Что такое политенные хромосомы

Политенные хромосомы

Политенные хромосомы — гигантские скопления объединенных хроматид, возникающие в некоторых типах специализированных клеток.

Репликация ДНК в этих клетках не сопровождается делением клетки, что приводит к накоплению вновь построенных нитей ДНК. Как клетки, так и политенные хромосомы значительно увеличиваются в размерах, что облегчает наблюдение и позволяло изучать активность генов еще в 1930-е годы. Большое количество копий генов на политенных хромосомах усиливает экспрессию и производство необходимых специализированной клетке белков.

Смотреть что такое «Политенные хромосомы» в других словарях:

Хромосомы — Схема строения хромосомы в поздней профазе метафазе митоза. 1 хроматида; 2 центромера; 3 короткое плечо; 4 длинное плечо. Хромосомный набор (Кариотип) человека (женский). Хромосомы (греч. χρώμα цвет и … Википедия

Хромосомы бактерий — Схема строения хромосомы в поздней профазе метафазе митоза. 1 хроматида; 2 центромера; 3 короткое плечо; 4 длинное плечо. Хромосомный набор (Кариотип) человека (женский). Хромосомы (греч. χρώμα цвет и … Википедия

Хромосомы типа ламповых щёток — Хромосома типа ламповых щеток из ядра ооцита тритона Хромосомы типа ламповых щеток, впервые обнаруженные В. Флеммингом в 1882 году, это специальная форма хромосом, которую они приобретают в растущих ооцитах (женских половых клетках)… … Википедия

ХРОМОСОМЫ — (от хромо. и сома), органоиды клеточного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие наследств, свойства клеток и организмов. Способны к самовоспроизведению, обладают структурной и функциональной индивидуальностью и сохраняют её в ряду… … Биологический энциклопедический словарь

Хромосомы политенные — * храмасомы палітэнныя * polytene chromosomes … Генетика. Энциклопедический словарь

Хромосомы — (от Хромо. и Сома органоиды клеточного ядра, совокупность которых определяет основные наследственные свойства клеток и организмов. Полный набор Х. в клетке, характерный для данного организма, называется Кариотипом. В любой клетке тела… … Большая советская энциклопедия

ХРОМОСОМЫ — (от греч. chroma цвет, краска и soma тело), органоиды клеточного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие наследств. свойства клеток и организмов. Способны к самовоспроизведению, обладают структурной и функциональной индивидуальностью и… … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

хромосомы — (от греч. chrōma — цвет, краска и sōma — тело), органоиды клеточного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие наследственные свойства клеток и организмов. Способны к самовоспроизведению, обладают структурной и функциональной… … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь

Слюнных желез хромосомы — * слінных залоз храмасомы * salivary gland chromosomes политенные хромосомы (см.), обнаруженные в интерфазных ядрах клеток слюнных желез двукрылых насекомых, которые находятся в состоянии полного соматического конъюгирования. Хромосомы зрелых… … Генетика. Энциклопедический словарь

Бальбиани хромосомы — * Бальбіяні храмасомы * Balbiani chromosomes политенные хромосомы, обнаруженные Е. Г. Бальбиани в 1881 г. у личинок хирономуса (). В н. вр. термин употребляется редко … Генетика. Энциклопедический словарь

Источник

Что такое политенные хромосомы

• Политенные хромосомы двукрылых характеризуются наличием серий полос-дисков, рисунок которых можно использовать в качестве цитологической карты

Интерфазные ядра в некоторых тканях личинок двукрылых мух содержат хромосомы во много раз большего размера, чем обычные хромосомы. У этих хромосом увеличены диаметр и длина. На рисунке ниже в качестве примера представлен хромосомный набор клеток слюнной железы D. melanogaster. Такие хромосомы называют политенными.

Каждая хромосома состоит из видимой серии полос-дисков (которые более правильно, но редко называют хромомерами). Существует примерно десятикратное различие в размере дисков. Наибольшая ширина составляет около 0,5 мкм, а наименьшая — 0,05 мкм. (Наименьшие диски видны только в электронном микроскопе.) В дисках находится большая часть массы ДНК, и они интенсивно прокрашиваются соответствующими красителями.

Участки между отдельными дисками окрашиваются светлее; их называют междисками. В хромосомном наборе D. melanogaster содержится около 5000 дисков.

Центромеры всех четырех хромосом D. melanogaster агрегируют с образованием хромоцентра, который в значительной степени состоит из гетерохроматина (а у самцов включает целиком Y-хромосому). С учетом этого можно считать, что около 75% гаплоидного набора ДНК организовано в диски и междиски. В растянутом состоянии эта ДНК представляет собой линейную структуру, длиной примерно 40 000 мкм. Длина всего хромосомного набора составляет примерно 2000 мкм, т. е. примерно в 100 раз превышает длину гаплоидного набора в митозе.

Это ясно показывает, в каком растянутом состоянии находится генетический материал в политенной хромосоме по сравнению с его обычными состояниями в интерфазном хроматине или в митотических хромосомах.

Политенные хромосомы D. melanogaster образуют серии дисков и междисков.

Какова структура этих гигантских хромосом? Каждая хромосома образуется в результате последовательных актов репликации конъюгировавшей пары гомологов. Реплики не разделяются, а остаются прикрепленными друг к другу по всей длине. В начале процесса каждая конъюгировавшая пара содержит количество ДНК, равное 2С (где С — это содержание ДНК в одной индивидуальной хромосоме). Затем число удвоений происходит до 9 раз; в результате максимальное содержание ДНК может достигнуть 1024С. Число удвоений варьирует в различных тканях личинки D. melanogaster.

Каждая политенная хромосома видна в виде большого числа параллельных нитей, сильно сконденсированных в дисках и слабее в междисках. Вероятно, каждая такая нить представлена единичной копией (С) гаплоидной хромосомы. Отсюда и происходит термин «политения». Степень политении определяется числом гаплоидных хромосом, содержащихся в гигантской хромосоме.

Для каждой линии Drosophila характерен свой набор дисков. Постоянство числа и линейного расположения дисков впервые было отмечено в 1930-х годах, когда стало понятно, что диски образуют цитологическую карту хромосом. В результате перестроек — таких как делеции, инверсии или дупликации, — происходит изменение линейного порядка дисков.

Линейный порядок дисков соответствует линейному расположению генов. Таким образом, генетические перестройки, как это видно по карте сцепления, можно привести в соответствие со структурными перестройками на цитологической карте. В конечном итоге, конкретную мутацию можно локализовать в определенном диске. Поскольку общее число генов у D. melanogaster превышает число дисков, в большинстве дисков, вероятно, локализуется множество генов.

Положение определенных генов на цитологической карте можно определить непосредственно с помощью метода гибридизации in situ. Общая схема метода представлена на рисунке ниже. Радиоактивная проба, представляющая некий ген (чаще всего меченный клон кДНК, полученный с иРНК), гибридизуется с денатурированной ДНК политенных хромосом in situ. Методом радиоавтографии можно определить местоположение одного или нескольких исследуемых генов по скоплению зерен серебра в области одного или нескольких дисков. Недавно вместо радиоактивных зондов стали использовать флуоресцентные.

Используя этот метод, оказывается возможным непосредственно выявить полосу, в которой локализована специфическая последовательность.

Индивидуальные диски, содержащие определенные гены, можно идентифицировать методом гибридизации in situ. При большом увеличении показана гибридизация in situ на дисках 87А и 87С с меченной ДНК,
выделенной из клеток, подвергнутых действию теплового шока.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник

Политенные хромосомы

Классическим примером являются гигантские хромосомы в клетках слюнных желёз личинок Drosophila melanogaster. Репликация ДНК в этих клетках не сопровождается делением клетки, что приводит к накоплению вновь построенных нитей ДНК. Эти нити плотно соединены между собой по длине. Кроме того, в слюнных железах происходит соматический синапсис гомологичных хромосом, то есть, не только сестринские хроматиды конъюгируют между собой, но и гомологичные хромосомы каждой пары конъюгируют между собой. Таким образом, в клетках слюнных желёз можно наблюдать гаплоидное число хромосом.

Связанные понятия

Соматические клетки (др.-греч. σῶμα — тело) — клетки, составляющие тело (сому) многоклеточных организмов и не принимающие участия в половом размножении. Таким образом, это все клетки, кроме гамет.

Плодовая мушка Drosophila melanogaster была введена в качестве модельного организма в генетические эксперименты Томасом Морганом в 1909 году и до настоящего времени является одним из самых любимых модельных организмов среди исследователей, изучающих эмбриональное развитие животных. Малый размер, быстрая смена поколений, высокая плодовитость, прозрачность эмбрионов — делают дрозофилу идеальным объектом для генетических исследований.

Псевдоаутосо́мные о́бласти (англ. pseudoautosomal region — PAR) — гомологичные участки половых хромосом различного типа; у млекопитающих они, соответственно, находятся на X-хромосоме и Y-хромосоме. Все гены, расположенные в этих областях, есть у обоих полов и наследуются так же, как и любые аутосомные гены, отсюда и название областей.

Хромати́да (греч. chroma — цвет, краска и греч. eidos — вид) — структурный элемент хромосомы, формирующийся в интерфазе ядра клетки в результате удвоения хромосомы.

Эпигенетическим наследованием называют наследуемые изменения в фенотипе или экспрессии генов, вызываемые механизмами, отличными от изменения последовательности ДНК (приставка эпи- означает в дополнение). Такие изменения могут оставаться видимыми в течение нескольких клеточных поколений или даже нескольких поколений живых существ.

Источник

Медицинские интернет-конференции

Языки

Предварительные данные по изучению воздействия ионов кадмия на морфофункциональные характеристики политенных хромосом Glyptotendipes glaucus Mg. (Diptera, Chironomidae)

Лаврухина В. Р., Львова О. И., Климова Ю. В.
Научный руководитель: д.б.н., профессор Дурнова Н.А.
ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И.Разумовского Минздрава РФ
кафедра общей биологии, фармакогнозии и ботаники

Резюме

Проанализированы результаты эксперимента по влиянию ионов кадмия различных концентраций на морфофункциональные характеристики политенных хромосом Glyptotendipes glaucus и проведено сравнение полученных результатов с результатами по воздействию тяжелых металлов на хромосомы Chironomus plumosus. Установлено, что полученные данные по G. glaucus согласуются с данными по Ch. plumosus, поэтому личинки G. glaucus также подходят в качестве тест-объекта для анализа влияния солей тяжелых металлов на морфофункциональные характеристики политенных хромосом.

Ключевые слова

Статья

ВВЕДЕНИЕ

Тяжелые металлы относятся к наиболее распространенным поллютантам водной и почвенной среды, по токсичности занимая второе место после пестицидов. В настоящее время существует множество методов выявления и оценки генотоксичности химических веществ. Методика определения уровней токсичности вещества предусматривает проведение токсикологических исследований на тест-организмах — представителях различных трофических звеньев экологической системы, развитие и размножение которых связано с донными грунтами. В качестве тест-объектов используют бактерии, водоросли, простейших, ракообразных, моллюсков, бентосоядных рыб, а также личинки насекомых [1]. Личинки хирономид обладают несколькими особенностями, благодаря которым они являются удобным тест-объектом для исследования генотоксичности: имеют крупные политенные хромосомы; легче, чем другие водные организмы, способны накапливать тяжелые металлы и другие вещества внутри своего тела, благодаря высокой проницаемости покровов. В свяли с этим, актуально проводить оценку воздействие тяжелых металлов при использовании в качестве тест-объекта личинок хирономид, таких как Chironomus dorsalis, Ch. plumosus, Ch. thummi, Ch. riparius и др. [1, 2].

Цель данной работы — изучить влияние ионов кадмия различных концентраций на функциональную активность политенных хромосом фитофильного вида хирономид –Glyptotendipes glaucus.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В качестве модельного объекта был выбран G. glaucus, личинки которого являются более удобными для экспериментальных исследований по сравнению с видами Chironomus, такими как Сh. plumosus, использовавшимися ранее (Табл.1).

Личинок G. glaucus, собранных в природе, помещали в растворы нитрата кадмия трех концентраций (0,01; 0,02; 0,5 мг/л) и в дехлорированную воду (контроль). Рабочие растворы готовили непосредственно перед началом исследований разведением стандартного 1М раствора нитрата кадмия. Емкости с личинками и фиксирующим раствором хранили при пониженной температуре (+4°С). Экспозиция составила 12 часов, по окончании времени эксперимента в течение одной минуты личинок высушивали на фильтровальной бумаге, а затем фиксировали в смеси этанола, уксусной кислоты в соотношении 3:1. Из клеток слюнных желез (у каждой особи исследовалось по 10 клеток) готовили давленые препараты политенных хромосом и анализировали их с помощью микроскопа PrimoStarCarlZeiss с использованием фотокамеры AxioCamERc5s при увеличениях 16×40 и 16×100. Для анализа была использована фотокарта политенных хромосом G. glaucus [5].

Функциональную активность (ФА) политенных хромосом оценивали посредством вычислений: индекса компактности хромосом (CR) — отношения абсолютной длины плеча F хромосомы III к ширине её центромеры [6] [7]; коэффициента генетической активности ядрышкового организатора (NOR) — отношения максимального диаметра ядрышка к ширине интактного района 6 хромосомы IV; коэффициента генетической активности кольца Бальбиани (BRR) — отношение максимального диаметра кольца Бальбиани к ширине интактного района 6 хромосомы IV [8].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

При увеличении концентраций раствора Cd(NO₃₎₂ по сравнению с контролем происходили незначительные изменения морфофункциональных характеристик политенных хромосом G. glaucus.

В целом произошло незначительное уменьшении компактности ПХ и увеличение ФА хромосом, что может указывать на генотоксичность раствора нитрата кадмия. Согласно динамике биоаккумуляции личинками хирономид металлов, наименьшая компактность наблюдалась при максимальном уровне содержания ионов металлов в тканях.

Сравнение результатов влияния тяжелых металлов на Ch. plumosus и G. glaucus показало, что эти данные согласуются, поэтому можно сделать вывод о том, что личинки G. glaucus также подходят в качестве тест-объекта для анализа влияния солей тяжелых металлов на морфофункциональные характеристики политенных хромосом. Однако по сбору в живой природе и постановке эксперимента этот фитофильный вид более удобен для использования в качестве тест‑объекта по сравнению с бентосным Ch. plumosus.

Литература

Таблицы

Таблица 1. Сравнение личинок Chironomus plumosus и Glyptotendipes glaucus

Характеристика

Chironomusplumosus

Glyptotendipes glaucus

Обитают на дне водоема, поэтому при проведении хронического эксперимента (месяц и более) необходимо добавление грунта к анализируемому раствору ксенобиотика [3, 4].

Заселяют прибрежно-водную растительность и любые погруженные субстраты, поэтому добавление грунта в тестируемый раствор ксенобиотика не требуется, что делает результаты эксперимента более достоверными.

Доступность для массового сбора

Доступен для массового сбора только в определенный период времени (с января по март).

Доступен для массового сбора практически круглогодично.

Источник

Что такое ДНК и хромосомы

Что такое ДНК, и из чего она состоит? Кто и когда открыл эту молекулу в клетках человека и других живых организмов? Чем уникален открытый учеными механизм наследования, и какие последствия ждал весь мир после этого открытия? Всю необходимую информацию Вы можете узнать, прочитав эту статью.

Когда впервые в истории появилось упоминание о ДНК

Иоганнес Фридрих Фишер – врач и биолог-исследователь родом из Швейцарии, стал первым в мире ученым, выделившим нуклеиновую кислоту. Открытие случилось в 1869 году, когда он занимался изучением животных клеток, а именно лейкоцитов, которых много содержалось в гное. Совершенно случайно молодой ученый заметил, что при отмывании лейкоцитов с гнойных повязок от них остается загадочное соединение. Под микроскопом Иоганн обнаружил, что оно содержится в ядрах клеток. Это соединение Мишер назвал нуклеином, а в процессе изучения его свойств переименовал в нуклеиновую кислоту, из-за наличия свойств, как у кислот.

Роль и функции только открытой нуклеиновой кислоты были неизвестны. Однако многие ученые того времени уже высказывали свои теории и предположения о существовании механизмов наследования.

Нынешние взгляды на состав молекулы ДНК ассоциируются у людей с именами английских ученых Джорджа Уотсона и Фрэнсиса Крика, которые открыли структуру данной молекулы в 1953 году. За несколько лет до этого, в тридцатые годы, ученые из советского союза А.Н. Белозерский и А.Р. Кезеля доказали наличие ДНК в клетках во всех живых организмах, тем самым они опровергли теорию о том, что молекула ДНК находится только в клетках животных, а в клетках растений присутствует только РНК. Лишь спустя несколько лет, в 1944 году, группой освальдских ученых было установлено, что молекула ДНК является механизмом сохранения наследственной информации клетки. Таким образом, благодаря совместным усилиям и трудам исследователей человечество познало тайну процесса эволюции и его основных принципов.

ДНК в медицине

Открытие состава молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты позволило перейти медицине на новый уровень развития. Появилось большое количество новых направлений практической медицины, стали доступны новые методы лечения, диагностики. Благодаря этому фундаментальному открытию для науки и современным технологиям, человечеству стали доступны:

И это еще не все доступные для людей услуги, которые может предложить медицина, изучающая генетику. Выше были представлены только самые популярные среди людей тесты. Перспективой для многих ученых-генетиков является создание таких лекарств, способных победить все болезни на Земле и даже смертность.

Строение молекулы ДНК

От цепочки к хромосоме

В каждом живом организме находится миллионы клеток, а внутри этих клеток находится ядро. Клетки, содержащие в себе ядро, называются эукариотами или ядерными. У древних одноклеточных нет оформленного ядра. К таким безъядерным одноклеточным, или прокариотам, относятся бактерии и археи, например, кишечная палочка или серая анаэробная бактерия. Также ядро отсутствует в клетках вирусов и вироидов, однако причисление вирусов к живым организмам – вопрос спорный, о котором по сей день дискуссируют ученые.

В ядре находятся хромосомы – структурный элемент, в котором содержится молекула ДНК в виде спирали, хранящая внутри себя всю генетическую информацию клетки.

Процесс упаковки ДНК спиралей

Количество нуклеотидов в ДНК велико, и нужны длинные цепочки, чтобы вместить все их число, поэтому нити ДНК закручиваются в две спирали, что позволяет укоротить цепочки в 5 раз, сделав их более компактными. Нити ДНК могут также закручиваться в форму суперспирали. Двойная спираль пересекает свою ось и накручивается на специальные гистоновые белки – гиразы, образуя при этом супервитки. Таким образом, двойная спираль закручивается в спираль более высокого порядка. Сокращение цепочек в этом случае произойдет в 30 раз.

Как гены связаны с ДНК

Ген – самый изученный на сегодняшний день участок ДНК. Гены являются структурной единицей наследственности всех живых организмов. Цепочки нуклеотидов в ДНК состоят из генов, которые определяют генотип особи, например, цвет и разрез глаз, тип кожи, рост, группу и резус фактор крови и другие физиологические качества и особенности внешности.

Еще много отраслей генетики до конца не изучены, и до конца не раскрыты все функции генома, но ученые до сих пор продолжают изучение генов, чтобы добиться новых открытий в области генетики.

Хромосома: определение и описание

Хромосомы – структурный элемент клетки, находящийся внутри ядра. Они содержат в себе молекулы ДНК, в которых содержится вся наследственная информация.

Строение и виды хромосом:

Отсюда возникают различные типы хромосом:

Всего в клетке человека находится 46 хромосом: 22 пары аутосом, встречающиеся у обоих полов, и одна пара половых хромосом: XY – у мужчин, XX – у женщин. Забавно, что если прибавить к количеству хромосом хотя бы одну пару, то человек мог бы быть шимпанзе или тараканом, а если отнять, то – кроликом.

Еще интересно то, что человек и ясень имеют одинаковое количество хромосом, несмотря на принадлежность к разным видам и царствам.

Наследственные болезни

Генетический код – система записи генетической информации в ДНК и РНК в виде определенной последовательности в цепочке нуклеотидов. Он должен сохранять наследственную информацию в первоначальном виде, восстанавливая повреждения цепочки в последующем поколении с помощью ДНК. Однако ген может каким-то образом быть поврежден, либо в нем может произойти мутация.

Генные мутации – изменение в последовательности нуклеотидов, например выпадение, замена, вставка другого нуклеотида в цепочку. Последствия этих мутаций могут быть полезные, вредные или нейтральные. Примером полезных мутаций является устойчивость к минусовым температурам, увеличенная плотность костей, меньшая потребность во сне, устойчивость к ВИЧ и другие. Примером вредных мутаций является аллергия на солнечный свет, глухота слепота и так далее. К нейтральным мутациям относятся те мутации, которые не влияют на жизнеспособность, например, гетерохромия.

Существуют также летальные и полулетальные мутации. Летальные мутации несовместимы с жизнью и приводят к гибели организма на ранних этапах его развития, например, при рождении у особи отсутствует головной мозг. Полулетальные мутации не приводят к смерти особи, но значительно уменьшают ее жизнеспособность. К таким мутациям относятся заболевания человека, передающиеся по наследству. Например, наличие 47-й хромосомы может вызвать у человека синдром Дауна, а, наоборот, отсутствие 46-й парной хромосомы – сидром Шерешевского-Тернера.

Расшифровка цепочки ДНК

Расшифровка цепочки ДНК в клетке – это исследование всех известных генов в клетках человека. Хоть цена за такую услугу значительно упала за последние десять лет, однако такое исследование по-прежнему остается дорогим удовольствием, и не каждый человек сможет позволить себе оплатить такую услугу. Чтобы уменьшить цену этого исследования, расшифровку ДНК стали делить по тематикам. Таким образом, появились различные тесты, которые исследуют интересующую человека группу генов и ее функции.

Как происходит расшифровка цепочки ДНК?

Таким образом, ученые получают картину гена, которую можно изучить и расшифровать. Синтез РНК Нуклеотиды делятся на четыре базовых элемента, служащими основой для формирования генов: АТГЦ, или аденин, тимин, гуанин, цитозин. В их состав входят фосфорные остатки, азотистые основания и пептоза.

Важно, что молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты не должна выходить за пределы мембраны ядра. С помощью РНК, которая играет роль копии участка цепи с генетическим кодом, генетическая цепочка может покинуть ядро, попасть вовнутрь клетки и воздействовать на ее внутренние процессы.

Как это происходит:

Итак, группа генов, участвующих в процессе старения клеток может, как заставить процесс старения идти быстрее, так и вовсе его остановить и запустить процесс омолаживания. То есть, каждый из генов может спровоцировать синтез нескольких видов белка.

Сутягина Дарья Сергеевна

В нашей ДНК содержится очень много информации, но пока мы можем расшифровать лишь небольшой процент генов. Добавлю несколько интересных фактов о ДНК: возможность двойной ДНК у человека. Такое явление случается, когда при беременности в утробе развиваются близнецы, но в процессе развития плода они сливаются в одного человека. Длина одной молекулы ДНК человека равна 2 метрам, а общая длина цепочки ДНК всех клеток тела человека равна 16 млрд. километрам, что равно расстоянию от Земли до Плутона. ДНК человека и кенгуру всего лишь 150 млн. лет назад были одинаковыми. Все знания и информация во всем мире могла бы уместиться всего лишь в 2 граммах дезоксирибонуклеиновой кислоты.

ООО «Медикал Геномикс» Лицензия № ЛО-69-01-002086 от 06.10.2017

Юр. адрес: г. Тверь, ул. Желябова, 48

ООО «Лаб-Трейдинг», ИНН: 6950225035, ОГРН: 1186952017053, КПП:695001001

Юр. адрес: г. Тверь, ул. 1-Я За Линией Октябрьской Ж/Д, 2, оф. 22

Источник