عملکرد کروموزوم ها و ساختار آنها. عملکرد کروموزوم در سلول چیست؟

در این مقاله ما چنین ساختارهای سلول های یوکاریوتی را به عنوان کروموزوم هایی که ساختار و عملکرد آنها با شاخه زیست شناسی به نام سیتولوژی بررسی می شود، در نظر می گیریم.

تاریخ کشف

سلول ها، اجزای اصلی هسته، توسط کروموزوم ها در قرن 19 توسط چندین دانشمند کشف شدند. زیست شناس روسی روسیه I.D. Chistyakov مطالعه میتوز خود را (تقسیم سلولی)، آناتوم آلمان آلمانی Valdeier آنها را در آماده سازی آماده سازی بافتشناسی کشف کرد و به نام کروموزوم ها، یعنی رنگ های رنگی برای واکنش سریع این ساختار ها در هنگام تعامل با رنگ فایگزین رنگ آلی.

فلمینگ حقایق علمی را درباره عملکردی که کروموزوم ها در سلول هایی که دارای هسته تشکیل شده اند، خلاصه می کند.

ساختار خارجی کروموزوم

این تشکیلات میکروسکوپی در هسته ها یافت می شود که مهمترین ارگانل سلول است و به عنوان مکانی برای ذخیره و انتقال اطلاعات ارثی این ارگانیسم استفاده می شود. کروموزوم ها حاوی یک ماده خاص - کروماتین هستند. این مخلوطی از رشته های ریز - فیبریل و گرانول است. از دیدگاه شیمیایی، این ترکیبی از مولکولهای DNA خطی (حدود 40٪ از آنها) با پروتئین های خاص هیستون است.

مجتمع هایی که شامل 8 مولکول پپتیدها و رشته های DNA هستند، بر روی گلوبول های پروتئینی پیچیده شده اند، مانند کویل ها، nucleosomes نامیده می شوند. قسمت اسید دزوکسیریونوکلئیک تشکیل دهنده 1.75 دایره انقلاب در مورد قسمت هسته است و دارای شکل بیضوی است که طول آن حدود 10 نانومتر و عرض 5-6 است. حضور این ساختارها (کروموزوم ها) در هسته به عنوان یک ویژگی سیستماتیک از سلول های موجودات یوکاریوتی عمل می کند. این در شکل نوکلوزوم هاست که کروموزوم عملکرد حفظ و انتقال تمام صفات ژنتیکی را انجام می دهد.

وابستگی ساختار کروموزومی به فاز چرخه سلولی

اگر سلول در وضعیت بین فاز است که با رشد و متابولیسم شدید آن مشخص می شود، اما فاقد تقسیم، کروموزوم ها در هسته شکل رشته های نازک و دپولاریزه - کرومونی دارند. معمولا آنها در هم تنیده هستند و غیرممکن است که به صورت بصری آنها را به ساختارهای جداگانه جدا سازند. در زمان شروع تقسیم سلولی که میتوز در سلول های سوماتیک و مايوز در جنس ها نامیده می شود، کروموزوم ها شروع به مارپیچ شدن و ضخیم شدن می کنند و در یک میکروسکوپ قابل تشخیص می شوند.

سطوح سازمان کروموزومی

واحدهای ارثی کروموزوم هستند، علم ژنتیک به طور جدی مطالعه می کند. دانشمندان تعیین کرده اند که رشته های هسته ای حاوی پروتئین های DNA و هیستون، یک اسپلیکس مرتبه اول را تشکیل می دهند. بسته بندی متراکم از کروماتین به علت تشکیل ساختار یک نظم بالاتر - یک solenoid رخ می دهد. او خودش را سازماندهی می کند و به یک پیچیده تر پیچیده تر تبدیل می کند. تمام سطوح بالای سازمان کروموزوم در هنگام آماده سازی سلول برای تقسیم، عبور می کند.

در چرخه متیوتیک، واحدهای ساختاری وراثت، شامل ژن هایی که حاوی DNA هستند، تقریبا 19 هزار بار در مقایسه با کرومون های مشابهی از دوره بین فاز کوتاه تر و ضخیم تر می شوند. در چنین فرم جمع و جور از کروموزوم هسته، که توابع آن شامل انتقال ویژگی های ارثی ارگانیسم هستند، آنها آماده تقسیم سلول های اجتماعی یا جنسی هستند.

مورفولوژی کروموزوم

عملکردهای کروموزوم ها می توانند با مطالعه ویژگی های مورفولوژیکی آنها که می توانند در چرخه میتوزی بهترین باشند، توضیح داده می شوند. ثابت شده است که حتی در فاز مصنوعی interphase، جرم DNA در سلول دو برابر می شود، زیرا هر سلول دختر که در نتیجه تقسیم تشکیل شده است، باید همان مقدار اطلاعات ارثی را به عنوان مادر اولیه داشته باشد. این به عنوان یک نتیجه از روند تجدید ساختار - خودکپی سازی DNA است که با حضور آنزیم پلیمراز DNA رخ می دهد.

در آماده سازی های سیتولوژیک، آماده شده در زمان متافاز میتوز، در سلول های گیاهی یا حیوانی زیر میکروسکوپ، به وضوح دیده می شود که هر کروموزوم متشکل از دو قسمت کروماتید است. در فازهای بعدی میتوز-آنافاز و به ویژه تلئوفاز- جداسازی کامل آنها رخ می دهد، در نتیجه هر کروماتید به یک کروموزوم جدا می شود. این شامل مولکول DNA به طور مداوم فشرده شده، و همچنین لیپیدها، پروتئین اسید و RNA است. از مواد معدنی در آن، یونهای منیزیم و کلسیم وجود دارد.

عناصر ساختاری کمکی کروموزوم

این عملکردهای کروموزومی در سلول به طور کامل برآورده شده اند، این واحدها از یک تطابق خاص - تسریع اولیه (centromere)، که هرگز مارپیچی نیستند. او کروموزوم را به دو قسمت تقسیم می کند که شانه ها نامیده می شود. با توجه به محل مرکز رشد، ژنتیک کروموزوم ها را به مقادیر متقارن (metacentric)، غیر متعادل (زیر متاسکتریک) و acrocentric طبقه بندی می کنند. در گردن اولیه، تشکیلات ویژه تشکیل شده است - kinetochores، که دایره شکل پروتئین گلوبول واقع در هر دو طرف centromere. خود kinetochores از دو بخش تشکیل شده است: تماس های بیرونی با میکروفیلم (فیبرهای نخی رشته ای)، اتصال به آنها.

با توجه به کاهش رشته ها (میکروفیلیست ها)، یک توزیع دقیق مرتب از کروماتید ها که کروموزوم را تشکیل می دهند بین سلول های دختر انجام می شود. برخی از کروموزوم ها دارای یک یا چند محدودیت جانبی هستند که در میتوز شرکت نمی کنند، زیرا آنها نمی توانند با رشته های نخ ریسی پیوند ایجاد شوند، اما این قطعات (تخریب های ثانویه) کنترل کننده سنتز هسته ها - اندام های بدن را تشکیل می دهند که مسئول تشکیل ریبوزوم هستند.

کاریتیپ چیست؟

دانشمندان ژنتیک شناخته شده Morgan، N. Koltsov و Setton در اوایل قرن بیستم به دقت کروموزوم ها، ساختار و عملکردهای آنها را در سلول های جنسی و جناحی جنسی و جنسی بررسی کردند. آنها دریافتند که هر سلول از تمام گونه های زیستی با تعداد مشخصی از کروموزوم ها، دارای شکل و اندازه خاص است. پیشنهاد شد که تمام مجموعه کروموزوم ها در هسته یک سلول سوماتی به نام کاریتیپ نامیده می شود.

در ادبیات رایج، کاریتیپیک اغلب با مجموعه کروموزومی مشخص می شود. در واقع، اینها مفاهیم یکسان نیستند. به عنوان مثال، در یک انسان، کاروتیپ 46 کروموزوم در هسته سلول سوماتیک است و با فرمول 2n تعیین می شود. اما چنین سلول هایی مانند hepatocytes (سلول های کبدی) دارای چند هسته هستند، مجموعه کروموزومی آنها به صورت 2n * 2 = 4n یا 2n * 4 = 8n تعیین می شود. به این معناست که تعداد کروموزوم های موجود در چنین سلول ها بیشتر از 46 باشد، هر چند که کاریتیپ های هپاتوسیت 2n است، یعنی 46 کروموزوم.

تعداد کروموزوم ها در سلول های بنیادی همیشه نصف است و در سلول های سوماتیک (در سلول های بدن)، چنین مجموعه ای به نام هپلوئید نامیده می شود و به عنوان n تعیین می شود. تمام سلول های دیگر بدن دارای مجموعه ای از 2n است که دیپلوئید نامیده می شود.

تئوری کروموزوم مورگان

ژنتیک آمریکایی مورگان قانون معادلات مرتبط ژن ها را کشف کرد و آزمایشاتی را بر روی هیبریداسیون مگس مگس میوه میوه انجام داد. با تشکر از تحقیقات خود، توابع کروموزوم های سلول های ژنی مورد مطالعه قرار گرفت. مورگان ثابت کرد که ژن هایی که در لوس های مجاور کروموزوم مشابه قرار دارند، به طور عمده با هم به ارث برده می شوند، یعنی مرتبط هستند. اگر ژن ها در کروموزوم دور از یکدیگر باشند، پس از جابجایی خواهر مبادله سایت ها بین کروموزوم های خواهر ممکن است.

با تشکر از تحقیقات مورگان، نقشه های ژنتیکی ایجاد شده است که به مطالعه خواص کروموزوم کمک می کند و به طور گسترده ای از آنها در مشاوره های ژنتیکی استفاده می کند تا به آسیب های احتمالی کروموزوم ها و یا ژن هایی که منجر به بیماری های ارثی در انسان می شوند، رسیدگی شود. اهمیت نتیجه گیری دانشمند دشوار است که بیش از حد ارزشمند شود.

در این مقاله، ساختار و عملکردهای کروموزوم ها را که در سلول انجام می شود مورد بررسی قرار داده ایم.