✅ Из чего в ядре образуются хромосомы. Функции и особенности строения хромосом — dnp-zem.ru

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 хроматида построена из хроматиновых петель. Хроматин не реплицируется. Реплицируется только ДНК.

Рис. 14. Строение и репликация хромосомы

С началом репликации ДНК синтез РНК прекращается. Хромосомы могут находиться в двух состояниях: конденсированном (неактивном) и деконденсированном (активном).

Диплоидный набор хромосом организма называют кариотипом. 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 исчерченностью 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 гетерогаметны (ХУ), а женщины гомогаметны (XX). У-хромосома отличается от Х-хромосомы отсутствием некоторых аллелей (например, аллеля свертываемости крови). Хромосомы одной пары называют гомологичными. Гомологичные хромосомы в одинаковых локусах несут аллельные гены.

Особенности и строение ядра: ядерная оболочка, хромосомы и внутреннее строение ядра

Ядро как центр управления клетки

Упорядоченное строение и поведение — важные характеристики всех живых организмов. Информация, находящаяся по большей части в ядре эукариот и в ядерном участке (нуклеоиде) прокариот, контролирует все эти процессы.

В клетках генетическая информация кодируется как определенная последовательность нуклеотидов в молекулах ДНК и РНК. Именно генетическая информация и формирует информационную систему клетки.

Что такое ядро клетки?

Местонахождение ДНК — ядро клеток эукариот. Ядро в биологии — это информационный центр ДНК, место сохранения и воспроизведения наследственной информации, определяющей признаки отдельной клетки и всего организма.

Также ядро по строению и функциям является центром управления обмена веществ в клетке. Все потому, что РНК, образующаяся в ядре, определяет время и виды белка, синтез которых должен происходить на рибосомах в цитоплазме. По этой причине, если удалить ядро из клетки, то она вскоре погибнет.

Форма и размеры ядер клеток склонны к изменчивости. Они зависят от вида организма, типа ткани, общего функционального состояния клетки и возраста. Ядро может иметь шарообразную форму (от 15 до 20 мкм в диаметре), линзы и веретена.

В клетках паутинных желез пауков и отдельных насекомых ядра клетки по строению являются многолопастными. Такая форма способствует увеличению площади контакта цитоплазмы и ядерной оболочки одновременно с увеличением скорости биохимических реакций.

Все клетки имеют общий план строения.

​​​​​​​

Строение ядерной оболочки

От цитоплазмы ядро отсоединено при помощи двойной мембраны или ядерной оболочки. У оболочки есть внутренняя мембрана и внешняя.

Внешняя мембрана граничит с гиалоплазмой. Она отличается складчатой структурой, а в некоторых местах соединена с каналами эндоплазматической сети — на ней расположены рибосомы.

Внутренняя мембрана вступает в контакт с нуклеоплазмой и не содержит рибосом.

Перинуклеарное пространство — это пространство, находящееся между мембранами ядерной оболочки.

Ядерная оболочка пронизана многочисленными порами — их диаметр варьируется от 30 до 100 нм. Тип и физиологическое состояние клетки определяют количество этих пор: на 1 мкм ядерной оболочки их может быть от 10 до 30.

Пор в молодых клетках всегда больше, чем в старых. Именно поры обеспечивают выборочную проницаемость, поэтому ядерная оболочка способна осуществлять контроль за обменом веществ между ядром и цитоплазмой.

Цистерны эндоплазматической сети, а в некоторых случаях фрагменты предыдущей ядерной оболочки, распавшейся в результате деления ядра — основа формирования новой ядерной оболочки.

Хромосомы и внутреннее строение ядра

Нуклеоплазма или ядерный сок — это желеобразный матрикс, заполняющий внутреннее пространство ядра.

Нуклеоплазма заполняет собой пространство между ядерными структурами и содержит ядрышка (одно или несколько), множество ДНК и РНК, разнообразные белки, множество ядерных ферментов, аминокислоты, свободные нуклеотиды, продукты обмена веществ. Именно нуклеоплазма обеспечивает взаимосвязь всех ядерных структур.

Хроматин имеет вид сетки тонких фибрилл и мелких гранул на окрашенных препаратах клетки в состоянии покоя. Основа хроматина — нуклеопротеиды или длинные нитеобразные молекулы ДНК. Они связаны со специфическими белками — гистонами.

Нуклеосома — это комплекс, который включает 8 молекул гистонов и обмотанный вокруг них участок молекулы ДНК.

Вокруг сердцевины нуклеосомы участок молекулы ДНК образует 1,75 оборота. Нуклеосомы представляют собой эллипсоиды, длина которых 10 нм, а ширина — 5-6 нм.

Отличительный признак хроматин эукариот —нуклеосомы.

Нуклеосомы образуют нуклеосомную нить — это спираль первого порядка. За счет того, что нуклеосомная нить образует спираль высшего порядка, обеспечивается плотная упаковка ДНК. Эта спираль высшего порядка называется соленоид.

Соленоид компактируется и образует еще более сложную суперспираль. Все это способствует уплотнению ДНК и укорачиванию хромосом в несколько тысяч раз в сравнении с интерфазными.

Самой длинной хромосомой человека является первая. Ее длина — 6,8 — 1,4 мкм. Каждая хроматида этой хромосомы включает двойную сплошную спираль ДНК, длина которой — 7,3 см. Из этого следует, что в компактизованном состоянии длина спирали становится меньше в 19 тысяч раз.

Метафаза митоза лучше всего демонстрирует морфологию хромосом.

Если объект является цитологически благоприятным, то при помощи светового микроскопа можно увидеть хромосому, состоящую из двух морфологически одинаковых палочкообразных частей — хроматид. Между хроматидами имеется щель.

Хроматиды — это дочерние хромосомы, содержащие непрерывно компактизованную молекулу ДНК.

В хромосомах содержатся такие компоненты как РНК, кислые белки, липиды, минеральные вещества вроде ионов кальция и магния. А еще — нужный для репликации ДНК фермент: ДНК-полимеразу.

В каждой хромосоме также есть первичная перетяжка — центромера. Она представляет собой истонченный участок, не склонный к спирализации и делящий хромосому на два плеча.

Центромера выполняет функцию регулирования движения хромосом в процессе клеточного деления. К ней прикрепляются нити веретена деления, растягивающие хромосомы или хроматиды к полюсам.

Типы центромер хромосом определяются расположением и бывают:

• равноплечими или метацентрическими;
• неравноплечими или субметацентрическими;
• разеконеравноплечими или акроцентрическими.

Замечание 4

У отдельных хромосом не одна, а несколько вторичных перетяжек. Эти перетяжки не связаны с присоединением к веретену деления. Так осуществляется контроль синтеза ядрышка — ядрышковый организатор.

Ядрышка

Форма, размеры и количество ядрышек меняются в зависимости от функционального состояния ядра. Большее количество ядрышек обеспечивает большую активность ядра.

Количество ядрышек в ядре варьируется от 1 до 10. В некоторых случаях в ядре вообще нет ядрышек — как в ядрах клеток дрожжей.

Ядрышки на 80% состоят из белка, на 10-15% из РНК, определенного количества ДНК и других химических компонентов.

Когда ядро делится, то ядрышка разрушаются. На последнем этапе деления происходит формирования новых ядрышек вокруг определенных хромосомных участков — генов, получивших название ядрышковых организаторов.

Они контролируют синтез рибосомальной РНК и прочих структурных компонентов ядрышек.

В ядрышке происходит объединение РНК и белка, в результате чего образуются рибонуклеопротеиды, являющиеся предшественниками рибосом, которые через поры ядерной оболочки проникают в цитоплазму — здесь их формирование заканчивается.

Ядрышко — это место синтеза РНК и самособирания хромосом.

Большинство клеток имеет одно ядро. Но нередко встречаются клетки с двумя ядрами (клетки печени) или несколькими ядрами (протисты, водоросли, грибы, молочные сосуды растений, поперечнополосатые мышцы).

Во взрослом состоянии отдельные клетки могут вообще не иметь ядер. К ним относятся эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок цветковых растений.

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Строение и функции ядра»

Мы продолжаем знакомство со строением эукариотической клетки. В переводе с древнегреческого «карион» означает ядро. То есть эукариотические клетки, это клетки, которые содержат ядро.

В 1831 году английский ботаник Роберт Броун впервые описал ядро растительной клетки, а в 1833 году установил, что ядро является обязательным органоидом клетки растения. Ядро − это центр управления клеткой.

Оно содержится практически во всех клетках многоклеточных организмов за исключением красных кровяных телец – клеток крови – эритроцитов и кровяных пластинок тромбоцитов, они лишены ядра.

Не имеют оформленного ядра и одноклеточные бактерии, по этой причине их называют прокариотами. То есть доядерные одноклеточные живые организмы.

Ядро необходимо для осуществления двух важных функций:

1 функция: это деление клетки, при котором образуются подобные материнской − новые клетки.

И 2 функция: регуляция всех процессов белкового синтеза, обмена веществ и энергии, идущих в клетках.

В большинстве клеток ядро шаровидное или овальное. Однако встречаются ядра и другой формы (ветвистые, палочковидные, лопастные, чётковидные, подковообразные и другие.). Размеры ядер колеблются в широких пределах − от 3 до 25 мкм.

Наиболее крупным ядром обладает яйцеклетка.

Большинство клеток человека имеют одно ядро, но существуют также двухъядерные и многоядерные клетки (например, волокна поперечно-полосатых мышц).

Одноклеточный организм инфузория туфелька так же содержит два ядра.

Рассмотрим строение ядра подробнее.

От цитоплазмы оно отделено двойной мембраной. Которая состоит из наружной и внутренней мембраны.

Пространство между наружной и внутренней мембранами оболочки клеточного ядра – перинуклеарное пространство, заполнено полужидким веществом.

В некоторых местах мембраны сливаются друг с другом, образуя поры, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой.

Из ядра в цитоплазму транспортируются в основном разные виды РНК. В частности, матричная РНК, которая синтезируется в ядре на основе ДНК.

А из цитоплазмы в ядро поступают все ферменты, необходимые для синтеза РНК.

Наружная ядерная мембрана со стороны, обращённой в цитоплазму, покрыта рибосомами, придающими ей шероховатость, внутренняя мембрана гладкая.

Ядерные мембраны являются частью мембранной системы клетки: выросты наружной ядерной мембраны соединяются с каналами эндоплазматической сети, образуя единую систему сообщающихся каналов.

Ядро также содержит ядрышки, количество которых может колебаться от одного до семи.

Ядрышко − это немембранная внутриядерная органелла. Которая представляет собой комплекс белков и предшественников рибосомных субъединиц.

Основная функция ядрышка − это синтез РНК и белков, из которых формируются особые органоиды – рибосомы.

Рибосомы синтезируют белки из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК.

Рибосомы представляют собой комплексы рибосомальной РНК с белками.

В ядрышке образуются предшественники рибосом, которые перемещаются к порам ядра, проходят через них в цитоплазму клетки и превращаются в рибосомы. Где, они принимаются за синтез белков.

Вокруг ядра рибосомы и другие органеллы плавают в цитоплазме. Рибосомы могут свободно перемещаться в цитоплазме. Либо прикрепляться к эндоплазматической сети.

Ядро содержит ДНК, которая диктует что клетка будет делать и как она это будет делать.

До деления, генетический материал клетки находиться в виде хроматина − комплекса ДНК, РНК и белков.

Когда клетка готова к делению ДНК сильно уплотняется.

Каким же образом это происходит?

Перед делением клетки, ДНК дважды обматывается вокруг белков гистонов. В результате чего формируются структурные части хромосомы – нуклеосомы.

При этом образуется структура, которая напоминает «бусы на нити». Таким образом создаются хромосомы.

Хромосома – это наиболее компактная форма хранения наследственного материала клетки. По сравнению с нитью ДНК укорочение составляет примерно 1600 раз.

Хромосома представляет собой палочковидную структуру и состоит из двух сестринских хроматид, которые удерживаются благодаря первичной перетяжки — центромеры.

Хроматида – это нуклеопротеидная нить, половинка двойной хромосомы.

Центромера делит хромосому на короткое и длинное плечо. К центромере во время деления клетки, присоединяются нити веретена деления.

Это веретенообразная система микротрубочек. Микротрубочки веретена присоединяются к белковым структурам хроматид в области центромер и обеспечивают движение хромосом по направлению к полюсам.

Хромосома может быть одинарной (состоять из одной хроматиды) и двойной (из двух хроматид).

В обычном состоянии нити ДНК расплетены. Это необходимо для того что бы участки ДНК – гены, в которых зашифрована структура какого-либо белка, свободно функционировали.

Так как это возможно только тогда, когда ДНК деспирализована, то есть расплетена.

Хромосомный набор клетки

Клетки, которые составляют тело многоклеточных организмов и не принимают участия в половом размножении, называются соматическими клетками. К ним относят, например, нервные, мышечные клетки, эпителиальные.

В ядрах таких клеток содержится двойной (диплоидный) набор хромосом. То есть по две хромосомы каждого вида − (гомологичные хромосомы).

Гомологичные хромосомы – это парные, одинаковые хромосомы (одна от матери –другая от отца).

Половина хромосом, которая досталась от (гаплоидного) сперматозоида отца и вторая половина от материнской (гаплоидной) яйцеклетки. То есть диплоидная соматическая клетка образовалась путём слияния 2 гаплоидных гамет.

Гаплоидный набор хромосом – это набор различных по размерам и форме хромосом клеток данного вида, где каждая хромосома представлена в единственном числе, в отличие от диплоидного набора, когда каждой хромосомы по две. Таким образом гаплоидный набор хромосом содержится в ядрах половых клеток (гамет).

Каждый организм имеет определённое количество хромосом. Такой набор называется кариотипом.

В кариотипе человека 46 хромосом − 44 из которых аутосомы и 2 половые хромосомы.

Диплоидный набор хромосом − это 46 хромосом, а гаплоидный набор, это 23 хромосомы.

Количество хромосом не определяет уровень сложности организмов. Например, мушка-дрозофила содержит 8 хромосом, зелёная жаба – 26, гидра пресноводная -32 хромосомы, человек 46, речной рак – 118, домашняя собака – 78 хромосом.

Таким образом кариотип − это совокупность признаков полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида (видовой кариотип) или данного организма (индивидуальный кариотип).

Именно индивидуальность кариотипа сохраняет видовое постоянство из поколения в поколение.

Строение

Строение хромосом разнится в зависимости от вида, так метафазная хромосома (образующаяся в стадии метафазе при митозном делении клетки) состоит из двух продольных нитей – хроматид, которые соединяются в точке, именуемой центромерой. Центромера – это участок хромосомы, который отвечает за расхождение сестринских хроматид в дочерние клетки. Она же делит хромосому на две части, названные коротким и долгим плечом, она же отвечает за деление хромосомы, так как именно в ней содержится специальное вещество – кинетохор, к которому крепятся структуры веретена деления.

Тут на картинке показано наглядное строение хромосомы: 1. хроматиды, 2. центромера, 3. короткое плечо хроматид, 4. длинное плечо хроматид. На концах хроматид располагаются теломеры, специальные элементы, которые защищают хромосому от повреждений и препятствуют слипанию фрагментов.

Читайте также

4. Зародышевый пузырек — особенное ядро

4. Зародышевый пузырек — особенное ядро Перед ооцитом лягушки «стоит» непростая задача — за несколько месяцев (у наших лягушек это летние месяцы в течение двух-трех лет, у тропических — два-три месяца) превратиться в яйцо, которое по объему в 100 ООО раз больше исходной

Хромосомы

Хромосомы Чтобы что-то узнать, нужно уже что-то знать. Станислав Лем — Утрата части хромосомы может иметь фатальные последствия — Хромосомы — компактная форма хранения ДНК — Лишняя хромосома способна исковеркать жизнь человека — Хромосомы определяют пол

Хромосомы и пол

Хромосомы и пол В индустрии развлечений самой удачной идеей было разделение людей на два пола. Янина

Добавочные X хромосомы

Добавочные X хромосомы Когда рассказываешь в школе о хромосомных нарушениях пола у человека, ученики порой выдвигают любопытную гипотезу о том, что добавочная X хромосома должна вызывать появление на свет «суперженщин», этаких описанных в скандинавской мифологии

КЛЕТОЧНОЕ СТРОЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРОЕНИЯ КЛЕТКИ

КЛЕТОЧНОЕ СТРОЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРОЕНИЯ КЛЕТКИ 1. Выберите один наиболее правильный ответ.Клетка – это:A. Мельчайшая частица всего живогоБ. Мельчайшая частица живого растенияB. Часть растенияГ. Искусственно созданная единица для

Хромосомы дают первые сведения о структуре генома

Хромосомы дают первые сведения о структуре генома Выше уже говорилось, что в ядре клетки молекулы ДНК расположены в особых структурах, получивших название хромосомы. Их исследование началось еще свыше 100 лет назад с помощью обычного светового микроскопа. Уже к концу XIX

ХРОМОСОМЫ — ОТДЕЛЬНЫЕ ЧАСТИ ЦЕЛОГО (краткие аннотации)

ХРОМОСОМЫ — ОТДЕЛЬНЫЕ ЧАСТИ ЦЕЛОГО (краткие аннотации) Природа — единственная книга, на всех своих страницах заключающая глубокое содержание. И. Гёте Итак, мы уже знаем, что Энциклопедия человека состоит из 24 отдельных томов — хромосом, которые исторически были

Хромосомы дают первые сведения о структуре генома

Хромосомы дают первые сведения о структуре генома Выше уже говорилось, что в ядре клетки молекулы ДНК расположены в особых структурах, получивших название хромосомы. Их исследование началось еще свыше 100 лет назад с помощью обычного светового микроскопа. Уже к концу XIX

ХРОМОСОМЫ — ОТДЕЛЬНЫЕ ЧАСТИ ЦЕЛОГО (краткие аннотации)

ХРОМОСОМЫ — ОТДЕЛЬНЫЕ ЧАСТИ ЦЕЛОГО (краткие аннотации) Природа — единственная книга, на всех своих страницах заключающая глубокое содержание. И. Гёте Итак, мы уже знаем, что Энциклопедия человека состоит из 24 отдельных томов — хромосом, которые исторически были

Половые хромосомы Конфликт

Половые хромосомы Конфликт Если после прочтения предыдущих глав о генетических основах лингвистики и поведения у вас в душе осталось неприятное ощущение того, что ваша воля и свобода выбора в действительности подчинены не вам, а наследуемым инстинктам, то эта глава еще

7.4. Клеточное ядро

7.4. Клеточное ядро Клетка эукариотического организма всегда имеет ядро, что нашло отражение в названии группы. Ядро также можно рассматривать как отдельный компартмент, в котором выделяют как субсистемы поверхностный аппарат ядра, кариоплазму, хроматин и

Хромосомы и наследственность

Хромосомы и наследственность Одинаковая роль яйца и сперматозоида в передаче наследственных признаков объясняется тем, что оба имеют полный набор структур, называемых хромосомами, а именно хромосомы и несут наследственные факторы, или гены.Чтобы оценить роль хромосом

Клеточное ядро

Клеточное ядро Как было сказано выше, генетическая информация живых организмов закодирована специфической последовательностью нуклеотидов в молекуле ДНК. У прокариот ДНК представлена кольцевой молекулой и находится в цитоплазме клетки. У эукариот ДНК располагается в

12.3. Отсутствие Х-хромосомы у девушек как причина характерологических аномалий

12.3. Отсутствие Х-хромосомы у девушек как причина характерологических аномалий Данная конституционная аномалия, болезнь Шерешевского-Тернера, связана с умственной и физиологической инфантильностью, относительно редка (0,03 %) среди девушек, но очень поучительна. Девушки с

Половые хромосомы

Половые хромосомы Когда мы говорили о том, почему мужчины так любят футбол, а женщины нет, мы лишь слегка коснулись неоспоримо увлекательного поля деятельности генетиков. Что есть мужское и почему, что есть женское и почему? Есть ли вообще такие понятия, как «типично