РЕФЕРАТ ПО МЕДБИО. Документ Microsoft Word. Введение Морфофункциональная характеристика хромосом
 Скачать 33.69 Kb.
|
|
СОДЕРЖАНИЕ: Введение…………………………………………………………………………........3 Морфофункциональная характеристика хромосом………………………………...4 Структура и функция центромеры и теломер…………………………………........6 Типы и правила хромосом………………………………………………………......10 Заключение…………………………………………………….…………………….11 Список литературы………………………………………………………………….12 ВВЕДЕНИЕ Первые описания хромосом появились в статьях и книгах разных авторов в 70-х годах XIX века, и приоритет открытия хромосом отдают разным людям, а именно: И. Д. Чистякову (1873), А. Шнейдеру (1873), Э. Страсбургеру (1875), О. Бючли (1876) и другим. Чаще всего годом открытия хромосом называют 1882 год, а их первооткрывателем — немецкого анатома В. Флеминга, который в своей фундаментальной книге «Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung» собрал и упорядочил сведения о хромосомах, дополнив результатами собственных исследований. Термин «хромосома» был предложен немецким гистологом Г. Вальдейером в 1888 году. После переоткрытия в 1900 году законов Менделя потребовалось всего один-два года для того, чтобы стало ясно, что хромосомы при мейозе и оплодотворении ведут себя именно так, как это ожидалось от «частиц наследственности». В 1902 году Т. Бовери и в 1902—1903 годах У. Сеттон (Walter Sutton) независимо друг от друга выдвинули гипотезу о генетической роли хромосом. Экспериментальное подтверждение этих идей было осуществлено в первой четверти XX века американскими учёными Т. Морганом, К. Бриджесом, А. Стёртевантом и Г. Мёллером. Объектом их генетических исследований послужила плодовая мушка D.melanogaster. На основе данных, полученных на дрозофиле, они сформулировали «хромосомную теорию наследственности», согласно которой передача наследственной информации связана с хромосомами, в которых линейно, в определённой последовательности, локализованы гены. Основные положения хромосомной теории наследственности были опубликованы в 1915 году в книге «The mechanism of mendelian heredity». МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХРОМОСОМ Различают четыре типа строения хромосом: · телоцентрические (палочковидные хромосомы с центромерой, расположенной на проксимальном конце); · акроцентрические (палочковидные хромосомы с очень коротким, почти незаметным вторым плечом); · субметацентрические (с плечами неравной длины, напоминающие по форме букву L); · метацентрические (V - образные хромосомы, обладающие плечами равной длины). Тип хромосом является постоянным для каждой гомологичной хромосомы и может быть постоянным у всех представителей одного вида или рода. Спутники (сателлиты) Сателлит — это округлое или удлинённое тельце, отделённое от основной части хромосомы тонкой хроматиновой нитью, по диаметру равный или несколько меньший хромосоме. Хромосомы, обладающие спутником принято обозначать SAT - хромосомами. Форма, величина спутника и связывающей его нити постоянны для каждой хромосомы. Зона ядрышка Зоны ядрышка (организаторы ядрышка) — специальные участки, с которым связано появление некоторых вторичных перетяжек. Хромонема Хромонема — это спиральная структура, которую удаётся увидеть в декомпактизованных хромосомах через электронный микроскоп. Впервые наблюдалась Баранецким в 1880 году в хромосомах клеток пыльниковтрадесканции, термин ввёл Вейдовский. Хромонема может состоять из двух, четырёх и более нитей, в зависимости от исследуемого объекта. Эти нити образуют спирали двух типов: · паранемическую (элементы спирали легко разъединить); · плектонемическую (нити плотно переплетаются). Первичная перетяжка Хромосомная перетяжка, в которой локализуется центромера и которая делит хромосому на плечи. Вторичные перетяжки Морфологический признак, позволяющий идентифицировать отдельные хромосомы в наборе. От первичной перетяжки отличаются отсутствием заметного угла между сегментами хромосомы. Вторичные перетяжки бывают короткими и длинными и локализуются в разных точках по длине хромосомы. У человека это 9, 13, 14, 15, 21 и 22 хромосомы. СТРУКТУРА И ФУНКЦИЯ ЦЕНТРОМЕРЫ И ТЕЛОМЕР Центромера — участок хромосомы, характеризующийся специфической последовательностью нуклеотидов и структурой. Центромера играет важную роль в процессе деления клеточного ядра и в контроле экспрессии генов (процесс, в ходе которого наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок). Центромера принимает участие в соединении сестринских хроматид, формировании кинетохора (белковая структура на хромосоме, к которой крепятся волокна веретена деления во время деления клетки), конъюгации гомологичных хромосом и вовлечена в контроль экспрессии генов. Именно в области центромеры соединены сестринские хроматиды в профазе и метафазе митоза и гомологичные хромосомы в профазе и метафазе первого деления мейоза. На центромерах же происходит формирование кинетохоров: белки, связывающиеся с центромерой, формируют точку прикрепления для микротрубочек веретена деления в анафазе и телофазе митоза и мейоза. Отклонения от нормального функционирования центромеры ведут к проблемам во взаимном расположении хромосом в делящемся ядре, и в результате — к нарушениям процесса сегрегации хромосом (распределения их между дочерними клетками). Эти нарушения приводят к анеуплоидии, которая может иметь тяжёлые последствия. У большинства эукариот центромера не имеет определённой, соответствующей ей нуклеотидной последовательности. Обычно она состоит из большого количества повторов ДНК (например, сателлитной ДНК), в которых последовательность внутри индивидуальных повторяющихся элементов схожа, но не идентична. Дочерние хромосомы образуют центромеры в тех же местах, что и материнская хромосома, независимо от характера последовательности, расположенной в центромерном участке. Теломерами называют специализированные концевые районы линейной хромосомной ДНК, состоящей из многократно повторяющихся коротких нуклеотидных последовательностей. В состав теломер входят также многие белки, специфически связывающиеся с теломерными ДНК повторами. Таким образом, теломеры, как и другие хромосомы эукариот, построены из дезоксинуклеопротеидов (ДНП), т.е. комплексов ДНК с белками. Теломеры человека содержат от 2 тыс. до 20 тыс. пар оснований и состоят из повторяющихся последовательностей TTAGGG. Для сравнения укажем, что теломеры инфузории реснитчатой имеют 0,35 тыс. пар оснований, дикой свиньи — до 18 тыс. пар оснований, домашней овцы — до 25 тыс. пар оснований, мыши аборигенной — 5-25 тыс. пар оснований. Что касается последовательности нуклеотидов у различных видов эукариот, то тут также прослеживается определенная зависимость от вида. Теломерные повторы — весьма консервативные последовательности. Например, повторы всех позвоночных состоят из шести нуклеотидов TTAGGG, повторы всех насекомых — TTAGG, повторы большинства растений — TTTAGGG. Как было сказано выше, теломерная ДНК человека состоит из TTAGGG-блоков. Следует отметить, что последовательность нуклеотидов в теломерной ДНК у простейших отличается от таковой у человека всего лишь одним нуклеотидом в повторе. Более того, из тТТAGGG-блоков построены теломерные ДНК всех млекопитающих, амфибий, рептилий, рыб и птиц. Подобная универсальность ДНК-повторов прослеживается и у растений (TTTAGGG). Объясняется данная закономерность тем, что в теломерной ДНК не закодировано никаких белков (она не содержит генов), а у всех организмов теломеры выполняют универсальные функции, речь о которых пойдет ниже. Теломеры заканчиваются однонитевым нависающим 3`-концом, завернутым в структуру, называемую Т-петлей, которая не позволяет концам хромосом соединяться друг с другом; при этом однонитевый конец теломеры проникает в прилегающий к t-петле двунитевый участок, образуя D-петлю (displacement loop), закрепляющую t-петлю (рисунок 1). В состав теломер входят также теломер-связанные белки, названные шелтерин-комплексом: TRF1 (Telomere repeat binding factor 1) — негативный регулятор длины теломер, не допускающий теломеразу к теломере; TRF2 (Telomere repear binding factor 2) поддерживает целостность теломер, защищая от слияния друг с другом; TIN2 (TRF1-interacted nuclear protein 2) препятствует присоединению теломеразы к теломере; RAP1 — с С-концом этого белка связывается белок (белки) Rif1 и Rif2 (Relaxing insulin-like factors), препятствующие работе теломеразы, он удерживает t-петлю, образуя поперечные сшивки с теломерной ДНК; POT1 (Protection of telomeres) защищает G-богатую нависающую нить ДНК, располагаясь в олигонуклеотид/олигосахаридном связующем сгибе в теломерах, препятствует слиянию теломер конец-в-конец; TPP1 (Telomere protected protein 1), образуя гетеродимер с POT1, присоединяется к однонитевой теломерной ДНК, защищая ее от повреждений. Таким образом, среди основных функций теломер, можно выделить следующие: 1) Механические: теломеры участвуют в фиксации хромосом к ядерному матриксу. Это важно для правильной ориентации хромосом в ядре, и данное обстоятельство особенно проявляется в мейозе. На зиготенной стадии профазы мейоза происходят направленные перемещения концов хромосом на поверхности ядерной мембраны — так, что концы гомологичных хромосом смыкаются, и с них начинается спаривание (конъюгация) этих хромосом строго однородными участками. 2) Стабилизационные: — Если в клетке нет теломеразы, то наличие теломер предохраняет от недорепликации генетически значимые отделы ДНК. — Если же в клетке есть теломеразная активность, то появляется еще одна возможность — стабилизация концов разорванных хромосом. При случайном разрыве хромосомы образуются фрагменты, на одном или на обоих концах которых нет теломерных повторов. В отсутствие теломеразы эти фрагменты претерпевают слияния и деградацию, что блокирует клеточный цикл и ведет клетку к гибели. В присутствии же теломеразы к местам разрыва присоединяется теломерная ДНК. Это стабилизирует хромосомные фрагменты и позволяет им функционировать. 3) Влияние на экспрессию генов: активность генов, расположенных рядом с теломерами, снижена (репрессирована). Такой эффект часто обозначается как транскрипционное молчание, или сайленсинг. При значительном же укорочении теломер эффект положения пропадает и прителомерные гены активируются. 4) “Счетная” функция: теломерные отделы ДНК выступают в качестве часового устройства (т.н. репликометра), которое отсчитывает количество делений клетки после исчезновения теломеразной активности. Причем гораздо важнее для клетки не то, сколько делений уже прошло, а сколько еще осталось до критического укорочения теломеры. Поэтому можно считать, что теломеры — это “устройство”, определяющее количество делений, которые способна совершить нормальная клетка в отсутствие теломеразы. Достигая же критически короткой длины, теломеры теряют возможность выполнять все (или многие) из вышеперечисленных функций. Нарушается клеточный цикл и, в конечном счете, клетка погибает ТИПЫ И ПРАВИЛА ХРОМОСОМ Хромосомы — нуклеопротеидные структуры в ядре эукариотической клетки (клетки, содержащей ядро), которые становятся легко заметными в определённых фазах клеточного цикла (во время митоза или мейоза). Хромосомы представляют собой высокую степень конденсации хроматина, постоянно присутствующего в клеточном ядре. Исходно термин был предложен для обозначения структур, выявляемых в эукариотических клетках, но в последние десятилетия всё чаще говорят о бактериальных хромосомах. В хромосомах сосредоточена большая часть наследственной информации. Типы хромосом выделяют по расположению центромеры: 1. Метацентрические хромосомы - центромера расположена посередине, и плечи имеют одинаковую длину. Участок плеча около центромеры называется проксимальным, противоположный - дистальным. 2. Субметацентрические хромосомы - центромера смещена от центра и плечи имеют разную длину. 3. Акроцентрические хромосомы - центромера сильно смещена от центра и одно плечо очень короткое, второе плечо очень длинное. Хромосомы обладают следующими правилами хромосом: 1. Индивидуальность — негомологичные хромосомы различаются между собой. 2. Парность — гомологичные хромосомы образуют пары. 3. Постоянство числа — все соматические клетки организма имеют постоянное число хромосом, характерное для вида. 4. Непрерывность — репродукция хромосом и передача наследственной информации при делении клетки. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Хромосомный уровень организации наследственного материала характеризуется особенностями морфологии и функций хромосом. Роль хромосом в передаче наследственной информации была доказана благодаря: 1) открытию хромосомного определения пола; 2) установлению групп сцепления генов; 3) построению генетических и цитологических карт хромосом В хромосоме присутствуют участки, именуемые как центромер и теломер, которые играют важную роль. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1) Бочков Н.П., Клиническая генетика. – М.: ГЭОТАР МЕД, 2004г. 2) Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. М., 2005, 397 с. 3) Проблемы и перспективы молекулярной генетики: В 2-х т. Том 2 / Отв. ред. Е.Д. Свердлов. – М.: Наука, Т. 1. 2003 – 2004. Т.2. – 2004. – 330 с. 4) Мушкамбаров Мушкамбаров Н.Н. Молекулярная Молекулярная биология биология: учеб. пособ. для студ. мед. Вузов / Н.Н. Мушкамбаров, С.Л. Кузнецов. – М.: ООО "Медицинское информационное агенство", 2003. – 544 с. 5) Бокуть С.Б., Герасимович Н.В., Милютин А.А. Молекулярная биология: молекулярные молекулярные механизмы механизмы хранениия хранениия, воспроизведения воспроизведения и реализации реализации генетической информации: Мн.:Высш. шк., 2005. |