Геномы клеточных органелл

Исследование изолированных клеточных органелл Субфракционирование органелл Выделение и характеристика метаболитов и ферментов Клонирование генов, кодирующих ферменты и другие белки [c.17]

Клетки эукариот богаты различными органеллами. Прежде всего это клеточное ядро, в котором происходят все процессы с участием ядерной ДНК, входящей в состав хроматина, в первую очередь процессы репликации, репарации и транскрипции. Даже в пределах ядра имеется распределение процессов между отдельными его частями. Наиболее четко это выражено в случае синтеза рибосомных РНК и формирования рибосом. Участки хроматина, содержащие гены рибосомных РНК, находятся в виде петель хроматина в определенной области ядра, называемой ядрышком. Здесь происходит их транскрипция с помощью РНК-полимеразы I и первые фазы формирования рибосом. Рибосомные белки, необходимые для сборки рибосом, поступают из цитоплазмы, в которой сосредоточено их производство. [c.432]

Репликация, транскрипция и трансляция ядерного генома. У эукариот генетическая информация, содержащаяся в ядре, распределена между хромосомами. Каждая хромосома — это нитевидная структура, содержащая ДНК, основные белки особого типа, называемые гистонами и группу негистоновых белков, которые, вероятно, играют какую-то роль в регулировании функции генов. В неделящемся, или интерфазном, ядре каждая хромосома сильно выгнута и имеет толщину всего 20-30 нм поэтому ее нельзя увидеть с помощью светового микроскопа. Интерфазное ядро содержит ядрышко — органеллу, богатую РНК и связанную со специфическим участком хромосомы — ядрышковым организатором. Ядрышковый организатор содержит множество копий генов, определяющих структуру рибосомальных РНК ядрышко служит местом синтеза высокомолекулярного РНК-предшественника, из которого затем путем расщепления образуются основные типы молекул РНК, входящих в состав цитоплазматических рибосом. Эти РНК, а также матричные РНК, синтезируемые в других участках хромосом, выходят через ядерные поры в цитоплазму, где происходит сборка рибосом и синтезируется основная масса клеточного белка. [c.48]

В этой главе мы вкратце рассмотрим современные методы, используемые для изучения клеток. Мы начнем знакомиться с теми из них, которые позволяют изучать клетку как единое целое, и затем обратима к анализу составляющих клетку макромолекул. Отправной точкой станет микроскопия, ПОСКОЛЬК клеточная биология началась со световой микроскопии, и этот метод до сих пор остается весьма эффективным инструментом исследования, наряду с более современным устройствами для получения изображения, основанными на электронных пучках или иных формах излучения. От пассивного наблюдения мы постепенно перейдем к методам, предполагающим активное вмешательство рассмотрим, как клетки различных типов могут быть отделены от ткани и при этом сохранять способность расти, узнаем, как клетки можно разрушить, а клеточные органеллы и составляющие их макромолекулы выделить в чистом виде. И наконец, мы изложим суть технологии рекомбинантных ДНК, благодаря которой стало возможным выделять, секвенировать и манипулировать генами и, следовательно, изучать механизмы их действия в клетке. [c.172]

Механизмы наследования, рассмотренные в этой главе, убеждают в том, что клетка может содержать сложную систему полуавтономных взаимодействуюш их генетических единиц, находящихся не только в хромосомах ядра, но и в нуклеоплазме, в клеточных органеллах (пластидах, митохондриях и др.), а также в цитоплазме. Наследование этих генетических детерминант порой трудно отличить от наследования эндосимбионтов и вирусов. Особенно это касается вирусов, поскольку провирусы могут объединяться с геномом клетки в ее ядре и приобретать свойства, характерные для эписом в интегрированном состоянии, т. е. наследоваться как часть генетического материала ядра. Это в свою очередь открывает дополнительные перспективы направленного переноса отдельных генов — проблема, которая будет рассмотрена в следующей главе. [c.256]

Биохимический анализ часто сопряжен с разрущением тонкой структуры клеток. Однако в настоящее время разработаны методы мягкого фракционирования клеточного содержимого, целью которых является сохранение функции различных клеточных компонентов. Подобно тому как ткань можно разделить на составляющие клетки различных типов, клетки можно разделить на ее функциональные органеллы и макромолекулы. В этом разделе мы сосредоточим внимание на методах, позволяющих проводить очистку органелл и белков Родственные методы мечения макромолекул радиоизотопами и антителами, равно как и чрезвычайно эффективные методы анализа ДНК и функции генов, обсуждаются в последующих разделах. [c.208]

