Составными частями

Составными частями нуклеиновых кислот являются нуклеотиды. Нуклеотид состоит из пентозы, азотистого основания и фосфорной кислоты. В зависимости от типа сахара различают рибонуклеиновую кислоту (РНК; в её состав входит рибоза) и дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК; в её состав входит сахар дезоксирибоза, у которого на один атом кислорода меньше). В обоих типах нуклеиновых кислот содержатся четыре типа азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц), тимин (Т); в РНК вместо него содержится урацил (У). Фосфорная кислота определяет кислотные свойства нуклеиновых кислот.

Адениновый нуклеотид Соединяясь друг с другом Принцип фосфодиэфирной связью (3'-фосфатная комплементарности группа одного и 5'-сахар другого нуклеотида), два нуклеотида образуют Пары оснований соединяются динуклеотид. При синтезе водородными связями в строго полинуклеотидов этот процесс определённом порядке (аденин с повторяется миллионы раз. Фосфодиэфирный мостик является тимином, гуанин с цитозином). прочной ковалентной связью, обеспечивая Таким образом, цепи двойной всей цепи стабильность и уменьшая риск спирали комплементарны «поломок» ДНК. другу.

ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. Каждая цепь закручена в спираль вправо, и обе цепи свиты вместе, образуя двойную спираль. Шаг спирали составляет 3, 4 нм (по 10 пар оснований в витке), а диаметр витка – 2 нм. Фосфатные группировки находятся снаружи спирали, а азотистые основания – внутри. ДНК – очень хрупкая молекула, простое перемешивание её раствора может привести к разрыву цепей на более мелкие куски. Размеры ДНК зависят от типа организма. Физическая длина ДНК вирусов составляет десятки микрометров, бактерий – миллиметры, а человека – 2 метра. Общая длина всех ДНК человека составляет 2∙ 1010 км.

Репликация (самоудвоение) ДНК Матрицей для синтеза цепи молекулы ДНК служит другая цепь ДНК. Процесс начинается с разделения двух цепей, каждая из которых становится матрицей для синтеза новой цепочки. Специальные ферменты (хеликаза, топоизомераза) и ДНК-связывающие белки расплетают ДНК, удерживают матрицу в разведённом состоянии и вращают молекулу ДНК. Правильность репликации обеспечивается точным соответствием комплементарных пар оснований. Репликация катализируется несколькими ДНК-полимеразами. После репликации дочерние спирали закручиваются обратно уже без затрат энергии и каких-либо ферментов.

Клеточное ядро 1 – ядерная оболочка 2 – рибосомы 3 – ядерные поры 4 – ядрышко 5 – хроматин 6 – ядро 7 – ЭПР 8 - кариоплазма

Хромосомы эукариот представляют собой линейную молекулу ДНК. Эукариотическая ДНК обматывает белковые частицы – гистоны , располагающиеся вдоль ДНК через определённые интервалы, образуя хроматин – волокна, из которых состоят хромосомы. Комплексы участков ДНК и гистонов называются нуклеосомами. Нуклеосомы упорядочены в пространстве, за счёт чего достигается плотная упаковка ДНК в хромосоме.

Кариотип – совокупность признаков хромосомного набора (число, размеры, форма хромосом), характерных для того или иного вида. Гаплоидный набор хромосом (n) – одинарный набор; Диплоидный набор (2 n) – двойной. Количество ДНК в гаплоидном наборе – с. Кариотип человека

Деление клеток необходимо для роста и развития, а также для воспроизведения организма. Известны три типа деления клеток: Амитоз (прямое деление); Митоз (непрямое деление); Мейоз (деление созревания).

Клеточный цикл (жизненный цикл клетки) – период от начала одного деления клетки до начала следующего.

Амитоз – относительно редкий и малоизученный способ деления клетки. Описан для стареющих и патологически измененных клеток. Клетка, претерпевшая амитоз, в дальнейшим не способна вступать в нормальный митотический цикл. Поэтому амитоз встречается, как правило, в клетках и тканях, обреченных на гибель, например, в клетках зародышевых оболочек млекопитающих, в клетках опухолей. При амитозе интерфазное ядро делится путем перетяжки, равномерное распределение наследственного материала не обеспечивается. Нередко ядро делится без последующего разделения цитоплазмы и образуются двухъядерные клетки.

Митоз (от греч. mitos - нить), непрямое деление клетки, обеспечивает тождественное распределение генетического материала между дочерними клетками и преемственность хромосом в ряду клеточных поколений. В результате митоза из одной материнской клетки образуются две дочерние с таким же набором хромосом, как и в материнской. Мейоз (от греч. meiosis - уменьшение), способ деления клеток, в результате которого происходит уменьшение (редукция) числа хромосом в два раза и одна диплоидная клетка после двух быстро следующих друг за другом делении даёт начало 4 гаплоидным. М. - обязательное звено полового процесса и условие формирования половых клеток (гамет). Редукция числа хромосом в мейозе происходит из-за того, что хромосомы удваиваются один раз, но при этом происходит два последовательных деления.

Состояние клетки (точнее ее ядра) между двумя делениями называют интерфазным. В интерфазе различают три части – пресинтетический (G 1), синтетический (S) и постсинтетический (G 2) периоды. Буква G – от английского Gap – интервал, промежуток. В G 1 -периоде, наступающем сразу после деления, клетки имеют диплоидное содержание ДНК на одно ядро (2 c). В период G 1 начинается рост клеток главным образом за счет накопления клеточных белков, что определяется увеличением количества РНК на клетку. В этот период начинается подготовка клетки к синтезу ДНК (S-периоду). В следующем, S-периоде происходит удвоение количества ДНК на ядро и соответственно удваивается число хромосом. Удваиваются центриоли. В постсинтетической (премитотической) фазе происходит синтез и. РНК, необходимый для прохождения митоза. Среди синтезирующихся в это время белков особое место занимают тубулины – белки микротрубочек митотического веретена.

Хромосома состоит из ДНК и белка. Молекула ДНК реплицируется так, как было показано выше. Две идентичные двойные спирали ДНК остаются соединенными в области центромеры. Эти копии хромосом превращаются в отдельные хромосомы позднее, во время деления ядра. Хромосомы клетки человека непосредственно перед делением ядра (увеличение в 950 раз). Хорошо заметно, что пары хромосом всё ещё связаны между собой центромерами

Митоз принято подразделять на несколько основных фаз: • профаза, • метафаза, • анафаза, • телофаза

Профаза: Конденсация (спирализация) хромосом. Исчезновение, дезинтеграция ядрышек. В середине профазы начинается разрушение ядерной оболочки. Метафаза занимает около трети времени всего митоза. В это время заканчивается Образование веретена деления. образование веретена деления, хромосомы выстраиваются в экваториальной Анафаза – самая короткая стадия митоза (несколько процентов от всего плоскости веретена, образуя метафазную пластинку хромосом. К концу времени). Хромосомы все одновременно теряют связь друг с другом в области метафазы завершается процесс обособления друг от друга сестринских хроматид. центромер и синхронно начинают удаляться друг от друга по направлению к Последним местом, где контакт между хроматидами сохраняется, является противоположным полюсам клетки. Скорость движения хромосом равномерная, центромера. она может достигать 0, 2— 0, 5 мкм/мин. Телофаза: Образование ядерной оболочки. Деконденсация хромосом. Образование ядрышек. Цитокинез. Цитокинез

Мейоз

При мейозе происходит одна репликация ДНК, за которой следуют два митотических деления ядер и клеток (мейоз I и II), в результате чего из одной диплоидной образуются четыре гаплоидные клетки. Перед началом мейоза, в интерфазе, происходит репликация ДНК и белков удвоенных хромосом, которые остаются связанными своими центромерами, так что в ядре имеется по четыре набора каждой хромосомы. В каждом делении мейоза выделяются те же фазы, что и в митозе. Принципиальные отличия от митоза наблюдаются в первом делении мейоза. Второе деление мейоза практически не отличается от митотического. Наиболее специфические особенности мейоза проявляются в профазе первого деления

