Морфология строение хромосом

Хромосома световом микроскопе А и ее схематическое изображение Б хромосома при дифференциальной окраске В и ее схематическое изображение Г Д хромосома сканирующем электронном микроскопе Е хромосома трансмиссионном мегавольтном электронном микроскопе 1 тепомеры 2 центромеры 3 плечи хромосомы. Таким образом, каждая хромосома индивидуальна не только по заключенному ней набору генов, но и по морфологии и характеру дифференциального окрашивания. Химической основой строения хромосом являются нуклеопротеиды комплексы нуклеиновых кислот см с основными белками гистонами и протаминами. Рис 3 Нормальный хромосомный набор мужчины правом нижнем углу последовательно Х и Yхромосомы. Хромосомы непрерывно существуют клеточном ядре, претерпевая цикл обратимой спирализации митоз интерфаза митоз Основные закономерности строения и поведения хромосом митозе, мейозе и при оплодотворении одинаковы у всех организмов. Наборы хромосом отдельных биологических видов значительно различаются по числу хромосом от 2 лошадиная аскарида до сотен и тысяч некоторые споровые растения и простейшие Диплоидные числа хромосом некоторых организмов таковы человека 46, гориллы 48, кошки 60, крысы 42, дрозофилы.

Размеры хромосом у разных видов также различны Длина хромосом метафазе митоза варьирует от 0, 2 мк у одних видов до 50 мк у других, а диаметр от 0, 2 до. Потеря центромера, например при разрыве хромосомы ионизирующими излучениями или другими мутагенами, приводит к потере способности куска хромосомы, лишенного центромера ацентрический фрагмент, участвовать митозе и мейозе и к потере его из ядра Это может привести к тяжелому повреждению клетки. Число хромосом, их размеры и форма на стадии метафазы характерны для каждого вида организмов Совокупность этих признаков набора хромосом называется кариотипом Кариотип можно представить виде схемы, называемой идиограммой см ниже хромосомы человека. Вскрытие механизмов функционирования политенных Х типа ламповых щеток и других типов спирализации и деспирализации Х имеет решающее значение для понимания обратимой дифференциальной активации генов. Аутосомы парные хромосомы, одинаковые для мужских и женских организмов В клетках тела человека 44 аутосомы 22 пары. Морфологическое строение и химический состав хромосом раздел Биология, Предмет и методы генетики При Микроскопическом Анализе Хромосом Прежде Всего Видны Различия Их По Форме. Кариотип и его видовые ообенности Анализ хромосом клетках животных и растений разных видов позволил выявить ряд общих закономерностей, имеющих важное значение при изучении явлений наследственности и из менчивости Установлено Роль генотипа и условий среды формировании фенотипа Фенотип каждого организма формируется под влиянием гено типа и условий среды Генотип определяет норму реакции организ ма границы изменчивости выражения признака под влиянием. Оплодотворение Оплодотворение процесс слияния яйцеклетки со сперматозои дом Яйцеклетка женская гамета половая клетка уживотных образуется ядониках Она формируется результате оогенеза и соде. Плейотропное действие генов Плейотропия Это влияние одного гена на развитие двух и более признаков множественное действие гена Так, Д К Бе ляев и А И Железнова установили, что у норок большинство мутац.

Нуклеиновые кислоты, доказательства их роли наслндственности Генетическая информация реализуется процессе биосинтеза белков Все основные свойства живых существ определяются структурой и функцией белковых молекул В последние 40 лет ряде лаборатор. Анеуплоидия Числовые аномалии кариотипа анеуплоидия Числовые аномалии хромосом относят к вновь возникающим мутациям Однако имеются исследования, которые показывают, что может быть семейная предрасположенно. Методы получения трансгенных животных Трансгеноз экспериментальный перенос генов, выделенных из определенного генома или искусственно синтезированных, другой геном Животные, геном которых интегрируют чуже родные гены Химический состав хромосомы Строение, функции и классификация хромосом. Как выглядеть моложе лучшие стрижки для тех, кому за 30, 40, 50, 60 Девушки 20 лет не волнуются о форме и длине прически Кажется, молодость создана для экспериментов над внешностью и дерзких локонов Однако уже посл. Число хромосом обычно постоянно для всех клеток особи любого вида животных и растений то же и у человека Но у разных видов количество хромосом не одинаково Их может быть ядре от двух до нескольких сотен. Морфологию хромосом обычно описывают на стадии метафазы или анафазы, когда они лучше всего видны клетке Для некото рых растений морфологию хромосом можно описать профазе мейоза или митоза В зависимости от расположения центромеры различают. Хромосома обычно имеет одну центромеру Ее потеря, например результате хромосомной аберрации, вызванной ионизирующим излучением, приводит к нарушению подвижности и потере хромо сомы Известны виды, содержащие полицентрические хромосомы с так называемой диффузной центромерой, например растения рода Lusula ожика или животные Ascaris megalocephala, насекомые.

В хромосомах выявлены структуры, названные хромомерами Хромомер это спирализованный участок хромонемы Промежутки меж ду хромомерами представлены хромонемными нитями Расположение хромомеров на каждой хромосоме строго фиксировано, наследственно детерминировано Хромонемы и хромомеры окружены неокрашивающимся вещест вом матриксом Матрикс содержит дезоксирибонуклеиновую и рибонуклеиновую кислоты, белки. В дальнейшем для индивидуализации хромосом различных организмов стали использовать свойство хромосом окрашиваться на чередующиеся светлые и темные поперечные полосы по длине хромосомы при использовании специальных способов окраски. Хромосомы, гр chroma цвет, soma тело могут находиться двух структурнофункциональных состоя ниях конденсированном спирализованном и деконденсированном гранулы хромати на, так как хромосомы частично или полностью деконденсируются Это и рабочее состояние Чем более диффузен хроматин, тем интенсивнее нем синтетические процессы Ко времени деления клетки происходит конденса ция спирализация хроматина В неделящейся клет ке хромосомы не видны, обнаружива ются лишь хорошо видны Шевченко В А та ін. Выяснено, что наследственная ин формация дискретна, ее составляют многочисленные гены, расположенные вдоль хромосом линейном порядке Каждый ген занимает постоянное, опре деленное место локус определенной хромосоме. Некоторые высокоспециализированные клетки нейроны, часть лейкоцитов у взрослых существ никогда не делятся Их клеточный цикл заканчивается апоптозом от греч apoptosis падение запрограммированной гибелью В некоторых случаях апоптозу подвергаются и другие клетки организма Сначала клетка получает определенный химический сигнал на осуществление самоуничтожения Затем ее комплексе Гольджи и лизосомах активируются ферменты, разрушающие лизирующие основные компоненты цитоплазмы и ядра После этого клетка распадается на мембранные пузырьки, которые поглощаются клеткамифагоцитами, перерабатывающими посторонние компоненты Воспалительного процесса при апоптозе не возникает Шевченко В А та ін. При нарушении апоптоза развиваются такие тяжелые заболевания как системная красная волчанка, болезнь Паркинсона, прогрессируют вирусные инфекции. Основной способ деления ядер эукариотических клеток называют митозом Митоз процесс образования двух дочерних клеток, идентичных исходной материнской клетке Он обеспечивает возобновление клеток процессе их старения Митоз состоит из четырех последовательных фаз, обеспечивающих равномерное распределение генетической информации и органоидов между двумя дочерними клетками Различают четыре фазы митоза профаза, метафаза, анафаза и телофаза Жимулев И. Метафаза Эта стадия деления характеризуется перегруппировкой хромосом цитоплазме Когда до хромосомы дорастают микротрубочки от ближайшей центриоли, она начинает перемещаться к центру клетки по мере роста микротрубочки, пока не соединится своей центромерной областью с микротрубочками от другой центриоли Контакты хромосом с микротрубочками происходят случайным образом, микроскоп видно, как хромосомы энергично вращаются и движутся тудасюда, пока не оказываются пойманными микротрубочками, идущими с двух противоположных сторон К концу метафазы все хромосомы собираются экваториальной зоне клетки Они максимально компактны и хорошо видны По метафазным хромосомам определяют количество и структуру хромосом организма его кариотип. Клетки, образующие все ткани и органы тела, называют соматическими Специализированные половые клетки участвуют воспроизведении Соматические клетки содержат диплоидный двойной набор хромосом В этом наборе каждый ген закодирован двух сходных гомологичных хромосомах Набор половых клеток гаплоидный одинарный Хромосомы половых клеток не имеют гомологов, каждый ген их наборе единственный Число хромосом гаплоидного и диплоидного наборов видоспецифично, то есть постоянно для каждого вида организмов. Биологическое значение митоза Помимо наращивания тела, митоз имеет и другое, более важное предназначение В процессе митоза генетический материал воспроизводится Благодаря этому возможно сохранение устройства и функционирования органов и тканей бесчисленных поколениях Особенно важна идентичность генетического материала для многоклеточных организмов, клетки которых находятся тесном и слаженном взаимодействии Точное воспроизведение и передача генетической информации составляет основное биологическое значение митоза.

В конце профазы к центромерам хромосом присоединяется веретено деления, и они начинают расходиться центромерными участками к разным полюсам деления, оставаясь сцепленными местах кроссинговера. В отличие от митоза, метафазе мейоза удвоенные хромосомы не разделяются центромерах, каждая пара взаимодействует с одним веретеном деления Если метафазе митоза к разным полюсам расходятся отдельные хроматиды, то метафазе первого деления мейоза конъюгировавшие хромосомы В телофазе на непродолжительный период образуется ядерная оболочка. Пчелиная матка откладывает два вида яиц оплодотворенные диплоидные и неоплодотворенные гаплоидные Из неоплодотворенных яиц развиваются трутни, а из оплодотворенных самки, из которых при хорошем кормлении вырастают матки, а при создаваемом недостатке питания получаются рабочие пчелы. Иногда партеногенез можно вызвать искусственно, воздействуя светом, кислотами, высокой температурой и другими агентами Если, например, уколоть иголочкой неоплодотворенную яйцеклетку лягушки, то эта яйцеклетка может, не оплодотворившись, начать деление и развиться во взрослую особь Самопроизвольно партеногенез у лягушек не происходит Деление яйцеклетки некоторых рыб может начаться после поверхностного контакта со сперматозоидом близких видов рыб Оплодотворения не происходит, но яйцеклетка начинает делиться. Основным способом разведения тутовых шелкопрядов является стимулирование партеногенеза путем кратковременного нагревания яиц до 46 С Из неоплодотворенных яйцеклеток развиваются полноценные генетическом отношении самки шелкопряда. Простым делением размножаются амебы, инфузории, эвглены и другие простейшие Разделение происходит посредством митоза, поэтому дочерние организмы получают от родительских тот же набор хромосом. Фрагментация Ряд плоских и кольчатых червей, иглокожие морские звезды могут размножаться посредством расчленения тела на несколько фрагментов, которые затем достраиваются до целостного организма В основе фрагментации лежит способность многих простых существ к регенерации утраченных органов Так, если от морской звезды отделить луч, то из него вновь разовьется морская звезда Гидра способна восстановиться из 1 200 части своего организма Обычно размножение фрагментацией происходит при повреждениях Самопроизвольную фрагментацию осуществляют только плесневые грибы и некоторые морские кольчатые черви. Одноклеточное животное малярийный плазмодий возбудитель малярии размножается посредством шизогонии множественного деления Сначала его клетке путем делений формируется большое количество ядер, затем клетка распадается на множество дочерних Слюсарев О О та ін. Вегетативное размножение Этот вид бесполого размножения широко распространен у растений В отличие от спорообразования, вегетативное размножение осуществляется не особыми специализированными клетками, а практически любыми частями вегетативных органов. Развитие половых клеток Формирование половых клеток гаметогенез происходит половых железах Развитие женских гамет яйцеклеток происходит яичниках и лат ovum яйцо genesis происхождение Мужские носит название овогенеза гаметы сперматозоиды формируются семенниках процессе сперматогенеза Половые железы практически всех существ имеют трубчатое строение Гаметогенез происходит последовательно трех зонах размножения, роста и созревания Соответственно выделяют и три периода развития гамет.

Попадая зону роста, половые клетки уже не делятся, а только растут Мужские гаметы вырастают не слишком сильно, а яйцеклетки увеличивают свои размеры сотни, тысячи и миллионы раз вспомним куриную яйцеклетку яйцо Внешние оболочки яйцеклетки надежно защищают развивающийся плод, через них, особенности сквозь скорлупу птичьих яиц, бактерии и вирусы не проникают, а воздух проходит свободно. Период созревания гамет, сопровождаемый специфическим разделением каждой из них на четыре новых, носит название мейоза В следующем параграфе мы рассмотрим происходящие мейозе процессы более подробно Слюсарев О О та ін. Хромосомный набор клеток В клетках большинства организмов хромосомы парные Парные хромосомы, одинаковые по форме, величине и наследственной информации, называют гомологичными, а двойной, парный набор хромосом, диплоидным 2п В некоторых клетках и организмах содержится одинарный, гаплоидный набор хромосом В этом случае одинаковых хромосом. Перед 2м делением мейоза интерфаза отсутствует Обе клетки одновременно приступают ко 2му делению мейоза Мейоз 2 полностью идентичен митозу и происходит 2 клетках ядрах синхронно. Анафаза 2 К полюсам клетки расходятся сестринские хроматиды хромосомы У каждого полюса образуется набор хромосом, гаплоидный набор, где каждая хромосома состоит из 1 молекулы. Телофаза 2 Образуются 4 гаплоидных ядра и 4 гаплоидные клетки с набором хромосом каждой. Спорообразование встре чается у животных, относящихся к ти пу простейших, классу споровиков Спора одна из стадий жизненного цикла, служащая для размножения, она состоит из клетки, покрытой обо лочкой, защищающей от неблагоприят ных условий внешней среды Некото рые бактерии после полового процесса способны образовывать споры Споры бактерий служат не для размножения, а для переживания неблагоприятных условий и по своему биологическому значению отличаются от спор простей ших и многоклеточных растений.

У губок и гидры за счет размноже ния группы клеток на теле образуются выпячивания почки В почку входят клетки экто и энтодермы У гидры почка постепенно увеличивается, на ней формируются щупальца, и, нако нец, она отделяется от материнской особи Ресничные и кольчатые черви делятся перетяжками на несколько частей каждой из них восстанавли ваются недостающие органы Так может образоваться цепочка особей У не которых кишечнополостных встреча ется размножение стробиляцией, за ключающейся том, что полипоидный организм довольно интенсивно растет и по достижении известных размеров начинает поперечными перетяжками делиться на дочерние особи В это время полип напоминает стопку таре лок Образовавшиеся особи меду зы отрываются и начинают самостоя тельную жизнь У многих видов на пример кишечнополостных вегета тивная форма размножения чередуется с половой. Особой формой вегетативного раз множения следует признать полиэмбрионию, при которой эмбрион делит ся на несколько частей, каждая из ко торых развивается самостоятельный организм Полиэмбриония распростра нена у ос наездники, ведущих пара зитический образ жизни личиночном состоянии, из млекопитающих у броненосца К этой категории явлений относится образование однозиготных близнецов у человека и других млеко питающих. Половое размножение Половое раз множение характеризуется наличием полового процесса, который заключа ется обычно слиянии двух клеток гамет Формированию гамет у много клеточных предшествует особая форма деления клеток мейоз. Дальнейшее усложнение процесса связано и с дифференцировкой гамет на крупные и мелкие клетки, появ лением анизогамии гр anisos нерав ный Наиболее примитивная форма ее существует у некоторых колониаль ных жгутиконосцев У Pandorina mo m образуются как большие, так и малые гаметы, причем и те, и другие подвлжны Более того, сливаться по парно могут не только большая гамета с малой, но и малая с малой, однако большая гамета с большой никогда не сливается Следовательно, у пандори ны наряду с появлением анизогамии еще сохраняется изогамия У другого колониального жгутиконосца Euda rina elegans и хламидомонад макро и микрогаметы еще подвижны, но слива ются лишь разные гаметы, про является исключительно анизогамия. Развитие гамет у многоклеточных животных происходит половых желе зах гонадах гр gone семя Раз личают два типа половых клеток мужские сперматозооны и женские яйцеклетки Сперматозооны разви ваются семенниках, яйцеклетки яичниках. Сперматогенез происходит извитых семенных канальцах яичка Оттуда продукты сперматогенеза поступают семявыводящий проток, и далее семяизвергательный канал. В детстве от рождения до 10 лет семенные канальцы развиты слабо Они состоят из клеток зачаткового эпителия, покрывающих каналец, и сперматогониев В подростковом возрасте от 10 до 14 лет сперматогонии начинают активно делиться, и процесс сперматогенеза активируется В дальнейшем сперматогенез происходит непрерывно, течение всей жизни мужчины Семенники расположены вне брюшной полости, и поэтому спермин развиваются при температуре на 23 С ниже температуры внутренних областей тела У мужчин, принимающих очень горячие ванны или носящих слишком тесные трусы, образование спермиев снижается, что конечном счете может привести к бесплодию В норме процесс образования спермия занимает около 70 суток На 1 веса яичка образуется 10 7 спермиев сутки. Строение половых кле ток гамет Гаметы представ ляют собой высокодифферен цированные клетки В процес се эволюции они приобрели при способления для выполнения специфических функций Ядра как мужских, так и женских гамет равной мере содержат наследственную информацию, необходимую для развития ор ганизма Но другие функции яйцеклетки и сперматозоона различны, поэтому по строению они резко отличаются. Оогенез происходит яичниках У половозрелой женщины они представляют собой уплощенные овальные тела длиной 2, 55, 0 см, шириной 1, 53, 0 см Яйцеклетки расположены корковом слое яичника эпителиальных пузырьках, называемых фолликулами Вне беременности примерно каждые 28 дней одном из яичников созревает очередной фолликул, который лопается, высвобождая ооцит второго порядка Этот процесс называется овуляцией. Развитие яичников у эмбриона начинается, как было оказано выше, возрасте 5 недель Примерно то же время, когда закладываются яичники, среди клеток коркового слоя выявляются первичные половые клетки Они мигрируют развивающийся яичник из эндодермы желточного мешка Женские половые клетки, мигрирующие яичник и располагающиеся его строме, называют оогониями В начале развития яичников эти клетки размножаются митозом, и число их возрастает Однако еще пренатальном периоде большинство первичных половых клеток погибает В момент рождения девочки их количество равно примерно 2 млн обоих яичниках К моменту полового созревания большинство из них дегенерирует, так что яичниках их остается только около 40000 Лишь примерно 450 из них достигают стадии ооцитов второго порядка и выходят из яичника процессе овуляции Шевченко В А та ін.

Примерно каждые 28 дней яичнике половозрелой небеременной женщины развивается несколько фолликулов Они увеличиваются размере и приближаются к поверхности Однако обычно только один из них созревает, прорывает поверхность яичника и высвобождает ооцит второго порядка Развитие зрелого фолликула связано с двукратным увеличением размеров ооцита и образованием блестящей оболочки zona pellucida вокруг него Стадия роста ооцита сопровождается активным делением фолликулярных клеток и накоплением фолликулярной жидкости внутри фолликула Когда фолликул разрывается, находящийся нем ооцит второго порядка окружен фолликулярными клетками Эти клетки формируют вокруг ооцита лучистый венец corona. К их числу относится питательный материал желток У некоторых ви дов животных накапливается столько желтка яйцеклетках, что они могут быть видны невооруженным глазом икринки рыб и земноводных, яйца реп тилий и птиц Из современных живот ных наиболее крупные яйца у сельде вой акулы 29 см диаметре У птиц яйцом считается то, что повседнев ной жизни называется желтком диаметр яйца страуса 10, 5 см, кури цы около 3, 5 см Небольшие разме ры имеют яйцеклетки животных, у ко торых развивающийся зародыш полу чает питание из материнского организ ма, например у высших млекопитаю щих Диаметр яйцеклетки мыши 60 мкм, коровы 100 мкм Яйцеклетка человека имеет поперечнике 130 200. Яйцеклетки покрыты оболочками, которые выполняют защитную функ цию, обеспечивают необходимый тип обмена веществ, у плацентарных мле копитающих служат для внедрения зародыша стенку матки, а также выполняют и другие функции. Размеры сперматозоонов всегда мик роскопические Наиболее крупные они у тритона около 500 мкм, у домашних животных собака, бык, лошадь, ба ран от 40 до 75 мкм Длина спер матозоонов человека колеблется пределах 52 70 мкм Все спермато зооны несут одноименный отрица тельный электрический заряд, что препятствует их склеиванию Число сперматозоонов, образующихся у жи вотных, колоссально Например, при половом акте собака выделяет их около 60 млн баран до 2 млрд жеребец около 10 млрд человек около 200. Для некоторых животных харак терны атипичные сперматозооны, стро ение которых весьма разнообразно Например, у ракообразных они обла дают выростами виде лучей или от ростков, у круглых червей имеют фор му шаровидных или овальных телец и. Оплодотворение влечет за собой два важных следствия активацию яйца, побуждение к развитию, и синка риогамию, образование дипло идного ядра зиготы результате слия ния гаплоидных ядер половых кле ток, несущих генетическую информа цию двух родительских организмов.

Партеногенез Особую форму по лового размножения представляет со бой партеногенез гр parthenos девственница, genos рождение развитие организма из неошюдо творенных яйцевых клеток Эта форма размножения была обнаружена се редине XVIII швейцарским нату ралистом Ш Бонне 1720 1793 В настоящее время известен не только естественный, но и искусственный пар теногенез. Естественный партеногенез суще ствует у ряда растений, червей, насе комых, ракообразных У некоторых животных любое яйцо способно разви ваться как без оплодотворения, так и после него Это так называемый фа культативный партеногенез Он встре чается у пчел, муравьев, коловраток, у которых из оплодотворенных яиц развиваются самки, а из неопло дотворенных самцы У этих живот ных партеногенез возник как приспо собление для регулирования численно го соотношения полов. Половой диморфизм Под половым диморфизмом понимаются различия между самцами и самками строении тела, окраске, инстинктах и ряде дру гих признаков П оловой диморфизм проявляется уже на ранних ступенях эволюции У круглых червей самки крупнее самцов У многих из них, например у аскариды, самец имеет спикулы и загнутый брюшную сторо ну задний конец тела. Хорошо выражен половой димор физм у многих видов позвоночных У некоторых видов рыб он проявляется величине, особенностях строения тела и окраске Из земноводных он ярко выражен у тритонов Самцц этих животных брачный период имеют яркую окраску брюха и зубчатый гре бень на спине. Выражен половой диморфизм и у человека В среднем рост, массивность костей скелета и мускулатуры, величи на черепа у мужчин больше, чем у жен щин При одинаковой длине корпуса длина конечностей особенно ног у женщин меньше, чем у мужчин, у жен щин меньше ширина плеч и больше ширина таза Для мужчин характерна растительность на лице, низкий тембр голоса, выступающий вперед щитовид ный хрящ гортани кадык Для жен щин типично развитие грудных желез и большее развитие подкожной жиро вой клетчатки У мужчин таком же объеме крови, как у женщин, выше содержание гемоглобина и число эрит роцитов Имеются отличия и ряде других признаков. Известно, что кастрированный лишенный половых желез мужчина приобретает внешнее сходство с жен щиной Это выражается характере оволосения, отсутствии растительности на лице, отложении жира на груди и области таза и Если операция произведена раннем детстве, то тембр голоса не меняется Половое влечение у кастратов отсутствует Слюсарев О О та ін. Особенности полового поведения животных обычно обусловлены гормо нами половых желез и наиболее выражены брачный период таковы токо вание птиц, турнирные бои самцов птиц и млекопитающих, ухаживание самцов за самками. У человека после наступления по лового созревания появляются вто ричные половые признаки и половое влечение Но у человека отличие от животных биологический пол еще не превращает индивида мужчину или женщину и не обеспечивает соответ ствующего полового поведения Для этого требуется еще чтобы человек осознал свою половую принадлеж ность и усвоил соответствующее сво ему полу поведение В этом заключает ся одна из важнейших сторон формиро вания личности Ребенок обычно к 1, 5 2 годам знает свой пол и дальней шем соответствии с этим направляет свое поведение По мере полового созревания возникают сексуальные интересы, но на все поведение опять таки большую формирующую роль оказывает социальная среда.

Продукция гамет у представителей обоих полов совершенно различна зрелый семенник непрерывно вырабатывает огромное количество сперматозоонов половозрелый яичник перио дически один раз лунный месяц выделяет зрелую яйцеклетку, созре вающую из числа овоцитов, которые закладываются на ранних этапах он тогенеза и запасы которых убывают течение жизни женщины Значение того, что овоциты закладываются еще до рождения, состоит том, что по томство, появляющееся к концу ре продуктивного периода, развивается из овоцитов, которых за длительный срок жизни женщины могли возникнуть генетические дефекты Следствием это го является то, что у пожилых матерей относительно чаще рождаются дети с врожденными дефектами Необходи мо подчеркнуть, что основную опас ность представляет не сам возраст ма тери, а мутагенные факторы и факто ры, влияющие на развитие плода. Нуклеиновые кислоты, биополимеры, состоящие из остатков фосфорной кислоты, сахаров и азотистых оснований пуринов и пиримидинов Имеют фундаментальное биологическое значение, поскольку содержат закодированном виде всю генетическую информацию любого живого организма, от человека до бактерий и вирусов, передаваемую от одного поколения другому. Химическая структура Нуклеиновые кислоты это длинные цепочки, состоящие из четырех многократно повторяющихся единиц нуклеотидов Их структуру можно представить следующим образом. Презентация на тему 1 Строение и функции ядра 2 Морфология хромосом 3 Понятие кариотипа и идиограммы 4 Митотический и жизненный цикл клетки 5 Мейоз как форма разменожения Транскрипт. Метацентрические хромосомы отличаются тем что плечи у них одинаковой или почти одинаковой длины Субметацентрические хромосомы имеют плечи разной длины У акроцентрических хромосом центромера расположена к близко к одной из теломер. Изохромосомы моноцентрические хромосомы с двумя генетически идентичными плечами, появляющиеся как результат неправильного деления центромеры после разрыва и воссоединения сестринских хроматид области центромеры Изохромосома имеет одинаковые плечи результате деления центромеры по горизонтали Дицентрические и ацентрические изохромосомы образуются после разрыва сестринских хроматид вне центромерной области и воссоединения их центрические и ацентрический фрагменты. Строение каждой хромосомы сугубо индивидуальное Можно заметить также, что хромосомы обладают общими морфологическими признаками Они состоят из двух нитей хроматид, расположенных параллельно и соединенных между собой одной точке, названной центромерой или первичной перетяжкой На некоторых хромосомах можно видеть и вторичную перетяжку Концевые участки хромосом имеют особую структуру и называются теломерами Теломерные районы обладают определенной полярностью, препятствующей их соединению друг с другом при разрывах или со свободными концами хромосом Участок хроматиды хромосомы от теломеры до центромеры называют плечом хромосомы. Каждая хромосома имеет два плеча В зависимости от соотношения длин плеч выделяют три типа хромосом 1 метацентрические равноплечие 2 субметацентрические неравноплечие 3 акроцентрические, у которых одно плечо очень короткое и не всегда четко различимо.

Несмотря на кажущееся строгое определение, концепция фенотипа имеет некоторые неопределенности Вопервых, большинство молекул и структур кодируемых генетическим материалом, не заметны во внешнем виде организма, хотя являются частью фенотипа. Необходимо еще раз подчеркнуть, что функционирование ядра как системы хранения и реализации генетической информации неразрывно связано с другими функциональными системами клетки, которые обеспечивают работу ядра специальными белками, потоком предшественников, энергией. Рис 22 Связь хромосомы бактериальной клетки с плазматической мембраной. При делении клетки и течение клеточного цикла поведение ядерного материала прокариот отличается от такового эукариот. Рис 26 Повторная репликация бактериальной хромосомы при интенсивном размножении клеток. В неделящихся интерфазных клетках хроматин, выявляемый с помощью светового микроскопа, может равномерно заполнять объем ядра или же располагаться отдельными сгустками хромоцентры Нередко он особенно четко обнаруживается на периферии ядра пристеночный, маргинальный, примембранный хроматин или образует внутри ядра переплетения довольно толстых около 0, 3 мкм и длинных тяжей виде внутриядерной сети Такие ядра часто встречаются клетках растений рис. Многими исследователями было отмечено, что степень структуризации, конденсации хроматина интерфазных ядрах может быть выражена разной мере Так, интенсивно делящихся и мало специализированных клетках ядра имеют диффузную структуру, них кроме узкого периферического ободка конденсированного хроматина встречается небольшое число мелких хромоцентров, основная же часть ядра занята диффузным, деконденсированным хроматином В то же время высокоспециализированных клетках или клетках, заканчивающих свой жизненный цикл, хроматин представлен виде массивного периферического слоя и крупных хромоцентров, блоков конденсированного хроматина Такую структуру имеют, например, ядра нормобластов одна из стадий дифференцировки эритроцитов, ядра зрелых лейкоцитов Эти два примера могут иллюстрировать общее правило чем больше ядре доля конденсированного хроматина, тем меньше метаболическая активность ядра При естественной или экспериментальной инактивации ядер происходит прогрессивная конденсация хроматина и, наоборот, при активации ядер увеличивается доля диффузного хроматина.

Размеры хромосом у разных организмов варьируют широких пределах рис 33 Так, длина хромосом может колебаться от 0, 2 до 50 мкм Самые мелкие хромосомы отмечены у некоторых простейших, грибов, водорослей очень мелкие хромосомы у льна и морского камыша они настолько малы, что с трудом видны световом микроскопе Наиболее длинные хромосомы обнаружены у некоторых прямокрылых насекомых, у амфибий и у лилейных Длина хромосом человека находится пределах 1, 5 10. В последние годы практику хромосомного анализа стали широко входить методы дифференциального окрашивания хромосом Впервые метод был предложен Касперссоном, который показал, что при обработке препаратов митотических хромосом с помощью флуорохрома акрихиниприта во флуоресцентном микроскопе видна исчерченность по длине хромосом В хромосомах были видны поперечные светящиеся полосы бэнды Qполосы, Qокраска, расположение которых было характерно для каждой хромосомы. Клетки многоклеточных организмов обладают разной способностью к делению Если раннем эмбриогенезе клетки животных организмов делятся часто, то у взрослых особей они большей частью теряют эту способность У круглых червей и коловраток клетки теряют способность к делению после прохождения эмбрионального развития, и рост организма, например аскариды, происходит не за счет роста числа клеток, а за счет увеличения их размера. Клетки различных тканей и органов высших позвоночных имеют неодинаковую способность к делению Встречаются клетки, полностью потерявшие свойство делиться это большей частью специализированные, дифференцированные клетки например, клетки центральной нервной системы, кардиомиоциты, клетки хрусталика глаза В организме есть постоянно обновляющиеся ткани различные эпителии, кровь, рыхлая и плотная соединительные ткани В таких тканях существует часть клеток, которые постоянно делятся например, клетки базального слоя покровного эпителия, клетки крипт кишечника, кроветворные клетки костного мозга и селезенки, заменяя отработавшие или погибающие клетки Многие клетки, не размножающиеся обычных условиях, приобретают вновь это свойство при процессах репаративной регенерации органов и тканей. Синтез белка во время митоза падает до 25 от исходного уровня и затем последующих периодах достигает своего максимума G 2 периоде, общем повторяя характер синтеза. Встречаются гигантские полиплоидные ядра с политенными хромосомами у некоторых личинок двукрылых насекомых клетках слюнных желез, кишечника, мальпигиевых сосудов, жирового тела и Политенные хромосомы встречаются также ядрах синергид некоторых луков, ядрах антипод аконита и пшеницы Описаны политенные хромосомы макронуклеусе инфузории стилонихии. Отличаются политенные хромосомы и своим строением они структурно неоднородны по длине, состоят из дисков, междисковых участков и пуфов рис 43 Рисунок расположения дисков строго характерен для каждой хромосомы и отличается даже у близких видов животных.

Представление о том, что митотические хромосомы после деления клеток превращаются хроматин интерфазного ядра, не теряют своей целостности не распадаются на фрагменты, а сохраняют свою физическую индивидуальность, переходя лишь разрыхленное, деконденсированное состояние, было высказано Т Бовери еще 1887 Эти представления получили название теории непрерывности хромосом, которая гласит хромосомы, вошедшие состав дочернего ядра телофазе, сохраняются нем хотя бы и очень измененном виде качестве индивидуальных структур и появляются снова собственном смысле слова следующей профазе. Рис 49 Полярное периферическое расположение теломерных хромоцентров показано стрелками телофазных ядрах клеток меристемы корешка A fistulosum. Подобным же образом можно наблюдать интерфазных ядрах центромерные участки хромосом Так, у мыши центромеры всех акроцентрических хромосом интенсивно окрашиваются по методике выявления Ссегментов рис 50 Таким же свойством обладают связанные с периферией ядра плотные участки интерфазного хроматина хромоцентры Показано, что эти участки по своей молекулярной композиции аналогичны центромерным участкам митотических хромосом. Ее центромера расположена ближе к концу хромосомы и одно плечо при этом длинное, а другое очень короткое. Длина хромосом варьирует разных клетках от 0, 2 до 50 мкм, диаметр от 0, 2 до 2 мкм Наиболее крупные хромосомы у растений имеют представители семейства лилейных, у животных некоторые амфибии Длина большинства хромосом человека составляет 26. Для того, чтобы легче было разобраться сложном комплексе хромосом, составляющих кариотип, их можно расположить виде идиограммы, составленной С Г Новашиным В идиограмме хромосомы кроме половых располагаются порядке убывания величины Однако идентификация только по величине трудна, поскольку ряд хромосом имеет сходные размеры Величина хромосом измеряется их абсолютной или относительной длиной по отношению к суммарной длине всех хромосом гаплоидного набора Самые крупные хромосомы человека 45 раз длиннее самых мелких хромосом В 1960 была предложена классификация хромосом человека зависимости от морфологических характеристик величины, формы, положения центромеры порядке уменьшения общей длины Согласно этой классификации 22 пары хромосом объеденены 7 групп.

Хромосомы эукариот имеют нитевидную или палочкообразную форму и состоят из двух идентичных половинок хроматид. В чем различие между эухроматиновыми и гетерохроматиновыми участками хромосом. Какие хромосомы называются политенными В каких органах и тканях животных и покрытосеменных растений обнаружены политенные хромосомы. Соматические клетки делятся путем митоза Митоз обеспечивает рост тканей и органов Митоз обеспечивает видовое постоянство числа хромосом. Митоз является основным способом деления соматических клеток 2n К началу профазы каждая хромосома состоит из двух хроматид В анафазе происходит расхождение хроматид каждой хромосомы к разным полюсам, результате чего отмечается удвоение числа сестринских хромосом 4n В телофазе происходит обособление сестринских хромосом, сконцентрировавшихся у полюсов и формирование двух дочерних клеток 2n, хромосомы которых состоят из одной хроматиды. В какой фазе митоза хромосомы располагаются экваториальной плоскости.

Мейоз особый тип непрямого деления ядра, при котором из диплоидных клеток образуются гаплоидные половые клетки гаметы. Мейоз состоит из двух последовательных делений редукционного осуществляется уменьшение вдвое числа хромосом и эквационного по типу митоза гаплоидных клетках. Метафаза I число хромосом 2 n Завершается образование веретена деления В экваториальной плоскости располагаются биваленты. Анафаза I число хромосом 2 n Гомологичные хромосомы, составляющие бивалент, расходятся к разным полюсам. В последние годы практику хромосомного анализа стали широко входить методы дифференциального окрашивания хромосом Впервые метод был предложен Касперссоном, который показал, что при обработке препаратов митотических хромосом с помощью флуорохрома акрихиниприта во флуоресцентном микроскопе видна исчерченность по длине хромосом В хромосомах были видны поперечные светящиеся полосы бэнды Q полосы, Q окраска, расположение которых было характерно для каждой хромосомы. Структура хромосомы 1 центромера первичная перетяжка 2 вторичная перетяжка 3 хромонема 4 полухроматиды 5 хромомера 6 матрикс 7 спутник 8 вторичная перетяжка участок хромосомы, отвечающий за синтез ядрышек 9 эухроматиновый участок 10 гетерохроматиновый участок 11 кинетохор. За указанный период, составляющий примерно 6 всего времени существования жизни на нашей планете, произошли эволюционные преобразования, предопределившие лицо современного органического мира и, следовательно, появление человека Знакомство с важнейшими из них помогает понять стратегию жизни. Развитию событий или явлений во времени соответствует понятие прогресса С учетом описанных выше общих черт процессе исторического развития жизни наблюдаются три формы прогресса, качественно отличающиеся друг от друга Эти формы поразному характеризуют положение соответствующей группы организмов, достигнутое итоге предшествующих этапов эволюции, экологические и эволюционные перспективы.

Хромосомы структуры ядра клеток сложноорганизованные морфологическом отношении, обеспечивающие передачу наследственной информации, способные к самовоспроизведению своих свойств ряду поколений. Хромосомы были обнаружены видными цитологами Флеммингом 1882 и Страсбургером 1884 Название им предложено Вальдейером. Более тонкое строение хромосом было изучено с применением метода электронной микроскопии Установлено, что хромосома состоит из двух перевитых продольных половинок, названных хромотидами Хроматиды состоят из одной или нескольких нуклеопротеидных нитей, которые были названы хромонемами Вейдовский, 1912 Хроменемы являются постоянными субъединицами хромосом Обычно хромонемы закручены спираль Известны спирали двух типов паранемические и плектонемические Первые характерны тем, что их компоненты могут разъединятся без предварительного раскручивания, вторые разъединяются только после предварительного раскручивания, так как их компоненты тесно переплетены друг с другом Хромонемы имеют утолщения, которые названы хромомерами, впервые обнаруженные Бальбиони 1876 Считают, что хромомеры представляют собой плотно спирализованный участок хромонемы. В зависимости от места положения центромеры и длины плеч, расположенных по обе стороны от нее, различают несколько форм хромосом равноплечие, или метацентрические с центромерой посередине, неравноплечие, или субметацентрические с центромерой, сдвинутой к одному из концов, палочковидные, или акроцентрические с центромерой, расположенной практически на конце хромосомы, и точковые очень небольшие, форму которых трудно определить рис 3 52 При рутинных методах окраски хромосом они различаются по форме и соотносительным размерам При использовании методик дифференциальной окраски выявляется неодинаковая флуоресценция или распределение красителя по длине хромосомы, строго специфические для каждой отдельной хромосомы и ее гомолога. Небольшой концевой участок хромосом, отделенный вторичной перетяжкой, называют спутником Совокупность двойного, или диплоидного, набора хромосом обозначают как кариотип В диплоидном наборе каждая хромосома представлена парой гомологов, один из которых материнского, а другой отцовского происхождения. Исключение составляют половые хромосомы, наличие которых определяет развитие организма мужском или женском направлении Установлено, что отклонения числе или структуре хромосом от нормы, возникающие половых В это время отдельные участки хромосом виде тонких нитей диаметром 100 500 Å можно различить при помощи электронного микроскопа. Диплоидные числа хромосом некоторых организмов таковы человека 46, гориллы 48, кошки 60, крысы 42, дрозофилы 8 Размеры хромосом у разных видов также различны Длина хромосом метафазе митоза варьирует от 0, 2 мк у одних видов до 50 мк у других, а диаметр от 0, 2 до 3 мк Морфология хромосом хорошо выражена метафазе митоза. Наличие первичной перетяжки строении хромосом обязательно Однако кроме них бывают вторичные перетяжки ядрышковые организаторы, они наблюдаются не у всех хромосом В ядре на вторичных перетяжках хромосом происходит синтез ядрышек. В 7080ые г XIX века Э Страсбургер у растений и В Флемминг у животных описали деление клетки, которое сейчас мы называем митозом Структурные элементы, обнаруживаемые ядре при делении Первые свидетельства пользу того, что именно хромосомы являются носителями наследственных факторов, были получены цитологических и эмбриологических исследованиях на рубеже XIX и XX столетий Особенно большое значение для формирования представлений о роли хромосом наследственности имеют работы крупного немецкого эмбриолога Т Бовери Он первым установил, что у каждого вида животных и растений число и форма хромосом постоянны и по этим признакам виды отличаются друг от друга Ему также принадлежит мысль о том, что период интерфазы хромосомы не исчезают, не рассыпаются на зерна хроматина, сохраняя свою индивидуальность В изящных экспериментах с развивающимися яйцами морских ежей Т Бовери показал, что свойства организма определяются содержащимися ядре хромосомами, а не цитоплазмой Строение хромосом.

Вне деления клетки хромосомы имеют вид тонких, тёмноокрашенных нитей, называемых хроматином. Аутосомы все хромосомы клетках, за исключением половых хромосом у человека их 22 пары. В соматических клетках присутствует двойной диплоидный набор хромосом, половых гаплоидный одинарный. Согласно Денверской классификации 1960 хромосомы человека разделили. Митотический клеточный цикл период от конца одного деления до конца другого Включает себя интерфазу митоз Жизненный цикл клетки индивидуальная жизнь клетки, ее онтогенез, это период от момента образования клетки до ее гибели Жизненный цикл совпадает с митотическим у постоянно делящихся малодифференцированных клеток.

Первоначально хромосомы были описаны как интенсивно окрашивающиеся основными красителями плотные тельца немецкий учёный В Вальдейер, 1888 Однако оказалось, что внешний вид хромосом существенно меняется на разных стадиях клеточного цикла, и как компактные образования с характерной морфологией хромосомы четко различимы световом микроскопе лишь период клеточного деления метафазе митоза и мейоза Основу хромосом на всех стадиях клеточного цикла составляют хромонемы нитевидные структуры, которые во время деления клетки плотно закручены, обусловливая спирализацию хромосом, а неделящейся клетке раскручены деспирализованы При завершении деления клетки разошедшиеся к её полюсам хромосомы разрыхляются и окружаются ядерной мембраной В период между двумя делениями клетки эта стадия клеточного цикла называется интерфазой деспирализация хромосом продолжается и они становятся малодоступными для наблюдения световой микроскоп Морфология хромосом эукариот существенно отличается от таковой у прокариот и вирусов Прокариоты доядерные и вирусы содержат обычно одну линейную или кольцевую хромосому, которая не имеет надмолекулярной укладки и не отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой Понятие хромосома к генетическому аппарату прокариот применимо лишь условно, к оно сформировалось при изучении хромосом эукариот и подразумевает наличие них не только сложного комплекса биополимеров нуклеиновых кислот и белков, но и специфической надмолекулярной структуры Изменения внешнего вида хромосом клеточном и жизненном циклах обусловлены особенностями функционирования хромосом Общий же принцип их организации, индивидуальность и непрерывность ряду клеточных поколений и организмов сохраняются неизменными Доказательства тому получены при биохимическом, цитологическом и генетическом исследованиях хромосом разных организмов Они легли основу хромосомной теории наследственности.

 

© Copyright 2017-2018 - academy-schools-7.ru