Гомологічні хромосоми і аллели генів
ЩЕ МАТЕРІАЛИ ПО ТЕМІ:
Кожна клітина організму містить визна-ленне число хромосом, характерне для данно-го виду. У людини воно дорівнює 46, у дрозофіли всього 8 хромосом, у маленькій метелики Lysandra, що мешкає в Іспанії, воно досягає 380, у кішок 38 хромосом, а у собак 78. У більшості видів в кожній клітині містить-ся від 12 до 50 хромосом. Одиниці спадковими-ності - гени - розташовані в хромосомах послідовно. У людини, за останніми даними, число різних генів досягає майже 30 000. Таким чином, в кожній хромосомі міститься безліч генів.
Якщо хромосоми вище названих організмів располо-жити відповідно до їх розмірами і формою, то виявиться, що клітина містить насправді пари подібних за структурою хромосом. Їх називають гомологични-ми. На малюнку праворуч внизу хромосоми людини розташовані 23-ма гомологічними парами. Таке зображення називають каріограммой. а весь на-бор хромосом - каріотипом. Наявність парних хромосом пояснюється тим, що один набір хромосом організм отримує від матері через яйцек-річку, а інший - від батька через сперматозоїд. В процесі оп-лодотворенія утворюється зигота, яка містить два набори хромосом.
Детальніше ми поговоримо про це в темі «Класична генетика».
Серед хромосом, представлених на каріограмме людини, можна бачити одну пару, що складається з неоднакових хромосом, позначених бук-вами X і Y. Це статеві хромосоми. Чоловіча, або Y-хромосома, коротше жіночої, або Х-хромосоми, - в ній відсутні деякі гени, наявні в жіночій хромосомі.
Гомологічні аутосоми (НЕ статеві хромосоми) містять ге-ни, що визначають одні і ті ж ознаки. У каріотипі жінки було б дві Х-хромосоми (XX).
Каріограмма людини (чоловічої статі).
Аутосоми розбиті на групи (від А до Ж) за розмірами. Статеві хромосоми виділені в окрему групу X - жіноча, Y - чоловіча. Клітини людини містять 22 пари аутосом і одну пару статевих хромосом. Гени, що містяться в аутосомах, називають аутосомними, а гени, що містяться в статевих хромосомах - зчеплений-ними з підлогою.
Поняття про плоїдності клітин і необхідності різних варіантів розподілу.
Плоїдність - це кількість хромосомних наборів у каріотипі.
Клітини деяких організмів містять в якості базового лише одинарний набір хромосом - все хромосоми не мають парних (гомологічних). Такі клітини називаючи-ють гаплоїдними (позначаються символом - n). Крім того, гаплоидни гамети.
Види, клітини яких містять по два набори хромосом, називають диплоїдними і позначають символом 2n. Величезна більшість тварин і вегетативні тіла переважної більшості вищих рослин - диплоїдні (2n). т. е. містять по два набори хромосом. Деякі організми, в тому числі багато рослин, містять по три і більше набору хромосом; такі організми називаються вають поліплоїдні.
Ді-і більше плоїдність (наявність двох і більше наборів хромосом) дає два пре-майна:
1) зростає генетична мінливість, оскільки кожен індивідуум несе ознаки обох батьків;
2) у разі пошкодження будь-якого аллеля в одній з двох хромосом, аллель, содер-жащійся в гомологичной хромосомі, мо-же компенсувати цей дефект, а, отже, з'являється новий рівень стабільності зберігання і реалізації генетичної інформації.
Варіанти розподілу хромосом (зі збереженням або зі зміною плоїдності) і відмінності в механізмах, що забезпечують розбіжність хромосом, визначають різноманітність способів клітинних поділів. Спочатку ми поговоримо про двох основних способах клітинних поділів.
До кінця XIX в. було виявлено, що розподіл ядра здійснюється двома різними способами (до теперішнього часу відомо більше число варіантів). Це абсолютно необхідно в усіх випадках, коли в життєвому циклі організму присутній статеве розмноження.
Розвиток всіх багатоклітинних організмів починається з однієї-єдиної клітини. Кожному клітинного ділення передує поділ ядра.
Якби при цьому плоїдність (число хромосом в ядрі) всякий раз зменшувалася вдвічі, то в кожній клітині дуже скоро залишилося б зовсім небагато хромосом. Тим часом дочірні клітини мають ту ж плоїдність, що і батьківські клітини, так що у всіх клітинах даного організму зберігається одина-ковое число хромосом. Це досягається бла-цію контрольними позначками з зі
Однак, якщо в життя-ном циклі є статевий раз-множення, то зигота утворюється в результаті сліянним-ня двох клітин - чоловічої і жіночої гамет. Якби ці клітини містили по два набори хромосом (2n), то в зиготі і у всіх наступних клітинах виявилося б по чотири набори хромосом (4n), і в подальшому їх кількість збільшувалася б в кожному поколінні вдвічі. Тому необхід-мо, щоб на якійсь стадії життєвого цик-ла ядро зазнавало розподіл якогось іншого типу, з тим, щоб скоротити плоїдність вдвічі. Надалі, при утворенні зиготи, дипло-ідное стан відновлюється. Поділ ядра, при якому плоїдність в дочірніх клітинах скорочується вдвічі, називають мейозом або редукційним де-ленням.
Схема життєвого циклу хребетних
Розглянемо механізми цих двох основних типів поділу докладніше.
Мітоз - основний тип розподілу зі збереженням плоїдності.
Події, що відбуваються в ядрі під час мі-тоза, зазвичай спостерігають на фіксованих і забарвлених препаратах. Такі препарати по-зволяют побачити фази, через які прохо-дять хромосоми при клітинному розподілі, але не виявляють їх послідовність. Слід пам'ятати, що мітоз - безперервний процес, без різких кордонів між фазами. Деякі методи сучасної мікроскопії дають можливість на-блюдать, як відбувається розподіл ядра в жи-вої клітці. Почнемо з підсумків інтерфази і проаналізуємо механізм протікання М-фази, яку для зручності поділяють на чотири фази - профазу, метафазу, анафазу і телофазу.
Интерфаза (докладно вже розглянута)
Тривалість інтерфази різна в залежно-сті від функцій даної клітини. Безпосередньо перед поділом ядра ДНК кожної хромосоми Реплі-ціруется. В результаті кожна хромосома представле-на тепер у вигляді пари хроматид, з'єднаних центро-заходом. На цій стадії клітина містить 4 копії кожної молекули ДНК (4 n), по дві в кожній хромосомі гомо-логічною пари. Під час інтерфази хромосомний матеріал знаходиться в стані пухкої маси закрити-чинних ниток, званої хроматином. Центриоли вже реплицироваться (R-точка пройдена).