Хромосома: строение, разнообразие, функции, классификация.

Всем доброго дня. Много кто слышал о хромосоме. Но далеко не все могут точно объяснить, что это такое и для чего она нам нужна. Сегодня я расскажу Вам подробнее об этом очень знакомом и интересном биологическом объекте.

Хромосомы.

Что такое хромосома?

Если говорить простыми словами, хромосома – это структура, состоящая из молекул ДНК, упакованных в гистоновые белки. У эукариот (в том числе и нас с Вами) присутствуют 4 типа гистоновых белков:

• H2A
• H2B
• H3
• H4

Эти белки представляют собой плотный каркас и защищают ДНК от повреждений и возникающих в результате них мутаций.

Хромосома – комплекс ДНК и гистоновых белков.

Разница между хромосомой и другими похожими терминами

Наряду с хромосомой в биологии существует несколько похожих по звучанию терминов, которые обозначают вовсе не идентичные вещи. Чтобы не путаться, давайте их разграничим:

• Хромосома: комплекс ДНК и гистоновых белков;
• Хромонема (она же нуклеосомная нить): промежуточная стадия в процессе формирования хромосомы. Представляет собой несколько белковых ко́ров с обмотанной вокруг них ДНК, которые стягиваются негистоновым белком H1. Это стягивание обеспечивает уплотнение структуры будущей хромосомы;

Этапы формирования хромосомы. Гистоновый кор – 2; ДНК – 3; хромонема – 2 и 3 в целом.

• Хроматида: то же, что и хромосома, но содержит в себе одну двухцепочечную молекулу ДНК. В случае однохроматидных хромосом понятия хромосома и хроматида описывают один объект;
• Хроматин: структура, похожая на хромосому, но представляющая собой не плотный объект, а жидкость, заполняющую ядро клетки. Оно существует в таком виде вне деления клетки. В профазе хроматин спирализуется, превращаясь в хромосому, и существует в таком виде до конца телофазы (деспирализуется перед цитокенезом – последней частью телофазы).

Основные виды хромосом

У каждой хромосомы есть центромера. Это участок хромосомы, связывающий сестринские хроматиды (у двухроматилных хромосом) или же плечи хромосомы (у однохроматидной хромосомы).

По степени смещения этого участка от середины хромосомы делят на:

• Телоцентрические: центромера расположена на проксимальном конце, поэтому половины плеч у них нет;
• Акроцентнические: центромера чуть ближе к середине, чем у предыдущего вида. Она делит хромосому на длинное и короткое, почти незаметное плечо. На коротком плече может иметься вторичная перетяжка (ножка) или спутник (подробности о ножке, спутнике и плечах см. в следующем разделе);
• Субметацентрические: центромера смещена ещё меньше, разделяя хромосому на длинное и короткое плечо;
• Метацентрические: центромера смещена незначительно. Плечи хромосомы по длине практически не отличаются.

Схематично эти четыре вида можно представить так:

Виды хромосом: тело-, акро-, субмета- и метацентрические.

Строение хромосом

Читая предыдущий раздел, Вы увидели, что хромосомы в зависимости от типа имеют разное строение. Тем не менее у них есть общие элементы. Это:

1. Плечо(-и)
2. Центромера
3. Теломеры

Про центромеру мы уже рассказали.

Теломеры – это участки на концах хромосом. Они играют две функции:

• Защита хромосом от склеивания;
• Удлинение цепочки ДНК путём добавления к её 3'-концу последовательностей нуклеотидов. Эту функцию выполняет фермент теломераза, содержащийся в теломерах.

Хромосома. Теломеры обозначены зелёным цветом.

Плечо – это участок хромосомы от центромеры до теломеры (у акроцентрических хромосом – до ножки).

Наибольший набор составных частей есть у акроцентнические хромосом. Помимо универсальных элементов у них есть

• Ножка (спутниковая/вторичная перетяжка): содержит гены, отвечающие за синтез РНК. Тем самым она принимает участие в формировании ядрышек клеток;
• Спутник: округлое тельце, соединяющееся ножкой с коротким плечом хромосомы;
• Короткое и длинное плечо.

Функции хромосом

У хромосом две основные функции:

• Безопасное хранение наследственной информации (она закодирована в молекулах ДНК, защищённых гистоновыми белками);
• Передача это информации потомкам. Основная часть ДНК клетки сосредоточена именно в хромосомах. Они при делении этой клетки продвигаются к её полюсам и после цитокинеза оказываются (вместе с ДНК внутри них) в дочерних клетках.

Деление клетки на этапе цитокинеза. Хромосомы обозначены рыжим цветом.

Виды и смыслы основных классификаций хромосом человека.

У хромосом существует как минимум три основные классификации:

1. Аутосомы и половые хромосомы
2. Денверская классификация
3. Парижская классификация

Поговорим про каждую из них, основываясь на хромосомах человека.

Деление хромосом на аутосомы и половые

У людей, как и у многих живых организмов, есть два типа хромосом:

• Аутосомы: они отвечают за развитие всех признаков кроме половых (например, цвет волос, глаз, тон кожи);
• Одна пара половых хромосом: обеспечивает развитие половых признаков.

Цвет волос – это аутосомный признак.

Данная классификация нужна для определения пола ребёнка. Как же его определить? Для этого важно учесть следующее:

• Существует две половых хромосомы: X и Y;
• Половые хромосомы содержатся в половых клетках. Причём сперматозоид может содержать либо X-, либо Y-хромосому, а яйцеклетка – только X

Не смущайтесь, что в мужском организме есть сперматозоиды без Y-хромосом. В отличие от женского организма в мужском много половых гамет (сперматозоидов), часть из которых содержат только X- хромосому, а другая часть – Y .

• У человека гетерогаментым полом (то есть XY) считается мужской, а гомогаметным (XX) – женский;

При размножении половым путём новый организм образуется из зиготы – результата слияния сперматозоида и яйцеклетки. Если сольются сперматозоид с Y- и яйцеклетка с X-хромосомой, мы получим потомка с парой половых хромосом XY. Это мальчик. Если же у сперматозоида будет X-хромосома, получится девочка (XX).

Половые X- и Y-хромосомы.

Денверская классификация хромосом

Это более подробная классификация, нежели первый вариант. Она основана на форме (виде) и размере хромосом. По этим параметрам хромосомы были поделены на 7 групп (A–G). Подробности смотрите на фото ниже (цифры под хромосомами – это их номер):

Денверская классификация хромосом.

Данная классификация позволяет выявить болезни, связанные с изменением числа хромосом (например, Синдром Дауна).

Парижская классификация.

Она используется и по сей день. В отличие от Денверской классификации при её составлении применялось картирование хромосом. Благодаря этому были составлены схемы, показывающие места расположения генов в каждой хромосоме, что позволило обнаружить болезни, связанные с:

• Изменением числа хромосом
• Хромосомными мутациями (делециями, дупликациями и прочее)

Набросок данной классификации см. на фото:

Парижская классификация хромосом.

Итог: хромосомы представлены молекулами ДНК, защищёнными гистоновыми белками. По расположению центромеры в хромосомах их делят на тело-, акро-, субмета- и метацентрические. Эти виды имеют разное строение. Тем не менее у каждого из них есть плечо(-и), центромера и теломеры. Хромосомы играют важную роль в хранении и передачи наследственной информации. Для определения пола потомка или же удобства выявления заболеваний, связанных с изменениями в числе и структуре хромосом, применяют разные варианты классификаций. Наиболее актуальным из них сейчас считается Парижская классификация хромосом.

Хромосомы.

P. S. Если есть какие-либо вопросы или предложения, напишите их в комментариях. Буду рад обратной связи 😊

#наука #хромосомы #хромосома #биология #цитология #наследственность #медецина #днк #саморазвитие #микромир