obshaya_tsitologia (1120994), страница 20
Текст из файла (страница 20)
50). Такимже свойством обладают связанные с периферией ядра плотные участкиинтерфазного хроматина - хромоцентры. Показано, что эти участки по своеймолекулярной композиции аналогичны центромерным участкам митотическиххромосом.Наконец, в интерфазных клетках можно наблюдать целые отдельныехромосомы; например, одну из X-хромосом самок млекопитающих. Правда,такие целиком конденсированные хромосомы (тельца Барра) не обладают общейморфологией митотических хромосом, но по объему и количеству ДНКполностью соответствуют X-хромосоме в митозе. У пашенной полевки(Microtus agrestis) Х половые хромосомы обладают способностью целикоминтенсивно окрашиваться по C-методике.
В интерфазных ядрах различныхклеток этого животного можно с помощью этой же окраски видеть два большихблока интенсивно окрашенного хроматина в клетках самок.Каково же пространственное расположение отдельных деконденсированныхинтерфазных хромосом в трехмерном объеме клеточного ядра? Существует ликакой-либо порядок в размещении хромосом в интерфазном ядре или же онихаотически разбросаны внутри ядра? Первые исследования о порядкерасположения хромосом внутри ядра принадлежат К. Раблю (1885), которыйизучая профазные ядра растений, предположил, что внутри ядра хромосомыповторяют свою анафазную ориентацию (центромеры - на одном полюсе,теломеры на другом) в течение всего клеточного цикла.101В пользу этого говорит расположение в интерфазном ядре центромерных ителомерныхучастковдеконденсированныххромосом.Ноособеннодемонстративно это положение было показано при изучении пространственнойлокализации политенных хромосом.
С помощью послойных оптическихразрезов, используя компьютерную технику воспроизведения изображения,удалось создать объемную стереоскопическую реконструкцию интерфазногоядра и проследить в его трехмерном пространстве каждую из четырехгигантскихполитенныххромосом(рис.51).Былообнаружено,чтодействительно в объеме ядер хромосомы располагаются повторяя анателофазную ориентацию (т.н. ориентацию по Раблю). При этом каждое плечохромосомы занимает определенную зону, объем которой не заходит в объемсоседних хромосом, хотя они расположены тесно друг с другом.
Каждая изхромосом образует пологую правую спираль (5-7 витков), которая в несколькихместах связана с ядерной оболочкой, как бы фиксируясь на ней. Фиксированына ядерной оболочке и теломерные участки всех хромосом, которыерасполагаются на одном из полюсов интерфазного ядра. На противоположномполюсе ядра также в связи с ядерной оболочкой располагаются центромерныерайоны хромосом, часто объединенные в один хромоцентр - крупный блокинтерфазного хроматина.Прямые наблюдения за локализацией в ядре интерфазных хромосом былисделаны используя метод FISH (флуоресцентная in situ гибридизациянуклеиновых кислот) в сочетании с конфокальной микроскопией. Вначале быливыделены индивидуальные митотические хромосомы, из них были полученыДНК, которые метились разными флуорохромами.
Такие меченые хромосомныеДНК наносились на препараты интерфазных ядер, ДНК которых былапредварительно денатурирована. В результате молекулярной гибридизациифлуоресцирующая ДНК ренатурировала только со сходной хромосомой. Спомощью конфокального микроскопа просматривалась флуоресцентная метка втрехмерномпространствеинтерфазногоядра.Былообнаружено,что102интерфазное ядро состоит из тесно расположенных хромосомных территорий,объем которых значительно превосходил объем митотических хромосом.Некоторые особенно крупные хромосомы действительно проявляли анателофазную ориентацию.Суммируя общие представления о формах организации хромосом можноприйти к заключению, что они могут находиться в двух альтернативныхсостояниях,вдвухморфологическихвыражениях:1-максимальноконденсированное, компактное, метаболически неактивное, транспортноесостояние, предназначенное для того, чтобы в минимальном объеме безструктурных нарушений перенести во время клеточного деления огромные подлине молекулы ДНК; 2 - деконденсированное, при котором линейная длинаразвернутых хромосом увеличивается в десятки, а иногда и в сотни раз,метаболически активное состояние, связанное с синтезом ДНК и РНК(интерфаза).Отличительной особенностью интерфазной хромосомы от митотической,кроме всего, является то, что по своей длине она может быть деконденсирована,развернута неравномерно - есть участки полной деконденсации и есть участки,находящиеся в плотном, деконденсированном и, соответственно, в неактивномсостоянии.
Это и придает интерфазному ядру своеобразную структуру, гдехромосомы - хроматин - могут быть представлены то плотными блоками, тоучастками рыхлого, деконденсированного хроматина (рис. 52).Глава 5. Структура и химия хроматинаХроматин – основной компонент клеточного ядра – достаточно легкополучить из выделенных интерфазных ядер и из выделенных митотическиххромосом. Для этого используют его свойство переходить в растворенноесостояние при экстракции водными растворами с низкой ионной силой илипросто деионизованной водой.
