Уровни организации наследственного материала у про- и эукариот

Август 6, 2022

Главная
Биология
Уровни организации наследственного материала у про- и эукариот

Содержание

2. Ядро клетки было открыто в 1831 г. английским ботаником Робертом Брауном. Он открыл его в клетках
3. Наследственный материал про- и эукариотической клетки Прокариоты: Кольцевая молекула ДНК, образующая нуклеоид Генетический материал находится в
4. Ядро клетки Основные функции ядра 1. Хранение и передача наследственной информации Репликация ДНК Репарация ДНК Кроссинговер
5. Доказательства роли ядра в передаче наследственной информации Опыты Геммерлинга Объект опыта: одноклеточная водоросль (Acetabularia), имеющая форму
6. Опыты с яйцеклетками лягушек Объект: два подвида лягушек. У одного из них (1 подвид) из яйцеклетки
7. Опыты Астаурова с тутовым шелкопрядом Астауров Борис Львович Объект: два подвида тутового шелкопряда. У одного подвида
8. Основные структурные компоненты эукариотических клеток.
9. ядерная оболочка (кариолема), ядерный сок (или кариоплазма), ядрышки хроматин. Структурные компоненты ядра
10. Ядерная оболочка Наружная ядерная мембрана Внутренняя ядерная мембрана Перинуклеарное пространство (10 - 30 нм) Наружная мембрана
11. Ядерная ламина Внутренняя мембрана связана с ядерной ламиной, которая состоит из трех типов белков A, B,
12. Ядерные поры Ферментативная воронка, которая пропускает вещества. Образована 3 рядами глобулярных белков.
13. Функция поры: Барьерная Регуляторная Транспортная фиксирующая
14. Ядрышко (непостоянный компонент ядра) возникновение ядрышек связано с ядрышковыми организаторами, расположенными в области вторичных перетяжек спутничных
15. хроматин метафаз интерфаза Хроматин - это одно из возможных структурно-функциональных состояний наследственного материала Хромосома
16. Гетерохроматин – спирализованный, конденсированный, неактиывный, нетранскрибируемый, более интенсивно окрашен. Эухроматин – деспирализованный, активный, транскрибируемый, менее окрашенный.
17. Химический состав хроматина (хромосом) 40% - ДНК, 60% - белков: - 40% гистоновых белков (Н1, Н2а,
18. Уровни укладки ДНК в хромосому Нуклеосомный Хроматиновые фибриллы (соленоид) 30 nm (нуклеомерный) Хроматиновые филаменты (Хроматиновые петли-домены)
19. H1 Нуклеосома - наименьшая единица хроматина и хромосомы Нуклеосомный кор Линкерный участлк H2A, H2B, H3, H4
20. Нуклесомный уровень дает формирование «цепочки из бусинок» (соленоидный и нуклеомерный типы укладки). 6-7 нуклеосом сближаются и
21. Третий уровень – хромомерный Хроматиновые филаменты (Хроматиновые петли-домены) Фибриллы формируют петли-домены, которые фиксируются негистоновым белком (scaffold).
22. Четвертый уровень – хромонемный Сближенные хромомеры образуют толстые нити – хромонемы Пятый уровень – хроматидный (хромосомный)
23. Минибенд содержит около 18 петель ДНК укорачивается в 10.000 раз. Минибенды при дальнейшей компактизации дают формирование
25. Строение метафазной хромосомы
26. Морфологические типы хромосом. Метацентрические Субметацентрические Акроцентрические Спутничные Телоцентрические
27. Хромосомы подразделяются на аутосомы (одинаковые у обоих полов). и гетеросомы, или половые хромосомы (разные для мужских
28. Совокупность числа и морфологии хромосом данного вида называется - КАРИОТИП
29. Классификация хромосом
30. 11-я хромосома человека HBB — β-субъединица гемоглобина 16-я хромосома человека 2-я хромосома человека
33. После утверждения в 20-х годах ХХ в. хромосомной теории наследственности биологи более сорока лет считали, что
34. Нуклеиновые кислоты Это природные высокомолекулярные органические биополимеры, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации. Ф. Левен, Д.
35. Строение нуклеотида Углевод Азотистое основание Остаток фосфорной кислоты
36. Углевод (сахар, рентоза) рибоза Две группы: дезоксирибоза Только водород Гидроксильная группа
37. Азотистое основание Пиримидиновые: тимин цитозин урацил Пуриновые: аденин гуанин
38. 3' конец 5' конец
40. ДНК двухцепочечный высокомолекулярный биополимер. Является носителем генетической информации. Мономер - дезоксирибонуклеотид РНК Одноцепочечный высокомолекулярный биополимер, мономером
42. Описана в 1953 James Watson и Francis Crick Вторичная структура ДНК
43. Свойства ДНК Цепи ДНК соединены посредством водородных связей между комплементаными азотистыми основаниями A=T G≡C Комплементарность Антипараллельность
44. Антипараллельность ДНК
45. Доказательства роли ДНК в передаче наследственной информации (опыты по трансформации и трансдукции). Трансформация - изменение наследственных
46. Вывод: под действием трансформирующего фактора живые авирулентные пневмококки приобрели вирулентные свойства штамма S2. В 1944г Эвери
48. Трансдукция (от лат. transduction - перемещение) – процесс переноса фрагмента бактериальной ДНК из клетки – донора
49. Первый из экспериментов был выполнен в 1952 году американскими генетиками Джошуа Ледербергом и Нортоном Циндлером. Нобелевская
50. Для эксперимента была использована U-образная трубка, которая в нижней части посредине была разделена бактериальным фильтром, через
51. Свойства ДНК Функции ДНК: хранение, передача, реализация репликация репарация
52. Вся масса ДНК Ядро (98-99%) Ядерный геном Цитоплазма (1-2%) Плазмон Линейная ДНК, связанная с белками Митохондриальная
54. Скачать презентацию

Слайд 2

Ядро клетки было открыто в 1831 г. английским ботаником Робертом Брауном.

Он открыл его в клетках кожицы орхидных

Слайд 3

Наследственный материал про- и эукариотической клетки
Прокариоты:
Кольцевая молекула ДНК, образующая нуклеоид
Генетический материал

находится в цитоплазме

Эукариоты:
ДНК имеет линейную структуру, связанную с белками и на определенном этапе организуется в хромосомы
Генетический материал сосредоточен в ядре, митохондриях, пластидах

Слайд 4

Ядро клетки
Основные функции ядра
1. Хранение и передача наследственной информации
Репликация ДНК
Репарация ДНК
Кроссинговер
2.

Реализация наследственной информации
Синтез белков в результате транскрипции и трансляции

Слайд 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.

Слайд 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.

Слайд 7

Опыты Астаурова с тутовым шелкопрядом
Астауров
Борис Львович
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.

Слайд 8

Основные структурные компоненты эукариотических клеток.

Слайд 9

ядерная оболочка (кариолема),
ядерный сок (или кариоплазма),
ядрышки
хроматин.
Структурные компоненты ядра

Слайд 10

Ядерная оболочка
Наружная ядерная мембрана
Внутренняя ядерная мембрана
Перинуклеарное пространство (10 - 30 нм)
Наружная

мембрана связана с ЭПС.

Внутренняя контактирует с хроматином

Слайд 11

Ядерная ламина
Внутренняя мембрана связана с ядерной ламиной, которая состоит из трех

типов белков A, B, and C.
Именно с ней контактируют нити хроматина

nuclear lamina

Слайд 12

Ядерные поры
Ферментативная воронка, которая пропускает вещества. Образована 3 рядами глобулярных белков.

Слайд 13

Функция поры:
Барьерная
Регуляторная
Транспортная
фиксирующая

Слайд 14

Ядрышко (непостоянный компонент ядра)
возникновение ядрышек связано с ядрышковыми организаторами, расположенными в

области вторичных перетяжек спутничных хромосом (13, 14, 15, 21 и 22 пары).
В области вторичных перетяжек локализованы гены, кодирующие синтез рибосомальных РНК.

Слайд 15

хроматин
метафаз
интерфаза
Хроматин - это одно из возможных структурно-функциональных состояний наследственного материала
Хромосома

Слайд 16

Гетерохроматин –
спирализованный,
конденсированный,
неактиывный,
нетранскрибируемый, более
интенсивно окрашен.
Эухроматин –

деспирализованный,
активный,
транскрибируемый,
менее окрашенный.

Конститутивный
Теломеры
Центромеры

Факультативный
- Тельце Барра

Хроматин

Функции гетерохроматина
Регуляция активности генов
Сохранение структуры генов

Слайд 17

Химический состав хроматина (хромосом)
40% - ДНК,
60% - белков:
- 40% гистоновых

белков (Н1, Н2а, Н2в, Н3, Н4)
- 20% - негистоновых белков.

Слайд 18

Уровни укладки ДНК в хромосому
Нуклеосомный
Хроматиновые фибриллы (соленоид) 30 nm (нуклеомерный)
Хроматиновые филаменты

(Хроматиновые петли-домены) (хромомерный)
Суперспирализованные филаменты (минибенд) (хромонемный)
Хромосомный (Метафазная хромасома)

Слайд 19

H1
Нуклеосома - наименьшая единица хроматина и хромосомы
Нуклеосомный кор
Линкерный участлк
H2A, H2B, H3,

H4
Гистоновый октамер

Нуклеосомный уровень

Двуцепочечная ДНК накручивается вокруг гистоновых белков.

ДНК накручивается на октамер, делая 1,75 оборота (146 п.н.)

Укорочение ДНК в 7 раз!

Слайд 20

Нуклесомный уровень дает формирование «цепочки из бусинок» (соленоидный и нуклеомерный типы

укладки).
6-7 нуклеосом сближаются и соединяются посредством гистонового белка Н1

Второй уровень – нуклеомерный хроматиновая фибрилла 30 нм

Хроматиновая конформация из «бусинок» и «супер бусинок» дают структуру эухроматина
Дальнейшая упаковка хроматина дает формирование гетерохроматина

Укорочение длины ДНК в 40 раз!

Слайд 21

Третий уровень – хромомерный
Хроматиновые филаменты (Хроматиновые петли-домены)
Фибриллы формируют петли-домены, которые

фиксируются негистоновым белком (scaffold).
Петли формируются в интерфазе деления.

DNA contracts to 300 nm

Слайд 22

Четвертый уровень – хромонемный
Сближенные хромомеры образуют толстые нити – хромонемы
Пятый

уровень – хроматидный (хромосомный)

Хромонемы укладываются спирально или петлеобразно, образуя хроматиду

Слайд 23

Минибенд содержит около 18 петель
ДНК укорачивается в 10.000 раз.
Минибенды при дальнейшей

компактизации дают формирование полухроматид, затем хроматид.
Две хроматиды соединяясь формируют метафазную хромасому

Суперспирализованные филаменты (минибенд) и хромосомный (метафазные хромосомы)

Supercoiled filament
(Minibend)

Слайд 24

Слайд 25

Строение метафазной хромосомы

Слайд 26

Морфологические типы хромосом.
Метацентрические
Субметацентрические
Акроцентрические
Спутничные
Телоцентрические

Слайд 27

Хромосомы подразделяются на
аутосомы (одинаковые у обоих полов).
и гетеросомы, или

половые хромосомы (разные для мужских и женских особей).

Различают:
гомологичные хромосомы. Хромосомы одной пары, одинаковы по размерам, форме, составу и порядку расположения генов, но различны по происхождению (одна унаследована от отцовского, другая — от материнского организма).
негомологичные - хромосомы из разных пар.

Слайд 28

Совокупность числа и морфологии хромосом данного вида называется - КАРИОТИП

Слайд 29

Классификация хромосом

Слайд 30

11-я хромосома человека
HBB — β-субъединица гемоглобина
16-я хромосома
человека
2-я хромосома
человека

Слайд 31

Слайд 32

Слайд 33

После утверждения в 20-х годах ХХ в. хромосомной теории наследственности биологи

более сорока лет считали, что в нуклеопротеидной структуре хромосом генетическим материалом служат молекулы белка. И лишь исследования 50-60-х гг. прошлого столетия доказали, что на самом деле хранение и передачу наследственной информации осуществляют нуклеиновые кислоты.

В 1869 г. швейцарский биохимик Иоганн Фридрих Мишер выделил из ядер клеток вещество, которое состояло из кислого и щелочного компонентов белковой природы. Он назвал это вещество нуклеином.

Иоганн Фридрих
Мишер
(1844-1895)

В 1889 г. немецкий гистолог Рихард Альтман обозначил кислый компонент нуклеина термином «нуклеиновая кислота».

В конце XIX в. немецкий биохимик Альбрехт Коссель расшифровал химический состав нуклеиновой кислоты, показав, что она содержит фосфорную кислоту, углевод и азотистые основания

Альбрехт Коссель (1853-1927)

Слайд 34

Нуклеиновые кислоты
Это природные высокомолекулярные органические биополимеры, обеспечивающие хранение и передачу наследственной

информации.

Ф. Левен, Д. Гулланд с сотрудниками (в цикле исследований, проведённых 1900-1932 гг.) установили, что фосфорная кислота, углевод и азотистое основание соединены в блоки в виде мономеров – нуклеотидов, расположенных вдоль линейной молекулы нуклеиновой кислоты.
Нуклеиновая кислота, выделенная из ядер клеток, в качестве углевода содержит D-дезоксирибозу. Поэтому она получила название дезоксирибонуклеиновой кислоты – ДНК.
Наряду с ядерной была выделена цитоплазматическая нуклеиновая кислота, содержащая в качестве углевода D-рибозу; она получила название рибонуклеиновой кислоты – РНК.

Слайд 35

Строение нуклеотида
Углевод
Азотистое основание
Остаток фосфорной кислоты

Слайд 36

Углевод (сахар, рентоза)
рибоза
Две группы:
дезоксирибоза
Только водород
Гидроксильная группа

Слайд 37

Азотистое основание
Пиримидиновые:
тимин
цитозин
урацил
Пуриновые:
аденин
гуанин

Слайд 38

3' конец
5' конец

Слайд 39

Слайд 40

ДНК
двухцепочечный высокомолекулярный биополимер.
Является носителем генетической информации.
Мономер - дезоксирибонуклеотид
РНК
Одноцепочечный высокомолекулярный биополимер,

мономером которого является рибонуклеотид.
Виды РНК:
Информационная или матричная (иРНК)
Транспортная (тРНК)
Рибосомальная (рРНК)

Слайд 41

Слайд 42

Описана в 1953 James Watson и Francis Crick
Вторичная структура ДНК

Слайд 43

Свойства ДНК
Цепи ДНК соединены посредством водородных связей между комплементаными азотистыми основаниями
A=T
G≡C
Комплементарность
Антипараллельность
Полуконсервативность

Слайд 44

Антипараллельность ДНК

Слайд 45

Доказательства роли ДНК в передаче наследственной информации (опыты по трансформации и

трансдукции).

Трансформация - изменение наследственных свойств клетки в результате проникновения в нее чужеродной ДНК.

Это явление было открыто в 1928г. Ф. Гриффитсом при изучении бактерий.
Опыты по исследованию молекулярных механизмов трансформации проведены О.Т. Эйвери, К.М. Маклеода и М. Маккарти в 1944 году

Пневмококки штамм S: Вирулентный, образующий полисахаридную капсулу,
колонии блестящие
Пневмококки штамм R: Авирулентный, без капсулы,
колонии матовые

Слайд 46

Вывод: под действием трансформирующего фактора живые авирулентные пневмококки приобрели вирулентные свойства

штамма S2. В 1944г Эвери доказал, что этим фактором является ДНК.

Слайд 47

Слайд 48

Трансдукция (от лат. transduction - перемещение) – процесс переноса фрагмента бактериальной

ДНК из клетки – донора в клетку – реципиента бактериофагом, что приводит к изменению наследственных свойств клеток-реципиентов.
Явление трансдукции было открыто американскими учёными Д. Ледербергом и Н. Циндером в 1952 году.

