Хромосома

Хромосома - это большая молекулярная структура, где содержится около 90% ДНК клетки. Все хромосомы содержат очень длинный непрерывный полимеризованный цепь ДНК (единственную ДНК-молекулу), содержащий гены, регуляторные элементы и промежуточные нуклеотидные последовательности.

 

Слово «хромосома» происходит от греческих слов «хрома» - цвет и «сома» - тело.

Хромосомы эукариот состоят из линейной макромолекулы ДНК, намотана на специфические белки-гистоны, формируя материал под названием «хроматин».

В клетках прокариот обычно содержится единственная хромосома, которая, в отличие от эукариот является кольцевой и лишенной гистонов. Впрочем, это правило не является абсолютным: существуют бактерии из более, чем одной хромосомой; в некоторых бактерий хромосомы являются линейными; в нескольких видов архей выявлены специфические гистоны.

Хромосомы могут находиться в двух структурно-функциональных состояниях: в конденсированном (спирализованому) и деконденсованому (деспиралезованому). В интерфазе хромосомы живой клетки невидимы, наблюдать можно только гранулы хроматина, поскольку в этот период хромосомы частично или полностью деконденсовани. Это их рабочим состоянием, ибо в более диффузном хроматине активные процессы синтеза. Во время митотического деления клетки, когда происходит конденсация хроматина, хромосомы хорошо различимы.

Строение

Хроматин

Хроматином называют комплекс ДНК и белков. В состав хроматина входят два типа белков - гистонов и негистонови.

ДНП

Наименьшими структурными компонентами хромосом есть нуклеопотеидни фибриллы, их видно исключительно в электронный микроскоп. Хромосомные нуклеопротеиды - ДНП (дезоксирибонуклеопротеиды) - 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 нуклеосомы связана участок ДНК, спирально оплетае нуклеосому извне В таком участке ДНК находится 140 нуклеотидов общей длиной 50 нм, но благодаря спирализации длина сокращается в 5 раз.

В хроматине около 87 - 90% длины ДНК зв "связано с нуклеосомами.

Фибриллы ДНП попарно закручиваются, образуя хромонемы (от гр. chroma - цвет, nema - струна), входящих в комплексы более высокого порядка - также спирально закрученных полухроматид. Пара полухроматид образует хроматид, а пара хроматид -хромосому.

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

Гетерохроматични участки

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

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

Гетерохроматин и тельца Барра

Выделяют также факультативный гетерохроматин, который возникает при спирализации и инактивации двух гомологичных хромосом. Так, в частности, образуется тельце Барра (Х-половой хроматин), который образует одна из Х-хромосом женских особей млекопитающих, в т.ч. человека.

Еухроматични участки

Неокрашенные и менее уплотненные участки хромосомы, которые деконденсуються и становятся невидимыми в период интерфазы, содержат эухроматин и потому называются еухроматичнимы. Полагают, что именно в них закачано больше генов.

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

Центромера

Первичная перетяжка, или центромера, - наименее спирализована часть хромосомы.

На ней размещен кинетохор (гр. kinesis - движение, phoros - несущий), к якогго при делении клетки крепятся нити веретена деления.

Местоположение центромеры у каждой пары хромосом постоянное, оно обусловливает их форму.

В зависимости от расположения центромеры выделяют три типа хромосом: метацентрической, субметацентрични и акроцентрические.метацентрической хромосомы имеют плечи почти одинаковой длины; в субметацентричних плечи неравные; акроцентрические хромосомы имеют палочковидных форму с очень коротким, почти незаметным другим 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 називаюиь теломерами, это специализированные участки, которые препятствуют с "единению хромосом между собой или с их фрагментами. Конец хромосомы, который не имеет теломеры, становится" ненасыщенным "," липким ", и легко присоединяет фрагменты хромосом или с 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 зближуваьись и образовывать ассоциации, а тонкие нити, которые с соединяют спутники с плечами хромосом, при этом участвуют в образовании ядрышекИменно эти участки в хромосомах человека являются организаторами ядрышекУ человека вторичные перетяжки есть 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 толстые и интенсивнее окрашены участки - хромомеры, которые чередуются с мижхромомернимы нитями. Вследствие этого хромосома может напоминать ряд невивномирно нанизанного ожерелья.

Правило постоянства числа хромосом

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

Число хромосом не зависит от высоты организации, а также не всегда указывает на филогенетическое родство: одно и то же число может случаться в очень далеких форм, а в близких видов - очень отличаться. Однако, очень важно, что у представителей одного вида число хромосом в ядрах всех клеток постоянное.

Правило четности хромосом

Существует также правило четности хромосом, по которому число хромосом всегда является четным, так как в кариотипе хромосомы объединяются в гомологичные пары.

Правило индивидуальности хромосом

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

Правило непрерывности хромосом

Правило непреривности хромосом: в последовательных генерациях число и индивидуальность хромосом сохраняется благодаря способности хромосом к авторепродукции при делении клетки.

Наборы хромосом

Диплоидный

В ядрах соматических клеток (т.е. клеток тела) содержится полный двойной набор хромосом. В нем каждая хромосом 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 гомологической пари.Вси они разные. негомологическом. 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 варьироваться диплоидный набор хромосом - см. полиплоидия или анеуплоидия.

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.