Айала, Кайгер - Современная генетика - т.1 (947304), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Модель метафазной хро- мосомы в меньшем масштабе. чем на Б (черпая черта по-прежнему обозначает 2000 А). Тончайшие белые линии (слева) оз- начают последовательность нуклеосом диа- метром 100 А, закрученную в соленоид диа- метром 300 А; последние уровни иерархии— трубка диаметром 2000 А и хромати- да-6000 А. Участок трубки диаметром 2000 А в середине рисунка — зио центромера, соединяющая два плеча метацентрической хромосомы. ГБедлг А, 34лние(я((з 1,. (1979). Со)4 Брг)пй НагЬог Бушр. 13папг. Вю!., 42, 346,1 4. Природо генетического материала Рис.
421. Электреиная микрофотография разрушенной клетки. Препарат приготовлен заким образом, что видны «бусы», образуемые соединением ДНК с белком. 16г)з711)з д 27. 11976). Ргос. Наг!. Асан. 8сй У8А, 73, 563.1 длиной лишь 2 1О А при диаметре около 8 10з А. Следовательно, ДНК может существовать в клетке лишь в высокоупорядоченном )конденсированном) состоянии. Хотя в прокариотических клетках нет белков гистонов, в них тем не менее содержатся некоторые белки, образующие комплексы с ДНК. При электронной микроскопии разрушенных определенным образом клеток Е. сой можно видеть, что ДНК собрана в «бусины», по величине очень близкие нуклеосомам эукариот (рис.
4.21). Эти 120 Организииих и передача генетического материала бусины очень лабильны, что указывает на то, что взаимодействие между ДНК и белками в клетках Е, соИ много слабее, чем между ДНК и гистонами зукариот. Характер иерархической конденсации хромосомы Е. соИ не вполне понятен, но хромосома в целом может быть выделена в виде компактной структуры, называемой нуклеоидом. Не вся ДНК эукариотических клеток находится в ядрах клеток. Митохондрии и недифференцированные хлоропласты растений, так называемые пластиды, представляют собой самореплицируюшиеся органеллы и содержат собственные кольцевые молекулы ДНК. Эти молекулы очень невелики и кодируют ограниченное количество информации, необходимой для осуществления органеллами их функций.
Так же как и хромосомы прокариот, они не связаны с гистонами и образуют внутри органелл нуклеонды. Общие особенности репликации ДНК Нативные молекулы ДНК очень велики и при зкстракции из клеток обычно разрываются в результате физических или ферментативных воздействий. Мезелсон и Сталь в своих экспериментах по репликации ДНК Е, соИ имели дело со сравнительно небольшими фрагментами ДНК, и полученные ими результаты относятся только к состоянию ДНК, предшествовавшему репликации и после нее.
Полная репликация хромосомы Е. соИ впервые наблюдалась Джоном Кейрнсом. Он разработал метод очень мягкого разрушения клеток Е. соИ. В результате Кейрнсу удалось выделить ннтактиые хромосомы Е. соИ и пометить их радиоактивным зН-тимидином. Меченые хромосомы аккуратно переносили из раствора на твердую поверхность, которая затем покрывалась в темноте фотографической эмульсией и в течение нескольких недель экспонировалась. В это время электроны, испускаемые радиоактивной ДНК, вызывали образование зерен серебра в фотоэмульсии вдоль молекул ДНК. Последующая обработка эмульсии дает радиоавтограф хромосомы, на котором цепочка зерен серебра отслеживает конформацию молекулы ДНК.
Применение метода радиоавтографин привело прежде всего к установлению того факта, что ДНК Е. соИ имеет кольцевую форму (рис. 4.22). Впоследствии было показано, что такую же форму имеет ДНК всех прокариотическнх организмов, а также вирусов и органелл эукариотнческих организмов. В настоящее время для молекул ДНК известны три основные конформации и соответственно три основных способа репликации. Кольцевые молекулы ДНК, например реплицируюгцаяся форма ДНК фага лямбда, могут реплицироваться способом, обнаруженным на радиоавтографах хромосом Е. соИ. Репликация кольцевой молекулы ДНК начинается в определенной точке кольца и приводит к образованию «вздутия», расширяющегося в двух направлениях вдоль хромосомы по мере репликации (рис.
4.22). Этот способ репликации ДНК ведет к образованию промежуточной структуры, напоминающей греческую букву О. Тета-тип репликации превращает родительскую кольцевую хромосому в две дочерние кольцевые хромосомы, в каждой нз которых сохраняется одна из цепей родительской молекулы ДНК, а вторая цепь заново синтезируется. Как мы увидим в дальнейшем, жизненный цикл некоторых организмов требует превращения кольцевой хромосомы в линейную.
Такое 4. Прарог)а генетического материала цикла репдикации (сверху справа). айаг(г(диез В.1... Оайзеу М.Я., Ваеегп С.1. (!973). 1. Мо!. Вю!., 74, 599.1 Б. Начало синтеза родитель- ской ДНК при репликации бактериофага лямбда по тета-типу. (Ог. ОаеЫ Вгезз)ег апд )Уг. лойп ИЬ!з)зоп, Нагчап) ()п)чегз)ху.) В. Схема двунаправленной репликации кольце- вой молекулы ДНК. Рис. 4.22. А. Радиоавтограф целой хромо- сомы Е.
со)1, меченной Н'-тимидином. В большую часть кольцевой хромосомы спе- цифическая импульсная метка включается слабо. Участки с высокой специфической ак- тивностью указаны стрелками. Они соответ- ствуют месту окончания рецликации моле- кулы ДНК (слева внизу) и началу нового ';гг лб Начзле реппикация <у х -ссР '(з (') ,"-, --(„,)7 в ~) Ф тзсхз:,с. 122 Специфическая нуклезэа 5 отрезает сегменты опредененной длины 3 Специфичная эндонукаеззз разрезает одну из цепей 3' 5 Компяементарные депп ц синтезируются,н вновь возникаетдвойнзя спираль Д3!К-полнмермз присоединяет нуклеотиды к 3'-концу разомкнутой цепи, сдвигая 5 -конец Рис.
4.23. А. Электрон- ная микрофотография ДНК бактериофага лямбда н период син- теза линейной дочер- ней молекулы при рс- пликадин до сигма-ти- ну. [К!йег 1.А., Уг., 5тзйенпег К. 1.. !)97!) Ргос, )ч)а)!. Асаф Бей )3$А, бй, ))2.1 Б. Схе- ма рспликадии ДНК си! ма-типа. Организаг)ия и передача генетического .материала 3 5 с 3,) , Р Рззрез сшивзется янгззой 123 4. Природа генетическою митериагга Рнс. 4.24. А. Реплицируюшаяся ДНК Огогорй!!а те!«иадозюг.
Обратите внимание на мвожесгво «вздутий», соответствующих участкам репдикадии ДНК. Изображен фрагмент ДНК, состоящий из 119000 пар нуклеотидов и включающий 23 вздугня !Раздвоения). Масштабная черточка соответствуег длине последовательности 5000 пар нуклеотилов. [Кггедзге!а Н..г., Наалезг !З. 5.
11974). Ргос. На!1, Асад. бей НЯЛ 71, 135.1 Б. Схема двунаправленной репликации линейной молекулы ДНК. Б превращение происходит при другом типе репликацни ДНК, изнестном под названием сигма-типа гот греческой буквы о) или «катящегося кольцая. Сигма-реплнкация начинается с разрыва фосфодиэфнрной связи в одной из цепей родительской кольцевой молекулы, в результате чего по обе стороны разрыва образуются «голые» ЗчОН- н 5чРО -концы. Затем комплементарная кольцевая пень служит матрнцей для синтеза новой цепи, ковалентно прикрепленной к ЗчОН-ко!гцу разорванной родительской цепи.
