Was ist im Kernchromatin enthalten? Der Kern, seine Struktur und Funktionen. Chromatin. Chromosomen. Karyotyp. Strukturelle und funktionelle Komponenten von Chromatin

Chromatin- Dies ist die Substanz der Chromosomen – ein Komplex aus DNA, RNA und Proteinen. Chromatin befindet sich im Zellkern eukaryotischer Zellen und ist Teil des Nukleoids von Prokaryoten. In der Zusammensetzung des Chromatins werden genetische Informationen sowie DNA-Replikation und -Reparatur realisiert. Der Großteil des Chromatins besteht aus Histonproteinen. Histone sind Bestandteile von Nukleosomen, supramolekularen Strukturen, die an der Chromosomenverpackung beteiligt sind.

Einstufung:

1.Euchromatin– näher am Zentrum des Kerns lokalisiert, leichter, entpirilisierter, weniger kompakt, funktionell aktiver. Euchromatin ist nicht kondensiertes Chromatin, aus dem die Proteinsynthese erfolgt.

2.Heterochromatin- kondensiertes Chromatin, aus dem kein Protein synthetisiert wird. Heterochromatin ist ein eng gewickelter Teil des Chromatins, der kondensierten, eng gewickelten Chromosomensegmenten entspricht, wodurch sie für die Transkription unzugänglich sind. Es ist stark mit basischen Farbstoffen gefärbt und sieht im Lichtmikroskop wie dunkle Flecken oder Körnchen aus.

Metaphase-Chromosomen bestehen aus zwei Längskopien, sogenannten Schwesterchromatiden, die während der Replikation gebildet werden. Im Metaphasenstadium werden Schwesterchromatiden an einer primären Verengung, dem Zentromer, verbunden. Das Zentromer ist für die Trennung der Schwesterchromatiden in Tochterzellen während der Teilung verantwortlich. Am Zentromer wird das Kinetochor zusammengesetzt – eine komplexe Proteinstruktur, die die Bindung des Chromosoms an die Mikrotubuli der Spindel – die Beweger des Chromosoms bei der Mitose – bestimmt. Das Zentromer teilt die Chromosomen in zwei Teile, die Arme genannt werden. Bei den meisten Arten wird der kurze Arm des Chromosoms mit dem Buchstaben p und der lange Arm mit dem Buchstaben q bezeichnet. Chromosomenlänge und Zentromerposition sind die wichtigsten morphologischen Merkmale von Metaphase-Chromosomen.

Abhängig von der Lage des Zentromers werden drei Arten der Chromosomenstruktur unterschieden:

1. Akrozentrische Chromosomen, bei dem sich das Zentromer fast am Ende befindet und der zweite Arm so klein ist, dass er auf zytologischen Präparaten möglicherweise nicht sichtbar ist;

2. Submetazentrische Chromosomen mit ungleich langen Schultern;

3. Metazentrische Chromosomen, bei dem sich das Zentromer in der Mitte oder fast in der Mitte befindet.

Ein weiteres morphologisches Merkmal einiger Chromosomen ist die sogenannte sekundäre Verengung, die sich äußerlich von der primären durch das Fehlen eines erkennbaren Winkels zwischen den Chromosomensegmenten unterscheidet. Sekundäre Verengungen sind kurz und lang und an verschiedenen Stellen entlang der Länge des Chromosoms lokalisiert. In den sekundären Verengungen befinden sich in der Regel nukleoläre Organisatoren, die mehrere Wiederholungen von Genen enthalten, die für ribosomale RNA kodieren. Kleine Chromosomensegmente, die durch sekundäre Verengungen vom Hauptchromosomenkörper getrennt sind, werden Satelliten genannt.

Typischerweise hat eine eukaryotische Zelle eine solche Kern, aber es gibt zweikernige (Ciliaten) und mehrkernige Zellen (Opaline). Einige hochspezialisierte Zellen verlieren zum zweiten Mal ihren Zellkern (Erythrozyten von Säugetieren, Siebröhren von Angiospermen).

