Хромосомы: что это такое, характеристики и как они работают

Наша ДНК, которая находится в ядре наших клеток, организована в виде хромосом., структуры, видимые во время деления клеток, которые унаследованы как от отца, так и от матери.

В них находятся гены, кодирующие наши анатомические и личностные характеристики. Они не уникальны для людей, поскольку в каждом организме есть хромосомы, хотя и в разной форме и в разном количестве.

Давайте подробнее рассмотрим, что они собой представляют, каковы их части, что они содержат и в чем разница между эукариотическими организмами и прокариотическими организмами.

• Статья по теме: "Основные типы клеток человеческого тела"

Что такое хромосомы

Хромосомы (от греческого «цветность», «цвет, окраска» и «сома», «тело или элемент») каждая из высокоорганизованных структур, состоящих из ДНК и белков, в котором находится большая часть генетической информации. Причина их названия связана с тем, что когда они были обнаружены, это произошло благодаря тому факту, что это структуры, которые темнеют на препаратах микроскопа.

В то время как хромосомы находятся внутри клеточного ядра в эукариотических клетках, это происходит во время митоза. и мейоз, когда клетка делится, хромосомы имеют характерную X (или Y) форму.

Число хромосом у особей одного вида постоянно.Это широко используемый критерий в биологических науках для определения того, где начинается и где заканчивается вид. Число хромосом вида определяется числом, оно называется Плоидией и обозначается цифрами 1n, 2n, 4n... в зависимости от типа клетки и характеристик организма. У человека 23 пары хромосом, одна пара из которых определяет наш пол.

Структура и химический состав хроматина

Хромосомы эукариотических клеток молекулы ДНК с длинной двойной спиралью Они тесно связаны с белками двух типов: гистонами и негистонами.

Как можно найти хромосомы, зависит от фазы клетки. Их можно найти слабо уплотненными и рыхлыми, как в ядрах клеток на границе раздела или в нормальном состоянии, или сильно уплотненный и отдельно видимый, как это происходит, когда происходит митотическая метафаза, одна из фаз деления мобильный.

Хроматин - это форма, в которой ДНК проявляется в ядре клетки., и можно сказать, что из этого состоят хромосомы. Этот компонент состоит из ДНК, гистонических и негистонических белков, а также РНК.

1. Гистоны

Гистоны - это белки, богатые лизином и аргинином, которые взаимодействуют с ДНК с образованием субъединицы, называемой нуклеосомой, которая повторяется по всему хроматину. Основными гистонами, обнаруженными в эукариотических организмах, являются: H1, H2A, H2B, H3 и H4.

Гены, кодирующие гистоны, сгруппированы в ниши или «кластеры», которые повторяются от десятков до сотен раз. Каждый кластер содержит гены, богатые парами G-C (гуанин-цитозин), кодирующие гистоны. в следующем порядке H1-H2A-H3-H2B-H4.

2. Нуклеосома

Хроматин во время интерфазы можно наблюдать с помощью электронного микроскопа, он имеет форму, подобную ожерелью или четкам. Каждая жемчужина на ожерелье представляет собой сферическую субъединицу, называемую нуклеосомой, связанную вместе с волокнами ДНК и являющуюся основной единицей хроматина.

Нуклеосома обычно связана с 200 парами оснований ДНК., образованный мозговым веществом и линкером. Мозговое вещество состоит из октамера, состоящего из двух субъединиц гистонов H2A, H2B, H3 и H4. ДНК наматывается вокруг костного мозга, делая почти два витка. Остальная часть ДНК является частью линкера, взаимодействуя с гистоном H1.

В результате ассоциации ДНК с гистонами образуются нуклеосомы диаметром около 100 Å (Ангстрем). В свою очередь, нуклеосомы могут быть свернуты в спираль, чтобы сформировать соленоид, который составляет волокна хроматина межфазных ядер (300 Å). Они могут закручиваться еще дальше, образуя суперсоленоиды диаметром 6000 Å, формируя волокна метафазных хромосом.

3. Негистонические белки

Негистоновые белки белки, отличные от гистонов, которые извлекаются из хроматина ядер с помощью хлорида натрия (NaCl), имеют высокое содержание основных аминокислот (25%), высокое содержание кислых аминокислот (20-30%), высокую долю пролина (7%) или низкое содержание гидрофобных аминокислот.

Части хромосом

Организация хроматина неоднородна по всей хромосоме. Можно выделить ряд дифференцированных элементов: центромеры, теломеры, организующие области ядрышка и хронометры, каждый из которых может содержать определенные последовательности ДНК.

1. Центромеры

Центромера - это часть хромосомы, которая при окрашивании кажется менее окрашенной по сравнению с остальными. Это область хромосомы, которая взаимодействует с волокнами ахроматического веретена. из профазы в анафазу как в митозе, так и в мейозе. Он отвечает за выполнение и регулирование хромосомных движений, которые происходят во время фаз деления клеток.

2. Теломеры

Теломеры - это части хромосом, образующие конечности. Это области, в которых есть некодирующая ДНК, сильно повторяющаяся, основная функция которой - структурная стабильность хромосом в эукариотических клетках.

3. Районы, организующие ядрышко

Помимо центромер и теломер, которые называются первичными перетяжкамиВ некоторых хромосомах могут быть обнаружены другие типы тонких участков, называемые вторичными перетяжками, которые тесно связаны с присутствием последовательностей рибосомной ДНК.

Эти области являются областями, организующими ядрышко (ЯОР). Последовательности рибосомной ДНК заключены в ядрышко, которое остается охваченным ЯОР на протяжении большей части клеточного цикла.

4. Хромомеры

Хромомеры - это толстые и компактные участки хромосомы., которые более или менее равномерно распределены по хромосоме и могут быть визуализированы во время фаз митоза или мейоза с меньшей конденсацией хроматина (профаза).

• Вам может быть интересно: "Различия между ДНК и РНК"

Форма хромосомы

Форма хромосом одинакова для всех соматических (неполовых) клеток и характерна для каждого вида. Форма в основном зависит от расположение хромосомы и ее расположение на хроматиде.

Как мы уже упоминали, хромосома в основном состоит из центромеры, которая делит хромосому на короткое и длинное плечо. Положение центромеры может варьироваться от хромосомы к хромосоме, придавая им разные формы..

1. Метацентрический

Это прототип хромосомы, центромера которой расположена в середине хромосомы, а два плеча имеют одинаковую длину.

2. Субметацентрический

Длина одного плеча хромосомы больше, чем другого, но это не что-то очень преувеличенное.

3. Акроцентрический

Одна рука очень короткая, а другая очень длинная.

4. Телоцентрический

Одно плечо хромосомы очень короткое, с центромерой очень близко к одному концу.

Закон числового постоянства

Обычно у большинства видов животных и растений все люди одного и того же типа имеют постоянное и определенное количество хромосом, которые составляют его кариотип. Это правило называется законом численного постоянства хромосом. Например, в случае с людьми подавляющее большинство из нас представляет их 23 пары.

Однако верно, что есть люди, которые из-за ошибок в распределении хромосом при образовании гамет или половых клеток они получают разное количество хромосомы. Это случай таких заболеваний, как синдром Дауна (трисомия 21 хромосомы), XYY мужчин и XXX женщин Клайнфельтера (мужчины XXY).

Количество хромосом у диплоидных видовКак и в нашем случае, он имеет две пары хромосом каждого типа и представлен как 2n. У гаплоидных организмов, то есть содержащих только один набор каждой хромосомы, они представлены буквой n. Есть полиплоидные виды, которые имеют более двух наборов каждой хромосомы, представленные как 3n, 4n ...

Как ни удивительно, но нет никакой связи между количеством хромосом и степенью их сложности. Есть виды растений, такие как Haplopappus gracilis, который имеет только четыре хромосомы, в то время как у других овощей, таких как растение мягкой пшеницы, их 42, что больше, чем у нашего вида, но это все равно овощ без мозга или других органов. Организм с наибольшим количеством известных на сегодняшний день хромосом называется Aulacantha., это микроорганизм, имеющий 1600 хромосом

Половые хромосомы

У многих организмов одна из гомологичных пар хромосом отличается от остальных и определяет пол человека. Этот Это происходит у человека, и эти хромосомы называются половыми хромосомами или гетерохромосомами..

Система определения XY

Это система определения пола человека и многих других животных:

Самки XX (однородные самки), то есть имеют две X-хромосомы и могут доставлять яйца только с X-хромосомой.

С другой стороны, самцы являются XY (гетерогаметными самцами), имеют X- и Y-хромосомы и способны давать сперму как с одной, так и с другой.

Союз между яйцеклеткой и сперматозоидом даст особи либо XX, либо XYс вероятностью 50% принадлежности к тому или иному биологическому полу.

Система определения ZW

Это другие виды, например, бабочки или птицы.. В предыдущем случае все наоборот, и по этой причине во избежание путаницы рекомендуется использовать другие буквы.

Самцы - ZZ (гомогаметные самцы), а самки - ZW (гетерогаметные самки).

Система определения XO

И если предыдущая система не оказалась очень редкой, то эта точно никого не оставит равнодушным.

Это происходит в основном у рыб и земноводных, а также у некоторых других насекомых, поскольку у них нет другой половой хромосомы, кроме X, то есть нет чего-то вроде Y.

Секс определяется тем, есть ли у них два X или только один. Мужчина - XO, это означает, что у него только одна половая хромосома, X, а у женщины - ХХ, и две.

Хромосомы человека

У человека 23 пары хромосом, 22 из которых аутосомы и одна пара половых хромосом.. В зависимости от того, мужчина вы или женщина, у вас есть половые хромосомы XY или XX соответственно.

Общий размер генома человека, то есть количество генов, имеющихся у нашего вида, составляет около 3200 миллионов пар оснований ДНК, содержащих от 20 000 до 25 000 генов. Закодированная последовательность ДНК человека содержит информацию, необходимую для экспрессии протеома человека., то есть набор белков, которые синтезируют люди, и это причина того, что мы такие, какие мы есть.

Было подсчитано, что около 95% ДНК, относящейся к генам, будет соответствовать некодирующей ДНК, обычно называемой «мусорной ДНК»: псевдогенами, фрагментами генов, интроны... Хотя, хотя считалось, что эти последовательности ДНК являются хромосомными участками, не имеющими функции, в последнее время исследования поставили это под сомнение. утверждение.

Прокариотическая хромосома

У прокариотических организмов, царством которых являются бактерии и археи, есть только одна хромосома в круглой форме., хотя есть исключения из этого правила. Этот тип хромосомы, обычно называемый бактериальной хромосомой, может содержать около 160 000 пар оснований.

Эта хромосома разбросана по цитоплазме организма, поскольку у этих живых существ нет определенного ядра.

Библиографические ссылки:

• Олинс, Д. А ТАКЖЕ.; Олинс, А. Л. (2003), История хроматина: наш взгляд с моста, Nature Reviews Molecular Cell Biology 4 (10): 809-13
• Ворона, Э. Вт.; Кроу, Дж. Ф. (2002), 100 лет назад: Уолтер Саттон и хромосомная теория наследственности, Генетика 160 (1): 1-4
• Дейнтит, Джон и др. (1994), Биографическая энциклопедия ученых, второе издание. Бристоль, Великобритания: Издательский институт физики.