Гигантские хромосомы и гены

ГИГАНТСКИЕ ХРОМОСОМЫ ДЕМОНСТРИРУЮТ ГРАФИК СЧИТЫВАНИЯ ГЕНОВ [c.291]

По счастью, оказалось, что у нашей старой знакомой дрозофилы тоже встречаются подобные гигантские хромосомы, особенно часто в слюнных железах (рис. 135). Дрозофила является, пожалуй, лучше всего изученным в генетическом отношении организмом. Для нее построены очень подробные хромосомные.карты. И вот когда сравнили эти карты с картинами расположения поперечных дисков, обнаружилось настолько полное соответствие (рис. 136), что можно было рискнуть сделать следующий вывод поперечные диски соответствуют генам — тем самым генам. [c.292]

Гигантские хромосомы и гены [c.196]

Гигантские хромосомы используют для изучения функции генов в онтогенезе, а также для анализа мутационной изменчивости, происходящей в результате хромосомных перестроек под влиянием различных мутагенных факторов. [c.34]

В течение времени, прошедшего между первым и вторым изданиями, изучение мутаций шло гигантскими темпами и было опубликовано множество работ, в которых описывалось действие разных физических и химических факторов на хромосомы и гены. В пределах настоящей книги будут изложены лишь итоги этих исследований. Несколько больше места отведено изложению биохимической генетики и связи генетики с индивидуальным развитием — очень важным и также быстро развивающимся областям исследования. [c.14]

Но уже в 1934 году Н. Кольцов убежден В основе каждой хромосомы лежит тончайшая нить, которая представляет собой спиральный ряд огромных органи ческих молекул — генов. Возможно, вся эта спираль является одной гигантской длины молекулой . [c.152]

Разительный пример можно найти у плодовой мушки дрозофилы. В течение 5-10 мин после инъекции стероидного гормона линьки насекомых-экдизона-в гигантских политенных хромосомах слюнных желез появляются шесть новых участков активного синтеза РНК (они видны в виде пуфов, см. разд. 8.1.13). Через определенное время некоторые из белков, синтезированных во время первичного ответа, индуцируют около сотни новых участков синтеза РНК, что приводит к появлению большой группы белков, характерных для вторичного ответа. Один или несколько первичных белков управляют всем ответом, выключая по принципу обратной связи транскрипцию всех генов, участвовавших в первичном ответе (рис. 13-15). Вполне вероятно, что аналогичные механизмы осуществляют усиление и регуляцию многих реакций на гормоны и в клетках млекопитающих. [c.259]

В ходе развития клетки конформации гистонов и НГБ и их ДНК-комплексов изменяются и геном испытывает функциональные изменения, становясь более или менее доступным действию регуляторных белков цитоплазмы. На гигантских хромосомах двукрылых насекомых на определенной стадии развития появляются пуффы — вздутые участки, являющиеся локусами наиболее интенсивного синтеза РНК. В этих участках происходят химические и конформационные изменения гистонов, что и обеспечивает изменение функциональности соответствующих генов. Но-видимому, в пуффах гистоны слабее связаны с ДНК, они более доступны действию протеаз и легче отделяются. Соответственно в пуффах гистоны не мешают работе РНК-полимеразы. В нормальных условиях гистоны препятствуют транскрипции. [c.296]

Если причиной дифференциации служит различие в скоростях работы генов, то все явление в целом представляет собой пример временного кодирования в слож-нокодированной пространственной структуре. Хромосома (ее ДНК) служит кодом для образования молекул РНК, в свою очередь обусловливающих кодированный синтез белков. Но если на разных участках хромосомы молекулы РНК возникают с различной скоростью, то совокупность скоростей определяет некоторый временный код, от которого зависит в динамической системе относительное количество ферментов и, следовательно, тот или иной уклон в общей массе процессов метаболизма. На этой основе можно хотя бы приблизительно осмыслить механизм дифференциации. В гигантских хромосомах дрозофилы содержат пучки хромосом, причем в тех местах, где гены тесно примыкают друг к другу, белковый синтез замедлен, а в тех зонах ( пуффы ), в которых хромосомы расположены более рыхло, образование белка идет более энергично. В ходе развития эмбриона изменяется и расположение пуффов. [c.213]

Конечно, то, что гены можно сфотографировать, важно уже само по себе, пусть даже гигантские хромосомы — это особый случай. Но исследование гигантских хромосом позволяет выяснить много нового, и это еще важнее. Мы уже говорили о том, что расно южение поперечных дисков в различных клетках совпадает, если их ядра находятся на одинаковых стадиях развития. Это должно означать, что на разных стадиях развития появляются расхождения. [c.293]

