Электронная микроскопия ДНК и хроматина

Индивидуальные нуклеосомы можно получить, обработав хроматин ферментом нуклеазой микрококков. Это эндонуклеаза, которая разрезает нить ДНК в местах соединения между нуклеосомами. Сначала освобождаются группы частиц, а потом отдельные нуклеосомы. Мономерные нуклеосомы отчетливо видны на рис. 29.2 в виде компактных частиц (настоящая форма которых похожа на диск см. ниже). Они седиментируют примерно со скоростью 11S, что соответствует общей массе в диапазоне 250000-300000 дальтон. Отношение белок/ДНК составляет около 1,25. Димеры, тримеры и т.д. имеют соответствующие свойства при биохимическом анализе или при наблюдении под электронным микроскопом. [c.360]

При исследовании хроматина под электронным микроскопом можно видеть два типа нитей нити размером 10 нм и нити размером 30 нм. Это примерный диаметр нити (диаметр нити в 30 нм в действительности варьирует от 25 нм до 30 нм). [c.372]

Электронная микроскопия интерфазного ядра показывает, что транскрипционно-неактивный хроматин (гетерохроматин) плотно упакован, и потому соответствующие области интенсивно окрашиваются. Участки транскрипционно-активного хроматина (эухроматина) имеют более слабую окраску. В целом в ходе клеточного цикла млекопитающих (см. ниже) эухроматин реплицируется раньше, чем гетерохроматин. [c.67]

Эти новые гистоны обычно связываются с ДНК уже через несколько минут после прохождения репликационной вилки. Поэтому, когда реплицирующийся хроматин исследуют с помощью электронного микроскопа, нуклео- [c.163]

Толщина хромосом в интерфазе столь мала, что в световой микроскоп они не видны, удается лишь различить гранулы хроматина в узлах их скручивания. Электронный микроскоп позволяет обнаруживать хромосомы и в неделящемся ядре. В это время они очень длинны и состоят из двух нитей хроматид, диаметр каждой из которых равен всего 0,01 мкм. Следовательно, хромосомы в ядре не исчезают, а принимают форму длинных и тонких нитей, которые почти не видны. [c.36]

Электронная микроскопия хроматина кроме нуклеосом выявила еще две структуры высшего порядка—фибриллы диаметром 10 нм и волокна диаметром 25—30 нм. Дисковидные нуклеосомы (см. выше) имеют диаметр 10 нм и высоту 5 нм. По-видимому, фибриллы толщиной 10 нм состоят из ряда нуклеосом, касающихся друг друга своими краями и ориентированных плоскими поверхностями вдоль оси фибриллы (рис. 38.3). Вероятно, фибриллы тоже скручиваются в спираль, на виток которой приходится 6—7 нуклеосом. В результате образуется хроматиновое волокно диаметром 30 нм (рис. 38.4). Витки такой суперспирали должны быть достаточно плоскими, а плоские поверхности нуклеосом последующих витков—параллельными друг другу. Н1-гистоны, по всей вероятности, стабилизируют структуру волокна, но их расположение так же, как и длина спейсерных участков ДНК, точно не определены. Вероятно, нуклеосомы способны формировать еще ряд компактных суперструктур. Для того чтобы образовалась митотическая хромосома нормального размера, волокно диаметром 30 нм должно подвергнуться дополнительной ком-пактизации с уменьшением результирующей длины еще в 100 раз (см. ниже). [c.66]

Хроматин—это хромосомный материал, экстрагируемый из ядер эукариотических клеток". В его состав входят очень длинные двухцепочечные молекулы ДНК, небольшие основные белки — гистоны, общая масса которых примерно равна массе ДНК, кислые белки с молекулярной массой, большей чем у гистонов, а также небольшое количество РНК. Электронная микроскопия хроматина выявила наличие в нем сферических частиц (нуклеосом) размером около 10 нм, соединенных друг с другом нитями ДНК (рис. 38.1). [c.64]

Домены эукариотической хромосомы отличаются от прокариотических доменов. Представление о доменах прокариотической хромосомы сформулировано на основании опытов по релаксации ДНК. Представление об эукариотических доменах опирается на опыты по электронной микроскопии митотических хромосом, с которых удалены гистоны. ДНК эукариот, точнее нуклеосомная фибрилла, находится в релаксированном состоянии. Обработка релаксирующим ферментом не изменяет ее конформации. Следует учитывать, что ДНК навивается на нуклеосомы спиралью. Если те.м или иным способом удалить гистоны с ДНК, то в ней возникают супервитки. Особенно нагляден этот эффект при использовании в качестве модели хроматина кольцевой мини-хромосомы вируса ОВ-40 длиной около 5 т. п. о. Как видно из рис. 127, мини-хромосома на электронных микрофотографиях представляет собой релаксированную структуру. После удаления гистонов ее ДНК суперспирализована. Существует предположение, что тран-скрипционно активные петли эукариотической хромосомы все-таки находятся в торзионно-напряженном состоянии и релакси-руют под действием топоизомераз. [c.246]

Важный вопрос организации хроматина касается судьбы нуклеосом при транскрипции. Электронная микроскопия интенсивно транскрибирующихся участков хроматина, например рибосомных генов, ясно показывает, что нуклеосом на них нет даже в тех случаях, когда между молекулами РНК-полимеразы, движущимися одна за другой по гену, виден промежуток. Необходимо отметить, Что регуляция активности рибосомных генов осуществляется в клетке путем изменения числа работающих генсв, но не интенсивности транскрипции. Однако промоторы рнбосомных генов всегда находятся в активной конформации (свободны от гистонов). [c.254]

Однако полное удаление гистонов имеет место лишь в немногих случаях при максимальной интенсивности транскрипции. Как показали многочисленные эксперименты, при умеренной и слабой транскрипции нуклеосомы (гистоны) сохраняются на ДНК- Эго подтверждают и биохимические данные, и электронная микроскопия, причем структура этих нуклеосом, вероятно, ие отличается от обычных нуклеосом неактивного хроматина. [c.255]

Регуляторные ДНК-связывающие белки прокариот вызывают заметные изменения конформации ДНК. При рентгеноструктурном исследовании комплекса регуляторного белка TFIHA со своим участком ДНК оказалось, что двойная спираль находится в А-форме. Другие изменения (изгибы и изломы двойной спирали) можно обнаружить с помощью электронной микроскопии, электрофореза ДНК-белковых комплексов, а также при действии нуклеаз. Связанный белок защищает от расщепления 15—30 п. о. в месте связывания и порождает два участка повышенной чувствительности к нуклеазам с обеих сторон от места связывания. Тонкий анализ мест гиперчувствительности в хроматине эукариот показал, что они имеют точно такую же структуру — две гипер-чувствительные точки, разделенные защищенны.м участком. [c.257]

Установлено, что структура хроматина в той области, где происходит транскрипция генов, отличается от структуры нетранскриби-руемых участков. Структура хромосомы в транскрибируемой области меняется, на ней образуются утолщения (так называемые пуффы ) и т. п. Электронная микроскопия показывает, что активный хроматин значительно менее компактен, чем неактианый, и в ряде случаев даже теряет нуклеосомную структуру. При этом изменения в структуре хроматина предшествуют активации транскрип- [c.416]

Применение. В гистохимии как реактив для ферментного анализа [Пирс, 550—552] и в электронной микроскопии для идентификации хроматина и эр-гастоплазмы [1]. [c.396]

