Какие клетки не имеют хромосом. Строение хромосом. Жизненный цикл клетки

Строение и функции хромосом

Хромосомы - структуры клетки, хранящие и передающие наследственную информацию. Хромосома состоит из ДНК и белка. Комплекс белков, связанных с ДНК, образует хроматин. Белки играют важную роль в упаковке молекул ДНК в ядре.

ДНК в хромосомах упакована таким образом, что умещается в ядре, диаметр которого обычно не превышает 5 мкм (5-10- 4 см). Упаковка ДНК приобретает вид петельной структуры, похожей на хромосомы типаламповых щеток амфибий или политенных хромосом насекомых. Петли поддерживаются с помощью белков, которые узнают определенные последовательности нуклеотидов и сближают их. Строение хромосомы лучше всего видно в метафазе митоза.

Разница в основном относится к сахару. Основываясь на своих исследованиях, он мог различать два разных. Соотношение постоянное у всех видов. Это отражает генетическое разнообразие различных видов. Второе правило показывает, что в молекуле с двойной цепью ДНК процент аденина равен количеству тимина; и концентрация гуанинового цитозина. Это относится к ДНК, извлеченной из клеток всех организмов, хотя и относится к разным организмам. Проценты будут иметь разные значения.

Каждый тип основания на нити образует связь с основанием на противоположной нити. Это событие известно как «комплементарная базовая матрица». Комбинация двух оснований обычно называется «парой оснований». Поскольку водородные связи не ковалентные, две нити могут быть нарушены относительно равномерно. Практически две нити могут быть отделены друг от друга, как это сделано для шарнира, как от высоких температур, так и от механических воздействий.

Хромосома представляет собой палочковидную структуру и состоит из двух сестринских хроматид, которые удерживаются центромерой в области первичной перетяжки. Каждая хроматид а построена из хроматиновых петель. Хроматин не реплицируется. Реплицируется только ДНК.

С началом репликации ДНК синтез РНК прекращается. Хромосомы могут находиться в двух состояниях: конденсированном (неактивном) и деконденсированном (активном).

Следствием этой взаимодополняемости является то, что вся информация, содержащаяся в двойном пропеллере, может быть дублирована из обеих нитей. Два типа пар оснований образуют различное число водородных связей. Гены содержат биологическую информацию, которую необходимо скопировать точно, чтобы передавать ее следующему поколению каждый раз, когда клетка разбивается на две клетки локусов. ДНК кодирует информацию по порядку или последовательности нуклеотидов в каждой нити. Генетическая информация, хранящаяся в ДНК организма, содержит инструкции для всех белков, которые организму придется синтезировать.

Диплоидный набор хромосом организма называют ка-риотипом. Современные методы исследования позволяют определить каждую хромосому в кариотипе. Для этого учитывают распределение видимых под микроскопом светлых и темных полос (чередование AT и ГЦ-пар) в хромосомах, обработанных специальными красителями. Поперечной исчер-ченностью обладают хромосомы представителей разных видов. У родственных видов, например у человека и шимпанзе, очень сходный характер чередования полос в хромосомах.

Полный набор информации в ДНК организма называется геномом и предоставляет информацию для всех белков, которые организму необходимо синтезировать. В каждом клеточном делении клетка должна копировать свой геном, чтобы передать его в обе клетки-лии. Открытие структуры ДНК также показало принцип, который делает возможным это копирование: поскольку каждая нить ДНК содержит последовательность нуклеотидов, которая в точности комплементарна нуклеотидной последовательности партнерской цепи, каждая нить может действовать как форма или форма для синтез новой комплементарной нити.

Хромосомы - структуры клетки, хранящие и передающие наследственную информацию. Хромосома состоит из ДНК и белка. Комплекс белков, связанных с ДНК, образует хроматин. Белки играют важную роль в упаковке молекул ДНК в ядре.

ДНК в хромосомах упакована таким образом, что умещается в ядре, диаметр которого обычно не превышает 5 мкм (5-10 – 4 см). Упаковка ДНК приобретает вид петельной структуры, похожей на хромосомы типаламповых щеток амфибий или политенных хромосом насекомых. Петли поддерживаются с помощью белков, которые узнают определенные последовательности нуклеотидов и сближают их. Строение хромосомы лучше всего видно в метафазе митоза.

Способность каждой нити молекулы ДНК действовать как форма для получения дополнительной нити делает клетку способной копировать или реплицировать ее гены, прежде чем передавать ее своим потомкам. Эта плитка граничит с ядерным корпусом, образованным двумя двойными концентрическими липидными слоями, перфорированными через равные промежутки времени большими ядерными порами, несущими молекулы между ядром и цитозолем. Уплотнение сердечника является важным принципом биологии. Фактически, это облегчает биохимические реакции из-за высокой концентрации как субстратов, так и действующих на них ферментов.

Хромосома представляет собой палочковидную структуру и состоит из двух сестринских хроматид, которые удерживаются центромерой в области первичной перетяжки. Каждая хроматида построена из хроматиновых петель. Хроматин не реплицируется. Реплицируется только ДНК.

Рис. 14. Строение и репликация хромосомы

С началом репликации ДНК синтез РНК прекращается. Хромосомы могут находиться в двух состояниях: конденсированном (неактивном) и деконденсированном (активном).

Хромосомная ДНК и ее уплотнение из хроматинового волокна. Однако ядро ​​человеческой клетки, содержащей ДНК, имеет диаметр всего 6 мкм. У эукариот ДНК человека разделяется на несколько разных хромосом. Например, человеческий геном распределяется по 24 другим. Каждая хромосома состоит из очень длинной молекулы ДНК и связанных с ней белков, которые складывают и уплотняют тонкую нить ДНК в более компактной структуре. И комплекс, состоящий из ДНК и белков, называется хроматином.

С другой стороны, бактерии несут свои гены на одной молекуле ДНК, которая обычно имеет круглую форму. Эта ДНК также связана с белками, которые компактны и конденсируют ее, но эти белки отличаются от тех, которые несут те же функции у эукариотических организмов. Хотя бактерия определяется как «хромосома», она не имеет такой же структуры, как эукариотические хромосомы, и мало что известно о ее уплотнении.

Диплоидный набор хромосом организма называют кариотипом. Современные методы исследования позволяют определить каждую хромосому в кариотипе. Для этого учитывают распределение видимых под микроскопом светлых и темных полос (чередование AT и ГЦ-пар) в хромосомах, обработанных специальными красителями. Поперечной исчерченностью обладают хромосомы представителей разных видов. У родственных видов, например у человека и шимпанзе, очень сходный характер чередования полос в хромосомах.

Материнские и отцовские хромосомы пары называются гомологичными хромосомами. Таким образом, каждая клетка человека содержит в общей сложности 46 хромосом, из которых 22 пары являются общими для мужчин плюс две половые хромосомы. Набор из 46 человеческих митозных хромосом называется человеческим кариотипом. Любые изменения могут быть обнаружены изменениями цвета хромосом.

Наиболее важной функцией хромосом является приведение генов, то есть функциональных единиц наследования. Род обычно определяется как сегмент ДНК, который содержит инструкции для получения конкретного белка. Хромосомы многих эукариотических организмов содержат в дополнение к генам большое количество избыточной ДНК, которая, по-видимому, не дает важной информации.

Каждый вид организмов обладает постоянным числом, формой и составом хромосом. В кариотипе человека 46 хромосом - 44 аутосомы и 2 половые хромосомы. Мужчины гетерогаметны (ХУ), а женщины гомогаметны (XX). У-хромосома отличается от Х-хромосомы отсутствием некоторых аллелей (например, аллеля свертываемости крови). Хромосомы одной пары называют гомологичными. Гомологичные хромосомы в одинаковых локусах несут аллельные гены.

Общая разница в генах варьируется от одного организма к другому. Приблизительно он варьируется от 500 генов для простых до 000 для человека. Точно так же разделение генома на хромосомы также отличается от одного вида эукариот к другому. Из этого следует, что нет простой взаимосвязи между количеством хромосом, сложностью вида и общим размером генома.

Распределение генов на хромосоме. Эта хромосома соответствует примерно 1, 5% всего генома человека. Люди отличаются друг от друга в среднем по одному нуклеотиду. Эти элементы известны как «транспонируемые элементы». Второй удивительный аспект, отмеченный исследованиями, представлен большим средним размером генов, состоящим из около 000 нуклеотидов. Типичный ген передает информацию в линейную последовательность аминокислот белка в его линейной последовательности нуклеотидов. Поэтому большинство генов человека состоят из длинной линии экзонов и интронов, чередующихся между ними, хотя большая часть гена по-прежнему остается внутренней.

1.14. Размножение в органическом мире

Размножение - это воспроизведение генетически сходных особей данного вида, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни.

Бесполое размножение осуществляется следующими путями:

  • простым делением на две или сразу на много клеток (бактерии, простейшие);
  • вегетативно (растения, кишечнополостные);
  • делением многоклеточного тела пополам с последующей регенерацией (морские звезды, гидры);
  • почкованием (бактерии, кишечнополостные);
  • образованием спор.

Бесполое размножение обычно обеспечивает увеличение численности генетически однородного потомства. Но когда ядра спор образуются в результате мейоза, потомство от бесполого размножения будет генетически разным.

Однако большинство генов организмов с компактными геномами лишены интронов. В дополнение к интронам и экзонам каждый ген связан с регуляторными последовательностями ДНК, которые отвечают за экспрессию на соответствующем уровне и времени и в соответствующем типе клеток. Наконец, нуклеотидная последовательность генома человека обнаружила, что критическая информация находится в тревожном состоянии расстройства.

Дальнейшие исследования показали, что многие нуклеотидные последовательности человеческих хромосом, вероятно, несущественны и что экзоны «плавают» в море ДНК, нуклеотидная последовательность которых имеет мало значения. Такая компоновка затрудняет идентификацию экзонов, начало и конец гена и определяет, сколько экзонов содержит ген. Чтобы установить это, ученые основаны на наблюдении нуклеотидных последовательностей, отмечая, сохранялась ли их функция во время эволюции или была ли случайная изменена нуклеотидная последовательность, эти последние последовательности имеют много функций.

Половое размножение - процесс, в котором объединяется генетическая информация от двух особей.

Особи разного пола образуют гаметы. Женские особи производят яйцеклетки, мужские - сперматозоиды, обоеполые особи (гермафродиты) производят и яйцеклетки, и сперматозоиды. А у некоторых водорослей сливаются две одинаковых половых клетки.

Поэтому стратегия состоит в том, чтобы сравнить последовательность человека с соответствующими областями родственного генома, чтобы он мог обнаруживать любые мутации. Например, в мужском случае он сравнивается с геномом мыши, так как считается, что человек и мышь отделились от общего потомства тысячи лет назад. Последовательности с подобными областями известны как консервативные области. Эти регионы представляют функционально важные экзоны и регуляторные последовательности. Неконсервативные регионы представляют собой ДНК, последовательность которых обычно не имеет решающего значения для функции.

При слиянии гаплоидных гамет происходит оплодотворение и образование диплоидной зиготы.

Зигота развивается в новую особь.

Все вышеперечисленное справедливо только для эукариот. У прокариот тоже есть половой процесс, но происходит он по-другому.

Таким образом, при половом размножении происходит смешивание геномов двух разных особей одного вида. Потомство несет новые генетические комбинации, что отличает их от родителей и друг от друга.

Гистологи этого типа показали не только мышей, которые люди имеют вместе с одними и теми же генами, но также и то, что большие блоки генов человека и мыши содержат эти гены в том же порядке, что и называется сохраненной мелодией. Чтобы сформировать функциональную хромосому, молекула ДНК должна быть способна реплицировать гены и реплицировать копии и реплицироваться и разделяться в надежных клетках в каждом делении клеток. Этот процесс имеет место в ряде этапов, известных как клеточный цикл. В двух фазах этого цикла в основном участвуют хромосомы; т.е. в интерфазе, где хромосомы реплицируются и в митозе, где они конденсируются, а затем отделяются и распределяются между двумя ядрами.

Один из видов полового размножения - партеногенез, или развитие особей из неоплодотворенной яйцеклетки (тли, трутни пчел и др.).

Строение половых клеток

Яйцеклетки - круглые, сравнительно крупные, неподвижные клетки. Размеры - от 100 мкм до нескольких сантиметров в диаметре. Содержат все органоиды, характерные для эукариотической клетки, а также включения запасных питательных веществ в виде желтка. Яйцеклетка покрыта яйцевой оболочкой, состоящей в основном из гликопротеидов.

Эти хромосомы известны как «митотические хромосомы» и легко визуализируются, в то время как в других фазах хромосом распространены, и большая часть их хроматина находится в форме длинных нитей, известных как межфазные хромосомы. Хромосома должна быть способна реплицировать себя, и ее копии должны обладать такими же способностями, чтобы они впоследствии могли их разделить. Такие последовательности были обнаружены с помощью дрожжевых экспериментов.

Эукариотические хромосомы: белки, которые связываются с ДНК с образованием эукариотических хромосом, традиционно делятся на два общих класса. Комплекс, образованный одним из этого класса белков и ДНК, известен как хроматин. Их функция состоит в том, чтобы обернуть и сжать длинные нити ДНК, чтобы они могли содержаться в узком ядерном пространстве. ДНК окружает группы из восьми гистонов, октамеро гистонов, образуя нуклеосомы основными единицами хроматина.


Рис. 15. Строение яйцеклетки птицы : 1 - халаза; 2 - скорлупа; 3 - воздушная камера; 4 - наружная подскорлуновая оболочка; 5 - жидкий белок; 6 - плотный белок; 7 - зародышевый диск; 8 - светлый желток; 9 - темный желток.

У мхов и папоротников яйцеклетки развиваются в архегониях, у цветковых растений - в семяпочках, локализованных в завязи цветка.

Образование атомного ядра обнаруживает молекулу ДНК и линию хроматина, имеющую аспект «жемчужного ожерелья» примерно на одну треть от ее начальной длины. Между двумя нуклеосомами этой нити существует еще одна молекула гистона, которая служит для приближения к двум последующим нуклеосомам, уплотняя структуру.

Общей характеристикой 4 нуклеотидов нуклеосом является гистоновая складчатость, структура, образованная петлями с тремя петлями. Более того, последние являются одними из самых консервативных эукариотических белков. На самом деле даже небольшое изменение в любой позиции было бы вредно для ячейки.

Яйцеклетки подразделяют следующим образом:

  • изолецитальные - желток распределен равномерно и его немного (у червей, моллюсков);
  • алецитальные - почти лишены желтка (млекопитающие);
  • телолецитальные - содержат много желтка (рыбы, птицы);
  • полилецитальные - содержат значительное количество желтка.

Овогенез - образование яйцеклеток у самок.

Расположение нуклеосом в ДНК определяется двумя основными факторами. Первая из них - трудность сгибания двойной спирали ДНК в двух узких видах вне эллиптического эллипса; Вторым и наиболее важным фактором является наличие связанных с ДНК белков, которые могут способствовать или препятствовать образованию нуклеосомы в их окрестностях.

Глобальная структура хромосом. Большинство хромосом в сопряженных клетках слишком сухие и запутанные для отображения. В некоторых случаях, однако, можно видеть, что хромосомы интерфейса имеют точно определенную структуру порядка, и считается, что эти характеристики являются общими для всех сопрягаемых хромосом. Хромосомы, спаренные в мейозе, хорошо видны оптическому микроскопу, благодаря этому они могут наблюдать их организацию в серии больших осей хроматина. Такие митотические хромосомы называются кисточными хромосомами.

В зоне размножения находятся овогонии - первичные половые клетки, размножающиеся митозом.

Из овогониев после первого мейотического деления образуются овоциты первого порядка.

После второго мейотического деления образуются овоциты второго порядка, из которых формируется одна яйцеклетка и три направительных тельца, которые затем гибнут.

Сперматозоиды - мелкие, подвижные клетки. В них выделяют головку, шейку и хвост.

В передней части головки находится акросомальный аппарат - аналог аппарата Гольджи. В нем содержится фермент (гиалуронидаза), растворяющий оболочку яйцеклетки при оплодотворении. В шейке расположены центриоли и митохондрии. Жгутики сформированы из микротрубочек. При оплодотворении в яйцеклетку попадают только ядро и центриоли сперматозоида. Митохондрии и другие органоиды остаются снаружи. Поэтому цитоплазматическая наследственность у людей передается только по женской линии.

Половые клетки животных и растений, размножающихся половым путем, образуются в результате процесса, называемого гаметогенезом.