Die charakteristische Form und Größe der Polytenchromosomen wird durch ihre maximale Despiralisierung und wiederholte Reproduktion der Chromosomen ohne anschließende Divergenz erreicht, d. h. sie entstehen durch Endomitose.

Polytäne Chromosomen weisen aufgrund des Vorhandenseins von Bereichen mit dichterer Spiralisierung von Chromonemen – Chromomeren – eine charakteristische Querstreifung auf. Dunkle Regionen (d. h. Chromomere) enthalten gewundenes, inaktives Chromatin, während dunkle Bänder auf eine Region mit erhöhter Transkriptionsaktivität hinweisen. Die klare Unterscheidung zwischen dunklen Bandscheiben und hellen interdiskalen Bereichen wird durch die Nichtdivergenz der Tochterchromoneme erklärt. Aus diesem Grund treten alle Merkmale eines einzelnen Chromonems, einschließlich des Chromomermusters, stärker hervor.

Im Wesentlichen handelt es sich bei Polytänchromosomen um ein Paar riesiger homologer Chromosomen in einem Zustand vollkommen präziser somatischer Konjugation. In diesem Fall liegen die Scheiben und Zwischenscheibenbereiche der Homologen streng parallel und eng benachbart. Eine solche Konjugation ist für die überwiegende Mehrheit der Körperzellen nicht typisch.

Die erste Karte der Polytänchromosomen wurde 1935 von Calvin Bridges erstellt. Calvin B. Bridges), und es wird auch heute noch häufig verwendet.

Die Einzigartigkeit der Struktur polytäner Chromosomen, nämlich die Fähigkeit, die Details ihrer Struktur klar zu unterscheiden, nutzte T. Paytner, um ihre Umlagerungen und die Art der Konjugation zu untersuchen. Im Allgemeinen ist die Streifenbildung von Polytän-Chromosomen für die Forschung äußerst nützlich, insbesondere wurde am Beispiel von Polytän-Chromosomen eine Visualisierung von Bereichen mit aktivem und inaktivem Chromatin erzielt. Sie können auch zur Untersuchung der allgemeinen Struktur von Chromatin verwendet werden.

Darüber hinaus helfen Polytän-Chromosomen bei der Identifizierung von Glockenmückenlarven ( Chironomid), die auf andere Weise schwer zu unterscheiden sind.

Hocker

In polytänen Chromosomen geht der Transkriptionsprozess mit der Bildung des sogenannten einher. Hocker- charakteristische Schwellungen bestimmter Bandscheiben, die durch die lokale Zersetzung der darin befindlichen DNA entstehen. Die aktive Transkription in diesen Regionen wird durch den aktiven Einbau von 3 H-Uridin in der Puff-Region angezeigt. Große Poufs werden genannt Balbiani-Ringe(In einigen Quellen werden die Begriffe „Pouf“ und „Balbiani-Ringe“ synonym verwendet).

Charakteristisch für das Larvenstadium ist das Poofing. Die Bildung und das Verschwinden von Schwellungen wird durch die innere Umgebung des Körpers entsprechend dem Entwicklungsstadium reguliert. Einer der wichtigsten Regulatoren der Puffbildung bei Insekten sind Steroidhormone, insbesondere das Häutungshormon Ecdyson. Es wurde auch der Einfluss von Proteinen, die von früheren Zügen synthetisiert wurden, auf die Entwicklung späterer Züge aufgezeigt.

Daher ist die Bildung von Poufs ein Paradebeispiel Differenzielle Transkription. Ein weiteres berühmtes Beispiel für diesen Prozess ist die Bildung von Lampenbürstenchromosomen.

Funktionen[

Polytäne Chromosomen erhöhen nicht nur die Größe des Zellkerns und der Zelle, sondern steigern auch deren Expression, da sie eine große Anzahl von Genkopien enthalten. Dies wiederum erhöht die Produktion von Proteinen, die für eine spezialisierte Zelle notwendig sind. Beispielsweise in den Zellen der Speicheldrüsen von Larven D. melanogaster Chromosome durchlaufen mehrere Runden der Endoreduplikation, um vor der Verpuppung große Mengen klebriger Substanz zu produzieren.

In anderen Fällen führt die Tandem-Duplikation von Regionen in der Nähe des Zentromers des X-Chromosoms, die in den Zellen der Speicheldrüsen und des Darms beobachtet wird, zum Auftreten einer Mutation Bar, äußert sich in einer Veränderung der Augenform.

Homologe Chromosomen- ein Chromosomenpaar von ungefähr gleicher Länge, mit der gleichen Zentromerposition und dem gleichen Muster, wenn es gefärbt wird. Ihre Gene in den entsprechenden (identischen) Loci sind Allelgene – Allele, d.h. kodieren die gleichen Proteine ​​oder RNAs. Bei der bisexuellen Fortpflanzung erbt der Körper ein homologes Chromosom von der Mutter und das andere vom Vater.

Bei der DNA-Vervielfältigung in der S-Phase der Interphase vor der Mitose werden zwei identische Chromatiden gebildet, die das gleiche genetische Material tragen. Anschließend erhält jede Tochterzelle ein solches Chromatid aus einem Chromatidpaar eines bestimmten Chromosoms. Dadurch stellt sich heraus, dass die Tochterzelle eine exakte genetische Kopie der Mutterzelle ist (dies gilt jedoch nicht für Fälle, in denen verschiedene Mutationen und Umlagerungen auftreten) und die gleiche Anzahl an Chromosomen wie die Mutterzelle aufweist.

Im diploiden ( 2n) von Organismen wird das Genom durch Paare homologer Chromosomen dargestellt. Während der Meiose tauschen homologe Chromosomen ihre Abschnitte aus. Dieses Phänomen liegt der Rekombination von genetischem Material zugrunde und wird als Crossing-Over bezeichnet.

Homologe Chromosomen sind untereinander nicht identisch. Sie haben den gleichen Gensatz, können aber sowohl durch unterschiedliche (bei Heterozygoten) als auch durch identische (Humozygoten) Allele repräsentiert werden, also durch Formen desselben Gens, die für die Manifestation verschiedener Varianten desselben Merkmals verantwortlich sind. Darüber hinaus können durch einige Mutationen (Duplikationen, Inversionen, Deletionen und Translokationen) homologe Chromosomen entstehen, die sich in der Menge oder Anordnung der Gene unterscheiden.

Diploide Zellen- Dies sind lebende Zellen, im Gegensatz zu haploiden Zellen (die einen halben Satz enthalten), die einen vollständigen Chromosomensatz enthalten – ein Paar von jedem Typ. Mit Ausnahme der Gameten sind die meisten Zellen im menschlichen Körper diploid.

Normalerweise gibt es im Lebenszyklus des menschlichen Körpers einen korrekten Wechsel der haploiden und diploiden Phasen der Zellentwicklung. Haploide Zellen entstehen durch Meiose und meiotische Teilung diploider Zellen. Danach können sich die Zellen durch Mitose und mitotische Teilungen vermehren und einen vielzelligen Körper bilden, der aus diploiden Körperzellen und mehreren Generationen haploider Keimzellen (Nachkommen) besteht.

Durch den Sexualprozess (Befruchtung, Verschmelzung von Keimzellen, Gameten) unter Bildung einer Zygote entstehen aus haploiden Zellen diploide Zellen.

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Chromatin, seine Klassifizierung. Die Struktur der Chromosomen.
Im Zellkern finden sich kleine Materialkörner und -klumpen, die mit basischen Farbstoffen gefärbt sind und daher Chromatin (von griech. chroma – Farbe) genannt wurden.
Chromatin ist ein Desoxyribonukleoprotein (DNP) und besteht aus DNA, die mit Mi-Histon-Proteinen oder Nicht-Histon-Proteinen verknüpft ist. Histone und DNA werden zu Strukturen zusammengefasst, die Nukleosomen genannt werden. Chromatin entspricht Chromosomen, die im Interphasekern durch lange gedrehte Fäden dargestellt werden und als einzelne Strukturen nicht unterscheidbar sind. Der Schweregrad der Spiralisierung der einzelnen Chromosomen ist entlang ihrer Länge nicht gleich. Die Umsetzung genetischer Informationen erfolgt durch despiralisierte Chromosomenabschnitte.
Klassifizierung von Chromatin. Es gibt zwei Arten von Chromatin:
1) Euchromatin, näher am Zentrum des Kerns lokalisiert, leichter, entpirilisierter, weniger kompakt, funktionell aktiver. Es wird angenommen, dass es die DNA enthält, die in der Interphase genetisch aktiv ist. Euchromatin entspricht Chromosomensegmenten, die despiralisiert und für die Transkription offen sind. Diese Segmente sind nicht gefärbt und unter dem Lichtmikroskop nicht sichtbar.
2) Heterochromatin- eng gewickelter Teil des Chromatins. Heterochromatin entspricht kondensierten, eng gewickelten Chromosomensegmenten (was sie für die Transkription unzugänglich macht). Es ist mit basischen Farbstoffen intensiv gefärbt und sieht im Lichtmikroskop wie dunkle Flecken oder Körnchen aus. Heterochromatin liegt näher an der Kernmembran, ist kompakter als Euchromatin und enthält „stille“ Gene, d. h. Gene, die derzeit inaktiv sind. Es gibt konstitutives und fakultatives Heterochromatin. Konstitutives Heterochromatin wandelt sich nie in Euchromatin um und ist in allen Zelltypen Heterochromatin. Fakultatives Heterochromatin kann in einigen Zellen oder in verschiedenen Stadien der Ontogenese des Organismus in Euchomatin umgewandelt werden. Ein Beispiel für die Akkumulation von fakultativem Heterochromatin ist das Barr-Körperchen, ein inaktiviertes X-Chromosom bei weiblichen Säugetieren, das eng gewunden und in der Interphase inaktiv ist. In den meisten Zellen liegt es in der Nähe des Karyolemmas.
Basierend auf den morphologischen Eigenschaften des Zellkerns (basierend auf dem Verhältnis von Eu- und Heterochromatingehalt) ist es somit möglich, die Aktivität von Transkriptionsprozessen und damit die synthetische Funktion der Zelle zu beurteilen. Bei einer Erhöhung verändert sich dieses Verhältnis zugunsten von Euchromatin, bei einer Verringerung steigt der Gehalt an Heterochromatin. Wenn die Funktionen des Zellkerns vollständig unterdrückt sind (z. B. bei geschädigten und absterbenden Zellen, während der Verhornung von Epithelzellen der Epidermis - Keratinozyten, während der Bildung von Blutretikulozyten), nimmt seine Größe ab, enthält nur Heterochromatin und wird mit gefärbt Grundfarben intensiv und gleichmäßig auftragen. Dieses Phänomen wird Karyopyknose genannt (von griechisch karyon – Kern und pyknosis – Verdichtung).
Chromatin und Chromosomen sind Desoxyribonukleoproteine ​​(DNPs), aber Chromatin ist ein unaufgerollter Zustand und Chromosomen sind ein aufgerollter Zustand. Es gibt keine Chromosomen im Interphasekern; Chromosomen entstehen, wenn die Kernmembran zerstört wird (während der Teilung).
Die Verteilung von Heterochromatin (die Topographie seiner Partikel im Zellkern) und das Verhältnis des Gehalts an Eu- und Heterochromatin sind charakteristisch für Zellen jedes Typs, was es ermöglicht, sie sowohl visuell als auch mit automatischen Bildanalysatoren zu identifizieren. Gleichzeitig gibt es bestimmte allgemeine Verteilungsmuster von Heterochromatin im Zellkern: Seine Cluster liegen unter dem Karyolemma, sind im Porenbereich unterbrochen (aufgrund seiner Verbindung mit der Lamina) und um den Nukleolus (perinukleoläres Heterochromatin) kleiner Klumpen sind im gesamten Kern verstreut.
Chromosomenstruktur
Chromosomen sind der am dichtesten gepackte Chromatinzustand. Die kompaktesten Chromosomen sind im Metaphasestadium sichtbar und bestehen aus zwei am Zentromer verbundenen Chromatiden.

Die Rolle von positivem und negativem Feedback ist unterschiedlich. Negative Rückkopplungen gewährleisten die Stabilität der Funktionen lebender Systeme und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen. Sie sind der Hauptmechanismus des Energie- und Stoffwechselgleichgewichts in lebenden Systemen, der Bevölkerungskontrolle und der Selbstregulierung des Evolutionsprozesses. Positives Feedback spielt eine positive Rolle als Verstärker lebenswichtiger Prozesse. Sie spielen eine besondere Rolle für Wachstum und Entwicklung. Schauen Sie sie sich genauer an.

Negative Rückkopplung (NFB) ist eine Art Rückkopplung, bei der sich das Eingangssignal eines Systems so ändert, dass es einer Änderung des Ausgangssignals entgegenwirkt.

Negatives Feedback macht das System widerstandsfähiger gegen zufällige Parameteränderungen.

Negatives Feedback wird von lebenden Systemen auf verschiedenen Organisationsebenen – von Zellen bis hin zu Ökosystemen – häufig genutzt, um die Homöostase aufrechtzuerhalten. Beispielsweise basieren in Zellen viele Mechanismen zur Regulierung der Genfunktion sowie der Regulierung der Enzymfunktion (Hemmung durch das Endprodukt eines Stoffwechselwegs) auf dem Prinzip der negativen Rückkopplung. Im Körper basiert das System der Hypothalamus-Hypophysen-Funktionsregulation auf dem gleichen Prinzip, ebenso wie viele Mechanismen der Nervenregulation, die einzelne Parameter der Homöostase unterstützen (Thermoregulation, Aufrechterhaltung einer konstanten Konzentration von Kohlendioxid und Glukose im Blut, usw.). In Populationen sorgen negative Rückkopplungen für die Homöostase der Population. Die physiologische Bedeutung von negativem Feedback besteht darin, dass ein Anstieg der regulierten Variablen (z. B. der Aktivität eines Organs) über einen bestimmten Grenzwert hinaus zu einer Abwärtswirkung auf dem damit verbundenen Teilsystem führt; ein starker Abfall des Regelwertes bewirkt den gegenteiligen Effekt.

Negatives Feedback hält auch die Körpertemperatur einer Person bei etwa 37 °C.

Der Mensch und alle Lebewesen, die selbstregulierende homöostatische Systeme sind, leben hauptsächlich dank negativer Rückkopplung.

Positive Rückkopplung (POF) ist eine Art Rückkopplung, bei der eine Änderung des Ausgangssignals des Systems zu einer solchen Änderung des Eingangssignals führt, die zu einer weiteren Abweichung des Ausgangssignals vom ursprünglichen Wert beiträgt.

Positives Feedback beschleunigt die Reaktion des Systems auf Änderungen im Eingangssignal und wird daher in bestimmten Situationen verwendet, in denen eine schnelle Reaktion auf Änderungen externer Parameter erforderlich ist. Gleichzeitig führt positives Feedback zu Instabilität und der Entstehung qualitativ neuer Systeme, sogenannter Generatoren (Produzenten).

Positives Feedback führt zu einer Fehlanpassung des Systems und letztendlich wird das bestehende System in ein anderes System umgewandelt, das sich als stabiler erweist (d. h., negatives Feedback beginnt darin zu wirken).

Die Wirkung des nichtlinearen positiven Rückkopplungsmechanismus führt dazu, dass sich das System in einem Regime mit Exazerbation zu entwickeln beginnt.

Positives Feedback spielt eine wichtige Rolle in der Makroevolution. Im Allgemeinen führt positives Feedback in der Makroevolution zu einer hyperbolischen Beschleunigung des Entwicklungstempos, was den Effekt einer gleichmäßigen Verteilung von Ereignissen entlang einer logarithmischen Zeitskala erzeugt.

Auf der Ebene der einfachsten Mikroorganismen, die noch keine Nervenzellen besitzen, existierte und existiert der Rückkopplungskanal (Wahrnehmung – Reaktion) direkt an der Grenze, die die äußere Umgebung des Organismus von der inneren Umgebung trennt. Betrachten wir auf der Grundlage der heute allgemein anerkannten Theorie über die Entstehung des Lebens die Funktionsweise von Feedback auf präbiologischer Ebene. Zum Beispiel: Die einfachsten multimolekularen Systeme – Koazervate – verfügten bereits über die Grundlagen der Rückkopplung – des Austauschs von Stoffen aus ihrer inneren Umgebung mit der äußeren. Vielleicht war einer der entscheidenden Momente bei der Entstehung des Lebens die Bildung einer Membran, die den Beginn einer selektiven Durchlässigkeit hatte und das System von der äußeren Umgebung trennte.

Am Beispiel des Populationswachstums einiger Arten, beispielsweise kleiner Fische, in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit von Nahrung (Plankton) und der Anwesenheit von Raubfischen lässt sich der Effekt der Rückkopplung genauer untersuchen. Je mehr Futter, desto mehr Nachkommen können Fische fressen und dann neue Nachkommen zur Welt bringen. Bei einer unbegrenzten Nahrungsmenge und dem Fehlen von Fressfeinden und Krankheiten bei den Fischen könnte ihre Zahl auf unbestimmte Zeit zunehmen. Hier gibt es eine positive Rückmeldung, die darin zum Ausdruck kommt, dass der Wachstumsprozess der Fischpopulation zu einem noch größeren (im geometrischen Verlauf) Wachstum führt. Im Falle der Anwesenheit von Raubfischen ergibt sich eine weitere Rückkopplung: Die Anzahl der Raubtiere wirkt sich auf die Nahrungsmenge für sie (die Anzahl der kleinen Fische) aus. Dieses Feedback wird negativ sein. Aufgrund der Wirkung von Rückkopplungen sind die Zahlen in Populationen wellenförmig und es kommt zu Schwankungen der Zahlen um ein bestimmtes Durchschnittsniveau.

Bei hochorganisierten Tieren ist bei der Aktivität des Zentralnervensystems normalerweise immer eine Rückmeldung eine notwendige Voraussetzung. So wird jede Aktion eines Tieres, zum Beispiel das Jagen von Beute, von Impulsen begleitet, die vom Zentralnervensystem zu den Muskeln gelangen (Laufen, Beute greifen) und Rückmeldungssignalen von den Sinnen (Sehen, Propriozeptoren usw.), die es ermöglichen die Ergebnisse der Bemühungen müssen aufgrund des Verlaufs der Ereignisse berücksichtigt und korrigiert werden.

Auch die Selbstregulierung von Lebensprozessen beruht auf Feedback. So wird ein über den Normalwert hinausgehender Blutdruckanstieg von speziellen Rezeptoren wahrgenommen, die dies den vasomotorischen Zentren des Nervensystems signalisieren. Dadurch entstehen Zentrifugalimpulse, die zu einem Druckabfall führen. Ein solcher Prozess ist ein Beispiel für negative Rückkopplung, die am häufigsten in stabilen lebenden Systemen beobachtet wird. Nach diesem Prinzip funktionieren die meisten Regulationssysteme tierischer und pflanzlicher Organismen. Während der Embryonalentwicklung herrscht positives Feedback.

Viele Prozesse in der Ökologie, beispielsweise die Regulierung der Populationsdynamik, basieren ebenfalls auf positivem und negativem Sauerstoff. Ein Sonderfall negativer Rückkopplung ist daher das vom italienischen Mathematiker V. Volterra betrachtete Raubtier-Beute-System. Eine Erhöhung der Zahl der Opfer trägt zu einer erhöhten Vermehrung von Raubtieren bei, eine Zunahme der Zahl der Raubtiere hingegen führt zu einem Rückgang der Zahl der Opfer. Obwohl das Gleichgewicht in der Natur auf diese Weise dank der Verzögerung der Fortpflanzung der Tiere aufrechterhalten wird, nimmt es die Form von Lebenswellen an – starke Schwankungen der Tierzahl um das Durchschnittsniveau.

Auf molekularer Ebene nach dem Prinzip von O. s. Eine große Anzahl enzymatischer Reaktionen, die gleichzeitig in einer lebenden Zelle ablaufen, wird reguliert. Die Koordination dieses komplexen, miteinander verbundenen Systems erfolgt durch Veränderung der Aktivität von Enzymen (negatives Feedback erfolgt durch Inhibitoren, positives Feedback durch Stimulanzien) oder der Geschwindigkeit ihrer Synthese (Feedback erfolgt durch Effektoren).

Kombinationen aus positiven und negativen Rückmeldungen bestimmen alternative Veränderungen in physiologischen Zuständen (z. B. Schlaf – Wachheit). Die Untersuchung der Entwicklungskurve pathologischer Prozesse nichtinfektiöser Natur (trophische Geschwüre, Bluthochdruck, manisch-depressive Psychose, Epilepsie usw.) ermöglicht es, anhand des Ergebnisses die wahrscheinlichste Art der der Krankheit zugrunde liegenden Rückkopplung zu bestimmen und diese einzuschränken Untersuchung seiner Ätiologie und Pathogenesemechanismen einer bestimmten Kategorie. Lebende Objekte sind als fortschrittlichste selbstregulierende Systeme reich an verschiedenen Arten von Rückmeldungen; Das Studium der letzteren ist sehr produktiv für die Untersuchung biologischer Phänomene und die Feststellung ihrer Spezifität.

Somit lassen sich die allgemeinen Merkmale von Feedback-Links wie folgt formulieren:

Negatives Feedback hilft dabei, den ursprünglichen Zustand wiederherzustellen. Positiv – sie entfernen den Körper immer weiter von seinem ursprünglichen Zustand.

Selbstorganisation auf allen Ebenen beginnt auf der Grundlage positiver Feedback-Mechanismen, die dann den Einschränkungen des negativen Feedbacks unterliegen.

Immunität(lat. Immunität- Befreiung, etwas loswerden) - Immunität, Widerstand des Körpers gegen Infektionen und Invasionen fremder Organismen (einschließlich Krankheitserreger) sowie die Einwirkung fremder Substanzen mit antigenen Eigenschaften. Immunreaktionen treten auch gegen körpereigene Zellen auf, die antigenisch verändert sind.

Sorgt für Homöostase des Körpers auf zellulärer und molekularer Organisationsebene. Wird vom Immunsystem umgesetzt.

Die biologische Bedeutung der Immunität besteht darin, die genetische Integrität des Organismus während seines gesamten individuellen Lebens sicherzustellen. Die Entwicklung des Immunsystems ermöglichte die Existenz komplex organisierter vielzelliger Organismen.

Die DNA innerhalb der Chromosomen kann abhängig von ihrer funktionellen Aktivität und dem Stadium des Zellzyklus in unterschiedlicher Dichte angeordnet sein. Dabei werden zwei Chromosomenzustände unterschieden – interphase und mitotisch. Während der Mitose werden in einer Zelle mitotische Chromosomen gebildet. Dabei handelt es sich um nicht funktionierende Chromosomen, in denen die DNA-Moleküle extrem dicht gepackt sind. Es genügt zu sagen, dass die Gesamtlänge der Metaphase-Chromosomen etwa 104-mal kürzer ist als die Länge der gesamten im Zellkern enthaltenen DNA. Aufgrund dieser Kompaktheit der mitotischen Chromosomen ist eine gleichmäßige Verteilung des genetischen Materials zwischen den Tochterzellen während der Mitose gewährleistet.

Ticket 33 Spezial- oder Riesenchromosomen

Polytene Chromosomen - Riesige Interphase-Chromosomen, die in einigen Arten spezialisierter Zellen als Ergebnis zweier Prozesse entstehen: erstens durch mehrfache DNA-Replikation, die nicht mit Zellteilung einhergeht, und zweitens durch laterale Konjugation von Chromatiden. Zellen mit polytenen Chromosomen verlieren die Fähigkeit zur Teilung, sie werden differenziert und sezernieren aktiv, das heißt, die Polytenisierung von Chromosomen ist eine Möglichkeit, die Anzahl der Genkopien für die Synthese eines beliebigen Produkts zu erhöhen. Die charakteristische Form und Größe der polytenen Chromosomen wird durch ihre maximale Despiralisierung und wiederholte Reproduktion der Chromosomen ohne anschließende Divergenz erreicht, d. h. sie entstehen durch Endomitose. Polytäne Chromosomen weisen eine charakteristische Querstreifung auf, die auf das Vorhandensein von Bereichen mit dichterer Spiralisierung von Chromonemen – Chromomeren – zurückzuführen ist. Dunkle Bereiche (d. h. Chromomere) enthalten gewundenes, inaktives Chromatin, während helle Bänder auf einen Bereich mit erhöhter Transkriptionsaktivität hinweisen. Die klare Unterscheidung zwischen dunklen Bandscheiben und hellen interdiskalen Bereichen wird durch die Nichtdivergenz der Tochterchromoneme erklärt. Aus diesem Grund treten alle Merkmale eines einzelnen Chromonems, einschließlich des Chromomermusters, stärker hervor. Im Wesentlichen handelt es sich bei Polytänchromosomen um ein Paar riesiger homologer Chromosomen in einem Zustand vollkommen präziser somatischer Konjugation. In diesem Fall liegen die Scheiben und Zwischenscheibenbereiche der Homologen streng parallel und nahe beieinander. Eine solche Konjugation ist für die überwiegende Mehrheit der Körperzellen nicht typisch

In polytänen Chromosomen geht der Transkriptionsprozess mit der Bildung des sogenannten einher. Puffs – charakteristische Schwellungen bestimmter Bandscheiben, die als Folge der lokalen Dekompaktisierung der DNA in ihnen entstehen. Große Poufs werden Balbiani-Ringe genannt.

Charakteristisch für das Larvenstadium ist das Poofing. Die Bildung und das Verschwinden von Schwellungen wird durch die innere Umgebung des Körpers entsprechend dem Entwicklungsstadium reguliert.

Polytäne Chromosomen enthalten eine große Anzahl von Genkopien, was die Genexpression erheblich steigert. Dies wiederum erhöht die Produktion essentieller Proteine. Beispielsweise ist in den Speicheldrüsenzellen von D. melanogaster-Larven eine Polytenisierung der Chromosomen für die Bildung einer großen Menge an Klebesubstanz vor der Verpuppung notwendig

Ticket 35 Ultrastruktur der Mitochondrien, ihre Funktion, Herkunft.

Mitochondrien haben unabhängig von ihrer Größe oder Form eine universelle Struktur, ihre Ultrastruktur ist einheitlich. Mitochondrien werden von zwei Membranen begrenzt .

Äußere Membran Die äußere Membran des Mitochondriums hat eine Dicke von etwa 7 nm, bildet keine Einstülpungen oder Falten und ist in sich geschlossen. Die Hauptfunktion besteht darin, das Mitochondrium vom Zytoplasma zu trennen. Die äußere Membran des Mitochondriums besteht aus Lipiden, die mit Proteinen durchsetzt sind. Spielt eine besondere Rolle Porin- Kanalbildendes Protein: Es bildet Löcher in der Außenmembran mit einem Durchmesser von 2-3 nm, durch die kleine Moleküle und Ionen mit einem Gewicht von bis zu 5 kDa eindringen können. Große Moleküle können die äußere Membran nur durch aktiven Transport durch mitochondriale Membrantransportproteine ​​passieren. Die äußere Membran des Mitochondriums kann mit der Membran des endoplasmatischen Retikulums interagieren; Es spielt eine wichtige Rolle beim Transport von Lipiden und Calciumionen.

Intermembranraum

Der Intermembranraum ist der Raum zwischen der äußeren und inneren Membran des Mitochondriums. Seine Dicke beträgt 10-20 nm. Da die äußere Membran des Mitochondriums für kleine Moleküle und Ionen durchlässig ist, unterscheidet sich ihre Konzentration im periplasmatischen Raum kaum von der im Zytoplasma. Im Gegenteil, große Proteine ​​benötigen spezifische Signalpeptide für den Transport vom Zytoplasma in den periplasmatischen Raum; Daher sind die Proteinkomponenten des periplasmatischen Raums und des Zytoplasmas unterschiedlich. Eines der Proteine, die nicht nur in der inneren Membran, sondern auch im periplasmatischen Raum enthalten sind, ist Cytochrom c

Innere Membran

Die innere Membran besteht hauptsächlich aus Proteinkomplexen und bildet zahlreiche kammartige Falten – Crista, Ein charakteristisches Merkmal der Zusammensetzung der inneren Membran von Mitochondrien ist das Vorhandensein darin Cardiolipin- ein spezielles Phospholipid, das vier Fettsäuren gleichzeitig enthält und die Membran für Protonen absolut undurchlässig macht. Die äußere und innere Membran berühren sich an einigen Stellen; es gibt ein spezielles Rezeptorprotein, das den Transport der im Zellkern kodierten mitochondrialen Proteine ​​in die mitochondriale Matrix fördert.

Eine der Hauptfunktionen der Mitochondrien ist die Synthese von ATP – einer universellen Form chemischer Energie in jeder lebenden Zelle.

Der Theorie zufolge Symbiogenese, Mitochondrien entstanden als Ergebnis des Einfangens von Bakterien durch primitive Zellen (Prokaryoten). Zellen, die Sauerstoff nicht selbst zur Energieerzeugung nutzen konnten, hatten erhebliche Einschränkungen in ihrer Entwicklungsfähigkeit; Bakterien (Progenoten) könnten dies tun. Im Zuge der Entwicklung solcher Beziehungen übertrugen die Nachkommen dank erhöhter Energieeffizienz viele ihrer Gene auf den nun gebildeten eukaryotischen Kern.

KONJUGATION – Haploide Gameten, die während der Teilung einer diploiden Zelle durch Meiose entstehen, enthalten ein Chromosom jedes homologen Paares (väterlichen oder mütterlichen Ursprungs), d. h. nur die Hälfte der ursprünglichen Chromosomenzahl. In diesem Zusammenhang wird eine zusätzliche Anforderung an den Zellteilungsapparat gestellt: Homologe müssen sich gegenseitig „erkennen“ und sich paaren, bevor sie sich am Spindeläquator aufreihen. Diese Paarung oder Konjugation homologer Chromosomen mütterlichen und väterlichen Ursprungs kommt nur bei der Meiose vor. Während der ersten Teilung der Meiose findet die DNA-Replikation statt, und jedes Chromosom besteht dann aus zwei Chromatiden, homologe Chromosomen werden über ihre gesamte Länge konjugiert und es kommt zu einer Überkreuzung zwischen den Chromatiden gepaarter Chromosomen

CROSSINGOVER (Crossingover): Austausch von genetischem Material zwischen Chromosomen durch „Brechen“ und Zusammenfügen von Chromosomen; der Vorgang des Austauschs von Chromosomenabschnitten während der Chromosomenkreuzung (Abb. 118, B4).

Während des Pachytens (Stadium der dicken Filamente) befinden sich homologe Chromosomen über einen langen Zeitraum in einem Konjugationszustand: bei Drosophila - vier Tage, beim Menschen - mehr als zwei Wochen. Während dieser Zeit stehen einzelne Chromosomenabschnitte in sehr engem Kontakt. Kommt es in einer solchen Region gleichzeitig zu einem Bruch der DNA-Ketten in zwei Chromatiden, die zu unterschiedlichen Homologen gehören, kann es bei der Wiederherstellung des Bruchs dazu kommen, dass die DNA eines Homologen mit der DNA eines anderen, homologen Chromosoms verbunden wird. Dieser Vorgang wird Crossing-over genannt.

Da Crossing Over der gegenseitige Austausch homologer Chromosomenabschnitte zwischen homologen (gepaarten) Chromosomen der ursprünglichen haploiden Sätze ist, haben Individuen neue Genotypen, die sich voneinander unterscheiden. In diesem Fall wird eine Rekombination der erblichen Eigenschaften der Eltern erreicht, was die Variabilität erhöht und reichhaltigeres Material für die natürliche Selektion liefert.

Durch die Verschmelzung von Gameten zweier verschiedener Individuen kommt es zu einer Vermischung der Gene, genetische Veränderungen werden jedoch nicht nur auf diese Weise durchgeführt. Keine zwei Nachkommen derselben Eltern (es sei denn, es handelt sich um eineiige Zwillinge) werden genau gleich sein. Während der Meiose kommt es zu zwei verschiedenen Arten der Gen-Neuordnung.

Eine Art der Umsortierung ist das Ergebnis der zufälligen Verteilung verschiedener mütterlicher und väterlicher Homologer zwischen Tochterzellen während der ersten meiotischen Teilung, wobei jeder Gamet seine eigene unterschiedliche Auswahl an mütterlichen und väterlichen Chromosomen erhält. Daraus folgt, dass die Zellen eines jeden Individuums grundsätzlich 2 hoch n genetisch unterschiedliche Gameten bilden können, wobei n die haploide Anzahl der Chromosomen ist. Tatsächlich ist die Anzahl der möglichen Gameten jedoch aufgrund des Crossing-overs, einem Prozess, der während der langen Prophase der ersten Teilung der Meiose stattfindet, wenn homologe Chromosomen Abschnitte austauschen, unermesslich größer. Beim Menschen kommt es in jedem Paar homologer Chromosomen durchschnittlich an 2–3 Punkten zu einem Crossing-Over.

Beim Crossing Over wird die DNA-Doppelhelix in ein mütterliches und ein väterliches Chromatid gebrochen und die resultierenden Segmente werden dann „kreuzweise“ wieder vereint (der Prozess der genetischen Rekombination). Die Rekombination erfolgt in der Prophase der ersten Meioseteilung, wenn die beiden Schwesterchromatiden so nahe beieinander liegen, dass sie nicht getrennt gesehen werden können. Viel später in dieser erweiterten Prophase werden die beiden separaten Chromatiden jedes Chromosoms deutlich unterscheidbar. Zu diesem Zeitpunkt ist klar, dass sie durch ihre Zentromere verbunden sind und über ihre gesamte Länge eng ausgerichtet sind. Die beiden Homologen bleiben an den Punkten verbunden, an denen eine Kreuzung zwischen den väterlichen und mütterlichen Chromatiden stattgefunden hat. An jedem solchen Punkt, der als Chiasma bezeichnet wird, kreuzen sich zwei der vier Chromatiden. Dies ist also das morphologische Ergebnis der erfolgten Überkreuzung, die an sich nicht beobachtbar ist.

In diesem Stadium der Meiose bleiben die Homologen in jedem Paar (oder Bivalent) durch mindestens ein Chiasma miteinander verbunden. In vielen Bivalenten gibt es eine größere Anzahl von Chiasmen, da Mehrfachkreuzungen zwischen Homologen möglich sind

Crossing-over: Austausch von genetischem Material zwischen Chromosomen durch „Brechen“ und Zusammenfügen von Chromosomen; der Vorgang des Austauschs von Chromosomenabschnitten während der Chromosomenkreuzung (Abb. 118, B4).

Während des Pachytens (Stadium der dicken Filamente) befinden sich homologe Chromosomen über einen langen Zeitraum in einem Konjugationszustand: bei Drosophila - vier Tage, beim Menschen - mehr als zwei Wochen. Während dieser Zeit stehen einzelne Chromosomenabschnitte in sehr engem Kontakt. Kommt es in einer solchen Region gleichzeitig zu einem Bruch der DNA-Ketten in zwei Chromatiden, die zu unterschiedlichen Homologen gehören, kann es bei der Wiederherstellung des Bruchs dazu kommen, dass die DNA eines Homologen mit der DNA eines anderen, homologen Chromosoms verbunden wird. Dieser Vorgang wird Crossing-over genannt.

Da Crossing Over der gegenseitige Austausch homologer Chromosomenabschnitte zwischen homologen (gepaarten) Chromosomen der ursprünglichen haploiden Sätze ist, haben Individuen neue Genotypen, die sich voneinander unterscheiden. In diesem Fall wird eine Rekombination der erblichen Eigenschaften der Eltern erreicht, was die Variabilität erhöht und reichhaltigeres Material für die natürliche Selektion liefert.

Durch die Verschmelzung von Gameten zweier verschiedener Individuen kommt es zu einer Vermischung der Gene, genetische Veränderungen werden jedoch nicht nur auf diese Weise durchgeführt. Keine zwei Nachkommen derselben Eltern (es sei denn, es handelt sich um eineiige Zwillinge) werden genau gleich sein. Während der Meiose kommt es zu zwei verschiedenen Arten der Gen-Neuordnung.

Eine Art der Umsortierung ist das Ergebnis der zufälligen Verteilung verschiedener mütterlicher und väterlicher Homologer zwischen Tochterzellen während der ersten meiotischen Teilung, wobei jeder Gamet seine eigene unterschiedliche Auswahl an mütterlichen und väterlichen Chromosomen erhält. Daraus folgt, dass die Zellen eines jeden Individuums grundsätzlich 2 hoch n genetisch unterschiedliche Gameten bilden können, wobei n die haploide Anzahl der Chromosomen ist. Tatsächlich ist die Anzahl der möglichen Gameten jedoch aufgrund des Crossovers (Crossover) unermesslich größer – ein Prozess, der während der langen Prophase der ersten Teilung der Meiose stattfindet, wenn homologe Chromosomen Abschnitte austauschen. Beim Menschen kommt es in jedem Paar homologer Chromosomen durchschnittlich an 2–3 Punkten zu einem Crossing-Over.

Beim Crossing Over wird die DNA-Doppelhelix in ein mütterliches und ein väterliches Chromatid gebrochen und die resultierenden Segmente werden dann „kreuzweise“ wieder vereint (der Prozess der genetischen Rekombination). Die Rekombination erfolgt in der Prophase der ersten Teilung der Meiose, wenn die beiden Schwesterchromatiden so dicht beieinander liegen, dass sie nicht getrennt gesehen werden können. Viel später in dieser erweiterten Prophase werden die beiden separaten Chromatiden jedes Chromosoms deutlich unterscheidbar. Zu diesem Zeitpunkt ist klar, dass sie durch ihre Zentromere verbunden sind und über ihre gesamte Länge eng ausgerichtet sind. Die beiden Homologen bleiben an den Punkten verbunden, an denen eine Kreuzung zwischen den väterlichen und mütterlichen Chromatiden stattgefunden hat. An jedem solchen Punkt, der als Chiasma bezeichnet wird, kreuzen sich zwei der vier Chromatiden. Dies ist also das morphologische Ergebnis der erfolgten Überkreuzung, die an sich nicht beobachtbar ist.