Die Form des Kerns ist kugelförmig, ellipsoid, seltener gelappt, bohnenförmig usw. Der Durchmesser des Kerns beträgt normalerweise 3 bis 10 Mikrometer.

1 - äußere Membran; 2 – innere Membranwunde; 3 - Poren; 4 - Nukleolus; 5 - Heterochromatin; 6 - Euchromatin.

Der Kern wird vom Zytoplasma durch zwei Membranen abgegrenzt (jede von ihnen hat eine typische Struktur). Zwischen den Membranen befindet sich ein schmaler Spalt, der mit einer halbflüssigen Substanz gefüllt ist. An einigen Stellen verschmelzen die Membranen miteinander und bilden Poren (3), durch die der Stoffaustausch zwischen Kern und Zytoplasma erfolgt. Die äußere Kernmembran (1) ist auf der dem Zytoplasma zugewandten Seite mit Ribosomen bedeckt und dadurch rau, die innere Membran (2) ist glatt. Kernmembranen sind Teil des Membransystems der Zelle: Auswüchse der äußeren Kernmembran verbinden sich mit den Kanälen des endoplasmatischen Retikulums und bilden ein einziges System kommunizierender Kanäle.

Karyoplasma (Kernsaft, Nukleoplasma)- der innere Inhalt des Zellkerns, in dem sich Chromatin und ein oder mehrere Nukleolen befinden. Der Kernsaft enthält verschiedene Proteine ​​(einschließlich Kernenzyme) und freie Nukleotide.

Nukleolus(4) ist ein runder, dichter Körper, der in Kernsaft eingetaucht ist. Die Anzahl der Nukleolen hängt vom Funktionszustand des Kerns ab und variiert zwischen 1 und 7 oder mehr. Nukleolen kommen nur in sich nicht teilenden Kernen vor; sie verschwinden während der Mitose. Der Nukleolus wird auf bestimmten Chromosomenabschnitten gebildet, die Informationen über die Struktur der rRNA enthalten. Solche Regionen werden als nukleolärer Organisator bezeichnet und enthalten zahlreiche Kopien von Genen, die für rRNA kodieren. Ribosomale Untereinheiten werden aus rRNA und Proteinen gebildet, die aus dem Zytoplasma stammen. Somit ist der Nukleolus eine Ansammlung von rRNA und ribosomalen Untereinheiten in verschiedenen Stadien ihrer Bildung.

Chromatin- innere Nukleoproteinstrukturen des Zellkerns, die mit bestimmten Farbstoffen gefärbt sind und sich in ihrer Form vom Nukleolus unterscheiden. Chromatin liegt in Form von Klumpen, Körnchen und Fäden vor. Chemische Zusammensetzung von Chromatin: 1) DNA (30–45 %), 2) Histonproteine ​​(30–50 %), 3) Nicht-Histonproteine ​​(4–33 %), daher ist Chromatin ein Desoxyribonukleoproteinkomplex (DNP). Abhängig vom Funktionszustand des Chromatins gibt es: Heterochromatin(5) und Euchromatin(6). Euchromatin ist genetisch aktiv, Heterochromatin sind genetisch inaktive Bereiche des Chromatins. Euchromatin ist lichtmikroskopisch nicht erkennbar, weist eine schwache Färbung auf und stellt dekondensierte (despiralisierte, ungedrehte) Abschnitte des Chromatins dar. Unter einem Lichtmikroskop sieht Heterochromatin wie Klumpen oder Körnchen aus, ist intensiv gefärbt und stellt kondensierte (spiralisierte, verdichtete) Chromatinbereiche dar. Chromatin ist die Existenzform des genetischen Materials in Interphasezellen. Bei der Zellteilung (Mitose, Meiose) wird Chromatin in Chromosomen umgewandelt.

Kernelfunktionen: 1) Speicherung erblicher Informationen und deren Weitergabe an Tochterzellen während der Teilung, 2) Regulierung der Zellaktivität durch Regulierung der Synthese verschiedener Proteine, 3) Ort der Bildung ribosomaler Untereinheiten.

- Dies sind zytologische stäbchenförmige Strukturen, die kondensiertes Chromatin darstellen und während der Mitose oder Meiose in der Zelle erscheinen. Chromosomen und Chromatin sind unterschiedliche Formen der räumlichen Organisation des Desoxyribonukleoproteinkomplexes, die verschiedenen Phasen des Zelllebenszyklus entsprechen. Die chemische Zusammensetzung der Chromosomen ist dieselbe wie die des Chromatins: 1) DNA (30–45 %), 2) Histonproteine ​​(30–50 %), 3) Nicht-Histonproteine ​​(4–33 %).

Die Basis eines Chromosoms ist ein zusammenhängendes doppelsträngiges DNA-Molekül; Die Länge der DNA eines Chromosoms kann mehrere Zentimeter erreichen. Es ist klar, dass sich ein Molekül dieser Länge nicht in einer länglichen Form in einer Zelle befinden kann, sondern sich faltet und eine bestimmte dreidimensionale Struktur oder Konformation annimmt. Die folgenden Ebenen der räumlichen Faltung von DNA und DNP können unterschieden werden: 1) nukleosomal (Wicklung der DNA auf Proteinkügelchen), 2) nukleomer, 3) chromomer, 4) chromonemeral, 5) chromosomal.

Bei der Umwandlung von Chromatin in Chromosomen bildet DNP nicht nur Helices und Superhelices, sondern auch Schleifen und Superloops. Daher wird der Prozess der Chromosomenbildung, der in der Prophase der Mitose oder Prophase 1 der Meiose abläuft, besser nicht als Spiralisierung, sondern als Chromosomenkondensation bezeichnet.

1 - metazentrisch; 2 - submetazentrisch; 3, 4 - akrozentrisch. Chromosomenstruktur: 5 - Zentromer; 6 – sekundäre Verengung; 7 - Satellit; 8 - Chromatiden; 9 - Telomere.

Das Metaphase-Chromosom (Chromosomen, die während der Metaphase der Mitose untersucht werden) besteht aus zwei Chromatiden (8). Jedes Chromosom hat primäre Verengung (Zentromer)(5), der das Chromosom in Arme teilt. Einige Chromosomen haben sekundäre Verengung(6) und Satellit(7). Ein Satellit ist ein Abschnitt eines kurzen Arms, der durch eine sekundäre Verengung getrennt ist. Chromosomen, die einen Satelliten haben, werden als Satellit (3) bezeichnet. Die Enden der Chromosomen werden genannt Telomere(9). Abhängig von der Position des Zentromers gibt es: a) metazentrisch(gleiche Schultern) (1), b) submetazentrisch(mäßige ungleiche Schultern) (2), c) akrozentrisch(stark ungleiche) Chromosomen (3, 4).

Somatische Zellen enthalten diploid(doppelt - 2n) Chromosomensatz, Geschlechtszellen - haploid(einzeln - n). Der diploide Satz von Spulwürmern besteht aus 2, Fruchtfliegen – 8, Schimpansen – 48, Krebsen – 196. Die Chromosomen des diploiden Satzes sind in Paare unterteilt; Chromosomen eines Paares haben die gleiche Struktur, Größe und den gleichen Gensatz und werden aufgerufen homolog.

Karyotyp- eine Reihe von Informationen über die Anzahl, Größe und Struktur der Metaphase-Chromosomen. Ein Idiogramm ist eine grafische Darstellung eines Karyotyps. Vertreter verschiedener Arten haben unterschiedliche Karyotypen, Mitglieder derselben Art haben jedoch dieselben Karyotypen. Autosomen- Chromosomen, die für männliche und weibliche Karyotypen gleich sind. Geschlechtschromosomen- Chromosomen, bei denen sich der männliche Karyotyp vom weiblichen unterscheidet.

