В каких клетках человека меньше молекул днк?

11 ответов на вопрос “В каких клетках человека меньше молекул днк?”

  1. Whisperkiller Ответить

    В 1993–2009 годах во Франции, Австрии и Германии произошло в общей сложности 40 преступлений, включая и особо тяжкие. Между ними не было никакой связи, кроме того, что на местах находили следы одной и той же ДНК, принадлежащей женщине. Все это было настолько загадочно и необычно, что предполагаемой преступнице даже дали прозвище Фантом из Хайльбронна — по названию города, где было совершено убийство девушки-полицейского в 2007 году.
    Единственное, что полиция смогла установить, — это то, что Фантом родом из Восточной Европы, других данных получить не удалось. Дело имело такой резонанс, что за поимку неуловимой преступницы в начале 2009 года была назначена награда в € 300 тыс. В марте 2009 года были взяты пробы с обгоревшего тела мужчины, и оказалось, что его ДНК была не только женской, но и той же самой, что находили следователи ранее.
    Следствие пришло к выводу, что никакого Фантома не существует, и дело в ватных палочках, которые использовали для взятия проб ДНК. Оказалось, что палочки были загрязнены еще на производстве, а виновницей была одна из работниц, чьи генетические «отпечатки» и находили в ходе расследований. Так и закончилась долгая история одного из самых неуловимых маньяков Европы.

  2. Branis Ответить

    Взрослый человек в среднем состоит из 70 триллионов клеток, причем 40 триллионов – это клетки бактерий, которые в основном обитают в кишечнике. Поэтому Вы можете смело отнимать от цифры на весах 1.5 кг, именно столько весят наши сожители-бактерии.
    Каждая клетка человека (за исключением яйцеклеток и сперматозоидов) содержит 46 молекул ДНК. Суммарная длина всех молекул ДНК в 1 клетке примерно 2 метра, при этом средняя длина самой клетки 0.00003 м, а размер ядра клетки, в котором и располагается ДНК еще в несколько раз меньше.
    Как 2 метра ДНК влазит в клетку, диаметр который почти в 70 тысяч раз меньше? Для этого природа придумала механизм особой укладки ДНК в клетке, который называется компактизацией. На первом этапе ДНК как нитка накручивается на катушку из специальных белков-гистонов. Гистоны очень консервативны, то есть практически не отличаются у разных организмов. Например, гистон коровы и клевера, которым она питается отличается всего одной аминокислотой. Любая мутация в гистоне приводит к гибели клетки. Накручивание нити ДНК на катушку из гистонов – это первый уровень компактизации, на втором уровне катушки сближаются друг с другом как баранки на нитке, а потом эта нитка с баранками-катушками еще образует петли. В результате длина ДНК уменьшается в 10000 раз. Это тоже самое, что нитку длиной с останкинскую башню (500 метров) уложить в коробок спичек (5 см). ДНК в комплексе с гистонами называется хромосомой, то есть хромосом в клетках человека ровно столько же сколько и молекул ДНК – 46.
    ДНК содержит гены (участки ДНК, которые кодируют белок или РНК), как это неудивительно гены занимают всего 1.5% ДНК, остальное – некодирующие последовательности. У человека около 25000 генов, а, например, у маленького червячка нематоды 22000 генов. Сложность нашего с Вами организма во много раз выше сложности червяка, а генов практически одинаково. Такие дела.

  3. QIFIJOTY Ответить

    Примечание. Информация постоянно обновляется; для получения более свежей информации обратитесь к сайтам, посвященным отдельным геномным проектам
    *Для всех эукариот, кроме дрожжей, приводится диплоидный набор хромосом. Диплоидный набор хромосом (от греч. diploos- двойной и eidos- вид) – двойной набор хромосом (2n), каждая из которых имеет себе гомологичную.
    **Гаплоидный набор. Дикие штаммы дрожжей обычно имеют восемь (октаплоидный) или больше наборов таких хромосом.
    ***Для самок с двумя Х хромосомами. У самцов есть Х хромосома, но нет Y, т. е. всего 11 хромосом.
    В клетке дрожжей, одних из самых маленьких эукариот, в 2,6 раза больше ДНК, чем в клетке E. coli (табл. 2). Клетки плодовой мушки Drosophila, классического объекта генетических исследований, содержат в 35 раз больше ДНК, а клетки человека — примерно в 700 раз больше ДНК, чем клетки E. coli. Многие растения и амфибии содержат еще больше ДНК. Генетический материал клеток эукариот организован в виде хромосом. Диплоидный набор хромосом (2n) зависит от вида организма (табл. 2).
    Например, в соматической клетке человека 46 хромосом (рис. 17). Каждая хромосома эукариотической клетки, как показано на рис. 17, а, содержит одну очень крупную двухспиральную молекулу ДНК. Двадцать четыре хромосомы человека (22 парные хромосомы и две половые хромосомы X и Y) различаются по длине более чем в 25 раз. Каждая хромосома эукариот содержит определенный набор генов.