Возможно, читатель будет удивлен, узнав, что безоговорочное признание клетки функциональной единицей высших (эукариотических, хромосомных) организмов — событие сравнительно недавнее, относящееся лишь к 1839 г., т. е. к тому времени, когда ботаник Шлейден и зоолог Шванн независимо друг от друга разработали свою плеточную теорию. Следующее важное открытие в этой области было сделано в 1859 г., когда Вирхов показал, что все клетки происходят только от других, ранее существовавших клеток. С тех пор ведутся многочисленные микроскопические исследования, в которых структура всевозможных животных и растительных клеток тщательно изучается. Разрешающая способность микроскопов за это время чрезвычайно сильно возросла сначала исследования велись только с помощью светового микроскопа теперь используются электронные микроскопы. На основании этих исследований возникло представление о клетке как о чрезвычайно с гожном образовании. Если раньше мы различали в клетке только мембрану, капельку цитоплазмы, окруженную этой мембраной, и взвешенное в цитоплазме ядро, содержащее хроматин, то теперь мы знаем, что клетка состоит из лшожества разнообразных взаимосвязанных элементов, обладающих весьма сложной структурой и организацией. Эти элементы могут варьировать у разных организмов, в разных тканях и в разных типах клеток. Однако во всей этой сложной картине можно уловить определенный порядок хотя в действите.льности и не существует такого образования, как типичная клетка, почти всем клеткам, по-видимому, свойственны некоторые общие черты. Можно указать некоторые общие субклеточные структуры, которые, очевидно, являются гомологичными в морфологическом, топологическом, а возможно, и в функциональном отношении во всех клетках независимо от их происхождения. Попробуем теперь охарактеризовать некую типичную животную клетку, пользуясь электронной микрофотографией, приведенной на фиг. 76, и схемой фиг. 77. Такая клетка со средним диаметром около 20 мк (2-10 А) и объемом 5000 мк представляет собой чрезвычайно мелкий объект, поскольку максимальное разрешение, достигаемое с помощью электронного микроскопа, лежит в пределах 5—10 А. [c.240]

Вирус, его морфология и развитие. Форма, в которой сохраняются полиэдренные вирусы в организме, неизвестна. Предполагают, что это провирус, связанный с генетически активной частью клетки хозяина. В начале острой инфекции происходит гипертрофия ядра клетки хозяина, хроматин соединяется в сомкнутую корку, которая растет, и в ее центре дифференцируется сетчатая хроматиновая масса, или строма [144], которая окружена свободным пространством, переходящим в хроматиновый слой на внутренней оболочке ядра. Центральная строма растет, хотя нет возможности доказать участие хроматина в образовании этой массы. Постепенно все ядро заполняется сетчатой массой, и на концах образующих ее волокон в электронный микроскоп видны тонкие фи- [c.81]

Обычная электронная микроскопия тонких срезов выявляет лишь гранулированные глыбки хроматина, указывая на наличие развитой внутриядерной структуры (рис. 9-100), но дает очень мало информации о том, как именно транскрибируются гены. Гораздо более информативны в этом отношении снимки изолированного ядерного содержимого, непосредственно наносимого на электронномикроскопическую сеточк> после разрушения ядер (рис. 9-70 и 9-71). На достаточном удалении от центра разрушенного ядра концентрация хроматина относительно низка, что позволяет рассмотреть индивидуальные хроматиновые фибриллы, имеющие характерный вид бус на нитке . [c.148]

Гистоны составляют около половины массы хромосомы, где они участвуют в организации нескольких уровней упаковки двойной спирали ДНК. Вместе с другими белками гистоны образуют с ДНК комплексы, названные хроматином. Впервые Р. Корнберг в 1974 г. выделил повторяющуюся структурную единицу хроматина и вместе с Дж. Томасом установил, что она состоит из белковой сердцевины октамерного кора, содержащего по две молекулы каждого из гистонов Н2А, Н2В, НЗ и Н4, и фрагмента двойной спирали ДНК [402, 403]. Р. Симпсон предположил, что двухцепочечная ДНК закручена вокруг гистонового кора и образует два витка суперспирали из 165 пар оснований [404]. Позднее эта цифра была исправлена А. Клагом и соавт. на 146 [405]. Обнаруженная структурная единица хроматина получила название нуклеосомы [406]. Исследования гистонового кора с помощью различных физико-химических методов показали, что октамер представляет собой гетерогенный белковый ансамбль (Н2А-Н2В-НЗ-Н4)2, состоящий из трех структурных субъединиц тетрамера (НЗ-Н4)2 и двух димеров (Н2А-Н2В). Двойная спираль ДНК в хроматине тянется как непрерывная нить от одной нуклеосомы к другой. Расположенные между нуклеосомами линейные линкерные участки ДНК имеют разную длину, которая обычно невелика и в среднем составляет 60 нуклеотидов. Нуклеосомная нить определяет более высокие уровни компактизации хроматина. В конечном счете, он предстает в электронном микроскопе в виде так называемой ЗОнм-хроматиновой фибриллы. [c.110]

Электронно-микроскопическая картина хромосом [490, 517]. Чтобы выявить тонкую структуру хромосом человека, были использованы многочисленные методы электронной микроскопии. Современные модели организации генетического материала эукариот будут обсуждаться в разд. 2.3, здесь же достаточно сказать, что данные электронной микроскопии не противоречат модели, предполагающей, что хроматин состоит из сверхспирализованных нитей, причем имеется несколько порядков спирализации (рис. 2.17). Обнаружено три типа хроматиновых фибрилл фибриллы первого типа имеют диаметр 250 A, фибриллы второго типа-100 A и третьего-только 30-50 A. Имеются довольно убедительные доказательства того, что фибриллы этого последнего типа представляют собой генетически активный хроматин. Двойная спираль чистой ДНК имеет диаметр 20 A, следовательно, фибриллы 30-50 A соответствуют диаметру нити ДНК вместе с белками (гистонами и негистонами). Фибриллы диаметром 100 A отражают, по-видимому, вторичную спирализа-цию фибрилл 30-50 A, а нити 250 A могут отражать третичный уровень спирализации. В метафазной хромосоме эти третичные спирали могут иметь примерно такую укладку, как указано на рис. 2.17. Примерно девять фибрилл 250 A, вероятно, каким-то образом связаны вместе, и два таких пучка образуют различимую [c.53]

Описание митоза, сделанное после исследования клетки с помощью светового микроскопа, может быть дополнено наблюдениями ультраструктуры ядра под электронным микроскопом. Согласно электронной микроскопии первые изменения структуры ядра осуществляются уже в ранней профазе. При этом в процессы перестройки ядра последовательно вовлекаются все его компоненты. Первоначальные изменения проявляются в конденсировании хроматина во всем объеме ядра. По мере нарастания этого процесса возникают митотические хромосомы с максимальной плотностью упаковки в них фибрилл дезоксинуклеопротеида. [c.100]

Если принять модель регулярного соленоида, это даст степень снижения линейных размеров хромосомной фибриллы в 6 раз по сравнению со 100 А-нуклеосомной фибриллой, а по сравнению со свободной ДНК — примерно в 40 раз. Хотя детали строения соленоида не установлены, ясно, с какими белками связано его образование. 300 А-фибрилла распадается, коль скоро из хроматина удаляется тем или иным способом гистон Н1, и ее нельзя восстановить ни при каких концентрациях солей в растворе. Как отмечалось выше, Ю. В. Ильин в нашей лаборатории в свое время показал решающую роль гистона Н1 в конденсации хроматина. Очевидно, что эта конденсация зависит от перехода 100 А-фибриллы в 300 А, причем последняя уже, как, правило, нерастворима в водных растворах, давая преципитат. В более поздних работах нашей лаборатории зависимость конденсации хроматина от присутствия гистона Н1 была продемонстрирована на примере минихромосомы SV40. В присутствии Н1 они выглядели при электронной микроскопии как компактные частицы 300 А в диаметре. Удаление гистона Н1 вело к разворачиванию структуры и появлению четко различимых нуклеосом, связанных линкерной ДНК. Их число равно 22—24 на минихромосому (см. рис. 16). [c.101]

Наряду с этой группой данных имеются исследования, в которых авторы приходят к несколько отличным выводам. В. Гаррард и А. Ворсел (США), изучая состояние активных геиов в хроматине с помощью нуклеазного гидролиза и с помощью электронной микроскопии, пришли к выводу о том, что нуклеосомы в активном хроматине остаются, но претерпевают структурные изменения типа разворота, превращаясь в полунуклеосомы. В результате на электро-фореграммах гидролизатов микрококковой нуклеазой периодичность 200 п. н. заменяется периодичностью 100 п. н. При электронной микроскопии число бусин удваивается, а их размеры уменьшаются. Предполагается, что РНК-полимераза может проходить через такие развернутые нуклеосомы. [c.152]

