Цитологический метод наследственности - Введение. Цитологические основы наследственности

Развитие клеточной теории во второй половине XIX века создало предпосылку для признания законов Менделя.

Наследственность и изменчивость древесных растений

Именно клеточная теория обосновала роль ядра в наследственности. В году Р. Вирхов выдвинул фундаментальное положение Omnis Cellula e Cellulae -всякая клетка от клетки, то есть положение о самовоспроизведении клетки. Флеминг обнаружил, что при митозе хромосомы делятся вдоль, а Е. Страсбургер выделил такие стадии митоза как профаза и метафаза. Именно в этот период сформировалась ядерная гипотеза наследственности — В.

Считается, что цитогенетика как наука начала обосабливаться с г.

Тема 1. Основные понятия и термины современной генетики.

За прошедший период цитология добилась значительных успехов, в ней используются методы других смежных наук. Участки хромосомы, где происходит синтез рРНК, ядерных белков- гистонов называются организаторами ядрышка2 Клеточный цикл. Существование клетки от деления до деления или смерти — жизненный цикл клетки. У одноклеточных жизненный цикл совпадает с жизнью особи. У многоклеточных жизненный цикл состоит из 4 периодов. Первые три — интерфаза: G1- пресинтетический или постмитотический от англ.

В эту фазу происходит активный рост и функционирование клеток, обусловленные возобновлением транскрипции и накоплением синтезированных белков а так же подготовка к синтезу Д Н К. В G2 фазе осуществляется подготовка клеток к делению, в т. В результате заключительного этапа клеточного цикла — митоза редуплицированные хромосомы расходятся в дочерние клетки. Продолжительность клеточного цикла от 10 до 50 часов и зависит от типа клеток, их возраста, гормонального баланса организма, количества Д Н К в ядре, температуры, времени суток и др.

Наиболее вариабельны G1 и G2 фазы, они могут значительно удлиняться в особенности у так называемых покоящихся клеток, в этом случае выделяют G0 период от англ. Gap — промежуток, интервал или период покоя. С учетом этого периода клеточный цикл может длиться недели, месяцы у клеток печениа у нейронов. Набор хромосом в G1-диплоидный, S- тетраплоидный обратимый, G2- диплоидный, а затем митоз.

Митоз представляет собой способ упорядоченного деления клетки, при котором каждая из двух дочерних клеток получает такое же число и те же типы хромосом, какие имела материнская клетка. Митотическое деление представляет собой непрерывный процесс, каждая стадия которого незаметно переходит из одной в другую.

Для удобства принято подразделять митоз на четыре стадии: За счет спирализации длина хромосом уменьшается примерно в 25 раз, разрушается ядрышко, ядрышковое вещество участвует в образовании веретена деления. Центросома делится на дочерние центриоли между которыми формируются нити веретена деления. Центромера делится, и хроматиды превращаются в две совершенно обособленные дочерние хромосомы.

Выстроившись вдоль экватора, хромосомы тотчас же начинают расходиться, причем каждая сестринская хроматида отходит к одному из полюсов. Природа механизма заставляющего хромосомы двигаться к полюсам, пока неизвестна. Телофаза начинается с момента достижения хромосомами полюсов происходит их деспирализация. Вокруг каждого дочернего ядра образуется ядерная оболочка. После деления клетки происходит синтез ДНК, формируется вторая хроматида.

Что приводит к удвоению хромосом. Генетическая сущность митоза заключается в равномерном распределении генетического материала материнской клетки между дочерними клетками. Генетическая изменчивость не меняется.

Изменчивость может измениться при воздействии соматических мутаций или соматического кроссинговера. Например, при чуме у свиней наблюдается пульверизация и фрагментация хромосом. Meiosis — уменьшение по существу состоит из двух клеточных делений при которых число хромосом уменьшается в двое, так что гаметы получают вдвое меньше хромосом чем соматические клетки. Диплоидное число хромосом восстанавливается при оплодотворении.

Уменьшение числа хромосом происходит не беспорядочно, а закономерно, путем попарного соединения гомологичных хромосом и последующего расхождения членов пары к одному из полюсов.

Процесс мейоза заключается в двух, следующих одно за другим клеточных делениях, называемых соответственно первым или редукционным и вторым —эквационным. Репликация хромосом происходит в период S фазы интерфазы. В редукционном делении уменьшается вдвое число хромосом и центромер, однако, каждая центромера прикреплена к дуплицированной хромосоме.

Во втором мейотическом делении центромеры делятся, а каждая дуплицированная хромосома превращается в пару самостоятельных хромосом. В каждом мейотическом делении различают профазу, метафазу, анафазу и телофазу как в митозе. В стадии зигонемы соединение нитей тонкие нити конъюгируют друг с другом синапсис Конъюгация отличается высокой точностью.

Стадия диплонемы или стадия четырех хроматид. Каждая из гомологичных хромосом бивалента расщепляется на две хроматиды, которые полностью не разъединяются. Места соединения хроматид называются хиазмами, которые удерживают моноваленты.

Наследственность и изменчивость древесных растений

Завершается обмен гомологичными участками хромосом. Стадия диакинеза характеризуется максимальным укорочением диплотенных хромосом. Биваленты отходят к периферии ядра, легко подсчитываются. На этом завершается профаза 1. В метафазе 1 исчезает ядерная оболочка, биваленты располагаются в экваториальной плоскости клетки, формируется веретено деления. В анафазе 1 гомологичные хромосомы расходятся к разным полюсам в отличие от митоза к полюсам отходят хромосомы, состоящие из двух хроматид, именно в анафазе происходит редукция — сокращение хромосом.

Телофаза 1 весьма кратковременна, слабо обособлена от анафазы, образуются два дочерних ядра. Её нередко рассматривают как состояние покоя между двумя делениями мейоза-интеркинез. Второе деление мейоза — эквационное происходит в обоих дочерних ядрах, так же как и в митозе. Образовавшиеся четыре клетки имеют гаплоидный набор хромосом.

Основная причина — нерасхождение хромосом: Вторичное — возникает в гаметах у особей с избытком трисомией одной хромосомы в результате образуются и биваленты и униваленты. Механизм поддержания видового постоянства числа хромосом, обеспечивает генетическую разнородность гамет благодаря случайной комбинации материнских и отцовских хромосом, вызывает образование хромосом нового генетического состава благодаря кроссинговеру, что приводит к изменению наследственной изменчивости.

Гаметы у животных образуются в особых органах — гонадах. Диплоидные клетки, из которых образуются гаметы, называют оогониями и сперматогониями. Их быстрое размножение путем митоза приводит к образованию огромного количества клеток. Клетки растут, причем ооциты 1 порядка достигают значительно больших размеров, чем сперматоциты 1 порядка.

Затем одно за другим происходят два деления созревания: В результате делений созревания образуются четыре гаплоидных клетки. Сперматиды — одинаковы по размерам, а у особей женского пола продукты деления созревания неравноценны: Образовавшиеся полярные тельца в дальнейшем развитии не участвуют. Морфологию хромосом, как правило, описывают на стадии метафазы или анафазы, когда они лучше всего видны в клетке.

Гистоны — хромосомные основные белки с высоким содержанием аргинина и лизина. Гистоны прочно соединяются с молекулами ДНК, чем препятствуют считыванию заключенной в ней наследственной информации. В этом состоит их регуляторная роль. Они выполняют структурную функцию, обеспечивая пространственную организацию ДНК в хромосомах. Негистоновые хромосомные белки главным образом кислотные белки.

Среди них ферменты синтеза и процессинга РНК, редупликации репарации ДНК. Гистоны и ДНК объединены в структуру, которая называется хроматиновой нитью хроматидакоторая представляет собой двойную спиральДНК, окружающую гистоновый стержень. Каким именно образом двойная спираль располагается вокруг гистонов, пока не ясно. В определении формы хромосом большое значение имеет положение ее обязательного элемента — центромеры, которая делит хромосому на две части плечи.

В зависимости от положения центромеры различают: При описании хромосом короткое плечо обозначают буквой p, а длинное — g. Объективным критерием для отнесения хромосом к той или иной группе служит центромерный индекс — отношение длины короткого плеча к длине хромосомы в процентах. К морфологической характеристике относят наличие у хромосом вторичных перетяжек, соответствующих зонам ядрышковых организаторов. В таких вторичных перетяжках локализуются гены, ответственные за синтез рРНК.

Синтез и созревание рРНК происходит в ядрышках. Цетромера имеет сложное строение, в ней находится ДНК с характерной последовательностью нуклеотидов. Хромосомы обычно имеют одну центромеру. Её потеря производит к нарушению подвижности и потере хромосомы.

Известны виды с полицентрическими хромосомами, с так называемой диффузной центромерой. У этих видов даже фрагменты разорванных хромосом благополучно расходятся к полюсам. Теломеры или концевые участки хромосом в значительной мере ответственны за существование хромосом как индивидуальных образований, они препятствуют слипанию хромосом. Хромосомы идентифицируют по ряду дополнительных признаков — спутникам сателлитамразличным методам дифференциальной окраски, выделяя более темные гетерохроматиновые и более светлые эухроматиновые участки.

В гетерохроматиновых участках хромосомы более спирализованы чем в эухроматиновых. Гетерохроматиновые участки функционально менее активны. Характер распределения эухроматиновых и гетерохроматиновых участков постоянен для каждой хромосомы. Левитский создал учение о кариотипах согласно которому клетки каждому виду организмов характеризуются наличием определенной и постоянной совокупности индивидуализированных хромосом.

наверх