Эукариотические клетки развитие

Геном эукариот обеспечивает сложнейшие программы развития и клеточной дифференцировки, которые осуществляются в результате последовательной активации и инактивации множества генов, взаимодействующих друг с другом. Эукариотическая клетка содержит во много раз больше генов, чем прокариотическая. Ниже приведено содержание ДНК в разных организмах (п. н. в расчете на гаплоидный геном) [c.185]

В эукариотических клетках относительное содержание (концентрация) рибосом меньше, и их количество очень сильно варьирует в зависимости от белоксинтезирующей активности соответствующей ткани или отдельной клетки. Основная масса рибосом локализована в цитоплазме (рис. 29). В клетках с интенсивной секрецией белка и развитой сетью эндоплазматического ретикулума значительная часть цитоплазматических рибосом прикреплена к его мембране на поверхности, обращенной к цитоплазматическому матриксу в некоторых частях ретикулума их может быть много, в то время [c.50]

Особым разделом химии колхицина и его аналогов следует признать взаимодействие с тубулином, белком микротрубочек, являющимся рецептором этих препаратов. Микротрубочки - групповое название класса компонентов разнообразных эукариотических клеток. Они представляют собой прямые цилиндры диаметром 240+20 8 с пустотой диаметром 150 8 в середине. Во всех известных случаях деления ядра микротрубочки образуют волокнистый остов веретена функции микротрубочек передвижение хромосом при делении клетки, развитие и сохранение формы клетки, внутриклеточное перемещение вещества, подвижность клетки, передача раздражения [c.68]

Растительные и животные клетки примерно в 10 - 100 раз больше по размерам, чем клетки бактерий и грибов, диаметр многих из них варьирует в пределах 20 - 150 мкм Однако только животные клетки и прокариотические микоплазмы лишены ригидной клеточной стенки Тем не менее прокариотические и эукариотические клетки в процессе роста и развития стремятся к организационной завершенности (бактериальные — в пределах минут-часов, грибные — в пределах часов-суток, растительные и животные — в пределах нескольких суток) [c.148]

В книге Молекулярная биология клетки рассматриваются главным образом эукариотические клетки, а не бактерии. Название книги отражает первостепенное значение подходов, определяемых молекулярным уровнем исследования. Именно с позиций молекулярной биологии и рассматриваются клетки в первых двух частях книги, содержание которых в совокупности соответствует традиционным курсам биологии клетки. Но одной молекулярной биологии недостаточно. Эукариотические клетки, из которых состоят многоклеточные животные и растения, - это в высшей степени социальные организмы они живут благодаря кооперированию и специализации. Чтобы понять, как они функционируют, необходимо исследовать роль и место клеток в многоклеточных сообществах, а также узнать, как функционируют изолированные клетки данного типа. Это два совершенно различных, но глубоко взаимосвязанных уровня исследования. Поэтому часть III книги посвящена поведению клеток в организме многоклеточных животных и растений. Таким образом, проблемам биологии развития, гистологии, иммунологии и нейробиологии уделено здесь гораздо больше внимания, чем в других учебниках по биологии клетки. Хотя в основном курсе основ биологии клетки этот материал может рассматриваться как факультативный или дополнительный, он представляет собой важный раздел науки о клетках и должен быть особенно интересен тем, кто решил продолжить изучение биологии или медицины. Широкий охват тем в книге отражает наше убеждение, что в современном биологическом образовании курс биологии клетки должен занимать центральное место [c.7]

Разные клетки эукариот обладают различной характерной формой и имеют весьма сложное внутреннее строение. Кроме того, они способны изменять свою форму и расположение своих органелл, а во многих случаях и передвигаться с места на место. Всеми этими способностями эукариотические клетки обязаны развитой сети белковых нитей (филаментов), образующих в их цитоплазме своего рода опорно-двигательную систему, называемую цитоскелетом. [c.75]

В описанных выше экспериментах (рис. 16, 22, 28 и др.) была сделана попытка сопоставить особенности клеточной кинетики с количественными данными, получаемыми при анализе очищенных фракций макромолекул. Мы стремились создать модель, которая отражала бы осуществление основной схемы ДНК—>-РНК—>-Бе-лок в связи с хронологией клеточного цикла в нормальных условиях и при вирусной инфекции, литической и онкогенной. Полученная модель свидетельствует, по-видимому, о наличии ряда закономерностей, управляющих, если можно так выразиться, геометрией внутреннего мира эукариотической клетки (рис. 28). Протекающие в клетке процессы были рассмотрены в связи с проблемами генетической инженерии и химиотерапии рака. Что касается практического выхода подобных исследований, нельзя отрицать, что здесь существует ряд сложностей 95—100]. Так, попытки встроить чужеродный геном в геном клетки могли бы привести к изменению нормальных процессов развития живой системы. Это, вероятно, могло бы быть использовано не только в интересах человека, его здоровья и существования, но и против него. И хотя этические проблемы еще не могут быть решены однозначно, мы должны не только изучать внутренний мир клетки и действующие в нем закономерности, но и исследовать перспективы изменения этого мира в направлении, полезном для человека. [c.87]

Итак, область эукариотического промотора рассматривается как специфический ДНК-остов, на котором собираются белки транскрипции, узнающие свои сайты связывания и взаимодействующие как друг с другом, так и с РНК-полимеразой. Нельзя исключить, что факторы транскрипции являются ферментами и в процессе этих взаимодействий осуществляются ферментативные модификации как белковых факторов, так и ДНК. Появление нового фактора транскрипции в дифференцированных клетках можно рассматривать как способ включения гена на нужной стадии развития. [c.201]

Как уже отмечалось, специализированные клетки образуются из оплодотворенного яйца путем дифференцировки, что означает запрограммированный ряд делений клетки, приводящих к последовательным изменениям клеток после каждого деления. Например, источником эритроцитов в крови являются стволовые клетки, которые находятся в костном мозге. Эти клетки являются предшественниками целого ряда разнообразных клеток. Одним из таких типов являются эритроциты. Развитие стволовых клеток в этом направлении называют эритропоэзом. Превращение одной стволовой клетки в эритроциты требует 11 делений, давая, таким образом, 2 (2000) высокоспециализированных клеток. Так как основная функция эритроцитов заключается в переносе кислорода, то зрелые эритроциты не делятся, а у млекопитающих даже теряют свои ядра. Незрелые эритроциты, известные как ретикулоциты, широко используются в молекулярной биологии в качестве источника эукариотических рибосом и других компонентов, участвующих в трансляции генетической информации. Ретикулоциты могут быть получены в достаточных количествах путем введения в кровь экспериментальных животных (обычно кроликов) фенилгидразина. Это приводит к разрушению эритроцитов, таким образом индуцируя интенсивную выработку ретикулоцитов. [c.28]

Мышечными назьшают все типы клеток, функция которых состоит в сокращении, хотя в других отношениях эти клеткн могут быть мало сходны между собой. Kai говорилось в главе Щ сократительный аппарат, включающий аж-тин и миозин и регулируемый ионами Са ,-это фундаментальная особенность эукариотических клегок вообще однако существует несколько различных путей особо мощного развития этого аппарата у специализированных клегок. У млекопитающих имеются четыре главных типа клеток, специально приспособленных для сокращения клетки скелетных мышц, сердечной мыш- [c.169]

Различные типы клеток эукариотического организма синтезируют ряд одинаковых белков и в то же время отличаются друг от друга набором белков, специфичных для клеток данного типа. Кроме того, уровень продукции каждого белка варьирует в зависимости как от типа клеток, так и от стадии их развития. Таким образом, следует различать два вида эукариотических генов одни из них связаны с поддержанием универсальных клеточных функций (гены домашнего хозяйства ), другие детерминируют специализированные клеточные функции (гены роскоши ). Функции первого типа проявляются во всех клетках. Для осуществления дифференцированных функций, специфичных для отдельных типов клеток, эти клетки должны в зависимости от их локализации в организме избирательно экспрессировать определенный набор генов. [c.206]

