Расположение хромосом в клетке¶
Хромосомы — это нитевидные структуры, в которых в клетках эукариот закодирована наследственная информация в виде ДНК. Основное место их нахождения — ядро клетки, однако в определённых типах клеток и на определённых стадиях жизненного цикла хромосомы располагаются и вне ядра.
¶Расположение в интерфазной клетке
В большинстве зрелых соматических клеток хромосомы находятся внутри ядра, но в так называемой интерфазе — периоде между делениями — они не упакованы в компактные видимые под микроскопом структуры, а существуют в виде разрыхлённой хроматиновой сети. Хроматин состоит из ДНК, ассоциированной с белками-гистонами, и занимает значительную часть объёма ядра. При этом хромосомы не перемешиваются: каждая занимает собственный участок (хромосомное доменное пространство), что было показано методами флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) и Hi-C.
Внутри ядра хромосомы подчиняются его структурной организации:
- Ядрышко — плотная область, где транскрибируются гены рРНК; к нему прикреплены хромосомы, несущие гены рРНК (у человека это хромосомы 13, 14, 15, 21 и 22).
- Гетерохроматин — плотно упакованные, транскрипционно неактивные участки хромосом, часто прилежат к ядерной оболочке.
- Эухроматин — рыхло упакованная, активно транскрибируемая часть хромосом, сосредоточенная преимущественно в центральной зоне ядра.
¶Расположение во время митоза и мейоза
В период деления клетки (митоз и мейоз) хромосомы максимально конденсируются, становясь видимыми в световой микроскоп в виде характерных палочковидных структур. Именно в этот момент они покидают обычное ядерное пространство: ядерная оболочка разрушается, и хромосомы оказываются в цитоплазме, формируя метафазную пластинку в экваториальной плоскости делящейся клетки. После завершения деления ядерная оболочка восстанавливается вокруг каждой группы хромосом, и они снова оказываются внутри интерфазных ядер.
¶Хромосомы вне ядра
¶Митохондриальная ДНК
В митохондриях некоторых организмов, включая человека, обнаружены кольцевые молекулы ДНК, которые по строению и функциям напоминают бактериальные хромосомы. Эти молекулы не связаны с гистонами и кодируют часть белков энергетического обмена, а также рРНК и тРНК. Митохондриальная ДНК наследуется исключительно по материнской линии.
¶Хлоропластная ДНК
У растений и водорослей аналогичные кольцевые молекулы ДНК находятся в хлоропластах. Согласно эндосимбиотической теории, митохондрии и хлоропласты произошли от свободноживущих прокариот, поглощённых клеткой-хозяином, и сохранили собственный генетический материал.
¶Бактериальные хромосомы
У бактерий, не имеющих оформленного ядра, единственная кольцевая хромосома расположена в специализированной области цитоплазмы — нуклеоиде. Дополнительно бактерии могут содержать небольшие кольцевые ДНК — плазмиды, которые также являются автономными генетическими единицами.
¶Хромосомный набор человека
У большинства людей соматические клетки содержат 46 хромосом, объединённых в 23 пары: 22 пары аутосом и одну пару половых хромосом (XX у женщин, XY у мужчин). Все они находятся в ядре и при конденсации в процессе деления образуют хорошо изученные морфологические типы — метацентрические, субметацентрические и акроцентрические хромосомы, различающиеся положением центромеры.
¶Значение знания о локализации хромосом
Представление о том, где находятся хромосомы, имеет практическое значение в медицине и биотехнологии. Локализация конкретных генов на хромосомах позволяет диагностировать наследственные заболевания, связанные с нарушением числа или структуры хромосом (синдром Дауна, синдром Тёрнера, хронический миелолейкоз с филадельфийской хромосомой). Методы картирования генов и хромосомная инженерия используют эти данные для разработки диагностических и терапевтических подходов.
Источники:
- Альтеров О. А., Козлов В. М. «Общая биология»
- Воронин Н. С. «Ботаника с основами микологии»
- Мамонов А. Г., Родман Г. С. «Ботаника»
- Alberts B. et al. «Molecular Biology of the Cell»
- Watson J. D. et al. «Molecular Biology of the Gene»