Функції та особливості будови хромосом

Близько 28 тисяч генів кодуються у ДНК людини. Молекули нуклеїнової кислоти з цієї причини досягають великих розмірів, що незручно у процесі розподілу клітин. Щоб запобігти втраті генетичної інформації, природа вигадала хромосоми.

Будова хромосоми

Ці щільні структури мають паличкоподібну форму. Хромосоми відрізняються одна від одної довжиною, яка коливається від 0,2 до 50 мкм. Ширина зазвичай має постійне значення і не відрізняється у різних пар щільних тілець.

На молекулярному рівні хромосоми є складним комплексом з нуклеїнових кислот і білків гістонів, співвідношення яких відповідно 40% на 60% за обсягом. Гістони беруть участь у компактизації молекул ДНК.

Варто зазначити, що хромосома – це непостійна структура ядра еукаріотичної клітини. Такі тільця утворюються лише в період розподілу, коли необхідно запакувати весь генетичний матеріал для спрощення його передачі. Тому ми розглядаємо будову хромосоми на момент підготовки до мітозу/мейозу.

Первинна перетяжка є фібрилярним тільцем, яке ділить хромосому на два плечі. Залежно від співвідношення довжини цих плечей, розрізняють хромосоми:

Метацентричні, коли первинна перетяжка знаходиться по центру.
Субметацентричні: довжина плечей відрізняється незначною мірою.
У акроцентричних первинна перетяжка сильно зміщена до одного з кінців хромосоми.
Тілоцентричні, коли одне з плечей повністю відсутнє (у людини не зустрічаються).

Ще одна особливість будови хромосоми еукаріотичної клітини – наявність вторинної перетяжки, яка зазвичай сильно зміщена до одного з кінців. Її головна функція полягає в синтезі рибосомальних РНК на матриці ДНК, які потімформують немембранні органели клітини рибосоми. Також вторинні перетяжки називають ядерцевими організаторами. Розташовуються ці утворення дистального відділу хромосоми.

Декілька організаторів формують цілісну структуру – ядерце. Число таких утворень в ядрі може відрізнятися від 1 до декількох десятків, і зазвичай їх видно навіть у світловому мікроскопі.

Під час синтетичної фази мітозу будова хромосоми змінюється внаслідок подвоєння ДНК у процесі реплікації. При цьому формується звична форма, що нагадує букву Х. Саме в такому вигляді часто можна застати хромосоми та зробити якісний знімок на спеціальних мікроскопах.

Кількість хромосом у різних видів не вказує рівень їх еволюційного розвитку. Ось кілька прикладів:

Людина має 46 хромосом.
У кота 60.
У карася 100.
У щура 42.
У цибулі 16.
У мушки дрозофіли 8.
Миша 40.
У кукурудзи 20
У абрикоса 16.
У краба 254.

Функції хромосом

Ядро є центральною структурою будь-якої еукаріотичної клітини, оскільки воно містить всю генетичну інформацію. Хромосоми виконують низку важливих функцій, а саме:

Зберігання власне генетичної інформації у незмінному вигляді.
Передача цієї інформації шляхом реплікації молекул ДНК у процесі поділу клітини.
Прояв характерних ознак організму з допомогою активації генів, які відповідають синтез тих чи інших білків.
Складання рРНК в ядерцевих організаторах для побудови малої та великої субодиниць рибосом.

Важлива роль при розподілі клітини відводиться первинній перетяжці, до білків якої приєднуються нитки веретена поділу метафазу мітозу або мейозу. При цьомуХ-будова хромосоми розривається на два паличкоподібні тільця, які доставляються до різних полюсів і будуть надалі укладені в ядра дочірніх клітин.

Рівні компактизації

Перший рівень називається нуклеосомним. ДНК при цьому обертається навколо гістонових білків, утворюючи «намистинки на нитці».

Другий рівень – нуклеомірний. Тут «намистинки» зближуються і формують нитки завтовшки до 30 нм.

Третій рівень отримав назву хромомірний. При цьому нитки починають утворювати петлі кількох порядків, тим самим багато разів скорочуючи початкову довжину ДНК.

Четвертий рівень – хромонімний. Компактизація досягає свого максимуму, а отримані паличкоподібні утворення вже видно у світловому мікроскопі.

Особливості генетичного матеріалу прокаріотів

Відмінною рисою бактерій є відсутність ядра. Генетична інформація зберігається за допомогою ДНК, які розкидані по всій клітині у складі цитоплазми. Серед молекул нуклеїнових кислот виділяється одна кільцева. Вона зазвичай розташовується в центрі та відповідає за всі функції прокаріотичної клітини.

Іноді цю ДНК називають хромосомою бактерії, будова якої, звичайно ж, ніяк не збігається з такою в еукаріот. Тому подібне порівняння має відносний характер і просто спрощує розуміння деяких біохімічних механізмів.