Чим важлива тема цієї статті?
В останні два роки в тестах ЗНО стало багато завдань, пов'язаних з визначенням кількості хромосом (n) і їх якості, тобто кількості ДНК (с) в різні періоди життя клітин різних організмів.
Але, як ви побачите з мого діалогу з Іриною, виявляється, існують ще й інші «заморочки». Наприклад, гаплоїдність ядра клітини, як я зрозумів, сприймалася нею як наявність в цей час в ядрі одноцепочечной ДНК. Думаю, хто дочитає наш діалог до кінця, зрозуміє як важко буває «плавати в сірчаної кислоти» ...
Ірина:
Привіт, Борис Фагимович. Скажіть будь ласка, чи правильно я все зрозуміла? У предсінтетіческом періоді інтерфази хромосом немає, а є тільки їх частина, дві половинки двох хроматид, в кожній з яких міститься одна спіраль ДНК - 2 молекули ДНК.
У синтетичному періоді відбувається подвоєння молекул ДНК, їх стає 4 і вони добудовують хроматиди до кінця, і це вже і є сформувалися хромосоми. Далі йде профази: руйнується оболонка ядерця або ядра?
Б.Ф. Доброго дня, Ірино!
В такому стані ДНК і працює, з неї списується інформація на різні види РНК і йдуть активно синтези білків. Це основна частина життя клітини.
Перехід в синтетичний період інтерфази (S) - це вже підготовка до майбутнього поділу ядра клітини (мітозу або мейозу). У S періоді йде подвоєння молекул ДНК. Повний і саме подвоєння (буде 92 нитки ДНК). Тобто з однієї двухцепочечной материнської хроматиновой нитки ДНК буде утворено дві дволанцюжкові дочірні (або їх називають ще сестринськими) хроматіновие нитки ДНК.
В G2 періоді інтерфази йде формування з хроматінових ниток ДНК, шляхом їх намотування на білки-гістони, хромосом. Набір хромосом і їх якість в цей час буде виражатися формулою 2n4c.
Хромосоми - це колишні нитки ДНК тільки сильно, сильно спіраль, укомплектовані до стану "паличок", добре видимих навіть в світловий мікроскоп структури. Так ось, кожна хромосома в цей час складається з двох сестринських хроматид, тобто набір хромосом і після подвоєння ДНК не змінився їх 46 штук або 2n, але кожна хромосома складається з двох сестринських або ідентичних хроматид (2n4c).
У профазу зникає оболонка ядра (ядерця, до речі, теж стають невидимими), що звільняє хромосоми з "тюремного ув'язнення» і вони надалі строго рівномірно розподіляться по різних полюсів клітини (і в анафазу їх буде в клітці 4n4c), потім відособили двома самостійними ядерними оболонками (знову стане в кожному ядрі по 2n2c), а після поділу цитоплазми материнської клітки (цітокінеза) утворюється дві нові дочірні клітини, ідентичні материнській.
Ірина:
Виходить в предсінтетіческом періоді в ядрі клітини знаходиться 23 ланцюжка ДНК, і кожна складається з 2-х ниток? n-один ланцюжок, нитка? І вони не скорочення? А як це може виглядати? Тобто вони просто лежать один на одному?
Б.Ф. У предсінтетіческій період в соматичних клітинах людини знаходиться, як Ви пишете, не 23 ланцюжка ДНК (це в статевих клітинах так з гаплоїдний набором хромосом), а 46 ниток ДНК (два набори ДНК: один дістався колись від мами, інший - від тата ). Сама кожна молекула ДНК, як я вже писав, завжди дволанцюжкова. Ніякі нитки не «лежать один на одному», вони все 46 штук розподілені по всьому простору нуклеоплазми ядра.
І ось, щоб, при розподілі ядра клітини, однакова генетична інформація абсолютно рівномірно розподілилася по двох нових ядер, молекули ДНК спочатку подвоюються. Колишня дволанцюжкова однохроматідная материнська ДНК стає двухроматідной (складається з двох абсолютно однакових дочірніх дволанцюжкових молекул ДНК).
Потім кожна хроматиновой нитка "бгають" в окремі "бобінкі" (тепер їх і можна вже з повним правом назвати «хромосомами»). Хромосоми в цей час подвійні, складаються з двох ідентичних сестринських хроматид, з'єднаних в одній точці (центромере). Тому їх і малюють у вигляді літери «Х» як прищіпки.
Не плутати з поняттям про подвійне наборі хромосом в соматичних клітинах, де кожній хромосомі, отриманої кліткою від яйцеклітини матері відповідає гомологичная їй хромосома, отримана від батьківського сперматозоїда. Гомологи містять один і той же набір ознак, але кожен то ознака може бути як в однаковому стані і ми говоримо про Гомозигота, або в різних станах, тоді вимовляємо «гетерозигота». А ось сестринські хроматиди у будь-який з гомологічниххромосом абсолютно ідентичні один одному.
Ірина: І ще питання. Виходить не можна стверджувати, що в G1 періоді існує однохроматідная хромосома?
У моєму підручнику з біології пишуть, що в цьому періоді кожна хромосома містить одну молекулу ДНК. Це мені теж не дуже зрозуміло. Хромосоми ж ще немає. Під молекулою ДНК вони мають на увазі одну нитку цієї ДНК?
Б.Ф. Хроматіновие нитки ядра клітини в період G1 (які в цей час під світловим мікроскопом представляють якусь неоднорідну "бруд") лише умовно нібито ДЛЯ УДОБСТВА в будь-якому підручнику називають "хромосомами". Звідси і стільки непорозумінь при навчанні. Так, в цей період хроматіновие нитки ДНК однохроматідние - це звичайна двухспіральной молекула ДНК (дві ниточки нуклеотидів, з'єднані водневими зв'язками між собою).
А ось при реплікації ДНК в S періоді, водневі зв'язки між нитками руйнуються ферментом геліказу (ХЕЛІКАЗОЙ) і на кожній старій материнської нитки ДНК (правої і лівої або верхньої і нижньої - малюють на схемах і так, і сяк) з вільних нуклеотидів за принципом комплементарності азотистих основ добудовується ще по одній дочірньої нитки. Утворюється дві (природно дволанцюжкові) хроматіновие нитки абсолютно ідентичні один одному і колишньої двухцепочечной материнської молекулі ДНК.
Ці дві дочірні молекули ДНК в G2 періоді інтерфази, після їх упаковки перетворяться в хромосому, що складається з двох сестринських (абсолютно однакових) хроматид.
Як бачимо, ніяких однохроматідних справжніх хромосом до мітозу (або мейозу) не існує зовсім. Тільки в анафазу мітозу (або анафазу мейозу II) хромосоми стануть на кілька хвилин однохроматіднимі (коли вони розходяться по різних полюсів клітини), тому що вже в телофазе вони втратять свою щільну хромосомну "сутність" і перетворяться в зернисту масу - хроматіновие нитки ДНК.
Ірина: В G1 періоді: в ядрі клітини існує одна (дволанцюжкова) молекула ДНК. Тобто 2n показує, що молекула ДНК саме двухцепочечную, і цих молекул 23 штуки, і 46 ниток. Виходить 1n-одноцепочечная ДНК? n-23 нитки? А 2с показує, що молекул ДНК 46 штук? з-23 дволанцюжкових молекул ДНК?
Б.Ф. Та ні ж, Ірина. Зовсім не так Ви все зрозуміли. У людини в соматичних диплоїдних клітинах в G1 періоді існує 46 нормальних двухспіральной хроматінових ниток ДНК (ДНК завжди двоспіральні у всіх клітинних організмів, тільки у вірусів можуть бути односпіральной ДНК). 23 нитки дісталися його клітинам від мами, а 23 нитки дісталися від тата - це гомологічні нитки. n - гаплоїдний набір ниток дорівнює у людини, що дорівнює 23, знаходиться в гаметах - статевих клітинах.
Пишемо 2n, так як в соматичних клітинах набір диплоїдний. Отже, n - це гаплоїдний набір хроматінових ниток ДНК організму. У людини він дорівнює 23. 2n - диплоїдний набір. Буквою "с" позначають "як би" якість хроматид (хромосом). Наприклад, 2n2c або 2 (nc) - це диплоїдний набір однохроматідних хромосом (такий набір завжди в будь-який соматичної клітці).
Після реплікації ДНК формула запишеться так: 2n4c - набір хромосом не змінився, у людини їх було сорок шість штук сорок шість і залишиться, але якісно вони інші, кожна хромосома складається тепер з двох сестринських хроматид.
Ірина. Хмм. Так? В G1 періоді - 2 хроматиди (вони з'єднані центромерой?), В кожній з яких по 23 ланцюжка ДНК, тобто всього 2 хроматиди - 2с, і 46 ланцюжків ДНК - n + n = 2n.
У S періоді - реплікація ДНК, хроматид стає 4 штуки - 4с, в кожній з яких так само 23 ланцюжка ДНК, всього стає 96 ланцюжків. Значить 2n показує кількість ланцюжків (або хроматінових ниток) ДНК в одній хроматиді? Якщо хроматид стає 4, то чому кажуть, що хромосом ще не існує? Хромосома ж складається з двох хроматид.
Б.Ф. Вибачте, Ірина, у мене вже немає сил описувати всю цю "нісенітницю" одне і теж по багато разів. В G1 періоді НІ і двох хроматид, так як ще не було реплікації ДНК, а є диплоїдний (подвійний) набір хроматінових ниток ДНК (лише умовно, для зручності званих «хромосомами». У кожної «хромосоми» є її гомолог і нічим вони не з'єднані ( ось і я пишу, що слово "хромосоми" використовують лише для зручності викладу, їх то ще немає і в помині, а є лише хроматіновие нитки ДНК).
Одне я зрозумів, що я абсолютно негідників "об'яснітель", якщо після мого докладного опису у Вас склалася абсолютно немислима по неймовірний фантазування наворочена абсурдністю картина. Адже все, все, не так. Подивіться якісь навчальні фільми что-ли, де все Ви могли б побачити на власні очі і не створювати в своїй голові зовсім немислимі речі. Іріночка, я вже скоро чокнусь від повної неможливості пояснити так, щоб Ви зрозуміли правильно.
Ірина: Вибачте за мою некмітливість. Спасибі за ваше терпіння і прагнення допомогти. Останнє запитання. Хромосоми утворюються в S-періоді, коли відбувається реплікація ДНК? Або в G2-періоді?
Б.Ф. S-період не випадково називається синтетичним від слова синтез. У цей період йде тільки синтез (подвоєння) ДНК. Саме створення хромосом - цей складний процес компактизації ДНК - укладання їх в хромосоми починається лише в G2 періоді інтерфази (або в постсинтетичний період). Вважають, що цей процес завершується в профазі - першої стадії самого мітозу.
А ось як склався на цю тему наш короткий діалог з Анастасією. Це мала бути лише мій малесенький поштовх, щоб Анастасія зрозуміла в чому була у неї заковика.
Анастасія: Доброго дня, Борис Фагимович! не могли б ви допомогти розібратися з мейозом. Що означає запис 2n = 2 в анaфaзе мейозa II? І чим вона відрізняється від 2n = 4, 2n = 6? Якщо можна поясніть по картинках.
Анастасія: Мені задали намалювати анaфaзу мейозa II: 2n = 2. Я намалювала точно такий же малюнок, як і в вашій статті на сайті, але викладач сказав, що це неправильно, не можу зрозуміти, чому?
Б.Ф. Тому що на моєму малюнку дана схема для n = 2 (дивіться в назві таблиці), тобто для 2n = 4.
Анастасія: А-a, спасибі! Значить, якщо 2n = 6, то в анафазе мейозу II буде 3 хромосоми і їх сестринські хроматиди рacходятcя до різних смугах. Виходить, що анафaзa мейозa II і анафaзa мітозa нічим не відрізняються?
Б.Ф. Подивіться знову гарненько на схему. Так, анафаза мейозу II схожа на мітоз, але лише за типом процесів, що протікають: двухроматідние хромосоми розділяються на окремі сестринські хроматиди. Все, на цьому схожість закінчується. Кількість то хромосом при мейозі 2 вже вдвічі менше, ніж при мітозі, тому ми бачимо на малюнку, що кожна хромосома присутня в однині (немає гомологічниххромосом як в анафазе мітозу).
Анастасія: Тобто для анафaзи мітозa 2n = 4, я намалюю 4 хромосоми, а для aнaфaзи мейозa II з таким же набором 2 хромосоми?
Б.Ф. Звичайно, Анастасія.
У мене є пара питань?
Всі хромосомні нитки в період G1 мають абсолютно різну довжину і послідовність нуклеотидів, а під ДНК-кодом людини розуміють безперервний текст складений з 46-ти глав послідовності хромосомних ниток?
І друге, парні хромосомні нитки все ж є копіями один одного, або все ж тільки вони рівні по довжині і містять лише однакові ділянки в яких прописані таки речі, як число ребер, число кісток черепа?
Ах, ну і так, Y хромосома виходить так само містить дві ідентичні сестринські нитки, просто тільки два з чотирьох закінчень звичайної хромосоми сплітаються в одне закінчення?
Не збагну, в чому ваше перше запитання? Звичайно ж «текст" не безперервний. Навіть всередині однієї нитки ДНК між структурними генами є, так звані, «знаки пунктуації» і всілякі регуляторні ділянки, які займають 90% всієї ДНК.
По другому питанню. Що таке «парні хромосомні нитки»? Можна говорити про хроматінових нитках ДНК. Коли вони спирализованную (вклалися в хромосоми), то це вже не «нитки», а хромосоми. Парні або гомологічні хромосоми однакові по самому набору ознак. але відрізняються по алельним станів їх. Наприклад, якщо в якійсь хромосомі ми має локуси, відповідальні за колір очей, колір волосся, форму носа, то у її гоімолога точно в цих же локусах «сидять» гени, що відповідають за ці ж ознаки, але їх алельних стану в кожній з хромосом можуть бути як однаковими (а і а - коричневий колір очей, або а і а - блакитний колір очей, тоді ми говоримо, що даний організм гомозиготний за цією ознакою), так і різними (а і а, тоді ми говоримо, що даний організм гетерозиготний за цією ознакою).
Про Y хромосому я знаю лише те, що вона коротка, тому що несе мало ознак і не ті, які є в Х хромосомі (тобто вони з Х хромосомою не є гомологічними).
Так, в мітохондріях (і в хлоропластах у рослин) є власна ДНК у вигляді нуклеоида (ДНК замкнута в кільце як в клітинах бактерій). Що значить «де вона записана»? Мітохондрії самостійно розмножуються в клітині шляхом ділення надвоє (як і бактеріальні клітини). Перед розподілом мітохондрії, її єдина кільцева молекула ДНК реплікується (подвоюється) і в двох нових мітохондріях знову опиниться по одній кільцевої ДНК. Це так передається мітохондріальна ДНК від материнської мітохондрії до дочірнім мітохондрій. Але Ви то, очевидно, запитали як передається мт.ДНК від одного багатоклітинного організму (людини, наприклад) до іншого організму при статевому розмноженні? Мт.ДНК передається лише по материнській лінії, так як майбутній зародок починає розвиватися з материнської яйцеклітини (яка має все: і ядро з ядерною ДНК, і цитоплазму з мітохондріями з власними молекулами мт.ДНК), в ядро якої привніс свою генетичну (лише ядерну ) інформацію сперматозоїд. За мітохондріальної ДНК вчені зробили висновок, що все людство на Землі походить від однієї первоматерія (по біблії її звали Євою).
Борис Фагимович, спасибі Вам велике, Ваш пост допоміг мені розібратися з масою питань.
Як я це все тепер бачу. У клітці знаходиться 46 хроматінових ниток ДНК: 23 батькових і 23 маминих. 23-тя татова, коротше 23-й маминої, і згортається / скручується не в X а Y-хромосому. Так само клітина містить 47-ю нитка, кільцеву, що знаходиться в мітохондріях.
Ще раз дякую.