Материальные основы наследственности. Хромосомы

Материальные основы наследственности. Хромосомы
Хромосомы являются носителями наследственной информации.
Они представляют собой компактные постоянные структуры ядра клетки, состоящие из нуклеино-
вых кислот и белков. Линейные молекулы ДНК взаимодействуют с гистоновыми белками и образуют
первичную нуклеосомную нить, которая в сочетании с РНК и негистоновыми белками формирует хроматин.
Во время деления клетки хроматин многократно упаковывается, образуя хромосомы.
В хроматине различают два типа участков: эухроматин и гетерохроматин. Эухроматин – это слабо
окрашенные и неконденсированные участки, активные с генетической точки зрения. Гетерохроматин
представлен интенсивно окрашенными и сильно конденсированными участками, с меньшей генетиче-
ской активностью. Гетерохроматин может быть факультативным (временно неактивным) и конститу-
тивным (постоянно неактивным, в котором транскрипция мРНК заблокирована).
Хромосомы играют важную роль в клетке (организма), обеспечивая передачу генетической инфор-
мации дочерним клеткам (потомству). Их можно выявить лучше всего во время деления клетки (к кон-
цу метафазы – началу анафазы).
Каждая хромосома соматической клетки состоит из двух хроматид. Они соединены между собой в
области первичной перетяжки – центромеры. На центромерах хромосом формируются специальные
Нуклеосомная
ДНК нить Петля Нить с петлями Хроматида Хромосома
Теломера
Кинетохор
Хроматины
Центромера
Первичная перетяжка
Вторичная перетяжка
G
RGRG
R
Полосы
Короткое
плечо
Длинное
плечо
Белковый
комплекс
Суперспирали
Вторичная перетяжка
1. Основы генетики 15
белковые образования – кинетохоры. Некоторые хромосомы имеют и вторичную перетяжку, которая
отделяет небольшой фрагмент – сателлит. Концы хромосом – теломеры – выполняют защитную функ-
цию Они предотвращают расщепление концов хромосомы ферментами и их слипание, обеспечивая
тем самым целостность структуры хромосом.
Используя специальные методы окраски, в хромосомах можно выявить светлые и темные участки
разной ширины – хромосомные полосы, или бэнды.
Число, размеры и форма хромосом специфичны для каждого вида. В соматических клетках содер-
жится диплоидный набор хромосом (2n), а в половых клетках (гаметах) – гаплоидный (n).
Название вида Диплоидное
число хромосом Название вида Диплоидное
число хромосом
1. Pisum sativum (фасоль)
2. Vicia faba (конский боб)
3. Zea mays (кукуруза)
4. Allium cepa (лук)
5. Lycopersicont esculentum
(томат)
6. Triticum monococcum
(пшеница)
7. Beta vulgaris (свёкла)
14
12
20
16
24
14
18
8. Solanum tuberosum (картофель)
9. Drosophila melanogaster (плодовая
мушка)
10. Ascaris megalocephala (аскарида)
11. Bos taurus (бык)
12. Ovis aries (овца)
13. Capra hircu (коза)
14. Sus scrofa (свинья)
15. Homo sapiens (человек)
48
8
4
60
54
60
38
46
Хромосомы классифицируют, используя различные критерии:
• по положению центромеры:
– метацентрические – центромера располагается в центре и делит хромосому на два равных плеча;
– акроцентрические – центромера смещена сильно к одному из концов хромосомы;
– субметацентрические – центромера немного смещена от центра;
– телоцентрические – центромера занимает терминальное положение.
• по наличию у разных полов и участию в определении пола:
– аутосомы – хромосомы, идентичные у мужчин и у женщин (у человека в соматических клетках 44
аутосомы);
– гетеросомы (половые хромосомы) – отличаются по размерам и морфологии; бывают 2-х типов – X
и Y; различаются у мужчин и женщин. Хромосома X значительно больше по размерам и содержит,
как и аутосомы, много активных генов; хромосома Y имеет небольшие размеры и содержит мало
генов.
Половые хромосомы играют важную роль в определении пола. Пол, который содержит одинаковые
хромосомы (ХХ), называется гомогаметным (как правило, женский пол), а пол, характеризующийся
наличием разных половых хромосом (X и Y), называется гетерогаметным (как правило, мужской пол).
В клетках некоторых организмов можно выявить специальные типы хромосом, например:
– политенные хромосомы – характерны для клеток слюнных желез личинок ряда представителей
двукрылых насекомых; образуются в результате многочисленных репликаций без последующего
разделения хроматид (у дрозофилы они, к примеру, могут содержать до 1024 хроматидных нитей);
– хромосомы типа «ламповых щеток» – обнаружены в ядрах первичных овоцитов земноводных,
рыб, пресмыкающихся и птиц и являются результатом удлиненной профазы I мейоза; могут до-
стигать гигантских размеров (до 1 мм).
Количество, размеры и форма хромосом (кариотип) являются постоянными характеристиками
вида и сохраняются в ряду поколений организмов. Отклонения от нормального кариотипа (мутации
по числу или структуре хромосом) влияют существенно на жизнеспособность организмов.