    Рис. 17. Хромосомы эукариот. а — пара связанных и конденсированных сестринских хроматид из хромосомы человека. В такой форме эукариотические хромосомы пребывают после репликации и в метафазе в процессе митоза. б — полный набор хромосом из лейкоцита одного из авторов книги. В каждой нормальной соматической клетке человека содержится 46 хромосом.
    Если соединить между собой молекулы ДНК человеческого генома (22 хромосомы и хромосомы X и Y или Х и Х), получится последовательность длиной около одного метра. Прим.: У всех млекопитающих и других организмов с гетерогаметным мужским полом, у самок две X-хромосомы (XX), а у самцов — одна X-хромосома и одна Y-хромосома (XY).
    Большинство клеток человека диплоидны, поэтому общая длина ДНК таких клеток около 2м. У взрослого человека примерно 1014 клеток, таким образом, общая длина всех молекул ДНК составляет 2?1011 км. Для сравнения, окружность Земли — 4?104 км, а расстояние от Земли до Солнца — 1,5?108 км. Вот как удивительно компактно упакована ДНК в наших клетках!
    В клетках эукариот есть и другие органеллы, содержащие ДНК, — это митохондрии и хлоропласты. Выдвигалось множество гипотез относительно происхождения ДНК митохондрий и хлоропластов. Общепризнанная сегодня точка зрения заключается в том, что они представляют собой рудименты хромосом древних бактерий, которые проникли в цитоплазму хозяйских клеток и стали предшественниками этих органелл. Митохондриальная ДНК кодирует митохондриальные тРНК и рРНК, а также несколько митохондриальных белков. Более 95% митохондриальных белков кодируется ядерной ДНК.

    СТРОЕНИЕ ГЕНОВ

    Рассмотрим строение гена у прокариот и эукариот, их сходства и различия. Несмотря на то, что ген — это участок ДНК, кодирующий всего один белок или РНК, кроме непосредственно кодирующей части, он также включает в себя регуляторные и иные структурные элементы, имеющие разное строение у прокариот и эукариот.
    Кодирующая последовательность – основная структурно-функциональная единица гена, именно в ней находятся триплеты нуклеотидов, кодирующие аминокислотную последовательность. Она начинается со старт-кодона и заканчивается стоп-кодоном.
    До и после кодирующей последовательности находятся нетранслируемые 5’- и 3’-последовательности. Они выполняют регуляторные и вспомогательные функции, например, обеспечивают посадку рибосомы на и-РНК.
    Нетранслируемые и кодирующая последовательности составлют единицу транскрипции – транскрибируемый участок ДНК, то есть участок ДНК, с которого происходит синтез и-РНК.
    Терминатор – нетранскрибируемый участок ДНК в конце гена, на котором останавливается синтез РНК.
    В начале гена находится регуляторная область, включающая в себя промотор и оператор.
    Промотор – последовательность, с которой связывается полимераза в процессе инициации транскрипции. Оператор – это область, с которой могут связываться специальные белки – репрессоры, которые могут уменьшать активность синтеза РНК с этого гена – иначе говоря, уменьшать его экспрессию.
    Строение генов у прокариот
    Общий план строения генов у прокариот и эукариот не отличается – и те, и другие содержат регуляторную область с промотором и оператором, единицу транскрипции с кодирующей и нетранслируемыми последовательностями и терминатор. Однако организация генов у прокариот и эукариот отличается.

    Рис. 18. Схема строения гена у прокариот (бактерий) – изображение увеличивается
    В начале и в конце оперона есть единые регуляторные области для нескольких структурных генов. С транскрибируемого участка оперона считывается одна молекула и-РНК, которая содержит несколько кодирующих последовательностей, в каждой из которых есть свой старт- и стоп-кодон. С каждого из таких участков синтезируется один белок. Таким образом, с одной молекулы и-РНК синтезируется несколько молекул белка.
    Для прокариот характерно объединение нескольких генов в единую функциональную единицу – оперон. Работу оперона могут регулировать другие гены, которые могут быть заметно удалены от самого оперона – регуляторы. Белок, транслируемый с этого гена называется репрессор. Он связывается с оператором оперона, регулируя экспрессию сразу всех генов, в нем содержащихся.
    Для прокариот также характерно явление сопряжения транскрипции и трансляции.

    Рис. 19 Явление сопряжения транскрипции и трансляции у прокариот – изображение увеличивается
    Такое сопряжение не встречается у эукариот из-за наличия у них ядерной оболочки, отделяющей цитоплазму, где происходит трансляция, от генетического материала, на котором происходит транскрипция. У прокариот во время синтеза РНК на матрице ДНК с синтезируемой молекулой РНК может сразу связываться рибосома. Таким образом, трансляция начинается еще до завершения транскрипции. Более того, с одной молекулой РНК может одновременно связываться несколько рибосом, синтезируя сразу несколько молекул одного белка.
    Строение генов у эукариот
    Гены и хромосомы эукариот очень сложно организованы
    У бактерий многих видов всего одна хромосома, и почти во всех случаях в каждой хромосоме присутствует по одной копии каждого гена. Лишь немногие гены, например гены рРНК, содержатся в нескольких копиях. Гены и регуляторные последовательности составляют практически весь геном прокариот. Более того, почти каждый ген строго соответствует аминокислотной последовательности (или последовательности РНК), которую он кодирует (рис. 14).
    Структурная и функциональная организация генов эукариот гораздо сложнее. Исследование хромосом эукариот, а позднее секвенирование полных последовательностей геномов эукариот принесло много сюрпризов. Многие, если не большинство, генов эукариот обладают интересной особенностью: их нуклеотидные последовательности содержат один или несколько участков ДНК, в которых не кодируется аминокислотная последовательность полипептидного продукта. Такие нетранслируемые вставки нарушают прямое соответствие между нуклеотидной последовательностью гена и аминокислотной последовательностью кодируемого полипептида. Эти нетранслируемые сегменты в составе генов называют интронами, или встроенными последовательностями, а кодирующие сегменты — экзонами. У прокариот лишь немногие гены содержат интроны.
    Итак, у эукариот практически не встречается объединение генов в опероны, и кодирующая последовательность гена эукариот чаще всего разделена на транслируемые участки – экзоны, и нетранслируемые участки – интроны.
    В большинстве случаев функция интронов не установлена. В целом, лишь около 1,5% ДНК человека являются ?кодирующими?, т. е. несут информацию о белках или РНК. Однако с учетом крупных интронов получается, что ДНК человека на 30% состоит из генов. Поскольку гены составляют относительно небольшую долю в геноме человека, значительная часть ДНК остается неучтенной.

    Рис. 16. Схема строение гена у эукариот – изображение увеличивается
    С каждого гена сначала синтезируется незрелая, или пре-РНК, которая содержит в себе как интроны, так и экзоны.
    После этого проходит процесс сплайсинга, в результате которого интронные участки вырезаются, и образуется зрелая иРНК, с которой может быть синтезирован белок.

    Рис. 20. Процесс альтернативного сплайсинга – изображение увеличивается
    Такая организация генов позволяет, например, осуществить процесс альтернативного сплайсинга, когда с одного гена могут быть синтезированы разные формы белка, за счет того, что в процессе сплайсинга экзоны могут сшиваться в разных последовательностях.
    Сравнение строения генов прокариот и эукариот

    Рис. 21. Отличия в строении генов прокариот и эукариот – изображение увеличивается
    МУТАЦИИ И МУТАГЕНЕЗ

    Мутацией называется стойкое изменение генотипа, то есть изменение нуклеотидной последовательности.
    Процесс, который приводит к возникновению мутаций называется мутагенезом, а организм, все клетки которого несут одну и ту же мутацию — мутантом.
    Мутационная теория была впервые сформулирована Гуго де Фризом в 1903 году. Современный ее вариант включает в себя следующие положения:
    1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно.
    2. Мутации передаются из поколения в поколение.
    3. Мутации могут быть полезными, вредными или нейтральными, доминантными или рецессивными.
    4. Вероятность обнаружения мутаций зависит от числа исследованных особей.
    5. Сходные мутации могут возникать повторно.
    6. Мутации не направленны.
    Мутации могут возникать под действием различных факторов. Различают мутации, возникшие под действием мутагенных воздействий: физических (например, ультрафиолета или радиации), химических (например, колхицина или активных форм кислорода) и биологических (например, вирусов). Также мутации могут быть вызваны ошибками репликации.
    В зависимости от условий появления мутации подразделяют на спонтанные — то есть мутации, возникшие в нормальных условиях, и индуцированые — то есть мутации, которые возникли при особых условиях.
    Мутации могут возникать не только в ядерной ДНК, но и, например, в ДНК митохондрий или пластид. Соответственно, мы можем выделять ядерные и цитоплазматические мутации.
    В результате возникновения мутаций часто могут появляться новые аллели. Если мутантный аллель подавляет действие нормального, мутация называется доминантной. Если нормальный аллель подавляет мутантный, такая мутация называется рецессивной. Большинство мутаций, приводящих к возникновению новых аллелей являются рецессивными.
    По эффекту выделяют мутации адаптивные, приводящие к повышению приспособленности организма к среде, нейтральные, не влияющие на выживаемость, вредные, понижающие приспособленность организмов к условиям среды и летальные, приводящие к смерти организма на ранних стадиях развития.
    По последствиям выделяются мутации, приводящие к потери функции белка, мутации, приводящие к возникновению у белка новой функции, а также мутации, которые изменяют дозу гена, и, соответственно, дозу белка синтезируемого с него.
    Мутация может возникнуть к любой клетке организма. Если мутация возникает в половой клетке, она называется герминативной (герминальной, или генеративной). Такие мутации не проявляются у того организма, у которого они появились, но приводят к появлению мутантов в потомстве и передаются по наследству, поэтому они важны для генетики и эволюции. Если мутация возникает в любой другой клетке, она называется соматической. Такая мутация может в той или иной степени проявляться у того организма, у которого она возникла, например, приводить к образованию раковых опухолей. Однако такая мутация не передается по наследству и не влияет на потомков.
    Мутации могут затрагивать разные по размеру участки генома. Выделяют генные, хромосомные и геномные мутации.
    Генные мутации
    Мутации, которые возникают в масштабе меньшем, чем один ген, называются генными, или точечными (точковыми). Такие мутации приводят к изменению одного и нескольких нуклеотидов в последовательности. Среди генных мутаций выделяют замены, приводящие к замене одного нуклеотида на другой, делеции, приводящие к выпадению одного из нуклеотидов, инсерции, приводящие к добавлению лишнего нуклеотида в последовательность.

    Рис. 23. Генные (точечные) мутации
    По механизму воздействия на белок, генные мутации делят на: синонимичные, которые (в результате вырожденности генетического кода) не приводят к изменению аминокислотного состава белкового продукта, миссенс-мутации, которые приводят к замене одной аминокислоты на другую и могут влиять на структуру синтезируемого белка, хотя часто они оказываются незначительными, нонсенс-мутации, приводящие к замене кодирующего кодона на стоп-кодон, мутации, приводящие к нарушению сплайсинга:

    Рис. 24. Схемы мутаций
    Также по механизму воздействия на белок выделяют мутации, приводящие к сдвигу рамки считывания, например, инсерции и делеции. Такие мутации, как и нонсенс-мутации, хоть и возникают в одной точке гена, часто воздействуют на всю структуру белка, что может привести к полному изменению его структуры.
    Рис. 25. Схема мутации, приводящей к сдвигу рамки считывания
    Хромосомные мутации

  4. privetrodnoi Ответить

    Объединить и упорядочить данные авторы решили на примере дрожжей Saccharomyces cerevisiae, больше известных как пекарские дрожжи. Это вид одноклеточных грибков: имея организм из одной клетки, проще понять, как она устроена.
    Кроме того, дрожжи – это единственные организмы, для которых уже составлена полная картина всех белков, кодируемых шестью тысячами генов. Эти белки изучались по разным направлениям в 21 научной работе. Подобных наборов данных для человеческих клеток пока что просто не существует (кстати, у людей каждый тип клеток содержит подмножество белков, кодируемых двадцатью тысячами генов).
    Огромное количество уже полученных по дрожжам данных исследователи объединили, сравнили и преобразовали разрозненные показатели в “нечто, что имеет смысл, иными словами, в число молекул на одну клетку”, говорит Грант Браун.
    Протеом, то есть совокупность белков организма, у пекарских дрожжей насчитывает 5858 белков. Как уже упоминалось выше, общее количество белковых молекул, из которых состоят эти белки, учёные оценили в 42 миллиона. Большинство белков при этом имеет от одной до десяти тысяч молекул. Некоторые из них насчитывают до полумиллиона молекул, а другие – не более десяти.
    И что ещё более интересно, анализ данных помог определить механизмы, посредством которых клетки контролируют обилие различных белков. Авторы уверены, что нечто подобное можно наблюдать и в клетках человека, и это поможет выявить “молекулярные корни” многих болезней.
    Кроме того, было показано, что запасы тех или иных белков напрямую связаны с их ролью в работе клетки. Имея такие численные данные о “белковом населении” клетки, можно понять, какие белки за что отвечают.
    Наконец, ещё один немаловажный вывод, касающийся процессов работы, а именно – флуоресцентных маркеров. Напомним, что открыли зелёный флуоресцирующий белок GFP и тем самым революционизировали инструменты биологической науки Осаму Симомура (Osamu Shimomura), Мартин Чалфи (Martin Chalfie) и Роджер Циен (Roger Tsien). За эту работу в 2008 году им была присуждена Нобелевская премия по химии.
    Однако не все восприняли использование светящегося маркера с энтузиазмом. У многих исследователей применение светящихся маркеров вызывало беспокойство: считалось, что они могут повлиять на долговечность белка, и это может испортить данные.
    Теперь же канадские специалисты доказали, что флуоресцирующий белок в качестве метки совершенно безопасен и не влияет на “здоровье” и обилие других белков.
    Авторы новой работы уверены, что она будет иметь огромное значение, во-первых, в изучении дрожжей, а во-вторых, для молекулярной биологии в целом. Научные центры по всему миру смогут пересмотреть и скорректировать свои данные, к тому же, теперь у учёных есть определённые схемы, по которым они смогут оценивать количество, функции и роли белков в клетках самых разных организмов.
    Научная работа по итогам исследования опубликована в журнале Cell Systems.
    Напомним, сегодня уже известно, что определённые белки являются маркерами многих нарушений болезней – Альцгеймера, аллергии, диабета и ожирения и даже послеродовой депрессии.

  5. JOHYVPAL Ответить

    Фаза мейоза,набор хромосом(n – хромосомы, с – ДНК)
    Характеристика фазы, расположение хромосом
    Профаза 12n4c
    Демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, “исчезновение” ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом, конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер.
    Метафаза 12n4c
    Выстраивание бивалентов в экваториальной плоскости клетки, прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим – к центромерам хромосом.
    Анафаза 12n4c
    Случайное независимое расхождение двухроматидных хромосом к противоположным полюсам клетки (из каждой пары гомологичных хромосом одна хромосома отходит к одному полюсу, другая – к другому), перекомбинация хромосом.
    Телофаза 1в обеих клетках по 1n2c
    Образование ядерных мембран вокруг групп двухроматидных хромосом, деление цитоплазмы.
    Профаза 21n2c
    Демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления.
    Метафаза 21n2c
    Выстраивание двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим – к центромерам хромосом.
    Анафаза 22n2c
    Деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами), перекомбинация хромосом.
    Телофаза 2в обеих клетках по1n1c
    Всего4 по 1n1c
    Деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия) с образованием двух, а в итоге обоих мейотических делений – четырех гаплоидных клеток.

Добавить комментарий для Whisperkiller Отменить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *