En 1888, Waldale fue nombrado oficialmente cromosoma.
En 1879, W. Flemming propuso el término cromatina para describir el material filamentoso de color intenso que se encuentra en el núcleo después de la tinción.
Investigaciones posteriores demostraron que la cromatina y los cromosomas son manifestaciones morfológicas de un mismo material en diferentes ciclos celulares.
I. Composición química de la cromatina
La cromatina está compuesta por ADN, histonas, proteínas no histonas y una pequeña cantidad de ARN, con una proporción de 1:1:(1- 1,5): 0,05. Se puede ver que el contenido de ADN e histonas es relativamente constante, el contenido de proteínas no histonas varía mucho y el contenido de ARN es mínimo.
(1) ADN
El ADN es el portador de información genética. Las secuencias de ADN se pueden dividir en tres tipos, a saber, secuencia única, secuencia moderadamente repetitiva (101-5) y altamente repetitiva. secuencia. secuencia(>:105). Hay tres tipos principales de estructuras secundarias de ADN, a saber, ADN-B, ADN-Z y ADN-A.
Los cromosomas tienen tres elementos básicos (Figura 12-10): ① La secuencia de ADN que se replica de forma autónoma (ARS) es el punto de partida de la replicación del ADN. El genoma de la levadura contiene 200-400 ARS, la mayoría de las cuales comparten una secuencia consenso (secuencia consenso ARS, ACS rica en AT de 11 pb); (2) Secuencia de ADN centromérico (CEN), que se compone de una gran cantidad de secuencias repetidas en serie, como el ADN satélite α, que se utiliza para participar en la formación de centrómeros y permitir una separación precisa de los cromosomas durante la división celular; ③ Secuencia de ADN de los telómeros, TEL), las secuencias de telómeros de diferentes organismos son muy similares y están compuestas de unidades repetidas de 5 a 10 pb en serie. La secuencia repetida humana es TTAGGG.
En 1983, A. W. Murray y otros construyeron con éxito un cromosoma artificial de levadura (YAC) con una longitud total de 55 kb, que incluía por primera vez ARS, CEN, TEL y ADN extraño. YAC se puede utilizar para la construcción de transgenes y bibliotecas de genes, y su capacidad para acomodar fragmentos insertados es mucho mayor que la de los plásmidos.
(2) Histonas
Las histonas están cargadas positivamente, contienen arginina y lisina, y son proteínas básicas con contenido constante. Hay cinco tipos de histonas en las células eucariotas * * * divididas en dos categorías:
Una son las histonas centrales altamente conservadas, que incluyen H2A, H2B, H3 y H4, la otra es la proteína del grupo conector variable (; H1).
La estructura de las histonas del núcleo está muy conservada, especialmente la H4. Sólo hay dos diferencias en los 102 aminoácidos del H4 de vaca y guisante, que han evolucionado durante aproximadamente 300 millones de años. Puede haber dos razones por las que las histonas centrales están altamente conservadas: primero, la mayoría de los aminoácidos en las histonas centrales interactúan con el ADN u otras histonas, y pocos residuos de aminoácidos pueden reemplazarse sin causar mutaciones fatales; segundo, el ADN interactúa con la columna vertebral de fosfodiéster; El número de interacciones de histonas es el mismo en todos los organismos.
Las cuatro histonas centrales constan de una parte globular y una cola. La parte esférica permite que las moléculas de ADN se envuelvan alrededor del núcleo de histona para formar nucleosomas a través de interacciones electrostáticas entre los residuos de arginina y la columna vertebral de fosfodiéster. La cola contiene una gran cantidad de residuos de lisina y arginina, que son sitios para la modificación postraduccional de las histonas, como la acetilación, metilación, fosforilación, etc.
H1 no sólo es específico de género, sino también de tejido, por lo que H1 es diverso.
(3) Proteínas no histonas
A diferencia de las histonas, las proteínas no histonas son proteínas que se unen a secuencias de ADN específicas en los cromosomas, por lo que también se denominan unión de ADN de secuencia específica. proteína. Las características de las proteínas no histonas son: ①Contienen más ácido aspártico y ácido glutámico, tienen carga negativa y son proteínas ácidas; ②Se sintetizan durante todo el ciclo celular, a diferencia de las histonas que solo se sintetizan en la fase S y se sincronizan con la replicación del ADN; Puede identificar secuencias de ADN específicas. La información de identificación existe en el ADN mismo, el sitio está en el surco y se reconoce y combina a través de enlaces de hidrógeno y enlaces iónicos.
Las funciones de las proteínas no histonas son: ① Ayudar a que las moléculas de ADN se plieguen para formar diferentes dominios estructurales, lo que es beneficioso para la replicación del ADN y la transcripción de genes (2) Ayudar a iniciar la replicación del ADN; y regular la expresión genética.
2. Del ADN a los cromosomas
Hay 23 pares de cromosomas en el núcleo de la célula humana. Si se estira la doble hélice del ADN de cada cromosoma, la longitud media es de 5 cm.
Todo el ADN en el núcleo celular está conectado a aproximadamente 1,7-2,0 m, pero el diámetro del núcleo celular es inferior a 10 um. Por tanto, no es difícil imaginar que el ADN se comprime mediante plegamiento helicoidal, con una relación de compresión de decenas de miles de veces. La estructura principal de esta compresión es el nucleosoma.
Cuando se trata la cromatina con nucleasa no específica (como la nucleasa microcócica), se pueden obtener fragmentos de aproximadamente 200 pb en la mayoría de los casos, pero cuando se tratan moléculas de ADN expuestas, se pueden obtener fragmentos degradados aleatoriamente. A partir de este experimento, Kornberg estableció un modelo de nucleosoma.
Los nucleosomas son estructuras en forma de cuentas compuestas de partículas centrales y ADN de tejido conectivo. Se pueden describir de la siguiente manera (Figura 12-11): ① Cada unidad de nucleosoma incluye aproximadamente 200 pb de ADN y una histona. y un h 1; dos moléculas de H2A, H2B, H3 y H4 forman un octámero para formar la partícula central (3) ③ La hélice izquierda de la molécula de ADN está enrollada alrededor de la superficie de la partícula central, con 80 pb; por vuelta, ***1,75 vueltas, aproximadamente 146 pb. Ambos extremos están bloqueados por H1 ④ Hay una conexión de ADN de 60 pb entre partículas centrales adyacentes.
En 1983, A. W. Murray y otros construyeron con éxito un cromosoma artificial de levadura (YAC) con una longitud total de 55 kb, que incluía por primera vez ARS, CEN, TEL y ADN extraño. YAC se puede utilizar para la construcción de transgenes y bibliotecas de genes, y su capacidad para acomodar fragmentos insertados es mucho mayor que la de los plásmidos.
(2) Histonas
Las histonas están cargadas positivamente, contienen arginina y lisina, y son proteínas básicas con contenido constante. Hay cinco tipos de histonas en las células eucariotas * * * divididas en dos categorías:
Una son las histonas centrales altamente conservadas, que incluyen H2A, H2B, H3 y H4, la otra es la proteína del grupo conector variable (; H1).
La estructura de las histonas del núcleo está muy conservada, especialmente la H4. Sólo hay dos diferencias en los 102 aminoácidos del H4 de vaca y guisante, que han evolucionado durante aproximadamente 300 millones de años. Puede haber dos razones por las que las histonas centrales están altamente conservadas: primero, la mayoría de los aminoácidos en las histonas centrales interactúan con el ADN u otras histonas, y pocos residuos de aminoácidos pueden reemplazarse sin causar mutaciones fatales; segundo, el ADN interactúa con la columna vertebral de fosfodiéster; de interacciones de histonas es el mismo en todos los organismos.
Las cuatro histonas centrales constan de una parte globular y una cola. La parte esférica permite que las moléculas de ADN se envuelvan alrededor del núcleo de histona para formar nucleosomas a través de interacciones electrostáticas entre los residuos de arginina y la columna vertebral de fosfodiéster. La cola contiene una gran cantidad de residuos de lisina y arginina, que son sitios para la modificación postraduccional de las histonas, como la acetilación, metilación, fosforilación, etc.
H1 no sólo es específico de género, sino también de tejido, por lo que H1 es diverso.
(3) Proteínas no histonas
A diferencia de las histonas, las proteínas no histonas son proteínas que se unen a secuencias de ADN específicas en los cromosomas, por lo que también se denominan unión de ADN de secuencia específica. proteína. Las características de las proteínas no histonas son: ①Contienen más ácido aspártico y ácido glutámico, tienen carga negativa y son proteínas ácidas; ②Se sintetizan durante todo el ciclo celular, a diferencia de las histonas que solo se sintetizan en la fase S y se sincronizan con la replicación del ADN; Puede identificar secuencias de ADN específicas. La información de identificación existe en el ADN mismo, el sitio está en el surco y se reconoce y combina a través de enlaces de hidrógeno y enlaces iónicos.
Las funciones de las proteínas no histonas son: ① Ayudar a que las moléculas de ADN se plieguen para formar diferentes dominios estructurales, lo que es beneficioso para la replicación del ADN y la transcripción de genes (2) Ayudar a iniciar la replicación del ADN; y regular la expresión genética.
2. Del ADN a los cromosomas
Hay 23 pares de cromosomas en el núcleo de la célula humana. Si se estira la doble hélice del ADN de cada cromosoma, la longitud media es de 5 cm. Todo el ADN del núcleo está conectado a aproximadamente 1,7-2,0 m, pero el diámetro del núcleo es inferior a 10 um. Por tanto, no es difícil imaginar que el ADN se comprime mediante plegamiento helicoidal, con una relación de compresión de decenas de miles de veces. La estructura principal de esta compresión es el nucleosoma.
Cuando se trata la cromatina con nucleasa no específica (como la nucleasa microcócica), se pueden obtener fragmentos de aproximadamente 200 pb en la mayoría de los casos, pero cuando se tratan moléculas de ADN expuestas, se pueden obtener fragmentos degradados aleatoriamente. A partir de este experimento, Kornberg estableció un modelo de nucleosoma.
Los nucleosomas son estructuras en forma de cuentas compuestas de partículas centrales y ADN de tejido conectivo. Se pueden describir de la siguiente manera (Figura 12-11): ① Cada unidad de nucleosoma incluye aproximadamente 200 pb de ADN y una histona. y un h 1; dos moléculas de H2A, H2B, H3 y H4 forman un octámero para formar la partícula central (3) ③ La hélice izquierda de la molécula de ADN está enrollada alrededor de la superficie de la partícula central, con 80 pb; por vuelta, ***1,75 vueltas, aproximadamente 146 pb. Ambos extremos están bloqueados por H1 ④ Hay una conexión de ADN de 60 pb entre partículas centrales adyacentes.