Особенности строения хромосом и их функции

Строение, свойства и функции хромосом.

Строение – состоят из ДНК и белков, образующих хроматин.

— Хранение генетической информации.

— Использование генетической информации для поддержания клеточной организации.

— Регуляция считывания наследственной информации.

— Удвоение генетического материала.

— Передача генетической информации от материнской клетки к дочерней.

— Индивидуальность (хромосомы отличаются друг от друга).

— Непрерывность (каждая хромосома то хромосомы).

Нуклеиновые кислоты, их виды, строение, локализация в клетке, значение.

Нуклеиновые кислоты – биологические полимеры.

ДНК – биологический полимер, состоящий из 2 нуклеотидных цепей. Мономером является нуклеотид. Строение: Азотистое основание, дезоксирибоза, остаток фосфорной кислоты. ДНК находится в хромосома, митохондриях, пластидах.

— Реализация ни в ходе биологического синтеза.

РНК – одноцепочечный биологический полимер. Мономером является нуклеотид. Строение: Азотистое основание, рибоза, остаток фосфорной кислоты. РНК находится в ядрах и рибосомах.

— Т-РНК – транспортировка аминокислот к рибосоме. (10%).

— Р-РНК – структурный компонент рибосом и полисом. Контролирует начало и конец синтеза белка. (85%).

И-РНК – содержит информацию о строении белковой молекулы. (5%).

Генетический код. Его сущность, свойства. Понятие о кодоне.

Генетический код – это схема расположения следующих друг за другом азотистых оснований в ДНК, определяющих место аминокислот в молекуле белка.

— Триплетность – три азотистых основания, следующих друг за другом.

— Специфичность – определённую аминокислоту, кодируют строго определённые триплеты.

— Неперекрываемость – одно и тоже азотистое основание не может присутствовать в одно и тоже время в двух триплетах.

Универсальность – генетический код является единым для всех живых организмов на земле.

— Колленеарность – последовательность ДНК строго соответствует последовательности аминокислот в молекуле белка.

— Непрерывность – между нуклеотидами в ДНК нет никаких дополнительных знаков, разделяющих эти нуклеотиды.

Кодон – тройка рядом стоящих нуклеотидов.

Жизненный цикл клетки, его периоды, их сущность.

Жизненный цикл клетки – это период существования клетки от момента её образования путём деления материнской клетки до её смерти. Важнейшим компонентом является митотический цикл.

— Интерфаза – подготовка к делению клетки.

— Митоз – деление клетки.

Интерфаза, её периоды, их характеристика.

Интерфаза — подготовка к делению клетки.

— Пресинтетический (G1) – идёт рост образовавшейся клетки, синтез различных РНК и белков. Синтез ДНК не происходит. (12-24 часа). 2n2c (хромосом и ДНК).

— Синтетический (S) – синтез ДНК и редупликация хромосом. Синтез РНК и белка. (10 часов).

— Постсинтетический (G2) – синтез ДНК останавливается. Происходит синтез РНК, белков и накопление энергии. Ядро увеличивается в размере. Происходит его деление. (3-4 часа).

109.201.137.26 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Функции и особенности строения хромосом

Около 28 тысяч генов кодируются в ДНК человека. Молекулы нуклеиновой кислоты по этой причине достигают больших размеров, что неудобно в процессе деления клеток. Чтобы предотвратить потерю генетической информации, природа придумала хромосомы.

Строение хромосомы

Эти плотные структуры имеют палочковидную форму. Хромосомы отличаются друг от друга длиной, которая колеблется от 0,2 до 50 мкм. Ширина обычно имеет постоянное значение и не отличается у разных пар плотных телец.

На молекулярном уровне хромосомы представляют собой сложный комплекс из нуклеиновых кислот и белков гистонов, соотношение которых соответственно 40% на 60% по объему. Гистоны участвуют в компактизации молекул ДНК.

Стоит отметить, что хромосома – это непостоянная структура ядра эукариотической клетки. Такие тельца образуются только в период деления, когда необходимо упаковать весь генетический материал для упрощения его передачи. Поэтому мы рассматриваем строение хромосомы на момент подготовки к митозу/мейозу.

Первичная перетяжка представляет собой фибриллярное тельце, которое делит хромосому на два плеча. В зависимости от соотношения длины этих плеч, различают хромосомы:

  1. Метацентрические, когда первичная перетяжка находится ровно по центру.
  2. Субметацентрические: длина плеч отличается незначительно.
  3. У акроцентрических первичная перетяжка сильно смещена к одному из концов хромосомы.
  4. Телоцентрические, когда одно из плеч полностью отсутствует (у человека не встречаются).
Читать еще:  Земляника вима ксима описание сорта фото отзывы

Еще одна особенность строения хромосомы эукариотической клетки – это наличие вторичной перетяжки, которая обычно сильно смещена к одному из концов. Ее главная функция заключается в синтезе рибосомальных РНК на матрице ДНК, которые потом формируют немембранные органеллы клетки рибосомы. Также вторичные перетяжки называют ядрышковыми организаторами. Располагаются эти образования у дистального отдела хромосомы.

Несколько организаторов формируют целостную структуру – ядрышко. Число таких образований в ядре может разниться от 1 до нескольких десятков, и обычно их видно даже в световом микроскопе.

Во время синтетической фазы митоза строение хромосомы меняется в результате удвоения ДНК в процессе репликации. При этом формируется привычная форма, напоминающая букву Х. Именно в таком виде часто можно застать хромосомы и сделать качественный снимок на специальных микроскопах.

Стоит отметить, что количество хромосом у разных видов никак не показывает степень их эволюционного развития. Вот несколько примеров:

  1. У человека 46 хромосом.
  2. У кошки 60.
  3. У карася 100.
  4. У крысы 42.
  5. У лука 16.
  6. У мушки дрозофилы 8.
  7. У мыши 40.
  8. У кукурузы 20.
  9. У абрикоса 16.
  10. У краба 254.

Функции хромосом

Ядро является центральной структурой любой эукариотической клетки, т. к. оно содержит всю генетическую информацию. Хромосомы выполняют ряд важных функций, а именно:

  1. Хранение собственно генетической информации в неизменном виде.
  2. Передача этой информации путем репликации молекул ДНК в процессе деления клетки.
  3. Проявление характерных признаков организма за счет активации генов, отвечающих за синтез тех или иных белков.
  4. Сборка рРНК в ядрышковых организаторах для построения малой и большой субъединиц рибосом.

Важная роль при делении клетки отводится первичной перетяжке, к белкам которой присоединяются нити веретена деления в метафазу митоза или мейоза. При этом Х-строение хромосомы разрывается на два палочковидных тельца, которые доставляются к разным полюсам и будут в дальнейшем заключены в ядра дочерних клеток.

Уровни компактизации

Первый уровень называется нуклеосомным. ДНК при этом обкручивается вокруг гистоновых белков, образуя «бусинки на нитке».

Второй уровень – нуклеомерный. Здесь «бусинки» сближаются и формируют нити толщиной до 30 нм.

Третий уровень получил название хромомерный. При этом нити начинают образовывать петли нескольких порядков, тем самым во много раз укорачивая начальную длину ДНК.

Четвертый уровень – хромонемный. Компактизация достигает своего максимума, а полученные палочковидные образования уже видны в световом микроскопе.

Особенности генетического материала прокариот

Отличительной особенностью бактерий является отсутствие ядра. Генетическая информация также хранится с помощью ДНК, которые разбросаны по всей клетке в составе цитоплазмы. Среди молекул нуклеиновых кислот выделятся одна кольцевая. Она обычно располагается в центре и отвечает за все функции прокариотической клетки.

Иногда эту ДНК называют хромосомой бактерии, строение которой, конечно же, никак не совпадает с таковой у эукариота. Поэтому подобное сравнение носит относительный характер и просто упрощает понимание некоторых биохимических механизмов.

Строение и функция хромосом

Хромосомы представляют собой надмолекулярный уровень организации генетического материала и морфологический субстрат наследственности. Основным компонентом хромосомы является ДНК, которая обеспечивает хранение, передачу и реализацию генетической информации, представленной в виде специфических полинуклеотидных последовательностей — генов.

Одна хромосома содержит от нескольких сотен до нескольких тысяч структурных генов и:

— представляет одну группу сцепления.

— обеспечивает упорядоченное расположение генов в пространстве и времени;

— обеспечивает сцепленное (совместное) наследование генов.

Хромосомы являются очень динамичными образованиями, меняя свою форму и активность в зависимости от периода клеточного цикла. Кроме того, они отличаются гетерогенностью, благодаря чередованию различных последовательностей ДНК, среди которых:

— кодирующие и некодирующие последовательности;

— уникальные и повторяющиеся последовательности;

— эухроматиновые и гетерохроматиновые сегменты;

— участки, отличающиеся по уровню закручивания хроматиновой нити (размеры петель);

— последовательности, богатые парами АТ и GС;

— участки с разным содержанием ассоциированных белков.

Читать еще:  Метронидазол для растений как разводить, трихопол для помидоров

Все это обусловливает полиморфизм хромосом, их дифференциальную окраску и специфическое чередование полос (бэндов).

Каждый индивид, каждая клетка содержит диплоидный набор хромосом, который представлен парами гомологичных хромосом.

23 пары хромосом соматической клетки человека составляют ее кариотип[1]и обеспечивают, как количественно, так и качественно фенотип клетки и организма человека.

В настоящее время существуют различные методы кариотипированиядля выявления численных и структурных хромосомных аномалий с целью диагностики хромосомных болезней, пренатальной диагностики и предупреждения рождения детей с хромосомными болезнями, изучения хромосомных нарушений в опухолевых клетках.

Морфология хромосом лучше всего видна в клетке на стадии метафазы.

Хромосома состоит из двух палочкообразных телец — хроматид. Обе хроматиды каждой хромосомы гомологичны друг другу по генному составу.

Хромосомы неоднородны по длине и имеют центромеру или первичную перетяжку, две теломеры и два плеча. На некоторых хромосомах выделяют вторичные перетяжки и спутники.

ДНК центромеры отличается характерной последовательностью нуклеотидов (состоит из высокоповторяющихся последовательностей, так называемая сателлитная ДНК) и специфическими центромерными белками (CENP-A, B, C, D, E). Положение центромеры в хромосоме постоянно и специфично для каждой хромосомы. Центромера делит хромосому на два плеча: p (проксимальное, или короткое) и q (дистальное, или длинное). В зависимости от расположения центромеры различают акроцентрические, субметацентрические и метацентрические хромосомы.

Как говорилось выше, некоторые хромосомы имеют вторичные перетяжки. Они представляют собой деспирализованные и слабо окрашенные участки повторяющейся ДНК; в норме могут быть как в проксимальных плечах (p) акроцентрических хромосом 13, 14, 15, 21 и 22, так и в дистальных плечах хромосом 1, 9, 16, реже 4, 6, 10 и Y. В отличие от первичной перетяжки (центромеры), вторичные перетяжки не служат местом прикрепления нитей веретена и не играют никакой роли в движении хромосом. Некоторые вторичные перетяжки связаны с образованием ядрышек, в этом случае их называют ядрышковыми организаторами. В ядрышковых организаторах расположены гены рРНК.

Сателлиты, или спутники – это терминальные участки коротких плеч акроцентрических хромосом 13, 14, 15, 21, 22, отделенные вторичной перетяжкой и состоящие из конститутивного гетерохроматина.

Концевые участки хромосом, богатые структурным гетерохроматином, называются теломерами. Теломеры препятствуют слипанию концов хромосом после редупликации и тем самым способствуют сохранению их целостности. Следовательно, теломеры ответственны за существование хромосом как индивидуальных образований.

Так же иногда в хромосомах выделяют ломкие (фрагильные) учаски, которые представляют собой деконденсированные сегменты хромосом, отличающиеся повышенной чувствительностью к действию мутагенных факторов, под влиянием которых в них легко происходят разрывы, и в результате этого – хромосомные перестройки.

Исследование тонкой структуры хромосом показало, что они состоят из ДНК, белка и небольшого количества РНК. Молекула ДНК несет отрицательные заряды, распределенные по всей длине, а присоединенные к ней белки – гистоны – заряжены положительно. Комплекс ДНК с ассоциированными с ней белками называют хроматином.

Хроматин может иметь разную степень конденсации. Конденсированный хроматин называют гетерохроматином, деконденсированный хроматин – эухроматином. Степень деконденсации хроматина отражает его функциональное состояние. Гетерохроматиновые участки функционально менее активны, чем эухроматиновые, в которых локализована большая часть генов.

Различают структурный гетерохроматин, количество которого различается в разных хромосомах, он располагается в околоцентромерных районах. Кроме структурного гетерохроматина существует факультативный гетерохроматин, который появляется в хромосоме при сверхспирализации эухроматических районов. Подтверждением существования этого явления в хромосомах человека служит факт генетической инактивации одной Х-хромосомы в соматических клетках женщины. Его суть заключается в том, что существует эволюционно сформировавшийся механизм инактивации второй дозы генов, локализованных в Х-хромосоме, вследствие чего, несмотря на разное число Х-хромосом в мужском и женском организмах, число функционирующих в них генов уравнено. Максимально конденсирован хроматин во время митотического деления клеток, тогда его можно обнаружить в виде плотных хромосом.

Наследственная информация организма строго упорядочена по отдельным хромосомам. Каждый организм характеризуется определенным набором хромосом (число, размеры и структура), который называется кариотипом. Кариотип человека представлен двадцатью четырьмя разными хромосомами (22 пары аутосом; Х- и Y-хромосомы (или гоносомы (гетеросомы)). Кариотип — это паспорт вида. Анализ кариотипа позволяет выявлять нарушения, которые могут приводить к аномалиям развития, наследственным болезням или гибели плодов и эмбрионов на ранних стадиях развития.

Читать еще:  При какой температуре замерзает капуста в сарае?

Длительное время полагали, что кариотип человека состоит из 48 хромосом. Однако в начале 1956 г. было опубликовано сообщение, согласно которому число хромосом в кариотипе человека равно 46.

Впервые подразделение кариотипа на группы было проведено в 1960 г. на конференции в г. Денвере (США). В основу Денверской классификациихромосом была положена их морфологическая характеристика: размер, форма и положение первичной перетяжки — центромеры. Согласно данной номенклатуре хромосомы нумеруются от 1 до 23 по мере убывания их длины: с 1 по 22 — аутосомы, а 23 пара- половые хромосомы. Самые крупные хромосомы человека, имеющие первые номера, в среднем 5 раз длиннее самых мелких — 21 и 22 хромосом.

В1971 году в Париже на IV международном конгрессе по генетике человека была согласована единая система идентификации хромосом человека, учитывавшая дифференцировку хромосом по длине (парижская классификация).

Каждая хромосома набора человека при дифференциальной окраске[2] характеризуется уникальным для нее сочетанием темно-окрашенных сегментов или полос, чередующихся с неокрашенными участками или светлыми сегментами. Именно такое специфическое для данной хромосомы сочетание сегментов позволяет четко ее идентифицировать и отличить от других хромосом набора. В пределах короткого (р) и длинного (q) плеча каждой хромосомы выделяют ряд четко идентифицируемых областей или регионов, которые нумеруются арабскими цифрами начиная от центромеры к теломерному участку или терминальному концу хромосомы. Каждая область хромосомы включает определенное число сегментов, нумерация которых (второй арабской цифрой) также идет в направлении от центромерного к теломерному участку. Таким образом, обозначение хромосомного сегмента 2q34 означает хромосому №2, длинное плечо, 3-й регион и 4-й сегмент. Сама центромера обозначается сочетанием цифр 1 и 0, т.е. часть центромеры в пределах короткого плеча обозначается как- р10, а часть, включающая длинное плечо – q10.

Для идентификации хромосом используют морфологические критерии, данные авторадиографического анализа и выявляемые методами дифференциальной окраски бэнды (полосы чередующейся окраски).

Хромосомы характеризуются количественными и качественными морфологическими критериями. Одним из количественных критериев хромосом является их абсолютная длина (в микрометрах, 10 -6 м) или относительная длина, равная

Для характеристики положения центромеры на хромосоме используют центромерный индекс, определяемый как .

= 46 – 49% для метацентрических,

= 31 – 45% для субметацентрических,

= 17 – 30% для акроцентрических.

Номенклатура хромосом.

На основании морфологических количественных (длина и положение центромеры) и качественных (сателлиты и вторичные перетяжки) критериев хромосомы человека классифицируют на 7 групп, которые обозначают буквами латинского алфавита от А до G:

— группаА (пары 1-3) – большие метацентрические хромосомы; хромосома 1 может иметь вторичную перетяжку (1qh), хромосома 2 слабо субметацентрическая;

— группа В(пары 4-5) – большие субметацентрические хромосомы;

— группа С(пары 6-12 и хромосома X) – субметацентрические хромосомы средних размеров; в этой группе у женщин 16 хромосом, у мужчин — 15; хромосомы 8, 9, 10 и 12 более субметацентрические, в то время как хромосомы 6, 7, 11 и X менее субметацентрические; хромосома 9 может иметь вторичную перетяжку на дистальном плече (9qh);

— группа D(пары 13-15) – средние акроцентрические хромосомы; все хромосомы этой группы имеют вторичную перетяжку и сателлит на проксимальном плече;

— группаЕ (пары 16-18) – хромосома 16 средняя метацентрическая, может иметь вторичную перетяжку на дистальном конце; хромосомы 17 и 18 мелкие и субметацентрические;

— группа F(пары 19-20) – мелкие метацентрические хромосомы;

— группа G (пары 21-22 и хромосома Y) – мелкие акроцентрические хромосомы; хромосомы 21 и 22 могут иметь вторичную перетяжку и сателлит на проксимальном плече; хромосома Y не имеет сателлита; хромосомы группы G используют для определения пола: в этой группе у женщин 4 акроцентрические хромосомы (2 хромасомы 21 + 2 хромасомы 22), а у мужчин – 5 акроцентрических хромосом (2 хр. 21 +2хр. 22+Y).

Номенклатура хромосом человека основана на международной системе стандартизации, которая позволяет обозначить нормальный или патологический кариотипы с использованием специальных символов и знаков, отражающих число хромосом и тип нарушения — недостаток, избыток или перераспределение хромосомного материала.

Источники:

http://studopedia.ru/19_349040_stroenie-svoystva-i-funktsii-hromosom.html
http://www.syl.ru/article/333735/funktsii-i-osobennosti-stroeniya-hromosom
http://lektsii.org/16-70097.html

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector