Mi az a kromatin? A kromatin funkciói. Az eukarióta DNS három frakciója, elhelyezkedésük a kromoszómákban és a nukleoszómák funkciói a replikáció és transzkripció során

21.02.2022

1. A kromatin fajtái

2. Gének, távtartók

3. Nukleotidok szekvenciája a DNS-ben

4. A DNS térbeli szerveződése

1. Az osztódási aktusok közötti pihenés során a kromoszómák bizonyos szakaszai és a teljes kromoszómák tömörek maradnak. A kromatin ezen régióit ún heterokromatin. Jól fest.

A magosztódás után a kromatin fellazul és ebben a formában ún euchromatin. A heterokromatin a transzkripció szempontjából inaktív, és a DNS-replikáció tekintetében másként viselkedik, mint az euchromatin.

Fakultatív heterokromatin csak időnként heterokromatikus. Tájékoztató jellegű, azaz géneket tartalmaz. Amikor eukromatikus állapotba kerül, ezek a gének elérhetővé válhatnak a transzkripció számára. Két homológ kromoszóma közül az egyik lehet heterokromatikus. Ez a fakultatív heterokromatizáció szövetspecifikus, és bizonyos szövetekben nem fordul elő.

Konstitív heterokromatin mindig heterokromatikus. Többször ismétlődő bázisszekvenciákból áll, nem informatív (géneket nem tartalmaz), ezért a transzkripció szempontjából mindig inaktív. Láthatod őt És maghasadás során. Ő randevúz:

Leggyakrabban a centromeránál;

A kromoszómák végein (beleértve a műholdakat is);

A nucleolus szervezőjének közelében;

Az 5S-RNS gén közelében.

A heterokromatin, elsősorban fakultatív, az interfázis során egyesülhet egy intenzíven festődő kromocentrummá, amely a legtöbb esetben a sejtmag vagy a sejtmag szélén helyezkedik el.

2. Mindegyik kromoszóma olyan DNS folyamatos kettős hélix, amely magasabb rendű élőlényekben több mint 10 8 bázispárból áll. A magasabbrendű növények és állatok kromoszómáiban minden DNS kettős hélix (átmérője 2 nm) egy-pár centiméter hosszúságú. Az ismételt csavarás eredményeként több mikrométer hosszú kromatidba csomagolódik.

A gének lineárisan oszlanak el ezen a kettős hélix mentén, amelyek együttesen a DNS 25%-át teszik ki.

Géna DNS funkcionális egysége, információkat tartalmaz egy polipeptid vagy RNS szintéziséhez. Az átlagos génhossz körülbelül 1000 bázispár. A bázisok szekvenciája minden génben egyedi.

A gének között vannak távtartók- változó hosszúságú (néha több mint 20 000 bázispár) informatív DNS szakaszok, amelyek fontosak a szomszédos gén transzkripciójának szabályozásában.

Átírt távtartók a génnel együtt a transzkripció során véget érnek, és komplementer másolataik megjelennek a pre-i-RNS-ben a génkópia mindkét oldalán. Még magában a génben is vannak (csak az eukariótákban és vírusaikban) nem informatív szekvenciák, az úgynevezett intronok, amelyek szintén átíródnak. A feldolgozás során az intronok összes másolatát és a távtartók legtöbb példányát az enzimek kivágják.

Nem átírható távtartók előfordulhat a hiszton gének, valamint az rRNS gének között.

Redundáns gének nagyszámú (legfeljebb 10 4 vagy több) egyforma másolat képviseli. Ez a gének:

tRNS esetén;

5S-RNS és hisztonok;

Nagy mennyiségben szintetizált termékekhez.

A másolatok közvetlenül egymás mellett helyezkednek el, és azonos távtartókkal vannak felbontva. A tengeri sünben egymás után hevernek a H4, H2b, H2a és Hi hisztonok génjei, és ez a génszekvencia a DNS-ben több mint 100-szor ismétlődik.

3. Ismétlődő sorozatok - Ezek a DNS-ben többszörösen jelen lévő nukleotidszekvenciák. Mérsékelten ismétlődő szekvenciák - átlagosan 300 bázispár hosszúságú szekvenciák 10 2 -10 4 ismétléssel. Ide tartoznak a redundáns gének, valamint a legtöbb távtartó.

Erősen ismétlődő 10 5 -10 6 ismétlődésű szekvenciák alkotják a konstitutív heterokromatint. Ők mindig informatív. Ezek többnyire rövid szekvenciák, leggyakrabban 7-10 található bennük, és csak ritkán - csak 2 (például AT), vagy fordítva, több mint 300 nukleotidpár. Egymásba tömörülnek, és az egyik ismétlődő sorozat közvetlenül követi a másikat. Az erősen ismétlődő kromatin DNS-eket az analitikai frakcionálási eljárások során tanúsított viselkedésük miatt „műhold DNS-nek” nevezik. Az összes kromatin körülbelül 75%-a nem vesz részt a transzkripcióban: ezek erősen ismétlődő szekvenciák és nem átírható spacerek.

4. Izolált kromatinban A DNS kettős hélix szakaszai a hisztonmolekulák köré tekerednek, így itt egy elsőrendű szuperhélix jelenik meg. A DNS és hiszton komplexeket ún nukleoszómák. Korong vagy lencse alakúak és körülbelül 10 x 10 x 5 nm méretűek. Egy nukleoszóma beleértve:

8 molekula hisztonok:

Két H3 és két H4 molekula központi tetramerje; és külön-külön két H2a és H2b;

A DNS egy szakasza (körülbelül 140 bázispár), amely körülbelül 1,25 fordulatnyi hélixet alkot, és szorosan kötődik a központi tetramerhez.

A nukleoszómák között egy 30-100 bázispár hosszúságú hélix szakaszai vannak, szuperhelikális szerkezet nélkül; Hiszton ide köt Szia

Varrott kromatinban A DNS-t tovább rövidíti egy kevéssé érthető további tekercselés (magasabb rendű szupertekercs), amelyet nyilvánvalóan a Hi hiszton (és néhány nem hiszton fehérje) rögzít. Az interfázisba való átmenet során az euchromatin fellazul, ahogy a magasabb rendű szupertekercsek némelyike letekerődik. Ez valószínűleg a hisztonok konformációs változásai és a Hi-molekulák közötti kölcsönhatások gyengülése miatt következik be, az interfázis során 10-25 nm vastag kromatinstruktúrák (fő kromatinszálak vagy hélixek) is láthatók.

Egy kromatin készítményben a DNS általában 30-40%-ot tesz ki. Ez a DNS egy kétszálú helikális molekula. Az eukarióta sejtek DNS-e heterogén összetételű, több nukleotid szekvencia osztályt tartalmaz: gyakran ismétlődő szekvenciák (>106-szor), amelyek a szatellit DNS-frakcióban szerepelnek, és nem íródnak át; mérsékelten ismétlődő szekvenciák egy része (102-105), amelyek valódi gének blokkjait, valamint a genomban szétszórt rövid szekvenciákat reprezentálják; egyedi szekvenciák töredéke, amely információt hordoz a sejtfehérjék többségéről.

Kromatin

A kromatin fehérjével komplexben lévő DNS-ből áll. Az interfázisú sejtekben a kromatin egyenletesen kitöltheti a sejtmag térfogatát, vagy külön csomókban (kromocentrumokban) helyezkedhet el. Gyakran különösen jól látható a mag perifériáján (parietális, membránhoz közeli kromatin), vagy meglehetősen vastag (kb. 0,3 µm) és hosszú szálak összefonódását képezi a sejtmag belsejében, egy intranukleáris lánc látszatát képezve.

Az interfázisban a nucleolus képződik a nukleoláris szervező zónájában. Az euchromatin a DNS dekondenzált, despiralizált szakaszai, amelyekből a fehérje aminosav-összetételére vonatkozó genetikai információ olvasható ki (transzkripció). Az euchromatin a kromoszóma funkcionálisan aktív része.

A heterokromatin a DNS kondenzált, spiralizált szakaszai. A heterokromatin a kromoszóma funkcionálisan inaktív részei. A heterokromatin bázikus festékekkel intenzíven festődik, míg az euchromatin nem rendelkezik ezzel a tulajdonsággal, és világos, festetlen területekként jelenik meg a heterokromatin csomók között.

Az interfázisú magok kromatinja DNS-hordozó test (kromoszómák), amely ekkor elveszti tömör alakját, meglazul, dekondenzálódik. Az ilyen kromoszóma-dekondenzáció mértéke a különböző sejtek magjában változhat. Ha egy kromoszóma vagy annak egy része teljesen dekondenzált, akkor ezeket a zónákat diffúz kromatinnak nevezik. Amikor a kromoszómák nem teljesen fellazulnak, a kondenzált kromatin (néha heterokromatin) területei láthatók az interfázisú magban. Minél diffúzabb az interfázisú mag kromatinja, annál magasabbak a szintetikus folyamatok benne. A kromatin a maximumra kondenzálódik a mitotikus sejtosztódás során, amikor sűrű testek - kromoszómák - formájában található.

működő, részben vagy teljesen dekondensált állapotban, amikor a transzkripció és a reduplikáció folyamatai az interfázisú magban való részvételükkel mennek végbe;

inaktív állapotban - metabolikus nyugalmi állapotban maximális kondenzációjuk mellett, amikor a genetikai anyag elosztását és átvitelét végzik a leánysejtekbe.

Kémiailag a kromatinkészítmények dezoxiribonukleoproteinek komplex komplexei, amelyek DNS-t és speciális kromoszómális fehérjéket - hisztonokat - tartalmaznak.

Kromatin fehérjék

Ide tartoznak a hisztonok és a nem hiszton fehérjék.

A hisztonok erősen bázikus fehérjék. Lúgosságuk esszenciális aminosavakban (főleg lizinben és argininben) való dúsulásukkal függ össze. Ezek a fehérjék nem tartalmaznak triptofánt. A teljes hiszton készítmény 5 frakcióra osztható:

H1 (az angol hisztonból) - lizinben gazdag hiszton,

H2a - közepesen lizinben gazdag hiszton, H2b - közepesen lizinben gazdag hiszton,

H4 - argininben gazdag hiszton, H3 - argininban gazdag hiszton,

A hisztonok a citoplazmában lévő poliszómákon szintetizálódnak; ez a szintézis valamivel korábban kezdődik, mint a DNS-reduplikáció. A szintetizált hisztonok a citoplazmából a sejtmagba vándorolnak, ahol a DNS szakaszaihoz kötődnek.

A nem hiszton fehérjék a kromatin legrosszabbul jellemzett frakciói.

Yamdryshki

A kromoszómák azon régiói, ahol a riboszómális ribonukleinsavak (rRNS) szintézise zajlik. A sejtmag belsejében helyezkednek el, és nincs saját membránmembránjuk, de fény- és elektronmikroszkóppal jól láthatóak].

A nucleolus fő funkciója a riboszómális RNS és a riboszómák szintézise, amelyeken a polipeptid láncok szintézise a citoplazmában történik. A sejtgenomban speciális régiók, úgynevezett nukleoláris szervezők találhatók, amelyek riboszomális RNS (rRNS) géneket tartalmaznak, amelyek körül nukleolusok képződnek. A sejtmagban az rRNS-t az RNS-polimeráz I szintetizálja, érése és a riboszómális alegységek összeállítása. Az ezekben a folyamatokban részt vevő fehérjék a nucleolusban lokalizálódnak. Néhány ilyen fehérje speciális szekvenciával rendelkezik - a nukleoláris lokalizáció jele. Az elektronmikroszkópos vizsgálat lehetővé teszi a sejtmag két fő komponensének azonosítását: szemcsés (a periféria mentén) - érő riboszomális alegységek és fibrilláris (a központban) - a riboszóma prekurzorok ribonukleoprotein szálai.

A szemcsés komponenst ribonukleoprotein részecskékből (riboszómális alegységekből) álló szemcsék képviselik (átmérője 10-20 nm). A fibrilláris rész sűrű, vékony elektronsűrű szálakból áll (átmérője 5-8 nm), tömör tömeget alkotva. Ezek a szálak a kevésbé sűrű anyagból készült könnyebb magok köré koncentrálódnak (fibrilláris központok). Úgy gondolják, hogy a fibrilláris anyag RNS (riboszomális RNS), a fibrilláris centrumok pedig DNS-ből állnak, és szerkezetükben kromatinszemcséknek felelnek meg.

Az amorf komponens sápadtan festődik, és nukleoláris szervezőterületeket tartalmaz specifikus RNS-kötő fehérjékkel és nagy DNS-hurkokkal, amelyek aktívan részt vesznek a riboszómális RNS transzkripciójában.A fibrilláris és szemcsés komponensek nukleoláris filamentumot (nukleonémet) alkotnak, amelynek vastagsága 60-80 nm.

A nucleolus fő funkciója a riboszómák szintézise. A sejtgenomban speciális régiók, úgynevezett nukleoláris szervezők találhatók, amelyek riboszomális RNS (rRNS) géneket tartalmaznak, amelyek körül nukleolusok képződnek. A sejtmagban az rRNS-t az RNS-polimeráz I szintetizálja, érése és a riboszómális alegységek összeállítása. Az ezekben a folyamatokban részt vevő fehérjék a nucleolusban lokalizálódnak.

Az eukarióta élőlények genetikai anyaga nagyon összetett felépítésű. A sejtmagban található DNS-molekulák egy speciális többkomponensű anyag - a kromatin - részei.

A fogalom meghatározása

A kromatin a sejtmag örökletes információt tartalmazó anyaga, amely a DNS komplex funkcionális komplexe szerkezeti fehérjékkel és más elemekkel, amelyek biztosítják a karióta genom csomagolását, tárolását és megvalósítását. Leegyszerűsített értelmezésben ez az az anyag, amelyből a kromoszómák készülnek. A kifejezés a görög "króm" szóból származik - szín, festék.

A koncepciót Fleming vezette be még 1880-ban, de még mindig vita folyik arról, hogy mi a kromatin a biokémiai összetételét tekintve. A bizonytalanság a genetikai molekulák (egyes enzimek és ribonukleinsavak) strukturálásában nem részt vevő komponensek kis részét érinti.

Az interfázisú atommag elektronfotózása során a kromatint a sötét anyag számos területeként jelenítik meg, amelyek lehetnek kicsik és szétszórtak, vagy nagy, sűrű klaszterekké egyesülhetnek.

A sejtosztódás során a kromatin kondenzációja kromoszómák képződését eredményezi, amelyek hagyományos fénymikroszkóppal is jól láthatóak.

A kromatin szerkezeti és funkcionális összetevői

Annak érdekében, hogy meghatározzák, mi a kromatin biokémiai szinten, a tudósok ezt az anyagot kivonták a sejtekből, oldatba vitték, és ebben a formában tanulmányozták az összetevők összetételét és szerkezetét. Kémiai és fizikai módszereket egyaránt alkalmaztak, beleértve az elektronmikroszkópos technológiákat is. Kiderült, hogy a kromatin kémiai összetételét 40%-ban hosszú DNS-molekulák, közel 60%-ban pedig különféle fehérjék képviselik. Ez utóbbiak két csoportra oszthatók: hisztonokra és nem hisztonokra.

A hisztonok alapvető nukleáris fehérjék nagy családja, amelyek szorosan kötődnek a DNS-hez, és a kromatin szerkezeti vázát alkotják. Számuk megközelítőleg megegyezik a genetikai molekulák százalékos arányával.

A fehérjefrakció többi részét (legfeljebb 20%) DNS-kötő és térben módosító fehérjék, valamint a genetikai információ olvasási és másolási folyamataiban részt vevő enzimek alkotják.

A kromatinban az alapelemeken kívül kis mennyiségben ribonukleinsavak (RNS), glikoproteinek, szénhidrátok és lipidek is megtalálhatók, de a DNS-csomagoló komplexummal való kapcsolatuk kérdése még nyitott.

Hisztonok és nukleoszómák

A hisztonok molekulatömege 11-21 kDa között változik. A nagyszámú bázikus aminosav, a lizin és az arginin pozitív töltést ad ezeknek a fehérjéknek, elősegítve az ionos kötések kialakulását a DNS kettős hélix ellentétes töltésű foszfátcsoportjaival.

5 típusú hiszton létezik: H2A, H2B, H3, H4 és H1. Az első négy típus részt vesz a kromatin fő szerkezeti egységének - a nukleoszómának - kialakulásában, amely egy magból (fehérje magból) és a körülötte lévő DNS-ből áll.

A nukleoszómamagot nyolc hisztonmolekulából álló oktamer komplex képviseli, amely magában foglalja a H3-H4 tetramert és a H2A-H2B dimert. Egy körülbelül 146 nukleotidpárból álló DNS-szakaszt a fehérjerészecske felületére tekercselnek fel, 1,75 fordulatot képezve, és egy linker szekvenciába (körülbelül 60 bp) lépnek át, amely összeköti a nukleoszómákat egymással. A H1 molekula a linker DNS-hez kötődik, megvédve azt a nukleázok hatásától.

A hisztonok különféle módosulásokon eshetnek át, mint például acetilezés, metiláció, foszforiláció, ADP-riboziláció és kölcsönhatás az ubiquitin fehérjével. Ezek a folyamatok befolyásolják a DNS térbeli konfigurációját és csomagolási sűrűségét.

Nem hiszton fehérjék

Több száz fajta nem hiszton fehérje létezik, amelyek különböző tulajdonságokkal és funkciókkal rendelkeznek. Molekulatömegük 5 és 200 kDa között változik. Egy speciális csoport a helyspecifikus fehérjékből áll, amelyek mindegyike komplementer a DNS egy meghatározott régiójával. Ez a csoport 2 családot foglal magában:

„cink ujjak” – 5 nukleotidpár hosszúságú töredékek felismerése;
homodimerek – a DNS-hez kapcsolódó fragmentumban a hélix-turn-helix szerkezet jellemzi.

A legjobban vizsgált úgynevezett nagy mobilitású fehérjék (HGM proteinek), amelyek folyamatosan a kromatinhoz kapcsolódnak. A család ezt a nevet a fehérjemolekulák elektroforézis gélben való nagy mozgási sebessége miatt kapta. Ez a csoport foglalja el a nem hiszton frakció nagy részét, és a HGM fehérjék négy fő típusát foglalja magában: HGM-1, HGM-14, HGM-17 és HMO-2. Szerkezeti és szabályozási funkciókat látnak el.

A nem hiszton fehérjék közé tartoznak olyan enzimek is, amelyek biztosítják a transzkripciót (a hírvivő RNS szintézisének folyamatát), a replikációt (a DNS megkettőződését) és a javítást (a genetikai molekula károsodásának megszüntetését).

A DNS-tömörítés szintjei

A kromatin szerkezetének sajátossága, hogy lehetővé teszi, hogy egy méternél nagyobb teljes hosszúságú DNS-szálak illeszkedjenek egy körülbelül 10 mikron átmérőjű magba. Ez a genetikai molekulák többlépcsős csomagolórendszerének köszönhetően lehetséges. Az általános tömörítési séma öt szintet foglal magában:

10–11 nm átmérőjű nukleoszómális filamentum;
szál 25-30 nm;
hurokdomének (300 nm);
700 nm vastagságú szál;
kromoszómák (1200 nm).

Ez a szerveződési forma biztosítja az eredeti DNS-molekula hosszának 10 ezerszeres csökkentését.

A 11 nm átmérőjű fonalat számos nukleoszóma alkotja, amelyeket DNS linker régiók kapcsolnak össze. Az elektronmikroszkópos felvételen az ilyen szerkezet egy damilra felfűzött gyöngyökhöz hasonlít. A nukleoszóma filamentum spirál alakúra gyűrődik, mint egy szolenoid, és 30 nm vastag fibrillumot képez. A H1 hiszton részt vesz a kialakulásában.

A szolenoid fibrillák hurkokká (más néven domének) gyűrődnek össze, amelyek a hordozó intranukleáris mátrixhoz vannak rögzítve. Minden tartomány 30-100 ezer bázispárt tartalmaz. Ez a tömörítési szint az interfázisú kromatinra jellemző.

Egy 700 nm vastag szerkezet egy doménszál helikalizációjával jön létre, és kromatidnak nevezik. A két kromatid viszont a DNS szerveződésének ötödik szintjét alkotja - egy 1400 nm átmérőjű kromoszómát, amely a mitózis vagy meiózis szakaszában válik láthatóvá.

Így a kromatin és a kromoszóma a genetikai anyag olyan csomagolási formái, amelyek a sejt életciklusától függenek.

Kromoszómák

Egy kromoszóma két egyforma testvérkromatidából áll, amelyek mindegyikét egy szupertekervényes DNS-molekula alkotja. A feleket egy centromernek nevezett speciális fibrilláris test köti össze. Ugyanakkor ez a szerkezet egy szűkítés, amely minden kromatidot karokra oszt.

A kromatinnal ellentétben, amely egy szerkezeti anyag, a kromoszóma egy diszkrét funkcionális egység, amelyet nemcsak szerkezete és összetétele, hanem egyedi genetikai készlete is jellemez, valamint bizonyos szerepe van az öröklődési és variabilitási mechanizmusok megvalósításában. a sejtszintet.

Euchromatin és heterokromatin

A magban lévő kromatin két formában létezik: kevésbé spiralizált (euchromatin) és tömörebb (heterokromatin). Az első forma a DNS transzkripciósan aktív régióinak felel meg, ezért nem olyan szorosan strukturált. A heterokromatin fakultatív (aktív formából sűrű inaktívvá alakulhat át, a sejt életciklusának szakaszától és bizonyos gének megvalósításának szükségességétől függően) és konstitutív (folyamatosan tömörített) részekre oszlik. A mitotikus vagy meiotikus osztódás során az összes kromatin inaktív.

A konstitutív heterokromatin a centromerek közelében és a kromoszóma terminális régióiban található. Az elektronmikroszkópos eredmények azt mutatják, hogy az ilyen kromatin nem csak a sejtosztódás szakaszában, hanem az interfázisban is nagy fokú kondenzációt tart meg.

A kromatin biológiai szerepe

A kromatin fő funkciója a nagy mennyiségű genetikai anyag szoros becsomagolása. A sejt működéséhez azonban nem elég csupán a DNS-t a sejtmagba helyezni. Szükséges, hogy ezek a molekulák megfelelően „működjenek”, azaz a DNS-RNS-protein rendszeren keresztül továbbíthassák a bennük lévő információkat. Ezenkívül a sejtnek genetikai anyagot kell osztania az osztódás során.

A kromatin szerkezete teljes mértékben megfelel ezeknek a feladatoknak. A fehérje rész tartalmazza az összes szükséges enzimet, és a szerkezeti jellemzők lehetővé teszik, hogy kölcsönhatásba lépjenek a DNS bizonyos szakaszaival. Ezért a kromatin második fontos funkciója a nukleáris genom megvalósításához kapcsolódó összes folyamat biztosítása.

Egy kromatin készítményben a DNS általában 30-40%-ot tesz ki. Ez a DNS egy kétszálú helikális molekula. A kromatin DNS molekulatömege 7-9*106. A preparátumokból származó DNS ilyen viszonylag kis tömege a DNS mechanikai károsodásával magyarázható a kromatin izolálás folyamata során.

A sejtek magszerkezetében, az élőlények genomjában található DNS teljes mennyisége fajonként változik. Az eukarióta szervezetekben a sejtenkénti DNS mennyiségének összehasonlításakor nehéz bármilyen összefüggést megállapítani a szervezet összetettsége és a sejtmagonkénti DNS mennyisége között. Különböző organizmusok, mint például a len, a tengeri sün, a süllő (1,4-1,9 pg) vagy a szenes és a bikahal (6, 4 és 7 pg) körülbelül azonos mennyiségű DNS-t tartalmaznak.

Egyes kétéltűek sejtmagjában 10-30-szor több DNS található, mint az emberi sejtmagban, bár az emberek genetikai felépítése összehasonlíthatatlanul összetettebb, mint a békáké. Feltételezhető tehát, hogy az alacsonyabban szervezett élőlényekben a DNS „felesleges” mennyisége vagy nem kapcsolódik egy genetikai szerep betöltéséhez, vagy a gének száma többször megismétlődik.

A szatellit DNS vagy a gyakran ismétlődő szekvenciákkal rendelkező DNS-frakció részt vehet a kromoszómák homológ régióinak felismerésében a meiózis során. Más feltételezések szerint ezek a régiók elválasztóként (távtartóként) töltik be a kromoszómális DNS különböző funkcionális egységei között.

Mint kiderült, a mérsékelten ismétlődő (102-105-szeres) szekvenciák frakciója a DNS-régiók egy tarka osztályába tartozik, amelyek fontos szerepet játszanak az anyagcsere folyamatokban. Ez a frakció riboszomális DNS-géneket tartalmaz, ismétlődő szakaszokat az összes tRNS szintéziséhez. Sőt, bizonyos fehérjék szintéziséért felelős strukturális gének is sokszor megismételhetők, sok kópia által képviselve (a kromatin fehérjék gének - hisztonok).

