Ang chromosome ay isang istrukturang elemento ng cell nucleus na may deoxyribonucleic na kalikasan. Ang mga chromosome ay maaaring mabahiran ng mga tina. Ang Chroma ay kulay at ang soma ay katawan.
Mga function at istruktura ng chromosome
"Pagdodoble sa sarili" at ang regular na pamamahagi ng mga chromosome sa mga cell ng anak na babae ay nagsisiguro ng tumpak na paghahatid ng namamana na impormasyon ng tao.
Ang isa sa mga pinaka-seryosong problema sa pag-iisip sa mga taong may ganitong patolohiya ay nahihirapan silang pagsamahin ang impormasyon sa kanilang memorya, isang proseso na nangangailangan ng mga pagbabago sa istruktura sa utak. Nagtalo si Mara Diersen na ang isa sa mga pathognomonic na katangian ng mental retardation, na naroroon din sa Down syndrome, ay isang patolohiya na nakakaapekto sa mga sistema ng pagtanggap ng impormasyon sa neuron: ang mga dendrite. Ang mga dendrite ay ipinanganak bilang marami at branched extension mula sa cell body, na kumakatawan sa mga maliliit na cytoplasmic na proseso, dendritic spike, na mga site ng excitatory synapses.
Ang morpolohiya ng chromosome ay perpektong nakikita sa yugto ng metaphase, ang istraktura ng chromosome ay mukhang dalawang katawan na hugis ng baras - chromatids. Parehong chromatids ng bawat chromosome ay magkapareho sa gene composition. Kasama rin sa structure ng chromosome ang isang centromere - ito ang gitnang bahagi, 2 telomeres at 2 arms.
Ang mga centromeres ay may tungkulin na tukuyin ang paggalaw ng mga kromosom at magkaroon ng isang kumplikadong istraktura. Ang Centromere DNA ay nakikilala sa pamamagitan ng isang katangian na pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide at protina.
Sa pamamagitan ng mga istrukturang ito, ang mga neuron ay tumatanggap ng mga signal ng kemikal, mga neurotransmitter na inilabas ng mga kalapit na neuron, na nagpapagana mga impulses ng nerve. Ang mga pagbabago sa alinman sa bilang o hugis ng mga dendritic spines ay bumubuo ng isang tampok na neuroanatomical na maaaring malinaw na maiugnay sa mental retardation. Ito ay isang pagbabago na nakompromiso ang kakayahang pagsamahin ang impormasyon sa cerebral cortex, dahil ang mga pagbabagong ito ay nagbabawas sa kakayahang isama ang stimuli sa neuron, na nakakaapekto, wika nga, "neural computing."
Sa pananaliksik sa Down syndrome, ang mga modelo ng hayop ay gumawa ng makabuluhang pag-unlad sa pag-unawa sa pathogenesis ng sakit. Sa Neurobehavioral Analysis Laboratory ng Center for Gene Regulation sa Barcelona, napagmasdan ng mga mananaliksik ang ilang senyales ng cortical dysfunction sa mouse na ito, tulad ng hyperactivity, pagbaba ng mga antas ng atensyon, o kaguluhan sa ilang mga pattern ng pag-uugali. Ang gawaing isinagawa sa pakikipagtulungan sa Unibersidad ng Cantabria at Cajal Institute sa Madrid ay nagpapakita na ang microarchitecture ng cerebral cortex ay nagpapakita ng mahahalagang pagbabago na nailalarawan sa pamamagitan ng pagbaba sa laki ng basal dendritic tree, na hindi gaanong sanga kaysa sa normal. hayop, na nagreresulta sa isang makabuluhang pagbawas sa bilang ng mga dendritic spike.
Mayroong 3 uri ng chromosome:
- Acrocentric
- Submetacentric
- Metacentric
Ang ilang mga chromosome ay may pangalawang sentromere, ngunit hindi sila gumaganap ng anumang papel sa pagbuo ng paggalaw ng chromo/Om.
Ang ilang mga pangalawang constrictions (centromeres) ay may koneksyon sa pagbuo ng nucleoli - nucleolar organizers. Naglalaman ang mga ito ng mga gene na siya namang responsable para sa rRNA. Ang pag-andar ng iba pang mga pangalawang paghihigpit ay hindi pa pinag-aralan.
Iminumungkahi nito na ang naobserbahang mga pagbabago sa pag-uugali ay maaaring dahil sa abnormal na pag-unlad ng mga circuit ng utak at nag-udyok sa amin na imungkahi, kasama ng iba pang mga grupo, ang hypothesis ng binagong neural connectivity bilang batayan para sa kapansanan sa pag-iisip. Ang hamon para sa hinaharap ay upang matukoy ang mga target na molekular na nagpapahintulot sa paglikha ng mga therapeutic tool na maaaring kumilos sa mga mekanismo ng molekular na sumasailalim sa aktibidad na umaasa sa istruktura-istruktura na plasticity sa iba't ibang mga rehiyon ng utak.
Ang ilang acrocentric chromosome ay may mga satellite - mga particle na hindi konektado ng manipis na thread ng chromatin. Sa mga tao, naroroon sila sa 5 pares ng mga chromosome - ang ika-13-15 at Mayo 21-22 na mga pares.
Ang mga terminal na seksyon ng chromosome ay nilagyan ng heterochromatin - telomeres. Ang kanilang pag-andar ay responsable para sa hindi pagkumpol ng mga kromosom at pagpapanatili ng integridad.
Nagbabahagi ang mga Chromosome:
Mula sa pananaw na ito, ang aming grupo ay nakikibahagi sa iba't ibang mga modalidad na mula sa makatwirang pagsusuri sa gamot hanggang sa pagbuo ng sistematiko at maaasahang mga interbensyon sa insentibo na may matibay na biological na batayan. Mga sakit na neuropsychiatric Ang Neurobehavioral Analysis Laboratory ng Barcelona Center for Gene Regulation ay gumagana din sa iba pang neuropsychiatric na sakit gaya ng mga anxiety disorder o neurodegenerative disorder gaya ng Alzheimer's disease.
Mga antas ng organisasyon ng mga chromosome
Lalong nalalaman natin na sa karamihan ng mga sakit ay mayroong genetic predisposition component na, kapag nakikipag-ugnayan sa kapaligiran maaaring maging sanhi ng patolohiya. Hanggang ngayon, hindi posible na itama ang isang genetic na depekto, at samakatuwid ang paggamot ay maaari lamang maging pharmacological, o, kapag ito ay hindi epektibo, ekolohikal, paliwanag ni Mara Dirsen. Gayunpaman, ang mas mahusay na kaalaman sa genetic na batayan at ang pag-unlad ng lalong sopistikadong mga teknolohiya ng interbensyon ay walang alinlangan na magbibigay ng mga bagong paggamot na magiging iba para sa bawat sakit.
- homologous - pagkakaroon ng parehong pagkakasunud-sunod ng mga chromosome
- Non-homologous - pagkakaroon ng ibang gene set ng mga chromosome.
Sa pag-aaral ng istraktura ng mga chromosome, napag-alaman na ang mga ito ay binubuo ng DNA, RNA, at protina.Ang DNA-protein complex ay tinatawag na chromatin. Ang condensed chromatin ay tinatawag na heterochromatin, at ang decondensed chromatin ay tinatawag na euchromatin. Ang bawat chromosome ay may isang molekula ng DNA. Ang pinakamalaking DNA chromosome ay maaaring umabot sa 7 cm - ito ang pinakamalaking, ang unang chromosome sa mga tao. Sa isang cell lamang, kung bibilangin mo sa kabuuan, ang mga molekula ng DNA ay umaabot ng hanggang 170 cm. Sa kabila ng napakalaking haba, ang DNA ay perpektong "pinipilit" sa chromosome. Tinutulungan sila ng mga protina ng histone dito.
Wala itong nuclear membrane. Nagbibigay ito ng mga genetic na katangian nito sa bakterya. Kinakailangan ang pag-aalis ng tubig sa pamamagitan ng mga cytological na pamamaraan na kailangan upang masubaybayan electron microscope chromosomal organization ng bacteria, nagiging sanhi ng paglalahad o pagkawatak-watak ng bacterial nucleoid, na nagpapahirap sa pagsusuri. Para sa kadahilanang ito, hindi posible na matukoy ang istraktura ng bacterial nucleus gamit ang electron microscopy. Ang paghihiwalay ng mga nucleoid ay isinasagawa gamit ang isang lysate pader ng cell na may mga detergent at lysozymes at kasunod na centrifugation sa isang sucrose gradient.
Ang namamana na impormasyon ay mahigpit na iniutos ng mga indibidwal na chromosome, ang bawat organismo ay may isang tiyak na hanay ng mga chromosome - ito ang bilang, istraktura at sukat - ang karyotype.
Ang karyotype ng tao ay may 46 iba't ibang chromosome(22 pares ng autosome, X at Y chromosomes)
Ang pagsusuri ng karyotype ay nakakatulong upang makilala namamana na mga sakit sa maagang mga fetus.
Ang isang higit pa o hindi gaanong nakakarelaks, lumalaganap o naghiwa-hiwalay na estado ng bacterial nucleus ay maaaring mahinuha mula sa pag-uugali nito pagkatapos ng ilang partikular na paggamot at kasunod na centrifugation sa isang sucrose gradient. Kung mas siksik ang hindi gaanong malapot na nucleoid, mas mababa ang ugat nito habang lumilipat ito sa centrifuge tube sa pamamagitan ng saturated sucrose solution at samakatuwid ay may mas mabilis na settling rate.
Ang mas relaxed o disintegrated ang mas malapot na nucleoid, ito ay nagbibigay ng mas maraming friction sa panahon ng kanyang migration at binabawasan ang rate ng deposition. Ang mga datos na ito ay nagpapahiwatig na ang mga protina ay maaari ring gumanap ng isang papel sa paikot-ikot o pagtitiklop ng nucleoid. Ang supercoiling na ito ng mga nucleoids ay bahagyang dahil sa isang mekanikal na uri ng problema. Sa wakas. Ang paggamot sa nucleoid na may ethidium bromide ay humahantong din sa pagbaba sa rate ng pag-ulan. Ang isang break sa isang domain helix ay magpahina sa superconnection ng domain na iyon at hindi ng iba.
Ang maliliit na butil at kumpol ng materyal ay matatagpuan sa cell nucleus, na kung saan ay nabahiran ng mga pangunahing tina at samakatuwid ay tinawag na chromatin (mula sa Greek chroma - pintura).
Ang Chromatin ay isang despiralized na anyo ng pagkakaroon ng mga chromosome sa isang non-dividing nucleus. Ang kemikal na batayan nito ay deoxyribonucleoprotein, isang complex ng DNA na may histone at non-histone na mga protina. Kasabay nito, hanggang sa sandali ng pagtitiklop ng DNA, ang bawat kromosoma ay naglalaman lamang ng isang linear na molekula ng DNA. Ang Chromatin ay tumutugma sa mga chromosome, na sa interphase nucleus ay kinakatawan ng mahabang baluktot na mga thread at hindi nakikilala bilang mga indibidwal na istruktura. Ang kalubhaan ng spiralization ng bawat isa sa mga chromosome ay hindi pareho sa kanilang haba. Ang pagpapatupad ng genetic na impormasyon ay isinasagawa ng mga despiralized na seksyon ng mga chromosome.
Mga katangian at pag-andar ng mga gene
Maaari nating uriin ang mga plasmid batay sa kanilang pag-andar. Ang mga cell at plasmid ay pinagsama-sama sa 0°C sa mga solusyon sa calcium chloride. "Pagpapayabong". Ang Virulence Plasmid ay ginagawang pathogen ang bacteria. Isa sa mga pamantayang ito ay ang uri ng mga gene na dala nila. Tinutukoy nito ang isang pangkat ng mga plasmid na may mga gene para sa pagkasira ng mga sangkap. Ang uri ng bakterya ay pagkatapos ay binago sa binagong plasmid, at ang nabagong bakterya na gumagawa ng nais na mga sangkap ay pinili. pangunahing chromosome. karaniwang mga gene na nagbibigay ng adaptive na benepisyo sa bacteria na nagdadala sa kanila: antibiotic resistance genes.
Ang mga protina ay bumubuo ng isang mahalagang bahagi ng sangkap ng mga chromosome. Ang mga ito ay nagkakahalaga ng halos 65% ng masa ng mga istrukturang ito. Ang lahat ng mga chromosomal na protina ay nahahati sa dalawang pangkat: mga histone at nonhistone na protina.
Kasama sa mga protina ng histone ang 5 pangunahing uri ng mga protina: H1, H2A, H2B, H3 at H4 (H ay nangangahulugang histon). Ang mga histone ng unang tatlong klase (H1, H2A, H2B) ay naglalaman ng malaking halaga ng amino acid lysine. Ang mga histones H3 at H4 ay naglalaman ng maraming amino acid arginine. Ang mga histone ay positibong sisingilin ang mga pangunahing protina na medyo mahigpit na nakakabit sa mga molekula ng DNA na ang mga grupo ng pospeyt ay may negatibong singil. Ang pagbubuklod ng mga histones sa DNA ay pumipigil sa biological na impormasyong nakapaloob sa DNA na mabasa. Ito ang kanilang tungkulin sa regulasyon. Bilang karagdagan, ang mga protina na ito ay gumaganap ng isang structural function, na nagbibigay ng spatial na organisasyon ng DNA sa mga chromosome.
Ang kontrol ng plasmid replication ay depende sa uri ng plasmid. Pinipili ng prosesong ito ang mga plasmid na may mga katangian na nagbibigay-daan sa pagpili ng mga nabagong bakterya sa medium ng kultura, tulad ng mga plasmid na may mga gene na lumalaban sa antibiotic o mga enzymatic na gene na nag-synthesize ng mga compound na may kulay. Ang mga plasmid ay may variable na conform, na maaaring linear. Ang mga plasmid ay lubhang kapaki-pakinabang na mga tool sa genetic engineering para sa pagbabagong-anyo ng gene at pagmamanipula ng genetic ng mga prokaryote at eukaryotes. may mga plasmid na ang replikasyon ay nauugnay sa replikasyon ng bacterial chromosome at plasmids na ang replikasyon ay hindi nauugnay sa chromosome replication. isang pangkat ng mga plasmid na may fertility genes.
Ang kabuuang mass content ng acidic (non-histone) na mga protina sa mga chromosome ay makabuluhang mas mababa kaysa sa mga histones. Gayunpaman, ang mga protina na ito ay lubhang magkakaibang (ang bilang ng mga praksyon ng mga nonhistone na protina ay lumampas sa 100).
Marahil, ang ilan sa mga acidic na protina ay gumaganap ng isang istrukturang papel, na nakikilahok sa pagbuo ng mga antas ng supranucleosomal ng chromosome packing.
Ang mga plasmid na ginagamit sa genetic engineering ay tinatawag na vectors. Ang mga ito ay lubhang kapaki-pakinabang para sa synthesis ng mga protina ng interes sa malalaking dami. tulad ng insulin o antibiotic. pabilog o may supercircular na istraktura. Ang proseso ng pagbabago ay nagsisimula sa pagpili ng angkop na plasmid. Ang mga bakteryang ito ay lumaki sa mga sistema ng bioreactor upang lumaki sa malalaking bilang. Ang mga plasmid ay maaaring maiuri ayon sa iba't ibang pamantayan. Kahit na ang mga plasmid ay hindi makapag-synthesize ng isang envelope protein at mahirap ilipat mula sa isang cell patungo sa isa pa, iminungkahi na ang mga ito ay maaaring maging precursor sa mga unang virus.
Ang isa pang pangkat ay binubuo ng maraming mga enzyme na nagbibigay ng mga proseso ng pagtitiklop, pagbabago, pagkumpuni at transkripsyon.
Ang pinaka-magkakaibang komposisyon, tila, ay ang pangkat ng mga regulatory protein. Kinokontrol nila ang aktibidad ng mga enzyme sa itaas, pati na rin ang pagkakaroon ng ilang mga seksyon ng DNA para sa mga enzyme na ito.
Ang istraktura ng mga selula ng mikrobyo
Ang bawat bacterium ay maaaring magkaroon ng isa o higit pang beses. Ang uri ng mga gene na nagdadala ng mga plasmid ay nag-iiba. Isang mobile genetic element na maaaring lumipat mula sa isang genomic na posisyon patungo sa isa pa. Halimbawa, ang mga gene na lumalaban sa antibiotic. At maging bakterya na mas kumplikado kaysa sa isang elepante sa anumang paraan. Mayroon silang laki mula 1 hanggang 40 kb. Mga transposon. Ang isang bacterium ay higit pa sa mga nakabalot na enzyme. Ini-encode nila ang lahat ng mga enzyme na kinakailangan para sa kanilang pangangasiwa. Mayroong makabuluhang subcellular na organisasyon.
Ano ang isang karyotype
Nangangahulugan ito na ito ay hindi gaanong kumplikado kaysa sa isang bagay na napakakomplikado. ang ilan ay gumagawa ng mga kopya ng kanilang sarili sa proseso ng "paglukso", habang ang iba ay hindi. Tila, 45% ng genome ng tao ay binubuo ng mga transposable genetic na elemento. sa pangkalahatan, nagdadala sila ng mga gene na nagbibigay ng kalamangan sa bakterya sa paglaban para sa kaligtasan. Nagkamali pa nga kami. Maaari silang lumipat sa loob ng isang chromosome o sa pagitan ng mga chromosome. Ang mga transposon ay may kakayahang "tumalon" mula sa isang rehiyon ng genome patungo sa isa pa. Hindi. magpasok ng mga karagdagang kopya ng sarili nito sa ibang mga punto o tumalon mula sa isang chromosome patungo sa isa pa. tinatawag ding "jumping genes".
Pag-uuri ng chromatin.
Sa nuclei ng karamihan ng mga cell, ang genetic na materyal ay kinakatawan ng diffusely located chromatin. Gayunpaman, kapag ang paglamlam ng chromatin, kahit na sa ilalim ng isang light mikroskopyo, ang heterogeneity nito ay nakita. Ang bulk ng chromatin, na may maputlang kulay, ay tinatawag na euchromatin. Bilang karagdagan sa euchromatin, ang chromatin ng nucleus ay naglalaman ng mga lugar ng chromatin na may mas madilim na kulay. Ang ganitong uri ng chromatin ay tinatawag na heterochromatin. (Ang Euchromatin at heterochromatin ay naiiba sa bawat isa sa antas ng spiralization. Ang heterochromatin ay mas malakas na condensed, at samakatuwid ay mas matindi ang mga mantsa kaysa sa euchromatin.)
Sa kabilang banda, ang mga transposon ay mga mobile genetic na elemento. na nagsisimula sa genetic na materyal at kumalat sa buong cell. Dapat mong ipahayag ito. Maaaring magkaroon ng kasing dami ng genetic na distansya sa pagitan ng dalawang grupo ng bakterya gaya ng sa pagitan ng hayop at halaman. Ang gitnang zone sa cell ay 8 mm. Ang bakterya ay may cytoskeleton. Upang pagsamahin ang lahat ng istrakturang ito, kailangan mo ng mga tool. mag-transcribe ng isang libong beses na mas kaunti. O ikaw o akin. na kanilang sarili, hindi eukaryotic cells.
Mga homologous chromosome - mga magkapares na chromosome na magkapareho sa hugis, laki at hanay ng mga gene
Hindi ito pinaghihiwalay mula sa iba sa pamamagitan ng isang lamad. cytoskeleton. at ito ay tumutugma sa metabolic segregation. Sa iba't ibang rehiyon. ang gene ay binago upang ang protina na ipinahahayag nito ay may bahagi na nagpapalabas ng fluorescence at samakatuwid ay maaaring sundin ito sa buong cell. Cytoskeleton. Ito ay dynamic na teknolohiya! Bago pa man matapos ang una. Sa ilang mga paraan, ito ay mas kumplikado kaysa sa mga chromosome ng isang elepante. hatiin at ayusin nang sabay-sabay. Napaka-pack nito sa napakaliit na espasyo. tulad ng microscopic fluorescence o pagsasanib sa mga fluorescent na protina. pagpapahinga.
Kaya, mayroong dalawang uri ng chromatin:
1) euchromatin (mula sa Greek eu - mabuti, ganap at chromatin), mga seksyon ng chromosome na nagpapanatili ng isang despiralized na estado sa resting nucleus (sa interphase) at spiralize sa panahon ng cell division (sa prophase); ang euchromatin ay tumutugma sa mga chromosome segment na matatagpuan mas malapit sa gitna ng nucleus. Ang Euchromatin ay mas despiralized, hindi gaanong compact, naglalaman ng karamihan sa mga gene at potensyal na may kakayahang transkripsyon. Ipinapalagay na naglalaman ito ng DNA na genetically active sa interphase. Ang Euchromatin ay naiiba sa heterochromatin sa isang mas mababang nilalaman ng mga methylated base at mga bloke ng paulit-ulit na pagkakasunud-sunod ng DNA, isang malaking bilang ng mga non-histone na protina at acetylated histone molecule, hindi gaanong siksik na pag-iimpake ng chromosome material, na pinaniniwalaan na lalong mahalaga para sa aktibidad ng euchromatin at ginagawa itong potensyal na mas madaling ma-access sa mga enzyme na nagbibigay ng transkripsyon. . Maaaring makuha ng Euchromatin ang mga katangian ng facultative heterochromatin - inactivate, na isa sa mga paraan upang makontrol ang aktibidad ng gene.
Ang mga halaman ng pagtitiklop ay sumasakop sa mga nakapirming lokasyon. Sinasakop nito ang higit pa o hindi gaanong gitnang rehiyon. na mga aktibong rehiyon nito. At ito ay gaganapin sa lugar ng cytoskeletal system. Oo. nalaman namin na ang malalaking protina ay hindi gumagalaw sa pamamagitan ng libreng pagsasabog sa bakterya. huwag hintaying tapusin ang isa para magsimula ng isa pa. Kapag lumampas sila sa 400 kDal. Mga proseso ng overlay. sa axial region. Ang mga enzyme na ito ay mahahalagang bahagi ng sistema ng pagtitiklop ng DNA. Tagal ng pasasalamat sa pamamaraang ito.
At mayroon silang mga bacteria: topoisomerases. ang inaakala niyang magiging mga cell center sa hinaharap na darating pagkatapos ng pagtitiklop. isang cytoskeleton na katulad ng responsable para sa mitosis sa mga eukaryotes. Maaaring may dalawang karagdagang ilaw. Ito ay barbarismo kumpara sa 1-2 microns.
2) Ang heterochromatin ay isang bahagi ng chromatin na nasa isang mahigpit na nakapulupot, naka-pack na estado sa buong cell cycle. Ang Heterochromatin ay tumutugma sa condensed, mahigpit na nakapulupot na mga chromosome segment (na ginagawang hindi naa-access ang mga ito sa transkripsyon). Matindi itong nabahiran ng mga pangunahing tina at ilaw na mikroskopyo mukhang dark spots, granules. Ang Heterochromatin ay matatagpuan mas malapit sa karyolemma, ay mas compact kaysa sa euchromatin, at naglalaman ng "silent" na mga gene, i.e. mga gene na kasalukuyang hindi aktibo. Ang mga heterochromatic na rehiyon ng mga chromosome, bilang panuntunan, ay umuulit sa ibang pagkakataon kaysa sa mga euchromatic na rehiyon at hindi na-transcribe; genetically napaka inert. Ang nuclei ng mga aktibong tisyu at mga embryonic na selula ay kadalasang mahirap sa heterochromatin. Pagkilala sa pagitan ng constitutive at facultative heterochromatin.
2.1), ang constitutive (structural) chromatin ay unang natuklasan noong unang bahagi ng 1930s ni Heitz, na napansin na mayroong mga permanenteng rehiyon ng condensed chromatin sa interphase nuclei. Ang presensya nito ay hindi nakasalalay sa antas ng pagkita ng kaibahan ng tissue o functional na aktibidad. Ang Heterochromatin ay mga compact na seksyon ng mga chromosome na lumilitaw sa prophase nang mas maaga kaysa sa iba pang mga bahagi sa komposisyon ng mitotic chromosome at hindi nag-decondense sa telophase, na dumadaan sa interphase nucleus sa anyo ng matinding stained siksik na mga istraktura (chromocenters), na matatagpuan malapit sa karyolemma . Ang centromeric at telomeric na mga rehiyon ng chromosome ay kadalasang permanenteng condensed zone. Ang constitutive chromatin ay hindi na-transcribe, replicates mamaya kaysa sa natitirang bahagi ng chromatin, kabilang ang (satellite) DNA enriched na may madalas na paulit-ulit na nucleotide sequence; nagsisilbi para sa interaksyon ng mga chromosome sa lamina.
2.2) ang facultative (functional) na heterochromatin ay nakita kapag inihahambing ang nuclei ng iba't ibang mga cell ng parehong organismo, at ipinahayag na ang ilang mga seksyon ng chromatin sa ilang mga cell ay maaaring heterochromatic, at sa iba ay euchromatic. Ang DNA ng facultative heterochromatin ay naglalaman ng mga gene na hindi aktibo dahil sa malakas na condensation nito. Gayunpaman, ang mga gene na ito ay maaaring gumana kung ang isang partikular na rehiyon ng chromatin ay pumasok sa isang decondensed (euchromatic) na estado. Kaya, ang facultative heterochromatin ay isang salamin ng isa sa mga paraan upang ayusin ang pagkilos ng mga gene - sa tulong nito, ang iba't ibang mga gene ay maaaring "i-off" sa iba't ibang mga cell. Bilang karagdagan, ang facultative heterochromatin ay maaaring naroroon sa isa lamang sa mga homologous chromosome. Ang isang halimbawa ng ganitong uri ng heterochromatin ay ang pangalawang X chromosome sa mga babaeng mammal, na hindi aktibo sa panahon ng maagang embryogenesis dahil sa hindi maibabalik na condensation nito. Kaya, sa mga tao, sa una, dalawang X chromosome ang gumagana (y ♀♀), na kinakailangan para sa normal na kurso ng oogenesis (pag-unlad ng mga babaeng mikrobyo), sa ika-16 na araw sa lahat ng mga selula ng babaeng embryo, isa sa X. Ang mga chromosome ay bumubuo ng isang katawan ng sex chromatin (body Bar), na matatagpuan malapit sa nuclear membrane ng mga interphase cell sa anyo ng isang mahusay na nabahiran na heterochromatin formation.
Mga antas ng chromatin compaction.
Ang pagpapanatili ng pagpapatuloy sa isang bilang ng mga henerasyon ng cell, ang mga chromosome ay nagbabago ng kanilang istraktura depende sa panahon at yugto ng cell cycle. Sa interphase bumubuo sila ng chromatin. Sa panahon ng paglipat ng isang cell sa mitosis, lalo na sa metaphase, ang chromatin ay tumatagal ng anyo ng mahusay na nakikilala na mga indibidwal na marubdob na mga katawan - mga chromosome. Ang mga interphase at metaphase na anyo ng pagkakaroon ng mga chromosome ay itinuturing na dalawang polar na variant ng kanilang istruktural na organisasyon konektado sa cell cycle sa pamamagitan ng mutual transition. Ang mga sumusunod na antas ng compaction ng DNA ay nakikilala:
0) Ang double helix ng DNA ay kinakatawan ng "hubad" na DNA, hindi nauugnay sa mga protina. Ang lapad ng DNA double helix ay 2 nm.
1) Antas ng nucleosomal Ang Chromatin ay nagmumula sa pakikipag-ugnayan ng isang molekula ng DNA sa mga molekula ng mga protina ng histone. Dalawa't kalahating pagliko ng DNA double helix (146-200 base pairs) ay nasugatan sa labas ng protina core, na bumubuo ng isang nucleosome (Fig. 9.10).
Ang core ay isang protina octamer na binubuo ng 8 histone na protina ng apat na uri (H2A, H2B, H3, H4). Ang bawat histone ay kinakatawan ng dalawang molekula. Ang DNA ay bumabalot sa core mula sa labas, na bumubuo ng dalawang kalahating pagliko (Larawan 10). Ang seksyon ng DNA sa pagitan ng mga nucleosome ay tinatawag na linker at may haba na 50-60 base pairs. Ang kapal ng nucleosomal fibril (thread) ay 8-11 nm.
kanin. 10. Istraktura ng nucleosomal core particle.
2) Nucleomeric (chromatin fibril, o thread). Ang istraktura ng nucleosomal ay umiikot upang bumuo ng isang supercoil. Sa pagbuo nito, tinatanggap nito ang isa pang histone protein H1, na nasa pagitan ng mga nucleosome at nauugnay sa isang linker. Isang H1 histone molecule ang nakakabit sa bawat linker. Ang mga molekula ng H1 sa complex na may mga linker ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa at nagiging sanhi ng supercoiling ng nucleosomal fibril. Bilang resulta, a chromatin fibril(Larawan 11), na ang kapal ay 30 nm:
kanin. labing-isa. Chromatin fibril.
Sa antas ng nucleomeric, ang DNA ay siksik ng 40 beses. Ang supercoiling ay nangyayari sa dalawang paraan. Ang nucleosomal fibril ay maaaring bumuo ng pangalawang order na helix na hugis tulad ng isang solenoid. Sa pangalawang variant, ang supercoiling ng 8-10 nucleosome ay bumubuo ng isang malaking compact na istraktura, ang nucleomer. Sa parehong mga kaso, nabuo ang isang bagong antas ng spatial na organisasyon ng chromatin, na tinatawag na antas ng nucleomeric. Hindi pinapayagan ng level na ito ang synthesis ng RNA mula sa nucleomeric DNA (hindi nangyayari ang transkripsyon sa nucleomeric level ng chromatin organization).
kanin. 12 Naka-loop na istraktura ng chromatin.
4) chromonemic(mula sa chroma - pintura, nema - thread) antas. Ang Chromatin ay ang sangkap na bumubuo sa mga chromosome. Sa pinakasimpleng kaso, ang chromosome ay naglalaman ng isang mahalagang higanteng molekula ng DNA na may kumplikadong mga protina, i.e. fibril DNP. Ang nasabing DNP fibril ay tinatawag na chromonema. Ang antas ng chromoneme ay nabuo bilang isang resulta ng convergence ng chromomeres kasama ang haba. Bago ang paghahati ng cell, sa S-period ng interphase, ang bawat chromosome na naglalaman ng isang chromoneme ay doble at binubuo ng dalawang chromonemes. Ang mga chromoneme na ito ay konektado sa isang tiyak na bahagi ng chromosome sa pamamagitan ng isang espesyal na istraktura - ang centromere.
Ang metaphase chromosome ay binubuo ng dalawang chromatids (Fig. 15 E). Ang kapal nito ay 1400 nm. Ang mga chromatid ay konektado sa pamamagitan ng isang sentromere. Sa panahon ng paghahati ng cell, ang mga chromatids ay naghihiwalay at napupunta sa iba't ibang mga cell ng anak na babae. Ang pagkakasunud-sunod ng chromatin compaction, simula sa molekula ng DNA hanggang sa chromosome, ay maaaring masubaybayan sa Figure 15.
kanin. 15. Mga antas ng chromatin compaction:
A - nucleosomal fibril, B - elementary chromatin fibril; C - istraktura ng interphase loop, D - chromonema; D - chromatid; E - metaphase chromosome.
Ang Euchromatin ay tumutugma sa mga antas ng nucleosomal at nucleomeric ng DNA compaction. Heterochromatin - chromomeric at chromonemal na antas ng DNA compaction, at chromatid at mga antas ng chromosomal nakikita sa panahon ng mitosis.
Kaya, ang mga chromatin at chromosome ay mga deoxyribonucleoproteins (DNP), ngunit ang chromatin* ay isang untwisted state, at ang mga chromatids, at samakatuwid ay mga chromosome, ay isang twisted state. Walang mga chromatids at chromosome sa interphase nucleus, lumilitaw ang mga ito kapag ang nuclear membrane ay nawasak (sa panahon ng paghahati: sa mga yugto ng late prophase, metaphase, anaphase, maagang telophase).
* Ang terminong chromatin ay ginagamit din upang sumangguni sa namamana na sangkap ng cell, na isang deoxyribonucleoprotein complex na may iba't ibang antas ng compaction.
Ang istraktura ng mga chromosome
Ang mga chromosome ay ang pinaka-pack na estado ng chromatin. Ang pinaka-compact chromosome ay makikita sa metaphase stage, at binubuo sila ng dalawang chromatids na konektado sa centromere. Ang mga chromatids ay genetically identical, sila ay nabuo sa panahon ng pagtitiklop at samakatuwid ay tinatawag na sister chromatids.
kanin. 16. metaphase chromosome.
Depende sa lokasyon ng centromere, ang mga sumusunod na uri ng chromosome ay nakikilala:kanin. 17. Mga uri ng chromosome.
Sa mga abnormalidad ng chromosomal(mga paglabag sa istruktura ng mga chromosome) Ang mga telocentric chromosome ay maaari ding mangyari kung, bilang resulta ng paghihiwalay ng braso mula sa chromosome, mayroon lamang itong isang braso, at ang centromere ay matatagpuan sa dulo ng chromosome. Ang mga dulo ng chromosome arm ay tinatawag na telomeres.V. Nucleolus
Ang nucleolus ay isang bilugan na istraktura na malinaw na nakikita sa isang magaan na mikroskopyo, ay ang pinakasiksik na istraktura ng nucleus. Ang nucleolus ay matatagpuan sa loob ng nucleus. Ang nucleolus ay matinding nabahiran ng mga nuclear dyes, dahil naglalaman ng malaking halaga ng RNA at DNA. Ang nucleolus ay naglalaman ng ribonucleoproteins (RNPs). Ang nuclei ng eukaryotic cells ay maaaring may isa, dalawa o higit pang nucleoli. Ang nucleolus ay hindi isang hiwalay na istraktura mula sa chromatin, ngunit ang hinango nito. Ang nucleolus ay walang lamad at nabuo sa paligid ng mga seksyon ng chromosome, sa DNA kung saan ang impormasyon ay naka-encode para sa istruktura ng rRNA. Ang mga espesyal na istrukturang ito (mga loop) ng mga chromosome ay tinatawag na mga nucleolar organizer. Ang mga nucleolar organizer ay matatagpuan sa rehiyon ng pangalawang constriction ng satellite chromosome. Ang rRNA ay synthesize sa DNA ng nucleolar organizer. Karaniwan ang pag-andar ng nucleolar organizer ay ginagampanan ng pangalawang constriction ng satellite chromosomes. Sa mga tao, ang mga naturang site ay naroroon sa 5 chromosome - ika-13, ika-14, ika-15, ika-21 at ika-22, kung saan matatagpuan ang maraming kopya ng mga gene na naka-encode ng ribosom RNA (rRNA). Ang laki at bilang ng nucleoli ay tumataas sa pagtaas ng functional na aktibidad ng cell. Ang mga partikular na malalaking nucleoli ay katangian ng embryonic at aktibong synthesize ng mga protina, pati na rin ang mga cell ng mabilis na lumalagong malignant na mga tumor. Nawawala ang nucleolus sa prophase ng mitosis, kapag ang mga nucleolar organizer ay "nahihiwalay" sa panahon ng condensation ng kaukulang chromosome, na muling bumubuo sa telophase.
Ang mga function ng nucleolus ay upang synthesize ang rRNA at tipunin ito sa mga precursor ng ribosomal subunits.
Sa ilalim ng isang electron microscope, dalawang lugar ang matatagpuan sa nucleolus:
1) ang rehiyon ng fibrillar ay binubuo ng maraming manipis na filament (5-8 nm) at matatagpuan sa panloob na bahagi ng nucleolus. Ang mga fragment ng DNA ng mga nucleolar organizer ay matatagpuan din dito. Sa fibrillar na bahagi ng nucleolus, ang rRNA ay nabuo sa proseso ng transkripsyon, pagkahinog (pagproseso) ng rRNA.
2) ang globular na bahagi (butil na bahagi) ay nabuo sa pamamagitan ng isang akumulasyon ng mga siksik na particle na may diameter na 10-20 nm. Sa globular na bahagi, ang r-RNA ay pinagsama sa mga protina na nagmumula sa cytoplasm, i.e. Ang mga ribosome subunit ay nabuo.
Ang fibrillar at butil-butil at butil-butil na mga bahagi ng nucleolus ay bumubuo ng tinatawag na. isang nucleolar filament (nucleosome) 60-80 nm makapal, na sa loob ng nucleolus ay bumubuo ng isang malawak na sheet na network, na kung saan ay nakikilala sa pamamagitan ng isang mas malaking density laban sa background ng isang hindi gaanong siksik na matrix.
Ang nucleolus ay napapalibutan ng perinucleolar chromatin, isang maliit na halaga ng chromatin ang tumagos mula sa periphery papunta sa nucleolus (intranucleolar chromatin). Sa nucleolus ng mga selula, matatagpuan ang maliliit na butil at mga kumpol ng chromatin, na nabahiran ng mga pangunahing tina; ay binubuo ng isang kumplikadong DNA at protina at tumutugma sa mga chromosome, na sa interphase nucleus ay kinakatawan ng mahabang manipis na baluktot na mga thread at hindi nakikilala bilang mga visual na istruktura.