По мере того как новая цепь наращивается на ЗчОН- конце, 5'-РО -конец той же цени смещается, образуя «хиостя кольца. Затем начинается синтез цепи, комплементарной этому хвосту !рис. 4.23). При таком способе репликации промежуточная структура имеет форму буквы «сигмая. По мере продолжения репликацнн кольцевая родительская молекула превращается в две дочерние молекулы, одна из которых кольцевая, а другая — линейная. Сигма-репликация является необходимым этапом жизненного цикла некоторых бактернофагов, в частно- Организация и передача генетического материало 124 сти лямбда и фХ174. Этот тип репликации имеет место при половой конъюгации бактерий и встречается в оогенезе некоторых эукариотическнх организмов. Хромосомы некоторых вирусов н всех зукариотнческнх организмов содержат линейные молекулы ДНК. Ренлнкация линейных молекул начинается в определенных точках с образования репликационных вздутий.
В небольших молекулах ДНК вирусов репликацня может начинаться с одной точки. В больших молекулах ДНК, образующих хромосомы зукариот, иногда насчитываются сотни точек инициации репликацин (рис. 4.24). После образования вздутия оно начинает увеличиваться по мере распространения процесса репликацни ДНК в обоих направлениях от точки инициации. По ходу процесса соседние вздутня могут сливаться, а когда вздутие достигает конца молекулы, образуется характерная промежуточная Х-образная конфигурация. Когда репликация заканчивается, из одной линейной родительской молекулы образуются две линейные дочерние, каждая из которых, так же как и родительская, представляет собой двойную спираль.
Процесс реплнкации ДНК играет ключевую роль в передаче наследственной информации, записанной в последовательности пар оснований от родительской молекулы ДНК дочерним молекулам ДНК, от родительских соматических клеток — дочерним соматическим клеткам и, наконец, от родительского организма — потомкам. Литература Аиегу О.Т., Мас!.еод С.М., МсСаггу М.
(1944]. Вгиейев оп гйе сцет!са1 па!иге оГ !Ье виЬвгапсе !пдистд ггвпвГоппвцоп сГ Рпешпосссса! !урез, 1. Ехр. Мед., 79, 137-!58. Саопв,!. (1963). ТЬе Ьасгеги! сЬгстовсте апй йв гпаппег оГ гер!кабсп вв вееп Ьу во!огай!охгврЛу, 3. Мо!. В1о1., 6, 208-213. Окйегзоп Я.Е., Огеи Н.К., Соппег В.Н., И(пд Я. М., Рвана! А. 1'., КорКа М. !.. (1982). ТЬе впаготу оГ А-, Вп апд Х-РХА, 8сгепсе, 216, 475- 485. Негзйеу А.
О., Сьазе М. (1952). 1пдерепдепг Гипсгюпв о1 Ыга! Ргоге!и впй пис!ек ас!д!и кгопгЛ оГ ЬвсгепорЬаке, 1. Сгеп. РЛув!о1., 36, 39-56. Каиепоуу К., Ейпт В. (1973). СЛготовогпе-вйей РХА гао1еси1ев Ггот Огозорйца, СЬгогповог, 41, 1-27. Мезе!зоп М„агам Р. (1958). ТЬе герйсвцсп о( РХА !п Езгьепсыа соц, Ргос. Хаг!. Асад. 5сй (УВА, 44, 671-682.
Хогййейп А., Рап(ие М, Г.„ьагег Е. М., Мййег А., Его(!аг В. О., В!сь А, (1981). АпйЬоейев Го 1еГГ-Ьапдед 2-РХА Ь!пд Го !и!егЬапд герона о( Оговорйца ро1угепе сьготозогпе, Ха!иге, 294, 417 — 422. Иапд А.Н.-А, Яи(д(еу О../., Ко!ра(г Р.А, Сгапуагд,7. Г... иап Воат Х. Н., иап дег Миге! 6., рцсь А. (1979). Мо!еси!аг мгисгше оГ а !ей-Ьапдед доиЫе Ле!ка! РХА Ггадтепг вг вгоппс гево!ибоп, Ха!иге, 282, 680-686. Иамоп У.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