Der menschliche Chromosomensatz (2n = 46, n = 23) enthält 22 Autosomenpaare und 1 Geschlechtschromosomenpaar. Autosomen werden in Gruppen eingeteilt und nummeriert:

Gruppe	Anzahl Paare	Nummer	Größe	Bilden
A	3	1, 2, 3	Groß	1, 3 – metazentrisch, 2 – submetazentrisch
B	2	4, 5	Groß	Submetazentrisch
C	7	6, 7, 8, 9, 10, 11, 12	Durchschnitt	Submetazentrisch
D	3	13, 14, 15	Durchschnitt
E	3	16, 17, 18	Klein	Submetazentrisch
F	2	19, 20	Klein	Metazentrisch
G	2	21, 22	Klein	Akrozentrisch, Satellit (sekundäre Verengung im kurzen Arm)

Geschlechtschromosomen gehören keiner Gruppe an und haben keine Nummer. Die Geschlechtschromosomen einer Frau sind XX, die eines Mannes sind XY. Das X-Chromosom ist mittelsubmetazentrisch, das Y-Chromosom klein akrozentrisch.

Fast die gesamte DNA einer Zelle ist im Zellkern enthalten. DNA ist ein langes lineares Polymer, das viele Millionen Nukleotide enthält. Vier Arten von DNA-Nukleotiden, unterschiedlich stickstoffhaltige Basen. Nukleotide sind in einer Reihenfolge angeordnet, die eine Codeform zur Erfassung erblicher Informationen darstellt.
Um diese Informationen umzusetzen, werden sie in kürzere mRNA-Ketten umgeschrieben oder transkribiert. Die Symbole des genetischen Codes in der mRNA sind Nukleotidtripel - Codons. Jedes Codon bezeichnet eine der Aminosäuren. Jedes DNA-Molekül entspricht einem separaten Chromosom, und alle in den Chromosomen eines Organismus gespeicherten genetischen Informationen werden aufgerufen Genom.
Das Genom höherer Organismen enthält einen Überschuss an DNA; dies hat nichts mit der Komplexität des Organismus zu tun. Es ist bekannt, dass das menschliche Genom 700-mal mehr DNA enthält als das Bakterium E. coli. Gleichzeitig ist das Genom einiger Amphibien und Pflanzen 30-mal größer als das menschliche Genom. Bei Wirbeltieren sind mehr als 90 % der DNA nicht essentiell. Die in der DNA gespeicherten Informationen werden von einer Vielzahl von Proteinen organisiert, gelesen und repliziert.
Die wichtigsten Strukturproteine ​​des Kerns sind Histonproteine, charakteristisch nur für eukaryotische Zellen. Histone- kleine, stark basische Proteine. Diese Eigenschaft ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass sie mit den Hauptaminosäuren Lysin und Arginin angereichert sind. Histone zeichnen sich auch durch das Fehlen von Tryptophan aus. Sie gehören zu den konservativsten aller bekannten Proteine; beispielsweise unterscheidet sich H4 in Kuh und Erbse nur durch zwei Aminosäurereste. Der Komplex von Proteinen mit DNA in den Zellkernen von Eukaryoten wird als Chromatin bezeichnet.
Bei der Beobachtung von Zellen mit einem Lichtmikroskop wird Chromatin in den Zellkernen als Zonen dichter Materie nachgewiesen, die gut mit basischen Farbstoffen gefärbt sind. Eine eingehende Untersuchung der Struktur des Chromatins begann 1974, als die Eheleute Ada und Donald Olins seine grundlegende Struktureinheit beschrieben und sie Nukleosom nannten.
Nukleosomen ermöglichen eine kompaktere Verpackung einer langen Kette von DNA-Molekülen. Somit ist in jedem menschlichen Chromosom die Länge des DNA-Strangs tausendmal größer als die Größe des Zellkerns. Auf Elektronenaufnahmen erscheint das Nukleosom als scheibenförmiges Teilchen mit einem Durchmesser von etwa 11 nm. Sein Kern ist ein Komplex aus acht Histonmolekülen, in dem die vier Histone H2A, H2B, H3 und H4 durch jeweils zwei Moleküle repräsentiert werden. Diese Histone bilden den inneren Teil des Nukleosoms – den Histonkern. Auf den Histonkern ist ein DNA-Molekül mit 146 Nukleotidpaaren gewickelt. Es bildet zwei unvollständige Windungen um den Histonkern des Nukleosoms mit 83 Nukleotidpaaren pro Windung. Jedes Nukleosom ist vom nächsten durch eine DNA-Linkersequenz getrennt, die bis zu 80 Nukleotide lang sein kann. Diese Struktur ähnelt Perlen auf einer Schnur.
Berechnungen zeigen, dass die menschliche DNA, die 6x10 9 Nukleotidpaare hat, 3x10 7 Nukleosomen enthalten sollte. In lebenden Zellen hat Chromatin selten dieses Aussehen. Nukleosomen sind zu noch kompakteren Strukturen miteinander verbunden. Der größte Teil des Chromatins liegt in Form von Fibrillen mit einem Durchmesser von 30 nm vor. Diese Verpackung erfolgt mit einem weiteren Histon H1. Für jedes Nukleosom gibt es ein H1-Molekül, das die Linkerregion an den Stellen zusammenzieht, an denen DNA in den Histonkern eintritt und diesen verlässt.
Die DNA-Verpackung reduziert ihre Länge erheblich. Dennoch sollte die durchschnittliche Länge des Chromatinfadens eines Chromosoms in diesem Stadium die Größe des Kerns um das Hundertfache überschreiten.
Die Chromatinstruktur höherer Ordnung besteht aus einer Reihe von Schleifen, von denen jede etwa 20 bis 100.000 Basenpaare enthält. An der Basis der Schleife befindet sich ein ortsspezifisches DNA-bindendes Protein. Solche Proteine ​​erkennen bestimmte Nukleotidsequenzen (Stellen) zweier entfernter Abschnitte des Chromatinfadens und bringen sie zusammen.

Chromatin (von griech. chroma – Farbfarbe) ist die Hauptstruktur des Interphasekerns, die sehr gut mit Grundfarbstoffen bemalt ist und das Chromatinmuster des Kerns für jeden Zelltyp bestimmt.

Aufgrund der guten Anfärbbarkeit mit verschiedenen, insbesondere basischen Farbstoffen wurde dieser Kernbestandteil „Chromatin“ genannt (Flemming 1880).

Chromatin ist ein Strukturanalogon der Chromosomen und stellt im Interphasekern DNA-tragende Körper dar.

Morphologisch werden zwei Arten von Chromatin unterschieden:

1) Heterochromatin;

2) Euchromatin.

Heterochromatin(Heterochromatinum) entspricht teilweise in der Interphase kondensierten Chromosomenregionen und ist funktionell inaktiv. Dieses Chromatin lässt sich sehr gut färben und ist auf histologischen Präparaten sichtbar.

Heterochromatin wiederum ist unterteilt in:

1) strukturell; 2) optional.

Strukturell Heterochromatin stellt Chromosomenbereiche dar, die sich ständig in einem kondensierten Zustand befinden.

Optional Heterochromatin ist Heterochromatin, das dekondensieren und in Euchromatin umgewandelt werden kann.

Euchromatin- Dies sind in der Interphase dekondensierte Chromosomenbereiche. Das ist funktionierendes, funktionell aktives Chromatin. Dieses Chromatin ist nicht gefärbt und wird in histologischen Präparaten nicht nachgewiesen.

Während der Mitose wird das gesamte Euchromatin maximal kondensiert und wird Teil der Chromosomen. Während dieser Zeit erfüllen die Chromosomen keine synthetischen Funktionen. Dabei können sich Zellchromosomen in zwei strukturellen und funktionellen Zuständen befinden:

1) aktiv (arbeitend), manchmal sind sie teilweise oder vollständig dekondensiert und unter ihrer Beteiligung am Kern finden die Prozesse der Transkription und Reduplikation statt;

2) inaktiv (nicht arbeitend, Stoffwechselruhe), wenn sie maximal kondensiert sind, erfüllen sie die Funktion der Verteilung und Übertragung von genetischem Material auf Tochterzellen.

Manchmal, in einigen Fällen, kann ein gesamtes Chromosom während der Interphase in einem kondensierten Zustand verbleiben und sieht aus wie glattes Heterochromatin. Beispielsweise unterliegt eines der X-Chromosomen der Körperzellen des weiblichen Körpers im Anfangsstadium der Embryogenese (während der Fragmentierung) einer Heterochromatisierung und funktioniert nicht.

Dieses Chromatin wird Sexchromatin oder Barr-Körperchen genannt.

In verschiedenen Zellen sieht das Sexualchromatin unterschiedlich aus:

a) in neutrophilen Leukozyten – eine Art Trommelstock;

b) in den Epithelzellen der Schleimhaut – das Auftreten eines halbkugelförmigen Klumpens.

Die Bestimmung des Geschlechtschromatins dient zur Bestimmung des genetischen Geschlechts sowie zur Bestimmung der Anzahl der X-Chromosomen im Karyotyp einer Person (sie entspricht der Anzahl der Geschlechtschromatinkörper + 1).

Elektronenmikroskopische Untersuchungen ergaben, dass Präparate aus isoliertem Interphase-Chromatin elementare chromosomale Fibrillen mit einer Dicke von 20–25 nm enthalten, die aus Fibrillen mit einer Dicke von 10 nm bestehen.

Chemisch gesehen sind Chromatinfibrillen komplexe Komplexe von Desoxyribonukleoproteinen, zu denen Folgendes gehört:

b) spezielle chromosomale Proteine;

Das Mengenverhältnis von DNA, Protein und RNA beträgt 1:1,3:0,2. Der Anteil der DNA im Chromatinpräparat beträgt 30-40 %. Die Länge einzelner linearer DNA-Moleküle variiert indirekt und kann Hunderte von Mikrometern und sogar Zentimetern erreichen. Die Gesamtlänge der DNA-Moleküle in allen Chromosomen einer menschlichen Zelle beträgt etwa 170 cm, was 6x10 -12 g entspricht.

Chromatinproteine ​​​​machen 60–70 % seiner Trockenmasse aus und werden durch zwei Gruppen repräsentiert:

a) Histonproteine;

b) Nicht-Histon-Proteine.

Yo Histonproteine (Histone) - alkalische Proteine, die basische Aminosäuren (hauptsächlich Lysin, Arginin) enthalten, sind ungleichmäßig in Form von Blöcken entlang der Länge des DNA-Moleküls angeordnet. Ein Block enthält 8 Histonmoleküle, die ein Nukleosom bilden. Die Größe eines Nukleosoms beträgt etwa 10 nm. Das Nukleosom entsteht durch Verdichtung und Superspiralisierung der DNA, was zu einer Verkürzung der Länge der chromosomalen Fibrille um etwa das Fünffache führt.

Yo Nicht-Histon-Proteine Sie machen 20 % der Histonemenge aus und bilden in Interphasekernen ein strukturelles Netzwerk innerhalb des Kerns, das als Kernproteinmatrix bezeichnet wird. Diese Matrix stellt das Gerüst dar, das die Morphologie und den Stoffwechsel des Zellkerns bestimmt.

Perichromatin-Fibrillen haben eine Dicke von 3–5 nm, Körnchen haben einen Durchmesser von 45 nm und Interchromatin-Körnchen haben einen Durchmesser von 21–25 nm.

Chromatin(vom griechischen chroma – Farbe) kleine Materialkörner und -klumpen, die sich im Zellkern befinden und mit basischen Farbstoffen gefärbt sind. Chromatin besteht aus DNA- und Proteinkomplex Und es entspricht Chromosomen, die im Interphasekern durch lange, dünne, gedrehte Fäden dargestellt werden und als einzelne Strukturen nicht zu unterscheiden sind. Der Schweregrad der Spiralisierung jedes Chromosoms ist entlang seiner Länge nicht gleich. Es gibt zwei Arten von Chromatin – Euchromatin und Heterochromatin.

Euchromatin. Entspricht den Chromosomensegmenten Despiralisiert und offen für Transkription. Diese Segmente Nicht färben Und unter einem Lichtmikroskop sind sie nicht sichtbar.

Heterochromatin. Konform Kondensiert Eng gewickelte Chromosomensegmente (was sie ausmacht). Nicht zur Transkription verfügbar). Er Intensiv gefärbt Basiert auf Basisfarbstoffen und erscheint im Lichtmikroskop als Granulat.

Auf diese Weise, Anhand der morphologischen Eigenschaften des Zellkerns (dem Verhältnis des Gehalts an Eu- und Heterochromatin) kann man die Aktivität von Transkriptionsprozessen und damit die synthetische Funktion der Zelle beurteilen. Bei einem Anstieg verändert sich dieses Verhältnis zugunsten von Euchromatin, bei einem Rückgang steigt der Gehalt an Heterochromatin. Wenn die Funktion des Zellkerns vollständig unterdrückt ist (z. B. bei geschädigten und absterbenden Zellen, während der Verhornung von Epithelzellen der Epidermis - Keratinozyten, während der Bildung von Blutretikulozyten), nimmt seine Größe ab, enthält nur noch Heterochromatin und wird gefärbt mit Basisfarben intensiv und gleichmäßig auftragen. Dieses Phänomen nennt man Karyopyknose(aus dem Griechischen karyon – Kern und pyknosis – Verdichtung).

Verteilung von Heterochromatin (Topographie seiner Partikel im Kern) und das Verhältnis des Gehalts an EU- und Heterochromatin Charakteristisch für jeden Zelltyp, der ihre Durchführung ermöglicht Identifikation sowohl visuell als auch mithilfe automatischer Bildanalysatoren. Es gibt jedoch bestimmte Gemeinsamkeiten Muster der Heterochromatinverteilung Im Kern: Seine Cluster befinden sich Unter dem Karyolemma, unterbrochen im Porenbereich (aufgrund der Verbindung mit der Lamina) und um den Nukleolus ( Perinukleoläres Heterochromatin), Kleinere Brocken sind im gesamten Kern verstreut.

Barrs Körper - Eine Ansammlung von Heterochromatin, die einem X-Chromosom bei Frauen entspricht und während der Interphase eng gewickelt und inaktiv ist. In den meisten Zellen liegt es in der Nähe des Karyolemmas und in Blutgranulozyten sieht es aus wie ein kleiner zusätzlicher Kernlappen („Trommelstock“). Der Nachweis von Barr-Körperchen (meist in Epithelzellen der Mundschleimhaut) dient als diagnostischer Test zur Bestimmung des genetischen Geschlechts (vor allem für Frauen, die an Olympischen Spielen teilnehmen, obligatorisch).

Verpackung von Chromatin im Zellkern. Im dekondensierten Zustand beträgt die Länge eines DNA-Moleküls (Doppelhelix), das jedes Chromosom bildet, durchschnittlich etwa 5 cm, und die Gesamtlänge der DNA-Moleküle aller Chromosomen im Zellkern (ca. 10 μm Durchmesser) beträgt mehr als 2 m (was dem Einlegen eines 20 km langen Fadens in einen Tennisball mit einem Durchmesser von etwa 10 cm entspricht) und in der S-Periode der Interphase - mehr als 4 m. Die spezifischen Mechanismen, die das Verheddern dieser Fäden während des Vorgangs verhindern Transkription und Replikation bleiben ungelöst, aber die Notwendigkeit liegt auf der Hand Kompakte Verpackung von DNA-Molekülen, Im Zellkern geschieht dies durch ihre Verbindung mit speziellen Basen (Histon-)Proteine. Die kompakte DNA-Verpackung im Zellkern bietet:

(1) Geordnete Anordnung Sehr lange DNA-Moleküle in einem kleinen Kernvolumen;

(2) funktionsfähig Kontrolle der Genaktivität(aufgrund des Einflusses der Art der Verpackung auf die Aktivität einzelner Regionen des Genoms.

Ebenen der Chromatinverpackung. Der anfängliche Grad der Chromatinverpackung, der die Bildung gewährleistet Nukleosomenfilament 11 nm im Durchmesser, aufgrund der Wicklung eines DNA-Doppelstrangs (2 nm im Durchmesser) auf scheibenförmigen Blöcken aus 8 Histonmolekülen (Nukleosomen). Nukleosomen sind durch kurze Abschnitte freier DNA getrennt. Die zweite Verpackungsebene wird ebenfalls durch Histone verursacht und führt bei der Bildung zu einer Verdrehung des Nukleosomalfadens Chromatinfibrille Durchmesser 30 nm. In der Interphase werden Chromosomen durch Chromatinfibrillen gebildet, wobei jedes Chromatid aus einer Fibrille besteht. Bei weiterer Verpackung bilden sich Chromatinfibrillen Schleifen (Schleifendomänen) Mit einem Durchmesser von 300 nm entsprechen diese jeweils einem oder mehreren Genen und diese wiederum bilden durch eine noch kompaktere Verpackung Abschnitte kondensierter Chromosomen, die erst bei der Zellteilung zum Vorschein kommen.

Im Chromatin ist DNA neben Gastonen auch mit assoziiert Nicht-Histon-Proteine Welche Genaktivität regulieren. Gleichzeitig können Histone an der Regulierung der Genaktivität beteiligt sein, indem sie die Verfügbarkeit von DNA für andere DNA-bindende Proteine ​​einschränken.

Funktion zur Speicherung genetischer Informationen Im Zellkern unverändert ist es äußerst wichtig für die normale Funktion der Zelle und des gesamten Organismus. Es wird geschätzt, dass während der DNA-Replikation und infolge ihrer Schädigung durch äußere Faktoren in jeder menschlichen Zelle jährlich 6 Nukleotidveränderungen auftreten. Durch den Prozess können auftretende Schäden an DNA-Molekülen behoben werden Wiedergutmachungen Oder von Auswechslungen Nach Anerkennung und Kennzeichnung den entsprechenden Bereich.

Wenn eine DNA-Reparatur aufgrund eines zu großen Schadens nicht möglich ist, wird sie aktiviert Mechanismus des programmierten Zelltods. In dieser Situation kann das „Verhalten“ der Zelle als eine Art „altruistischer Selbstmord“ gewertet werden: Auf Kosten ihres Todes bewahrt sie den Körper vor den möglichen negativen Folgen der Replikation und Verstärkung geschädigten genetischen Materials.

DNA-Reparaturfähigkeit Die erwachsene Bevölkerung nimmt jedes Jahr um etwa 1 % ab. Dieser Rückgang könnte teilweise erklären, warum das Alter ein Risikofaktor für die Entwicklung bösartiger Erkrankungen ist. Störungen von DNA-Reparaturprozessen Charakteristisch für eine Reihe von Erbkrankheiten, bei denen Gefördert Wie Empfindlichkeit gegenüber schädlichen Faktoren, So und Inzidenz bösartiger Neubildungen.

Funktion Realisierung genetischer Informationen Im Interphasekern erfolgt sie aufgrund der Prozesse kontinuierlich Transkriptionen. Das Säugetiergenom enthält etwa 3x109 Nukleotide, aber nicht mehr als 1 % seines Volumens kodiert wichtige Proteine ​​und ist an der Regulierung ihrer Synthese beteiligt. Die Funktionen des wichtigsten nichtkodierenden Teils des Genoms sind unbekannt.

Bei der Transkription von DNA entsteht ein sehr großes RNA-Molekül (Primärtranskript), das sich an Kernproteine ​​bindet, um sich zu bilden Ribonukleoproteine ​​(RNPs). Das primäre RNA-Transkript (sowie die Template-DNA) enthält diskrete signifikante Nukleotidsequenzen (Exons), Getrennt durch lange, nicht kodierende Einfügungen (Nitrone). Die Verarbeitung des RNA-Transkripts umfasst die Entfernung von Nitronen und die Verbindung von Exons – Spleißen(aus dem Englischen, Spleißen – Spleißen). Dabei wird ein sehr großes RNA-Molekül in relativ kleine mRNA-Moleküle umgewandelt, die bei der Übertragung in das Zytoplasma von ihren zugehörigen Proteinen getrennt werden.