Kemikali ya kromosomu. muundo, kazi na uainishaji wa chromosomes

Chromosomes - ni miundo nucleoprotein iko katika kiini cha seli za yukariyoti. Wakaendelea karibu wote maelezo ya jeni, na ni kazi ya kuhifadhi yake, uhamisho na utekelezaji. Chromosomes ni vigumu kuonekana hata katika darubini mwanga, lakini unaweza kuona wazi katika vipindi vya mgawanyiko wa seli wakati mitosis na meiyosisi.

Karyotype na chromosomes sheria

Karyotype ni seti ya kila kromosomu (diploidi), ni katika ngome. Yeye ni aina maalum, ambayo ni ya kipekee kwa kila aina ya viumbe hai katika sayari, kiwango cha tofauti yake ni ya chini, lakini baadhi ya watu wanaweza kuwa na baadhi ya vipengele. Kwa mfano, wawakilishi wa mbalimbali jinsia kimsingi kufanana chromosomes (autosomes), the tofauti kati the karyotypes ya moja tu jozi ya chromosomes - the ngono chromosomes, au nyongeza kromosomu.

Masharti ya chromosomes ni rahisi: idadi yao ya kudumu (katika seli somatic ichukue tu idadi kali ya kromosomu, kwa mfano, paka - 38, katika matunda kuruka Drosophila melanogaster - 8, kuku - 78, na mtu 46).

Kromosomu vilivyooanishwa, kila mmoja wao ana jozi homologous, kufanana katika mambo yote, ikiwa ni pamoja na sura na ukubwa. Ni tofauti kulingana tu asili: moja - kutoka kwa baba yake, na nyingine - kutoka mama.

chromosomes homologous ni mtu binafsi jozi: kila moja ya jozi ni tofauti na wengine si tu katika muonekano - sura na ukubwa - lakini pia eneo la mwanga na bendi giza.

Mwendelezo - uongozi nyingine ya kromosomu. DNA mara mbili seli kabla ya mgawanyo, kusababisha jozi ya chromatids dada. Kila seli binti baada ya mgawanyiko anapata chromatid moja, kwamba ni sumu kutoka kromosomu kromosomu.

mambo muhimu

Kromosomu, ambao muundo ni rahisi, ni sumu kutoka DNA molekuli kuwa urefu kubwa. Hiyo inajumuisha wingi wa makundi linear ya jeni. Kila kromosomu ina centromere na telomeres, kuiga kufundwa uhakika - ni kuwa ni muhimu kazi vipengele. Telomeres hupatikana katika ncha za kromosomu. Kutokana na haya na asili ya kuiga (ambayo pia huitwa maeneo kufundwa), molekuli ya DNA inaweza kuigwa. hiyo hutokea centromere ya dada attachment DNA kwa mgawanyiko mitotic spindle ambayo huwaruhusu usahihi kugawa seli zake wakati wa mchakato wa mitosisi.

kuhusu virusi

Neno "kromosomu" awali ilikuwa mapendekezo kama wajibu wa miundo ya kawaida ya seli za yukariyoti, lakini wanasayansi zinazidi zilizotajwa kromosomu virusi na bakteria. muundo, kazi ni karibu sawa, hivyo DE Koryakov na I. F. Zhimulov kuamini kwamba dhana kwa muda mrefu imekuwa muhimu ya kupanua na kufafanua kromosomu muundo inahusu asidi nucleic na kuwa hifadhi ya kazi, utekelezaji na uhamisho wa habari gene. Katika eukaryotes, kromosomu zilizomo katika kiini, ikiwa ni pamoja na plastids na mitochondria. Prokariyoti (yasiyo ya nyuklia) pia huwa DNA, lakini hakuna kiini kiini. Virusi chromosomes na mbinu ya molekuli ya RNA au DNA, iliyoko capsid. Bila kujali kuwepo katika kiini cha seli ya chromosomes ni hai vitu, ions chuma na vitu vingine vingi.

Historia ya ugunduzi

Wanasayansi wamekuja njia ndefu ya kwenda chromosomes kabla kuchunguzwa. Walikuwa kwanza katika mwaka wa the sabini ya the mwisho wa karne ya: mbalimbali waandishi zilizotajwa katika kazi yao ya makala, vitabu na utafiti karatasi, hivyo the ugunduzi wa chromosomes inatokana na tofauti ya watu. Katika orodha hii majina I. D. Chistyakova, Alexander Schneider, O. Butschli E. Strasburger, na wengine wengi, lakini wasomi wengi mwaka 1882 ni kutambuliwa kama mwaka wa ufunguzi wa chromosomes, aitwaye waanzilishi W. Fleming, German anatomist wenye kukusanya na kupanga maelezo ya kromosomu katika kitabu chake Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung, na kuongeza kwa tayari iliyopo masomo wenyewe. mrefu sana huo alipendekeza katika 1888 na Bw Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer-Hartz histologist. Kutafsiriwa kromosomu humaanisha "rangi ya mwili". Jina ni kutokana na ukweli kwamba kemikali katika chromosomes inairuhusu urahisi kumfunga dyes msingi.

Mwaka wa 1900, ilikuwa "Lililofunuliwa Tena" Mendel sheria, na sana hivi karibuni, ndani ya miaka miwili, wanasayansi alihitimisha kuwa the chromosomes wakati meiosisi na mbolea mchakato kuishi kama "chembe ya urithi" ambao tabia mara kinadharia ilivyoelezwa hapo awali. Mwaka wa 1902, kujitegemea ya kila mmoja, na T. Boveri W. Setton imekuwa kinadharia kwamba kromosomu muundo wa ambayo bado haijulikani, ina kazi ya kusambaza na kuhifadhi habari maumbile.

Drosophila na jenetiki

robo ya kwanza ya karne iliyopita ulikuwa na uthibitisho wa majaribio ya mawazo chromosomes na jukumu maumbile. wanasayansi wa Marekani T. Morgan, A. Sturtevant, C. Madaraja na H. Muller kazi katika miradi ya utafiti, ambazo zimekuwa vitu na uainishaji muundo wa chromosomes na kazi zao. Majaribio ulifanyika katika D.melanogaster, unaojulikana labda kila matunda kuruka. takwimu zilizopatikana zilikuwa msingi wa nadharia kromosomu ya urithi, ambayo ni muhimu hata sasa, baada ya karibu miaka mia moja. Kulingana naye, kromosomu kuhusishwa na maelezo ya jeni, na jeni zinakaa kwa mfuatano kwa njia ya wazi, lakini muundo kemikali na maumbile ya kromosomu alisoma na wanasayansi katika siku zetu.

Kazi ya T. Morgan Tuzo ya Nobel ya Tiba mwaka 1933.

Kemikali ya chromosomes

Inaweza muhtasari kwamba nyenzo za kimaumbile katika chromosomes inaonekana kama Nucleo protini tata. Baada ya kusoma mpangilio wa chromosomes katika seli za yukariyoti kemikali, wanasayansi wanaweza kusema kwamba unahusisha kwa sehemu kubwa ya DNA na protini kwamba fomu Nucleo protini tata iitwayo kromatini.

Protini kuingia muundo wa kromosomu, ni sehemu muhimu ya jambo wote katika kromosomu, 65% ya uzito jumla ya miundo iko juu yao. protini kromosomu zimegawanywa katika protini zisizo histoni na histoni. Histoni - besi alkali katika asili yao kutokana na kuwepo kwa lisini na argenina - amino asidi muhimu.

kemikali na kimuundo muundo wa chromosomes mbalimbali. Histoni ni tano makundi: Hl, H2A, H2B, H 3 na H4. Wote lakini the kwanza sehemu katika karibu sawa kiasi zinapatikana katika the seli kabisa aina mali ya the cha juu mamalia. protini hl chini ya nusu.

awali ya histoni hutokea katika cytoplasm ya polysomes. Hii protini msingi kuwa malipo mazuri, kutokana na ambayo yanaweza kushikamana imara na molekuli DNA, na hivyo usikate kusoma iliyoambatanishwa habari hereditary. Hii ni kanuni ya jukumu la histoni, lakini kwa kuongeza pia ina kazi ya kimuundo, kutokana na ambayo ni zinazotolewa na shirika anga wa DNA katika kromosomu.

kawaida cha kemikali katika interphase chromosomes na lina protini zisizo histoni, ambayo, kwa upande wake, ni kugawanywa kwa zaidi ya mia milinganyo. Idadi hii ni pamoja na Enzymes jukumu la awali ya RNA, na Enzymes kwamba kusababisha magari na reduplication ya DNA. Pamoja na msingi, tindikali kromosomu protini na miundo na udhibiti kazi.

Hata hivyo, cha kemikali katika kromosomu haina kuisha: protini na DNA katika RNA sasa muundo, ions chuma, lipids na polysaccharides. Sehemu kromosomu RNA sasa kama bidhaa transcriptional ambazo bado kushoto awali mahali.

katika metaphase

Maumbile sifa za metaphase chromosomes ni: wakati the kwanza nusu ya mitosisi, wao unahusisha a jozi ya dada chromatids, ambayo yanahusiana katika the eneo la the centromere (msingi mbano au kinetochore) - yaani the eneo la the kromosomu yaani ya kawaida kwa wote chromatids. Kiasi cha kemikali katika kromosomu pia kubadilika. nusu ya pili ya mitosisi sifa chromatid kujitenga, ikifuatiwa na malezi ya chromosomes moja ya ncha binti, ambayo ni kusambazwa kwa seli zake. suala la DNA ni kiasi gani ni sehemu ya kromosomu metaphase, kawaida katika vipimo katika biolojia na baffled wanafunzi. Katika kipindi cha mwisho wa interphase na prophase na metaphase chromosomes dvuhromatidny, hivyo kuweka formula 2n4c.

uainishaji wa chromosomes

nafasi ya centromere na urefu wa mikono, ambayo iko upande wa chromosomes yake ni kundi la metacentric (L-sawa) kama centromere iko katikati na submetacentric (neravnoplechie) kama centromere ni kubadilishwa kwa upande mmoja. Pia, kuna acrocentric, au umbo la fimbo kromosomu (centromere kuwa iko karibu mwishoni sana) na uhakika kromosomu, jina lake kwa ukubwa wake ndogo, hivyo kuwa ni kivitendo vigumu kubaini sura zao. Katika chromosomes telotsentricheskih vigumu sana kuamua eneo la mbano ya msingi.

compaction

Any kiini kuacha za kimwili ina jozi 23 za kromosomu, kila timu ina molekuli moja ya DNA. urefu wa molekuli 46 ni kuhusu mita mbili! Hii ni zaidi ya bilioni tatu msingi jozi, na wote walionao katika seli moja, kromosomu wakati interphase karibu kutofautishwa hata katika darubini ya elektroni. Sababu hii - asasi supramolecular ya kromosomu, au compaction. Katika mpito kwa awamu mbalimbali za seli mzunguko kromatini Unaweza kubadilisha shirika lake.

The muundo na kemikali utungaji na muundo wa interphase kromosomu metaphase chromosomes wanasayansi aliichukulia variants kama polar miundo ambayo ni wanaohusishwa pamoja na kuheshimiana mabadiliko wakati mitosisi mchakato.

ngazi ya kwanza ni inawakilishwa na nucleosome compaction thread, ambayo pia inaitwa "shanga juu ya kamba." tabia ya kawaida - 10-11 nm, ambayo hairuhusu kufikiria yao darubini.