В принципе та же ситуация в живой природе. Все биосистемы имеют клеточную организацию с однотипным строением клеток, органелл, генетического аппарата и т.д. У всех видов животных и растений гены построены из одних и тех же четырех нуклеотидов, а белки - из одних и тех же двадцати аминокислот. В процессе дивергентного эволюционного развития совершенствование и усложнение биосистем происходит путем дифференциации и объединения уже существовавших структур с образованием новых связей, т.е. путем добавления и комбинирования, а не кардинальной переделки прежней структурной организации. Таким образом, наличие у природы структурной организации сделало возможным появление научного мышления. "Представим себе, - писал К.А. Тимирязев в 1920 г., - что бы было, если бы вместо наших 60 элементов, их существовало бы 60 млрд. Каждый камень представлялся бы нам чем-то совершенно новым, все известное нам об остальном было бы нам не в прок... А каково было бы положение биологии, если бы существовали бы только неделимые особи, не было бы видов, дети не походили бы на родителей" [10. С. 11]. [c.20]

Особые РНК-полимеразы обеспечивают транскрипцию клеточных органелл эукариот — хлоропластов и митохондрий. В составе хлоропластной ДНК обнаружены гены, гомологичные генам, кодирующим а-, - и -субъединицы РНК-полимеразы Е. oli. Это, а также сходство нуклеотидной последовательности промоторов бактерий и хлоропластов свидетельствует о том, что РНК-полимераза хлоропластов должна быть сходна с РНК-полимеразой бактерий. РНК-полимеразы митохондрий состоят, по-видимому, всего из одной субъединицы, подобно РНК-полимеразам, кодируемым некоторыми бактериофагами, такими, как ТЗ и Т7. РНК-полимераза митохондрий дрожжей сходна с РНК-полнмеразами этих фагов по аминокислотной последовательности. Ген, кодирующий митохондриальную РНК-полимеразу, располагается в ядре. [c.136]

Соматическая гибридизация — процесс вовлечения в генетическую рекомбинацию хромосомы и гены ядра и органелл вне сексуального цикла, например, путем слияния изолированных протопластов. Приводит к появлению гибридных клеточных линий и соматических гибридов растений. [c.467]

Карточки FTA с системой защиты гена — безопасная и удобная система для сбора, транспортировки и хранения образцов крови и других биологических жидкостей. FTA-карточки состоят из фильтровальной бумаги, обработанной буфером, содержащим мощные денатурирующие вещества, предотвращающие рост бактерий и других микроорганизмов, а также защищающие ДНК от действия нуклеаз, окисления и УФ повреждений. После специальной обработки FTA-карты с нанесенным биологическим материалом происходит разрушение клеточных мембран и высвобождение ДНК из органелл и ее прочное связывание с FTA-матриксом (рис. 5 и 6). [c.91]

Эукариотическая клеточная организация, при которой многочисленные генные центры собраны в настоящие хромосомы, все функции распределены между ядром и цитоплазмой и клетка содержит такие органеллы, как хлоропласты и митохондрии, была другим большим шагом вперед в смысле сложности структуры и способности самостоятельно осуществлять разнообразные жизненные процессы. [c.242]

Гибридизация соматических клеток. Следующий метод клеточной селекции — создание неполовых гибридов путем слияния изолированных протопластов, полученных из соматических клеток. Этот метод позволяет скрещивать филогенетически отдаленные виды растений, которые невозможно скрестить обычным половым путем, вызывать слияние трех и более родительских клеток, получать асимметричные гибриды, несущие весь генный набор одного из родителей наряду с несколькими хромосомами или генами, или только органеллами и цитоплазмой другого. Гибридизация соматических клеток дает возможность не только соеди-нить в одном ядре гены далеких видов растений, но и сочетать в гибридной клетке цитоплазматические гены партнеров. [c.154]

Рибосомная РНК составляет примерно 80% всей РНК клетки. Она кодируется генами, находящимися в ДНК нескольких хромосом, расположенных в участке ядрышка, известном под названием ядрышкового организатора. Последовательность оснований в рРНК сходна у всех организмов — от бактерий до высших растений и животных. рРНК содержится в цитоплазме, где она связана с белковыми молекулами, образуя вместе с ними клеточные органеллы, называемые рибосомами (разд. 5.10.4). [c.171]

РНК-полимеразы митохондрий и хлоропластов имеют, по-видимому, меньшие размеры и отличаются от ядерных ферментов. Безусловно, геном этих органелл намного меньше клеточного генома, и собственным полимеразам нужно транскрибировать только ограниченное число генов следовательно, и транскрипционный контроль у них может быть более простым. Эти ферменты могут быть аналогичны фаговым полимеразам, отвечающим за транскрипцию только определенных единичных генов и не способных отвечать на более сложные сигналы. Ни один из этих ферментов до сих пор не очищен в количествах, достаточных для тестирования в системе in vitro. [c.138]

Некоторые гены органелл содержат интроны 492 Неменделевское (цитоплазматическое) наследование митохондриальных генов позволяет отличать их от генов клеточного ядра 493 [c.515]

Парасексуальный процесс рассмотрен в гл. 8, где акцентировалось внимание на поведении генов и хромосом ядер, объединяемых в гетерокарионах. Существование полуавтономных клеточных органелл со своими генетическими детерминантами, а также присутствие в клетке других генетических детерминант, локализованных вне ядра, побуждает обратиться еще к одной стороне парасексу- [c.244]

Сторонники этой гипотезы рассматривают самостоятельность аппарата репликации, транскрипции и белкового синтеза (см. гл. 15) в клеточных органеллах, близких по строению к аналогичным аппаратам бактерий, как одно из доказательств справедливости такой гипотезы. В то же время нельзя забывать, что многие функции органелл находятся также под контролем ядра. Подчеркнем, что все белки рибосом митохондрий у дрожжей, за исключением одного, кодируют гены ядра, так же как и многие цитохромы, работающие на митохондриях. Структура генов митохондрий более сходна с таковой в клеточном ядре, чем с генами бактерий (см. гл. 15, 19). Все это показывает маловероятность симбиогенетического происхождения митохондрий. [c.250]

Многочисленные данные подтверждают, что аппарат Гольджн играет важную роль в системе, с помощью которой геном клетки регулирует многие аспекты развития клеток н их объединения. Можно считать доказанным [21], что большая часть входящих в состав матрикса полисахаридов синтезируется в аппарате Гольджи, а затем переносится в новообразующиеся стенки. Время от начала синтеза полисахарида в тельцах Гольджи до его отложения в клеточной стенке составляет 3—7 мин [38]. Перенос синтезированных молекул ГМЦ от тельца Гольдл<и к клеточной стенке осуществляется специальными органеллами в виде мелких пузырьков. [c.26]

Эукариоты имеют истинное ядро. Оно содержит преобладающую 4a ib генома эукариотической клетки. Геном в основном представлен набором хромосом, которые в ходе процесса, называемого митозом, удваиваются и распределяются между дочерними клетками. В хромосомах ДНК находится в связи с гистонами. В эукариотической клетке имеются и другие органеллы, содержащие ДНК,-митохондрии и (у растений) хлоропласты, но в этих органеллах находится лишь очень малая часть клеточного генома, которая представлена молекулами ДНК, замкнутыми в кольцо. Рибосомы в эукариотической клетке более крупные (80S), чем у прокариот. [c.11]

Большинство клеточных белков синтезируется в рибосомах ассоциированных с эндоплазматическим ретикулумом (гл. 11) Некоторые из белков, присутствующих в митохондриях (напри мер, цитохром с и малатдегидрогеназа), синтезируются в рибо сомах, а затем каким-то образом транспортируются в мито хондрии. Иногда ферменты, встречающиеся в двух компартмен тах, фактически представляют собой две или более формы (изоферменты). Эти изоферменты являются белками с разной аминокислотной последовательностью, т. е. они кодируются разными генами один белок присутствует в одной органелле, другой белок — в другой. Примерами такого рода являются митохондриальный и цитоплазматический изоферменты малат-дегидрогеназы (КФ 1.1.1.37), аспартатаминотрансферазы (КФ 2.6.1.1) и супероксндднсмутазы (КФ 1.15.1.1). [c.90]

Мы предполагаем, что протоэукариот был высокоразвитой аэробной клеткой, размеры которой были крупнее размеров, свойственных прокариотам. Такая тенденция к увеличению размеров сделала необходимым... значительное увеличение поверхности дыхательной мембраны. Сначала это достигалось впячиванием внутренней мембраны клетки, а позднее образованием связанных с мембраной пузырьков, возникших от внутренней клеточной мембраны. Образовавшиеся таким образом дыхательные частицы были топологически замкнутыми объектами, окруженными мембраной, представлявшей собой избирательно проницаемый барьер между дыхательными элементами и цитоплазмой... Поскольку постоянное обновление компонентов этих сложных органелл было неэкономичным, клеткам было выгодно включить в эти органеллы механизм синтеза белков, необходимый для поддержания органеллы... Мы предполагаем, что клетка ввела систему синтеза белков в дыхательную органеллу, просто включив стабильную плазмиду, содержащую необходимые гены для рибосом-ных компонентов . [c.198]

Описанные в данной главе эксперименты свидетельствуют в пользу использования in vitro мутагенеза клонированных генов НА для изучения функции гидрофобных областей белка. Существуют многочисленные возможности распространения этой технологии на другие участки молекулы, включая пептид слияния, антигенные сайты, сайт связывания рецептора и точки прикрепления углевода. Точный анализ роли индивидуальных аминокислот в структуре и функции белка может быть проведен при введении изменений в одном основании в определенных сайтах в гене НА с использованием олигонуклеотидуправляемого мутагенеза [32]. Хотя подобные эксперименты будут особенно уместны для нашего анализа молекулы НА, эти дополнительные результаты весьма ценны для понимания структуры и функции цельных мембранных белков в общем смысле. Не говоря об особенных свойствах, связанных с антиген-ностью и биологическим значением, структура молекулы НА характерна для основного класса клеточных мембранных белков. Более того, поскольку биосинтез НА включает ферменты клетки хозяина и процессы во время трансляции, мембранного транспорта, гликозилирования и созревания, НА представляет собой полезную модель для изучения мембранных белков и органелл. [c.184]

Высшие (эукариотические) клетки в 10-100 раз крупнее, чем бактериальные (прокариотические). Избирательно проницаемая мембрана (состоящая из множества липидных молекул), регулирует перемещение различных веществ, включая воду, в клетку и из клетки. Мембрану бактериальной клетки окружает довольно жесткая клеточная стенка. Растительные клетки также имеют внешнюю грубую клеточную стенку (на рисунке не показана). В состав высших клеток входит окруженное мембраной ядро, содержащее несколько хромосом (длинных линейных молекул ДНК). Бактериальные клетки имеют только одну кольцевую хромосому. В высших клетках РНК-копии генов производятся в ядре (процесс транскрипции) и перемещаются в цитоплазму после преобразования (процессинга). (См. рис. 4.4 и 4.5). Затем в цитоплазме эти молекулы информационной мРНК транслируются в белок с помощью специальной молекулярной машины, или органеллы, которая называется рибосомой (см. приложение). [c.42]

Процессы, происходящие во время днфференцировки клеток, в конце концов завершаются, и клетка достигает стационарного состояния зрелости, в котором непрерывно поддерлеивается ее метаболизм (конечно, за исключением таких клеток, как мертвые клетки ксилемы). Видимыми признаками дифференцированного состояния являются различия в строении клеточных стенок и некоторых цитоплазматических органелл, таких, как пластиды. Если вспомнить, что ряд тканей специфически приспособлен к выполнению определенных функций (фотосинтез, -секреция или запасание веществ), то становится очевидным, что дифференцировка должна также затрагивать некоторые стороны метаболизма. Такая дифференцировка почти наверняка должна быть связана с различиями в синтезе ферментов, что в свою очередь свидетельствует о сохранении между клетками различий в активности генов даже в зрелом состоянии. [c.472]

Клеточный уровень патогенеза генных болезней может проявляться не только в конкретных органеллах, но и в виде нарушения скоордш1ированности функций клетки. Так, мутации, затрагивающие области онкогенов, ведут к снятию контроля размножения клеток (репрессия антионкогенов) и соответственно к злокачественному росту (наследственные формы рака толстой кишки, ретинобластома). [c.115]

Именно мещленность этого процесса могла быть причиной длительной задержки — 2 мл рд. лет или более — м жду первым появлением примитивных фотосинтезирующих организмов и появлением эукариот. Эукариотическая клеточная организация, при которой многочисленные генные центры собраны в настоящие хромосомы, все функции распределены между ядром и цитоплазмой и клетка содержит та1кие органеллы, как хлоропласты и митохондрии, была другим большим шагом вперед в усложнении структуры и развитии способности осуществлять разнообразные жизненные процессы. [c.287]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология