Хромосомы эукариотических клеток

Как вы уже знаете, ДНК в ядрах клеток эукариот образует сложный комплекс с белками — хроматин. Хроматин имеет вид нити (двойной цепи) ДНК, намотанной вокруг небольших белковых шариков, образованных специальными белками — гистонами. Белковые шарики с намотанной нитью ДНК называют нуклеосомами. Они могут скручиваться в пространстве, образуя тонкую спираль. А эта спираль способна скручиваться в спираль большего диаметра, а затем еще большего и еще (рис. 25.1).

Процесс упаковки ДНК называют спирализацией, или конденсацией, хроматина. Его результатом является то, что очень длинная нить ДНК оказывается упакованной в очень маленьком объеме. Но если слишком сильно уплотнить ДНК, то из нее невозможно будет считывать наследственную информацию. Поэтому хроматин в ядрах клеток большую часть времени не очень конденсирован: те участки, которые необходимы для работы клетки, почти не спирализованы, в то время как участки, которые в данный момент не используются, спирализованы сильнее.

Рис. 25.1. Упаковка ДНК в ядре клетки

Рис. 25.2. Строение хромосомы в начале деления клетки

Подготовка клетки к делению

Перед делением клетки хроматин сильно спирализуется, потому что в таком виде гораздо легче правильно распределить ДНК между клетками, которые образуются в результате деления. При наивысшей степени спирализации образуются хромосомы — компактные структуры из ДНК и белков. Каждая отдельная нить ДНК с белками имеет вид палочки (это и есть хромосома).

Перед делением клетки происходит очень важный процесс — удвоение всей ДНК клетки. Поэтому каждая хромосома в начале деления клетки состоит из двух одинаковых палочек — хроматид, соединенных между собой в зоне специализированных участков ДНК — центромер. Центромера есть на каждой хроматиде. По разные стороны от центромеры расположены плечи хромосомы. Поэтому в начале деления у клетки хромосомы Х-образная («X» читается как «икс») форма (рис. 25.2).

В клетках эукариот каждая хромосома присутствует в ядре в двух копиях. Организм получает по одной копии хромосомы от каждого из своих родителей. Такие хромосомы называют гомологичными.

Клеточный цикл

Клеточный цикл — это период жизни клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или гибели.

Он состоит из двух основных частей — процесса деления и интерфазы. Во время интерфазы в клетках происходит много процессов, в частности процесс репликации (удвоения) ДНК, синтез РНК, белков и других веществ. Клетки растут и накапливают вещества, необходимые для будущего деления.

Деление клеток может происходить по-разному. Прокариотические клетки делятся преимущественно путем простого деления. В этом случае их бактериальная хромосома (нуклеоид) удваивается путем репликации. Новая копия прикрепляется к клеточной мембране, после чего между ними формируется новая клеточная стенка.

У эукариот процесс деления более сложный из-за наличия ядра и наследственного материала в виде нескольких хромосом. В большинстве случаев деление эукариотических клеток происходит в форме митоза или мейоза.

Митотическое деление

Митотическое деление — это деление клеток, которое происходит при бесполом размножении, а также во время роста и развития организмов. Такое деление обеспечивает увеличение числа клеток, а также замещение соматических клеток. Митотическое деление состоит из двух основных этапов — митоза (деления ядра) и цитокинеза (деления цитоплазмы). А сам митоз разделяют на четыре фазы — профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

У эукариот в результате митотического деления из одной материнской клетки образуются две дочерние. При этом дочерние клетки получают столько же хромосом, сколько было у материнской клетки.

Другая часть клеточного цикла — интерфаза — обычно длится значительно дольше, чем деление клетки. В этой фазе происходит синтез молекул АТФ и белков, увеличение количества основных органелл цитоплазмы, удвоение молекул ДНК и другие процессы.

Фазы митоза

Окончание таблицы