Хромосомы в интерфазе - состояние и функция. Понятие о хроматине, виды хроматина. Половой хроматин.

Биологическое значение мейоза

1) является основным этапом гаметогенеза;

2) обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении;

3) дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой.

Понятия гаметогенеза

Гаметогенез – это процесс образования половых клеток. Протекает он в половых железах – гонадах (в яичниках у самок и в семенниках у самцов). Гаметогенез в организме женской особи сводится к образованию женских половых клеток (яйцеклеток) и носит название овогенеза. У особей мужского пола возникают мужские половые клетки (сперматозоиды), процесс образования которых называется сперматогенезом.

Гаметогенез – это последовательный процесс, которых складывается из нескольких стадий – размножения, роста, созревания клеток. В процесс сперматогенеза включается также стадия формирования, которой нет при овогенезе.

Стадии гаметогенеза

1. Стадия размножения. Клетки, из которых в последующем образуются мужские и женские гаметы, называются сперматого-ниями и овогониями соответственно. Они несут диплоидный набор хромосом 2n2c. На этой стадии первичные половые клетки многократно делятся митозом, в результате чего их количество существенно возрастает. Сперматогонии размножаются в течение всего репродуктивного периода в мужском организме. Размножение овогоний происходит главным образом в эмбриональном периоде.В стадии размножения соответствует 2n2c до синтетического периода митоза (когда происходит репликация ДНК) и 2n4c после него.

2. Стадия роста. Клетки увеличиваются в размерах и превращаются в сперматоциты и овоциты I порядка (последние достигают особенно больших размеров в связи с накоплением питательных веществ в виде желтка и белковых гранул). Эта стадия соответствует интерфазе I мейоза. Важное событие этого периода – репликация молекул ДНК при неизменном количестве хромосом. Они приобретают двунитчатую структуру: генетическая формула клеток в этот период выглядит как 2n4c.

3. Стадия созревания. Происходят два последовательных деления – редукционное (мейоз I) и эквационное (мейоз II), которые вместе составляют мейоз. После первого деления (мейоза I) образуются сперматоциты и овоциты II порядка (с генетической формулой n2c), после второго деления (мейоза II) – сперматиды и зрелые яйцеклетки (с формулой nc) с тремя редукционными тельцами, которые погибают и в процессе размножения не участвуют.. Таким образом, в результате стадии созревания один сперматоцит I порядка (с формулой 2n4c) дает четыре спермати-ды (с формулой nc), а один овоцит I порядка (с формулой 2n4c) образует одну зрелую яйцеклетку (с формулой nc) и три редукционных тельца.

4. Стадия формирования, или спермиогенеза (только при сперматогенезе). В результате этого процесса каждая незрелая спермати-да превращается в зрелый сперматозоид (с формулой nc), приобретая все структуры, ему свойственные. Ядро сперматиды уплотняется, происходит сверхспирализация хромосом, которые становятся функционально инертными. Комплекс Гольджи перемещается к одному из полюсов ядра, формируя акросому. К другому полюсу ядра устремляются центриоли, причем одна из них принимает участие в формировании жгутика. Вокруг жгутика спирально закручивается одна митохондрия. Почти вся цитоплазма сперматиды отторгается, поэтому головка сперматозоида ее почти не содержит.

3.Строение хромосом изучается на стадии метафазы путем окрашивания и микроскопирования.

В метафазе каждая хромосома имеет как бы иксобразную форму и состоит из двух идентичных половин - хроматид (сестринских хромосом), тесно прилежащих друг к другу только в области первичной перетяжки (центромеры), а на остальном протяжении между хроматидами видна большая щель. Центромера- это тот участок, где хромосома находится в деконденсированном состоянии, и к ней прикрепляются нити веретена деления. Центромера делит хромосомы на плечи. По положению центромеры выделяют три вида хромосом.

1. Метацентрические, у которых плечи имеют примерно одинаковую длину (т.е. центромера расположена посередине хромосомы).

2. Субметацентрические, у которых центромера смещена от середины, располагается субмедиально и делит хромосому на два плеча неравной длины. Верхнее всегда меньшее.

З. Акроцентрические, у которых центромера расположена почти на конце хромосомы, отделяя от длинного плеча очень короткое верхнее плечо.

Отдельные хромосомы имеют вторичную перетяжку- спутничный участок.

Химический состав хромосом

Хромосомы представляют собой нуклеопротеидные образования, состоящие из ДНК и белка.

Молекула ДНК в хромосомах тесно связана с двумя классами белков- гистонами (основные белки) и негистонами (кислые белки).

Гистоны - это небольшие по величине белки с высоким содержанием заряженных аминокислот (лизина и аргинина). Выполняют структурную функцию. Это очень стабильные белки, молекулы которых могут сохраняться в течение всей жизни клетки.В эукариотической клетке присутствуют 5 типов гистонов, которые распределяются на две основные группы: первая группа (их обозначают как Н2А, Н2В, НЗ, Н4), отвечает за формирование специфических дезоксирибонуклеопротеидных комплексов - нуклеосом. Вторая группа гистонов (HI) располагается между нуклеосомами и фиксирует укладку нуклеосомной цепи в более высокий уровень структурной организации (супернуклеосомную нить).

Негистоновые белки весьма разнообразны. Число их фракций превышает 100. Они присутствуют в меньших количествах в хромосомах в сравнении с гистонами и выполняют в основном регуляторную функцию. Участвуют в регуляции транскрипционной активности генов, в обеспечении редупликации и репарации ДНК. В группу негистоновых белков входит много ферментов.

Надмолекулярная организация хромосом

Надмолекулярная организация хромосом называется еще или спирализацией, или конденсацией, или компактизацией. Делится на три уровня: первичный, вторичный, третичный.

Первичный уровень надмолекулярной организации — нуклеосомный(в период интерфазы)- связь нуклеосом за счет гистонов H1. Молекула ДНК укорачиваются в 7 раз. Характерен для эухроматин.

Нуклеосома - это универсальная частица, которая обнаруживается как в эухроматине, так и в гетерохроматине, в интерфазном ядре и метафазных хромосомах.

Вторичный уровень- супернуклеосомная спираль- соленоид(в период профазы)-суперспирализация за счет взаимодействия H2 с H3. Молекула ДНК укорачивается в 40 раз. Характерен для гетерохроматин

Третичный уровень- суперсоленоид(в период метафазы)- укорачивается в 10 в 4 степени. Хромосомы короткие, толстые.

1 нуклеосома образует октамер. Из 8 молекул гистоновых белков формируется нуклеопротеидный комплекс.

Хромосомы в интерфазе - состояние и функция. Понятие о хроматине, виды хроматина. Половой хроматин.

В интерфазе хромосомы практически не видны.

Главная функция хромосом – хранение и передача наследственной информации, носителем которой является молекула ДНК. В интерфазе происходит удвоение ДНК, после которого каждая хромосома будет состоять из двух идентичных половинок – хроматид.

Хроматин – основное вещество ядра животной и растительной клетки, способное окрашиваться.

Виды хроматина:

1. эухроматин – участки хромосом, сохраняющие деспирализованное состояние в покоящемся ядре и спирализующиеся при делении клеток;

2. гетерохроматин – участки хроматина, находящиеся в конденсированном (плотно упакованном) состоянии в течение всего клеточного цикла;

3. половой хроматин.

Половой хроматин – особые хроматиновые тельца клеточных ядер особей женского пола у человека и других млекопитающих. Располагаются у ядерной оболочки, на препаратах имеют обычно треугольную или овальную форму; размер 0,7—1,2 мк. Половой хроматин образован одной из Х-хромосом женского кариотипа и может быть выявлен в любой ткани человека (в клетках слизистых оболочек, кожи, крови, биопсированной ткани). Наиболее простым исследованием полового хроматина является исследование его в клетках эпителия слизистой оболочки полости рта.

5. Метафазная хромосома. Вступление клетки из интерфазы в митоз сопровождается суперкомпактизацией хроматина. Отдельные хромосомы становятся хорошо различимы. Этот процесс начинается в профазе, достигая своего максимального выражения в метафазе митоза и анафазе. В телофазе митоза происходит декомпактизация вещества хромосом, которое приобретает структуру интерфазного хроматина. Описанная митотическая суперкомпактизация облегчает распределение хромосом к полюсам митотического веретена в анафазе митоза.

Хромосомы типа ламповых щеток.Хромосомы типа ламповых щеток появляются во время диплонемы мейоза при образовании половых клеток у большинства позвоночных, беспозвоночных и зеленых водорослей. Содержание ДНК в таких хромосомах соответствует норме, они не политенны (каждая хромосома содержит две молекулы ДНК).В хромосомах типа ламповых щеток, помимо петлеобразной укладки суперспирали в виде ерша, имеются отдельные значительно вытянутые сим­метричные петли, выступающие над поверхностью основной структуры хро­мосомной укладки. Обычно во время клеточного деления РНК не синтезируется, а хромосомы типа ламповых щеток, по-видимому, создают запас РНК для последующих стадий развития. Наблюдаемые структуры типа ламповых щеток представляют собой транскрипционно активный хроматин и не являются типичными для соматических клеток.

Политенные хромосомы (гигантские хромосомы) содержат во много раз больше ДНК, чем обычные. Они не изменяют своей формы на протяжении всего митотического цикла и достигают длины до 0,5 мм, а толщины до 25 мкм. Они встречаются, например, в слюнных железах двукрылых (мух, комаров), в макронуклеусе инфузории и в тканях завязи бобов. Чаще всего они видны в гап­лоидном числе, т.к. гомологичные хромосомы бывают тесно спарены. Клетки с такими хромосомами вырастают до необычно большого размера.Возникают политенные хромосомы вследствие многократно повторяющегося процесса редупликации ДНК. При этом разные участки ДНК редуплицируются в разной степени. Большинство генетически информативных областей реплицируются 1000 раз, а некоторые - более чем 30 тыс. раз. При этом циклы редупликации ДНК не сопровождаются делением клетки. По существу, политенные хромосомы представляют собой пучки множества неполностью разделенных, тесно прилежащих друг к другу индивидуальных хроматиновых нитей.

6. ХРОМОСО́МНЫЙ НАБО́Р, совокупность хромосом, заключенных в каждой клетке организма. В половых клетках диплоидных видов содержится гаплоидный (одинарный) хромосомный набор, в котором хромосома каждого типа встречается только один раз; в большинстве соматических клеток большинства видов — диплоидный (двойной), в котором имеются всегда по две хромосомы каждого типа (парные, или гомологичные, хромосомы, происходящие одна от материнского организма, а другая от отцовского). Каждый вид организмов обладает характерным и постоянным хромосомным набором. Правила хромосом:

1. правило постоянства числа хромосом- соматические клетки организма имеют строго определенное число хромосом (у человека 46)

2.парность хромосом- каждая хромосома в соматической клетке с диплоидным набором имеет такую же гомологичную хромосому идентичную по размеру, форме, но неодинаковы по происхождению.

3.правило индивидуальности хромосом- каждая пара хромосом отличается от другой пары размером, формой, чередованием светлых и темных полосок.

4. правило непрерывности хромосом- перед делением все клетки ДНК удваиваются и в результате получается 2 сестринские хроматиды.

7.Кариотип человека -полный(диплоидный) систематизированный набор хромосом.Кариограмма- это те же хромосомы метафазной пластинки, но расположенные упорядоченно. Принцип упорядоченности общий для всего вида и определяется идеограммой. Идиограмма - это графическое изображение гаплоидного набора хромосом (можно и диплоидного) и расположение их по группам в зависимости от формы и величины. Группы располагаются в порядке уменьшения величины входящих в них хромосом.

Кариотипирование- метод изучения метафазных хромосом.

1. Берется кровь.

2. Ацентрифугирование(используется лейкоциты)

3. Добавляется питательная смесь(лимфоциты)

4. Добавляется питательная среда (фитогем агглютинин)

5. Клетки культивируются при t=37 градусов в термостате

6. Добавляется колхицин, который останавливает процесс деление клетки на метафазе

7. Хромосомы окрашивают и микроскопируют

8. Добавляется гипотонический раствор, чтобы клетка лопнулась

8.Первая классификация хромосом была принята в 1960 г. На Денверской конференции. Окрашивание хромосом рутинным методом- сплошное окрашивание. Окрашенные таким образом хромосомы, согласно Денверской классификации (I960), располагались в идиограмме в зависимости от их длины и нумеровались по парам от 1 до 23. Выделяют 7 групп от A до G с учетом расположения центромеры. При этой классификации учитывается: размер, форма, центромерный индекс (отношение длины короткого плеча к длине всей хромосомы). Недостаток Денверской классификации: при рутинном окрашивании невозможно идентифицировать каждую хромосомы. В 1971 г. Была принята Парижская классификация. При этом хромосомы окрашиваются люминесцентным красителем- акрихин ипритом, по методу Касперского(дифференцированное окрашивание). Это позволяет каждую хромосому идентифицировать. информация, полученная в результате анализа дифференциально окрашенных хромосом, позволяет представить идиограмму хромосом человека следующим образом:

Группа А, 1-3 хромосомы - большие метацентрические и субметацентрические хромосомы;

Группа В, 4 и 5 хромосомы - большие субметацентрические

Группа С, 6-12 хромосомы и Х-хромосома - средние Субметацентрические хромосомы

Группа D_, 13-15 хромосомы - акроцентрические,

Группа Е, 16-18 хромосомы - относительно короткие метацентрические и субметацентрические;

Группа F, 19, 20 хромосомы - мелкие метацентрические,

Группа G, 21, 22, Y-хромосомы - мелкие акроцентрические,

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: