Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Биология, Зоология, Анатомия

Макроструктура хромосом. Исследования кариотипа организмов  Просмотрен 29

Лабораторная работа № 1-1

Тема: Макроструктура хромосом. Исследования кариотипа организмов.

Цель работы: изучить особенности строения хромосом прокариотических и эукариотических клеток.

Задание: зарисовать тонкое строение хромосом, типы хромосом; определить отличия в строении хромосом прокариот и эукариот; ответить на вопросы, приведенные в конце работы и сделать вывод.

 

Морфология хромосом эукариот

Рисунок 1. Строение метафазной хромосомы

 

Морфология хромосом лучше всего видна в клетке на стадии метафазы. Размеры их варьируют от 2 до 10 микрон. Хромосома состоит из двух нитей - хроматид. Обе хроматиды каждой хромосомы идентичны друг другу по генному составу. На этой стадии каждая хроматида образована двумя хромонемами (молекула ДНК). Хромонема (от греч. chróma — цвет, краска и nema — нить) — нить, составляющая структурную единицу хромосомы. Хромонема представляет собой дезоксирибонуклеопротеидную (ДНП) цепочку. В составе одной хромосомы может быть две или более хромонем, но не более двух хроматид.

В хромосомах выявлены структуры, названные хромомерами. Хромомер — это спирализованный участок хромонемы. Промежутки меж­ду хромомерами представлены хромонемными нитями. Расположение хромомеров на каждой хромосоме строго фиксировано, наследственно детерминировано. Хромонемы и хромомеры окружены неокрашивающимся вещест­вом — матриксом.

Матрикссодержит дезоксирибонуклеиновую и рибонуклеиновую кислоты, белки.

Хромосомы дифференцированы по длине. Хромосомы имеют центромеру или первичную перетяжку, две теломеры и два плеча. На некоторых хромосомах выделяют вторичные перетяжки и спутники. Движение хромосомы определяет центромера, которая имеет сложное строение.

ДНК центромеры отличается характерной последовательностью нуклеотидов и специфическими белками. В зависимости от расположения центромеры различают акроцентрические, телоцентрические, субметацентрические и метацентрические хромосомы.

Рисунок 2. Типы метафазных хромосом: 1, 6 - метацентрические (равно­плечие, V-образные хромосомы, обладающие плечами равной длины); 2 - субметацентрические (с плечами неравной длины, напоминающие по форме букву L); 3 - акроцентрические (резко неравноплечие - палочковидные хромосомы с очень коротким, почти незаметным вторым плечом); 4, 5 - телоцентрические (палочковидные хромосомы с центромерой, расположенной на проксимальном конце); 7 - акроцентрическая со вторичной перетяж­кой; 8 - спутничная. Светлыми кружками обозначены центромеры.

 

Вторичные перетяжки, в отличие от первичной перетяжки (центромеры), 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. Ядрышки — это более или менее деспирализованные участки хромосом, окружен­ные продуктами деятельности генов (рибосомы, частицы РНК и т. п.). Здесь идет синтез рибосомальной РНК, а также осуществляются определенные этапы формирования рибосом. В нем синтезируется боль­шая часть РНК клетки.

У некоторых акроцентрических хромосом есть спутники (сателлиты)— участки, соединенные с остальной частью хромосомы тонкой нитью хроматина. Форма и размеры спутника постоянны для данной хромосомы. У человека спутники имеются у пяти пар хромосом.

Сателлит — это округлое или удлинённое тельце, отделённое от основной части хромосомы тонкой хроматиновой нитью, по диаметру равный или несколько меньший хромосоме. Хромосомы, обладающие спутником принято обозначать SAT-хромосомами. Форма, величина спутника и связывающей его нити постоянны для каждой хромосомы.

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.

Исследование тонкой структуры хромосом показало, что они состоят из ДНК, белка, небольшого количества РНК, фосфолипидов, металлов Са2+, Mg2+ и некоторых других веществ. Молекула ДНК несет отрицательные заряды, распределенные по всей длине, а присоединенные к ней белки - гистоны заряжены положительно. Этот комплекс ДНК с белком 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, но располагается он постоянно в околоцентромерных районах.

Кроме структурного гетерохроматина существует факультативный гетерохроматин, который появляется в хромосоме при сверхспирализации эухроматических районов.

Максимально конденсирован хроматин во время митотического деления клеток, тогда его можно обнаружить в виде плотных хромосом.

Хромосомы, имеющие одинаковый порядок генов, называют гомологичными. Они имеют одинаковое строение (длина, расположение центромеры и т. д.). Негомологичные хромосомы имеют разный генный набор и разное строение. Тип хромосом является постоянным для всех представителей одного вида или рода.

Наследственная информация организма строго упорядочена по отдельным хромосомам. Каждый организм характеризуется определенным набором хромосом (число, размеры и структура), который называется кариотипом. 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.

Структурно кариотип человека представлен двадцатью четырьмя разными хромосомами (22 пары аутосом, Х- и Y-хромосомы, называемые половыми, или гоносомами). 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.

Хромосомы не очень легко отличать одну от другой. С целью унификации методов идентификации хромосом на конференции в 1960 г. в г. Ден­вере (США) цитогенетики предложили классификацию, учитывающую величину хромосом и расположения центромер (метацентрические, субметацентрические, телоцентрические, акроцентрические). Патау в том же году дополнил эту классификацию и предложил разделить хромосомы человека на 7 групп, обозначаемых латинскими буквами от А до G (табл. 1). Помимо этого, все аутосомы в порядке уменьшения общей длины нумеруются (от 1 до 22).

Рисунок 3. Хромосомный набор (кариотип) человека (женский).

Хромосо́мы (др.-греч. χρῶμα — цвет и σῶμα — тело) —нуклеопротеидные структуры в ядре эукариотической (клетки, содержащей ядро), которые становятся легко заметными в определённых фазах клеточного цикла (во время митоза или мейоза).

 

Если расположить фотографии гомологичных хромосом по мере возрастания их размеров, то можно получить так называемую идиограмму кариотипа. Таким образом, идиограмма — это графическое изображение хромосом. На идиограмме пары гомологов располагаются рядами в порядке убывающего размера.

В дальнейшем для индивидуализации хромосом различных организмов стали использовать свойство хромосом окрашиваться на чередующиеся светлые и темные поперечные полосы по длине хромосомы при использовании специальных способов окраски.

Точное постоянство числа хромосом, их индивидуальность и сложность строения свидетельствуют о важности выполняемой ими функции. Хромосомы выполняют функцию основного генетического аппарата клетки. В них в линейном порядке расположены гены, каждый из которых занимает строго определенное место локус) в хромосоме. В каждой хромосоме много генов, но для нормального развития организма необходим набор генов полного хромосомного набора.

Таблица 1

Классификация хромосом человека по размеру и расположению центромера  
Группа хромосом Номер по кариотипу Характеристика хромосом
А(I) 1,2,3 1 и 3 почти метацентрические и 2—крупная субметацентрическая
В (II) 4,5 крупные субакроцентрические
С (III) 6—12 средние субметацентрические
D(IV) 13—15 средние акроцентрические
E(V) 16-18 мелкие субметацентрические
F(VI) 19—20 самые мелкие мегацентрические
G(VII) 21—22 самые мелкие акроцентрические
Х-хромосома (относится к III группе   средняя почти метацентрическая
Y-хромосома   мелкая акроцентрическая
  
Предыдущая статья:ПТ 58. Порода толстолобика пестрого Aristichthus nobilis Rich. Следующая статья:Методы исследования хромосом
page speed (0.0171 sec, direct)