При этом участки хроматина набухают ипереходят в гель. Чтобы такие препараты перевести в настоящие растворы,необходимы сильные механические воздействия: встряхивание, перемешивание,103дополнительнаягомогенизация.Это,конечно,приводиткчастичномуразрушению исходной структуры хроматина, дробит его на мелкие фрагменты,но практически не меняет его химического состава.Фракции хроматина, полученные из разных объектов, обладают довольнооднообразнымнаборомкомпонентов.Былонайдено,чтосуммарныйхимический состав хроматина из интерфазных ядер и митотических хромосоммало отличаются друг от друга. Главными компонентами хроматина являютсяДНК и белки, среди которых основную массу составляют гистоны инегистоновые белки (см табл.
3).Таблица 3. Химический состав хроматина. Содержание белков и РНК дано поотношению к ДНКИсточникхроматинаСтебельДНКГистоны НегистоновРНК1,01,03ые белки0,29зародыша горохаПечень крысы1,0КлеткиHela 1,01,161,020,670,710,0430,091,141,080,330,540,0070,020,26(опухольчеловека)Тимус теленкаЭритроциты1,01,0курицыВ среднем в хроматине около 40% приходится на ДНК и около 60 % на белки,среди которых специфические ядерные белки-гистоны, составляют от 40 до80% от всех белков, входящих в состав выделенного хроматина. Кроме того всостав хроматиновой фракциии входят мембранные компоненты, РНК,углеводы, липиды, гликопротеиды.
Вопрос о том, насколько эти минорныекомпоненты входят в структуру хроматина еще не решен. Так, например, РНКможет представлять собой транскрибируемую РНК, которая еще не потеряласвязь с матрицей ДНК. Другие же минорные компоненты могут представлятьсобой вещества соосажденных фрагментов ядерной оболочки.104Вструктурномотношениихроматинпредставляетсобойнитчатыекомплексные молекулы дезоксирибонуклеопротеида (ДНП), которые состоят изДНК, ассоциированной с гистонами (см. рис.
57). Поэтому укоренилось другоеназвание хроматина – нуклеогистон. Именно за счет ассоциации гистонов сДНК образуются очень лабильные, изменчивые нуклеиново-гистоновыекомплексы, где отношения ДНК : гистон равно примерно единице, т.е. ониприсутствуют в равных весовых количествах. Эти нитчатые фибриллы ДНП иесть элементарные хромосомные или хроматиновые нити, толщина которых взависимости от степени упаковки ДНК может колебаться от 10 до 30 нм. Этифибриллы ДНП могут в свою очередь дополнительно компактизоваться собразованием более высоких уровней структуризации ДНП, вплоть домитотической хромосомы.
Роль некоторых негистоновых белков заключаетсяименно в образовании высоких уровней компактизации хроматина.ДНК хроматинаВ препарате хроматина на долю ДНК приходится обычно 30-40%. Эта ДНКпредставляет собой двухцепочечную спиральную молекулу подобно чистойвыделеннойДНКвводныхрастворах.Обэтомговорятмногиеэкспериментальные данные. Так, при нагревании растворов хроматинанаблюдается повышение оптической плотности раствора, так называемыйгиперхромный эффект, связанный с разрывом межнуклеотидных водородныхсвязей между цепями ДНК, подобно тому, что происходит при нагревании(плавлении) чистой ДНК.Вопрос о размере, длине молекул ДНК в составе хроматина имеет важноезначение для понимания структуры хромосомы в целом. При стандартныхметодах выделения ДНК хроматина обладает молекулярной массой 7-9 х 106,что значительно меньше молекулярной массы ДНК из кишечной палочки (2,8 х109).
Такую сравнительно малую молекулярную массу ДНК из препаратовхроматина можно объяснить механическими повреждениями ДНК в процессевыделения хроматина. Если же выделять ДНК в условиях, исключающих105встряхивание, гомогенизацию и другие воздействия, то удается из клетокполучить молекулы ДНК очень большой длины. Длина молекул ДНК из ядер ихромосом эукариотических клеток может быть изучена с помощью методасветооптической радиоавтографии, подобно тому как это изучалось напрокариотических клетках.Было обнаружено, что в составе хромосом длина индивидуальных линейных (в отличие от прокариотических хромосом) молекул ДНК может достигать сотенмикрометров и даже нескольких сантиметров.
Так, у разных объектов былиполучены молекулы ДНК от 0,5 мм до 2 см. Эти результаты показали, что естьблизкое совпадениемежду расчетной длиной ДНК на хромосомуирадиоавтографическим наблюдением.Послемягкоголизисаклетокэукариотможнопрямоопределятьмолекулярные массы ДНК физико-химическими методами. Было показано, чтомаксимальная молекулярная масса молекулы ДНК дрозофилы равна 41 х 109,что соответствует длине около 2 см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
