Koti ruokavalioita

Heillä on useita kromosomeja ytimessä. Bakteerien lineaariset kromosomit

Kaavio kromosomin rakenteesta mitoosin myöhäisen profaasin metafaasissa. 1 - kromatidi; 2 - sentromeeri; 3 - lyhyt olkapää; 4 - pitkä olkapää.

Ihmisen kromosomisarja.

Kromosomit ovat nukleoproteiinirakenteita eukaryoottisolun ytimessä, jotka tulevat helposti näkyviin solusyklin tietyissä vaiheissa. Kromosomit ovat kromatiinin korkea kondensaatioaste, joka on jatkuvasti läsnä solun ytimessä. Termiä ehdotettiin alun perin tarkoittavan eukaryoottisoluista löydettyjä rakenteita, mutta viime vuosikymmeninä bakteerikromosomeista on puhuttu yhä enemmän. Kromosomit sisältävät suurimman osan geneettisestä tiedosta.

eukaryoottiset kromosomit

Kromosomin perusta on huomattavan pitkä lineaarinen deoksiribonukleiinihapon makromolekyyli. Venytetyssä muodossa ihmisen kromosomin pituus voi olla 5 cm, minkä lisäksi kromosomissa on viisi erikoistunutta proteiinia H1, H2A, H2B, H3 ja H4 sekä joukko ei-histoniproteiineja. Histonien aminohapposekvenssi on erittäin konservoitunut eikä käytännössä eroa eri organismiryhmissä.

Interfaasissa kromatiini ei tiivisty, mutta jo tällä hetkellä sen säikeet ovat DNA:n ja proteiinien kompleksi. DNA-makromolekyyli kiertyy histoniproteiinien H2A, H2B, H3 ja H4 oktomeerien ympärille muodostaen rakenteita, joita kutsutaan nukleosomeiksi. Yleensä koko muotoilu muistuttaa jonkin verran helmiä. Tällaisten H1-proteiinin yhdistämien nukleosomien sekvenssiä kutsutaan nukleofilamentiksi tai nukleosomaaliseksi filamentiksi, jonka halkaisija on noin 10 nm.

Varhaisessa interfaasissa jokainen tulevaisuuden kromosomi perustuu yhteen DNA-molekyyliin. Synteesivaiheessa DNA-molekyylit tulevat replikaatioprosessiin ja kaksinkertaistuvat. Myöhäisessä interfaasissa kunkin kromosomin emäs koostuu kahdesta identtisestä DNA-molekyylistä, jotka muodostuvat replikaation tuloksena ja liittyvät toisiinsa sentromeerisekvenssin alueella.

Ennen kuin solun ytimen jakautuminen alkaa, kromosomi, jota tällä hetkellä edustaa nukleosomiketju, alkaa spiralisoitua tai pakkautua muodostaen paksumman kromatiinilangan tai kromatidin, jonka halkaisija on 30 nm H1-proteiinia käyttämällä. Lisäspiralisoinnin seurauksena kromatidin halkaisija saavuttaa 700 nm metafaasin aikaan. Kromosomin huomattava paksuus metafaasivaiheessa tekee lopulta mahdolliseksi nähdä sen valomikroskoopissa. Kondensoitunut kromosomi näyttää X:ltä, koska kaksi replikaatiosta johtuvaa kromatidia ovat edelleen yhteydessä toisiinsa sentromeerissä.

Ensisijainen supistuminen

Kromosomien supistuminen, jossa sentromeeri on paikantunut ja joka jakaa kromosomin käsivarsiin.

Toissijaiset rajoitukset

Morfologinen ominaisuus, jonka avulla voit tunnistaa yksittäiset kromosomit sarjassa. Ne eroavat primaarisesta supistuksesta siinä, että kromosomin segmenttien välillä ei ole havaittavaa kulmaa. Toissijaiset supistukset ovat lyhyitä ja pitkiä, ja ne sijaitsevat eri kohdissa kromosomin pituudella. Ihmisillä nämä ovat 13, 14, 15, 21 ja 22 kromosomia.

Kromosomirakenteen tyypit

Kromosomirakennetta on neljää tyyppiä:

telosentrinen;
akrosentrinen;
submetakeskinen;
metasentrinen.

Kromosomityyppi on vakio jokaiselle homologiselle kromosomille ja voi olla vakio kaikissa saman lajin tai suvun edustajissa.

satelliitteja

Satelliitti on pyöristetty tai pitkänomainen runko, joka on erotettu kromosomin pääosasta ohuella kromatiinilangalla, jonka halkaisija on yhtä suuri tai hieman pienempi kuin kromosomi. Kromosomeja, joilla on kumppani, kutsutaan yleisesti SAT-kromosomeiksi. Satelliitin muoto, koko ja sitä yhdistävä lanka ovat vakioita jokaiselle kromosomille.

nucleolus vyöhyke

Tuman vyöhykkeet ovat erityisiä alueita, joihin liittyy joidenkin toissijaisten supisteiden esiintyminen.

Kromoneema

Kromoneemi on kierteinen rakenne, joka voidaan nähdä tiivistyneissä kromosomeissa elektronimikroskoopin läpi. Baranetsky havaitsi sen ensimmäisen kerran vuonna 1880 Tradescantian ponnesolujen kromosomeissa, termin otti käyttöön Veydovsky. Kromoneema voi koostua kahdesta, neljästä tai useammasta säikeestä riippuen tutkittavasta kohteesta. Nämä langat muodostavat kahden tyyppisiä spiraaleja:

paraneminen;
plektoneeminen.

Kromosomien uudelleenjärjestelyt

Kromosomien rakenteen rikkoutuminen tapahtuu spontaanien tai provosoitujen muutosten seurauksena.

Geenimutaatiot;
Poikkeamat:
- poistot
- päällekkäisyyksiä
- translokaatiot
- käännöksiä

eukaryoottiset kromosomit

Centromere

Ensisijainen supistuminen

X. p., jossa sentromeeri sijaitsee ja joka jakaa kromosomin hartioihin.

Toissijaiset rajoitukset

Kromosomirakenteen tyypit

Kromosomirakennetta on neljää tyyppiä:

telosentrinen(sauvan muotoiset kromosomit, joiden sentromeeri sijaitsee proksimaalisessa päässä);
akrosentrinen(sauvan muotoiset kromosomit, joissa on hyvin lyhyt, lähes huomaamaton toinen käsi);
submetakeskinen(epätasan pituiset hartiat, jotka muistuttavat muodoltaan L-kirjainta);
metasentrinen(V-muotoiset kromosomit, joiden käsivarret ovat yhtä pitkät).

Kromosomityyppi on vakio jokaiselle homologiselle kromosomille ja voi olla vakio kaikissa saman lajin tai suvun jäsenissä.

Satelliitit (satelliitit)

Satelliitti- tämä on pyöristetty tai pitkänomainen runko, joka on erotettu kromosomin pääosasta ohuella kromatiinilangalla, jonka halkaisija on yhtä suuri tai hieman pienempi kuin kromosomi. Kromosomeja, joilla on kumppani, kutsutaan yleisesti SAT-kromosomeiksi. Satelliitin muoto, koko ja sitä yhdistävä lanka ovat vakioita jokaiselle kromosomille.

nucleolus vyöhyke

Nucleoluksen vyöhykkeet ( nucleolus järjestäjät) ovat erityisalueita, jotka liittyvät joidenkin toissijaisten supisteiden esiintymiseen.

Kromoneema

Kromoneema on kierteinen rakenne, joka voidaan nähdä tiivistyneissä kromosomeissa elektronimikroskoopin läpi. Baranetsky havaitsi sen ensimmäisen kerran vuonna 1880 Tradescantian ponnesolujen kromosomeissa, termin otti käyttöön Veydovsky. Kromoneema voi koostua kahdesta, neljästä tai useammasta säikeestä riippuen tutkittavasta kohteesta. Nämä langat muodostavat kahden tyyppisiä spiraaleja:

paraneminen(spiraalin osat on helppo erottaa);
plektoneeminen(langat ovat tiukasti kietoutuneet yhteen).

Kromosomien uudelleenjärjestelyt

Kromosomien rakenteen rikkoutuminen tapahtuu spontaanin tai provosoidun muutoksen seurauksena (esimerkiksi säteilytyksen jälkeen).

Geeni(piste)mutaatiot (muutokset molekyylitasolla);
Aberraatiot (mikroskooppiset muutokset näkyvät valomikroskoopilla):

jättimäiset kromosomit

Tällaisia kromosomeja, joille on ominaista valtava koko, voidaan havaita joissakin soluissa tietyissä solusyklin vaiheissa. Niitä löytyy esimerkiksi joidenkin kahdella hyönteisten toukkien kudosten soluista (polyteenikromosomit) sekä eri selkärankaisten ja selkärangattomien munasoluista (lamppuharjakromosomit). Juuri jättimäisten kromosomien valmisteilla oli mahdollista paljastaa merkkejä geeniaktiivisuudesta.

Polyteenikromosomit

Balbianit löydettiin ensimmäisen kerran vuonna, mutta Kostov, Paynter, Geitz ja Bauer tunnistivat niiden sytogeneettisen roolin. Sisältyy Diptera-toukkien sylkirauhasten, suoliston, henkitorven, rasvakudoksen ja malpighian suonien soluihin.

Lamppuharjan kromosomit

Bakteerien kromosomit

Nukleoidi-DNA:han liittyvien proteiinien esiintymisestä bakteereissa on näyttöä, mutta niistä ei ole löydetty histoneja.

Kirjallisuus

E. de Robertis, V. Novinsky, F. Saez Solun biologia. - M.: Mir, 1973. - S. 40-49.

Katso myös

Wikimedia Foundation. 2010 .

Khromchenko Matvey Solomonovitš
Kronikka

Katso, mitä "kromosomit" ovat muissa sanakirjoissa:

KROMOSOMET- (kromosta ... ja somasta), soluytimen organellit, jotka ovat geenien kantajia ja määrittävät solujen ja organismien periytyvuudet, ominaisuudet. Ne pystyvät lisääntymään itse, niillä on rakenteellinen ja toiminnallinen yksilöllisyys ja ne pitävät sen peräkkäin ... ... Biologinen tietosanakirja

KROMOSOMET- [Venäjän kielen vieraiden sanojen sanakirja

KROMOSOMET- (kromo... ja kreikkalainen soma body) soluytimen rakenneosat, jotka sisältävät DNA:ta, joka sisältää organismin perinnöllisen tiedon. Geenit on järjestetty lineaariseen järjestykseen kromosomeissa. Itsen monistaminen ja kromosomien säännöllinen jakautuminen pitkin ... ... Suuri Ensyklopedinen sanakirja

KROMOSOMET- KROMOSOMIT, rakenteet, jotka kuljettavat kehosta geneettistä tietoa, joka sisältyy vain EUKARYOOTTINEN solujen ytimiin. Kromosomit ovat lankamaisia, ne koostuvat DNA:sta ja niillä on tietty joukko GEENejä. Jokaisella organismityypillä on ominaisuus ...... Tieteellinen ja tekninen tietosanakirja

Kromosomit- Soluytimen rakenneosat, jotka sisältävät DNA:ta, joka sisältää organismin perinnöllisen tiedon. Geenit on järjestetty lineaariseen järjestykseen kromosomeissa. Jokainen ihmissolu sisältää 46 kromosomia, jotka on jaettu 23 pariin, joista 22 ... ... Suuri psykologinen tietosanakirja

Kromosomit- * templesomit * kromosomit ovat itseään lisääntyviä soluytimen elementtejä, jotka säilyttävät rakenteellisen ja toiminnallisen identiteettinsä ja värjäävät perusväreillä. Ne ovat tärkeimmät perinnöllisen tiedon kantajat: geenit ... ... Genetiikka. tietosanakirja

KROMOSOMET- KROMOSOMET, ohm, yksiköt kromosomi, s, nainen (asiantuntija.). Eläin- ja kasvisolujen ytimen pysyvä komponentti, perinnöllisen geneettisen tiedon kantaja. | adj. kromosomi, oh, oh. H. solusarja. Perinnöllisyyden kromosomiteoria.... Ožegovin selittävä sanakirja

Kromosomit ovat voimakkaan värinen runko, joka koostuu histoniproteiineihin liittyvästä DNA-molekyylistä. Kromosomit muodostuvat kromatiinista solun jakautumisen alussa (mitoosin profaasissa), mutta niitä tutkitaan parhaiten mitoosin metafaasissa. Kun kromosomit sijaitsevat päiväntasaajan tasolla ja ovat selvästi näkyvissä valomikroskoopissa, DNA saavuttaa niissä olevan maksimikierteisyyden.

Kromosomit koostuvat kahdesta sisarkromatidista (kaksois-DNA-molekyylistä), jotka on liitetty toisiinsa ensisijaisen supistumisen - sentromeerin - alueella. Sentromeeri jakaa kromosomin 2 haaraan. Sentromeerin sijainnista riippuen kromosomit jaetaan:

metasentrinen sentromeeri sijaitsee kromosomin keskellä ja sen käsivarret ovat yhtäläiset;

submetakeskinen sentromeeri on siirtynyt pois kromosomien keskeltä ja toinen käsi on lyhyempi kuin toinen;

akrosentrinen - sentromeeri sijaitsee lähellä kromosomin päätä ja toinen käsi on paljon lyhyempi kuin toinen.

Joissakin kromosomeissa on toissijaisia supistuksia, jotka erottavat kromosomin olkapäästä satelliitiksi kutsutun alueen, josta tuma muodostuu faasien väliseen ytimeen.

Kromosomisäännöt

1. Numeron pysyvyys. Kunkin lajin kehon somaattisissa soluissa on tiukasti määritelty määrä kromosomeja (ihmisillä -46, kissoilla - 38, hedelmäkärpäsillä - 8, koirilla -78, kanoilla -78).

2. Pariliitos. Jokaisella kromosomilla somaattisissa soluissa, joissa on diploidisarja, on sama homologinen (sama) kromosomi, kooltaan, muodoltaan identtinen, mutta alkuperältään erilainen: toinen isältä, toinen äidiltä.

3. Yksilöllisyys. Jokainen kromosomipari eroaa toisesta parista koon, muodon, vaaleiden ja tummien juovien vuorottelun suhteen.

4. Jatkuvuus. Ennen solun jakautumista DNA kaksinkertaistuu ja tuloksena on 2 sisarkromatidia. Jakautumisen jälkeen yksi kromatidi tulee tytärsoluihin ja siten kromosomit ovat jatkuvia - kromosomista muodostuu kromosomi.

Kaikki kromosomit on jaettu autosomeihin ja sukupuolikromosomeihin. Autosomit - kaikki solujen kromosomit, sukupuolikromosomeja lukuun ottamatta, niitä on 22 paria. Seksuaalinen - tämä on 23. kromosomipari, joka määrittää miehen ja naisen kehon muodostumisen.

Somaattisissa soluissa on kaksinkertainen (diploidi) kromosomisarja, sukupuolisoluissa - haploidi (yksittäinen).

Tietty joukko solun kromosomeja, joille on tunnusomaista niiden lukumäärän, koon ja muodon pysyvyys, on ns. karyotyyppi.

Monimutkaisen kromosomien joukon ymmärtämiseksi ne on järjestetty pareiksi niiden koon pienentyessä ottaen huomioon sentromeerin asema ja sekundaariset supistukset. Tällaista systematisoitua karyotyyppiä kutsutaan idiogrammiksi.

Ensimmäistä kertaa tällaista kromosomien systematisointia ehdotettiin Denverin geneettikkojen kongressissa (USA, 1960).

Vuonna 1971 Pariisissa kromosomit luokiteltiin värin ja hetero- ja eukromatiinin tummien ja vaaleiden vyöhykkeiden vuorottelun mukaan.

Karyotyypin tutkimiseen geneetikko käyttää sytogeneettisen analyysin menetelmää, jossa voidaan diagnosoida useita perinnöllisiä sairauksia, jotka liittyvät kromosomien lukumäärän ja muodon rikkomiseen.

1.2. Solun elinkaari.

Solun elämää sen syntymästä jakautumisen seurauksena omaan jakautumiseen tai kuolemaan kutsutaan solun elinkierroksi. Koko elämän ajan solut kasvavat, erilaistuvat ja suorittavat tiettyjä toimintoja.

Solun elämää jakautumisten välillä kutsutaan interfaasiksi. Interfaasi koostuu 3 jaksosta: presynteettinen, synteettinen ja postsynteettinen.

Esisynteettinen jakso seuraa välittömästi jakautumista. Tällä hetkellä solu kasvaa intensiivisesti, mikä lisää mitokondrioiden ja ribosomien määrää.

Synteesijakson aikana tapahtuu DNA:n määrän replikaatio (kaksinkertaistuminen) sekä RNA:n ja proteiinien synteesi.

Synteetin jälkeisenä aikana solu varastoi energiaa, syntetisoidaan akromatiinikaraproteiineja ja valmistelut mitoosiin ovat käynnissä.

Solunjakautumista on erilaisia: amitoosi, mitoosi, meioosi.

Amitoosi on prokaryoottisten solujen ja joidenkin solujen suora jakautuminen ihmisissä.

Mitoosi on epäsuora solujakautuminen, jonka aikana kromatiinista muodostuu kromosomeja. Eukaryoottisten organismien somaattiset solut jakautuvat mitoosilla, minkä seurauksena tytärsolut saavat täsmälleen samat kromosomit kuin tytärsolulla oli.

Mitoosi

Mitoosi koostuu 4 vaiheesta:

Profaasi on mitoosin alkuvaihe. Tällä hetkellä alkaa DNA:n spiralisoituminen ja kromosomien lyheneminen, jotka ohuista näkymättömistä kromatiinilangoista muuttuvat lyhyiksi paksuiksi, valomikroskoopissa näkyviksi ja pallon muotoon. Tuma ja ydinvaippa katoavat, ja ydin hajoaa, solukeskuksen sentriolit hajaantuvat solun napoja pitkin ja fissiokaran langat venyvät niiden väliin.

Metafaasi - kromosomit liikkuvat keskustaa kohti, niihin on kiinnitetty karalangat. Kromosomit sijaitsevat päiväntasaajan tasolla. Ne näkyvät selvästi mikroskoopilla ja jokainen kromosomi koostuu kahdesta kromatidista. Tässä vaiheessa voidaan laskea solun kromosomien lukumäärä.

Anafaasi - sisarkromatidit (ilmenivät synteettisellä jaksolla, kun DNA monistuu) hajautuvat napoja kohti.

Telofaasi (kreikaksi telos - loppu) on profaasin vastakohta: lyhyistä paksuista näkyvistä kromosomeista tulee ohuita pitkiä valomikroskoopissa näkymättömiä, muodostuu ydinvaippa ja ydin. Telofaasi päättyy sytoplasman jakautumiseen kahden tytärsolun muodostumiseen.

Mitoosin biologinen merkitys on seuraava:

tytärsolut saavat täsmälleen saman joukon kromosomeja kuin emosolulla, joten kromosomien vakiomäärä säilyy kaikissa kehon soluissa (somaattinen).

kaikki solut jakautuvat paitsi sukupuolisolut:

keho kasvaa alkion ja postembryon aikana;

kaikki kehon toiminnallisesti vanhentuneet solut (ihon epiteelisolut, verisolut, limakalvojen solut jne.) korvataan uusilla;

Menetettyjen kudosten regeneraatio (palautuminen) tapahtuu.

Mitoosin kaavio

Altistuessaan epäsuotuisille olosuhteille jakautuvassa solussa jakautumiskara voi venyttää kromosomeja epätasaisesti napoihin, jolloin syntyy uusia soluja, joissa on erilainen kromosomisarja, syntyy somaattisten solujen patologia (autosomaalinen heteroploidia), joka johtaa kudosten, elinten, kehon sairaudet.

Tänään analysoimme yhdessä mielenkiintoisen kysymyksen koulukurssin biologiasta, nimittäin: kromosomityypit, niiden rakenne, suoritetut toiminnot ja niin edelleen.

Ensin sinun on ymmärrettävä, mikä se on, kromosomi? Joten on tapana kutsua ytimen rakenneosia eukaryoottisoluissa. Nämä hiukkaset sisältävät DNA:ta. Jälkimmäinen sisältää perinnöllistä tietoa, joka välittyy emoorganismista jälkeläisille. Tämä on mahdollista geenien (DNA:n rakenneyksiköiden) avulla.

Ennen kuin tarkastelemme kromosomityyppejä yksityiskohtaisesti, on tärkeää tutustua joihinkin kysymyksiin. Esimerkiksi miksi niitä kutsutaan tällä termillä? Vuonna 1888 tiedemies W. Waldeyer antoi heille tällaisen nimen. Jos käännetään kreikasta, niin kirjaimellisesti saamme värin ja rungon. Mihin se liittyy? Voit selvittää artikkelista. On myös erittäin mielenkiintoista, että bakteereissa kromosomeja kutsutaan yleisesti pyöreäksi DNA:ksi. Ja tämä huolimatta siitä, että jälkimmäisten ja eukaryoottisten kromosomien rakenne on hyvin erilainen.

Tarina

Joten meille kävi selväksi, että DNA:n ja proteiinin järjestäytynyttä rakennetta, joka sisältyy soluihin, kutsutaan kromosomiksi. On erittäin mielenkiintoista, että yksi DNA-pala sisältää paljon geenejä ja muita elementtejä, jotka koodaavat kaiken organismin geneettisen tiedon.

Ennen kuin tarkastelemme kromosomityyppejä, ehdotamme, että puhumme hieman näiden hiukkasten kehityksen historiasta. Niinpä kokeet, joita tiedemies Theodore Boveri alkoi tehdä jo 1880-luvun puolivälissä, osoittivat kromosomien ja perinnöllisyyden välisen suhteen. Samaan aikaan Wilhelm Roux esitti seuraavan teorian - jokaisella kromosomilla on erilainen geneettinen kuorma. Tämän teorian testasi ja todisti Theodore Boveri.

Gregor Mendelin 1900-luvun työn ansiosta Boveri pystyi jäljittämään periytymissääntöjen ja kromosomien käyttäytymisen välisen suhteen. Boverin löydöt pystyivät vaikuttamaan seuraaviin sytologeihin:

Edmund Beecher Wilson.
Walter Sutton.
Taidemaalari Theophilus.

Edmund Wilsonin työ oli yhdistää Boverin ja Suttonin teoriat, mikä on kuvattu kirjassa The Cell in Development and Heritance. Teos julkaistiin noin 1902 ja käsitteli kromosomiteoriaa perinnöllisyydestä.

Perinnöllisyys

Ja vielä minuutti teoriaa. Kirjoituksissaan tutkija Walter Sutton sai selville, kuinka monta kromosomia solun ytimessä vielä on. On jo aiemmin sanottu, että tiedemies piti näitä hiukkasia perinnöllisen tiedon kantajina. Lisäksi Walter havaitsi, että kaikki kromosomit koostuvat geeneistä, joten ne ovat juuri syyllisiä siihen, että vanhempien ominaisuudet ja toiminnot välittyvät jälkeläisille.

Samanaikaisesti työtä suoritti Theodore Boveri. Kuten aiemmin mainittiin, molemmat tutkijat tutkivat useita kysymyksiä:

perinnöllisten tietojen välittäminen;
kromosomien roolia koskevien tärkeimpien säännösten muotoilu.

Tätä teoriaa kutsutaan nyt Boveri-Suttonin teoriaksi. Sen jatkokehitys suoritettiin amerikkalaisen biologin Thomas Morganin laboratoriossa. Yhdessä tiedemiehet pystyivät:

luoda geenien sijoittamismalleja näissä rakenneosissa;
kehittää sytologinen perusta.

Rakenne

Tässä osiossa ehdotamme kromosomien rakenteen ja tyyppien tarkastelua. Puhumme siis rakenteellisista soluista, jotka tallentavat ja välittävät perinnöllistä tietoa. Mistä kromosomit on tehty? DNA:sta ja proteiinista. Lisäksi kromosomien osat muodostavat kromatiinia. Proteiineilla on tärkeä rooli DNA:n pakkaamisessa solun ytimeen.

Ytimen halkaisija ei ylitä viittä mikronia, ja DNA on pakattu kokonaan ytimeen. Joten ytimessä olevalla DNA:lla on silmukkarakenne, jota proteiinit tukevat. Jälkimmäiset tunnistavat samalla nukleotidisekvenssin konvergenssinsa vuoksi. Jos aiot tutkia kromosomien rakennetta mikroskoopilla, niin paras aika tähän on mitoosin metafaasi.

Kromosomi on muodoltaan pieni tikku, joka koostuu kahdesta kromatidista. Viimeksi mainitut ovat sentromeerin hallussa. On myös erittäin tärkeää huomata, että jokainen yksittäinen kromatidi koostuu kromatiinisilmukaista. Kaikki kromosomit voivat olla jossakin kahdesta tilasta:

aktiivinen;
epäaktiivinen.

Lomakkeet

Nyt tarkastelemme olemassa olevia kromosomityyppejä. Tässä osiossa voit selvittää, minkä muotoisia näitä hiukkasia on olemassa.

Kaikilla kromosomeilla on oma yksilöllinen rakenne. Erottuva piirre on väritysominaisuudet. Jos opiskelet kromosomimorfologiaa, sinun on kiinnitettävä huomiota joihinkin merkittäviin asioihin:

sentromeerin sijainti;
hartioiden pituus ja asento.

Joten on olemassa seuraavat kromosomien päätyypit:

metasentriset kromosomit (niiden erottuva piirre on sentromeerin sijainti keskellä, tätä muotoa kutsutaan myös yleisesti tasa-käsivarreksi);
submetakeskinen (erityinen piirre on supistuksen siirtyminen yhdelle sivulle, toinen nimi on epätasaiset hartiat);
akrosentrinen (erityinen piirre on sentromeerin sijainti melkein kromosomin toisessa päässä, toinen nimi on sauvan muotoinen);
piste (he saivat sellaisen nimen, koska niiden muotoa on erittäin vaikea määrittää, mikä liittyy pieneen kokoon).

Toiminnot

Huolimatta ihmisten ja muiden olentojen kromosomien tyypistä, nämä hiukkaset suorittavat monia erilaisia toimintoja. Mikä on vaakalaudalla, voidaan lukea artikkelin tästä osiosta.

Perinnöllisten tietojen tallentamisessa. Kromosomit ovat geneettisen tiedon kantajia.
perinnöllisten tietojen välittämisessä. Perinnöllinen tieto välittyy DNA-molekyylin replikoitumisen kautta.
Perinnöllisen tiedon täytäntöönpanossa. Yhden tai toisen tyypin i-RNA:n ja vastaavasti yhden tai toisen proteiinityypin lisääntymisen ansiosta solun ja koko organismin kaikki elintärkeät prosessit ohjataan.

DNA ja RNA

Tarkastelimme, minkä tyyppisiä kromosomeja on olemassa. Nyt siirrymme yksityiskohtaiseen tutkimukseen DNA:n ja RNA:n roolista. On erittäin tärkeää huomata, että nukleiinihapot muodostavat noin viisi prosenttia solun massasta. Ne näyttävät meistä mononukleotideina ja polynukleotideina.

Näitä nukleiinihappoja on kahta tyyppiä:

DNA, joka tarkoittaa deoksiribonukleiinihappoja;
RNA, dekoodaus - ribonukleiinihapot.

Lisäksi on tärkeää muistaa, että nämä polymeerit koostuvat nukleotideista eli monomeereistä. Nämä monomeerit sekä DNA:ssa että RNA:ssa ovat rakenteeltaan periaatteessa samanlaisia. Jokainen yksittäinen nukleotidi koostuu myös useista komponenteista, tai pikemminkin kolmesta, jotka on liitetty toisiinsa vahvoilla sidoksilla.

Nyt vähän DNA:n ja RNA:n biologisesta roolista. Aluksi on tärkeää huomata, että solussa voi esiintyä kolmen tyyppistä RNA:ta:

informaatio (informaation poistaminen DNA:sta, toimii proteiinisynteesin matriisina);
kuljetus (kuljettaa aminohappoja proteiinisynteesiä varten);
ribosomaalinen (osallistuu proteiinien biosynteesiin, ribosomin rakenteen muodostumiseen).

Mikä on DNA:n rooli? Nämä hiukkaset tallentavat tietoa perinnöllisyydestä. Tämän ketjun osat sisältävät erityisen sekvenssin typpipitoisia emäksiä, jotka ovat vastuussa perinnöllisistä ominaisuuksista. Lisäksi DNA:n rooli on näiden ominaisuuksien siirtämisessä solunjakautumisen aikana. Solujen RNA:n avulla suoritetaan RNA-synteesi, jonka vuoksi proteiinisynteesi tapahtuu.

Kromosomisarja

Joten tarkastelemme kromosomityyppejä, kromosomijoukkoja. Siirrymme kromosomisarjaa koskevan kysymyksen yksityiskohtaiseen tarkasteluun.

Näiden alkuaineiden määrä on lajille tyypillinen piirre. Otetaan esimerkiksi Drosophila-perho. Hänellä on yhteensä kahdeksan ja kädellisillä neljäkymmentäkahdeksan. Ihmiskehossa on neljäkymmentäkuusi kromosomia. Kiinnitämme heti huomiosi siihen, että niiden lukumäärä on sama kaikille kehon soluille.

Lisäksi on tärkeää ymmärtää, että on olemassa kaksi mahdollista kromosomisarjatyyppiä:

diploidi (ominainen eukaryoottisoluille, on täydellinen sarja, eli 2n on läsnä somaattisissa soluissa);
haploidi (puolet täydellisestä sarjasta, eli n, on läsnä sukusoluissa).

On välttämätöntä tietää, että kromosomit muodostavat parin, jonka edustajat ovat homologeja. Mitä tämä termi tarkoittaa? Homologisia kutsutaan kromosomeiksi, joilla on sama muoto, rakenne, sentromeerin sijainti ja niin edelleen.

sukupuolikromosomit

Nyt tarkastelemme lähemmin seuraavaa kromosomityyppiä - sukupuolta. Tämä ei ole yksi, vaan kromosomipari, jotka ovat erilaisia saman lajin miehillä ja naisilla.

Yleensä yksi organismeista (uros tai nainen) omistaa kaksi identtistä, melko suurta X-kromosomia, kun taas genotyyppi on XX. Vastakkaiseen sukupuoleen kuuluvalla yksilöllä on yksi X-kromosomi ja hieman pienempi Y-kromosomi. Genotyyppi on XY. On myös tärkeää huomata, että joissakin tapauksissa miessukupuolen muodostuminen tapahtuu yhden kromosomien puuttuessa, toisin sanoen X0-genotyyppiä.

autosomit

Nämä ovat parihiukkasia organismeissa, joilla on kromosomaalisen sukupuolen määritys, jotka ovat samat sekä miehillä että naisilla. Yksinkertaisemmin kaikki kromosomit (paitsi sukupuoli) ovat autosomeja.

Huomaa, että läsnäolo, kopiot ja rakenne eivät riipu eukaryoottien sukupuolesta. Kaikilla autosomeilla on sarjanumero. Jos otamme henkilön, kaksikymmentäkaksi paria (neljäkymmentäneljä kromosomia) ovat autosomeja ja yksi pari (kaksi kromosomia) on sukupuolikromosomeja.

Jacques Monodin aforismi: "Se, mikä pätee E. coliin, pätee muihin bakteereihin (norsu)" on yleistynyt. Onneksi todellisuudessa asiat eivät ole niin tylsiä. Viime aikoihin asti yleisesti hyväksytty ajatus oli bakteerikromosomien pyöreä rakenne. Vuonna 1989 lineaarinen bakteerikromosomi kuvattiin kuitenkin ensimmäisen kerran spirokeetassa Borrelia burgdorfery, joka tunnistettiin elektroforeesilla pulssisähkökentässä. Tämän genomin koko oli vain 960 kb. Pian havaittiin, että lineaariset ja pyöreät kromosomit esiintyvät rinnakkain Agrobacterium tumefaciensissa, kun taas Streptomyces-suvun grampositiivisilla bakteereilla, joilla on yksi suurimmista bakteerigenomeista (~8000 kb), on yksi lineaarinen kromosomi. Myös aktinomykeetillä Rhodococcus fascians näyttää olevan lineaarinen kromosomi. Lineaariset kromosomit bakteereissa esiintyvät usein rinnakkain lineaaristen plasmidien kanssa ja ovat laajalle levinneitä luonnossa.

Streptomyces-suvun parhaiten tutkittujen bakteerien lineaariset kromosomit ja plasmidit sisältävät terminaalisia käänteisiä toistoja (TIR), joihin terminaaliset proteiinit (TP:t) on kytketty kovalenttisesti. Huolimatta siitä, että tällaiset rakenteet ovat ominaisia adenovirusten ja bakteriofagi f29 Bacillus subtiliksen kromosomeille, streptomykeettien kromosomireplikaation mekanismi eroaa merkittävästi virusgenomien mekanismista. Jos viruksissa DNA-synteesi käynnistetään kromosomin päässä käyttämällä nukleotidiin kovalenttisesti sitoutunutta TP:tä siemenenä ja jatkuu koko genomin läpi sen loppuun, niin streptomykeettien kromosomin ja lineaaristen plasmidien replikaatio alkaa sekvenssin sisäalueelta. replikaation alkuperä oriC. DNA-synteesi leviää molempiin suuntiin replikaation aloituskohdasta standardin puolikonservatiivisen mekanismin mukaisesti ja päättyy lineaaristen DNA-molekyylien päihin, jolloin muodostuu 3'-pään aukkoja (kuva I.50, A). Yksinkertaisin ratkaisu tämän aukon täyttämisongelmaan voisi olla kromosomien telomeeristen alueiden replikaation suora aloitus TP-proteiinista, joka on kovalenttisesti liitetty aloittavaan nukleotidiin, jota esiintyy adenoviruksissa (katso kuva I.50, b). Itse asiassa streptomykeetit käyttävät TR:ää telomeeristen alueiden replikointiin; telomeerien tunnistusmekanismi on kuitenkin tässä tapauksessa merkittävästi erilainen. Tällä hetkellä harkitaan kolmea mallia lineaaristen bakteerikromosomien telomeeristen alueiden aukkojen täyttämiseksi.

Riisi. I.50. Malli kromosomien ja Streptomyces-plasmidien telomeeristen alueiden valmistumisesta

A– telomeerirakenne replikaation jälkeen: ylempi DNA-juoste on täysin replikoitunut, alemmassa on yksijuosteinen aukko, neljä palindromista nukleotidisekvenssiä on merkitty; b– epätodennäköinen mekanismi, johon liittyy terminaalinen proteiini ja DNA-polymeraasi; CD– vaihtoehtoiset replikointimallit, jotka perustuvat muihin mekanismeihin. 1 - loppuproteiini 2 - DNA-polymeraasi, 3 - palindromi, 4 - emo-DNA-juoste 5 -lapsiketju 6 – reparatiivinen synteesi

Ensimmäisen mallin mukaan telomeerin yksijuosteinen alue, joka sisältää TIR-sekvenssin, muodostaa terminaalisen hiusneulan nukleotidien komplementaaristen vuorovaikutusten kautta aukon ja 3'-pään nukleotidien sisäisillä alueilla (katso kuva I.50, V). Tässä tapauksessa yksijuosteisen aukon korjaava DNA-synteesi aloitetaan palindromisten sekvenssien I-IV muodostamasta kaksijuosteisesta alueesta TP:n ja DNA-polymeraasin osallistuessa ja jatkuu 3'-terminaalista yksijuosteista aluetta pitkin. kromosomi. Toisen mallin mukaan TR aloittaa replikaation täysin kaksijuosteisessa tytär-DNA:ssa ja syrjäyttää emo-DNA:n 5'-terminaalisen juosteen, johon TR on sitoutunut (katso kuva I.50, G). Siirretty juoste paritetaan sitten kromosomin ulkonevan 3'-pään kanssa, minkä jälkeen tämä haarautunut rakenne erotetaan homologisella rekombinaatiolla. Tämä malli olettaa osallistumisen RecA-proteiinin (DNA-ketjun siirtoon) ja geenituotteiden aukkojen täyttämiseen ruv(Loma-rakenteen ratkaisemiseksi), jota geneettiset tiedot tukevat. Kolmannessa mallissa yksijuosteinen palindromi I muodostaa hiusneulan, jonka 3'-pää toimii DNA-synteesin alukkeena, joka täyttää aukon (katso kuva I.50, d). TR muodostaa yksijuosteisen katkoksen alkuperäistä 3'-päätä vastapäätä, joka on myöhemmän DNA-synteesin aluke. Tämän seurauksena hiusneula avautuu ja telomeerirakenne palautuu. Tämä malli on samanlainen kuin "rullaava hiusneula"-malli, jota ehdotettiin selittämään parvoviruksen genomin replikaatiomekanismia. Tässä mallissa TR:n rooli eroaa sen toiminnasta siemenproteiinina edellä käsitellyissä esimerkeissä.

Ei tiedetä, kuinka monta muotoa lineaarisia bakteerikromosomeja on luonnossa. Myöskään eubakteerien valtakunnan kromosomien topologiaan liittyviä taksonomisia ongelmia ei ole tutkittu. Jos jokainen kromosomityyppi on ominaista erilliselle taksonomiselle domeenille, voidaan olettaa, että kromosomien topologialla on tärkeä rooli bakteerien evoluutiossa. Vaihtoehtoisesti kromosomien topologiset vaihdot voivat olla suhteellisen yleisiä tapahtumia, ja lineaarisia ja pyöreitä kromosomeja esiintyy vain läheisesti sukulaisissa bakteerilajeissa. Streptomykeettikromosomien epävakaus (pidettyjen deleetioiden muodostuminen ja nukleotidisekvenssien monistuminen) on viime aikoina liitetty uudelleenjärjestelyihin niiden terminaalisilla alueilla, joista joihinkin on liittynyt ympyränmuotoisten kromosomien muodostumista. Siten bakteerien kromosomitopologian evoluutiorooli voidaan määrittää vain tulevien tutkimusten tuloksena.

eukaryoottiset replikaattorit

Eukaryoottikromosomit sisältävät lineaarisia DNA-molekyylejä, ja siksi niiden replikaatioon liittyvät samat ongelmat ovat edelleen olemassa, joista keskusteltiin lineaaristen bakteerikromosomien lisääntymisen yhteydessä. Ongelmat, jotka eukaryoottisolujen on ratkaistava, kun ne replikoivat kromosomejaan, ovat kuitenkin epäilemättä vakavampia, koska niiden sisältämän DNA:n koko ylittää merkittävästi bakteerisolujen kromosomaalisen DNA:n koon. Lisäksi useimpien eukaryoottien monisoluisuuden vuoksi on olemassa tarve DNA:n replikaation hienompaan koordinointiin yksittäisissä täysin erilaistuneissa ja erilaistuvissa soluissa, mikä on yksi solusyklin säätelyn päätavoitteista näissä organismeissa. Tässä suhteessa DNA:n replikaation organisoinnille eukaryooteissa on tunnusomaista useita merkittäviä piirteitä.

Riisi. I.51. S. cerevisiae -hiivan replikaattorien rakenne

Erilaisten säätelyelementtien keskinäinen järjestely replikaattoreissa on osoitettu. ARS1, ARS307 Ja ARS305. ACS, ARS:n kanoninen sekvenssi; DUE, DNA:n purkuelementti. Alaindeksit osoittavat säätelyelementtien kuulumisen vastaaviin replikaattoreihin

Replikaation aloitus eukaryooteissa tapahtuu spesifisissä useissa nukleotidisekvensseissä - replikaattoreissa. Tutkituimmat ovat hiivan replikaattorit S . cerevisiae, jotka tunnistettiin ensin autonomisesti replikoituviksi sekvensseiksi ( ARS autonomisesti replikoituva sekvenssi), joka pystyy tukemaan ekstrakromosomaalista plasmidin replikaatiota hiivasoluissa. Rakennetutkimus ARS1 osoitti, että tämä kromosomielementti koostuu useista lyhyistä säätelysekvensseistä. Samanlainen organisaatio on ominaista muille ARS hiivaa (kuva I.51). Erityisesti, ARS307 kanonisen sekvenssin lisäksi ACS, yhteinen kaikille ARS, sisältävät kaksi muuta elementtiä - B1 ja B2, jotka ovat välttämättömiä, jotta replikaattori voi suorittaa tehtävänsä in vivo. Vaikka nämä sekvenssit eivät ole tiukasti konservoituneita replikaattoreiden välillä, ne ovat toiminnallisesti vaihdettavissa ryhmien sisällä (B1, B2 jne.). Aseman muutos suhteessa ACS estää niitä toimimasta.

Ensimmäinen askel replikaation aloituksessa hiivassa on replikaattorisäätelysekvenssien vuorovaikutus vähintään kuuden erilaisen proteiinin kanssa, jotka muodostavat kompleksin, joka tunnistaa alkuperä-tunnistuskompleksin (ORC). ARS määrittää replikaation aloituskohdan hiivasoluissa. Elementti B3 ARS1 on vuorovaikutuksessa Abf1-proteiinin kanssa, joka stimuloi replikaatiota transkription aktivaattoriproteiineille ominaisen domeenin kanssa, kun taas B1 on vuorovaikutuksessa ORC:n kanssa. Loput hiivan replikaation aloituskohdan säätelysekvenssit muodostavat aiemmin tuntemattoman elementin nimeltä DNA:n purkuelementti DUE(DNA:n purkuelementti), jonka uskotaan helpottavan DNA-säikeiden purkamista replikaation aloituksen aikana. Pistemutaatiot B2-elementissä eivät vaikuta replikaattorin toimintoihin, mikä on rakenteellisten elementtien yhteinen ominaisuus, kun taas mutaatiot ACS, B1 ja B3 häiritsevät replikaation alkamista, kuten voitaisiin odottaa proteiinien kanssa vuorovaikutuksessa olevien nukleiinihappojen säätelyelementeiltä.

S. pombe -hiivan replikaattoreiden tutkimukset ovat osoittaneet, että replikaation alkuperä ura4 sisältää kolme erillistä replikaattoria, jotka sijaitsevat 5 kb:n DNA-jaksolla. Nisäkkäillä replikaation aloituskohdat ovat ~100 kb:n etäisyydellä toisistaan. toisiltaan; osa niistä on jo kloonattu ja tutkittu molekyylitasolla. On todettu, että DNA-synteesi yksittäisissä replikoneissa tapahtuu kahteen suuntaan ja replikaatiohaarukan liike tapahtuu mieluiten yhteen suuntaan, mikä voi vaihdella organismin kehitysvaiheen ja sitä sisältävien geenien ilmentymistason mukaan. replikaattorit. Yksittäisten replikaattoreiden käyttötiheys muuttuu ontogeneesin aikana ja pienenee aikuisen organismin soluissa. Kuuden yksittäisen eukaryoottisen replikaattorin primäärirakenteiden vertailu osoitti, että ne kaikki sisältävät DUE-elementit, ydinmatriisin kiinnityskohdat (SAR/MAR), kanoninen ARS hiivasekvenssit, pyrimidiinirakenteet ja aiemmin tunnistamaton kanoninen sekvenssi WAWTTDDWWWDHWGWHMAWTT, jossa W = A/T, D = A/C/T, H = A/C/T ja M = A/C. On olemassa erillisiä raportteja siitä, että eläinten replikaattorit sisältävät puriinialueita, kanonisia sekvenssejä, jotka ovat vuorovaikutuksessa transkriptiotekijöiden ja replikaatiokompleksin proteiinien kanssa, tehostaja-oktameerimotiivin, sitoutumiskohtia onkogeenituotteille, AT-rikkaita sekvenssejä ja DNA:n taipuneita alueita. Tällä hetkellä ei ole täysin selvää, mikä suora yhteys kaikilla näillä säätelysekvensseillä on DNA:n replikaation aloitukseen. Oletetaan, että monet niistä osallistuvat transkription säätelyyn (ja siten geeniekspression säätelyyn) sellaisenaan, koska useimmat tällä hetkellä tunnetuista replikaattoreista sijaitsevat toimivien geenien 5'-terminaalisissa sekvensseissä.