Другое важное свойство активного хроматина — это существование областей, свободных от нуклеосом и гистонов. Некоторыми авторами было показано, что обычно перед генами, более или менее совпадая с энхансерами и другими регуляторными последовательностями, располагаются области ДНК, не организованные в нуклеосомы. При электронной микроскопии в этих участках не видно бусин на нитях. Те же самые области ДНК, но в клетках, где соответствующие гены зарепрессированы, имеют типичную нуклеосомную организацию. [c.164]

Ядро было открыто в 1833 г. Р. Броуном в клетках тычиночных нитей традесканции. Впоследствии его подробно изучали под световым, а затем и под электронным микроскопом. В классической цитологии при изучении ядра выделяют в качестве составной части хроматин. Этим термином определяют участки, способные окрашиваться основными красителями и дающие положительную реакцию Фёльгена на ДНК. Под электронным микроскопом в ядре растительной клетки можно различить конденсированный и диффузный хроматин, что отражает характер упаковки хромосомных фибрилл. Более активен в функциональном отношении диффузный хроматин. Ядерный сок ие окрашивается [c.129]

Ядрышко отчетливо видно в ядре под световым и электронным микроскопами. Оно формируется на определенных участках ДНК, называемых ядрышковым организатором. В хроматине ядрышка находятся участки ДНК, ответственные за синтез рибосомальных РНК (рРНК). [c.19]

В-клетки (лимфоциты). В-лимфоциты при обычной электронной микроскопии выглядят клеткамй с богатым хроматином ядром в довольно широком ободке цитоплазмы лучше, чем в Т-клетках, выражен шероховатый эндоплазматический ретикулум. Цитоплазма лишена активности кислой фосфатазы, но дает положительную ШИК-реакцию. При растровой электронной микроскопии поверхность В-лимфоцитов в связи с множественными цитоплазматическими выростами выглядит ворсинчатой (см. рис. 15), что, как уже говорилось, является характерным морфологическим отличием В-лимфоцитов от Т-клеток. В-лимфоциты имеют относительно короткий жизненный цикл. Распределены они в органах и тканях неравномерно [c.58]

Кроме взаимодействия с ДНК гистоны также взаимодействуют друг с другом. Экстракцией 2 М Na l (а не кислотой) из хроматина выделен тетрамер, состоящий из двух молекул гистона НЗ и двух молекул гистона Н4. В этих же условиях гистоны Н2А и Н2В могут быть выделены вместе в виде димера. Современная модель структуры хроматина предполагает, что один тетрамер и два днмера взаимодействуют с 200 парами оснований ДНК, что составляет участок длиной - 70 нм. При этом образуется сферическая структура диаметром И нм. Считается, что хроматин представляет собой подвижную цепь, составленную из таких единиц. Эта предположительная модель подтверждается данными электронной микроскопии и методом дифракции рентгеновских лучей, а также расщеплением хроматина дезоксирибонуклеазой как в выделенных ядрах, так и в очищенных нитях хроматина (гл. 25). [c.232]

Самая крупная структура клетки — ядро, видимое под световым микроскопом без специального окрашивания, так как его плотность и светопреломление отличаются от окружающей цитоплазмы. Внутри ядра находятся гранулы хроматина, плотные скопления ДНК-протеида и в меньших количествах РНК-протеида. Ядро обычно содержит обособленное тело — ядрышко, богатое РНК. С помощью электронной микроскопии в ядре обнаружены две мембраны. Внутреннюю можно рассматривать как настоящую ядер-ную мембрану межмембранное пространство представляет собой продотжение канатов энчотазматической сети. [c.380]

Электронная микроскопия. На электронных микрофотографиях хроматина видны группы расположенных друг за другом бусин диаметром 100 А, соединенных тонкой нитью (рис. 29.4). Степень растяжения хроматиновой нити зависит от способа подготовки образцов для микроскопии. Некоторые методы дают электронные микрофотографии с более компактным расположением 100-ангстремных бусин. Следовательно, электронная микроскопия прямо подтверждает, что хроматин - цепочка почти сферических частиц, между которыми расположены гибкие участки. [c.130]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология