Хромосома: что это такое, функции, значение
Хромосомы - важнейшие структуры, обеспечивающие хранение, реализацию и передачу наследственного материала в клетках живых организмов. Без хромосом невозможны процессы деления клетки, размножения и развития организмов. Тем не менее, многие аспекты организации и функционирования хромосом до конца не изучены.
В данной статье рассматривается современное представление о строении и роли хромосом в клетке, анализируются последние открытия в этой области, позволяющие по-новому взглянуть на понятие "хромосома".
Определение
Хромосомы - это структуры в ядре клетки, содержащие набор генов, отвечающих за хранение и передачу наследственной информации. Они представляют собой свернутые нити ДНК с белками - гистонами. Количество и строение хромосом в клетке называется кариотипом, он является видоспецифичным.
У человека в норме 46 хромосом, которые образуют 23 пары. 22 пары - аутосомы, они одинаковы у мужчин и женщин. Последняя пара - половые хромосомы, определяющие пол: у женщин две X-хромосомы, у мужчин - X и Y. Любые отклонения от нормального числа хромосом приводят к серьезным нарушениям и заболеваниям.
Хромосомы необходимы для жизнедеятельности эукариотических клеток. Благодаря хромосомам происходит упаковка гигантских молекул ДНК, их сохранение при делениях клетки и передача дочерним клеткам. Такие объемные структуры позволили реализовать передачу наследственной информации от поколения к поколению.
Строение
Хромосомы состоят из длинных молекул ДНК и белков. ДНК достигает огромной длины, поэтому для размещения в микроскопическом ядре клетки она должна быть многократно упакована.
Первый уровень упаковки - намотка ДНК на гистоны с образованием нуклеосом. Нуклеосомы образуют далее спирализованную нить диаметром 10 нм. На втором уровне эта нить скручивается в 30-нм фибриллу. На третьем уровне фибриллы сворачиваются в петли.
При подготовке к делению клетки необходимо упаковать хромосомы еще сильнее, чтобы они могли разъединиться в анафазе митоза. Образуются конденсированные, плотные структуры - митотические хромосомы. Они состоят из двух хроматид, связанных в области центромеры. В центромерах происходит крепление к веретену деления.
Что такое хромосома во время деления клетки? Это хорошо видимая в микроскоп структура, состоящая из двух хроматид. При монохромном окрашивании можно различить форму, размер и внутреннюю структуру хромосом. Определить точное количество и идентифицировать каждую хромосому позволяет дифференциальное окрашивание.
Функции хромосом
Основные функции хромосом - хранение, реализация и передача наследственной информации. Эти гигантские молекулы содержат весь генетический код, необходимый для функционирования и воспроизведения клетки.
Благодаря многократной упаковке, хромосомы позволяют компактно разместить длинные молекулы ДНК с генами в ядре. При этом генетический материал остается доступным для считывания и реализации в процессах транскрипции и трансляции.
Еще одна важная функция хромосом - обеспечение правильного распределения генетического материала между дочерними клетками при делении. Благодаря структуре с двумя хроматидами и наличию центромеры, сестринские хроматиды точно расходятся к полюсам клетки в анафазе митоза.
Итак, что такое хромосома? Это динамичная структура, обеспечивающая компактное хранение, реализацию и передачу генетической программы клетки, необходимой для поддержания всех процессов жизнедеятельности.
Значение хромосом
Хромосомы имеют огромное значение для жизни. Без этих структур существование эукариотических организмов, включая человека, было бы невозможно.
Во-первых, хромосомы позволяют реализовывать генетическую программу клетки и организма. Считывание информации с ДНК и синтез соответствующих белков обеспечивает все процессы жизнедеятельности.
Во-вторых, благодаря специальной структуре, хромосомы разделяются в анафазе митоза и точно распределяют гены между дочерними клетками. Это позволяет сохранять число хромосом из поколения в поколение.
Хромосома - это главный носитель наследственной информации, без которого невозможно существование сложноорганизованной жизни. Сбои в структуре или числе хромосом приводят к серьезным нарушениям развития и заболеваниям.