В последние 20 лет были достигнуты большие успехи в понимании того, каким путем генетическая информация через матричную РНК воплощается в молекулу белка кроме того, высокий уровень развития получили представления об основах регуляции экспрессии генов в прокариотических клетках. К сожалению, до недавнего времени все важнейшие сведения о молекулярных механизмах регуляции ограничивались данными, полученными при изучении прокариотических и простейших эукариотических организмов. Это объясняется тем, что использованные методы генетического анализа эффективны лишь в применении к наиболее примитивным организмам. Последние достижения генной инженерии позволили начать изучение сложнейших механизмов регуляции экспрессии генов у млекопитающих. В этой главе мы сначала обсудим то, что характерно для прокариотических систем. При этом мы не будем описывать генетические эксперименты, а сделаем акцент на том, что может быть названо физиологией экспрессии генов. Однако нужно подчеркнуть, что почти все важнейшие выводы основаны на результатах генетических исследований. [c.110]

Информация о составе и строении всех белков клетки, порядке их образования в ходе развития организма, то есть вся наследственная информация организма, закодирована в молекулах ДНК. У эукариотических организмов ДНК содержится в хромосомах, в каждой хромосоме по одной молекуле ДНК. Количество хромосом для каждого вида высших организмов является строго определенной постоянной величиной. Например, у человека 46 хромосом, у пшеницы — 42. Появление дополнительных хромосом или отсутствие какой-либо хромосомы может приводить к серьезным нарушениям в организме. [c.12]

С развитием технологии рекомбинантных ДНК природа биотехнологии изменилась окончательно и бесповоротно. Появилась возможность оптимизировать этап биотрансформации более прямым путем, создавать, а не просто отбирать высокопродуктивные штаммы, использовать микроорганизмы и эукариотические клетки как биологические фабрики для производства инсулина, интерферона, гормона роста, вирусньгх антигенов и множества других белков. Технология рекомби-нантньгх ДНК позволяет получать в больших количествах ценные низкомолекулярные вещества и макромолекулы, которые в естественных условиях синтезируются в минимальных количествах. Растения и животные стали естественными биореакторами, продуцирующими новые или изме- [c.18]

Биологический смысл, заключенный в гомологии последовательностей, лучше всего можно проиллюстрировать на примере цитохрома с-железосодержащего митохондриального белка, участвующего в качестве переносчика электронов в процессах биологического окисления в эукариотических клетках. Молекулярная масса этого белка у большинства видов составляет около 12 500 при этом его полипептидная цепь содержит 100 или несколько большее число аминокислотных остатков. Бьии установлены аминокислотные последовательности для цитохромов с, выделенных более чем из 60 видов, и во всех исследованных белках 27 положений в полипептидной цепи оказались занятыми одинаковыми аминокислотными остатками (рис. 6-14). Это указывает на то, что все эти остатки играют важную роль в определении биологической активности цитохрома с. В других положениях аминокислотные остатки могут варьировать от вида к виду. Второй важный вывод, сделанный на основе анализа аминокислотных последовательностей цитохромов с, состоит в том, что число остатков, по которым различаются цитохромы с любых двух видов, пропорционально филогенетическому различию между данными видами. Например, молекулы цитохромов с лошади и дрожжей (эволюционно весьма далеких видов) различаются по 48 аминокислотным остаткам, тогда как цитохромы с гораздо более близких видов— курицы и утки-только по двум остаткам. Что же касается цитохромов с курицы и индейки, то они имеют идентичные аминокислотные последовательности. Идентичны также цитохромы с свиньи, коровы и овцы. Сведения о числе различий в аминокислотных последовательностях гомологичных белков из разных видов используют для построения эволюционных карт, отражающих последовательные этапы возникновения и развития различных видов животных и растений в процессе эволюции (рис. 6-14). [c.155]

Интересной особенностью хлоропластов помимо фотосинтеза, является их белоксинтезирующий аппарат. В шестидесятых годах XX в. было показано, что и хлоропласты, и митохондрии содержат ДНК и рибосомы. Это навело на мысль, что хлоропласты и митохондрии, возможно, являются прокариотическими организмами, внедрившимися в эукариотическую клетку на ранних этапах развития жизни. Таким образом, в соответствии с эндосимбиотической теорией эти орга- [c.259]

С разработкой в 70-х годах методов работы с ДНК in vitro наметились два возможных направления развития этого подхода, Первое — получение труднодоступных природных белков,, а второе — конструирование новых белков путем мутагенеза in vitro. В наши дни появилась возможность экспрессировать клонированные гены в различных прокариотических и эукариотических клетках-хозяевах. В частности, в клетках Е. соИ может быть осуш,ествлен эффективный и контролируемый синтез рекомбинантных полипептидов. [c.95]

