Хромосомы репликация в мейозе

Рис. 1.12. Стадии мейоза. Репликация (удвоение) хромосомного материала происходит в 8-периоде премейотической интерфазы. В первом мейотическом делении происходит уменьшение вдвое числа центромер, однако каждая центромера прикреплена к дуплицированной хромосоме. Во втором делении мейоза происходит деление центромер и превращение каждой дуплицированной хромосомы в пару самостоятельных хромосом.

Общая, или гомологичная, рекомбинация характерна для всех живых организмов от вирусов и бактерий до многоклеточных эукариот. При гомологичной рекомбинации происходит обмен участками между гомологичными, т. е. очень похожими по последовательности, лтолекулами ДНК- Так, к сбщей рекомбинации относятся обмены между гомологичными хромосомами в мейозе у эукариот и рекомбинационная инициация репликации ДНК бактериофага Т4 (см. гл. ХП1). В первом приближении можно сказать, что гомологичная рекомбинация не создает принципиально новых последовательностей, а перетасовывает уже имевшиеся сходные варианты одной и той же последовательности (рис. 51). Чтобы подчеркнуть важность этого свойства, достаточно сказать, что при гомологичной рекомбинации между двумя сходными генами, кодирующими белок, оба рекомбинантных продукта оказываются не нарушенными, не происходит, например, сдвига рамки считывания, Другими словами, при гомологичной рекомбинации каким-то образом обеспечивается взаимное узнавание одинаковых (или очень сходных по последовательности) участков рекомбинирующих. молекул. Если же го.чологии нет, то и рекомбинация такого рода происходить не будет. [c.84]

Легко представить себе, что процесс, изображенный на фиг. 244, обусловливает также генетическую рекомбинацию, происходящую в результате кроссинговера между гомологичными (а не сестринскими) хромосомами в первом делении мейоза (фиг. 11). Иными словами, возможно, что в интерфазе, предшествующей первому делению мейоза, когда молекулы ДНК гомологичных хромосом находятся в растянутой форме и подвергаются репликации, в них происходят разрывы с последующим перекрестным воссоединением фрагментов. В таком случае конъюгация хромосом (т. е. попарное сближение гомологичных хромосом), наблюдаемая в профазе первого деления мейоза, в действительности должна следовать за генетическими обменами хромосомной ДНК, а не предшествовать им. [c.501]

Время от времени у всех организмов происходит спонтанное удвоение генов хромосома, содержащая одну копию гена О, в результате ошибки в репликации ДНК дает начало хромосоме, в которую входят уже две копии этого гена, расположенные одна за другой. Такие дупликации сами по себе не дают никаких преимуществ и встречаются, как правило, у очень немногих особей. Предположим, однако, что дупликация произошла в локусе, содержащем полезный мутантный аллель О , который с высокой частотой присутствует в популяции в связи с отбором в пользу гетерозигот и сосуществует в геноме с исходным аллелем О (рис. 15-6). Тогда велика вероятность того, что в диплоидной клетке, содержащей хромосому ОО (несущую дупликацию), ее гомолог будет содержать аллель О ", так что получится генотип 00/0. Затем в результате генетической рекомбинации в мейозе (см. ниже) могут образоваться гаметы с генотипом ОО ". В этих гаметах исходный ген О и мутантный О, расположенные один за другим, не будут уже двумя аллелями, конкурирующими за один и тот же локус теперь это два отдельных гена, каждый из которых занимает собственный локус. Такая комбинация выгодна, и она станет быстро распространяться, пока, наконец, вся популяция не будет состоять из гомозигот 00 /00 (см. рис. 15-6). Преимущество особей с таким генотипом состоит не только в обладании обоими генами - старым О и новым О, но и в том, что они могут передавать это преимущество всем своим потомкам. [c.12]

Теперь образование гаплоидных ядер гамет может очень просто происходить в результате второго делеппя мейоза, при котором хромосомы выстраиваются на экваторе нового веретена и без дальнейшей репликации ДНК сестринские хроматиды отделяются друг от друга, как при обычном мнтозе, образуя клетки с гаплоидщ1м набором ДНК. Таким образом, мейоз состоит из двух клеточных делений, следующих за единственной фазой удвоения хромосом, так что из каждой клетки, вступающей в мейоз, получаются в итоге четыре гаплоидные клетки. [c.17]

