Митотический(пролиферирующий) цикл клетки. Фазы митотического цикла, их характеристика и значение.

Вопрос №10.

Особенности экспрессии генетической информации у про- и эукариот.

Экспрессия генов - это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт – РНК или белок.

У прокариот: Наследственный материал у прокариотической клетки содержится в единственной кольцевой молекуле ДНК. Она располагается непосредственно в цитоплазме, где также находятся необходимые для экспрессии тРНК и ферменты, часть из которых заключена в рибосомах.

Гены прокариот состоят целиком из кодирующих нуклеотидных последовательностей, реализующихся в ходе синтеза белков, тРНК или РНК.

Транскрипция и трансляция происходят почти одновременно, т.к. наследственный материал и аппарат биосинтеза белка пространственно не разобщены.

У эукариот: Наследственный материал эукариот больше по объему, чем у прокариот. Он расположен в основном в хромосомах (в ядре), а необходимый для синтеза белков аппарат, состоящий из рибосом, тРНК, набора аминокислот и ферментов, находится в цитоплазме клетки.

Кодирующие последовательности “экзоны” (участки гена, несущие информацию о структуре белка) прерываются ‘’интронными’’ (интроны-участки гена, не несущие наследственную информацию, но выполняющие роль регулятора) участками, которые не используются при синтезе тРНК, рРНК или пептидов.

Транскрипция и трансляция пространственно отделены ядерной оболочкой; во времени эти процессы разделяют процессы созревания мРНК, из которой должны быть удалены неинформативные последовательности.

Общее: Кроме указанных различий, на каждом этапе экспрессии генов у про- и эукариот есть отличия. См стр. 104 в учебнике Ярыгина (том I).

 

Вопрос №11.

Химический состав хромосом: Белки (65%) делятся на гистоновые и негистоновые.

Гистоны: Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4 (5 фракций). Являясь положительно заряженными основными белками, они достаточно прочно соединяются с молекулами ДНК, чем препятствуют считыванию заключенной в них генетической информации. В этом состоит их регулятивная роль. Кроме того, выполняют структурную функцию, обеспечивая пространственную организацию ДНК в хромосомах.

Негистоновые белки: (свыше 100), среди них ферменты синтеза и процессинга РНК, редупликации и репарации ДНК. Эти кислые белки выполняют также структурную и регуляторную функции.

Помимо ДНК и белков в составе хромосом обнаруживаются: РНК, липиды,полисахариды, ионы Ме. Массовые соотношения (ДНК: гистоны: негистоновые белки: РНК: липиды – 1: 1: (0,2-0,5): (0,1-0,15): (0,01-0,03).

Другие компоненты встречаются в незначительном количестве.

Уровни компактизации хроматина.

I. Нуклеосомная нить – это гистоновый октамер, (напоминающие шайбу белковые тела – коры) состоят из гистоновых белков 2Н2А, 2Н2В, 2Н3, 2Н4; с участком ДНК вокруг него. “Бусы на нитке”.

В результате ДНК уменьшается в 7-10 раз.

II. Хроматиновая фибрилла (соленоидный уровень)-обеспечивается гистоном Н1, который взаимодействует с нуклеосомами (линкерной ДНК и двумя соседними белковыми телами) и сближает их. ДНК уменьшается в 10 раз.

III. Интерфазная хромосома (петлевой уровень)- укладка хроматиновой фибриллы в петли. В их образовании принимают участие негистоновые белки. ДНК уменьшается в 20-30 раз.

IV. Метафазная хроматида – при переходе к митозу, происходит суперспирализация хроматина, для облегчения расхождения хромосом к полюсам митотического веретена в Анафазе митоза.

 

Общий вывод: Многоуровневая компактизация ДНК обеспечивает её укорочение в метафазных хромосомах в 10 000 раз.

 

Вопрос №12.

Митотический(пролиферирующий) цикл клетки. Фазы митотического цикла, их характеристика и значение.

Митотический цикл – совокупность процессов в клетке от 1 деления до следующего и заканчивающихся образованием 2-х новых клеток.

Профаза

Метафаза Ярыгин (I том, стр. 58)

Анафаза

Телофаза

из лекций:

Профаза (первая фаза деления 2n4c)- двухроматидные хромосомы спирализуются, ядрышки растворяются, центриоли расходятся, ядерная оболочка растворяется, образуются нити вкрктена деления.

Метафаза (фаза скопления хромосом 2n4c) - Нити веретена деления присоединяются к центромерам хромосом, двухроматидные хромосомы сосредотачиваются на экваторе клетки.

Анафаза (фаза расхождения хромосом 2n4c 2n2c) центромеры делятся, однохроматидные хромосомы растягиваются нитями веретена деления к полюсам клетки.

Телофаза (фаза окончания деления 2n2c) - Хромосомы деспирализуются, сформировывается ядрышко, восстанавливается ядерная оболочка, на экваторе начинает закладываться перегородка между клетками или образуется перетяжка, растворятся нити веретена деления.

Биологический смысл митоза – генетическая информация передается в неизменном виде.

2n2c (материнская клетка)

 

2n4c (S период)

 

2n2c 2n2c (дочерняя клетка)

Факторы, контролирующие митоз.

1. Активатор S-фазы - включает синтез ДНК.

2. Митоз(М) - стимулирующий фактор(MPF) - вызывает конденсацию хромосом.

3.ДНК-зависимый М - заданный фактор - ингибирует процессы, ведёт к выработке MPF.

Таким образом все события Митотического Цикла взаимосвязаны, т.к образуется зависимая последовательность.

 

Вопрос №13.