5. Хромосомы - структурные компоненты ядра. Строение, состав, функции. Понятие о кариотипе.

Хромосомы

Хромосомы (греч. хрома – краска, сома - тело) были так названы в связи со способностью их к интенсивному окрашиванию. Являются единицами организации генетического материала и обеспечивают его точное распределение при делении клетки. Хромосомы лучше всего различимы (и изучаются) на стадии метафазы.

На стадии метафазы митоза хромосома состоит из двух нуклеопротеидных копий - хроматид. Хроматиды соединяются в области неспирализованой первичной перетяжки – центромеры. В центральной части центромеры расположен кинетохор, к которому присоеденяются нити веретена деления во время митоза.

Центромера делит хромосому на два плеча. Плечи имеют свои обозначения: короткое – p,и длинное – q.В зависимости от расположения центромеры различают следующие типы хромосом:

· метацентрические (равноплечие), в которых центромера расположена по средине (p=q);

· субметацентрические (неравноплечие), когда центромера смещена к одному концу хромосомы (q>p);

· акроцентрические (одноплечие или палочковидные), когда центромера расположена на краю хромосомы и одно плечо очень короткое (одноплечие - q).

Некоторые хромосомы имеют вторичные перетяжки, отделяющие спутники или сателлиты . Они характерны, например, для хромосом 13 – 15, 21 и 22 человека. В области вторичной перетяжки ряда хромосом имеется ядрышковый организатор – область формирования ядрышка.

 

Концевые участки хромосом получили название теломеры. Они препятствуют соеденинею хромосом между собой и сохраняют хромосому как дискретную индивидуальную единицу.

Правила хромосом:

1. Правило постоянства числа хромосом – у всех организмов одного вида соматические клетки имеют постоянное число хромосом.

2. Правило парности хромосом – в соматических клетках с диплоидным набором хромосом имеються пары одинаковых по структуре, форме и генному составу хромосом – так называемые гомологичные хромосомы (одна – материнская, вторая – отцовская).

3. Правило индивидуальности хромосом – каждая пара хромосом имеет свои особенности, что проявляется в размерах, форме, положении центромеры, чередовании светлых и темных полос при диференциальной окраске.

4. Правило непрырывности хромосом. В основе его лежит удвоение ДНК и формирование новых сестринских хроматид перед каждым делением клетки.

Набор хромосом соматических клеток конкретного вида живых организмов, называют кариотипом. Количество хромосом в кариотипе не зависит от уровня организации живых организмов. Некоторые протисты имеют их более тысячи, у шимпанзе – 48, у собаки - 78, у коровы - 60, у дрозофилы – 8, у рака отшельника - 254 и т.д.

У человека кариотип представлен 46 хромосомами (23 пары); 44 (22 пары) – аутосомы и две половые хромосомы: ХХ у женщины и ХУ у мужчины.

Исследуется кариотип обачно на стадии метафазы, когда каждая хромосома состоит из двух хроматид и максимально спирализована.

 

Для того что бы провести анализ хромосом, образующих кариотип, их располагают в виде идиограммы.

Кариоти́п — совокупность признаков полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида. Кариотипом иногда также называют и визуальное представление полного хромосомного набора (кариограммы).

Кариограмма – это систематизированный кариотип, в котором хромосомы располагаются попарно в порядке уменьшения их величины. Исключение делается для половых хромосом, которые располагаются последними.

 

В медицинской генетике благодаря этим методам стало возможным более точно установить локализацию генов в хромосомах вплоть до описания конкретного района.

 

Хромосомы являются носителями генов – единиц наследственной информации. Совокупность генов заключенных в диплоидном наборе хромосом клетки называется генотипом. При половом размножении генотип образуется при слиянии половых клеток с гаплоидным набором хромосом. Гаплоидный набор хромосом в классической литературе называют геномом. В настоящее время под понятием генома подразумевают совокупность всей наследственной информации в клетках организма – абсолютную величину генотипа, которая включает полный набор генов в клетке, но не отражает их алельного состояния. Геном – это характеристика вида, а генотип – характеристика организма, которая отражает совокупность всех генов особи, с учетом их алельного состояния.

 

6. Митоз — основной способ деления эукариотических клеток, при котором сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение между дочерними клетками наследственного материала.  Период подготовки клетки к митозу и собственно митоз вместе составляют митотический цикл. Интерфазаю G1.-пресентетический(кл растёт, синтезируются пит в-ва. 2n2c), S- синтетический( репликация ДНК, 2n4c), G2- постсинтетический (синтезир АТФ в большом кол-ве, синтезируются белки для образования нитей веретена деления, тубулин, кот входят в состав микротрубочек 2n4c). Профаза 2n4c – разрушается ядеоная оболочка, хр спирализуются, исчезает ядрышко, центриоли расходятся к полюсам кл, появляются нити веретена деления. Метефаза 2n4c – хр выстраиваются по экватору кл, образуя метафазную плпастинку. Анафаза на каждом полюсе кл 2n2c+2n2c=4n4c – нити веретена деления сокращаются, оттаскивая половинки хр к полюсам кл (хроматиды). Телофаза 2n 2c в каждой дочерней клетке – хр диспирализуются, формируется ядерная оболочка, делится цитоплазма, образ 2 новые кл. Биологическое значение митоза. Образовавшиеся в результате этого способа деления дочерние клетки являются генетически идентичными материнской. Митоз обеспечивает постоянство хромосомного набора в ряду поколений клеток. Лежит в основе таких процессов, как рост, регенерация, бесполое размножение. Эндомитоз - удвоение числа хромосом внутри ядерной оболочки без разрушения ядрышка и без образования веретена деления клетки. Политения- образование в ядре соматич. клеток нек-рых двукрылых, простейших и растений гигантских многонитчатых (политенных) хромосом. За счёт многократной репликации исходной хромосомы без последующего её расхождения число хромонем и кол-во ДНК увеличиваются, что и приводит к увеличению диаметра и длины хромосом.

7. Размножение — свойство живых организмов воспроизводить себе подобных. Существуют два основных способа размножения — бесполое и половое. Бесполое осуществляется при участии лишь одной родительской особи и происходит без образования гамет. Дочернее поколение у одних видов возникает из одной или группы клеток материнского организма, у других видов — в специализированных органах. Различают следующие способы бесполого размножения: деление (для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток) почкование ( новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи , Дочерние особи могут отделяться от материнской и переходить к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи), могут остаться прикрепленными к ней, образуя в этом случае колонии (коралловые полипы). Фрагментация ( новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается материнская особь (кольчатые черви, морские звезды, спирогира, элодея). В основе фрагментации лежит способность организмов к регенерации) полиэмбриония (новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается эмбрион (монозиготные близнецы).) споро­образование (размножение посредством спор. Споры — специализированные клетки, у большинства видов образуются в особых органах — спорангиях. У высших растений образованию спор предшествует мейоз.) вегетативное размножение (новые особи образуются или из частей вегетативного тела материнской особи, или из особых структур (корневище, клубень и др.), специально предназначенных для этой формы размножения. Вегетативное размножение характерно для многих групп растений, используется в садоводстве, огородничестве, селекции растений (искусственное вегетативное размножение). Половое размножение осуществляется при участии двух родительских, у которых в особых органах образуются специализированные клетки — гаметы. Процесс формирования гамет -гаметогенез, основным этапом - мейоз. Дочернее поколение развивается из зиготы — клетки, образовавшейся в результате слияния мужской и женской гамет. Процесс слияния гамет -оплодотворение. Обязательным следствием полового размножения является перекомбинация генетического материала у дочернего поколения. Биологическое значение - воспроизведение себе подобных организмов, что обеспечивает существование видов в течение многих тысячелетий, способствует увеличению численности особей вида, преемственности жизни.