Важнейшие из органелл клетки представляют собой микроскопические структуры, находящиеся в ядре. Они были открыты одновременно несколькими учёными, в том числе российским биологом Иваном Чистяковым.
Название нового клеточного компонента было придумано не сразу. Его дал немецкий учёный В. Вальдейер, который,окрашивая гистологические препараты, обнаружил некие тельца, хорошо окрашивающиеся фуксином. Тогда ещё не было точно известно какую роль в клетке выполняют хромосомы….
Значение
Это элемент клеточного ядра, в котором содержится генетическая информация (ДНК дезоксирибонуклеиновая кислота). Строение хромосом хорошо видно на стадии деления. Они увеличиваются в размере благодаря наличию скрученного хроматина, чётко становится видна форма и структура.
В период отсутствия деления (интерфазы), через микроскоп невозможно рассмотреть мелкие ниточки хроматины, с которых может считываться и реализовываться информация о наследственности. Когда приближается время деления, начинают закручиваться ниточки хроматина. Такая плотная «упаковка» необходима при делении, словно происходит сбор в дорогу чемодана с вещами (в данном случае информацией). Какую функцию выполняют хромосомы. Главным их назначением является:
- сохранение наследственной информации,
- передача генетической информации при делении.
Именно на основе этих данных впоследствии строятся органы, мышцы, кости по заранее определённой программе.
Например, если записано в генах, что цвет ваших волос будет чёрным, то он будет именно таким, и никак иначе.
Организм на протяжении жизни считывает заранее прописанную программу.
Набор хромосом в соматических клетках (обычных) у человека составляет 23 пары всего их получается 46.
Внимание! Общая длина цепочки ДНК, содержащейся в ядре одной клетки, составляет 3 метра. А если измерить длину ДНК человеческого организма и вытянуть ее в одну сплошную линию, то можно несколько раз обогнуть экватор.
Структура
Рассмотрим, какое строение и функции имеют эти уникальные клеточные образования. В состоянии интерфазы их практически не видно. На этой стадии удваивается молекула ДНК и образуется две сестринские хроматиды.
Строение хромосомы можно рассмотреть в момент ее подготовки к митозу или мейозу (делению). Подобные хромосомы называются метафазными, потому что образуются на стадии метафазы, подготовки к делению. До этого момента тельца представляют собой невзрачные тонкие нити темного оттенка, которые называют хроматином.
При переходе в метафазную стадию строение хромосомы меняется: ее образуют две хроматиды, соединенные центромерой так именуется первичная перетяжка. При делении клетки удваивается также количество ДНК. Схематический рисунок напоминает букву Х. Они содержат в составе, кроме ДНК, белки (гистоновые, негистоновые) и рибонуклеиновую кислоту РНК.
Первичная перетяжка разделяет тело клетки (нуклеопротеидной структуры) на два плеча, немного сгибая их. На основе места расположения перетяжки и длины плеч была разработана следующая классификация типов:
- метацентрические, они же равноплечие, центромера делит клетку ровно пополам,
- субметацентрические. Плечи не одинаковы, центромера смещена ближе к одному концу,
- акроцентрические. Центромера сильно смещена и находится почти скраю,
- телоцентрическая. Одно плечо полностью отсутствует, у людей не встречается.
У некоторых видов имеется вторичная перетяжка, которая может располагаться в разных точках. Она отделяет часть, которая именуется спутником. От первичной отличается тем, что не имеет видимого угла между сегментами. Ее функция заключается в синтезировании РНК на матрице ДНК. У людей встречается в 13, 14, 21 и 15, 21 и 22 парах хромосом. Появление в другой паре несет угрозу тяжёлого заболевания.
Теперь остановимся на том, какую хромосомы выполняют функцию. Благодаря воспроизводству разных типов и-РНК и белков они осуществляют четкий контроль за всеми процессами жизни клетки и организма в целом. Хромосомы в ядре эукариот выполняют функции синтезирования белков из аминокислот, углеводов из неорганических соединений, расщепляют органические вещества до неорганических, хранят и передают наследственную информацию.
Диплоидный и гаплоидный наборы
Специфика строения хромосом может отличаться, смотря где они образуются. Как называется набор хромосом в соматических клеточных структурах? Он получил наименование диплоидного или двойного.Соматические клетки размножаются простым делением на две дочерние. В обычных клеточных образованиях каждая клеточка имеет свою гомологичную пару. Происходит это потому, что каждая из дочерних клеток должна иметь тот же объем наследственной информации, что и материнская.
Как соотносится число хромосом в соматических и половых клетках. Здесь числовое соотношение составляет два к одному. В процессе образования половых клеток происходит особый тип деления, в итоге набор в зрелых яйцеклетках и сперматозоидах становится одинарным. Какую функцию выполняют хромосомы можно объяснить, изучая особенности их устройства.
Мужские и женские половые клетки имеют половинчатый набор, называемый гаплоидным, то есть всего их насчитывается 23. Сперматозоид сливается с яйцеклеткой, получается новый организм с полным набором. Генетическая информация мужчины и женщины таким образом объединяется. Если бы половые клетки несли диплоидный набор (46), то при соединении получился бы нежизнеспособный организм.
Разнообразие генома
Число носителей генетической информации у разных классов и видов живых существ отличается.
| Представители | Количество |
| Человек | 46 |
| Корова | 60 |
| Краб | 254 |
| Горилла | 48 |
| Кошка | 38 |
| Голубь | 80 |
| Хомяк | 92 |
| Кукуруза | 20 |
| Лук | 16 |
| Мышь | 40 |
| Карп | 104 |
| Картофель | 48 |
Они обладают способностью окрашиваться специально подобранными красителями, в их структуре чередуются светлые и тёмные поперечные участки нуклеотиды. Их последовательность и расположение носят специфический характер. Благодаря этому учёные научились различать клетки и, в случае необходимости, чётко указывать «поломанную».
В настоящее время генетики расшифровали геном человека и составили генетические карты, что позволяет методом анализа предположить некоторые серьёзные наследственные заболевания ещё до того, как они проявятся.
Появилась возможность подтверждать отцовство, определять этническую принадлежность, выявлять, не является ли человек носителем какой-либо патологии, до времени не проявляющейся либо дремлющей внутри организма, определять особенности негативной реакции на лекарства и многое другое.
Немного о патологии
В процессе передачи генного набора могут происходить сбои и мутации, приводящие к серьёзным последствиям, среди них встречаются
- делеции потеря одного участка плеча, вызывающая недоразвитие органов и клеток головного мозга,
- инверсии – процессы, при которых фрагмент переворачивается на 180 градусов, результатом становится неправильная последовательность расположения генов,
- дупликации – раздвоение участка плеча.
Мутации могут возникать и между рядом находящимися тельцами этот феномен был назван транслокацией. Известные синдромы Дауна, Патау, Эдвардса также являются следствием нарушения работы генного аппарата.
Хромосомные болезни. Примеры и причины
Классификация клеток и хромосом
Заключение
Значение хромосом велико. Без этих мельчайших ультраструктур невозможна передача генной информации, следовательно, организмы не смогут размножаться. Современные технологии могут читать, заложенный в них код и успешно предотвращать возможные болезни, которые раннее считались неизлечимыми.