Ein Chromosom ist ein Strukturelement des Zellkerns mit Desoxyribonukleinsäure. Chromosomen können mit Farbstoffen gefärbt werden. Chroma ist Farbe und Soma ist Körper.
Funktionen und Strukturen von Chromosomen
„Selbstverdoppelung“ und die regelmäßige Verteilung der Chromosomen in Tochterzellen gewährleisten die genaue Übertragung menschlicher Erbinformationen.
Eines der schwerwiegendsten kognitiven Probleme bei Menschen mit dieser Pathologie besteht darin, dass sie Schwierigkeiten haben, Informationen in ihrem Gedächtnis zu konsolidieren, ein Prozess, der strukturelle Veränderungen im Gehirn erfordert. Mara Diersen argumentiert, dass eines der pathognomonischen Merkmale der geistigen Behinderung, die auch beim Down-Syndrom vorhanden ist, eine Pathologie ist, die die Informationsempfangssysteme im Neuron betrifft: die Dendriten. Dendriten entstehen als zahlreiche und verzweigte Fortsätze aus dem Zellkörper und stellen auf ihrem Weg kleine zytoplasmatische Prozesse dar, dendritische Spitzen, die Orte erregender Synapsen sind.
Die Morphologie der Chromosomen ist im Metaphasestadium perfekt sichtbar, die Struktur des Chromosoms sieht aus wie zwei stabförmige Körper – Chromatiden. Beide Chromatiden jedes Chromosoms sind in der Genzusammensetzung identisch. Zur Struktur der Chromosomen gehört auch ein Zentromer – das ist der mittlere Teil, 2 Telomere und 2 Arme.
Zentromere haben die Funktion, die Bewegung von Chromosomen zu bestimmen und sind komplex aufgebaut. Zentromer-DNA zeichnet sich durch eine charakteristische Abfolge von Nukleotiden und Proteinen aus.
Über diese Strukturen empfangen Neuronen chemische Signale, Neurotransmitter, die von benachbarten Neuronen freigesetzt werden, die aktiviert werden Nervenimpulse. Veränderungen in der Anzahl oder Form der dendritischen Stacheln stellen ein neuroanatomisches Merkmal dar, das eindeutig mit geistiger Behinderung in Zusammenhang stehen könnte. Dies ist eine Veränderung, die die Fähigkeit beeinträchtigt, Informationen in die Großhirnrinde zu integrieren, da solche Veränderungen die Fähigkeit verringern, Reize in das Neuron zu integrieren, was sozusagen Auswirkungen auf das „Neuronale Computing“ hat.
In der Down-Syndrom-Forschung haben Tiermodelle erhebliche Fortschritte beim Verständnis der Pathogenese der Krankheit gemacht. Im Labor für Neuroverhaltensanalyse des Zentrums für Gene Regulation in Barcelona konnten Forscher bei dieser Maus einige Anzeichen einer kortikalen Dysfunktion beobachten, wie Hyperaktivität, verminderte Aufmerksamkeit oder Störungen bestimmter Verhaltensmuster. In Zusammenarbeit mit der Universität Kantabrien und dem Cajal-Institut in Madrid durchgeführte Arbeiten zeigen, dass die Mikroarchitektur der Großhirnrinde wichtige Veränderungen aufweist, die durch eine Verringerung der Größe des basalen dendritischen Baums gekennzeichnet sind, der außerdem weniger reich verzweigt ist als im Normalfall Tier, was zu einer deutlichen Verringerung der Anzahl dendritischer Spitzen führt.
Es gibt 3 Arten von Chromosomen:
- Akrozentrisch
- Submetazentrisch
- Metazentrisch
Einige Chromosomen verfügen über sekundäre Zentromere, die jedoch beim Aufbau der Chromo/Om-Bewegung keine Rolle spielen.
Einige sekundäre Verengungen (Zentromere) stehen im Zusammenhang mit der Bildung von Nukleolen – nukleolären Organisatoren. Sie enthalten Gene, die wiederum für die rRNA verantwortlich sind. Die Funktion anderer sekundärer Verengungen wurde noch nicht untersucht.
Dies deutet darauf hin, dass die beobachteten Verhaltensänderungen auf eine abnormale Entwicklung von Gehirnschaltkreisen zurückzuführen sein könnten, und veranlasste uns, zusammen mit anderen Gruppen die Hypothese einer veränderten neuronalen Konnektivität als Grundlage für geistige Behinderung aufzustellen. Die Herausforderung für die Zukunft besteht darin, molekulare Ziele zu identifizieren, die die Entwicklung therapeutischer Werkzeuge ermöglichen, die auf die molekularen Mechanismen einwirken können, die der aktivitätsabhängigen strukturstrukturellen Plastizität in verschiedenen Regionen des Gehirns zugrunde liegen.
Einige akrozentrische Chromosomen haben Satelliten – Partikel, die nicht durch einen dünnen Chromatinfaden verbunden sind. Beim Menschen sind sie in 5 Chromosomenpaaren vorhanden – dem 13.–15. und dem 21.–22. Mai.
Die Endabschnitte der Chromosomen sind mit Heterochromatin-Telomeren ausgestattet. Ihre Funktion ist dafür verantwortlich, dass die Chromosomen nicht verklumpen und ihre Integrität erhalten bleibt.
Chromosomen teilen sich:
Aus dieser Perspektive beschäftigt sich unsere Gruppe mit verschiedenen Modalitäten, die von rationalen Drogentests bis zur Entwicklung systematischer und zuverlässiger Anreizinterventionen mit einer starken biologischen Grundlage reichen. Neuropsychiatrische Erkrankungen Das Neurobehavioral Analysis Laboratory des Barcelona Center for Gene Regulation arbeitet auch an anderen neuropsychiatrischen Erkrankungen wie Angststörungen oder neurodegenerativen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit.
Organisationsebenen der Chromosomen
Wir sind uns zunehmend bewusst, dass es bei den meisten Krankheiten eine genetische Veranlagungskomponente gibt, die bei der Interaktion mit Umfeld kann Pathologie verursachen. Bisher sei es nicht möglich, einen genetischen Defekt zu korrigieren, und daher könne die Behandlung nur pharmakologisch oder, wenn diese wirkungslos sei, ökologisch erfolgen, erklärt Mara Dirsen. Eine bessere Kenntnis der genetischen Grundlagen und die Entwicklung immer ausgefeilterer Interventionstechnologien werden jedoch zweifellos neue Behandlungsmöglichkeiten ermöglichen, die für jede Krankheit anders sein werden.
- homolog – mit der gleichen Reihenfolge der Chromosomen
- Nicht homolog – mit einem anderen Gen-Chromosomensatz.
Bei der Untersuchung der Struktur von Chromosomen wurde festgestellt, dass sie aus DNA, RNA und Protein bestehen. Der DNA-Protein-Komplex wird Chromatin genannt. Kondensiertes Chromatin wird Heterochromatin genannt, dekondensiertes Chromatin Euchromatin. Jedes Chromosom hat ein DNA-Molekül. Das größte DNA-Chromosom kann 7 cm erreichen – es ist das größte, erste Chromosom beim Menschen. In nur einer Zelle erreichen DNA-Moleküle, wenn man sie insgesamt zählt, eine Länge von bis zu 170 cm. Trotz dieser enormen Länge wird die DNA perfekt in das Chromosom „gepresst“. Dabei helfen ihnen Histonproteine.
Es besitzt keine Kernmembran. Es verleiht Bakterien seine genetischen Eigenschaften. Dehydrierung durch zytologische Methoden zur Überwachung erforderlich Elektronenmikroskop Die chromosomale Organisation von Bakterien führt zur Entfaltung oder Auflösung des bakteriellen Nukleoids, was die Analyse erschwert. Aus diesem Grund war es nicht möglich, die Struktur des Bakterienkerns mithilfe der Elektronenmikroskopie zu bestimmen. Die Isolierung von Nukleoiden erfolgt mithilfe eines Lysats Zellenwand mit Detergenzien und Lysozymen und anschließende Zentrifugation im Saccharosegradienten.
Erbinformationen sind streng nach einzelnen Chromosomen geordnet, jeder Organismus verfügt über einen bestimmten Satz Chromosomen – das ist die Anzahl, Struktur und Größe – der Karyotyp.
Der menschliche Karyotyp hat 46 verschiedene Chromosomen(22 Autosomenpaare, X- und Y-Chromosomen)
Die Karyotypanalyse hilft bei der Identifizierung erbliche Krankheiten bei frühen Feten.
