Dlya_ekzamena

1)отграничивает содержимое ядра от цитоплазмы;

2)обеспечивает взаимодействие ( обмен веществ ) между ядром и цитоплазмой;

3)организующая функция в отношении хромосом;

4)участвует в упорядочении пространственной организации генетичских структур и процессов.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 113)

25. Что представляет собой по химическому составу ядерный сок.

Ядерный сок ( ядерный матрикс ,кариоплазма) заполняет всё простран-

12

26. Назвать и кратко охарактеризовать механизмы ядерно-цитоплаз - матичеких транспортных потоков.

Существует два основных ядерно - цитоплазматических транспортных потока.

1. непосредственно через мембрану проникают ионы металлов , низкомолекулярные соединения (сахара, аминокислоты, нуклеотиды)

2. через ядерные поры проникают в ядро , или покидают его , крупн белковые молекулы, молекулы РНК, субъединицы рибосом

(Ярыгин 2015 Т1, стр 113)

27. Что представляет собой ядрышко-образующие районы хромосом. Перечислить хромосомы человека, имеющие эти районы.

Участки хромосом « ядрышковые организаторы » обычно соответству участкам вторичных перетяжек хромосом . У человека – это хромосомы 13,14,15,21,22. В области организаторов формируются ядрышки.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 118)∆

28. В чем сущность полярности, антипараллельности цепей молеку - лы ДНК.

ДНК – полимер , состоящий из мономеров – дезоксирибонуклеотидо

Нуклеотиды ДНК соединены последовательно в цепочку за счет остатка фосфорной кислоты, который связывает углеводы соседних нуклеотидов. Читать последовательность нуклеотидов в ДНК принято от пятого атома углевода к третьему атому. Поэтому в цепочке ДНК первым будет стоять 5' нуклеотид, а последним 3'нуклеотид. Поэтому полинуклеотидная цепь является полярной.

ДНК – это две цепочки , закрученные вправо . Так как напротив 5' нуклеотида одной цепочки всегда располагается 3' нуклеотид второй цепочки, молекула ДНК является антипараллельной.

(Ярыгин 2015 Т1, стр ___) (Лучше Ярыгин 2004, Т1, стр 68)

29. Можно ли говорить о первичной, вторичной и третичной структу - ре ДНК. Если можно, как они представлены.

Первичная структура – последовательное расположение нуклеотидов в полинуклеотидной цепи ДНК.

Вторичная структура ДНК – это две цепочки , комплементарные и ан - типараллельные (напротив 5' нуклеотида одной цепочки расположен 3' нуклеотид второй цепочки).

Третичная структура – двойная спираль ДНК , обычно правозакрученная.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 157)

13

30. Что такое геном организма. Перечислить компоненты генома че - ловека.

Геном – суммарная ДНК гаплоидного набора хромосом клеток организма.

Вгеном человека входят ≈ 3,3х109 п.н., а также:

1)редко повторяющиеся последовательности нуклеотидов, или уникальные гены (составляют 60-70%)

2)умеренно повторяющиеся последовательности нуклеотидов (10-15%)

3)высоко ( или многократно ) повторяющиеся последовательности н- леотидов (25-28%)

(Ярыгин 2015 Т1, стр 156,296,133)

31. Дать определение кариотипа. Что представляет собой кариотип человека?

Кариотип – это дипл оидный набор хромос ом (2n), свойствен соматическим клеткам организмов данного вида и характеризующийся определенным числом, строением и генным составом хромосом.

Вкариотипе человека 23 пары хромосом . 22 пары хромосом одинаковы

умужчин и женщин, они называются аутосомами. Одна пара хромосом – половые хромосомы, у мужчин это хромосома Х и хромосома У, у женщин это две Х хромосомы.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 263,317,356)

32. Представить классы белков-гистонов и определить их значение в организации и функционировании хромосом.

Выделяют пять классов гистонов: Н1, Н2А, Н2B, Н3, Н4.

Белки гистоны H2A, H2B, H3, H4, по 2 молекулы каждого образуют бел-

женными фосфатными группами внешней стороны двойной спирали ДНК. Гистон H1, связывает соседние нуклеосомы , так образуется нуклеосомная нить. Диаметр нуклеосомной нити 11нм, на этом уровне спирализа -

ции ДНК размер молекулы уменьшается в 7 раз.

Таким образом , гистоны выполняютструктурную функцию , участвуя в процессе компактизации хроматина. Защитную функцию , так как в соста - ве нуклеогистонового комплекса ДНК менее доступна ферментам нукле - азам, вызывающим ее гидролиз. Регуляторную функцию , так как нуклео -

14

33. Охарактеризовать умеренно повторяющиеся последовательности генома человека. Гены каких молекул находятся в этих последова - тельностях.

Умеренно повторяющиеся последовательности нуклеотидов: а) составляют 10–15% ядерной ДНК б) повторяются в геноме сотни и тысячи раз

в) представлены генами рРНК и белков гистонов кластер генов рРНК межгенный спейсер кластер генов рРНК

межгенный спейсер Особенностью умеренно повторяющихся последовательностей является

то, что кодирующие участки чередуются с некодирующими участками – спейсерами.

(Ярыгин 2015 Т1, стр ___)

34. Как понимать экзонно-интронное строение уникальных генов. Что представляет собой экзон и сколько их может быть в уникальной последовательности.

Уник альные гены ( или редк о повторяющиеся последовательн нуклеотидов:

а ) составляют 60-70% ядерной ДНК , это гены подавляющего ч белков клеток человека,

б) встречаются один или несколько раз в геноме,

в) представлены структурными генами и внутригенными некодирующими областями.

Д л я у н и к а л ь н ы х ге н о в х а р а к т е р н о э к з о н н о - и н т р о н н о е с т р о кодирующий участок – экзон чередуется с не кодирующим участком – интроном. Количество экзонов в уникальном гене различно: от 1 до 364, но в среднем 8.

экзон интрон экзон интрон ген

(Ярыгин 2015 Т1, стр ___)

35. Что представляет собой физический размер генома человека и каков он в числовом выражении.

Геном – совокупность нуклеотидных последовательностей ДНК гаплоидного набора хромосом всех клеток организма.

Физический размер генома человека ~ 3,3 х 109 п.н. (пар нуклеотидов). (Ярыгин 2015 Т1, стр 133, 156, 296)

36. Каковы принципиальные отличия генома про- и эукариот. Прокариоты Эукариоты

На гены приходится 90% ДНК на гены приходится 30% ДНК кодирующая область гена непрерывна (нет интронов) экзон-интронная

структура ген следует за геном кодирующая область составляет 3%

Нет повторяющихся последовательностей повторяющиеся

последовательности есть (у человека до 50%) (Ярыгин 2015 Т1, стр ___)

15

37. Что представляет собой хроматин. Его химическая природа.

Основное вещество хромосомы – хроматин. Он состоит из ДНК (~35%), белков (~65%). Белковая часть хроматина представлена гистоновыми белками (60-80%) и негистоновыми.

Таблица соотношения веществ входящих в хроматин.

ДНК гистоновые негистоновые РНК липиды Полисахариды, ионы металлов

Таким образом , химическая природа хроматина включает в себя : ДН белки (гистоновые/негистоновые), РНК, липиды, углеводы, ионы метал - лов. Или кратко, хроматин это ДНК и белки хромосом.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 119)

16

38. Какие белки входят в состав хроматина и какие функции они там выполняют.

В состав хроматина входят белки гистоновые и негистоновые.

Белки хромосом выполняют функции : защитную , структурную , регулторную, каталитическую, сервисную, опознавательно-сигнальную и ряд других.

функции белков хромосом Функция Дополнительно

Защитная В химическом отношении гистоны проявляют основные свой - ства и характеризуются в целом положительным зарядом (благодаря вы - сокому содержанию аминокислот – аргинина и лизина), они образуют ионные связи с отрицательно заряженными фосфатными группами внеш - ней стороны двойной спирали ДНК. В составе комплекса с гистонами ДНК менее доступна ферментам нуклеазам, вызывающим ее гидролиз. Структурная Гистоны участвуют в процессе компактизации хроматина на нуклеосомном уровне компактизации (2.4.3.4.б стр 124).

Выделяют пять классов (фракций) гистонов: Н1, Н2А, Н2B, Н3, Н4.

Белки гистоны H2A, H2B, H3, H4, ( по 2 молекулы каждого ) образу

Регуляторная Комплекс гистонов и ДНК ограничивает доступ к ДНК с целью использования заключенной в ней генетической информации. Формирование инициаторного (стартового) комплекса перед началом транскрипции включает ацетилирование гистонов в промоторной области транскриптона, что, предположительно, облегчает доступ соответствую - щих ферментов к ДНК.

Каталитическая С р ед и н е г и с то н о в ы х бел к о в вс т р еч а ютс я ф е р м е н т ы транскрипции РНК, репликации, репарации и химической модификации ДНК.

Структурно-регуляторная Приписывается негистоновым белкам хромо - сомного матрикса (скэффолд – 2.4.3.2. стр 116). Фиксируя участки двой -

Сервисная Многие негистоновые белки обнаруживаются в составе хромосом лишь некоторое время в связи с той или иной функциональной зада - чей.

Так транскрипция фрагмента ДНК (структурный ген) у эукариот начинает - ся с образования в области промотора гетеробелкового инициаторного комплекса. Без этого невозможны ни «посадка» РНК-полимеразы на ДНК

17

витка (146 п.н.). Свободную от контакта с корами ДНК (15-100 п.н.) назы -

ставляющая собой цепочку повторяющихся единиц (нуклеосомная нить) –

ке фибриллы в петли. В этом процессе активная роль отводится негисто - новым белкам. Основания петель «заякорены» в ядерном матриксе. Пет -

1)формирование нуклеосом

2)формирование соленоидоподобных фибрилл

3)формирование петель

4)формирование хроматид

5)образование хромосомы за счёт объединения хроматид

В конечном итоге размер ДНК уменьшается в 10.000 раз. (Ярыгин 2015 Т1, стр 125)

18

40. Что представляет собой нуклеосома и как она формируется.

Нуклеосома это повторяющаяся структурная единица хроматина . Нуклеосома формируется следующим образом. Белки гистоны H2A, H2B, H3, H4, (по 2 молекулы каждого) образуют остов нуклеосомы (катушку), во - круг этой основы ДНК делает примерно 2 витка (146 п.н.).

Гистон H1, связывает соседние нуклеосомы , так образуется нуклеосомная нить. Диаметр нуклеосомной нити 11нм, на этом уровне спирализа - ции ДНК размер молекулы уменьшается в 7 раз.

Таким образом , нуклеосома это отрезок ДНК ( порядка 200 п . н .) включающий в себя линкерную, а также накрученную на кор ДНК и сам белко - вый кор.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 125)

41. Что представляет собой второй уровень компактизации ДНК в хромосоме.

Формирование соленоидоподобных фибрилл . Длина ДНК на этом уровне уменьшается в 50 раз.

Образование хроматиновой фибриллы состоящей из упакованных нулеосом (диаметром 30нм) происходит с участием гистона H1, который, связываясь с линкерной ДНК, скручивает нуклеосомную нить в спираль по типу соленоида с шагом в 6-8 нуклеосом.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 127)

42. Что представляет собой третий уровень компактизации ДНК в хромосоме.

Формирование петель . Соленоидоподобные фибриллы складываются петли. ДНК человека образует до 2.000 петель. Длина ДНК уменьшается в 1.000 раз. Эти три уровня спирализации ДНК происходят во время ин - терфазы.

Петельно - доменный уровень состоит в укладке фибриллы в петл этом процессе активная роль отводится негистоновым белкам. Основа - ния петель «заякорены» в ядерном матриксе. Петля содержит от одного до нескольких генов. Длина участка ДНК, равного петле, от 20 тыс.п.н. до

80 тыс.п.н.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 127)

43. Что представляют собой 4-й и 5-й уровни компактизации ДНК в хромосоме.

4 уровень – формирование хроматид ; петли ещё больше спирализуются , и диаметр хроматиды становится равным 700нм.

5 уровень – образование хромосомы за счёт объединения хромат диаметр хромосомы = 1400нм.

4 и 5 уровни спирализации ДНК происходит во время профазы митоза . В конечном итоге размер ДНК уменьшается в 10.000 раз.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 127)

19

44. Что представляет собой центромера хромосом и какие функции она обеспечивает

Каждая хромосома состоит из двух хроматид , которые соединяются помощью первичной перетяжки ( центромеры). Центромера – это особым образом организованный участок хромосомы, который состоит из повто - ряющихся последовательностей нуклеотидов. Функции центромеры:

1)удержание хроматид

2)правильное выстраивание хромосом в метафазной пластинке

3)прикрепление хромосом к веретену деления

4)здесь находится участок , который контролирует переход клетки в стадию анафазы

(Ярыгин 2015 Т1, стр 131?) (Ярыгин 2004, Т1, стр 123)

45. Конститутивный гетерохроматин, его локализация в хромосомах

ифункциональное назначение.

Винтерфазных хромосомах выделяют менее спирализованные участки и б ол е е с п и р а л и зо ва н н ы е у ч а с т к и . Б ол е е с п и р а л и зо ва н н ы е у ч а с т к и хорошо окрашиваются красителями и выглядят в световой микроскоп в виде глыбок. Эти участки хромосом называются гетерохроматиновыми участками (или гетерохроматином), они не содержат активных генов. Выделяют 2 вида гетерохроматина: конститутивный (или структурный) и факультативный.

Конститутивный гетерохроматин находится на концах хромосомы и области центромеры . Он постоянно находится в спирализованном состоянии и выполняет структурную функцию.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 130)

46.Что представляет собой факультативный гетерохроматин

Винтерфазных хромосомах выделяют менее спирализованные участки и

бол е е с п и р а л и зо ва н н ы е у ч а с т к и . Б ол е е с п и р а л и зо ва н н ы е у ч а с т к и хорошо окрашиваются красителями и выглядят в световой микроскоп в виде глыбок. Эти участки хромосом называются гетерохроматиновыми участками (или гетерохроматином), они не содержат активных генов. Выделяют 2 вида гетерохроматина: конститутивный (или структурный) и факультативный.

Факультативный гетерохроматин присущ только некоторым хромосомам Так в клетках женского организма в норме находятся 2 «Х» хромосомы, н о 1 « Х » х р о м о с о м а н а х од и т с я в н е а к т и в н о м с о с т о я н и и в в и д е гетерохроматина. В световой микроскоп в интерфазном ядре так ая

хромосома выглядит в виде плотного округлого тельца (тельце Барра или п о л о в о й х р о м а т и н ) . Т . о . у ж е н щ и н а к т и в н а л и ш ь о д н а п о л о в а я хромосома, а вторая переходят в состояние гетерохроматина уже в зиготе (на 16 день после оплодотворения).

(Ярыгин 2015 Т1, стр 130)

20

47. Какова структурная организация теломерных участков хромосом.

Теломерные участки ДНК человека от З '- конца образованы коротк тандемными повторами ТТАГГГ. За ними следуют более протяженные по - вторяющиеся последовательности и далее идет участок также повторя - ющихся последовательностей, уникальных для каждой хромосомы. Ком - плекс ДНК со специфическими белками на концах хромосом называется «теломера».

Или Теломера содержит специализированные последовательности , которые локализованы на обоих концах линейной хромосомы.

В теломерных районах локазиованы повторяющиеся последовательности нуклеотидов. Теломеры представляют собой в основном двунитевые не - к од и ру ю щ и е п о вто р ы ( Т ТА Г Г Г ) n , з а к а н ч и ва ю щ и е с я 3 ’ - од н о н и те в ы м участком.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 132)

48. Какова функциональная значимость теломерных участков.

Функциональная значимость теломерных участков состоит:

1) Участвуют в прикреплении хромосом к ядерному матриксу или к внутреннему слою ядерной оболочки

2) Способствуют конъюгации гомологичных хромосом и кроссинговеру в профазу Мейоза I

3) Обеспечивают сохранение целостности хромосомы так как « защищают» молекулы ДНК от разрушающего действия ферментов.

4)Способствуют удержанию сестринских хроматид в метафазу митоза

5)Обеспечивают полную репликацию хромосомы

(Ярыгин 2015 Т1, стр 132)

49. Дифференциальное окрашивание хромосом, его сущность и воз - можности.

Для исследования хромосом человека у него берут лейкоциты крови , обрабатывают их специальными веществами, которые запускают митоз (митогенами). Через 48 часов клетки будут на стадии метафазы, и деление останавливают с помощью веществ, которые разрушают нити веретена деления (колхицин). Затем производят дифференциальное окрашивание хромосом – используют специальные красители, которые избирательно поглощаются определёнными участками хромосомы. При микроскопировании хромосом они выглядят полосатыми, более сильно окрашенные участки хромосом называются районами, или бэндами.

(Ярыгин 2015 Т1, стр 320, 379)