Наследственный материал

Наследственный материал

Наследственный материал

хромосомный уровень

аутосомы и гетерохромосомы

Хромосома (греч. ?????? - цвет, ????? - тело) - это нитевидные плотные тельца, видимые в световой микроскоп только протяжении деления клетки. Они   образуются в результате уплотнения и спирализации хроматина. Длина хромосом зависит от количества ДНК и белков, а также от степени скручивания хроматина. На разных участках одной и той же хромосомы спирализация, компактность ее основных элементов   неодинаковы, с этим связана различная интенсивность окраски отдельных участков хромосомы. Участки, интенсивно воспринимают красители, получили название гетерохроматичних (образованных из ге- терохроматину), они даже в период между разделением клеток остаются компактными, видимыми в световой микроскоп. Участки, слабо окрашиваются,   деконденсуються между делениями клеток.

Этот признак используется для выявления аномалий по числу Х-хромосом. Получили название эухроматичних (образованных из эухроматина). Установлено, что эухроматин включает в себя активные гены, а гетерохроматин выполняет преимущественно структурную функцию. Он находится в интенсивно спирализованому состоянии. Гетерохроматин занимает одинаковые участки в гомологичных хромосомах: образует участки, прилегающие к центромеры и такие, что находятся на концах хромосом. Потеря участков ге- терохроматину или мутация может не отражаться на жизнедеятельности клетки. Различают также факультативный гетерохроматин. Он возникает при спирализации и инактивации одной из двух гомологичных Х-хромосом. Таким образом, образуется тельце Барра (половое хроматин). Его образует одна из двух Х-хромосом у женских особей млекопитающих и человека. Каждая молекула ДНК, образует хромосому, кроме кодирующих последовательностей, должна содержать центромеру, два теломеры и точки начала репликации. Теломерные последовательности предотвращают укорочению хромосом, что без них происходило бы при каждом цикле репликации ДНК. Центромеры служат для выстраивания молекул ДНК на митотического веретена во время митоза. Точки начала репликации нужны для формирование репликационный вилок в S-фазе. Структура метафазной хромосомы. Все хромосомы при метафазы состоят из двух хро- матид, образованные с максимально спирализованого хроматина.

Каждая хроматида - это связано с гистонами одинарная двухниточный суперспирали- зированная ДНК. Две дочерние молекулы ДНК, находящиеся в двух хроматид, содержатся вместе в участке центромеры с помощью нерепликованого сегмента ДНК. Строение хромосомы на разных участках неодинакова. В хромосомах различают первичную перетяжку, делящая хромосому на два плеча. Первичная перетяжка (центромера) – наиболее спирализована часть хромосомы. Центромера представляет собой общую, нерепликовану участок ДНК. На ней располагаются специальные белки, которые образуют кинетохоры (греч. ??????? - движение, ???? - место), к которым при распределении генетического материала прикрепляются нити веретена. Это способствует разделению дочерних хроматид при анафазы. Местоположение первичной перетяжки в каждой паре хромосом индивидуальное и постоянное, что приводит, главным образом, ее форму.

Концы плеч хромосом получили название тело- мэров. Они содержат тысячи повторяющихся последовательностей, например, ТТАТТГ. Это генетически неактивные спирализовани участка, препятствующие соединению хромосом между собой или с их фрагментами. Лишенная теломеры хромосома оказывается "липкой" и легко соединяется с такими же участками других хромосом. Итак, теломеры сохраняют хромосому как индивидуальную дискретную единицу, обеспечивающие ее индивидуальность.

Некоторые хромосомы имеют вторичные перетяжки, часто отделяют участки хромосом, названные спутниками. Эти участки хромосом содержат гены рРНК. Такие хромосомы в ядрах клеток человека могут приближаться друг к другу, вступают в ассоциации, что способствует формированию ядрышек. Эти участки в хромосомах называют ядрышковых организаторами. У человека вторичные перетяжки есть на конечных участках коротких плеч 13-15 и 21-22 пар хромосом, а также на длинном плече 1-й пары хромосом. Хромосома на стадии ранней профазы намного длиннее и тоньше, чем метафазные хромосомы, поэтому в них можно распознать более сегментов.

Показаны на рисунке сегменты оказываются что хом окраски препаратов красителями, связывающиеся преимущественно с А-Т - насыщенными последовательностями ДНК. На рисунке представлены только по одной хромосоме из каждой гомологичной пары. Аутосомы и гетерохромосомы. Было отмечено, что практически в любом кариотипе существует одна пара хромосом, существенно отличается от других. У самок эта пара была одинаковая, но разная у представителей противоположного пола (самцов). Хромосома, которая присутствовала дважды в паре в кариотипе самки и один раз у самца, была названа как Х-хромосома. Вторая хромосома у самца была названа Y-хромо- сомой. X-и Y-хромосомы называются половыми хромосомами, или гетерохромосомамы. Другие хромосомы из данного набора, являются одинаковыми для обоих полов, называются аутосомами. Мужчины имеют X-и Y-хромосомы и 22 пары аутосом. Женщины имеют две Х-хромосомы и 22 пары аутосом. Половые хромосомы распределяются при мейозе так же, как и другие хромосомы. Таким образом, каждый сперматозоид получает только одну половую хромосому: или X, или Y.

Поскольку мужская особь продуцирует два типа гамет, она называется гетерогаметною. Женская особь продуцирует только один тип гамет, имеющих только Х-хромосому, и называется гомогаметною. Пол будущего ребенка определяется во время оплодотворения яйцеклетки. Если яйцо оплодотворенное сперматозоидом, содержащим Y-xpoмосо, зигота будет иметь X-и Y-хромосомы и даст начало развития мужской особи. Если яйцо оплодотворенное сперматозоидом, содержащим Х-хромосому, то зигота будет иметь две Х-хромосомы, что обусловит развитие женской особи. Значение и функции хромосом. Хромосомы образуются с хроматина в начале митоза. На протяжении деления клетки они испытывают ряда структурных изменений и снова образуют хроматин в ядрах дочерних клеток. Биологическое значение образования хромосом и их преобразований - Равномерное распределение наследственного материала в клетки, которые образуются. Нужно отметить, что разделение хромосом - это лишь способ распределения ДНК на равные части и передачи его дочерним клеткам.

В интерфазных клетке хромосомы выполняют следующие функции:

1) сохранение наследственной информации в виде строгой последовательности нуклеотидов ДНК,

2) контроль метаболизма путем регуляции образования необходимых ферментов,

3) обеспечение роста клеток, поддержка их структуры и функций путем управления синтезом структурных белков,

4) контроль клеточного дифференцировки при развитии;

5) обеспечение условий удвоения ДНК.

В клетках, которые делятся, образующиеся визуально заметны хромосомы, необходимые для таких функций:

1) компактизации (уплотнение) наследственного материала в тысячи раз, при этом генетический материал "Консервируется" и теряет способность к экспрессии,

2) образование структур, удобных для манипуляций при делении (метафазную хромосома, состоящая из двух хроматид),

3) равномерное распределение компактизованого неактивного генетического материала между дочерними клетками в виде отдельных хроматид,

4) декомпактизация (разрыхления) наследственного материала и образование активного Интерфазного хроматина.