Хромосомалардың құрылысы және функциясы

Жоғарыда атап өткеніміздей, әрбір ядрода хромосомалардың тұрақты саны және олардың әрқайсысының өзіне тән генетикалық мәні болады. Әрбір хромосома хромонема деп аталатын ДНҚ жіпшесінен тұрады, ол жіпшенің бойында тізілген моншақ сияқты құрылымдар - хромомерлер орналасқан. Хроомосоманың міндетті түрде болатын құрылым ерекшелігіне бірінші жинақталу (перетяжка) жатады, ол хромосоманы екі бөлікке бөледі. Бірінші жинақталудың ішінде ерекше түзіліс - центромера болады, ол хромосомалардың митоздық бөлінуінде маңызды роль атқарады. Центромера прафазадағы хромосомалардың пішінін анықтайды.

Егер центромера хромосоманың ортасында орналасса және хромосоманы тең екі иыққа бөлсе, онда хромосоманың құрылымы X- тәріздес болады, оны метаорталықты хромосома деп атайды. Центромера хромосоманы тең екі иыққа бөлмесе, ондай хромосомаларды акроцентрлі хромосомалар деп атайды. Егер центромера хромосоманың ұшына өте жақын орналасса және хромосома иықтарының біреуі ғана анық көрінсе, оны телоорталықты хромосома деп атайды. Кейбір хромосомалардың ішінде екінші бунақталу болады. Кейде екінші бунақталудың көрінуі қаншалықты анық, хромосома иықтарының біреуінің шеткі бөлігі ол хромосома мен тек жіңішке жіп арқылы ғана жалғасқан сияқты болып көрінеді. Ондай хромосома «серікті» (қосшы) хромосома деп аталады.

Клеткалар бөлінгенде хромосомалардың морфологиялық ерекшеліктері өзгермей сақталады. Клетка бөлінер алдында әр хромосома да бөлінеді. Бұл процесс ядродағы хромосомалар санының екі еселенуіне әкеледі. Сомалық клетка ядроларындағы ДНҚ-ның мөлшері жыныс клеткаларының ядроларына қарағанда екі есе көп болады. Клеткалардың бұл екі типі бір-бірінен хромосомаларының саны бойынша ажыратылады. Жыныс клеткаларындағы хромосомалардық саны гаплоидты деп аталады және «n» белгісі арқылы белгілгіленеді. Көп клеткалы организм денесінің сомалық клеткаларында хромосомалардың саны екі есе көп болады, және оны диплоидты деп атайды (2n). Морфологиясы, құрылысы және көлемі бірдей жұп хромосомаларды гомологты немесе ұқсас хромосомалар деп атайды. Хромосомалардың әр жұбының біреуі аналық, екіншісі аталық организмнен келеді. Әртүрлі организмдердің сомалық тканьдері клеткаларындағы хромосомаларды зерттеу тканьдердің тек өзіне ғана тән хромосома болатынын көрсетгі. Әр түрге тән хромосомалар жиынтығының ерекшеліктері – хромосомалардың саны және формасы (пішіні) оның кариотипі деп аталады.

Кариотиптегі хромосомалар саны жануарлар мен өсімдіктердің құрылым деңгейімен байланысты емес. Жоғары сатыдағы организмдерге қарағанда қарапайым организмдердің хромосомалар саны көп болуы мүмкін.

Хромосомаларды жұбымен топтастыра отырып, профазалық немесе метафазалық хромосомалардың микрофотографиялары бойынша идиограмма (хромосомаларды ұзындығы бойынша орналастыру) құруға болады. 79-шы жылдардың басында дифференциалды түс әдісі хромосомаларды бір-бірінен ажыратуға мүмкіндік берді. дрозофиланың), ішек клеткаларының, мальпиги түтікшелерінің клеткалары -ядроларынан табылды. Алып хромосомалар, сол сияқты кейбір өсімдіктер синергидтерінің ядроларынан, қарапайым жануарлардан да табылды. Интерфазалық сомалық және жыныс клеткаларындағы хромосомаларға қарағанда, алып хромосомалар олардан 100-200 есе ұзын және 1000 есе жуан. Алып хромосомаларды қарағанда, олардан көлденең жолақтар көрінеді. Ондай жолақтар ашығырақ және күңгірттеу - дискілердің кезектесуінен түзіледі. Ол жолақтар - дискілер бір-біріне тығыз жанасқан, күшті ширатылған хромонемалар учаскелері немесе хромомерлер болып табылады. хромомерлер политенді хромосомалар деп аталады. Дискілердің көлемі мен морфологиясы өте өзгергіш келеді, бірақ әр хромосома үшін олар тұрақты және оны ұқсастыру (идентификациялау) үшін маркер қызметін атқара алады.

Алып хромосомаларға тән аса үлкен көлемділік пен пішіндер, олардың барынша көп тарқатылуы және хромосомалардың ажырап кетпей ұдайы өзін-өзі өндіруі нәтижесінде пайда болады.

Ядро мен клетканың бөлінуінсіз-ақ, өзін-өзі өндіру есебінен хромосомалар санының көбеюін эндомитоз деп атайды. Осының арқасында өндірілген хроматидтер ажырап кетпейді және бір-біріне тығыз жанасып қала береді.

Мейоз

Клеткалар митоздық жолмен бөлінгенде хромосомалардың тұрақты саны сақталады. Онда да, бастапқы және жаңа екі клеткалардағы хромосомалар жиынтықтары өзара ұқсас болады. Егер жыныс клеткаларының түзілуі де осындай жолмен жүрсе онда ұрықтанғаннан кейін хромосомалардың саны әруақытта еселеніп артып отырған болар еді. Мейоз нәтижесінде гаметалар -жұмыртқа клеткалары мен сперматазоидтар яғни жыныс клеткалары пайда болады. Гаметалар түзілуі кезінде редукциялану, яғни хромосомалар санының екі есе азаю процесі жүреді. Редукциялық бөліну жануарларда гаметалар түзілуі кезінде (генетикалық редукция), өсімдіктерде споралар (споралық редукция) түзілуі кезінде байқалады. Мейоз нәтижесінде пайда болған гаметаларда хромосомалардың бір ғана, яғни гаплоидты жиынтығы (n) болады.

Мейоз барлық организмдерде дерлік ұқсас жолмен жүреді. Мейоздың екі бөлінуі шартты түрде бірінші мейоз (мейоз I, редукциялық) және екінші мейоз (мейоз II, эквациялық) деп аталады. Митоз сияқты мейоздық бөліну де профаза, метафаза, анафаза және телофаза стадияларынан тұрады. Мейоздың алдында интерфаза процесі, ал онда хромосомалар редупликациясы - ДНҚ-ның синтезі жүреді.

Редукциялық бөліну І-ші профазадан басталады және ол митоздың профазасынан принципті түрде өзгеше болады. І-профаза күрделі стадия. Ол бес кезеңге бөлінеді: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена және диакинез.

Лептотена (нәзік жіпшелер стадиясы) - митоздың алғашқы профазасын еске түсіреді. Хромосомалар әлсіз, өте нәзік әрі ұзын (метафазадағыдан 2-5 рет ұзынырақ) жіпшелер түрінде көрінеді. Электронды микроскоппен бұл кезде хромосомалардың центромера арқылы қосылған екі хроматидтен тұратындығы көрінеді. Ал бұл жағдай, мейоздың алдындағы интерфазада хромосомалардың екі еселенуі болып кеткенін байқатады.

Зиготена (қосарлы жіптер) – көлемі бірдей хромосомаларкон коньюгацияланып қосылады. Ең басында жекелеген гомолотты хромосомалар коньюгациялары жүреді. Бұл гомологты хромосомалардың қосылуын синапсис деп атайды. Зиготенаның соңына қарай олардың қосылуы бүкіл ұзындығы бойынша аяқталады. Коньюгацияланушы гомологты хромосомаладың әр жұбы бивалент түзеді. Бұл стадияға стаптонемалық комплекстің көрінуі тән. Электрондық микроскоппен қарағанда синаптонемалық комплекс коньюгацияланушы хромосомалар арасында орналасқан жіпше түрінде болады.

Пахитена (жуан жіпшелер стадиясы) - ширатылу және конденсациялану есебінен хромосомалардың жуандауымен қысқаруы арқылы сипатталады. Бивалентгердің саны хромосомалардың гаплоидты санына (n) тең. Бұл стадияда хромосомалардың хромомерлік бейнесі жақсы көрінеді. Пахитенада синаптонемалық комплекстің түзілуі аяқталады.

Диплотенада биваленттер және олардың әрқайсысын құрайтын төрт хроматидтер анық көрінеді. Бұл стадияда гомологтардың серпіліп жіберілуі басталады және хиазмалар деп аталатын, гректің «хи» (Х) әріпіне ұқсас әртүрлі фигуралар пайда болады, Хиазмалар бивалентгегі хромосомалардың гомологты учаскелерінің алмасуының дәлелі. Диплотена стадиясында көптеген ядрошықтар пайда болады. Диплотена стадиясында зигонемада жүрген процестерге қарама-қарсы процестер жүреді, яғни тартылудың орнына гомологтық хромосомалар сыртқа тебіледі.

Диакинезде ширатылу күшейе түседі де, хиазмалардың саны азайып, биваленттер ядроның шет жағына орналасады. Ядроның қабығы мен ядрошықтар жойылады және ұршықтың толық түзілуімен І-профаза аяқталады.

І-ші метафазада биваленттер метафазалық пластинканы құра отырып, клетканың экватор жазықтығына орналаса бастайды. Хромосомалар толық жуандайды және қысқарады. Организмнің сомалық клеткасындағы хромосомалар санынан биваленттер саны екі есе кем, яғни гаплоидты санға тең болады.

І-ші анафазада бір центромераға бекіген екі хроматидтерден тұратын хромосомалар қарама-қарсы полюстерге таралады. Митоздың анафазасынан мейоздың І-ші анафазасының басты айырмашылығы осы болып табылады. Әр биваленттің аталық және аналық центромералары қарама-қарсы полюстерге тарайды және олар бір-біріне тәуелсіз қозғалады. Одан әрі қарай центромералардың редукциясы жүреді. І-ші телофаза ядролық мембрананың түзілуімен және ядро құрылымының қалпына келуімен сипатталады.

Содан кейін қысқа стадия интерфаза немесе интеркинез басталады. Кәдімгі интерфазадан интеркинездің айырмашылығы сол, интеркинезде хромосомалар екі еселенбейді және ДНҚ синтезі жүрмейді.

Интеркинездің ізінше мейоздың екінші бөлінуі - эквациялық бөліну басталады. Ол бөліну митоз типімен жүреді.

ІІ-ші профазада хромосомалардың ширатылуы есебімен олар жақсы көріне бастайды. Ядролық қабықша, ядрошық жойылады, ұршық тәрізді жіпшелер түзіледі.

ІІ-ші метафазада барлық хромосомалардың центромералары экватор жазықтығына орналасады. Полюстен қараған кезде, клеткалардың хромосомалар саны гаплоидты, ал бірақ әр хромосома екі хроматидтерден тұратындығы анық көрінеді.

ІІ-ші анафазада екі еселенген центромералар бір-бірінен ажырайды нәтижесінде жаңа түзілген хроматидтер әр полюстерге тарайды.

ІІ-ші телофазада гаплоидты төрт ядролар түзіледі. Содан соң цитокинез жүреді де, нәтижесінде төрт клетка пайда болады.

Сонымен, екі бөлінуден (редукциялық және эквациялық) тұратын мейоз, бастапқы клеткаға қарағанда хромосомалар саны екі есе кем болатын төрт клетканың пайда болуын қамтамасыз етеді. Митоз бен мейоздың ұқсастығы мен өзгешелігі кестеде келтірілген.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: