Степень компактизации ДНК хроматина в различных типах

Степень компактизации ДНК хроматина в
различных типах соматических и половых
клеток человека в связи с их структурнофункциональными особенностями
Автор: Молодык Елена
Школа: ГБОУ СОШ № 2086
Класс: 11
Руководитель: Шаронин Василий Олегович, к.б.н., учитель биологии
Шаронина Юлия Александровна, учитель биологии
На современном этапе динамичного развития биотехнологий, в том числе
– методов манипуляции с клеткой и её структурами, несомненную
важность приобретает изучение поведение ядра, вообще, и ДНК
хроматина, в частности, во всех фазах клеточного цикла. К сожалению,
описанию исследований интерфазы как основной стадии жизни клетки в
доступных литературных источниках уделяется крайне скудное внимание.
Однако для получения полной картины функционала ядра, а конкретно
хроматина, нужно проводить подобные исследования для определения
относительной плотности, рассмотрения способов упаковки генома в
ядрах, его компактизации. Что в свою очередь позволяет сделать
определенные выводы и сопоставить их с уже имеющимися данными. Эти
результаты могли бы найти применение в биоинженерии, клеточной
инженерии, биотехнологии. Новизна данного исследования заключается в
анализе относительных плотностей ДНК хроматина для различных типов
клеток человека с учетом стадий и содержания ДНК в ядрах.
Цель:
сопоставить
и
оценить
степень
компактизации ДНК хроматина в ядрах
соматических и половых клеток и их
функциональные особенности
Задачи:
• Определить функционально-морфологические
характеристики изучаемых клеток
• Провести микроскопический анализ препаратов
культивированных лимфоцитов периферической крови,
буккального эпителия и сперматозоидов человека
• Провести измерение линейных параметров ядер
изучаемых клеток, установить их объемы
• Используя данные геномных баз (протяженность генома,
его масса), вычислить степень компактизации ДНК
хроматина в ядрах для всех изучаемых типов клеток
• Сравнить полученные показатели, проведя
математическую и статистическую обработку результатов
Методы:
• Световая и флюоресцентная микроскопия и фазовый
контраст: микроскопы Микромед 3 ЛЮМ (увеличение окуляра
10×, объективов 10× и 40×), Nikon YS2-Y (увеличение окуляра –
10×, объектива – 40× и 100× + иммерсия)
• Цитологический и морфометрический анализ, определение
размеров ядер
• Цифровая микрография (фотоаппарат Olympus FE-26,
световой и люминесцентный микроскоп)
• Биоинформатика: работа с геномными и хромосомными
базами данных NCBI Human Genome и Animal Genome Size
Database
• Математическая и статистическая обработка результатов
помощью программы Microsoft Office Excel.
Приготовление препаратов
буккального эпителия
Микроскопический анализ
Представление результатов, обсуждение
выводов
S
D, мкм
G2
G1
Выводы:
1. Линейные размеры (диаметры) ядер изучаемых клеток варьируют от
2,15 мкм до 22,26 мкм, различаясь, таким образом, более чем в 10 раз
2. Относительная плотность ДНК хроматина может служить в качестве
оценки компактизации генома, что в свою очередь зависит от
функций, исполняемых клеткой
3. Наибольшей компактизацией обладают сперматозоиды: плотность
ДНК составляет 84,13 г/л. Это обусловлено функциональными
особенностями клетки, состоящими, главным образом, в успешной
доставке гаплоидного генома в яйцеклетку
4. Наименьшей плотностью обладает ДНК хроматина ядер лимфоцитов
в S-фазе клеточного цикла, т.е. в период синтеза геном находится в
наименее компактизированном состоянии при наибольшем
содержании ДНК: 2n4c
5. Статистическая обработка данных подтверждает достоверность
результатов