В.И. Иванов - Генетика (1117686), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Существенно, что невозможно различить в эксперименте: отсутствие редук~ вцв и юго деления при наличии кроссинговера (1) и слияние пронуклеуса с ядром пергкяо ~ ~аправительного тельца, а также отсутствие эквационного деления (2) и слияние |~ро~ ~уклеуса с ядром второго направительного тельца; 4) при уг)воеиии хромосом гоплоидного пронуклеуса. Процесс приводит к том озиготн ости ппп1мства по всем локусам, что, по-видимому, и является причиной весьма оцхи ~ иче иной распространенности этого механизма у партеногенетических видов; 5) иэ клеток, в которых произошло прсиейотинеское удвоение, не сопровонсдающеесн цитокинеэом.
Такое удвоение может привести либо к образованию двуядерного оги 1ита (например, у лягушек), либо — к формированию тетраплоидного ядра ооцита (~ ипзример, у планарий). В настоящее время показано, что искусственный парте ногенез возможен практически у всех видов животных, необходим только соответствующий подбор факторов и условий, стимулирующихдиплоидность их яйцеклеток. Однако млекопитающие— единственный класс позвоночных, который вследствие геномного импринтинга (см.
гл. 22) имеет функциональные различия материнского и отцовского геномов. Рс ьультатом этого феномена является ранняя гибель искусственно полученных партеногснетических эмбрионов, Так, в эксперименте было установлено, что диплоидныс партепогенетические эмбрионы мышей погибают на преимплантационных стадиях развития или вскоре после имплантации. С помощью трансформирующего ростового фактора удается пролонгировать развитие партеногенетических эмбрионов и на постимплантационныхстадиях. глава РЕПЛИКАЦИЯ ДНК И ХРОМОСОМ 9Л.
ПОЛУКОНСЕРВАТИВНАЯ РЕПЛИКАЦИЯ ДНК И ХРОМОСОМ Структура ДНК и правило комплементарного спаривания оснований дают представление о возможных механизмах удвоения (репликации) ДНК. Теоретичеки таких механизмов три. 1. Цепи отделяются друг от друга, и каждая служит матрицей для построения комплементарной цепи. В результате синтезируются две молекулы, у каждой из которых одна цепь старая и одна новая. Такой способ репликации ДНК называют нолуконеервативным (рис. 9.1, а). 2. Если после удвоения одна молекула оказывается состоящей из двух старых цепей, а другая — из двух новых, говорят о консервативном механизме репликации (рис. 9,1, б). 3.
При диснереном механизме репликации каждая из двух вновь образованных молекул должна содержать в обеиз цепях как новые, так и старые участки (рис. 9.1, в). Чтобы узнать, какой из механизмов реализуется в клетках, надо уметь различать старые и новые цепи ДНК. Эту проблему смогли разрешить американские исследователи М. Мезельсон и Ф. Сталь в экспериментах по репликации ДНК кишечной палочки. Бактерии в течение большого числа поколений выращивали на среде, содержащей тяжелый изотоп азота п)ч.
У таких бактерий весь азот в ДНК замешался этим изотопом, и, следовательно, ДНК имела большую плотность, чем ДНК бактерий, выращенных на нормальной среде. Плотность молекул ДНК можно определить, центрифугируя ее в растворе хлористого цезия с очень высокой скоростью в течение нескольких дней. Под действием силы тяжести молекулы движутся и занимакп в пробирке место, в котором их плотность равна плотности раствора. После переноса бактерий на среду с нормальным (легким) изотопом '4(ч через определенные промежутки времени отбирали образцы культуры, выделяли ДН К и определяли ее плотность.
В этих клетках синтезируется новая ДНК, в которую включаются легкие атомы азота. Если новая двойная спираль содержит одну родительскую и одну дочернюю цепи, то спустя одно поколение после переноса будет обнаружена ДН К с промежуточной плотностью; после двух циклов — ДНК с промежуточной плотностью и легкая Д Н К. Если репликация консервативна, то старая молекула будет иметь две тяжелые цепи, а новая — две легкие, и после одного, и после двух циклов ре иликации в нормальной среде будет обнаруживаться как тяжелая, так и легкая ДНК. При дисперсном типе репликации должна появляться ДН К с промежуго шой плот- Числь5 д Гудмон 4енел1 ими 146 и Полуконсврвативиый 5.
М ~Ф Одна полоса 15М14М Дае полосы, 15М14М и '4М'4М Дее полосы, 15М15М и ЫМ14М Две полосы, а и 15М и 14М14М 45 Дисперсный — — - э+ Одна полоса, 15М14М Одна полоса, промежугочнал между 15М14М н 14М14М Рис. 9.1. Теоретически возможные механизмы репликацииДНК: а — пслуконсерватив11ын; Д вЂ” консервативный; а — диспсрсный. (Из: бпубгйа сг а1., 2002) юс гьк1, но обе цепи молекулы должны содержать и тяжелый, и легкий изотопы. Ре1ул1гпп'ы, полученные М. Мезельсоном и Ф. Сталем, представлены на рис. 9.2.
После глпого цикла в нормальной среде обнаружена только ДН К с промежуточной плотно:1 ью, 1юсле лвух — половина ДНК имела промежуточную плотность, половина была 1сгкой. При разделении цепей ДНК промежуточной плотности и ценгрифугировании во юце почечной ДН К обнаруживаются тяжелые и легкие цепи. Эти результаты свидеельствуют о полуконсервативном типе репликации ДН К у кишечной палочки. Позд1сс подобные эксперименты проводили с другими прокариотическими и эукариотичекими организмами, и всегда оказывалось, что репликация ДН К полуконсервативна. Удвоение хромосом в ядрах эукариот также происходит полуконсервативным пособом. Это было доказано Дж. Тейлором в опытах на митотических клетках ко~ен1ка бобов ис1ауйьи.
семена прорашивали на среде, содержашей меченый зн-ти1иди и. Радиоактивная метка включается в ДНК; ее можно обнаружить в хромосомах Глави и дт гьтикапия ЛИГГ н хромосом Ннкубация «тяпелых клеток в среде стхН Второе поколение Контроли Первое поколение ~4Н Рис. 9.2. Результаты опытов Мезельсона и Сталя. 1Их Опубтт)тз ет а1., щ 2002) Одно деление на среде с аН и удаление вН из среды Рис.
9.3. Опыты Тейлора. Рас- пределение радиоактивной метки в хромосомах. 1Из: Опй)т)тя ет а1., 2002) Распределение метки при добавлении колхицина во время первого деления Конец Распределение ме~ки первого при добавлении деления колхицина во время второгодепения деляшихся клеток. Если перенести корешки в среду без метки, во вновь синтезированные цепи ДНК будет включаться немеченый тимидин.
После одного деления клеток в нормальной среде метку обнаруживали в обеих хром атидах метафазных хромосом, после второго деления — одна хроматида содержала метку, другая не содержала метки (рис. 9.3). Эти результаты согласуются с представлением о том, что хроматила состоит из одной молекулы ДНК, и ДНК реплицируется полуконсервативно (рис 9.4). Позднее Дж. Тэйлор показал, что перед мейотическим делением происходиттакже полуконсервативная репликацияДНК. Чисть /.
Гнниин генетики Рис. 9.4. Опыты Тейлора. Репликация ДНК хромосом. (Из: Опйгпз ег а1., 2002) Таким образом, репликация Д НК у про- и эукариотических организмов происхолит по полуконсервативному механизму. Каждая из двух цепей молекулы служит матрицей для создания комплементарной цепи, и каждая новая молекула состоит из одной родительской и одной дочерней цепи. 9.2. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕПЛИКАЦИИ ГЕНОМОВ У ПРОИ ЭУКАРИОТ 9.2Л.
ТИПЫ РЕПЛИКАЦИИ ГЕНОМОВ Реяли кация начинается с того, что в определенной точке происходит разъединение двойной спирали и образование одноцепочечных участков ДНК, которые служат матрицей для синтеза новой цепи. Участок, в котором в данный момент времени происходит синтез ДНК, называют вилкой репликации.
Описано три типа репликации геномов. 1. Репликация бактериальных и вирусных кольцевых геномов начинается с определенной точки и идет в противоположных направлениях, т.е. у бактерий и вирусов существует одна точка начала репликации (ип) и две репликационные вилки. Реплипируюшаяся хромосома напоминает по структуре греческую букву О.
По завершении реяли капни 0-типа обратпотся две кольцевые молекулы (рис. 9.5). 2. У некоторых вирусов (например, у бактериофага к) и при амплификации ДНК ~снов рРНК в оогенезе у амфибий в одной цепи их кольцевой хромосомы происходит разрыв фосфодизфирной связи. Затем к свободному З'-концу разорванной цепи ~ ~ач инают присоединяться нуклеотиды, эта цепь растет, а кольцевая цепь служит матрицей. По мере роста разорванной цепи ее 5'-конец постепенно смешается, и начи~ ~ается построение цепочки, комплементарной этому участку. Образующаяся струк- гя««а 9. Ралаика«(ии ДНК и храмасам Рис. 9.5. 0-типрепликациикольцевой Рис.
9.6. и — типрепликациикольцевойДНКу ДНК у бактерий (По: Айала и Кайгер, вирусов. (По: Айала и Кайгер, 1988) 1988) '~)с~ Р '(1 г " ' 9.2.2. ИНИЦИАЦИЯ РЕПЛИКАЦИИ Инициация репликации включает формирование репликационной вилки и синтез РН К-праймера. В этом процессе участвует большое число белков и фермен- тура похожа на греческую букву о (сигма).
Такой тип репликации называют «катящимся кольцом» или о-типом. Вновь синтезированный «хвост» в определенных точках разрезаегся, и ц д — ОС~- ции образуется одна кольцевая молекуй Д» «р у ~. Ю~О««»» . « тося «хвоста» иногда может в несколько разпревышагьллинуокружносгикель- Рис. 9.7. полирепликонная репликация лицевой молекулы (рис.
9.б). нейных молекул ДНК. (По: Айала и Кайгер, 3. Линейные хромосомы (у некото- 1988) рых вирусов и эукариот) начинают реплицироваться в одной или нескольких точках, две вилки репликации движутся в противоположных направлениях. По завершении репликации образуются две линейные молекулы (рис. 9 7). Участок генома в пределах которого репликация начинается и заканчивается, называется репл иконом. Геномы прокариот удваиваются целиком, в одном цикле репликации, следовательно, их геномы представляют собой один репликон.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
