Строение и функции хромосом
Мейоз
Мейоз — это процесс деления клеточных ядер, приводящий к уменьшению числа хромосом вдвое. Мейоз состоит из двух последовательных делений (редукционного и эквацион-ного), которым предшествует однократная репликация ДНК. Интерфаза мейоза аналогична интерфазе митоза.
Редукционное деление
Профаза I — состоит из пяти стадий: лептотены, зиготе-ны, пахитены, диплотены, диакинеза.
Лептотена — реплицированные хромосомы конденсируются.
Зиготена — начинается конъюгация гомологичных хромосом. Образуются биваленты, или тетрады, состоящие из четырех сестринских хроматид.
Пахитена — стадия, на которой происходит кроссинго-вер.
Диплотена — конъюгировавшие хромосомы разделяются, хромосомы бивалента отодвигаются друг от друга, но продолжают быть связанными хиазмами — местами, где произошел кроссинговер.
Диакинез — ядерная оболочка и ядрышки исчезают. Отчетливо видно, что каждый бивалент состоит из четырех хроматид. Сестринские хроматиды соединены центромерой, несестринские — хиазмами. По этим точкам можно определить только факт произошедшего кроссинговера, ибо наблюдать его нельзя.
Метафаза I — хромосомы выстраиваются по экватору веретена деления. Центромеры обращены к полюсам.
Анафаза I — нити веретена сокращаются, гомологичные хромосомы расходятся к полюсам клетки, где формируются гаплоидные наборы хромосом (два набора на клетку). На этой стадии возникают хромосомные рекомбинации, повышающие степень изменчивости потомков.
Телофаза I — формируются клетки с гаплоидным набором хромосом и удвоенным количеством ДНК. Формируется ядерная оболочка. Веретено разрушается. В конце телофазы I в результате цитокинеза формируется диада. В каждую клетку попадает две сестринские хроматиды, соединенные центромерой.
Эквационное деление состоит из профазы II, метафазы II, анафазы II, телофазы II и цитокинеза.
Клетки, содержащие гаплоидный набор хромосом, состоящих из двух хроматид, образуют клетки с гаплоидным набором хромосом, состоящих из одной хроматиды. Таким образом, из одной диплоидной клетки (овогония, или спер-матогония) образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.
Биологическое значение мейоза заключается в образовании клеток, участвующих в половом размножении, в поддержании генетического постоянства видов. Мейоз служит основой комбинативной изменчивости организмов. Нарушения мейоза у человека могут привести к таким патологиям, как болезнь Дауна, идиотия и др.
Хромосомы — структуры клетки, хранящие и передающие наследственную информацию. Хромосома состоит из ДНК и белка. Комплекс белков, связанных с ДНК, образует хроматин. Белки играют важную роль в упаковке молекул ДНК в ядре.
ДНК в хромосомах упакована таким образом, что умещается в ядре, диаметр которого обычно не превышает 5 мкм (5-10- 4 см). Упаковка ДНК приобретает вид петельной структуры, похожей на хромосомы типаламповых щеток амфибий или политенных хромосом насекомых. Петли поддерживаются с помощью белков, которые узнают определенные последовательности нуклеотидов и сближают их. Строение хромосомы лучше всего видно в метафазе митоза.
Хромосома представляет собой палочковидную структуру и состоит из двух сестринских хроматид, которые удерживаются центромерой в области первичной перетяжки. Каждая хроматид а построена из хроматиновых петель. Хроматин не реплицируется. Реплицируется только ДНК.
С началом репликации ДНК синтез РНК прекращается. Хромосомы могут находиться в двух состояниях: конденсированном (неактивном) и деконденсированном (активном).
Диплоидный набор хромосом организма называют ка-риотипом. Современные методы исследования позволяют определить каждую хромосому в кариотипе. Для этого учитывают распределение видимых под микроскопом светлых и темных полос (чередование AT и ГЦ-пар) в хромосомах, обработанных специальными красителями. Поперечной исчер-ченностью обладают хромосомы представителей разных видов. У родственных видов, например у человека и шимпанзе, очень сходный характер чередования полос в хромосомах.
Каждый вид организмов обладает постоянным числом, формой и составом хромосом. В кариотипе человека 46 хромосом — 44 аутосомы и 2 половые хромосомы. Мужчины ге-терогаметны (ХУ), а женщины гомогаметны (XX). У-хромосо-ма отличается от Х-хромосомы отсутствием некоторых аллелей (например, аллеля свертываемости крови). Хромосомы одной пары называют гомологичными. Гомологичные хромосомы в одинаковых локусах несут аллельные гены.