Высшие растения содержат хромосомы

7. Хромосомная функция в растительных клетках: подробные объяснения

Хромосомы представляют собой длинные структуры, несущие ДНК, находящиеся в центре клеточного ядра. ДНК является фундаментальным биомолекулярным компонентом большинства высших организмов, поскольку состоит из генов.

По сути, хромосомы относятся к поврежденным цепочкам ДНК, чтобы сделать их достаточно компактными, чтобы поместиться внутри ядра. И они выполняют несколько функций от переноса генетической информации до синтеза белка.

Хотя оба завод и клетки животных являются эукариотическими организмами, они имеют разные особенности. Это означает, что у них разные генетические потребности. Следовательно, их хромосомные функции, кроме основных, также имеют некоторые различия.

Функции хромосом в клетках растений:

Переносчик менделевских факторов:

Основная функция хромосом заключается в переносе информации от одного поколения клетки к другому в виде генов. Это включало информацию об особенностях организма — длине, высоте, цветах, которые они показывают или выражают, и т. д. Эти особенности, которые генетически передаются от одного поколения к другому, называются менделевскими факторами.

Влияние на доступность ДНК:

Доступность ДНК точно регулируется структурой хроматина, которая влияет на экспрессию генов и определяет клеточное развитие и метаболическую идентичность, а также рост и развитие растений. Платформа для рекрутирования белковых комплексов, действующих на хроматин, состоит из нуклеосом, содержащих примерно 150 пар оснований. ДНК вокруг каждого октамера гистонов H2A, H2B, H3 и H4, а также линкерного гистона H1. ДНК может быть метилирована, а гистоны могут быть подвергнуты метилированию лизина или аргинина, ацетилированию лизина, убиквитинированию лизина или фосфорилированию серина, среди других посттрансляционных изменений.

Влияние на экспрессия гена:

Экспрессия метаболических генов модулируется структурой хроматина, которая влияет на метаболические состояния. Несмотря на важность структуры хроматина для транскрипции, совсем недавно были обнаружены доказательства того, что модификаторы хроматина непосредственно контролируют метаболические гены. Например, SDG8, HKMT, который катализирует ген-тело H3K36me3, непосредственно нацелен на гены, участвующие в фотосинтезе, питании и энергетическом обмене, а также на гены, которые реагируют на углеродную или световую терапию.

Генный контроль:

Хотя по этой теме было проведено не так много исследований, функция хромосом в контроле генов у растений нельзя отрицать, как это широко распространено в клетках животных и дрожжей. Модифицирующие хроматин комплексы, такие как гистоновые ацетилтрансферазы, гистоновые деацетилазы и комплексы SWI/SNF, играют важную роль в контроле генов растений.

Определение пола растения:

Как и все организмы, высшие растения имеют мужские и женские части, особенно в частях цветков, которые действуют как репродуктивные части. Половые хромосомы большинства высших определяют их пол. Растения, в отличие от большинства животных, могут быть как мужскими, так и женскими, или даже иметь оба признака одновременно.

Тем не менее, многие растения, чтобы избежать самоопыления, должны убедиться, что пыльца с цветка одного и того же растения становится нежизнеспособной, или мужские и женские цветки созревают в разное время. Такие особенности определяются адаптациями этих растений, запечатленными в их хромосомной информации.

Проведение полезных адаптаций:

В случае плотоядных растений, которые растут в почве с очень низким содержанием азота, растения изменили и модифицировали свои листья, чтобы иметь возможность фотосинтеза, а также улавливать живые организмы для восполнения их содержания питательных веществ. Поскольку они не могут поглощать такие питательные вещества из окружающей среды, у них недоразвитые корни. Это результат эволюции на протяжении веков, который внедрялся в хромосому на каждом этапе. Поскольку они так устроены генетически, они не обладают необходимыми свойствами для роста в среде, богатой питательными веществами, где они, вероятно, погибнут.

Синтез белка:

Хромосомы содержат гены, которые экспрессируют белки которые необходимы организму для нормального функционирования, включая ферменты и гормоны. Растения не являются исключением в этом, они очень зависят от гормонов, вырабатываемых в них, чтобы расти и функционировать в полной мере.

Хромосомная структура:

Каждая хромосома имеет то, что называется центромера, также называемая первичной перетяжкой, представляет собой небольшую фиксированную часть хромосомы, где веретена прикрепляются к хромосоме во время митоза или мейоза. Центромера гарантирует, что сестринские клетки имеют одинаковое хромосомное распределение после деления. У них также есть теломеры состоят из тандемных повторов коротких фрагментов ДНК.

В митотической метафазе каждый хромосома имеет две симметричные структуры известны как хроматиды или сестринские хроматиды. Каждая хроматида состоит из одной молекулы ДНК. Центромера связывает сестринские хроматиды вместе. Центромера — это место, где волокна веретена соединяются во время деление клеток. Разнообразные хромосомы имеют разное количество и расположение центромер.

Хромосомы также имеют вторичные перетяжки в дополнение к центромере. Поскольку во время анафазы происходит только изгиб центромеры, могут наблюдаться вторичные сужения (первичные сужения). Ядрышковый организатор представляет собой вторичную перетяжку, содержит гены которые образуют ядрышки.

Хромосома разделена центромерой на два участка; обычно там, где одна рука короче другой. Более короткое плечо называется плечом «p», а длинное плечо называется плечом «q». Дискообразная кинетохора находится в центромере и содержит уникальную последовательность ДНК, а также прикрепленные к ней специальные белки. В кинетохоре полимеризуются белки тубулина и собираются микротрубочки.

Хроматин входит в состав хромосомы. ДНК, РНК и белки составляют хроматин. Хромосомы видны в нуклеоплазме в виде тонких хроматин нити в интерфазе. Волокна хроматина конденсируются во время клеточного деления, обнажая хромосомы с различными характеристиками. Гетерохроматин представляет собой темную, уплотненную часть хроматина. Он состоит из плотно упакованной и генетически неактивной ДНК. Эухроматин представляет собой окрашенную в светлый цвет дисперсную часть хроматина.

Хроматин содержит генетически активную и рыхло упакованную ДНК. Во время профазы Хромосомный материал представлен тонкими нитями, называемыми хромонематами.. Во время интерфазы можно обнаружить хромомеры, которые представляют собой бусинки, состоящие из хроматинового материала. Хроматин с хромомером напоминает бисерное ожерелье.

Конец хромосомы называется теломерой. Теломеры полярны по своей природе, чтобы избежать лигирования хромосомных сегментов.

Источник

Видовое постоянство числа хромосом, правило их преемственности. Диплоидный и гаплоидный наборы хромосом

Хромосомы (греч. хромм — цвет, сома — тело) были открыты с помощью светового микроскопа еще в конце XIXв. Морфология хромосом у разных организмов подробно описана у делящихся митотическим путем клеток в первой половине нашего века.

История обнаружения хромосом

В ядре неделящихся (интерфазных) клеток хромосомы в тот период обнаружить не удалось. Поэтому раньше считали, что хромосомы — это структуры, которые появляются только в период митоза и отсутствуют в промежутке между делениями. Однако позже удалось рассмотреть хромосомы под электронным микроскопом и в интерфазном ядре.

Оказалось, что они являются постоянными структурами клеток, причем количество и морфология хромосом специфична для каждого вида организмов. Однако строение одних и тех же хромосом очень резко отличается в интерфазных и в делящихся клетках.

В ядрах неделящихся клеток хромосомы под электронным микроскопом имеют вид слабо спирализованных и очень тонких нитей. Толщина их около 14нм, а длина — 1000мкм и более. В тех же клетках, но находящихся на стадии метафазы (см. Митоз) хромосомы хорошо видны в световой микроскоп как палочковидные или нитевидные структуры. Длина их у разных организмов колеблется обычно от 1 до 50мкм, а у человека метафазные хромосомы имеют размеры 1,5-10мкм.

Правило постоянства и преемственности (непрерывности) числа хромосом

Каждый вид растений и животных в норме имеет строго определенное и постоянное число хромосом, которые могут различаться по размерам и форме. Поэтому можно сказать, что число хромосом и их морфологические особенности являются характерным признаком для данного вида. Эта особенность известна как правило постоянства числа хромосом.

Число хромосом не зависит от уровня развития филогенетического родства — оно может быть одинаковым у далеких друг от друга видов и резко отличается у близких. Например, у водоросли спирогиры и у сосны имеется по 24 хромосомы, у человека — 46, а у гориллы — 48.

В последовательных поколениях клеток одного вида организмов сохраняются не только постоянное число хромосом, но и их индивидуальные особенности. Это происходит вследствие того, что каждая хромосома при делении клетки воспроизводит себе подобную (авторепродукция). В этом выражается правило преемственности (непрерывности) хромосом.

Диплоидный и гаплоидный наборы хромосом

В соматических клетках любых растений и животных число хромосом обычно выражено четной цифрой, причем такой набор всегда содержит парные, идентичные по строению хромосомы. Это значит, что если в соматической клетке обнаружена какая-либо особенно крупная (или мелкая) хромосома, то в этой клетке должна быть вторая хромосома точно такого строения. Такие хромосомы, составляющие одну идентичную пару, называются гомологичными.

Исключением из этого правила являются половые хромосомы. Они могут быть представлены парой разных по своему строению хромосом, получивших название гетеромосом.

Парный набор хромосом в соматических клетках называется диплоидным и обозначается 2n. Из каждой пары гомологичных хромосом, имеющихся в ядрах соматических клеток, в половых клетках присутствует только одна. Поэтому в половых клетках число хромосом в 2 раза меньше, чем в соматических. Такой набор называется гаплоидным и обозначается n.

В гаплоидном наборе нет гомологичных хромосом и каждая хромосома отличается от остальных. Возникновение гаплоидных наборов хромосом происходит в процессе созревания половых клеток. При оплодотворении половые клетки сливаются и образуется зигота, в которой из двух гаплоидных наборов возникает один диплоидный (т.е. восстанавливается число хромосом, характерное для соматических клеток).

Источник