Ядро

1. Ядро

2. План:

Значение ядра в жизни клетки
Структурные компоненты ядра
Строение ядерной оболочки
Химический состав и структура хроматина.
Понятие о эу- и гетерохроматине
• Этапы упаковки хроматина при образовании
хромосом
• Строение хромосом. Типы метафазных
хромосом. Правила хромосом.
• Понятие о кариотипе. Международные
классификации хромосом человека.

3.

Ядро клетки было открыто в
1831 г. английским ботаником
Робертом Брауном. Он открыл
его в клетках кожицы орхидных

4. Ядро – один из основных структурных компонентов клетки.

Функции:
• Хранение генетической
информации (обеспечивается
репарацией ДНК)
• Передача ген. информации
(репликация ДНК и ее
распределение при делении
клетки)
• Реализация ген. информации
(транскрипция РНК,
образование рибосом)

5. Доказательства роли ядра в передаче наследственной информации

Опыты Геммерлинга
Объект опыта: одноклеточная
водоросль (Acetabularia), имеющая
форму гриба (шляпка, стебелек,
корни). Ядро располагается в
основании «стебелька».
Если перерезать ножку, то нижняя
часть продолжает жить, регенерирует
шляпку и полностью
восстанавливается после операции.
Верхняя же часть, лишенная ядра,
живет в течение некоторого времени,
но, в конце концов, погибает, не
будучи в состоянии восстановить
нижнюю часть. Следовательно, ядро
необходимо для метаболических
процессов, лежащих в основе
регенерации и соответственно роста.

6.

Опыты с яйцеклетками лягушек
Объект: два подвида
лягушек.
У одного из них (1 подвид)
из яйцеклетки удаляли
собственное ядро и на его
место вносили ядро 2
подвида. В результате из
такой яйцеклетки
развивались лягушки с
признаками 2 подвида.
Таким образом, за
хранение и передачу
наследственной
информации в клетке
отвечает ядро.

7.

Опыты Астаурова с тутовым шелкопрядом
Объект: два подвида тутового шелкопряда. У одного
подвида берут сперматозоиды, у другого яйцеклетку.
После разрушения ядра яйцеклетки, ее оплодотворяют
сперматозоидами. Т.к. у шелкопряда имеет место
полиспермия (несколько сперматозоидов могут
оплодотворять яйцеклетку) в цитоплазме одного подвида
формируется ядро с генетическим набором второго
подвида. Из такой яйцеклетки развиваются только самцы
того подвида, у которых брали сперматозоиды.
Астауров
Борис Львович

8. Структурные компоненты ядра

1. Ядерная оболочка (1)
(кариолемма)
2. Ядерный сок (кариоплазма)
(4)
3. Хроматин (3)
4. Ядрышко (5)

9. Ядерная оболочка

• Состоит из двух мембран –
наружной и внутренней, между
которыми имеется
перинуклеарное пространство.
• Наружная ядерная мембрана
переходит в ЭПС и может быть
покрыта рибосомами.
• К внутренней мембране
прилегает пластинка из
промежуточных филаментов –
ядерная ламина.
• К ней прикрепляются нити
хроматина
• В ядерной оболочке имеются
поры.
• Ядерный сок (кариоплазма)–
гелеобразный коллоидный
раствор.

10. Ядерные поры

• В месте поры наружная и внутренняя мембраны сливаются
• Пора заполнена тремя слоями белковых гранул ( по 8 штук)
• В центре поры находится центральная гранула. Она связана с
др. гранулами белковыми нитями

11. Ядерные поры

12. Хроматин

• нуклеопротеидные нити
Химический состав:
• ДНК – 40%
• Белки -60% (гистоновые
40%, негистоновые -20%).
Гистоновые белки (Н1,
Н2А, Н2В, Н3, Н4) образуют
нуклеосомы, участвуют в
упаковке ДНК, ограничивают
транскрипцию.
Негистоновые белки- в
основном ферменты

13. Структурные состояния хроматина

Хроматин в интерфазе может
находиться в двух состояниях:
Эухроматин –
деспирализованный, в виде
тонких нитей, активный.
(считывается информация).
Плохо окрашивается.
Гетерохроматин –
спирализованный, в виде
плотных клубочков, неактивный
(не считывается информация).
Интенсивно окрашивается.
При подготовке клетки к делению
происходит упаковка всего
хроматина и образование хромосом

14. Этапы упаковки хроматина

1.
2.
3.
4.
5.
Нуклеосомный
Нуклеомерный
Хромомерный
Хромонемный
Хроматидный

15.

Уровни укладки ДНК в
хромосому
1. Нуклеосомный
2. Хроматиновые фибриллы
(соленоид) 30 nm
(нуклеомерный)
3. Хроматиновые филаменты
(Хроматиновые петли-домены)
(хромомерный)
4. Суперспирализованные
филаменты (минибенд)
(хромонемный)
5. Хромосомный (Метафазная
хромосома)

16.

Нуклеосомный уровень
Двуцепочечная ДНК накручивается вокруг гистоновых белков.
Нуклеосома - наименьшая единица хроматина и хромосомы
Нуклеосомный кор
H2A, H2B, H3, H4
• Гистоновый октамер
ДНК накручивается на
октамер, делая 1,75
оборота (146 п.н.)
Укорочение ДНК в 7
раз!
Линкерный
участок
H1

17. Второй уровень – нуклеомерный хроматиновая фибрилла 30 нм

Нуклесомный уровень дает
формирование «цепочки из
бусинок» (соленоидный и
нуклеомерный типы
укладки).
6-7 нуклеосом сближаются
и соединяются посредством
гистонового белка Н1
• Хроматиновая конформация из «бусинок» и «супер
бусинок» дают структуру эухроматина
• Дальнейшая упаковка хроматина дает формирование
гетерохроматина
Укорочение длины ДНК в 40 раз!

18.

Третий уровень – хромомерный
Хроматиновые филаменты (Хроматиновые петлидомены)
Фибриллы формируют петлидомены, которые фиксируются
негистоновым белком (scaffold).
DNA contracts to
300 nm

19. Четвертый уровень – хромонемный

Сближенные
хромомеры образуют
толстые нити –
хромонемы
Пятый уровень – хроматидный
(хромосомный)
Хромонемы укладываются спирально
или петлеобразно, образуя хроматиду

20.

21. Хромосомы

• палочковидные структуры разной
длины.
• Образуются при делении клетки.
• Служат для точного распределения
генетического материала при делении
клетки.
• Хромосома имеет первичную перетяжку
–центромеру (1), которая делит
хромосому на два плеча (2).
• К центромере во время деления
прикрепляются нити веретена деления.
• Концы плеч заканчиваются
теломерами, которые препятствуют
слипанию хромосом.

22. Строение метафазной хромосомы

23.

24. Ядрышко

• небольшое округлое
электронноплотное тельце,
• Некоторые хромосомы ( 13, 14, 15,
21, 22) имеют вторичную
перетяжку, которая отделяет
небольшой участок – спутник.
• В области вторичной перетяжки
находится ядрышковый
организатор. Здесь находится
ДНК, отвечающая за синтез
рибосомной РНК.
Фунцкия ядрышка: синтез
рибосомной РНК и сборка рибосом.
• При делении клетки ядрышко
исчезает.

25. Правила хромосом

• Правило постоянства числа хромосом - Каждый вид живых
организмов имеет определенное постоянное число хромосом.
• Правило парности хромосом. Число хромосом в
соматических клетках всегда четное, это связано с тем, что
хромосомы составляют пары. Хромосомы одной пары имеют
одинаковое строение и набор генов. Они называются
гомологичными
• Правило индивидуальности хромосом. Каждая пара
хромосом характеризуется своими особенностями строения
и набором генов.
• Правило непрерывности хромосом. Хромосомы способны к
авторепродукции. В основе лежит репликация ДНК по
полуконсервативному механизму.

26. Кариотип

• диплоидный набор
хромосом, свойственный
соматическим клеткам
организмов данного вида
• Является
видоспецифическим
признаком и
характеризуется
определенным числом,
строением и генетическим
составом хромосом.
• Термин был предложен в
1924 году Г.А. Левитским.

27. Кариотип

• В кариотипе человека
46 хромосом или 23
пары.
• Из них 22 пары
одинаковые у мужчин и
женщин, их называют
аутосомами.
• Пара хромосом, по
которой мужской и
женский организмы
различаются
называются половыми
или
гетерохромосомами.

28. Кариотипирование

• Изучается кариотип на стадии
метафазы митоза.
• Берут клетки крови (лейкоциты),
сеют на специальную питательную
среду
• Культивируют 1-2 суток
• Останавливают деление, добавляя
колхицин
• Готовят микропрепарат, окрашивают
его
• Находят клетки на стадии метафазы
(метафазная пластинка)
• Фотографируют
• Составляют кариограмму
(идеограмму) и анализируют ее
• Кариотипирование используется для
диагностики хромосомных болезней

29. Международные классификации хромосом

Денверская (1960г.)
• Хромосомы делят на
группы
(A,B,C,D,E,F,G),учитывая
размеры и положение
центромеры,
Парижская (1970г.)
• Проводится дифференциальное
окрашивание (смесь Гимзы или
флюоресцентные красители)
• Каждой хромосоме присвоен
номер

30. 24 цветная FISH (флюоресцентная гибридизация)

31.

G-banding
Q-banding
(методика, подобная
G-banding, но с
использованием
флюоресцентных
красителей)

32.

G-banding
R-banding
(обратная G-banding)

33.

a) C-banding
(центромеры)
b) T-banding
(теломеры)
c) NOR –
Banding (Silver
staining)
(ядрышковые
организаторы)