Известно два пути развития фага в бактериальной клетке:
литический – после попадания в бактерию ДНК-фага сразу начинается репликация, синтез белков и сборка готовых фаговых частиц, после чего происходит лизис клетки. Такие фаги называются вирулентными;
лизогенный – попавшая в бактериальную клетку ДНК-фага встраивается в ее хромосому и существует в ней как плазмида, реплицируясь вместе с ДНК клетки-хозяина при каждом делении бактерии. Такие бактериофаги называются умеренными (а явление – лизогения). Схема репликации такого профага подавлена репрессорами, которые сам фаг и синтезирует. При определенных условиях (снижение концентрации репрессора) профаг становится активным и переходит к литическому пути развития.

Слайд 49

Первый из экспериментов был выполнен в 1952 году американскими генетиками Джошуа

Ледербергом и Нортоном Циндлером. Нобелевская премия «за фундаментальные исследования организации генетического материала у бактерий».

Джошуа Ледерберг (1925 г.р)
американский генетик и биохимик

http://www.labogen.ru/20_student/020_mol_base_hered/mol_base_hered.html

В своём эксперименте они использовали два разных штамма бактерий Salmonella typhimurium, вызывающих тифоидную лихорадку у мышей.

Слайд 50

Для эксперимента была использована U-образная трубка, которая в нижней части посредине

была разделена бактериальным фильтром, через который бактериальные клетки не могли проникать сквозь из одной части трубки в другую.
Трубку заполнили питательной средой. В одну половину этой трубки были помещены бактерии штамма 2А (способный синтезировать триптофан), а в другую половину трубки – бактерии другого штамма – 22А (не способный синтезировать триптофан).

После определенного периода инкубации бактерии штамма 22А при посеве на минимальную питательную среду дали небольшое количество колоний, способных синтезировать триптофан (трансдуцированные бактерии).

Слайд 51

Свойства ДНК
Функции ДНК:
хранение,
передача,
реализация
репликация
репарация

Слайд 52

Вся масса ДНК
Ядро (98-99%)
Ядерный геном
Цитоплазма (1-2%)
Плазмон
Линейная ДНК, связанная с белками
Митохондриальная ДНК
(mtDNA)
Пластидная

ДНК

Кольцевая ДНК

Уровни организации наследственного материала у про- и эукариот

Содержание

Ядро клетки было открыто в 1831 г. английским ботаником Робертом Брауном.

Наследственный материал про- и эукариотической клеткиПрокариоты:Кольцевая молекула ДНК, образующая нуклеоидГенетический материал

Ядро клеткиОсновные функции ядра1. Хранение и передача наследственной информацииРепликация ДНКРепарация ДНККроссинговер2.

Доказательства роли ядра в передаче наследственной информацииОпыты ГеммерлингаОбъект опыта: одноклеточная водоросль

Опыты с яйцеклетками лягушекОбъект: два подвида лягушек. У одного из них

Опыты Астаурова с тутовым шелкопрядомАстауров Борис ЛьвовичОбъект: два подвида тутового шелкопряда.

Основные структурные компоненты эукариотических клеток.

ядерная оболочка (кариолема), ядерный сок (или кариоплазма), ядрышкихроматин. Структурные компоненты ядра

Ядерная оболочкаНаружная ядерная мембранаВнутренняя ядерная мембранаПеринуклеарное пространство (10 - 30 нм)Наружная

Ядерная ламинаВнутренняя мембрана связана с ядерной ламиной, которая состоит из трех

Ядерные порыФерментативная воронка, которая пропускает вещества. Образована 3 рядами глобулярных белков.

Функция поры:БарьернаяРегуляторнаяТранспортнаяфиксирующая

Ядрышко (непостоянный компонент ядра)возникновение ядрышек связано с ядрышковыми организато­рами, расположенными в

хроматинметафазинтерфазаХроматин - это одно из возможных структурно-функциональных состояний наследственного материалаХромосома

Гетерохроматин – спирализованный, конденсированный, неактиывный, нетранскрибируемый, более интенсивно окрашен. Эухроматин –

Химический состав хроматина (хромосом)40% - ДНК,60% - белков: - 40% гистоновых

Уровни укладки ДНК в хромосомуНуклеосомныйХроматиновые фибриллы (соленоид) 30 nm (нуклеомерный)Хроматиновые филаменты

H1Нуклеосома - наименьшая единица хроматина и хромосомы Нуклеосомный корЛинкерный участлкH2A, H2B, H3,