§ 14. Ядро клетки
Хромосомы. В начале деления клетки происходит спирализация хроматина. При этом формируются короткие и плотные структуры — хромосомы, которые можно рассмотреть с помощью микроскопа. В состав хромосом входят молекулы ДНК и белки, которые обеспечивают *компактизацию* (плотную упаковку) ДНК.
На начальных стадиях деления клетки хромосомы состоят из двух одинаковых тяжей — сестринских хроматид, соединенных в области центромеры, или первичной перетяжки (рис. 14.2). Каждая из сестринских хроматид содержит по одной молекуле ДНК, причем эти молекулы абсолютно идентичны. Они образуются в результате удвоения исходной материнской молекулы ДНК перед делением клетки.
Центромера делит хромосому на плечи одинаковой или разной длины. В зависимости от расположения центромеры выделяют три типа хромосом. У равноплечих хромосом центромера находится посередине или почти посередине, поэтому плечи практически равны по длине. Неравноплечие хромосомы имеют плечи разной длины, а у палочковидных одно плечо длинное, а второе очень короткое, почти незаметное (рис. 14.3).
*Концевые участки плеч хромосом называются теломерами. Они содержат определенные многократно повторяющиеся последовательности нуклеотидов. Теломеры выполняют защитную функцию — предохраняют хромосомы от слипания друг с другом. В результате удвоения молекул ДНК, предшествующего каждому делению клетки, теломеры укорачиваются. Считается, что это является одной из причин биологического старения, т. к. при уменьшении длины теломер до критической клетка теряет способность к делению. Однако в некоторых клетках красного костного мозга, росткового слоя эпидермиса, раковых, имеется фермент теломераза. Этот фермент удлиняет теломеры, поэтому клетки, в которых он активен, способны делиться неограниченное количество раз. За открытие механизмов защиты хромосом теломерами и фермента теломеразы американские ученые Э. Блэкберн, К. Грейдер и Д. Шостак в
Как вы уже знаете из курса биологии 10-го класса, для половых клеток (гамет) и спор характерен одинарный набор хромосом. Этот набор также называют гаплоидным и обозначают как 1n. В гаплоидном наборе нет парных хромосом, каждая из них уникальна и отличается от других по строению и содержанию наследственной информации.
Соматические клетки обычно содержат двойной, или диплоидный, набор хромосом — 2n. Количество хромосом в таком наборе четное. Одинаковые по размерам и особенностям строения хромосомы образуют пары и называются гомологичными. Хромосомы в каждой паре имеют разное происхождение: одна из гомологичных хромосом унаследована от матери, а другая — от отца. Так, гаплоидные яйцеклетка и сперматозоид человека имеют по 23 хромосомы (1n = 23). При их слиянии образуется диплоидная зигота, содержащая 23 пары, т. е. 46 хромосом (2n = 46). Из зиготы развивается человек, в соматических клетках которого содержится по 46 хромосом (23 материнских и 23 отцовских).
Особи каждого вида обладают определенным набором хромосом, сходных по размерам, форме и строению. Хромосомный набор, характерный для соматических клеток того или иного вида живых организмов, называется кариотипом. При анализе кариотипа учитывают количество хромосом, их величину, форму и особенности строения. Каждому биологическому виду свойствен особый, уникальный кариотип. Даже у близкородственных видов хромосомные наборы отличаются, поэтому кариотип иногда называют «хромосомным паспортом» вида.
Количество хромосом не связано с уровнем организации живых организмов. Например, в кариотипе гориллы 48 хромосом, карпа — 100, а у некоторых видов протистов — до 1600. Соматические клетки гороха посевного содержат 14 хромосом, а хвоща полевого — 216.