Второй пример хромосомной избыточности был обнаружен лишь в 1966 г. Если в гигантских хромосомах полный набор хромосомной ДНК, повторен тысячи раз по сравнению с ее содержанием в обычной хромосоме, то во втором случае хромосомной избыточности наблюдается иная картина. Оказывается, что даже одиночные молекулы ДНК, содержащиеся в некоторых на первый взгляд нормальных хромосомах эукариотов, несут в себе значительный избыток информации. Эта избыточность частична, так как в таких молекулах некоторые последовательности нуклеотицов длиной в один ген присутствуют в виде орной копии, тогда как другие могут быть повторены сто, тысячу или даже миллион раз. Это явление было открыто Р. Бриттеном при исследовании кинетики ренатурации денатурированной ДНК, о чем упоминалось в гл. VIII. [c.503]

Исследование тонкой структуры таких пуффов под электронным микроскопом показало, что их характерный вид обусловлен локальным распрямлением тысячи параллельных плотно закрученных двойных спиралей ДНК, покрытых белком, из которых построена гигантская хромосома. Каждая из этих нитей имеет вид стержня фибриллярных участков матрикса, напоминающего картину ядрышковой транскрипции в ооцитах, показанную на фиг. 249. Таким образом, пуфф является видимым проявлением активной транскрипции определенной группы генов, находящихся в соответствующем участке хромосомы. Следовательно, регистрируя расположение пуффов на гигантской хромосоме IV в слюнных железах хирономуса на разных этапах превращения личинки во взрослое насекомое, можно-изучить динамику дифференцированного выражения генов. Результат такой работы схематически изображен на фиг. 253, которая показывает наличие или отсутствие пуффов в четырех определенных участках хромосомы IV на последовательных стадиях метаморфоза. Как видно, пуффы в точках А к Б появляются и исчезают дважды за период наблюдения, причем фазы их появления противоположны. Пуффы в точках В к Г появляются лишь к концу периода наблюдения. [c.516]

Некоторые клетки насекомых, например СЫгопо-тш, содержат гигантские хромосомы, образовавшиеся в результате нерасхождения дочерних хрома-тид после прохождения 10 циклов репликации. Копии ДНК, лежащие рядом в точном соответствии с локализованными на них генами, образуют хромосому с четко выраженным распределением полос— конденсированного и менее плотного хроматина. [c.67]

Сравнение генетических и цитологических карт хромосом. Чтобы установить, соответствует ли взаиморасположение генов в группах сцепления, определенное по данным кроссинговера, истинной их локализации в хромосомах, наряду с генетическими картами у дрозофилы были составлены цитологические карты, а затем их сравнили. Для этого использовали различные хромосомные перестройки, главным образом перемещения отдельных участков хромосом (транслокации), возникающие под действием лучей Рентгена. Изучали их сначала на обычных митотических хромосомах, а затем на гигантских хромосомах слюнных лселез. Метод состоит в том, что выпадение какого-либо перемещаемого участка маркированной с помощью кроссинговера хромосомы измеряют как генетически по изменению наследования соответствующих признаков в единицах перекреста, так и непосредственно в нанометрах при наблюдении в микроскоп, а затем составляют сравнительные генетические и цитологические карты хромосом. [c.112]

Ценным оказался метод сравнения генетического и цитологического взаиморасположения генов на хромосомах слюнных желез личинок дрозофилы. В микроскоп в гигантской хромосоме хорошо видны распололсенные в определенном порядке полоски и диски, представляющие собой скопления хроматина. При сравнении гигантских хромосом с нормальной хромосомой, в которой произошли структурные изменения, устанавливают, каким дискам соответствуют определенные гены. Любое обнаруживаемое путем из- [c.112]

Активность генов можно непосредственно наблюдать под мик роскопом иа гигантских хромосомах слюнных желез дрозофилы и хнрономуса ( tiironomiis dorsalis). Функциональные изменення хромосом выражаются в образовании своеобразных вздутий — пуффов. Пуффы — локусы хромосом, в которых осуществляется синтез U-PHK, т. е. происходит интенсивная работа генов (рис. 121). На разных стадиях развития и метаморфоза личинки меняется число и место образования пуффов, так как в процессе онтогенеза функциональная активность различных генов изменяется. В каждой клетке на разных стадиях развития особи имеется свой характерный набор пуффов. У дрозофилы, например, обнаружено 108 пуффов, которые последовательно сменяют друг друга в ходе индивидуального развития. [c.307]

Ткане специфиче ские пуффы. Если в любой момент жизни насекомого сравнить гигантские хромосомы различных ткапей, то окажется, что характер пуффинга специфичен для каждой ткани. Другими словами, на определенной стадии жизненного цикла насекомого в определенной хромосоме слюнной железы пуфф всегда будет находиться в одном и том же участке, а в той же хромосоме клеток средней кишки па той же-стадии —в другом. Каждый такой участок соответствует гену или небольшой группе генов и может служить хорошей иллюстрацией того, что в любое время в различных тканях особенно активны разные гены. [c.274]

Даже если бы хромосомы никогда нельзя было видеть, генетическое сцепление потребовало бы их изобрести. Линейное расположение генов в хромосомных группах и явления кроссинговера и структурных изменений — все это может быть выведено логическим путем , — писал в 1955 г. известный английский генетик К. Мазер. У многих объектов хромосомы хорошо различимы в световой микроскоп, и сопоставление цитологических и генетических карт, или карт групп сцепления, еще раз подтвердило хромосомную теорию. Такое сопоставление удобнее всего для объектов, у которых наиболее четко различима продольная дифферен-цировка хромосом по хромомерному строению, как это видно в пахитене у кукурузы. Очень удобны для этой цели гигантские хромосомы дрозофилы (см. стр. 68), на которых очень хорошо различимы диски гетерохроматина и междисковые участки — эухроматин. [c.109]

Переход от одной стадии развития к следующей, по-видимому, связан с изменениями в экспрессии геиов. При этом определенные, ранее экспрессировавшиеся гены активируются, а другие становятся или остаются неактивными. Прямые данные о смене активности генов получены для насекомых. Хорошо известно, что в клетках некоторых органов Drosophila и ряда других мух имеются гигантские хромосомы, образованные путем повторной, репликации цепей ДНК, не сопровождающейся делением ядра. Таким образом, каждая из этих гигантских хромосом состоит из большого числа параллельных нитей ДНК, так что соответствующие области различных нитей расположены друг против друга, и вся хромосома имеет характерную поперечную исчерченность. Каждый диск, по-видимому, соответствует одному гену или опероиу. На определенных стадиях развития насекомого один или более дисков разбухают, образуя пуфы , предположительно состоящие из РНК. Разбухание ди- [c.471]

Одна из интереснейших и фундаментальных проблем, связанных с синтезом белка в живой клетке, заключается в выяснении того, что заставляет аминокислоты, входящие в состав белка, соединяться между собой в последовательности, строго определенной для белка каждого типа. С этим тесно связан вопрос о том, каким образом информация о последовательности аминокислот воспроизводится в каждом новом поколении клеток. В настоящее время известно, что существуют вещества, содержащиеся в хромосомах клеточных ядер, ответственные за генетический контроль в растениях и н ивотных. Химический анализ хромосом показал, что они состоят из гигантских молекул дезоксирибонуклеопротеидов, которые представляют собой дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), связанные с белком. Установлено, что генетическую информацию при биосинтезе ферментов и других белков несет не белковая компонента нуклеопротеида, а ДНК поэтому в настоящем разделе основное внимание будет уделено ДНК и прежде всего ее структуре. Заметим, что участки ДНК представляют собой химический эквивалент генов Менделя — единиц наследственности. [c.86]

Существование гигантских хромосом в тканях личинок насекомых позволило У. Беерману и У. Клеверу непосредственно наблюдать дифференцированное выражение генов при развитии. При исследовании четырех гигантских хромосом слюнных желез хирономуса (фиг. 245) было установлено, что на трех из них имеются большие вздутия, или пуффы. Пуффы на двух длинных хромосомах представляют собой ядрышки, в которых происходит интенсивный синтез рибосомных РНК на ДНК ядрышкового организатора. Пуфф на короткой хромосоме IV представляет собой область, в которой происходит активное образование мРНК. [c.516]

В большинстве интерфазных клеток различные хромосомы невозможно отличить друг от друга, и, следовательно, трудно определить их расположение точнее, чем это описано выше. Исключение составляют гигантские политенные хромосомы интерфазных клеток личинок дрозофилы. Па этих хромосомах отдельные диски различаются достаточно хорошо, чтобы в интактном ядре можно было точно определить положение конкретных генов. Исследования показали, что набор интерфазных хромосом в целом не характеризует высокая упорядоченность, хотя Рабль-ориентация сохраняется. В двух на вид идентичных клетках по соседству часто расположены разные хромосомы. [c.168]

Факты, свидетельствующие об избыточности ДНК в клетках эукариот, были известны и раньше. Например, при изучении гигантских хромосом Drosophila и hiro-nomus оказалось, что диски в этих хромосомах имеют среднюю длину 20000-50000 нуклеотидных пар (20-50 т.п.н.). С другой стороны, данные генетического анализа свидетельствуют о том, что один диск (+ междиск) в норме содержит только один ген [1042]. Прямой анализ генома человека, однако, нуждается в новых методах. [c.114]

У дрозофилы известно большое число хромосомных перестроек, например делеций, приводящих к физической утрате целых участков хромосом, а с ними и доминантных аллелей тех генов, которые в них локализованы. Концы делеций можно локализовать на цитологической карте гигантских хромосом. При объединении в гетерозиготе какой-либо рецессивной аллели в одной из гомологичных хромосом и делеции — в другой получится гемизиготное состояние, в котором проявится рецессивная аллель. Проведя серию таких скреш 1ваний, можно достаточно точно локализовать соответствующий ген на цитологической карте. Для тех же целей используют и транслокации — перенос фрагмента одной хромосомы на другую, например с X- на Y-хромосому. Определяя цитологически точку разрыва при транслокации и наблюдая изменение характера наследования генов, можно локализовать их на цитологической карте. [c.109]

Работа по сопоставлению генетических и цитологических карт дрозофилы, предпринятая в 30-х годах в лаборатории Т. X. Моргана Ф. Г. Добжанским, показала, что те и другие карты коли-неарны, т. е. их элементы параллельно чередуются определенные диски гигантских хромосом и гены в группах сцепления. Большинство генов располагается в участках эухроматина. У-хромосома, как известно, бедная генами, почти целиком состоит из гетерохроматина. [c.109]

В оплодотворенные яйца животных вводили ДНК методом миКроинъекции и имплантировали эти яйца в половые пути псевдобеременных самок (Gordon et al., 1980). С помощью такого внедрения чужеродного гибридного гена в зачатковые клетки были получены гигантские мыши. Промотор гена ме-таллотионеин-1 мыши был слит со структурным геном гормона роста крысы и введен методом микроинъекции в мышиные яйца. Рост мышей резко усиливался. Чужеродная ДНК включалась в хромосомы мыши и передавалась через клетки зародышевой линии (Palmiter et al., 1982). [c.304]

В геноме многоклеточных эукариот выделяют два компонента эухроматин и гетерохроматин. Гетерохроматин включает значительную, иногда более половины по весу, часть ДНК. У дрозофилы гетерохроматин составляет более 30% ДНК. На рис. 1, А показаны эухроматиновые и гетерохроматиновые участки хромосом, наблюдаемые в делящихся клетках. Гетерохроматин сконцентрирован в основном около центромеры. Основная масса генов локализована в эухроматине, материал которого доступен для визуального анализа благодаря наличию у дрозофилы политенных хромосом, присутствующих в ядрах не делящихся клеток слюнных желез (рис. 1, Б). Политенные хромосомы представляют собой жгуты, составленные из параллельно расположенных молекул ДНК, образующихся в процессе последовательных актов редупликации ДНК. Существование таких гигантских политенных хромосом открывает новые возможности исследования геномов и определения в хромосомах локализации трансгенов, а также подвижных элементов (см. ниже) с помощью гибридизации in situ. [c.15]

Суммарная длина нуклеотидных последовательностей генома человека соответствует 3 миллиардам. По данным разных авторов, такая гигантская нуклеотидная последовательность может содержать от 50 до 100 тыс. генов. В настоящее время известна структура около 7 тыс. генов. Изучение структуры генов - не конечная цель программы. Помимо анализа последовательности нуклеотидов, проводится их картирование. Каждый ген приписывается к определенной хромосоме в строго определенное место — локус, устанавливается расстояние между генами, составляется карта хромосом человека. В настоящее время картированы около 8 тыс. генов. Увеличению скорости картирования генов на хромосомах способствует выявление маркерных последовательностей для каждой хромосомы. Эти маркерные последовательности много раз повторяются вдоль хро.мосомы и как бы делят ее на офа-ниченные участки. Работа с таким не-больши.м участком хромосомы облегчает процедуру выделения гена. Благодаря существованию маркерных последовательностей, геном человека разбит на отдельные фрагменты, и каждый фрагмент в случае необходимости может быть легко размножен вне организма. [c.72]

Выражение генов у эукариот, как и у прокариот, регулируется в значительной степени на уровне транс1фипции. Одно из наиболее надежных доказательств было получено при исследовании хромосом развивающихся насекомых. Гигантские поли-тетые хромосомы из слюнных желез Drosophila содержат более тысячи молекул ДНК, не разощедщихся при репликации и лежащих бок о бок друг с другом. В ка- [c.147]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология