Гомологичные хромосомы представляют собой пары хромосом (по одной от каждого родителя), которые одинаковы по длине, положению генов и местоположению центромера. Положение генов на каждой гомологичной хромосоме одинаково, однако гены могут содержать разные аллели. Хромосомы являются важными молекулами, поскольку содержат ДНК и генетические инструкции для направления всей работы клеток. Они также несут гены, которые определяют индивидуальные черты организма.

Гомологичные хромосомы: кариотип

Человеческий кариотип показывает полный набор хромосом человека. Клетки людей содержат 23 пары, или в общей сложности 46 хромосом. Каждая пара хромосом представляет собой набор гомологичных хромосом. Есть 22 пары аутосом (неполовые хромосомы) и одна пара гоносом (половые хромосомы). У самцов (мужчин) гомологами являются половые хромосомы X и Y, а у самок (женщин) две Х-хромосомы.

Гомологичные хромосомы: митоз

При делении клеток хромосомы должны реплицироваться, чтобы гарантировать, что каждая клетка имеет правильное количество хромосом. В митозе гомологичные хромосомы реплицируют образование сестринских хроматид (объеденные идентичные копии реплицированной хромосомы). Каждая сестринская хроматида отделяется к концу митоза при помощи веретена деления и разделяется между двумя дочерними клетками.

Гомологичные хромосомы: мейоз


Во время мейоза, гомологичные хромосомы реплицируются с образованием сестринских хроматид. Сестринские хроматиды соединяются, образуя так называемую тетраду. Хромосомы, расположенные в непосредственной близости иногда обмениваются срезами ДНК. Это явление известно как генетическая рекомбинация. Гомологичные хромосомы отделяются во время первого мейотического деления (мейоз I), а сестринские хроматиды во время второго этапа деления (мейоз II).

В конце мейоза образуются четыре дочерние клетки. Каждая клетка гаплоидна и содержит половину числа хромосом от родительской клетки. Каждая хромосома имеет соответствующее количество генов, однако аллели для генов различны. Обмен генов во время гомологичной рекомбинации хромосом вызывает генетическую вариацию в организмах, которые размножаются половым путем. После оплодотворения гаплоидные гаметы образуют диплоидную клетку.

Гомологичные хромосомы: нерасхождение

Иногда в клеточном делении возникают проблемы, которые приводят к неправильному делению клетки. Отказ хромосом от правильного разделение в митозе или мейозе называется нерасхождением. Если на первом этапе мейотического деления происходит нерасхождение, то гомологичные хромосомы остаются парными, что приводит к двум дочерним клеткам с дополнительным набором хромосом и двум дочерним клеткам без хромосом. Нерасхождение также может происходить в мейозе II, когда сестринские хроматиды не могут отделиться до деления клеток.


Нерасхождение часто является фатальным или может вызвать хромосомные аномалии, приводящие к врожденным дефектам. Трисомические клетки содержат дополнительную хромосому.

У людей это приводит к образованию 47 хромосом вместо 46. Трисомия наблюдается в синдроме Дауна, где хромосома 21 имеет дополнительную или частичную хромосому. Также нарушения могут наблюдаться в половых хромосомах. Моносомия — отклонение, при котором присутствует только одна хромосома из пары. У женщин с синдромом Тернера есть только одна Х-хромосома. У мужчин с синдромом XYY есть дополнительная Y-хромосома. Нерасхождение в половых хромосомах обычно имеет менее серьезные последствия, чем в аутосомных хромосомах.

Источник: natworld.info

При половом размножении дочерний организм возникает в результате слияния двух половых клеток (гамет) и последующего развития из оплодотворенной яйцеклетки — зиготы.

Половые клетки родителей обладают гаплоидным набором (n) хромосом, а в зиготе при объединении двух таких наборов число хромосом становится диплоидным (2n): каждая пара гомологичных хромосом содержит одну отцовскую и одну материнскую хромосому.


Гаплоидные клетки образуются из диплоидных в результате особого клеточного деления — мейоза.

Мейоз — разновидность митоза, в результате которого из диплоидных (2п) соматических клеток половых желез образуются гаплоидные гаметы (1n). При оплодотворении ядра гаметы сливаются, и восстанавливается диплоидный набор хромосом. Таким образом, мейоз обеспечивает сохранение постоянного для каждого вида набора хромосом и количества ДНК.

Мейоз представляет собой непрерывный процесс, состоящий из двух последовательных делений, называемых мейозом I и мейозом II. В каждом делении различают:

  • профазу,
  • метафазу,
  • анафазу,
  • телофазу.

В результате мейоза I число хромосом уменьшается вдвое (редукционное деление): при мейозе II гаплоидность клеток сохраняется (эквационное деление). Клетки, вступающие в мейоз, содержат генетическую информацию 2n2хр.

В профазе мейоза I происходит постепенная спирализация хроматина с образованием хромосом. Гомологичные хромосомы сближаются, образуя общую структуру, состоящую из двух хромосом (бивалент) и четырех хроматид (тетрада). Соприкосновение двух гомологичных хромосом по всей длине называется конъюгацией. Затем между гомологичными хромосомами появляются силы отталкивания, и хромосомы сначала разделяются в области центромер, оставаясь соединенными в области плеч, и образуют перекресты (хиазмы).

iv>
схождение хроматид постепенно увеличивается, и перекресты смещаются к их концам. В процессе конъюгации между некоторыми хроматидами гомологичных хромосом может происходить обмен участками — кроссинговер, приводящий к перекомбинации генетического материала. К концу профазы растворяются ядерная оболочка и ядрышки, формируется ахроматиновое веретено деления. Содержание генетического материала остается прежним (2n2хр).

В метафазе мейоза I биваленты хромосом располагаются в экваториальной плоскости клетки. В этот момент спирализация их достигает максимума. Содержание генетического материала не изменяется (2п2хр).

В анафазе мейоза I гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, окончательно отходят друг от друга и расходятся к полюсам клетки. Следовательно, из каждой пары гомологичных хромосом в дочернюю клетку попадает только одна — число хромосом уменьшается вдвое (происходит редукция). Содержание генетического материала становится 1n2хр у каждого полюса.

В телофазе происходит формирование ядер и разделение цитоплазмы — образуются две дочерние клетки. Дочерние клетки содержат гаплоидный набор хромосом, каждая хромосома — две хроматиды (1n2хр).

Интеркинез — короткий промежуток между первым и вторым мейотическими делениями. В это время не происходит репликации ДНК, и две дочерние клетки быстро вступают в мейоз II, протекающий по типу митоза.


Мейоз и его генетическое значение

Схема мейоза (показана одна пара гомологичных хромосом). Мейоз I: 1, 2, 3. 4. 5 — профаза; 6 —метафаза; 7 — анафаза; 8 — телофаза; 9 — интеркинез. Мейоз II; 10 —метафаза; II —анафаза; 12 — дочерние клетки.

В профазе мейоза II происходят те же процессы, что и в профазе митоза. В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости. Изменений содержания генетического материала не происходит (1n2хр).

В анафазе мейоза II хроматиды каждой хромосомы отходят к противоположным полюсам клетки, и содержание генетического метериала у каждого полюса становится lnlxp.

В телофазе образуются 4 гаплоидные клетки (lnlxp).

Таким образом, в результате мейоза из одной диплоидной материнской клетки образуются 4 клетки с гаплоидным набором хромосом. Кроме того, в профазе мейоза I происходит перекомбинация генетического материала (кроссинговер), а в анафазе I и II — случайное отхождение хромосом и хроматид к одному или другому полюсу. Эти процессы являются причиной комбинативной изменчивости.

Биологическое значение мейоза:

>
  • является основным этапом гаметогенеза;
  • обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении;
  • дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой.

А так же, биологическое значение мейоза заключается в том, что уменьшение числа хромосом необходимо при образовании половых клеток, поскольку при оплодотворении ядра гамет сливаются. Если бы указанной редукции не происходило, то в зиготе (следовательно, и во всех клетках дочернего организма) хромосом становилось бы вдвое больше. Однако это противоречит правилу постоянства числа хромосом. Благодаря мейозу половые клетки гаплоидны, а при оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом.

Источник: vseobiology.ru

Хромосомы находятся в ядре клетки, являются главными компонентами ядра.

Химический состав хромосом – 50% ДНК и 50% белка.

Функция хромосом – хранение наследственной информации.

Гомологичные хромосомы – содержат одинаковый набор генов, сходны по морфологическим признакам, конъюгируют в профазе мейоза. В диплоидном наборе хромосом каждая пара хромосом представлена двумя Г. х., которые могут различаться аллелями содержащихся в них генов и обмениваться участками в процессе кроссинговера.


Гомологичные хромосомы не идентичны друг другу. Они имеют один и тот же набор генов, однако они могут быть представлены как различными (у гетерозигот), так и одинаковыми (у гомозигот) аллелями, то есть формами одного и того же гена, ответственными за проявление различных вариантов одного и того же признака. Кроме того, в результате некоторых мутаций (дупликаций, инверсий, делеций и транслокаций) могут возникать гомологичные хромосомы, различающиеся наборами или расположением генов.

Диплоидный набор хромосом (син.: двойной набор хромосом, зиготический набор хромосом, полный набор хромосом, соматический набор хромосом)

совокупность хромосом, присущая соматическим клеткам, в которой все характерные для данного биологического вида хромосомы представлены попарно; у человека Д. н. х. содержит 44 аутосомы и 2 половые хромосомы.

У диплоидных (2n) организмов геном представлен парами гомологичных хромосом. При мейозе гомологичные хромосомы обмениваются своими участками. Это явление лежит в основе рекомбинации генетического материала и носит название кроссинговер.


Гаплоидный и диплоидный набор хромосом. Понятие плоидности определяется как количество хромосомных наборов в клетках (преимущественно) в ядрах. У живых организмов хромосомы могут быть непарными и парными. В клетках человека образуется диплоидный набор хромосом, то есть двойной. Такой набор структурно-функциональных элементов характерен для всех соматических клеток. Стоит отметить, что у каждого человека диплоидный набор хромосом состоит из 44-х аутосом и 2-х половых хромосом. Гаплоидный набор хромосом является одинарным набором непарных структурно-функциональных элементов половых клеток. Данный набор содержит двадцать две аутосомы и только одну половую хромосому. Гаплоидный набор и диплоидный набор хромосом могут присутствовать в одно и то же время. Это происходит преимущественно при половом процессе. В этот момент гаплоидная и диплоидная фазы чередуются. С помощью деления полный набор образует одинарный. После этого два одинарных соединяются и образуют полный набор структурно-функциональных элементов и т.д.

Диплоидный набор хромосом является совокупностью хромосом, которая присуща всем соматическим клеткам. В ней все хромосомы, которые характерны для данного биологического вида, представлены в парах. У каждого человека диплоидный набор хромосом способен содержать сорок четыре аутосомы и две половых структурно-функциональные элемента. Диплоидный набор хромосом характерен для зиготы и всех соматических клеток, кроме анзуплоидных, гаплоидных и полиплоидных клеток. Бывает и такое, что происходит нарушение набора структурно-функциональных единиц. Сбои могут повлиять на образование хромосомных заболеваний (например, Синдром Дауна — образование триосомии, т.е. нарушения в двадцать первой паре и появление лишней хромосомы (третьей)). Изучение хромосом очень важно, так как данные элементы оказывают очень серьезное воздействие на человеческий организм.


Источник: studopedia.ru

ГЕНЫ И ХРОМОСОМЫ

 

Клетки живых организмов содержат генетический материал в виде гигантских молекул, которые называются нуклеиновыми кислотами. С их помощью генетическая информация передаётся из поколения в поколение. Кроме того, они регулируют большинство клеточных процессов, управляя синтезом белков.

 

Существует два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. Они состоят из нуклеотидов, чередование которых позволяет кодировать наследственную информацию о самых различных признаках организмов разных видов. ДНК «упакована» в хромосомы. Она несёт информацию о структуре всех белков, которые функционируют в клетке. РНК управляет процессами, которые переводят генетический код ДНК, представляющий собой определённую последовательность нуклеотидов, в белки.

 

Ген – это участок молекулы ДНК, которая кодирует один определённый белок. Наследственные изменения генов, выражающиеся в замене, выпадении или перестановке нуклеотидов, называются генными мутациями. В результате мутаций могут возникнуть как полезные, так и вредные изменения признаков организма.


 

Хромосомы – нитевидные структуры, находящиеся в ядрах всех клеток. Они состоят из молекулы ДНК и белка. У каждого вида организмов своё определённое число и своя форма хромосом. Набор хромосом, характерный для конкретного вида, называют кариотипом.

 

Исследования кариотипов различных организмов показали, что в их клетках может содержаться двойной и одинарный наборы хромосом. Двойной набор хромосом состоит всегда из парных хромосом, одинаковых по величине, форме и характеру наследственной информации. Парные хромосомы называют гомологичными. Так, все неполовые клетки человека содержат 23 пары хромосом, т.е. 46 хромосом представлены в виде 23 пар.

 

В некоторых клетках может быть одинарный набор хромосом. Например, в половых клетках животных парные хромосомы отсутствуют, гомологичных хромосом нет, а есть негомологичные.

 

Каждая хромосома содержит тысячи генов, в ней хранится определённая часть наследственной информации. Мутации, изменяющие структуру хромосомы, называют хромосомными. Неправильное расхождение хромосом при образовании половых клеток может привести к серьёзным наследственным заболеваниям. Так, например, в результате такой геномной мутации, как появление в каждой клетке человека 47 хромосом вместо 46, возникает болезнь Дауна.

Источник: bio-oge.sdamgia.ru