Aus seinem Verhalten nach bestimmten Behandlungen und anschließender Zentrifugation im Saccharosegradienten kann auf einen mehr oder weniger entspannten, sich entfaltenden oder desintegrierten Zustand des Bakterienkerns geschlossen werden. Je kompakter das weniger viskose Nukleoid ist, desto weniger verwurzelt ist es, da es im Zentrifugenröhrchen durch eine gesättigte Saccharoselösung wandert und daher eine schnellere Absetzgeschwindigkeit aufweist.
Je entspannter oder zerfallener das viskosere Nukleoid ist, desto mehr Reibung sorgt es während seiner Wanderung und verringert die Ablagerungsrate. Diese Daten deuten darauf hin, dass Proteine möglicherweise auch eine Rolle bei der Windung oder Faltung des Nukleoids spielen. Diese Superspiralisierung der Nukleoide ist teilweise auf ein mechanisches Problem zurückzuführen. Endlich. Auch die Behandlung des Nukleoids mit Ethidiumbromid führt zu einer Verringerung der Niederschlagsrate. Ein Bruch in einer Domänenhelix schwächt die Superverbindung dieser Domäne und nicht anderer.
Im Zellkern finden sich kleine Materialkörner und -klumpen, die mit basischen Farbstoffen gefärbt sind und daher Chromatin (von griech. chroma – Farbe) genannt wurden.
Chromatin ist eine despiralisierte Form der Existenz von Chromosomen in einem sich nicht teilenden Kern. Seine chemische Basis ist Desoxyribonukleoprotein, ein Komplex aus DNA mit Histon- und Nicht-Histon-Proteinen. Gleichzeitig enthält jedes Chromosom bis zum Zeitpunkt der DNA-Replikation nur ein lineares DNA-Molekül. Chromatin entspricht Chromosomen, die im Interphasekern durch lange gedrehte Fäden dargestellt werden und als einzelne Strukturen nicht unterscheidbar sind. Der Schweregrad der Spiralisierung der einzelnen Chromosomen ist entlang ihrer Länge nicht gleich. Die Umsetzung genetischer Informationen erfolgt durch despiralisierte Chromosomenabschnitte.
Eigenschaften und Funktionen von Genen
Wir können Plasmide anhand ihrer Funktion klassifizieren. Zellen und Plasmid werden zusammen bei 0 °C in Calciumchloridlösungen inkubiert. "Fruchtbarkeit". Virulenzplasmide verwandeln Bakterien in Krankheitserreger. Eines dieser Kriterien ist die Art der Gene, die sie tragen. Darunter versteht man eine Gruppe von Plasmiden mit Genen zum Abbau von Stoffen. Anschließend wird die Bakterienart mit dem veränderten Plasmid transformiert und die transformierten Bakterien, die die gewünschten Stoffe produzieren, selektiert. Hauptchromosom. typischerweise Gene, die den Bakterien, die sie tragen, Anpassungsvorteile bieten: Antibiotikaresistenzgene.
Proteine machen einen wesentlichen Teil der Chromosomensubstanz aus. Sie machen etwa 65 % der Masse dieser Bauwerke aus. Alle chromosomalen Proteine werden in zwei Gruppen unterteilt: Histone und Nichthistonproteine.
Histonproteine umfassen 5 Haupttypen von Proteinen: H1, H2A, H2B, H3 und H4 (H steht für Histon). Histone der ersten drei Klassen (H1, H2A, H2B) enthalten eine große Menge der Aminosäure Lysin. Die Histone H3 und H4 enthalten viel der Aminosäure Arginin. Histone sind positiv geladene Grundproteine, die ziemlich fest an DNA-Moleküle gebunden sind, deren Phosphatgruppen eine negative Ladung tragen. Die Bindung von Histonen an die DNA verhindert, dass die in der DNA enthaltenen biologischen Informationen gelesen werden können. Das ist ihre regulatorische Rolle. Darüber hinaus erfüllen diese Proteine eine strukturelle Funktion und sorgen für die räumliche Organisation der DNA in den Chromosomen.
Die Kontrolle der Plasmidreplikation hängt von der Art des Plasmids ab. Bei diesem Verfahren werden Plasmide mit Eigenschaften ausgewählt, die die Selektion transformierter Bakterien im Kulturmedium ermöglichen, beispielsweise Plasmide mit Antibiotikaresistenzgenen oder enzymatischen Genen, die farbige Verbindungen synthetisieren. Plasmide haben eine variable Konformation, die linear sein kann. Plasmide sind in der Gentechnik sehr nützliche Werkzeuge zur Gentransformation und genetischen Manipulation von Prokaryoten und Eukaryoten. Es gibt Plasmide, deren Replikation mit der Replikation des Bakterienchromosoms verbunden ist, und Plasmide, deren Replikation nicht mit der Chromosomenreplikation verbunden ist. eine Gruppe von Plasmiden mit Fruchtbarkeitsgenen.
Der Gesamtmassengehalt saurer (Nicht-Histon-)Proteine in Chromosomen ist deutlich geringer als der von Histonen. Allerdings sind diese Proteine äußerst vielfältig (die Anzahl der Fraktionen von Nichthistonproteinen übersteigt 100).
Wahrscheinlich spielen einige der sauren Proteine eine strukturelle Rolle und sind an der Bildung supranukleosomaler Ebenen der Chromosomenpackung beteiligt.
In der Gentechnik verwendete Plasmide werden Vektoren genannt. Sie sind sehr nützlich für die Synthese von Proteinen von Interesse in großen Mengen. wie Insulin oder Antibiotika. kreisförmig oder mit superzirkulärer Struktur. Der Transformationsprozess beginnt mit der Auswahl eines geeigneten Plasmids. Diese Bakterien werden in Bioreaktorsystemen gezüchtet, um in großer Zahl zu wachsen. Plasmide können nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden. Obwohl Plasmide kein Hüllprotein synthetisieren können und nur schwer von einer Zelle auf eine andere übertragen werden können, wurde vermutet, dass sie Vorläufer der ersten Viren sein könnten.
Eine weitere Gruppe besteht aus zahlreichen Enzymen, die für die Prozesse der Replikation, Modifikation, Reparatur und Transkription sorgen.
Am vielfältigsten in der Zusammensetzung ist offenbar die Gruppe der regulatorischen Proteine. Sie steuern die Aktivität der oben genannten Enzyme sowie die Verfügbarkeit bestimmter DNA-Abschnitte für diese Enzyme.
Der Aufbau von Keimzellen
Jedes Bakterium kann ein oder mehrere Male haben. Die Art der Gene, die Plasmide tragen, variiert. Ein mobiles genetisches Element, das sich von einer genomischen Position zu einer anderen bewegen kann. Zum Beispiel Antibiotikaresistenzgene. Und in gewisser Weise sind Bakterien komplexer als ein Elefant. Sie haben eine Größe von 1 bis 40 kb. Transposons. Ein Bakterium besteht aus mehr als nur verpackten Enzymen. Sie kodieren alle für ihre Verabreichung notwendigen Enzyme. Es gibt eine bedeutende subzelluläre Organisation.
Was ist ein Karyotyp?
Das bedeutet, dass es weniger komplex ist als etwas sehr Komplexes. Einige erstellen beim „Springen“ Kopien von sich selbst, andere nicht. Offenbar bestehen 45 % des menschlichen Genoms aus transponierbaren genetischen Elementen. Im Allgemeinen tragen sie Gene in sich, die Bakterien im Kampf ums Überleben einen Vorteil verschaffen. Wir haben sogar Fehler gemacht. Sie können sich innerhalb eines Chromosoms oder zwischen Chromosomen bewegen. Transposons haben die Fähigkeit, von einer Region des Genoms in eine andere zu „springen“. Nein. fügt an anderen Stellen zusätzliche Kopien seiner selbst ein oder springt von einem Chromosom zum anderen. auch „springende Gene“ genannt.
Klassifizierung von Chromatin.
In den Kernen der allermeisten Zellen wird das genetische Material durch diffus lokalisiertes Chromatin repräsentiert. Bei der Färbung von Chromatin wird jedoch auch unter einem Lichtmikroskop seine Heterogenität festgestellt. Der Großteil des Chromatins, das eine blasse Farbe hat, wird Euchromatin genannt. Neben Euchromatin enthält das Chromatin des Zellkerns Bereiche mit dunklerem Chromatin. Diese Art von Chromatin wird Heterochromatin genannt. (Euchromatin und Heterochromatin unterscheiden sich im Spiralisierungsgrad voneinander. Heterochromatin ist stärker kondensiert und färbt daher intensiver als Euchromatin.)
Andererseits sind Transposons mobile genetische Elemente. was beginnt bei Genmaterial und verbreiten sich in der gesamten Zelle. Du musst es ausdrücken. Zwischen zwei Bakteriengruppen kann ein genetischer Abstand ebenso groß sein wie zwischen einem Tier und einer Pflanze. Die mittlere Zone in der Zelle beträgt 8 mm. Bakterien haben ein Zytoskelett. Um diese gesamte Struktur zusammenzusetzen, benötigen Sie Werkzeuge. tausendmal weniger transkribieren. Oder dass du oder meins. Das sind ihre eigenen, keine eukaryotischen Zellen.
Homologe Chromosomen – gepaarte Chromosomen, die in Form, Größe und Gensatz identisch sind
Es ist nicht durch eine Membran vom Rest getrennt. Zytoskelett. und dies entspricht einer metabolischen Segregation. In verschiedenen Regionen. Das Gen wird so verändert, dass das von ihm exprimierte Protein über einen Teil verfügt, der Fluoreszenz aussendet und dieser daher durch die Zelle folgen kann. Zytoskelett. Das ist dynamische Technologie! Noch vor dem Ende des Ersten. In mancher Hinsicht ist es viel komplexer als die Chromosomen eines Elefanten. Teilen und reparieren Sie alles auf einmal. Es ist sehr verpackt auf sehr kleinem Raum. wie mikroskopische Fluoreszenz oder Fusion mit fluoreszierenden Proteinen. Entspannung.
Es gibt also zwei Arten von Chromatin:
1) Euchromatin (aus dem Griechischen eu – gut, vollständig und Chromatin), Abschnitte von Chromosomen, die im ruhenden Kern (in der Interphase) einen despiralisierten Zustand beibehalten und sich während der Zellteilung (in der Prophase) spiralisieren; Euchromatin entspricht Chromosomensegmenten, die näher am Zentrum des Zellkerns liegen. Euchromatin ist stärker despiralisiert, weniger kompakt, enthält die meisten Gene und ist möglicherweise zur Transkription fähig. Es wird angenommen, dass es die DNA enthält, die in der Interphase genetisch aktiv ist. Euchromatin unterscheidet sich von Heterochromatin durch einen geringeren Gehalt an methylierten Basen und Blöcken repetitiver DNA-Sequenzen, eine große Anzahl von Nicht-Histon-Proteinen und acetylierten Histonmolekülen sowie eine weniger dichte Packung des Chromosomenmaterials, was vermutlich besonders wichtig für die Aktivität von Euchromatin ist und macht es potenziell für Enzyme zugänglicher, die für die Transkription sorgen. . Euchromatin kann die Eigenschaften von fakultativem Heterochromatin annehmen – inaktivieren, was eine der Möglichkeiten zur Regulierung der Genaktivität darstellt.
Replikationspflanzen besetzen feste Standorte. Es nimmt eine mehr oder weniger zentrale Region ein. Das sind seine aktiven Regionen. Und es wird vom Zytoskelettsystem an Ort und Stelle gehalten. Ja. Wir fanden heraus, dass sich große Proteine in Bakterien nicht durch freie Diffusion bewegen. Warten Sie nicht, bis Sie eines beendet haben, um mit dem nächsten zu beginnen. Wenn sie 400 kDal überschreiten. Overlay-Prozesse. im axialen Bereich. Diese Enzyme sind wesentliche Bestandteile des DNA-Replikationssystems. Dauer der Dankbarkeit für diese Technik.
Und Bakterien haben sie: Topoisomerasen. Was er annimmt, werden die zukünftigen Zellzentren sein, die nach der Replikation entstehen werden. ein Zytoskelett, das dem ähnelt, das bei Eukaryoten für die Mitose verantwortlich ist. Möglicherweise gibt es zwei zusätzliche Lichter. Das ist Barbarei im Vergleich zu 1-2 Mikrometern.
2) Heterochromatin ist ein Teil des Chromatins, der sich während des gesamten Zellzyklus in einem eng gewickelten, gepackten Zustand befindet. Heterochromatin entspricht kondensierten, eng gewickelten Chromosomensegmenten (was sie für die Transkription unzugänglich macht). Es färbt intensiv mit basischen Farbstoffen und Lichtmikroskop sieht aus wie dunkle Flecken, Körnchen. Heterochromatin liegt näher am Karyolemma, ist kompakter als Euchromatin und enthält „stille“ Gene, d. h. Gene, die derzeit inaktiv sind. Heterochromatische Regionen von Chromosomen replizieren sich in der Regel später als euchromatische Regionen und werden nicht transkribiert; genetisch sehr inert. Die Kerne aktiver Gewebe und embryonaler Zellen sind meist arm an Heterochromatin. Unterscheiden Sie zwischen konstitutivem und fakultativem Heterochromatin.
2.1) wurde konstitutives (strukturelles) Chromatin erstmals in den frühen 1930er Jahren von Heitz entdeckt, der feststellte, dass es in den Interphasekernen permanente Bereiche aus kondensiertem Chromatin gab. Sein Vorhandensein hängt nicht vom Grad der Gewebedifferenzierung oder der funktionellen Aktivität ab. Heterochromatin sind kompakte Chromosomenabschnitte, die in der Prophase früher erscheinen als andere Teile in der Zusammensetzung mitotischer Chromosomen und nicht in der Telophase dekondensieren, sondern in Form intensiv gefärbter dichter Strukturen (Chromozentren) in den Interphasekern übergehen, die sich in der Nähe des Karyolemmas befinden . Die zentromeren und telomeren Regionen der Chromosomen sind meist permanent kondensierte Zonen. Konstitutives Chromatin wird nicht transkribiert, repliziert sich später als der Rest des Chromatins, es enthält (Satelliten-)DNA, die mit häufig wiederholten Nukleotidsequenzen angereichert ist; dient der Interaktion der Chromosomen mit der Lamina.
2.2) Beim Vergleich der Kerne verschiedener Zellen desselben Organismus wird fakultatives (funktionelles) Heterochromatin nachgewiesen, und es zeigt sich, dass bestimmte Abschnitte des Chromatins in einigen Zellen heterochromatisch und in anderen euchromatisch sein können. Die DNA des fakultativen Heterochromatins enthält Gene, die aufgrund ihrer starken Kondensation inaktiv sind. Diese Gene können jedoch funktionieren, wenn eine bestimmte Chromatinregion in einen dekondensierten (euchromatischen) Zustand übergeht. Somit ist fakultatives Heterochromatin ein Spiegelbild einer der Möglichkeiten, die Wirkung von Genen zu regulieren – mit seiner Hilfe können verschiedene Gene in verschiedenen Zellen „abgeschaltet“ werden. Darüber hinaus kann fakultatives Heterochromatin nur in einem der homologen Chromosomen vorhanden sein. Ein Beispiel für diese Art von Heterochromatin ist das zweite X-Chromosom bei weiblichen Säugetieren, das während der frühen Embryogenese aufgrund seiner irreversiblen Kondensation inaktiviert wird. Beim Menschen funktionieren also zunächst zwei Chromosomen bilden einen Körper aus Geschlechtschromatin (Body Bar), der in der Nähe der Kernmembran von Interphasezellen in Form einer gut gefärbten Heterochromatinformation zu finden ist.
Grad der Chromatinverdichtung.
Chromosomen behalten ihre Kontinuität über mehrere Zellgenerationen hinweg bei und verändern ihre Struktur je nach Periode und Phase des Zellzyklus. In der Interphase bilden sie Chromatin. Während des Übergangs einer Zelle zur Mitose, insbesondere in der Metaphase, nimmt Chromatin die Form gut unterschiedener einzelner, intensiv gefärbter Körper – Chromosomen – an. Interphase- und Metaphase-Formen der Existenz von Chromosomen werden als zwei polare Varianten davon angesehen strukturelle Organisation im Zellzyklus durch gegenseitige Übergänge verbunden. Folgende Stufen der DNA-Verdichtung werden unterschieden:
0) Die Doppelhelix der DNA wird durch „nackte“ DNA dargestellt, die nicht mit Proteinen verbunden ist. Die Breite der DNA-Doppelhelix beträgt 2 nm.
1) Nukleosomale Ebene Chromatin entsteht durch die Wechselwirkung eines DNA-Moleküls mit Molekülen von Histonproteinen. Zweieinhalb Windungen der DNA-Doppelhelix (146–200 Basenpaare) sind außen um den Proteinkern gewickelt und bilden ein Nukleosom (Abb. 9.10).
Core ist ein Proteinoktamer, das aus 8 Histonproteinen von vier Typen (H2A, H2B, H3, H4) besteht. Jedes Histon wird durch zwei Moleküle repräsentiert. Die DNA umschlingt den Kern von außen und bildet zwei halbe Windungen (Abb. 10). Der DNA-Abschnitt zwischen den Nukleosomen wird Linker genannt und hat eine Länge von 50–60 Basenpaaren. Die Dicke der nukleosomalen Fibrille (Faden) beträgt 8–11 nm.
Reis. 10. Struktur des nukleosomalen Kernpartikels.
2) Nukleomer (Chromatinfibrille oder Faden). Die nukleosomale Struktur verdreht sich und bildet eine Superspirale. Bei seiner Bildung nimmt es ein weiteres Histonprotein H1 auf, das zwischen den Nukleosomen liegt und mit einem Linker verbunden ist. An jeden Linker ist ein H1-Histonmolekül gebunden. H1-Moleküle im Komplex mit Linkern interagieren miteinander und bewirken eine Superspiralisierung der nukleosomalen Fibrille. Infolgedessen a Chromatinfibrille(Abb. 11), dessen Dicke 30 nm beträgt:
Reis. elf. Chromatinfibrille.
Auf nukleomerer Ebene wird die DNA 40-fach verdichtet. Supercoiling erfolgt auf zwei Arten. Die nukleosomale Fibrille kann eine Helix zweiter Ordnung bilden, die wie ein Solenoid geformt ist. Bei der zweiten Variante entsteht durch die Superspiralisierung von 8–10 Nukleosomen eine große kompakte Struktur, das Nukleomer. In beiden Fällen wird eine neue Ebene der räumlichen Organisation des Chromatins gebildet, die als Nukleomerebene bezeichnet wird. Auf dieser Ebene ist die Synthese von RNA aus nukleomerer DNA nicht möglich (auf der nukleomeren Ebene der Chromatinorganisation findet keine Transkription statt).
Reis. 12 Schleifenstruktur des Chromatins.
4) chromonemisch(von Chroma – Farbe, Nema – Faden) eben. Chromatin ist die Substanz, aus der Chromosomen bestehen. Im einfachsten Fall enthält das Chromosom ein integrales riesiges DNA-Molekül im Komplex mit Proteinen, d.h. Fibrille DNP. Eine solche DNP-Fibrille wird Chromonem genannt. Die Chromonemebene entsteht durch die Konvergenz der Chromomere entlang der Länge. Vor der Zellteilung, in der S-Periode der Interphase, verdoppelt sich jedes Chromosom, das ein Chromonem enthält, und besteht aus zwei Chromonemen. Diese Chromoneme sind in einem bestimmten Teil des Chromosoms durch eine spezielle Struktur – das Zentromer – verbunden.
Das Metaphase-Chromosom besteht aus zwei Chromatiden (Abb. 15 E). Seine Dicke beträgt 1400 nm. Die Chromatiden sind durch ein Zentromer verbunden. Bei der Zellteilung divergieren die Chromatiden und gelangen in verschiedene Tochterzellen. Die Abfolge der Chromatinverdichtung, beginnend vom DNA-Molekül bis zum Chromosom, kann in Abbildung 15 verfolgt werden.
Reis. 15. Grad der Chromatinverdichtung:
A – nukleosomale Fibrille, B – elementare Chromatinfibrille; C – Interphasenschleifenstruktur, D – Chromonem; D – Chromatid; E – Metaphase-Chromosom.
Euchromatin entspricht den nukleosomalen und nukleomeren Ebenen der DNA-Verdichtung. Heterochromatin – chromomere und chromonemale Ebenen der DNA-Verdichtung sowie Chromatid und Chromosomenebenen während der Mitose gesehen.
Somit sind Chromatin und Chromosomen Desoxyribonukleoproteine (DNP), aber Chromatin* ist ein ungedrehter Zustand und Chromatiden und damit Chromosomen sind ein verdrehter Zustand. Im Interphasekern gibt es keine Chromatiden und Chromosomen, sie erscheinen, wenn die Kernmembran zerstört wird (während der Teilung: in den Stadien der späten Prophase, Metaphase, Anaphase, frühen Telophase).
* Mit dem Begriff Chromatin wird auch die Erbsubstanz der Zelle bezeichnet, bei der es sich um einen Desoxyribonukleoproteinkomplex mit unterschiedlichem Verdichtungsgrad handelt.
Die Struktur der Chromosomen
Chromosomen sind der am dichtesten gepackte Chromatinzustand. Die kompaktesten Chromosomen befinden sich im Metaphasestadium und bestehen aus zwei Chromatiden, die am Zentromer verbunden sind. Chromatiden sind genetisch identisch, sie entstehen bei der Replikation und werden daher Schwesterchromatiden genannt.
Reis. 16. Metaphase-Chromosom.
Abhängig von der Lage des Zentromers werden folgende Chromosomentypen unterschieden:Reis. 17. Arten von Chromosomen.
Bei Chromosomenanomalien(Verletzungen der Chromosomenstruktur) Telozentrische Chromosomen können auch auftreten, wenn durch die Trennung des Arms vom Chromosom dieser nur einen Arm hat und sich das Zentromer am Ende des Chromosoms befindet. Die Enden der Chromosomenarme werden Telomere genannt.V. Nukleolus
Der Nukleolus ist eine abgerundete Struktur, die im Lichtmikroskop deutlich sichtbar ist und die dichteste Struktur des Kerns darstellt. Der Nukleolus befindet sich im Inneren des Kerns. Der Nukleolus ist intensiv mit Kernfarbstoffen gefärbt, weil enthält eine große Menge an RNA und DNA. Der Nukleolus enthält Ribonukleoproteine (RNPs). Die Kerne eukaryontischer Zellen können einen, zwei oder mehr Nukleolen haben. Der Nukleolus ist keine vom Chromatin getrennte Struktur, sondern dessen Derivat. Der Nukleolus hat keine Membran und wird um Chromosomenabschnitte herum gebildet, in deren DNA Informationen für die Struktur der rRNA kodiert sind. Diese spezialisierten Strukturen (Schleifen) der Chromosomen werden Nukleolarorganisatoren genannt. Die nukleolären Organisatoren befinden sich im Bereich der sekundären Verengung der Satellitenchromosomen. rRNA wird auf der DNA des nukleolären Organisators synthetisiert. Normalerweise wird die Funktion des nukleolären Organisators durch die sekundäre Konstriktion von Satellitenchromosomen übernommen. Beim Menschen sind solche Stellen in 5 Chromosomen vorhanden – 13., 14., 15., 21. und 22., wo sich zahlreiche Kopien von Genen befinden, die für ribosomale RNA (rRNA) kodieren. Die Größe und Anzahl der Nukleolen nimmt mit zunehmender funktioneller Aktivität der Zelle zu. Besonders große Nukleolen sind charakteristisch für embryonale und aktiv synthetisierende Proteine sowie für Zellen schnell wachsender bösartiger Tumoren. Der Nukleolus verschwindet in der Prophase der Mitose, wenn die nukleolären Organisatoren während der Kondensation der entsprechenden Chromosomen „auseinandergezogen“ werden und sich in der Telophase neu bilden.
Die Funktion des Nukleolus besteht darin, rRNA zu synthetisieren und sie zu Vorläufern ribosomaler Untereinheiten zusammenzusetzen.
Unter dem Elektronenmikroskop lassen sich im Nukleolus zwei Bereiche erkennen:
1) Die fibrilläre Region besteht aus vielen dünnen Filamenten (5–8 nm) und befindet sich im inneren Teil des Nukleolus. Hier befinden sich auch DNA-Fragmente nukleolärer Organisatoren. Im fibrillären Teil des Nukleolus wird rRNA im Prozess der Transkription und Reifung (Verarbeitung) von rRNA gebildet.
2) Der kugelförmige Teil (körnige Komponente) wird durch eine Ansammlung dichter Partikel mit einem Durchmesser von 10–20 nm gebildet. Im globulären Teil verbindet sich r-RNA mit Proteinen, die aus dem Zytoplasma stammen, d. h. Es entstehen Ribosomen-Untereinheiten.
Die fibrillären und körnigen und körnigen Bestandteile des Nukleolus bilden den sogenannten. ein 60-80 nm dickes Kernfilament (Nukleosom), das innerhalb des Nukleolus ein breitflächiges Netzwerk bildet, das sich durch eine größere Dichte vor dem Hintergrund einer weniger dichten Matrix auszeichnet.
Der Nukleolus ist von perinukleolärem Chromatin umgeben, eine kleine Menge Chromatin dringt von der Peripherie in den Nukleolus ein (intranukleoläres Chromatin). Im Zellkern finden sich kleine Chromatinkörnchen und -klumpen, die mit basischen Farbstoffen angefärbt sind; besteht aus einem Komplex aus DNA und Protein und entspricht Chromosomen, die im Interphasekern durch lange dünne gedrehte Fäden dargestellt werden und als visuelle Strukturen nicht zu unterscheiden sind.