СТРУКТУРНА ОРГАНІЗАЦІЯ ХРОМОСОМ ЛЮДИНИ
У них виділяють коротке і довге плечі, первинну перетяжку, всередині якої знаходиться центроміра, а всередині центроміри розташовується кінетохорд (область, за допомогою якої половинки хромосом (хроматиди) можуть рухатися до різних полюсів клітини за участю особливих моторних білків) .
Морфологічно виділяютьтри типи хромосом:
1) якщо центроміра знаходиться приблизно посередині, коротке плече не менше 40%, то таку хромосому називають метацентричною;
2) якщо короткі плечі становлять 20-45% довжини хромосоми, ці хромосоми називають субметацентрическими;
3) коли короткі плечі менше 25%, їх називають акроцентричними.
Деякі вчені виділяють також тілоцентричні хромосоми
Морфологічно хромосоми можуть мати вторинну перетяжку. Наприклад, у людини 9 хромосома має вторинну перетяжку. Крім того, деякі хромосоми мають утворення, які називають супутниками або сотелітами, найчастіше концентричні хромосоми мають ріжки на тонкій нитці (як би шматочки хромосом).
Аналіз молекулярної структури хромосом показав, що хромосоми складаються, в основному, з ДНК та особливих сильноосновних білків -гістонів(ДНК і гістонів приблизно порівну в ядрі клітини). Крім того, тут присутні у невеликій кількості негістонні білки, РНК та, у малій кількості, ліпіди.
Нитка з петельних доменів 1-го порядку товщиною 300 нм, а нитка з петельних доменів 2-го порядку має товщину близько 700 нм. І нарешті, в хроматиді хромосоми всередині єстрижень, що складається з металопротеїну, і тут формуються гігантські петлі, вільні кінці яких зафіксовані стрижнем, цю структуру назвалиламповою щіткою. При реплікації молекули ДНК було встановлено, що нуклеосоми можуть розпадатися напівнуклеосоми.
Коли утворюється дочірня нитка ДНК, можливі такі ситуації:
1) стара материнська нитка має старі нуклеосоми, а нова утворює нові нуклеосоми;
2) обидві нитки містять і старі нуклеосоми, і нові нуклеосоми;
3) нуклеосоми розпадаються на напівнуклеосоми, і потім формуються гібридні хромосоми: шматочок старої – шматочок нової (більшість вчених вважає так, хоча є випадки з повним розвалюванням хромосом на складові частини (гістони), з наступним збиранням зі старих та нових гістонів).
Молекула ДНК в ядрі може перебувати у двох станах: щільному компактизованому стані, і в цьому випадку гени в цій ДНК не функціонують, такі райони щільно забарвлюються основними барвниками, їх стали називати гетерохроматинові райони. Розрізняють 2 типи гетерохроматинових районів:
1)факультативний гетерохроматин, тобто ці райони можуть бути гетерохроматиновими чи ні,функціонувати чи функціонувати. Наприклад, ця ділянка функціонує в ембріоні, але не функціонує у людей похилого віку. Або ці райони функціонують у клітинах печінки, але з функціонують у м'язових клітинах. Ті райони, що не працюють, заблоковано;
2)конститутивний гетерохроматин. Наприклад, Х-хромосома у жінок. У жінок 2 Х-хромосоми, і вони обидві функціонують тільки в першому триместрі вагітності у плода, як тільки стать визначиться в жіночу сторону, одна з хромосом блокується. Ділянки, що функціонують, максимально розкручені, деспіралізовані, часто одноланцюгові, тут відбувається транскрипція, їх називаютьеухроматиновими районами. Вони дуже слабко забарвлюються основними барвниками.
Т. о. процеси спіралізації та деспіралізації відбуваються постійно в ядерному апараті клітин.
Виділяють 4типу ДНК за ступенем спіралізації:
| Тип ДНК | Напрямок спіралі | Число пар нуклеотидів на 1 виток | Діаметр спіралі, нм |
| А ДНК | праве | 10,7 | 2,3 |
| У ДНК | праве | ||
| З ДНК | праве | 9,3 | 1,9 |
| Z ДНК | ліве | 1,8 |
Лівоспіральність утворюється в процесі транскрипції в тих місцях, де права спіраль, і якщо в цьому місці починається закручування в ліву сторону, нитки розійдуться один від одного, утворюється ділянка одноланцюжкової ДНК, і в цьому місці почнеться транскрипція, т.ч. діє ДНК-гіраза або топоізомеразу, яка утворює спіральність.
РЕПРОДУКТИВНА ОРГАНІЗАЦІЯ КЛІТИНИ.
В організмі людинирозподіл або проліфераціязабезпечує:
1) зростання організму;
2) регенерацію (фізіологічнута патологічну);
3) відтворення потомства;
Розрізняють життєвий цикл клітини - цей весь період життя клітини з моменту виникнення до загибелі. І друге,мітотичний цикл клітини- це цикл, пов'язаний тільки з розподілом клітини. Всі клітини поділяють натри популяції:
1) стабільна – клітини не здатні до поділу, найбільша тривалість життя (нервові клітини, клітини серця);
2) зростаюча - довгоживучі, але здатні до поділу (заліза, печінка);
а) стовбурові, недиференційовані, вони лише діляться, перебувають у мітотичному циклі;
б) диференційовані, короткоживучі, нездатні до поділу (еритроцити)
Т. о. у життєвому циклі клітин стабільних популяцій та диференційованих клітин повністю відсутній мітотичний цикл. У зростаючій популяції може бути мітоз.
Головнамета мітозу або каріокінезу- це рівний розподіл генетичного матеріалу меду дочірніми клітинами. У мітотичному циклі розрізняють дві стадії:
2) власне мітоз
Інтерфаза поділяється на три періоди:
1)передсинтетичний або G1-період. Тут активно синтезується РНК, утворюються структурні білки та білки – ферменти, накопичуються попередники ДНК та енергетичні молекули АТФ.
2)синтетичний або S-період. Тут утворюється дочірня нитка ДНК, відбувається реплікація, по суті кожна хромосома стає двороматидною, і формується центроміра - клітинний центр ділиться на дві центріолі.
3)постсинтетичний або G2-період. Тут клітина накопичує білки, необхідні для поділу (дуже важливий білок тубулін, він утворює нитки веретена поділу, якими, як по рейках, хромосоми почнуть відходити до різних полюсів), крім цього, моторнібілки, які рухатимуть хромосому (хінезин та дінеїн). Більше того, накопичуються молекули ГТФ (гуатинтрифосфат) та АТФ (аденозинтрифосфат), активно відбувається синтез іРНК.
У власне мітоз розрізняють 4 фази: профаза, метафаза, анафаза і телофаза.
1)Профаза.У профазі починається процес конденсації хромосом, під впливом мітотичного сигналу особливого білка Н1 гістон починає стискати нуклеосоми один з одним, і відбувається різке вкорочення хромосом у кілька тисяч разів, це надалі дозволить вільно розходитися хромосомам, не переплітаючись один з одним, крім того, тут зникає ядерце, починає розчинятися ядерна оболонка. Центріолі клітинного центру починають рух до різних полюсів, при цьому між ними формується тубуліновий апарат поділу - особливі нитки у вигляді трубочок діаметром близько 25 нм, порожніх усередині, внутрішній діаметр близько 15 нм, в оболонці трубочки 13 протофіломентів. Один кінець («+»-кінець) постійно приєднує наступну молекулу тубуліна, з іншого кінця («-»-кінець) навпаки відщеплюються молекули тубуліна. Весь цей процес відбувається за участю гуанозинтрифосфату (ГТФ) та іонів магнію. Під час руху центросом до різних полюсів починають формуватися додаткові хромосомні нитки. Хромосомні нитки підходять до хромосоми, з'єднуються з кінетохором центроміри хромосоми, причому з одного полюса до однієї хроматиди, а з іншого полюса - до іншої хроматиди, і вони починають штовхати хромосоми до центру клітини. І клітина входить у метафазу
2)Метафаза. Хромосоми утворюють екваторіальну метафазну пластинку. На цій стадії особливо чітко видно хромосоми. Їх найчастіше вивчають на цій стадії. Різко змінюється в'язкість цитоплазми, це, на думку вчених, викликає поділ центромір, і хроматиди відходять одинвід друга.
3) При цьому до трубочок приєднуються моторні білки гінеїн та кінезин, вони мають головну та хвостову частини. У головній частині міститься молекула АТФ. Ця частина з'єднується з трубочкою, а хвостова частина - з центроміром хроматиди, і хроматиди починають рух до різних полюсів під впливом моторних білків, сама трубочка починає деполімеризуватися, коротшати. Ця стадія називаєтьсяанафазою;
4) Коли хроматиди досягають протилежних полюсів, настає стадіятелофази. При цьому навколо однохроматидних хромосом, що відійшли, починає формуватися ядерна оболонка, а між дочірніми ядрами відбувається утворення перегородки. Якщо в тваринній клітині цей процес відбувається зі стисканням, набувається гантелеподібної форми, то в рослинній клітині процес починається в центрі і рухається до оболонки.
Т. о. в результаті мітозу утворюються дві генетично абсолютно однакові клітини.
Хромосоми у мітотичному циклі можуть бути однохроматидними та двороматидними. Кожна хроматида - дволанцюжкова молекула ДНК, що зазвичай позначають 2с.
Однохроматидні хромосоми в анафазі, телофазі та G1 період. Двохроматидні в кінці S-періоду, профазі та метафазі. Зазвичай введені такі позначення: 2с та 4с. Крім того, введено позначення 2n та n, всі соматичні клітини диплоїдні.
| наступна лекція = = gt; | ||
| Якісна своєрідність людини | СИСТЕМАТИКА ОРГАНІЧНОГО СВІТУ |