В клетках эукариот ДНК упакована в дискретные структуры-хромосомы. Каким образом молекулы ДНК приходят в непосредственное соприкосновение Контакт между парами родительских хромосом осуществляется в раннем мейозе. Процесс назван синапсисом или спариванием хромосом. Гомологичные хромосомы (каждая из которых состоит из двух сестринских хроматид, образуемых предшествующей репликацией) приближаются друг к другу. Они оказываются латерально связанными в форме синаптонемального комплекса, который у каждого вида имеет характерную структуру. Детали этой структуры могут существенно отличаться. [c.443]

При мейозе в результате двух последовательных клеточных делений, следующих за одним циклом репликации ДНК. из одной диплоиОной клетки образуются четыре гаплоидные. У животных начальные фазы формирования яйцеклетки и сперматозоида сходны. В обоих случаях в мейозе доминирует профаза I, которая может занимать 90% всего времени мейоза. В этот период каждая хромосома состоит из бвух тесно сближенных сестринских хроматид. Кроссинговер (перекрест) между хромосомами осуществляется на стадии пахитены в профазе /. когда конъюгация каждой пары гомологичных хромосом закрепляется синаптонемальным комплексом. Как полагают, каждый перекрест происходит при участии крупного рекомбинационного узелка и привоОит к образованию хиазмы, сохраняющейся вплоть Оо анафазы I. В результате первого деления мейоза в каждую дочернюю клетку попадает по одной хромосоме из каждой пары гомологов, состоящих в это время из соединенных сестринских хроматид. Затем без репликации ДНК быстро протекает второе деление, при котором каждая сестринская хроматида попадает в отдельную гаплоидную клетку. [c.25]

За последнее десятилетие достигнуты определенные успехи в области исследования молекулярных механизмов, определяющих различия между нормальным и патологическим делением клеток. В разных культурах клеток обнаружено семейство факторов деления, которые действуют подобно убиквитину, но при этом контролируют длину те-ломеров (Tanaka et al., 1999). Теломеры — это концевые структуры ДНК в хромосоме, в основе функционирования которых лежит способность гуанозина образовывать само-ассоциаты. Теломеры представляют собой специализированные ДНК-полипептидные комплексы. Они защищают хромосомы от сщивания конец в конец и от действия эндонуклеаз. Некоторые авторы считают, что теломеры могут служить также для узнавания гомологичных хромосом в процессе мейоза. Длина теломеров неодинакова на разных стадиях клеточного цикла и в разных тканях, однако она укорачивается при каждой репликации. Поэтому клетка может делиться только ограниченное число раз. На конце теломеры имеют подвешенный (не спаренный) участок G-обогащен- [c.150]

Корень термина геном отсылает нас только к генам, и геном какого-либо организма обычно рассматривается как полная последовательность нуклеотидов его ДНК, в которой записана информация обо всех генах. Действительно, геномы бактерий и дрожжей состоят преимущественно из кодирующих гены областей. Однако у многоклеточных эукариот гены составляют только малую часть генома. Мы еще далеки от детального знания о негенных элементах генома, определяющих функции гетерохроматина, тело-меры, центромеры, участвующих в процессах компактизации хромосомы, транскрипции, репликации, митоза, мейоза, репарации. В настоящее время наиболее важными задачами являются поиск и характеристика элементов генома, определяющих правильную временную и пространственную экспрессию генов, детальная идентификация энхансеров, сайленсеров, инсуляторов и других регуляторных элементов, а также анализ нуклеосомного и/или хроматинового кода, выявление мест связывания различных белковых факторов с ДНК и хроматином. В дальнейшем мы узнаем больше о таких элементах генома, как, например, гены, кодирующие РНК, которые не кодируют белков, участки начала репликации ДНК и генетические элемен- [c.58]

Диплоидные ядра содержат по две копии каждой хромосомы (это не относится лишь к половым хромосомам), одна из которых происходит от мужского родителя, а другая - от женского. Эти две копии называются гомологами, и в большинстве клеток они ведут себя как совершенно независимые хромосомы. Когда благодаря репликации ДНК каждая хромосома удваивается, две ее копии остаются сначала соединенными вместе (их называют сестринскими хроматидами). При обычном клеточном делении (описанном в гл. 13) сестринские хроматиды выстраиваются в экваториальной плоскости веретена таким образом, что их кинетохорные волокна направлены к противоположным полюсам. В результате сестринские хроматиды в анафазе отделяются друг от друга (теперь они называются хромосомами), и каждая дочерняя клетка наследует по одной копии каждого гомолога (см. разд. 13.5). Между тем гаплоидные гаметы, образовавшиеся при делении диплоидной клетки путем мейоза, содержат по одной хромосоме каждой гомологичной пары (отцовского или матфинского происхождения), т. е. только половину исходного числа хромосом. В связи с этим к аппарату клеточного деления здесь предъявляется дополнительное требование гомологи должны иметь возможность узнавать друг друга и соединяться в пары, перед тем как они выстроятся на экваторе вфетена. Такое спаривание, или конъюгация, гомологичных хромосом материнского и отцовского происхождения происходит только в мейозе (рис. 15-8) подробности этого процесса будут рассмотрены позже. [c.15]

При наличии механизма конъюгации отцовских и материнских гомологичных хромосом и их последующего расхождения мейоз мог бы в принципе осуществляться путем видоизменения одного митотического цикла, если бы в нем выпала фаза удвоения хромосом (8) и гомологи спфивались перед фазой М. Тогда в результате следующего клеточного деления могли бы непосредственно образоваться две гаплоидные клетки. Однако на самом деле процесс мейоза более сложен. Перед конъюгацией каждый из гомологов подвергается удвоению, образуя пару тесно связанных сестринских хроматид аналогично тому, как это происходит при обычном клеточном делении. Специфические особенности мейоза проявляются лишь после завершения репликации ДНК. Вместо того чтобы отделиться друг от друга, сестринские хроматиды ведут себя как единое целое (как будто дупликация хромосом не произошла) каждый дуплицированный гомолог конъюгирует с партнером, образуя структуру, состоящую из четырех хроматид и называемую бивалентом. Бивалент располагается на экваторе веретена, и в анафазе дуплицированные гомологи (каждый из которых состоит из двух сестринских хроматид) отделяются друг от друга и расходятся к противоположным полюсам причем в каждом из них две сестринские хроматиды остаются соединенными. Таким образом, при первом делении мейоза каждая дочерняя клетка наследует две копии одного из двух гомологов и поэтому содержит диплоидное количество ДНК. Однако она отличается от обычных диплоидных клеток в двух отношениях 1) обе копии ДНК каждой хромосомы происходят лишь от одной из двух гомологичных хромосом, имевшихся в исходной клетке (хотя, как мы увидим, в результате генетической рекомбинации происходит некоторое перемешивание материнских и отцовских ДНК), и 2) эти две копии клетка получает в виде тесно связанных сестринских хроматид, составляющих единую хромосому (рис. 15-8). [c.15]

Мейоз этапы деления диплоидной клетки на четыре гаплоидные дочерние клежи. Этот процесс отличается от митоза тем, что включает два клеточных деления и только один раунд репликации хромосом. На схеме показаны две пары гомологичных хромосом (они выделены разным цветом). Во время интерфазы хромосомы имеют вид тонких диффузных нитей. После репликации сестринские хроматиды остаются тесно связанными и начинают конденсироваться, что указывает на начало профазы. Затем гомологичные пары сестринских хроматид приходят в тесное соприкосновение, образуя тетрады этот процесс называется синапсисом. Начало мейотической метафазы I характеризуется дальнейшей конденсацией хромосом и дезинтеграцией ядерной мембраны. В анафазе I члены гомологичной пары сестринских хроматид начинают перемещаться к разным полюсам удлиняющейся клетки. К концу телофазы I и клеточного деления I образуются две дочерние клетки, [c.16]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология