Деление хромосом

При исследовании хромосом прежде всего было обнаружено линейное размещение в них генов. Говоря образно, хромосомы представляют собой нити, на которых находятся бусинки-гены. Очень удобными для исследования расположения генов оказались полигенные хромосомы. Размещение в них темных полос - дисков и их число строго постоянны и характерны для данного вида. Было убедительно показано, что относительное положение определения дисков соответствует месту нахождения тех или иных генов.

Важным положением хромосомной теории наследственности является представление о постоянстве и парности числа хромосом во всех клетках. Всеобщая форма размножения клеток у растений и животных - деление. Из одной клетки возникают строго идентичные две. При этом наблюдается деление ядра - митоз и деление цитоплазмы - цитокинез.

Ядро не может разделиться чисто механически - в таком случае хромосомы и гены распределялись бы случайно. Поэтому процесс митоза очень упорядочен. Происходит последовательно удвоение вещества хромосом, изменение их физического состояния и организации, расхождение дочерних хромосом к полюсам клетки и образование двух новых ядер. Весь цикл завершается разделением цитоплазмы и появлением перегородки между сестринскими клетками.

Мы отметили только общие черты деления клетки. На самом деле это очень сложный и строго регулируемый процесс. Он длится у разных клеток от 30 мин до 3 ч. Ему предшествует длительная подготовка клетки к делению. Удваивается масса клеточной протоплазмы, хромосом и других органелл, возникает нарушение ядерно-плазменных отношений и подается команда (в виде специальных веществ) к делению клетки.

Идею обязательного удвоения генетического материала при делении ядра высказал советский биолог Н. К. Кольцов. Он предположил ауторепродукцию всего молекулярного состава исходной хромосомы - иначе структура наследственности нарушилась бы. Перед делением рядом с хромосомой строится точная ее копия по матричному типу.

Это положение полностью подтвердилось молекулярной генетикой. В результате удвоения у каждой хромосомы образуются две сестринские хроматиды. Они соединены центромерой. Затем происходит движение хроматид в противоположные стороны. Поэтому в двух частях клетки находится одинаковое число хроматид, которые затем становятся хромосомами.

Для каждого вида растений и животных характерно определенное число хромосом. У ржи их в каждой клетке 14, у свеклы- 18, кукурузы - 20, дуба - 24, лягушки - 24, мыши - 40, кролика - 44. Количество хромосом не соответствует уровню организации организмов: например, у человека их 46, а у лошади и осла - 66.

Известно, что большинство организмов размножаются половым путем в результате слияния половых клеток. Если каждая гамета будет содержать столько же хромосом, как и соматическая клетка, то в процессе оплодотворения у зиготы хромосом окажется вдвое больше, чем у родителей. И в каждом последовательном поколении их число будет удваиваться. Во избежание этого эволюционно выработался специальный механизм особого клеточного деления - мейоз.Перед образованием женских и мужских половых клеток происходит уменьшение (редукция) числа хромосом вдвое.

Хромосомы в соматических клетках представлены парами. Из 14 хромосом у ржи 7 пар, у свеклы - 9, кукурузы-10, у человека - 23. Хромосомы каждой пары относительно идентичны (они названы гомологичными). В результате мейоза в каждую гамету попадает по одной хромосоме каждой пары. Число хромосом в гаметах уменьшается в два раза, и каждая хромосома представлена индивидуально. Такой набор хромосом назван гаплоидным. При оплодотворении встречаются два гаплоидных набора, в результате чего восстанавливается прежний диплоидный набор хромосом.

В каждой паре хромосом одна получена от матери, другая - от отца.