Профаза первого деления мейоза Эта стадия занимает большой отрезок времени (от суток до годов!). Она состоит из нескольких структурно- функциональных фаз (лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез). В лептонеме (греч. leptos - тонкий, nema - нить) происходит спирализация хромосом. В ядре человека становятся видными 46 тонких нитевидных d-хромосом. Ядерная оболочка сохраняется, ядрышко хорошо видно. В зигонеме (zygon - пара) гомологичные хромосомы выстраиваются рядом, обвивают друга, укорачиваются и сцепляются между собой (конъюгация), образуя биваленты (от лат. bi - двойной, valens - сильный). Каждая d-хромосома из одного бивалента происходит либо от отца, либо от матери. После окончания конъюгации начинается стадия пахинемы (греч. pachys – толстый). Хромосомы еще больше укорачиваются и утолщаются. Происходит важнейшее событие - кроссинговер (от англ. crossing-over - перекрест) - перекрест гомологичных участков гомологичных хромосом с их последующим разрывом и присоединением участков хроматид к другой гомологичной хромосоме). Кроссинговер обеспечивает различные генетические комбинации, ибо, если до кроссинговера каждая d-хромосома В диплотене гомологичные хромосомы начинают бивалента была либо материнской, либо отталкиваться и остаются связанными только в отцовской, после него каждая d-хромосома местах хиазм. содержит гены, происходящие как из отцовской, так и из материнской хромосомы, Во время диакинеза хромосомы конденсируются, утолщаются и отделяются от ядерной мембраны. На этой т. е. происходит генетическая стадии ясно видно, что каждый бивалент содержит четыре рекомбинация. отдельные хроматиды, причем каждая пара сестринских хроматид соединена центромерой, тогда как несестринские хроматиды, претерпевшие кроссинговер, связаны хиазмами

Метафаза I напоминает аналогичную стадию митоза. Хромосомы устанавливаются в экваториальной плоскости, образуя метафазную пластинку. В отличие от митоза хромосомные микротрубочки прикрепляются к центромере лишь с одной стороны (со стороны полюса), а центромеры гомологичных d-хромосом расположены по обеим сторонам экватора. Связь между хромосомами сохраняется благодаря хиазмам. В анафазе I гомологичные d-хромосомы отделяются друг от друга и расходятся к полюсам. Центромеры d-хромосом, в отличие от анафазы митоза, не реплицируются, а значит, сестринские хроматиды не расходятся. В телофазе I наборы гомологичных d-хромосом находятся у полюсов, хотя их число уменьшилось вдвое, но каждая из них состоит из двух хроматид. Формируются ядерная оболочка и ядрышко, образуются борозда деления, которая углубляется, и две клетки, каждая из которых содержит гаплоидный набор d-хромосом, полностью разделяются.

Интерфаза II очень короткая и, что самое главное, в ней отсутствует S- nepuod, а значит, не происходит репликация ДНК. Однако биосинтетические процессы активны. Фазы мейоза II не отличаются от описанных стадий митоза. Важным отличием является то, что в профазе II, которая происходит очень быстро, клетка содержит гаплоидный набор d-хромосом, т. е. каждая состоит из двух хроматид.

Количество хромосом ДНК МИТОЗ - перед 2 n 4 c делением - после 2 n 2 c деления МЕЙОЗ - перед 1 -м 2 n 4 c делением - после 1 -го n 2 c деления (перед 2 -м делением) - после 2 -го n c деления n – гаплоидный набор хромосом c - количество ДНК в гаплоидном наборе хромосом

http: //www. youtube. com/watch? v=k. QX 5 Ts 92 V 38&feature=related http: //www. youtube. com/watch? v=n. Xg-Wun. KFQ 0&feature=related http: //www. youtube. com/watch? v=D 1_-m. QS_FZ 0&feature=related – смотреть http: //www. youtube. com/watch? v=s. JCWVTn. Ff 5 o&feature=related – сравнение митоза и мейоза http: //www. youtube. com/watch? v=te. V 62 zrm 2 P 0&feature=related – репликация http: //www. youtube. com/watch? v=k. VMb 4 Js 99 t. A - мейоз http: //jon-tm. livejournal. com/5538. html - эпигенетика http: //www. youtube. com/watch? v=4 PKj. F 7 Oum. Yo&feature=fvst - визуализация ДНК, репликация, транскрипция, трансляция http: //www. youtube. com/watch? v=frr. JWds 3 knc&feature=related – рэп?