Хромосома представляет собой вытянутую, структурированную совокупность генов, которая несет информацию о наследственности и образована из конденсированного хроматина. Хроматин состоит из ДНК и белков, которые плотно упакованы вместе для образования волокон хроматина. Конденсированные волокна хроматина образуют хромосомы. Хромосомы расположены в ядре наших клеток. Наборы хромосом соединяются вместе (один от матери и один от отца) и известны как гомологичные хромосомы.

Недублированные хромосомы являются одноцепочечными и состоят из области центромера, которая соединяет плечи хромосомы. Короткое плече обозначают буквой p, а длинное буквой q. Конечные области хромосом называются теломерами, которые состоят из повторяющихся некодирующих последовательностей ДНК, укорачивающихся во время деления клетки.

Дублирование хромосом

Хромосомное дублирование происходит до процессов деления посредством митоза или мейоза. Процессы репликации ДНК позволяют сохранить правильное число хромосом после деления родительской клетки. Дуплицированная хромосома состоит из двух идентичных хромосом, называемых сестринскими хроматидами, которые связаны в области центромера. Сестринские хроматиды остаются вместе до конца процесса деления, где они разделяются волокнами веретена и заключаются в дочерние клетки. Как только парные хроматиды отделены друг от друга, каждая из них становится дочерней хромосомой.


Хромосомы и деление клеток

Одним из наиболее важных элементов успешного деления клеток является правильное распределение хромосом. В митозе это означает, что хромосомы должны распределяться между двумя дочерними клетками. В мейозе хромосомы распределяются между четырьмя дочерними клетками. Веретено деления отвечает за перемещение хромосом во время деления клеток.

Такой тип движения клеток связан с взаимодействием между микротрубочками веретена и моторными белками, работающими вместе для разделения хромосом. Жизненно важно, чтобы в дочерних клетках сохранялось правильное количество хромосом. Ошибки, возникающие при делении клеток, способны приводить к неуравновешенными хромосомным числами, имеющим слишком много или недостаточно хромосом. Это отклонение известено как анеуплоидия и может происходит в аутосомных хромосомах во время митоза или в половых хромосомах во время мейоза. Аномалии в хромосомных числах могут приводить к врожденным дефектам, нарушениям развития и смерти.

Хромосомы и производство белков


Производство белка является жизненно важным клеточным процессом, который зависит от ДНК и хромосом. ДНК содержит сегменты, называемые генами, кодирующими белки. Во время производства белка ДНК разматывается, а его кодирующие сегменты транскрибируются в транскрипт РНК. Затем транскрипт РНК транслируется с образованием белка.

Мутация хромосом

Мутации хромосом — это изменения, которые происходят в хромосомах и обычно являются результатом ошибок, происходящих во время мейоза или при воздействии мутагенов, таких как химические вещества или радиация.

Поломка и дублирование хромосом может привести к нескольким типам структурных изменений хромосомы, которые обычно вредны для человека. Эти типы мутаций приводят к хромосомам с дополнительными генами, находящимися в неправильной последовательности. Мутации также могут продуцировать клетки с неправильным числом хромосом. Аномальные числа хромосом обычно возникают в результате нерасхождения или нарушения гомологичных хромосом во время мейоза.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: NatWorld.info

Структура

Хроматин

Хроматином называют комплекс ДНК и белков. В состав хроматина входят два типа белков — гистоновые и негистоновые.

ДНК

Наименьшими структурными компонентами хромосом нуклеопротеидные фибриллы, видны исключительно в электронный микроскоп. Хромосомні нуклеопротеїдиДНП (дезоксирибонуклеопротеїди) — Состоят из ДНК и белков (преимущественно гистонов).


Нуклеосомы, хромонемы, хроматиды

Молекулы гистонов образуют группы — нуклеосомы. Каждая нуклеосома содержит в себе 8 белковых молекул. Размер нуклеосомы примерно 8 нм. С каждой нуклеосомами связана участок ДНК, спирально оплетает нуклеосому извне. В таком участке ДНК находится 140 нуклеотидов общей длиной 50 нм благодаря спирализации длина сокращается в 5 раз.

В хроматина около 87 — 90% длины ДНК связано с нуклеосомами.

Фибриллы ДНП попарно закручиваются, образуя хромонемы (греч. Chroma + nema — цвет + струна), которые входят в комплексы более высокого порядка — также спирально закрученных напивхроматид. Пара напивхроматид образует хроматиду, а пара хроматид — хромосому.

На разных участках одной хромосомы спирализация, компактность ее основных элементов неодинакова; с этим связана различная интенсивность окраски отдельных участков.

Гетерохроматическом участки

Те участки хромосомы, которые интенсивно воспринимают красители, называют гетерохроматическом (состоят из гетерохроматина) они даже в интерфазе остаются компактными и видимые в оптический микроскоп.

Гетерохроматин выполняет преимущественно структурную функцию. Он находится в интенсивно конденсированном (спирализованому) состоянии и занимает одни и те же участки в гомологичных хромосомах, образует участки, прилегающие к центромеры и концов хромосомы. Потеря гетерохроматиновых участков может и не сказываться на жизнедеятельности клетки.

iv>

Гетерохроматин и тельца Барра

Выделяют также факультативный гетерохроматин, что возникает при спирализации и инактивации одной из двух гомологичных Х-хромосом у млекопитающих, в результате чего образуются тельца Барра (Х-половой хроматин).

Еухроматични участки

Неокрашенные и менее уплотненные участки хромосомы, которые деконденсуються и становятся невидимыми в период интерфазы, содержащие эухроматин и поэтому называются еухроматичнимы. Считают, что именно в них размещены более генов.

Хромосомы во время деления клетки, в период метафазы, имеют вид нитей, палочек и тому подобное. Строение одной хромосомы на разных участках неодинакова. В хромосоме различают первичную перетяжку и два плеча.

Первичная перетяжка, или центромера — наиболее спирализована часть хромосомы.

На ней размещен кинетохор (гр. Kinesis — движение, phoros — несущий), к которому во время деления клетки крепятся нити веретена деления.

Место расположения центромеры в каждой пары хромосом постоянное, оно обусловливает их форму.

В зависимости от расположения центромеры выделяют три типа хромосом: метацентрическая, субметацентрични и акроцентрические. Метацентрическая хромосомы имеют плечи почти одинаковой длины; в субметацентричних плечи неравные; акроцентрические хромосомы имеют палочковидную форму с очень коротким, почти незаметным вторым плечом.


Могут возникать и телоцентрични хромосомы — как результат отрыва одного плеча, когда центромера расположена на конце хромосомы. В нормальном кариотипе такие хромосомы не встречаются.

Теломеры

Концы плеч хромосомы называют теломерами, это специализированные участки, которые препятствуют соединению хромосом между собой или с их фрагментами. Конец хромосомы, который не имеет теломеры, становится «ненасыщенным», «липким», и легко присоединяет фрагменты хромосом или соединяется с подобными участками. В норме же теломеры сохраняют хромосому как дискретную индивидуальную единицу.

Спутники

Некоторые хромосомы имеют глубокие вторичные перетяжки, отделяющие отдельные участки хромосомы — спутники. Такие хромосомы могут сближаться и образовывать ассоциации, а тонкие нити, которые соединяют спутников с плечами хромосом, при этом участвуют в образовании ядрышек. Именно эти участки в хромосомах человека являются организаторами ядрышек. У человека вторичные перетяжки является на длинном плече 1, 9 и 16 хромосом и на конечных участках коротких плеч 13, 14, 15, 21, 22 хромосом.

Хромомеры

В плечах хромосом видны утолщенные и интенсивнее окрашенные участки — хромомеры, которые чередуются с мижхромомернимы нитками. Вследствие этого хромосома может напоминать ряд неравномерно нанизанных бус.

Правило постоянства числа хромосом

>

Число хромосом и характерные особенности их строения — видовой признак. Это является правилом постоянства числа хромосом. Это число не зависит от степени организации и не всегда указывает на филогенетическую родство. Например, в ядрах всех клеток лошадиной аскариды Paraascaris megalocephala univalenus находится по 2 хромосомы, у мухи-дрозофилы Drosophila melanogaster -по 8, у человека — по 46, а у речного рака Astacus fluviatalis — по 116.

Число хромосом не зависит от степени организации, а также не всегда указывает на филогенетическую родство: одно и то же число может случаться в очень далеких друг от друга форм, а у близких видов — очень отличаться. Однако очень важно, что у представителей одного вида число хромосом в ядрах всех клеток постоянно.

Правило четности хромосом

Существует также правило четности хромосом, по которому число хромосом всегда парным, потому что в кариотипе хромосомы объединяются в гомологичные пары.

Правило индивидуальности хромосом

Гомологичные хромосомы одинаковые по форме и строению, расположению центромер, хромомер, других деталей строения. Негомологические хромосомы всегда имеют различия. Поэтому есть правило индивидуальности хромосом: каждая пара гомологичных хромосом характеризуется своими особенностями.

Правило непрерывности хромосом


Правило непрерывности хромосом: в последовательных генерациях число и индивидуальность хромосом сохраняется благодаря способности хромосом к авторепродукции во время деления клетки.

Наборы хромосом

Диплоидный

В ядрах соматических клеток (т.е. клеток тела) содержится полный двойной набор хромосом. В нем каждая хромосома имеет своего гомологического «партнера». Такой набор хромосом называют диплоидным и обозначают «2n»

Гаплоидный

В ядрах гамет (половых клеток) в отличие от соматических, есть только по одной хромосоме из каждой гомологичной пары. Все они разные. негомологические. Такой одинарный набор хромосом называют гаплоидным и обозначают как «n».

При оплодотворении происходит слияние гамет, каждая из которых вносит в зиготу гаплоидный набор хромосом, и восстанавливается диплоидный набор: n + n = 2n.

В некоторых организмов может вследствие мутаций меняться диплоидный набор хромосом.



Хромосома Гены Всего Пар нуклеотидов Секвенсовани пары нуклеотидов
1 4,221 247,199,719 224,999,719
2 1,491 242,751,149 237,712,649
3 1,550 199,446,827 194,704,827
4 446 191,263,063 187,297,063
5 609 180,837,866 177,702,766
6 2,281 170,896,993 167,273,993
7 2,135 158,821,424 154,952,424
8 1,106 146,274,826 142,612,826
9 1,920 140,442,298 120,312,298
10 1,793 135,374,737 131,624,737
11 379 134,452,384 131,130,853
12 1,430 132,289,534 130,303,534
13 924 114,127,980 95,559,980
14 1,347 106,360,585 88,290,585
15 921 100,338,915 81,341,915
16 909 88,822,254 78,884,754
17 1,672 78,654,742 77,800,220
18 519 76,117,153 74,656,155
19 1,555 63,806,651 55,785,651
20 1,008 62,435,965 59,505,254
21 578 46,944,323 34,171,998
22 1,092 49,528,953 34,893,953
X Хромосома 1,846 154,913,754 151,058,754
Y хромосома 454 57,741,652 25,121,652
Всего 32,185 3,079,843,747 2,857,698,560

Гетерохромосомы и аутосомы

При сравнении хромосомных наборов мужских и женских лиц одного вида наблюдается различие в одной паре хромосом. Эта пара получила название половых хромосом, или гетерохромосом.

Остальные пары гомологичных пар хромосом, одинаковых у обоих полов, имеют общее название аутосомы.

Источник: info-farm.ru

История

Итак, нам стало понятно, что хромосомой называют организованную структуру ДНК и белка, которая содержится в клетках. Очень интересно, что один кусочек ДНК содержит очень много генов и других элементов, которые кодируют всю генетическую информацию организма.

Перед рассмотрением типов хромосом, предлагаем немного поговорить об истории развития этих частичек. И так, эксперименты, которые начал проводить ученый Теодор Бовери еще в середине 1880 годов, продемонстрировали связь хромосом и наследственности. Тогда же Вильгельмом Ру была высказана следующая теория – каждая хромосома имеет разную генетическую нагрузку. Эта теория была протестирована и доказана Теодором Бовери.

Благодаря работе Грегора Менделя в 1900-х годах, Бовери смог отследить связь правил наследования и поведения хромосом. Открытия Бовери смогли повлиять на следующих цитологов:

  • Эдмунд Бичер Уилсон.
  • Уолтер Саттон.
  • Теофилус Пейнтер.

Работа Эдмунда Уилсона заключалась в связывании теорий Бовери и Саттона, которая описана в книге «Клетка в развитии и наследственности». Работа была опубликована примерно в 1902 году и посвящалась хромосомной теории наследственности.

Наследственность

И еще минута теории. В своих трудах исследователь Уолтер Саттон смог выяснить, сколько все-таки содержится в ядре клетки хромосом. Уже было сказано ранее, что ученый считал эти частички носителями наследственной информации. Помимо этого, Уолтер выяснил, что все хромосомы состоят из генов, вот они как раз и являются виновниками того, что потомкам передаются родительские свойства и функции.

Параллельно велись работы Теодором Бовери. Как уже говорилось ранее, оба ученых исследовали ряд вопросов:

  • передача наследственной информации;
  • формулировка основных положений о роли хромосом.

Эту теорию сейчас называют теорией Бовери-Саттона. Дальнейшая ее разработка была проведена в лаборатории американского биолога Томаса Моргана. Совместно ученые смогли:

  • установить закономерности размещения генов в данных структурных элементах;
  • разработать цитологическую базу.

Строение

В этом разделе мы предлагаем рассмотреть строение и типы хромосом. Итак, речь идет о структурных клетках, которые хранят и передают наследственную информацию. Из чего же состоят хромосомы? Из ДНК и белка. Помимо этого, составляющие части хромосом образуют хроматин. Белки при этом играют немаловажную роль для упаковки ДНК в ядре клетки.

Диаметр ядра не превышает показателя пять мкм, а ДНК упаковано полностью в ядро. Итак, ДНК в ядре имеет петельную структуру, которую поддерживают белки. Последние при этом узнают последовательности нуклеотидов для их сближения. Если вы собираетесь изучать строение хромосом под микроскопом, то лучшее для этого время – метафаза митоза.

Хромосома имеет форму небольшой палочки, которая состоит из двух хроматид. Последние удерживаются центромерой. Очень важно заметить и то, что каждая отдельная хроматида состоит из хроматиновых петель. Все хромосомы могут находиться в одном из двух состояний:

  • активном;
  • неактивном.

Формы

Сейчас мы рассмотрим существующие типы хромосом. В этом разделе вы сможете узнать, какие существуют формы этих частичек.

Все хромосомы обладают своим индивидуальным строением. Отличительная черта – особенности окрашивания. Если вы изучаете морфологию хромосом, то стоит обратить внимание на некоторые значительные вещи:

  • расположение центромеры;
  • длина и положение плеч.

Итак, существуют следующие основные типы хромосом:

  • метацентрические хромосомы (их отличительная черта – расположение центромеры посередине, эту форму еще принято называть равноплечием);
  • субметацентрические (отличительная черта – смещение перетяжки в одну из сторон, другое название – неравноплечие);
  • акроцентрические (отличительная черта – нахождение центромеры практически на одном из концов хромосомы, другое название – палочковидные);
  • точковые (такое название они получили из-за того, что их форма очень трудно определяется, что связано с маленьким размером).

Функции

Независимо от типа хромосом у человека и других существ эти частички выполняют массу различных функций. О чем идет речь можно прочесть в данном разделе статьи.

  • В хранении наследственной информации. Хромосомы являются носителями генетической информации.
  • В передаче наследственной информации. Наследственная информация передается путем репликации молекулы ДНК.
  • В реализации наследственной информации. Благодаря воспроизводству того или иного типа и-РНК, и соответственно того или иного типа белка осуществляется контроль над всеми процессами жизнедеятельности клетки и всего организма.

ДНК и РНК

Мы рассмотрели, какие типы хромосом существуют. Теперь переходим к детальному изучению вопроса роли ДНК и РНК. Очень важно заметить, что именно нуклеиновые кислоты составляют порядка пяти процентов массы клетки. Они представляются нам в качестве мононуклеотидов и полинуклеотидов.

Всего существует два типа этих нуклеиновых кислот:

  • ДНК, что расшифровывается как дезоксирибонуклеиновые кислоты;
  • РНК, расшифровка — рибонуклеиновые кислоты.

Помимо этого, важно запомнить, что данные полимеры состоят из нуклеотид, то есть мономеров. Эти мономеры и у ДНК, и у РНК в основном по строению схожи. Каждый отдельный нуклеотид также состоит из нескольких компонентов, а точнее, трех, соединенных между собой прочными связями.

Теперь немного о биологической роли ДНК и РНК. Для начала важно заметить, что в клетке может встретиться три вида РНК:

  • информационная (снятие информации с ДНК, выполнение роли матрицы для синтеза белка);
  • транспортная (переносит аминокислоты для синтеза белка);
  • рибосомальная (участвует в биосинтезе белка, образовании структуры рибосомы).

А в чем же заключается роль ДНК? Эти частички хранят в себе информацию наследственности. Участки этой цепи содержат специальную последовательность азотистых оснований, которые и отвечают за наследственные признаки. Помимо этого, роль ДНК заключается и в передаче этих признаков в процессе деления ядер клеток. При помощи РНК в клетках проводится синтез РНК, благодаря чему и происходит синтез белков.

Хромосомный набор

Итак, мы рассматриваем типы хромосом, наборы хромосом. Переходим к подробному рассмотрению вопроса, касающегося хромосомного набора.

Число этих элементов является характерным признаком вида. Для примера возьмем муху-дрозофилу. У нее всего насчитывается восемь, а у приматов — сорок восемь. Человеческий организм обладает сорока шестью хромосомами. Сразу обращаем ваше внимание на то, что их количество для всех клеток организма одинаково.

Помимо этого, важно понимать, что существует два возможных вида набора хромосом:

  • диплоидный (характерен для эукариотических клеток, является полным набором, то есть 2n, присутствуют в соматических клетках);
  • гаплоидный (половина полного набора, то есть n, присутствуют в половых клетках).

Необходимо знать, что хромосомы образуют пары, представители которой являются гомологами. Что означает этот термин? Гомологичными называют хромосомы, которые имеют одинаковую форму, строение, местоположение центромеры и так далее.

Половые хромосомы

Сейчас мы подробнее рассмотрим следующий тип хромосом — половые. Это не одна, а пара хромосом, различных у мужских и женских особей одного вида.

Как правило, один из организмов (мужской или женский) является обладателем двух одинаковых, достаточно крупных Х-хромосом, при этом генотип — ХХ. Особь другого пола обладает одной Х-хромосомой и немного меньшего размера Y-хромосомой. При этом генотип — XY. Важно заметить и то, что в некоторых случаях формирование мужского пола происходит при отсутствии одной из хромосом, то есть генотип Х0.

Аутосомы

Это парные частички у организмов с хромосомным определением пола одинаковые и у мужского пола, и у женского. Если говорить более просто, то все хромосомы (кроме половых) — это аутосомы.

Обратите внимание на то, что наличие, копии и структура никак не зависит от пола эукариот. Все аутосомы имеют порядковый номер. Если взять человека, то двадцать две пары (сорок четыре хромосомы) являются аутосомами, а одна пара (две хромосомы) — половые хромосомы.

Источник: www.syl.ru