Структурные элементы метафазной хромосомы
Наивысшая степень компактизации генетического материала наблюдается на стадии метафазы. В этот период типичная хромосома состоит из двух идентичных хроматид.
Каждая хромосома имеет строгую анатомию, включающую несколько обязательных элементов:
- Центромера (первичная перетяжка). Это специфический участок ДНК, расположенный в центральной части. Центромера физически соединяет две хроматиды и играет критическую роль в их правильном расхождении к полюсам клетки при делении.
- Кинетохоры. Особые белковые структуры, формирующиеся непосредственно в области центромеры. Они связывают между собой сестринские хроматиды и выступают местом прикрепления микротрубочек веретена деления.
- Плечи. Участки хромосомы, отходящие по обе стороны от центромеры. В зависимости от симметрии выделяют короткое и длинное плечо.
- Теломеры. Концевые, терминальные участки хромосомных плеч.
Морфологическая классификация хромосом
Хромосомы значительно различаются по своим размерам и форме. Главным критерием для определения формы служит величина плеч относительно центромерного участка. На основе этого признака в 1912–1914 годах русский биолог С.Г. Навашин разработал классификацию, которая выделяет четыре основных типа хромосом:
- Метацентрические (равноплечие) — центромера локализована строго посередине, разделяя хромосому на два равных по длине плеча.
- Субметацентрические (неравноплечие) — центромера смещена от геометрического центра, из-за чего плечи имеют разную длину.
- Акроцентрические — центромера расположена очень близко к одному из краев, в результате чего одно плечо оказывается экстремально коротким.
- Телоцентрические — состоят только из одного плеча, так как центромера находится на самом конце. Важно отметить, что в кариотипе человека хромосомы такого типа практически не встречаются.
Вторичные перетяжки и спутники
Помимо первичной перетяжки (центромеры), на некоторых хромосомах присутствует вторичная перетяжка. Это дополнительное сужение, которое, как правило, располагается вблизи дистального конца хромосомы.
Вторичная перетяжка физически обособляет небольшой концевой участок хромосомы, который называют спутником.
- Функция. В зоне вторичной перетяжки содержится специфическая ДНК, ответственная за синтез рибосомной РНК (рРНК). По этой причине данную область называют ядрышковым организатором.
- Особенности у человека. В человеческом геноме вторичные перетяжки и спутники локализуются на строго определенных хромосомах: 13-й, 14-й, 15-й, 21-й и 22-й.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие функции выполняют теломеры на концах хромосом?
Теломеры представляют собой концевые участки плеч хромосом. Основная их роль связана с определением продолжительности жизни особи, фактором которой является длина теломер.
В эмбриональных клетках они достраиваются ферментом теломеразой, что обеспечивает непрерывное удлинение хромосом для сохранения их структуры при делении. В большинстве типов соматических клеток теломеры укорачиваются с возрастом, так как эти клетки предположительно получают фиксированную «порцию» теломерной ДНК на все время жизни клетки и ее потомства.
Какие специфические белки обеспечивают процесс многоуровневой компактизации ДНК?
Процесс многоуровневой компактизации ДНК обеспечивают гистоновые и негистоновые белки.
- Гистоновые белки — выполняют функцию упаковки молекулы ДНК. Представлены пятью типами: H1, H2A, H2B, H3, H4. Из них формируется нуклеосомный уровень (ДНК накручивается на гистоны). На нуклеомерном уровне соленоид из нуклеосом стабилизируется гистоновым белком H1, который укорачивает линкер.
- Негистоновые белки — также участвуют в компактизации. На хромомерном уровне (когда диаметр фибриллы достигает 300 нм) они образуют остов, к которому крепятся хромосомные петли.
Сколько хроматид содержит хромосома на стадии анафазы митоза?
На стадии анафазы митоза каждая хромосома содержит ровно одну хроматиду.
В этот период происходит деление центромер, после чего сестринские хроматиды начинают расходиться к противоположным полюсам митотического аппарата. В процессе этого движения к полюсам клетки бывшие хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами. Общий генетический набор в клетке на этой стадии обозначается как 4n4c, поскольку внутри нее временно находится два диплоидных набора.
Чтобы запомнить номера хромосом человека с ядрышковым организатором (13, 14, 15, 21, 22), ассоциируйте их с возрастом: подростки (13–15 лет) и молодые люди (21–22 года) — самые активные «организаторы».
Вопросы с занятий и экзамена
В какую фазу клеточного цикла хромосомы видны лучше всего?
Наибольшая степень уплотнения (компактизации) хроматина достигается в стадии метафазы. Именно поэтому метафазные хромосомы лучше всего видны в микроскоп и используются для изучения кариотипа.
Что такое кинетохор и для чего он нужен?
Кинетохор — это специальная белковая структура в области центромеры. Он связывает сестринские хроматиды и служит точкой прикрепления нитей (микротрубочек) веретена деления, обеспечивая их движение.
Какие хромосомы не характерны для человека?
У человека практически не встречаются телоцентрические хромосомы. У этого типа центромера находится на самом конце, из-за чего хромосома состоит только из одного плеча.
Что ещё разобрать по теме
- Многоуровневая пространственная укладка и компактизация ДНК
- Строение и молекулярные функции теломерных участков
- Механизмы работы веретена деления и кинетохоров
- Процесс синтеза рРНК в ядрышковых организаторах
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Хромосомы» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Клетка — элементарная единица живого»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.