Tehát az eukarióta sejtek DNS-e heterogén összetételű, és számos nukleotidszekvencia-osztályt tartalmaz:

Gyakran ismétlődő szekvenciák (>106-szor), amelyek a szatellit-DNS-frakcióban szerepelnek, és nincsenek átírva;

Mérsékelten ismétlődő szekvenciák töredéke (102-105), amelyek valódi gének blokkjait, valamint a genomban szétszórt rövid szekvenciákat reprezentálják;

Egyedi szekvenciák töredéke, amely információt hordoz a sejtfehérjék többségéről.

A prokarióta szervezet DNS-e egyetlen óriási ciklikus molekula. Az eukarióta kromoszómák DNS-e lineáris molekulák, amelyek különböző méretű replikonokból állnak egymás után (egymás után). Az átlagos replikon mérete körülbelül 30 mikron. Így az emberi genomnak több mint 50 000 replikont, független egységként szintetizált DNS-szakaszt kell tartalmaznia. Ezeknek a replikonoknak van kiindulópontja és végpontja a DNS-szintézis számára.

Képzeljük el, hogy az eukarióta sejtekben a kromoszómális DNS mindegyike, akárcsak a baktériumokban, egy replikon. Ebben az esetben 0,5 µm/perc szintézis sebesség mellett (embereknél) a körülbelül 7 cm DNS-hosszúságú első kromoszóma reduplikációja 140 000 percet, azaz körülbelül három hónapot vesz igénybe. Valójában a DNS-molekulák polireplikon szerkezete miatt a teljes folyamat 7-12 órát vesz igénybe.

Egy kromatin készítményben a DNS általában 30-40%-ot tesz ki. Ez a DNS egy kétszálú helikális molekula. A kromatin DNS molekulatömege 7-9*10 6. A preparátumokból származó DNS ilyen viszonylag kis tömege a DNS mechanikai károsodásával magyarázható a kromatin izolálás folyamata során.

A sejtek magszerkezetében, az élőlények genomjában található DNS teljes mennyisége fajonként változik. Az eukarióta szervezetekben a sejtenkénti DNS mennyiségének összehasonlításakor nehéz bármilyen összefüggést megállapítani a szervezet összetettsége és a sejtmagonkénti DNS mennyisége között. Különböző organizmusok, mint például a len, a tengeri sün, a süllő (1,4-1,9 pg) vagy a szenes és a bikahal (6,4 és 7 pg) körülbelül azonos mennyiségű DNS-t tartalmaznak.

Egyes kétéltűek sejtmagjában 10-30-szor több DNS található, mint az emberi sejtmagban, bár az emberek genetikai felépítése összehasonlíthatatlanul összetettebb, mint a békáké. Következésképpen feltételezhető, hogy az alacsonyabb szervezettségű szervezetekben a DNS „felesleges” mennyisége vagy nem kapcsolódik egy genetikai szerep betöltéséhez, vagy a gének száma többször megismétlődik.

Mint kiderült, a mérsékelten ismétlődő (10 2-10 5-szörös) szekvenciák töredéke a DNS-régiók egy tarka osztályába tartozik, amelyek fontos szerepet játszanak az anyagcsere folyamatokban. Ez a frakció riboszomális DNS-géneket tartalmaz, ismétlődő szakaszokat az összes tRNS szintéziséhez. Sőt, bizonyos fehérjék szintéziséért felelős strukturális gének is sokszor megismételhetők, sok kópia által képviselve (a kromatin fehérjék gének - hisztonok).

Tehát az eukarióta sejtek DNS-e heterogén összetételű, és számos nukleotidszekvencia-osztályt tartalmaz:

gyakran ismétlődő szekvenciák (>10 6), amelyek a szatellit-DNS-frakcióban szerepelnek, és nincsenek átírva;

mérsékelten ismétlődő szekvenciák egy része (10 2-10 5), amelyek valódi gének blokkjait, valamint a genomban szétszórt rövid szekvenciákat reprezentálják;

egyedi szekvenciák töredéke, amely információt hordoz a sejtfehérjék többségéről.

Képzeljük el, hogy az eukarióta sejtekben a kromoszómális DNS mindegyike, akárcsak a baktériumokban, egy replikon. Ebben az esetben 0,5 mikron/perc szintézis sebesség mellett (embereknél) a körülbelül 7 cm DNS-hosszúságú első kromoszóma reduplikációja 140 000 percet, azaz körülbelül három hónapot vesz igénybe. Valójában a DNS-molekulák polireplikon szerkezete miatt a teljes folyamat 7-12 órát vesz igénybe.