Хромосомы

Хромосомы - структурные элементы ядра клетки эукариот, содержащие ДНК, в которой заключена наследственная информация организма. Они интенсивно окрашиваются основными красителями, поэтому немецкий ученый В. Вальдейер в 1888 г. и назвал их хромосомами. Хромосомой также часто называют кольцевую ДНК бактерий, хотя структура ее иная, чем у хромосом эукариот.

ДНК в составе хромосом может быть уложена с разной плотностью, в зависимости от их функциональной активности и стадии клеточного цикла. В связи с этим различают два состояния хромосом - интерфазные и митотические.

Митотические хромосомы образуются в клетке во время митоза. Это неработающие хромосомы, и молекулы ДНК в них уложены чрезвычайно плотно. Достаточно сказать, что общая длина метафазных хромосом примерно в 104 раз меньше, чем длина всей ДНК, содержащейся в ядре. Благодаря такой компактности митотических хромосом обеспечивается равномерное распределение генетического материала между дочерними клетками при митозе.

Интерфазными называются хромосомы (хроматин), характерные для стадии интерфазы клеточного цикла. В отличие от митотических это работающие хромосомы: они участвуют в процессах транскрипции и репликации. ДНК в них уложена менее плотно, чем в митотических хромосомах.

Помимо ДНК хромосомы содержат также белки двух видов - гистоны (с щелочными свойствами) и негистоновые белки (с кислотными свойствами), а также РНК. Гистонов всего 5 видов, негистоновых белков значительно больше (около сотни). Белки прочно связаны с молекулами ДНК и образуют так называемый дезоксирибонуклеопротеиновый комплекс (ДНП). Белки определяют, вероятно, основную укладку ДНК в хромосоме, участвуют в репликации хромосомы и регуляции транскрипции.

Моноцентрическая (а) и голоцентрическая (b) хромосомы

Большинство клеток каждого вида животных и растений имеют свой постоянный двойной (диплоидный) набор хромосом, риотип, который составлен из двух (гаплоидных) наборов, полученных от отца и от матери. Он характеризуется определенным числом, размером и формой митотических хромосом. Число хромосом у разных видов различно.

Например, клетки одного из видов нематод содержат всего 2 хромосомы, а радиолярии - 1000-1600. В клетках человека диплоидный набор составляют 46 хромосом. Форма хромосомы определяется положением первичной перетяжки (центромеры), которая делит ее на два равных или неравных по длине плеча. Некоторые хромосомы имеют вторичные перетяжки, в которых находятся рибосомные гены. Они принимают участие в образовании ядрышка в интерфазе.

Длина хромосом варьирует в 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 2-6 мкм.

Для определения различных хромосом в наборе используют метод дифференциального окрашивания, позволяющий идентифицировать (выявлять строго постоянные участки) каждую из хромосом.

В состав хромосом большинства организмов входит одна непрерывная молекула ДНК, образующая несколько уровней организации. Первый уровень - это нить ДНП диаметром 10 нм, состоящая из "бусин" - нуклеосом. Одна нуклеосома - это частица, содержащая 8 молекул гистонов, на которую навернут участок ДНК длиной около 50 нм (около 140 пар нуклеотидов). Нуклеосомы собраны в более крупные "бусины", из которых формируется нить ДНП диаметром 20-30 нм. Она образует толстую нить диаметром 0,1 - 0,3 мкм - хромонему, состоящую из крупных "бусин" - хромомеров. Плотно уложенная хромонема формирует тело митотической хромосомы.

Источник: Энциклопедический словарь юного биолога. Составитель Аспиз М. Е. Издательство "Педагогика", Москва, 1985