Funkcije kromosomov in njihove strukture. Kakšna je funkcija kromosomov v celici?

V tem prispevku bomo obravnavali take strukture evkariontske celice,

Zgodovina odkritja

Celice, glavne sestavine jedra, so jih v 19. stoletju odkrili kromosomi več znanstvenikov. Ruski biolog I. D. Chistyakov je proučil svoj mitozni proces (celična delitev), Nemški anatomist Valdeier jih je odkril med pripravo histoloških pripravkov in jih imenoval kromosomi, to je telo za obarvanje za hitro reakcijo teh struktur pri interakciji z organskim barvilom s fuchsinom.

Fleming je povzel znanstvena dejstva o funkciji, ki jo kromosomi opravljajo v celicah, ki imajo oblikovano jedro.

Zunanja struktura kromosomov

Te mikroskopske formacije najdemo v jedrih - najpomembnejših organelih celice in služijo kot mesto shranjevanja in prenosa dedne informacije danega organizma. Kromosomi vsebujejo posebno snov - kromatin. To je konglomerat finih filamentov - fibril in granul. S kemičnega vidika je ta povezava linearne Molekule DNA (približno 40%) s specifičnimi histonskimi proteini.

Kompleksi, ki obsegajo 8 molekul peptidov in DNA pramenov, zvitih na proteinskih globulah, kot na tuljavah, imenujemo nukleozome. Odsek deoksiribonukleinske kisline tvori 1,75 vrtljajev okoli jedrnega dela in ima obliko elipsoida dolžine okoli 10 nanometrov in 5-6 v širino. Prisotnost teh struktur (kromosomov) v jedru služi kot sistematični znak celic evkariontskih organizmov. V obliki nukleozoma je, da kromosomi izpolnjujejo funkcijo ohranjanja in prenosa vseh genetskih lastnosti.

Odvisnost strukture kromosoma na fazi celičnega cikla

Če je celica v stanju interfaze, za katero je značilna njena rast in intenzivna metabolizacija, vendar pomanjkanje delitve, potem imajo kromosomi v jedru videz fine, despiralizirane filamente, kromona. Ponavadi so prepleteni in jih ni mogoče vizualno razdeliti v ločene strukture. V času pojava celične delitve, ki se imenuje mitoza v somatskih celicah in mejoza v spolih, se kromosomi začnejo spirale in zgostiti, pri čemer se v mikroskopu dobro razločijo.

Stopnje organizacije kromosoma

Enote dednosti so kromosomi, znanost genetike podrobno proučuje. Znanstveniki so ugotovili, da nukleosomski niz, ki vsebuje DNA in histonske beljakovine, tvori vijačnico prvega reda. Gosto pakiranje kromatina se pojavlja zaradi tvorbe strukture višjega reda - solenoida. Samoorganizira in kompaktira v še bolj zapleteno super-vijačnico. Vse zgornje ravni kromosomske organizacije potekajo med pripravo celice za delitev.

V mitotskem ciklusu so strukturne enote dednosti, ki so sestavljene iz genov, ki vsebujejo DNK, skrajšane in zgoščene v primerjavi s nitmi podobnimi kromoni v medfaznem obdobju za približno 19 tisoč krat. V taki kompaktni obliki kromosoma jedro, funkcije ki vsebujejo prenos dednih znakov organizma, postanejo pripravljeni na delitev somatskih ali spolnih celic.

Morfologija kromosomov

kromosomi funkcijo je mogoče razložiti s preučevanjem njihove morfološke značilnosti, ki so najbolj izsledi v mitotičnem ciklu. Dokazano je, da je sintetični faza medfazne mase DNA v celice podvojila saj vsaka hčerka celica oblikovana tako, da mora imeti enako količino genetsko informacijo, kot prvotne staršev. To se doseže s postopkom replikacije - self-podvojitvi DNA izveden s polimerazo encimom DNA.

V citoloških pripravkih, pripravljenih v času mitozne metafaze, v rastlinskih ali živalskih celicah pod mikroskopom jasno vidimo, da vsak kromosom sestoji iz dveh delov, imenovanih kromatidov. V nadaljnjih fazah mitoze-anafaze in še posebej telofaze - pride do popolnega ločevanja, zaradi česar vsak kromatid postane ločen kromosom. Vsebuje neprekinjeno stisnjeno molekulo DNA, lipide, kislinske proteine ​​in RNA. Od mineralnih snovi v njem so ioni magnezija in kalcija.

Pomožni strukturni elementi kromosoma

Da bi zagotovili, da so funkcije kromosomov v celici v celoti realizirane, imajo te enote dednosti posebno prilagoditev - primarna zožitev (centromere), ki nikoli ne spirali. Kromosom razdeli na dva dela, imenovana ramena. Odvisno od lokacije centromere, genetika razvrsti kromosome v ravnotežje (metacentrično), nesorazmerno (submetacentrično) in akrocentrično. Posebne formacije se tvorijo na primarnih zožitvah - kinetohore, ki so diski podobne proteinske globule, ki se nahajajo na obeh straneh centromere. Kinetochores sami sestojijo iz dveh delov: zunanji kontakti z mikrofilamenti (filamentni vretenski filamenti), ki jih pritrdimo.

Zaradi zmanjšanja navojev (mikrofilamentov) izvedemo strogo razporejeno distribucijo kromatid, ki tvorijo kromosom med hčerinskimi celicami. Nekateri kromosomi imajo enega ali več sekundarnih grla, ki niso vključeni v mitozo, saj ti ne smejo pridružiti navojnega vretena, vendar ta področja (sekundarni zožitve) zagotavljajo nadzor nad sintezo nukleoli - organelov, ki so odgovorni za nastanek ribosome.

Kaj je karyotip?

Znani genetiki Morgan, N. Koltsov, Sutton v začetku 20. stoletja, natančno preučili strukturo in funkcijo kromosomov v somatskih in zarodnih celicah - gamete. Ugotovili so, da ima vsaka celica vseh bioloških vrst določeno število kromosomov, ki imajo posebno obliko in velikost. Predlagano je bilo, da je celota kromosomov v jedru somatskih celic imenujemo kariotip.

Kariotip je v popularni literaturi pogosto označen s kromosomskim kompletom. Dejansko to niso enaki pojmi. Na primer, pri človeku je kariotip 46 kromosomov v somatskih celicah in je označen s splošno formulo 2n. Toda takšne celice, kot na primer hepatociti (jetrne celice), imajo več jeder, njihov kromosomni set je označen kot 2n * 2 = 4n ali 2n * 4 = 8n. To pomeni, da bo število kromosomov v takih celicah večje od 46, čeprav je kariotip hepatocitov 2n, to je 46 kromosomov.

Število kromosomov v zarodnih celicah je vedno pol toliko kot v somatskih celicah (v celicah telesa), zato se tak sklop imenuje haploid in je označen kot n. Vse druge celice v telesu imajo niz 2n, ki se imenuje diploid.

Kromosomska teorija Morganove dednosti

Ameriški genetičar Morgan je odkril zakon o povezani dediščini genov, ki izvaja eksperimente pri hibridizaciji sadnih muhur in plodov. Zahvaljujoč njegovi raziskavi so proučevali funkcije kromosomov zarodnih celic. Morgan je dokazal, da so geni, ki se nahajajo na sosednjih lokusih istega kromosoma, podedovani večinoma skupaj, torej povezani. Če so geni v kromosomu daleč narazen, se lahko med sestrinskimi kromosomi zamenjajo sestre - izmenjava mest.

Hvala za raziskave Morgan, so bile ustvarjene genetske zemljevide, s katerimi študij funkcijo kromosomov in njihovo široko uporabo v genetskega svetovanja za reševanje vprašanj o možnih patologij kromosomov ali genov, ki povzročajo dedne bolezni pri ljudeh. Pomen sklepov znanstvenika je težko preceniti.

V tem članku smo preučili strukturo in funkcije kromosomov, ki jih izvajajo v celici.