Переход от простой прокариотической к сложной эукариотической клетке с ее многообразными субструктурами остается до сих пор загадкой для биологов. Наиболее остроумная гипотеза возникновения эукариотической клетки принадлежит Саган [И]. Она предположила, что эукариотическая клетка возникла в результате симбиоза двух или более различных прокариотических клеток. В основе этой идеи лежит тот факт, что внутри прокариотических клеток нет мембран, способных заш итить всю клетку от токсических продуктов, образуюш ихся в процессе метаболизма. Важнейший из таких ядов — кислород, который выделялся уже у ранних фотосинтезируюш их организмов. Ведь кислород, образующийся при фотосинтезе в некоторых участках клетки, способен окислить многие вещества клетки и тем самым погубить ее. В эукариотических клетках фотосинтез происходит в хлоропластах, и благодаря мембранам кислород уходит из клетки, не причиняя ей вреда. У прокариотических фотосинтезирующих организмов защита от кислорода должна была развиться одновременно с развитием фотосинтеза. [c.154]

Эту главу, в которой собраны довольно разрозненные сведения о различных процессах, шедших на заре развития жизни, можно заключить короткой заметкой о сине-зеленых водорослях. Это довольно разнородная группа прокариотических организмов. Отдельные виды сине-зеленых водорослей сильно различаются по способам метаболизма. Но для нас важнее всего, что они обладают хлорофиллом, и, значит, способны к фотосинтезу [4, 3]. Из прокариотических фотосинтезирующих организмов наших дней сине-зеленые водоросли — самые важные. К тому же они фотолитотрофы. Хотя, как мы узнали из разд. 7 этой главы, ранняя жизнь, видимо, была фото органо трофной, производство кислорода должно было усилиться с появлением фотолитотрофов. Сейчас общепринято мнение, что сине-зеленые водоросли или другае, более примитивные организмы, родственные или не родственные им, но имеющие сходный обмен, сыграли ваншую роль в создании кислорода нашей атмосферы. Следующая стадия началась лишь с появлением эукариотической клетки и наших современных эукариотических зеленых растений. Как мы увидим, в гл. XIV, разд. 12, внешнее сходст- [c.157]

Всем эукариотическим клеткам свойственна определенная геометрия, которая проявляется в расположении их органелл и форме поверхности. В то время как все другие компоненты цитоскелета лишь отражают эту геометрию, микротрубочки, по-видимому, часто играют уникальную роль в ее создании. Хорошо известно, например, что микротрубочки располагаются вдоль продольной оси клетки и что во многих случаях их присутствие необходимо для поддержания асимметричной формы клетки в целом. Обработка колхицином останавливает развитие длинных отростков у растущих нейронов и препятствует удлинению некоторых зародышевых эпителиальных клеток-по-види-мому, в результате подавления полимеризации их микротрубочек. В то же [c.129]

Рассмотрим взаимодействие между РНК-содержащим вирусом и эукариотической клеткой на примере вируса полиомиелита и клеток HeLa. Где может находиться в соответствии с орбитальной схемой (см. рис. 28) специфический момент клеточного цикла, удобный для проникновения вируса и успешного развития инфекции [c.62]

В эукариотических клетках некоторые рибосомы свободно плавают в цитозоле, тогда как другие связаны с общирной системой мембран - эндоплазматическим ретикулу-мом (ЭР). Участки ЭР, связанные с рибосомами, называются шероховатым ЭР, так как на электронных микрофотофафиях он покрыт бугорками (рис. 29.39), в отличие от гладкого ЭР, не содержащего рибосом. Клетки, секретирующие больщое количество белка, например ацинарные клетки поджелудочной железы, имеют сильно развитый щероховатый ЭР. В общем все известные секреторные белки синтезируются связанными с ЭР рибосомами. Кроме того, рибосомы, связанные с этой мембранной системой, синтезируют многие белки клеточной мембраны и таких органелл, как лизо-сомьа. [c.156]

В условиях, увеличивающих количество повреждений ДНК, происходит индукция дополнительных репаративных ресурсов клетки. Классический пример индукции репарации — так называемая реок-тшацияУэйгла. Эго явление состоит в ты, что облученный ультрафиолетом бактериофаг может размножаться только на тех бактериях, которые тоже облучены ультрафиолето.м. Это значит, что для успешного развития фага необходима репарация его ДНК, которую могут осуществить лишь клетки с индуцированной системой репарации. Аналогичное явление наблюдается и для эукариотических клеток и их вирусов. У бактерий индуцируемая репарация используется лишь в тех случаях, когда повреждений в ДНК становится настолько много, что это начинает угрожать клетке гибелью. Поэтому индицируемая система репарации называется 505-системой или системой 505-репарации (табл. 5). [c.78]

В Советском Союзе молекулярная биология имела свою предысторию с серьезными научными заделами и традициями. Первые конкретные идеи о матричном механизме воспроизведения макромолекулярных хромосомных структур как носителей наследственности были высказаны еще в 1928 г. Н. К. Кольцовым. В 1934 г. в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова на кафедре биохимии растений под руководством А. Р. Кизеля были начаты исследования нуклеиновых кислот. Эти работы затем возглавил его ученик А. Н Белозерский, трудами которого была доказана универсальность распространения ДНК в живом мире и связь количественного содержания нуклеиновых кислот в клетках с интенсивностью роста и размножения. К моменту официального рождения молекулярной биологии в 1953 г., когда Дж. Уотсоном и Ф. Криком был сформулирован принцип структуры и воспроизведения ДНК, у нас в стране существовала собственная школа специалистов по нуклеиновым кислотам, готовая воспринять тенденции развития этой новой науки. Поэтому уже в ранний период становления молекулярной биологии, несмотря на определенные трудности и недостаток кадров, советскими учеными был сделан ряд принципиальных научных вкладов, среди которых обнаружение специальной фракции РНК. в последующем названной информационной РНК (мРНК), открытие временной регуляции синтеза информационных РНК на ДНК, тонерские исследования информационных РНК эукариотических клеток, расшифровка полной первичной структуры одной из тРНК, демонстрация возможности самосборки рибосом и т. д. [c.4]

При клеточной дифференцировке, происходящей в процессе эмбрионального развития, транскрипция различных генов претерпевает последовательные изменения как качественного, так и количественного характера. Каждая стадия дифференциации включает в себя активацию очень большого числа структурных генов. Образование индивидуальных тканей связано с синтезом мРНК, которые кодируют белки, характерные для данной ткани. Несмотря на то. что во всех тканях одного и того же организма имеется полный набор хромосом и генов, в одних видах клеток наблюдается транскрипция тех генов, которые не транскрибируются в других. Это означает, что и в процессе дифференцировки и функционирования клеток должны существовать способы контроля транскрипции, необходимые для активации или репрессии определенных генов. Существует несколько принципиальных различий в условиях транскрипции у про- и эукариот количество ДНК у эукариот в расчете на клетку в несколько тысяч раз больше, чем у прокариот, и если у бактерии существует одна хромосома, то у эукариотических клеток гены распределены между разными хромосомами. Кроме того, в эукариотах транскрибируется хроматин, расположенный в ядре, а синтезированная информационная РНК транспортируется в цитоплазму, тогда как у бактерий ядра нет и синтезы РНК и белка не разделены в пространстве. [c.416]

Одним из самых важных открытий, сделанных с помощью электронного микроскопа, было обнаружение сложной системы мембран, пронизывающей цитоплазму всех эукариотических клеток. Эта сеть мембран, получившая название эндоплазматический ретикулум (ЭР от лат. reti ulum — сеть), очень хорошо развита в клетке, но лежит за пределами разрешающей способности светового микроскопа. Нередко мембраны усеяны мелкими частицами, которые были названы рибосомами. [c.194]

