СТРУКТУРНА ОРГАНИЗАЦИЯ НА ЧОВЕШКИТЕ ХРОМОЗОМИ

За първи път човешки хромозоми в делящи се клетки са открити от немския ученФлемингпри оцветяване на клетки с основни багрила през 1880 г. Той ги описва като оцветяващи хроматина тела. Терминът "хромозома" е предложен от друг немски ученWaldaigerпрез 1888 г. Установено е, че по време на клетъчното делене възникват пръчковидни хроматинови тела, които след това се разминават по време на деленето към различни полюси на клетката. При изучаване на морфологията на хромозомите бяха разкрити следните характеристики: хромозомите се различават по размер и конфигурация, освен това на различни етапи на делене хромозомите могат да се състоят от 1 или 2 хроматиди.

Те имат къси и дълги рамена, първично стесняване, вътре в което има центромер, а вътре в центромера имакинетохорд(регион, с който половините на хромозомите (хроматиди) могат да се преместят към различни полюси на клетката с участието на специални моторни протеини).

Морфологично иматри вида хромозоми:

1) ако центромерът е разположен приблизително в средата, късото рамо е най-малко 40%, тогава такава хромозома се нарича метацентрична;

2) ако късите рамена съставляват 20-45% от дължината на хромозомата, тогава тези хромозоми се наричат ​​субметацентрични;

3) когато късите рамена са по-малко от 25%, те се наричат ​​акроцентрични.

Някои учени също разграничават телоцентричните хромозоми

Морфологично, хромозомите могат да иматвторична констрикция. Например при хората хромозома 9 има вторично стесняване. В допълнение, някои хромозоми имат образувания, които се наричат ​​сателити или сотелити, най-често концентричните хромозоми имат рога на тънка нишка (като парчета хромозоми).

Когато разглеждате хромозомитечовек под микроскоп може да се види, че сателитните хромозоми често са обърнати една към друга. Оказа се, че рибозомните гени са концентрирани в сателитите на човешките хромозоми, тук се синтезира рибозомна РНК и на това място се образува ядрото на ядрото, откъдето рибозомите навлизат в цитоплазмата. Тези хромозоми са свързани от материала на ядрото. Затова и изглеждат така под микроскоп.

Анализът на молекулярната структура на хромозомите показа, че хромозомите се състоят главно от ДНК и специални силно основни протеини -хистони(ДНК и хистоните са приблизително равни в клетъчното ядро). Освен това тук присъстват в малко количество нехистонови протеини, РНК и в малки количества липиди.

Пет хистонови фракции бяха изолирани от хромозоми: H1, H2a, H2b, H3, H4. Всички хистони са в приблизително равни количества (с изключение на H1, той е 2 пъти по-малко от останалите). Хистоните образуват т.нар. нуклеозоми, тук 8 хистона образуват "шайба" -нуклеозома. ДНК прави 1,75 завъртания около тази нуклеозома, 146 нуклеотида са в контакт с нея.

ДНК е свободна между две нуклеозоми, този участък от свободна ДНК се наричалинкер. Както се оказа, хистонът H1 се намира над тази структура, от една страна той се придържа към 1 нуклеозома, от друга - към друга нуклеозома. Така нареченият.нуклеозомна нишка. Под въздействието на специален метагенен сигнал хистон Н1 започва да се свива и да придърпва една нуклеозома към друга. Нуклеозомната верига е с дебелина 11 nm.

Ако процесите на кондензация на хроматина продължат, тогава се образува така нареченатасоленоидна нишка(6 нуклеозоми се подреждат в една равнина, образува се соленоидна нишка). Дебелината на нишката е около 30 nm.

Процесът на кондензация продължава и соленоидната нишка започва да образувадомейни на веригата. И самите бримкисе поддържат в това състояние от специалнизаключващи протеини, това са нехистонови протеини.

Опаковането продължава,формират се домейни от втори ред, това са огромни бримки от 80 000 нуклеотида и включват по-малки бримки и отново всичко това се държи заедно от специални нехистонови протеини.

Нишката с примка на домейна от 1-ви порядък е с дебелина 300 nm, а нишката с примка на домейна от 2-ри порядък е с дебелина около 700 nm. И накрая, в хроматида на хромозомата имапръчка вътре, състояща се от металопротеин, и тук се образуват гигантски бримки, свободните краища на които са фиксирани от пръчката, тази структура се наричачетка на лампата. По време на репликацията на ДНК молекулата беше установено, че нуклеозомите могат да се разпаднат на полунуклеозоми.

Когато се формира дъщерна верига на ДНК, са възможни следните ситуации:

1) старата майчина нишка има стари нуклеозоми, а новата образува нови нуклеозоми;

2) двете вериги съдържат както стари нуклеозоми, така и нови нуклеозоми;

3) нуклеозомите се разпадат на полунуклеозоми и след това се образуват хибридни хромозоми: парче от старото - парче от новото (повечето учени вярват в това, въпреки че има случаи с пълно разпадане на хромозомите на съставни части (хистони), последвано от сглобяване от стари и нови хистони).

Молекулата на ДНК в ядрото може да бъде в две състояния: плътно уплътнено състояние, в който случай гените в тази ДНК не функционират, такива области са плътно оцветени с основни багрила, те се наричат ​​хетерохроматични региони. Има 2 вида хетерохроматични области:

1)факултативен хетерохроматин, т.е. тези региони могат или не могат да бъдат хетерохроматични,функционира или не функционира. Например, това място функционира в ембриона, но не функционира при старите хора. Или тези области функционират в чернодробните клетки, но не функционират в мускулните клетки. Тези области, които не работят, са блокирани;

2)конститутивен хетерохроматин. Например Х-хромозомата при жените. Жените имат 2 X хромозоми и двете функционират само през първия триместър на бременността в плода, веднага щом полът се определи в женската посока, една от хромозомите се блокира. Функционалните зони са максимално разпръснати, деспирализирани, често едноверижни, тук се извършва транскрипция, те се наричат ​​еухроматични региони. Много слабо се оцветяват с основни бои.

Че. процесите на спирализация и деспирализация протичат постоянно в ядрения апарат на клетките.

Съществуват 4вида ДНК според степента на спирала:

тип ДНК	Спирална посока	Брой нуклеотидни двойки на 1 ход	Диаметър на спиралата, nm
ДНК	точно	10.7	2.3
В ДНК	точно
С ДНК	точно	9.3	1.9
Z ДНК	наляво	1.8

Левичарството се образува по време на транскрипция в онези места, където започва дясната спирала и ако на това място започне усукване наляво, тогава нишките ще се отклонят една от друга, образува се участък от едноверижна ДНК и транскрипцията ще започне на това място, т.е. Действа ДНК гираза или топоизомераза, която образува спиралност.

РЕПРОДУКТИВНА ОРГАНИЗАЦИЯ НА КЛЕТКАТА.

В човешкото тялоразделянето или пролиферациятаосигурява:

1) растеж на тялото;

2) регенерация (физиологичнаи патологични)

3) възпроизвеждане на потомство;

Имажизнения цикъл на клетка- това е целият период от живота на клетката от момента на възникване до смъртта. И второ,митотичният клетъчен цикъле цикъл, свързан само с клетъчното делене. Всички клетки са разделени натри популации:

1) стабилни - клетките не са способни да се делят, най-дългата продължителност на живота (нервни клетки, сърдечни клетки);

2) растящи - дълголетни, но способни на делене (жлези, черен дроб);

а) стволови, недиференцирани, те само се делят, са в митотичен цикъл;

б) диференцирани, краткотрайни, неспособни на делене (еритроцити)

Че. в жизнения цикъл на клетки от стабилни популации и диференцирани клетки, митотичният цикъл напълно отсъства. В нарастваща популация може да има митоза.

Основнатацел на митозата или кариокинезатае равномерно разпределение на генетичния материал между дъщерните клетки. Има два етапа в митотичния цикъл:

2) собствена митоза

Интерфазата е разделена на три периода:

1)предсинтетичен или G1-период. Тук активно се синтезира РНК, образуват се структурни протеини и протеини - ензими, натрупват се прекурсори на ДНК и енергийни молекули на АТФ.

2)синтетичен или S-период. Тук се образува дъщерна верига на ДНК, възниква репликация, по същество всяка хромозома става двухроматидна и се образува центромер - клетъчният център е разделен на две центриоли.

3)постсинтетичен или G2-период. Тук клетката натрупва протеините, необходими за деленето (много важен протеин тубулин, той образува нишките на вретеното на делене, по които, като по релси, хромозомите ще започнат да се движат към различни полюси), в допълнение, двигателпротеини, които ще движат хромозомата (кинезин и динеин). Освен това се натрупват молекули на GTP (гуатин трифосфат) и ATP (аденозин трифосфат), активно се извършва синтез на иРНК.

Същинската митоза има 4 фази: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

1)Профаза.В профазата започва процесът на хромозомна кондензация, под въздействието на митотичния сигнал на специален протеин H1, хистонът започва да компресира нуклеозомите един с друг и настъпва рязко скъсяване на хромозомите с няколко хиляди пъти, което по-късно ще позволи на хромозомите да се разминават свободно, без да се преплитат помежду си, в допълнение, ядрото изчезва тук, ядрената мембрана започва да се разтваря. Центриолите на клетъчния център започват да се движат към различни полюси, докато между тях се образува апарат за разделяне на тубулин - специални нишки под формата на тръби с диаметър около 25 nm, празни отвътре, вътрешен диаметър около 15 nm, в обвивката на тръбата има 13 протофиламента. Единият край („+”-край) постоянно прикрепя следващата тубулинова молекула, напротив, тубулиновите молекули се отделят от другия край („-”-край). Целият този процес протича с участието на гуанозин трифосфат (GTP) и магнезиеви йони. Когато центрозомите се преместят към различни полюси, започват да се образуват допълнителни хромозомни нишки. Хромозомните нишки се приближават до хромозомата, свързват се с кинетохора на центромера на хромозомата, освен това от единия полюс към един хроматид и от другия полюс към другия хроматид и започват да изтласкват хромозомите към центъра на клетката. И клетката влиза в метафаза

2)Метафаза. Хромозомите образуват екваториална метафазна плоча. На този етап хромозомите са особено ясно видими. Те често се изучават на този етап. Вискозитетът на цитоплазмата се променя драстично, което според учените причинява разделянето на центромерите и хроматидите на хромозомата се отдалечават една от друга.от приятел.

3) В същото време моторните протеини хинеин и кинезин са прикрепени към тубулите, те имат глава и опашка. Главната част съдържа молекула АТФ. Тази част се свързва с тубула, а опашната част - с хроматидния центромер, а хромозомните хроматиди започват да се движат към различни полюси под въздействието на моторни протеини, самата тубула започва да се деполимеризира и скъсява. Този етап се наричаанафаза;

4) Когато хроматидите достигнат противоположни полюси, започва етапъттелофаза. В същото време започва да се образува ядрена мембрана около отделените еднохроматидни хромозоми и се образува преграда между дъщерните ядра. Ако в животинска клетка този процес протича с компресия, се придобива форма на дъмбел, тогава в растителна клетка процесът започва в центъра и се движи към черупката.

Че. В резултат на митозата се образуват две генетично абсолютно идентични клетки.

Хромозомите в митотичния цикъл могат да бъдат единични или двойни хроматиди. Всеки хроматид е двуверижна ДНК молекула, обикновено наричана 2с.

Единични хроматидни хромозоми в анафаза, телофаза и G1 период. Бихроматид в края на S-периода, профаза и метафаза. Обикновено се въвеждат следните обозначения: 2s и 4s. Освен това се въвежда обозначението 2n и n, всички соматични клетки са диплоидни.

	следваща лекция ==>
Качествена оригиналност на човек		СИСТЕМАТИКА НА ОРГАНИЧНИЯ СВЯТ

---