Напівавтономні органоіди- органели, що містять власні ДНК, всі типи РНК, рибосоми, здатні синтезувати білки, а також перетворювати Е в ЕАТФ (синтез АТФ).
До таких органоидам відносяться двумембранние органели: мітохондрії і пластиди.
Мітохондрії і пластиди здатні до самовідтворення і ніколи не утворюються з інших компонентів клітини. Поза клітин вони існувати не можуть.
Хлоропласти мають зелений колір, обумовлений присутністю основного пігменту - хлорофілу.
Можливі шляхи розподілу мітохондрій: при утворенні перегородок або перетяжок
згідно з цією теорією, мітохондрії і хлоропласти походять від симбіотичних прокаріотів, захоплених протоеукаріотом в результаті фагоцитозу. Цей протоеукаріот, про Мабуть, був амебоидние гетеротрофних, анаеробний організм з уже розвиненими еукариотическими ознаками.
Симбіоз великий анаеробної клітини (ймовірно, що відноситься до архебактериям і зберегла ферменти гликолитического окислення) з аеробними бактеріями виявився взаємовигідним, причому бактерії з часом втратили самостійність і перетворилися в мітохондрії
Втрата самостійності пов'язана з втратою частини генів, які перейшли в хромосомний апарат клітини-хазяїна. Але все ж мітохондрії зберегли власний белоксинтезирующий апарат і здатність до розмноження.
На користь симбіотичного походження мітохондрій і хлоропластів говорять багато фактів. По-перше, їх генетичний матеріал представлений однією кільцевою молекулою ДНК (як і у прокаріотів), по-друге, їх рибосоми по масі, за будовою рРНК і рибосомних білків близькі до таких у аеробних бактерій і синьо-зелених. По-третє, вони розмножуються як прокаріоти і нарешті, механізми білкового синтезу в мітохондріях і бактеріях чутливі до одних антибіотиків (стрептоміцину), а циклогексимид блокує синтез білка в цитоплазмі. Крім того, відомий один вид амеб, які не мають мітохондрій і живуть в симбіозі з аеробними бактеріями, а в клітинах деяких рослин виявлені ціанобактерії (синьо-зелені), подібні за будовою з хлоропластами.
15. Ядро: будова і функції. Організація генетичного матеріалу еукаріотичної клітини.
1. Зберігання спадкової інформації
2. Реалізація спадкової інформації
3. Відтворення молекули ДНК
4. Передача інформації дочірнім клітинам при клітинному розподілі
Геном (сукупність спадкового матеріалу, укладеного в клітці) кожної клітини несе інформацію:
Про первинну структуру всіх білків всіх клітин всього організму (послідовність амінокислот)
Про первинну структуру приблизно (послідовність нуклеотидів) 60 видів тРНК і різних рРНК (у еукаріотів 4 види)
Про програму використання даної інформації в різних клітинах і різних моментах онтогенезу (онтогенез-індивідуальний розвиток організму)
Хроматин або хромосоми (хроматин в що не ділиться ядрі, хромосоми-в митотическом)
Розмір: від 1 мкм (найпростіші) до 1 мм (в яйцеклітинах риб і земноводних)
Оболонка: внутрішня і зовнішня
Зовнішня з'єднується з каналами ЕРС. На ній розташовуються рибосоми. У мембранах ядра є пори (3000 - 4000). (Проходить обмін речовинами між ядром і цитоплазмою)
Каріоплазма - желеподібний розчин, заповнює простір між структурами ядра (хроматином і ядерця)
Ядро не оточене мембраною, містить фібрилярні білкові нитки і РНК, зникають на початку поділу клітини і відновлюються після його закінчення. У ядерцях відбувається формування рибосом, синтез ядерних білків. Утворюються на ділянках перетяжок хромосом. ділянки хромосом, на яких відбувається синтез рибосомних рибонуклеїнових кислот (рРНК
Хроматін- деспіралізованние форма існування хромосом
Гетерохроматином - ділянки хромосом, що знаходяться в конденсованому (упакованому) стані протягом всього клітинного циклу. Таким чином, гетерохроматіновие ділянки в генетичному відношенні є практично неактивними.
Еухроматин - основна частина митотических хромосом, в якій локалізована велика частина функціональних генів. Еухроматин зазнає звичайний цикл компактизации-декомпактізаціі під час мітозу.
Хромосоми- органели ядра, є носіями генів і визначають спадкові властивості клітин і організму.
Каріотіп- сукупність повного набору хромосом, властивого кліткам даного біологічного виду (поняття ввів Левитський в 1924)
Каріограмма - систематизоване зображення хромосом, розташованих в ряд у напрямку зниження їх довжини.
Організація генетичного матеріалу еукаріотичної клітини
Довжина ДНК диплоїдного набору хромосом людини становить приблизно 174 см. Середня довжина ДНК однієї хромосоми - 5 см. У ядрі довжина однієї хромосоми становить 0,5 - 1 мікрон. Така упаковка подвійної спіралі ДНК пояснюється її подальшої послідовної компактизації.
1.Нуклеосомний рівень. Нуклеосома - це ДНК - гістонові комплекс, який виглядає як частка дисковидной форми діаметром 11 нм. Вперше нуклеосоми були описані в 1974р. А. Олінс і Д. Олінс. Кожна нуклеосома складається з білкового кора або октамера і 2 оборотів фрагмента двухцепочечной ДНК
Білковий кор (серцевина) містить набір з 4 пар гістонових белковН2А, Н2В, Н3, Н4. Це найбільш консервативні білки в будь-якому геномі. Вони практично однакові у гороху і у людини.
Нуклеосоми зв'язуються ділянками ДНК (лінкерних ДНК) вільними від контакту з білковим кором.
Укладання лінкерних ділянки ДНК (60-80 пар основ) і з'єднання нуклеосом один з одним йдуть за допомогою гистона Н1. Молекула цього білка має центральну (глобулярную) частину і витягнуті «плечі». Центральна частина прикріплюється до специфічного ділянці на поверхні кора, витягнуті «плечі» з'єднують сусідні нуклеосоми. При цьому ДНК намотується на сусідні кори ка-ждий paз в протилежному напрямку
Виділити нуклеосоми можна нетривалої обробкою хромосом ферментами Дезоксирибонуклеаза. При цьому розщеплюються ділянки стикування нуклеосом. У геномі людини містяться 1,5 х 107 нуклеосом.
Нуклеосомної рівень підвищує щільність упаковки ДНК в 7-10 разів.
2. Нуклеомерний рівень. Подальша компактизація ДНК у складі хроматину свя-зана з утворенням нуклеосомної комплексів Утворюється компактна хроматиновой фібрила побудована або по типу соленоїда (спіральний тип укладання), або по нуклеомерному типу (4-12 нуклеосом утворюють глобулу).
Нуклеомерная укладання хроматину сприяє вкорочення нитки ДНК приблизно в 6 разів, а обидва рівня призводять до компактизації ДНК в середньому в 50 разів (42-60).
3. хромомерное рівень.
Наступний етап компактизации ДНК пов'язаний з утворенням петлеподібних структур, які називаються хромомер. При цьому можливі два шляхи упаковки ДНК за допомогою негістонових білків:
Нитка нуклеосом розбита на ділянки по 20 - 80 тисяч пар азотистих основ (в середньому - 50 тисяч). У місцях розбивки знаходяться молекули - глобули - негістонових хромосомних білків. ДНК - зв'язуючі білки дізнаються глобули негістонових білків і зближують їх. Утворюється гирлі петлі. Середня довжина петлі (300-400 нм) подібна у різних організмів (дрозофіла і людина) і включає приблизно 50 тисяч підстав. Таку петельную структуру називають інтерфазної хромонеми.
Хроматин типу «лампових щіток» - це інтерфазна еухроматин. Вважають, що петлі мають зв'язку з білками хромосомного каркаса, ядерного матриксу і білками ламіни.
Скорочення фібрили на цьому рівні відбувається в середньому 25 разів, а на всіх 3 рівнях в 1000-1500 разів.
4.Хромонемний рівень. При діленні клітин йде подальша компактизація хро-мосом - освіту більших петель з хромомерное фібрили. На поверхні упаковані молекули ДНК несуть безліч білків, які утворюють подобу чохла. Ес-ли видалити цей чохол, то під електронним мікроскопом можна чітко побачити, що кожна хроматида побудована з хроматінових петель, що відходять від центральної осі. Діа-метр такої упаковки 700 нм
5.Хромосомний рівень. Даль-кро компактизація хромосом забезпечується петельной укладанням хромонемной нитки, що скорочує їх довжину приблизно в 10 разів.
На цьому етапі відбувається об'єднання петель мають однакову організацію, утворюються блоки або мінідиски. В освіті одного мінідиску беруть участь приблизно близько 20 петель. Таким чином, за рахунок декількох рівнів компактизации довжина ДНК скорочується приблизно в 10000 разів. Конденсація хромосом з деконденсірованного стану - це не спирализация, а дуже складний комплекс компактизации, пов'язаний не тільки зі зміною їх линів-них розмірів, але і з регуляцією їх роботи в процесі життє-діяльності клітини.
Крім того, компактизація хромосоми - найважливіший процес, пов'язаний з точною передачею спадкової ін-формації чергового поколінню.