Некоторые общие особенности регуляции экспрессии эукариотических генов, рассмотренные в предшествующих разделах, распространяются и на процессы регуляции гемоглобиновых генов, которые зависят от стадии развития организма. С этой точки зрения наиболее подробно изучались кластеры куриных глобиновых генов, что связано в первую очередь с доступностью соответствующих гемоглобин-проду-цирующих клеток на любой стадии развития. Установлено, что каждый из кластеров располагается в хроматиновом домене, который у гемо-глобин-продуцирующих клеток более чувствителен к действию ДНКазы I, чем у клеток других тканей. Более того, в хроматине гемоглобин-про-дуцирующих клеток обнаружены участки, гиперчувствительные к ДНКазе I, расположенные перед сайтами инициации транскрипции активно транскрибируемых глобиновых генов. В хроматине клеток тканей иного типа аналогичные участки не обнаруживаются. В гемоглобин-продуцирующих клетках взрослой особи инактивация эмбриональных глобиновых генов коррелирует с исчезновением гиперчувствительных участков, предшествующих сайтам инициации транскрипции этих генов. Наблюдается также пониженный уровень метилирования сайтов СО внутри и вблизи активно транскрибируемых последовательностей. Инактивация эмбриональных генов, напротив, сопровождается повышением уровня метилирования соответствующих сайтов. Таким образом, имеются характерные различия в структуре хроматиновых доменов, содержащих кластеры а- и Р-подобных глобиновых генов, в клетках эмбриона и взрослого организма. Поскольку на различных стадиях развития продукция гемоглобина обеспечивается клетками определенного типа, можно полагать, что связанная с развитием регуляция глобиновых генов сопровождается поэтапным установлением в этих клетках альтернативных вариантов структуры соответствующих областей хроматина. Безусловно, многое еще предстоит узнать о природе регуляторных молекул, ответственных за установление различных вариантов хроматиновой структуры, а также о том, на какие последовательности ДНК действуют эти регуляторные молекулы. [c.232]

Возможность экспрессии клонированных эукариотических генов в клетках Е. соИ способствовала углубленному изучению множества белков, представляющих интерес для фундаментальных научных исследований и медицины. В тех случаях, когда нативный негибридный белок экспрессируется недостаточно эффективно, часто экспрессия белков или их фрагментов в виде гибридов с полипептидами Е.соИ, такими, как -галактозидаза, оказывалась более успешной. К тому же гибридные белки можно легко очищать с помощью хроматографических методов, разработанных для -галактозидазы. Эукариотические белки, экспрессируемые в составе гибридных продуктов, были с успехом использованы при изучении иммунологически важных участков поверхностных антигенов [1], функций рекомбинантных полипептидов [2], при получении иммунологических зондов, необходимых для исследования ранее не изученных антигенов [3—6], для экспрессии вариантных форм белковых субъединиц и для выделения и исследования клонов ДНК из экспрессирующихся библиотек генов [8—10]. Технология работы с экспрессирующими векторами достигла столь высокого уровня развития, что стало возможным осуществлять в клетках Е. соН достаточно эффективную экспрессию практически любой кодирующей последовательности с образованием гибридного продукта, который можно выделить с помощью разнообразных биохимических методов и использовать его либо в различных функциональных исследованиях либо в качестве иммуногена. Синтез чужеродного полипептида в виде гибридного белка с -галактозидазой, по всей вероятности, значительно увеличивает стабильность этого полипептида в клетках Е. соИ. По-видимому, стабильность белка, а не сила промотора — наиболее важный фактор для успешной экспрессии рекомбинантных белков в бактериях. [c.138]

Актин скелетных мышц-только один из шести различных типов актина, синтезируемых в клетках позвоночных. У всех эукариотических организмов, кроме самых примитивных (таких, например, как дрожжи), имеются множественные актиновые гены они кодируют слегка различающиеся белки, которые экспрессируются в клетках различных тканей или на разных стадиях развития. При этом актиновые гены весьма консервативны различия между белками настолько малы, что по крайней мере в опытах in vitro актины, выделенные из различных таксономически отдаленных источников, оказались функционально взаимозаменяемыми. Таким образом, основные свойства актина из скелетных мышц являются общими для всех видов актина. [c.79]

Это наблюдение свидетельствует о том, что у прокариот минерализация, опосредованная органическим остовом, наблюдается не только у магниточувствительных бактерий, но и у цианобактерий, а также о том, что этот процесс может идти не только внутри клетки, но и на ее поверхности. У представителей рода Geitleria минерализованные структуры формируются на поверхности филаментов, образующей хорошо развитый остов, и внешне напоминают скелетные образования эукариотических клеток, однако они отличаются от последних упаковкой кристаллов. [c.20]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология