Функцыі храмасом і іх будова. Якую функцыю выконваюць храмасомы ў клетцы?

У дадзеным артыкуле будуць разгледжаны такія структуры эукарыятычнай клетак, як храмасомы, будова і функцыі якіх вывучаюцца галіной біялогіі, званай цыталогія.

Гісторыя адкрыцця

Якія з'яўляюцца асноўнымі кампанентамі ядра клеткі, храмасомы былі выяўленыя ў 19 стагоддзі адразу некалькімі навукоўцамі. Расійскі біёлаг І. Д Чысцякоў вывучаў іх працэсе Мітоз (дзялення клетак), нямецкі анатам Вальдейер выявіў іх у час падрыхтоўкі гісталагічныя прэпаратаў і назваў храмасомамі, то ёсць афарбоўваць цялятамі за хуткую рэакцыю гэтых структур пры ўзаемадзеянні з арганічным фарбавальнікам фуксінам.

Флемінг абагульніў навуковыя факты пра тое, якую функцыю выконваюць храмасомы ў клетках, якія маюць аформленае ядро.

Знешняя будова храмасом

Гэтыя мікраскапічныя адукацыі знаходзяцца ў ядрах - найважнейшых арганэл клеткі, і служаць месцам захоўвання і перадачы спадчыннай інфармацыі дадзенага арганізма. Храмасомы ўтрымліваюць адмысловае рэчыва - храмаціне. Яно ўяўляе сабой кангламерат з тонкіх нітак - фібрыл і гранул. З хімічнага пункта гледжання, гэта злучэнне лінейных малекул ДНК (іх каля 40%) са спецыфічнымі вавёркамі-гистонами.

Комплексы, у склад якіх уваходзіць 8 малекул пептыдаў і ніткі ДНК, закручаныя на бялковых глобул, як на шпульках, называюцца нуклеосомами. Ўчастак дэзаксірыбануклеінавай кіслаты ўтварае 1,75 абаротаў вакол стрыжневы часткі і мае выгляд эліпсоіда прыблізна 10 нанаметраў у даўжыню і 5-6 у шырыню. Прысутнасць гэтых структур (храмасом) у ядры служыць сістэматычным прыкметай клетак эукарыятычнай арганізмаў. Менавіта ў выглядзе нуклеосом храмасомы выконваюць функцыю захавання і перадачы ўсіх генетычных прыкмет.

Залежнасць будовы храмасомы ад фазы клеткавага цыклу

Калі клетка знаходзіцца ў стане Інтэрфаза, якая характарызуецца яе ростам і інтэнсіўным абменам рэчываў, але адсутнасцю дзялення, то храмасомы ў ядры маюць выгляд тонкіх деспирализованных нітак - хромонем. Звычайна яны пераплецены паміж сабой, і візуальна падзяліць іх на асобныя структуры немагчыма. У момант наступлення клеткавага дзялення, якое ў саматычных клетак называецца Мітоз, а ў палавых - мейозом, храмасомы пачынаюць спирализоваться і патаўшчаецца, становячыся добра адрознымі ў мікраскопе.

Ўзроўні арганізацыі храмасом

Адзінкі спадчыннасці - храмасомы, дэталёва вывучае навука генетыка. Навукоўцы ўсталявалі, што нуклеосомная нітка, якая змяшчае ДНК і бялкі-гистоны ўтвараюць спіраль першага парадку. Шчыльная ўпакоўка храмаціне адбываецца з прычыны адукацыі структуры больш высокага парадку - саленоіда. Ён самаарганізуецца і ўшчыльняецца ў яшчэ больш складаную суперспираль. Усе вышэйпералічаныя ўзроўні арганізацыі храмасомы праходзяць у перыяд падрыхтоўкі клеткі да дзялення.

Менавіта ў митотическом цыкле структурныя адзінкі спадчыннасці, якія складаюцца з генаў, якія змяшчаюць ДНК, кароцяцца і патаўшчаюцца у параўнанні з ніткападобнымі хромонемами перыяду Інтэрфаза прыблізна ў 19 тыс. Разоў. У такім кампактным выглядзе храмасомы ядра, функцыі якіх заключаюцца ў перадачы спадчынных прыкмет арганізма, становяцца гатовымі да дзялення саматычных ці палавых клетак.

марфалогія храмасом

Функцыі храмасом можна растлумачыць, вывучыўшы іх марфалагічныя асаблівасці, якія найлепшым чынам прасочваюцца ў митотическом цыкле. Даказана, што яшчэ ў сінтэтычнай стадыі Інтэрфаза маса ДНК у клетцы падвойваецца, так як кожная з даччыных клетак, якія ўтварыліся ў выніку дзялення, павінна мець такі ж аб'ём спадчыннай інфармацыі, як і зыходная матчына. Гэта дасягаецца ў выніку працэсу редупликации - самоудвоения ДНК, таго, што адбываецца пры ўдзеле фермента ДНК-полимеразы.

У цыталагічных прэпаратах, прыгатаваных у момант метафазы Мітоз, у раслінных або жывёл клетках пад мікраскопам добра прыкметна, што кожная храмасома складаецца з двух частак, званых хроматидами. У далейшых фазах Мітоз - анафазе і, асабліва, телофазе - адбываецца іх поўнае падзел, у выніку чаго кожная хроматида становіцца асобнай храмасомай. Яна ўтрымлівае бесперапынна ўшчыльненую малекулу ДНК, а таксама ліпіды, кіслыя вавёркі і РНК. З мінеральных рэчываў у ёй прысутнічаюць іёны магнію і кальцыя.

Дапаможныя структурныя элементы храмасомы

Каб функцыі храмасом у клетцы ажыццяўляліся ў поўнай меры, гэтыя адзінкі спадчыннасці маюць спецыяльнае прыстасаванне - першасную перацяжку (центромеру), якая ніколі не спирализуется. Менавіта яна падзяляе храмасому на дзве часткі, званыя плячыма. У залежнасці ад размяшчэння центромеры, генетыкі класіфікуюць храмасомы на равноплечие (метацентричные), неравноплечие (субметацентричные) і акроцентричные. На першасных перацяжка фармуюцца адмысловыя адукацыі - кинетохоры, якія ўяўляюць сабой дискообразные бялковыя глобулы, размешчаныя па абодвух баках центромеры. Самі кинетохоры складаюцца з двух участкаў: знешнія кантактуюць з Мікрафіламенты (ніткамі верацяна дзялення), прымацоўваючыся да іх.

Дзякуючы скарачэнню нітак (Мікрафіламенты), ажыццяўляецца строга спарадкаванае размеркаванне хроматид, якія ўваходзяць у склад храмасомы, паміж даччынымі клеткамі. Некаторыя храмасомы маюць адну або некалькі другасных перацяжак, якія не ўдзельнічаюць у Мітоз, так як да іх не могуць далучацца ніткі верацяна дзялення, але менавіта гэтыя ўчасткі (другасныя перацяжкі) забяспечваюць кантроль над сінтэзам ядзеркаў - арганэл, якія адказваюць за фарміраванне рыбасом.

Што такое карыатыпе

Вядомыя навукоўцы-генетыкі Морган, Н. Кальцоў, Сэттон ў пачатку 20-га стагоддзя скрупулёзна вывучылі храмасомы, будова і функцыі іх у саматычных і палавых клетках - гамет. Імі было ўсталявана, што кожнай клетцы ўсіх біялагічных відаў ўласціва пэўная колькасць храмасом, якія маюць спецыфічную форму і памеры. Было прапанавана ўсю сукупнасць храмасом у ядры саматычнай клеткі назваць карыатыпе.

У папулярнай літаратуры карыатыпе часта атаясамліваюць з хромосомным наборам. На самай справе гэта не ідэнтычныя паняцці. Напрыклад, у чалавека карыатыпе складае 46 храмасом у ядрах саматычных клетак і пазначаецца агульнай формулай 2n. Але такія клеткі, як напрыклад гепатацытаў (клеткі печані) маюць некалькі ядраў, іх хромосомных набор пазначаецца як 2n * 2 = 4n або 2n * 4 = 8n. Гэта значыць колькасць храмасом у такіх клетках будзе больш чым 46, хоць карыатыпе гепатацытаў складае 2n, то ёсць 46 храмасом.

Лік храмасом у палавых клетках заўсёды ў два разы менш, чым у саматычных (у клетках цела), такі набор называецца гаплоідным і пазначаецца як n. Усе астатнія клеткі цела маюць набор 2n, які называецца дыплоідным.

Хромосомных тэорыя спадчыннасці Моргана

Амерыканскі генетык Морган адкрыў закон сцэпленага спадчыну генаў, праводзячы досведы па гібрыдызацыі пладовых мушак-дразафіл. Дзякуючы яго даследаванням, былі вывучаны функцыі храмасом палавых клетак. Морган даказаў, што гены, размешчаныя ў суседніх локусах адной і той жа храмасомы, ўспадкоўваюцца пераважна разам, то ёсць счапленне. Калі ж гены знаходзяцца ў храмасоме далёка адзін ад аднаго, то паміж сястрынскага храмасомамі магчымы кро- сінговера - абмен ўчасткамі.

Дзякуючы даследаванням Моргана, былі створаны генетычныя карты, з дапамогай якіх вывучаюць функцыі храмасом і шырока выкарыстоўваюць іх у генетычных кансультацыях для вырашэння пытанняў аб магчымых паталогіях храмасом або генаў, якія прыводзяць да спадчынных захворванняў у чалавека. Важнасць высноваў, зробленых навукоўцам, складана пераацаніць.

У дадзеным артыкуле намі былі разгледжаны будова і функцыі храмасом, якія яны выконваюць у клетцы.