Строение хромосом

1.

2. Определение

• Хромосома - самовоспроизводящийся
структурный элемент ядра клетки, содержащий
ДНК, в которой заключена генетическая
(наследственная) информация. Число, размер и
форма хромосом строго определены и
специфичны для каждого вида. Каждая
хромосома состоит из одной или нескольких пар
хромонем. Различают гомологичные и
негомологичные хромосомы.

3. Химический состав

• Химический состав хромосом – 50%
ДНК и 50% белка.
• Функция хромосом – хранение
наследственной информации.
Хромосома может состоять из одной
молекулы ДНК (однохроматидная,
одинарная хромосома) или из двух
молекул ДНК (двухроматидная, двойная
хромосома).

4.

• В настоящее время известно, что хромосомы представляют
собой нуклеопротеидные образования, состоящие из ДНК и
белка. Кроме того, в хромосомах присутствует некоторое
количество РНК, образующейся при транскрипции, и ионы Са+ и
Mg+.
• Каждая хроматида, а в промежутке времени анафаза- S -период
интерфазы и хромосома, содержит одну молекулу ДНК, которая
определяет все функции хромосомы, связанные с хранением
наследственной информации, её передачей и реализацией.
• 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).
• Суммарный положительный заряд позволяет гистонам связываться
с ДНК независимо от нуклеотидного состава. Им принадлежит в
основном структурная функция. Это очень стабильные белки,
молекулы которых могут сохраняться в течение всей жизни клетки.

5.

6.

7.

• 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.

8.

9.

Объемный рисунок строения хромосомы

10. Краткая характеристика

• Впервые хромосомы были описаны в 80-х гг.
19 в. в виде компактных телец палочковидной
формы, выявляемых под микроскопом в ядре
на определенной стадии деления клетки.
• Позже оказалось, что X. постоянно имеются в
каждой клетке, однако их внешний вид
значительно изменяется на разных стадиях
жизни клетки.
• Как показывают последние достижения
молекулярной генетики, хромосома
представляет собой фактически одну длинную
хроматиновую нить, образованную гигантской
молекулой ДНК

11.

Хромосомы клетки человека
непосредственно перед делением ядра
(увеличение в 950 раз). Хорошо
заметно, что пары хромосом всё ещё
связаны между собой центромерами

12. Число хромосом у разных видов

• Число хромосом во всех клетках каждого
вида организмов строго постоянно и
является точной характеристикой данного
вида.
Вид
2n
• Человек (Homo sapiens)
46
• Горилла
48
• Макака (Macaca mulatta) 42

13.

Животные
Кошка (Felis domesticus)
Собака (Canis familiaris)
Лошадь
Корова (Bovis domesticus)
Курица (Gallus domesticus)
Свинья
Плодовая мушка (D.melanogaster)
Мышь (Mus musculus)
Дрожжи (S.cerevisiae)
Нематода
Крыса
Лиса
Голубь
Карп
Минога
Лягушка (Rana pipiens)
Миксомицеты
Бабочка
Шелкопряд
Протей (Necturus maculosis)
Рак (Cambarus clarkii)
Гидра
Аскарида
Пчела
Муравей (Myrmecia pilosula)
Виноградная улитка
Земляной червь
Речной рак
Малярийный плазмодий
Радиолярия
38
78
64
120
78
40
8
40
32
22/24
42
34
16
104
174
26
14
380
56
38
200
30
2
16
2
24
36
1 16
2
1600
Растения
Клевер
Тополь
Кукуруза (Zea mays)
Горох
Береза
Ель
Лук (Allium cepa)
Арабидопсис (Arabidopsis thaliana)
Картошка (S.tuberosum)
Лилия
Хвощ полевой
Томат
Крыжовник
Вишня
Рожь
Пшеница
Папоротник
Липа сердцевидная
Ирис русский
Гладиолус обыкновенный
Клевер паннонский
Полушник озерный
Крупка альпийская
Листовик японский
Щитовник мужской
Баранец обыкновенный
Ужовник обыкновенный
Гаплопаппус
Арабидопсис Таля
14
38
20
14
84
24
16
10
48
24
216
24
16
32
14
42
~1200
78
80
80
84
90-180
96-180
104
110
144
164
4
6

14. Бактериальные хромосомы

• Прокариоты (архебактерии и бактерии, в том числе митохондрии и
пластиды, постоянно обитающие в клетках большинства эукариот) не
имеют хромосом в собственном смысле этого слова.
У большинства из них в клетке имеется только одна макромолекула
ДНК, замкнутая в кольцо (эта структура получила название
нуклеоид). У ряда бактерий обнаружены линейные макромолекулы
ДНК. Помимо нуклеоида или линейных макромолекул, ДНК может
присутствовать в цитоплазме прокариотных клеток в виде небольших
замкнутых в кольцо молекул ДНК, так называемых плазмид,
содержащих обычно незначительное, по сравнению с бактериальной
хромосомой, число генов. Состав плазмид может быть непостоянен,
бактерии могут обмениваться плазмидами в ходе парасексуального
процесса.
• Имеются данные о наличии у бактерий белков, связанных с ДНК
нуклеоида, но гистонов у них не обнаружено.

15. Хромосомы эукариот

• Хромосомы эукариот имеют сложное строение.
• Основу хромосомы составляет линейная
макромолекула ДНК (в молекулах ДНК хромосом
человека насчитывается от 50 до 245 миллионов пар
азотистых оснований).
• В растянутом виде длина хромосомы человека может
достигать 5 см.
• Помимо неё, в состав хромосомы входят пять
специализированных белков гистонов — H1, H2A,
H2B, H3 и H4 и ряд негистоновых белков.

16.

17.

Хромосомы X и Y, определяющие пол человека.

18.

Мужской хромосомный набор диплоидной (обычной) клетки
Обратите внимание! Присутствует как X, так и Y-хромосома

19.

Женский хромосомный набор диплоидной (обычной) клетки
Обратите внимание! Присутствуют только X-хромосомы

20. Типы строения хромосом

• Различают четыре типа строения хромосом:
1. телоцентрические (палочковидные хромосомы с
центромерой, расположенной на проксимальном конце);
2. акроцентрические (палочковидные хромосомы с очень
коротким, почти незаметным вторым плечом);
3. субметацентрические (с плечами неравной длины,
напоминающие по форме букву L);
4. метацентрические (V-образные хромосомы, обладающие
плечами равной длины).
• Тип хромосом является постоянным для каждой
гомологичной хромосомы и может быть постоянным у
всех представителей одного вида или рода.

21.

22.

1 - равноплечие
(метацентрические);
2 - неравноплечие
(субметацентрические);
3 - палочковидные
(акроцентрические);
4 - хромосомы с вторичной
перетяжкой.

23. Гигантские хромосомы

Для них характерны огромные размеры, можно наблюдать в некоторых
клетках на определённых стадиях клеточного цикла. Например, они
обнаруживаются в клетках некоторых тканей личинок двукрылых насекомых
(политенные хромосомы) и в ооцитах различных позвоночных и
беспозвоночных (хромосомы типа ламповых щёток). Именно на препаратах
гигантских хромосом удалось выявить признаки активности генов.
Политенные хромосомы
Впервые обнаружены Бальбиани в 1881-го, однако их цитогенетическая роль
была выявлена Костовым, Пайнтером, Гейтцем и Бауером. Содержатся в
клетках слюнных желёз, кишечника, трахей, жирового тела и мальпигиевых
сосудов личинок двукрылых.
Хромосомы типа ламповых щеток
Обнаружены Рюккертом в 1892 году. По длине превышают политенные
хромосомы, наблюдаются в ооцитах на стадии первого деления мейоза, во
время которой процессы синтеза, приводящие к образованию желтка,
наиболее интенсивны. Общая длина хромосомного набора в ооцитах
некоторых хвостатых амфибий достигает 5900 мкм.

24.

Микрофотография политенных хромосом слюнной железы Drosophila melanogaster