Kemikali ya chromosomes kinaashiria kuwepo kwa kiwango hiki cha shirika: inatoa aina nne za histoni - protini msingi (H2A, H2B, NC, N4). Wao kuunda ukoko - mwili wa molekuli protini umbo washers. Kila ukoko lina molekuli nane (mvuke molekuli kutoka kila moja ya histoni).
Happens DNA mkutano, ni spirally jeraha juu ya miti. Kila protini the mwili mawasiliano sehemu ya a molekuli ya DNA, ina 146 msingi jozi. Kuna si kushiriki katika the mawasiliano eneo hilo, aitwaye linker, au binders. Kawaida yao inatofautiana, lakini wastani ni jozi 60 ya nyukleotidi (n. N.).

Kuitwa nucleosome DNA mkoa kuwa urefu wa 196 bp na inajumuisha protini gamba. Hata hivyo nucleosome filament-kama shanga, na kanda si vyenye gamba.

sehemu hizo ambazo kutofautisha kikamilifu zisizo histoni protini, kutokana na kuwepo kwa mpangilio maalum nucleotide ni kabisa kwa usawa katika vipindi ya elfu chache jozi msingi. uwepo wao ni muhimu kwa ajili compaction zaidi ya kromatini.

Zaidi ya hayo ya kufunga ya kromatini

Kromatini fibril - compaction pili cha - pia hujulikana solenoid, au kiwango nukleomernym. Size ni 30 nm. Mradi histoni HI. Yeye timu up na mlolongo linker DNA, pamoja na kwa maganda mbili jirani na "pulls" pamoja. Matokeo ya utaratibu wa malezi inakuwa zaidi muundo kompakt, unaofanana muundo wa solenoid. Kama fibril, pamoja na kromatini inaitwa msingi.

Ikifuatiwa hronomerny ngazi. tabia ya ukubwa wa kiwango cha compaction - 300 nm. Tayari hakuna ziada helix malezi, lakini zinazozalishwa bawaba msalaba kwamba sambamba na ukubwa wa Replicon moja na ni pamoja kupitia zisizo histoni (tindikali)

On hromonemnom cha (700 nm) mizunguko hukutana, na kromatini zaidi kompaktiziruetsya. Elimu kuachwa ya kromosomu tayari inayoonekana katika darubini mwanga.

Kromosomu safu (1400 nm) ni kuzingatiwa wakati metaphase.

Mabadiliko na nafasi yao katika dawa

mutation ya kromosomu - jambo la kawaida, lakini vina kiwango tofauti na taratibu ya. Mabadiliko katika miundo mfumo wa chromosomes ni kawaida kwa kuzingatia kuvunjika awali. Kama kuna mapumziko katika kromosomu, basi mwili ina kuzalisha marekebisho yao, na matokeo kuwa kuna kromosomu mutation au isiyokuwa ya kawaida.

Wakati wa the uvukaji homologous chromosomes kubadilishana muhimu maeneo, na wakati huu wakati kwa kawaida hutokea mapumziko. Kama, wakati wa kubadilishana usawa sehemu kuvuka-juu ya jeni, vikundi vipya uhusiano.

aina ya mabadiliko

Kuna aina kadhaa ya mabadiliko kulingana na utaratibu wa asili. Mutation mgawanyiko inatokana na upungufu wa maeneo ya jeni. Kama baadhi ya maeneo ya genome walikuwa mara mbili - marudio hii. Wakati wa inversion ya the kromosomu kati the discontinuities sehemu yaani kuzungushwa kwa njia ya 180 °.

Kuwahamisha aitwaye mpito eneo kutoka kromosomu moja hadi nyingine, na kama makazi yao hutokea kati ya kromosomu zisizo homologous, aitwaye kufungua translocation, na kama kipande alikuwa alijiunga sawa kromosomu mutation kuitwa ondoleo. Wakati wa kuwahamisha Robertsonian hutokea kuunganisha katika moja ya wawili miundo zisizo homologous.

Aidha kuna mabadiliko pericentric na paracentric.

RNA

Kulingana na awamu ambapo kiini, mabadiliko kemikali, maumbile, tabia na ukubwa wa kromosomu, lakini nyenzo za jeni ina si tu DNA na kromosomu katika kiini.

asidi Ribonucleic (RNA) - muundo mwingine kushiriki katika uhamisho na hifadhi ya taarifa ya maumbile.

Kuna mRNA au mRNA (tumbo, au taarifa), ni kushiriki katika the awali ya protini na taka mali. Kwa hiyo ni muhimu kwamba nafasi ya "ujenzi" kupokea "maelekezo", ambayo itakuwa kuwaambia utaratibu ambao amino asidi ni kuwa pamoja katika mlolongo peptide. maelekezo Haya ni maelezo encoded katika mpangilio wa nyukleotidi katika mRNA (mjumbe RNA). Transcription na inaitwa mjumbe RNA awali.

mchakato wa kusoma taarifa kutoka DNA inaweza ikilinganishwa na programu ya kompyuta. Kwanza, RNA polima lazima kupata mdhamini - sehemu maalum ya molekuli ya DNA, ambayo ni alama mkoa wa kuanza kwa transcription. RNA polima huungana na promota na kuanza kujifungua kwa kamba ya karibu kugeuka helix DNA. Katika hatua hii, ncha mbili za DNA haujaunganishwa kwenye kila mmoja, ambapo enzyme mRNA malezi huanza kwenye moja ya yao (kodogennoy inakabiliwa enzyme 3`-mwisho). Ribonucleotides zilizokusanywa katika mlolongo utawala wa kusaidiana kwa nyukleotidi wa DNA na antiparallel kuhusiana na template DNA strand.

mchakato wa transcription

Hivyo, kama sisi hoja pamoja the DNA strand, the enzyme usahihi anayesoma kila the habari, kuendelea the mchakato mpaka a mpya kukutana maalum mpangilio wa nyukleotidi. Inaitwa the terminator transkripktsii, na kuonyesha kwamba the RNA polima wanapaswa kutengwa na the DNA na the template strand, na kutoka wapya synthesized mRNA. Jumla ya maeneo ya promota kwa Terminator ikiwa ni pamoja na transcribed sehemu iitwayo transcription kitengo - transcriptional.

Mara tu baada ya RNA polima hatua mwishono kodogennoy transcribed mikoa moja ya ncha ya DNA pamoja na tena kuchukua fomu ya helix mbili. Ilianzishwa mRNA hubeba nakala halisi ya data kunakiliwa kutoka sehemu DNA. Nyukleotidi wa mRNA usimbaji mpangilio wa amino asidi ni makundi katika threes na wanaitwa kodoni. Kila codon ya mRNA sambamba na amino acid fulani.

Mali na dhima ya jeni

gene inachukuliwa kuwa hazigawanyiki msingi vitengo kazi ya urithi-nyenzo. Ina mfumo wa molekuli ya DNA sehemu imesimbwa muundo wa peptide angalau moja.

gene ina tabia fulani, kwanza wao - hatua za kipekee. Hii ina maana kwamba jeni tofauti kudhibiti maendeleo ya dalili ya kienyeji ya watu binafsi.
uthabiti wa mali kuamua na ukweli kwamba jeni ni kubadilika na gia hereditary, isipokuwa, bila shaka, hakuna mabadiliko. Kutokana na hili ifuatavyo kwamba jeni haiwezi kubadilishwa wakati wa maisha.

maalum wa utekelezaji ni kutokana na maendeleo ya kipengele au kikundi cha makala, lakini jeni inaweza kuwa nyingi na hatua - hii inaitwa pleiotropy.

Mali dosing hatua huamua kiwango ambacho ishara wanaweza kuendeleza genome ya kukamilisha.

Pia ni tabia ya hali allelic, ambayo ni, karibu wote wa jeni ziko aleli, ambao idadi huanza na mbili.