Генетичний матеріал еукаріот
Генетичний матеріал еукаріот сконцентрований в ядрі і представлений хромосомами, в яких молекула ДНК утворює складний комплекс з різними білками.
Кожна клітина будь-якого організму містить певний набір хромосом. Сукупність хромосом клітини називається каріотипом (рис. 3.1). Кількість хромосом у клітині не залежить від рівня організації живих організмів – деякі Найпростіші мають їх більше тисячі. У людини в каріотипі 46 хромосом, у шимпанзе – 48, у пацюка – 42, у собаки – 78, у корови – 60, у дрозофіли – 8, у шовковичного шовкопряда – 56, у картоплі – 48, у рака-самітника – 254 і т. д.
У каріотипі соматичних клітин виділяються пари однакових (за формою і генному складу) хромосом – так звані гомологічні хромосоми (1-я – материнська, 2-я – батьківська). Набір хромосом, містить пари гомологів, називається диплоїдним (позначається 2n). Статеві клітини – гамети, містять половину диплоїдного набору, по одній хромосомі з кожної пари гомологів. Такий набір називається гаплоидним (позначається n).
Досліджується каріотип зазвичай на стадії метафази мітозу, коли кожна хромосома складається з двох ідентичних хроматид і максимально утворює спіраль. З’єднуються хроматиди в області центромери (первинної перетяжки). У цій області при діленні клітини на кожній сестринської хроматиді утворюється фібрилярні тільце – кінетохор, до якого приєднуються нитки веретена поділу.
Кінцеві ділянки хромосом отримали назву теломери. Вони перешкоджають злипанню хромосом, т. Е. Відповідальні за їх “індивідуальність”. Теломери мають специфічний склад ДНК, пов’язаної зі специфічним комплексом білків. Склад теломерной ДНК вельми “консервативний” у різних видів. В останні роки теломери привертають до себе увагу у зв’язку з проблемою старіння клітин і довголіття. Справа в тому, що у дорослого організму з кожним новим поділом клітини втрачається ділянку теломери. Втрата всієї теломери призводить до смерті клітини. Розуміння генетичного контролю цього явища допоможе вирішити багато проблем медицини.
Ділянка хроматиди між центромерой і теломери називається плечем. Плечі мають свої позначення: коротке – р і довге – q. Залежно від розташування центромери розрізняють наступні морфологічні типи хромосом:
– Метацентріческая (p = q);
– Субметацентріческіе (q> p);
– Акроцентріческіе (одноплечі – q).
Таке морфологічна різноманітність характерно для більшості організмів. До нього додається різноманітність хромосом за розмірами. Не зовсім зрозумілий біологічний сенс цього явища. Відомо, що хромосоми – це не просто “комори” генетичної інформації, а активно функціонуючі структури. Їх основна біологічна роль полягає в забезпеченні рівномірності розподілу генетичного матеріалу при діленні клітини і рекомбінації при мейозі. Можливо, морфологічна різноманітність сприяє більш успішному виконанню цієї ролі (Гриньов В. В., 2006). Хоча можна відзначити, що у одних тварин хромосоми морфологічно дивно одноманітні, хоча і розрізняються за розмірами (кінь, корова), в інших – різноманітні (чоловік).
Деякі хромосоми каріотипу мають вторинну перетяжку, де зазвичай розташовується ядерцевих організатор – область формування ядерця. У полісом відбувається синтез р-РНК і освіту субодиниць рибосом. У ядрах різних організмів кількість ядерець варіює, у деяких їх немає зовсім. Часто кілька ядерцевих організаторів беруть участь у формуванні одного ядерця.
Для цитогенетичного аналізу всі хромосоми, що входять до каріотип, повинні бути ідентифіковані. Основний метод ідентифікації хромосом на цитологічних препаратах – це різні способи диференціальної забарвлення (Q-, G-, R-, C – і ін.), Які базуються на застосуванні певних барвників, специфічно зв’язуються з ділянками ДНК різної будови. Методи диференціальної забарвлення, розроблені наприкінці 1960 – початку 1970-х рр., Відкрили нову сторінку в цитогенетиці (Захаров А. Ф., 1977). Кожна диференційно пофарбована хромосома має специфічний малюнок исчерченности, що дозволяє її ідентифікувати. Цікаво, що механізм диференціальної забарвлення досі не розкритий.
Каріотип в цитогенетиці прийнято представляти у вигляді схеми, в якій хромосоми розташовують у певному порядку, по групах, об’єднуючим хромосоми одного морфологічного типу. Усередині групи хромосоми зазвичай розташовують за розміром в порядку спадання. Така схема називається ідіограмма. Кожна хромосома ідіограмма має свій постійний номер. Гомологічні хромосоми мають однаковий номер, але зображується на ідіограмма тільки одна їх них.
Каріотипи найбільш важливих генетичних об’єктів, таких як людина, лабораторні та сільськогосподарські тварини, стандартизовані (Paris Conference, 1971; Reading Conference, 1976). Стандарти припускають закріплення певного номера, групи та схеми диференціальної исчерченности для всіх хромосом об’єкта. Схеми исчерченности розробляються для кожного методу забарвлення і рівня спіралізаціі. Розроблено принципи нумерації кожної смуги хромосоми, зміна исчерченности залежно від рівня спіралізаціі, позначення різних хромосомних перебудов. З цими принципами ми ознайомимося при вивченні каріотипу людини.
Незважаючи на провідну роль хромосом у спадковості, не всі еукаріотичні гени знаходяться в ядрі. Існують клітинні структури, що володіють власною генетичною інформацією.
Мітохондрії мають кільцеві мт-ДНК в кількості 2-10 копій. Кількість мітохондрій в клітині може досягати 1000. Розмір мітохондріального геному різний у різних еукаріот. У ссавців він малий, у грибів і рослин значно більше. Наприклад, мт-ДНК людини містить всього 16569 п. Н., А мт-ДНК дріжджів – 78520 п. Н. У якійсь мірі спостерігається закономірність: зменшення частки генетичної інформації мітохондрій з підвищенням рівня організації. Це наводить на думку, що генетична організація мітохондрій різних організмів повинна мати певні відмінності.
Хлоропласти також мають власну кільцеву ДНК, але значно більшого розміру (до 200 000 п. Н.), Що дозволяє їй кодувати 100-130 білків. Число копій ДНК в хлоропласті може бути досить значним.
Мітохондрії і хлоропласти мають власні системи синтезу білка і синтезують ряд білків, тому їх відносять до так званих напівавтономним структурам. Однак слід зауважити, що більше 95% мітохондріальних білків кодуються в ядрі.
Деякі структури мітохондрій і хлоропластів (ДНК, рибосоми, організація генома та ін.) Досить схожі на аналогічні структури прокаріотів. Це стало причиною висунення симбіотичної теорії походження еукаріотичної клітини, згідно з якою напівавтономні органели еволюціонували від бактерій-симбіонтів (Маргеліс Л., 1983). У цієї теорії є численні прихильники, але є і супротивники.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)