Цитологічні основи спадковості. Хромосома.

Після відкриття запліднення і утворення гамет Вейсман, Страсбургер і Гертнер висунули теорію про роль ядра в спадковості:

    Для більшості клітин існує постійне співвідношення між ядром і цитоплазмою

    Більшість ядер мають округлу форму, відокремлені від цитоплазми подвійною ядерною оболонкою

Зовнішня оболонка переходить в ЕПР і може бути покрита рибосомами. Ядро легко забарвлюється лужними фарбниками і в ньому спостерігаються забарвлені нитки хроматина. Конденсуючись, хроматин утворює хромосоми. Менш забарвлені ділянки – еухроматин, більш забарвлені – гетерохроматин. Різне забарвлення пов'язано з різною упаковкою хроматина. Кожен вид має характерне для нього число хромосом. Ця кількість називається каріотипом.

Хромосоми мають свої особливості:

1. Довжина хромосом варіює від 1 до 30 мкм, але для кожної хромосоми характерна певна довжина.

2. Наявність первинної перетяжки, що ділить хромосому на дві частини (плечі).

В області первинної перетяжки знаходиться центромера, що грає важливу роль при поділі, до неї прикріплюються нитки веретена поділу.

Ділянка хромосоми, розташована ближче до центромери, – проксимальна, ближче до кінця – дистальна.

 

Залежно від розташування центромери розрізняють хромосоми:

1. Метацентричні – діляться перетяжкою на два рівні плеча;

2. Субметацентричні – одне плече більше іншого;

3. Акроцентричні – одне плече набагато більше іншого;

4. Телоцентричні – 2-го плеча майже немає.

У деяких хромосом може спостерігатися вторинна перетяжка (ядерцевий організатор) – хромосома із супутником.

Коротке плече позначається р, довге – q.

Гомологічні хромосоми – хромосоми, що мають однакову генетичну наповненість і однакові морфологічні особливості і утворюють пару.

Для кожної хромосоми чергування забарвлених смуг хроматина є специфічним. Хроматин може бути конститутивним – постійно бути присутнім в хромосомі. Факультативний хроматин з'являється в певний період життя або присутній в хромосомах деяких тканин. Гетерохроматіновиє ділянки майже не містять генів і є генетично інертними. Еухроматин є спадково активним.

Хромомери – невеликі потовщення по ходу хромосом, ще більш насичено забарвлюються фарбниками, чим гетерохроматин.

 

Гігантські хромосоми (політенні) – особливий вид хромосом, які набагато довше (у 100 – 200 разів) і значно товще чим звичайно (у 1000 разів); цитологічно складаються з великої кількості ниток. Вони утворюються внаслідок того, що при мітозі відбувається подвоєння матеріалу, але не проходить розходження.

 

Хромосоми типу «лампові щітки» - хромосоми, що мають деспіралізовані ділянки. Спостерігаються в місцях, де відбувається інтенсивний метаболізм. Не є політенними.

Мітоз.

 

I. Процес біохімічної підготовки.

II. Період поділу ядра – каріокінез.

III. Період поділу цитоплазми – цитокінез або цитогамія.

 

Основні стадії клітинного циклу:

1. Інтерфаза (25% τ);

2. Профаза (60% τ);

3. Метафаза (5% τ);

4. Анафаза (5% τ)

5. Телофаза (30% τ).

 

Інтерфаза.

У звичайному стані ядро має інтерфазний вигляд (гомогенний). Хромосоми деспіралізовані.

Періоди інтерфази:

Період G1 – пресинтетичний період (підготовка матеріалу).

Період S – синтетичний період.

Період G2 – постсинтетичний період.

Тривалість інтерфази – 25% від всього мітоза.

G1 – Підготовка матеріалу для синтезу ДНК, накопичення всього необхідного (тривалість 8 – 18 годин).

S – подвоєння генетичного матеріалу, тобто кожна хромосома складатиметься з двох хроматид. Ядро в тетраплоїдному стані.

G2 – підготовка до мітозу, накопичення енергії клітиною. До початку мітоза кожна хромосома розділена і складається з двох хроматид. Потім перерозподіл хроматид в дочірні клітини.

 

1. Профаза – перша фаза мітоза.

Під час профази хромосоми є тонкими нитками, що складаються з двох хроматид, загорнутих одна навколо іншої. Відбуваються процеси конденсації – розкручування хроматид, нитки товщають і коротшають. До кінця профази нитки розташовуються паралельно одна до іншої і розчиняється оболонка ядра, центросома ділиться на дві центріолі і починає формуватися мітотичний апарат або веретено подіду (ахроматинове веретено).

Пізня профаза (прометафаза).Починається метакінез – рух хромосом за рахунок прикріплення білкових ниток веретена поділу до центромери хромосом.

2. Метафаза – друга стадія мітоза.

Хромосоми вишиковуються вздовж екватора, утворюючи метафазну (екваторіальну) пластинку.Хромосоми досягають максимуму конденсації.

3. Анафаза – третя стадія мітоза.

Центромери діляться, тобто подвоюються і починають розходитися в сторони, при цьому вони тягнуть за собою сестринські хроматиди. До полюсів рухаються дві групи хроматид, при цьому першими йдуть центромерні ділянки хроматид.

4. Телофаза - завершальний етап мітоза.

Центромери доходять до полюсів і процеси йдуть в зворотному порядку, чим в профазі: хроматиди деспірализуються, потоньшуються і навколо кожної дочірньої групи хромосом утворюються ядерця.

 

Цитокінез.

У клітині в результаті злиття комплексу Гольджі з'являється клітинна пластинка – фрагмопласт і починає розростатися з центру до периферії (у рослин) або поверхня клітини вдавлюється, тобто як би перешнуровується (у тварин), потім ділиться на дві дочірні клітини.