Kemijski sastav kromosoma. Struktura, funkcija i razvrstavanje kromosoma

Kromosomi - to Nucleoprotej strukture koje se nalaze u jezgri eukariotske stanice. Držali su gotovo sve genetske informacije, a oni su u funkciji njezine pohrane, prijenosa i provedbe. Kromosomi su jedva vidljive čak i pod svjetlosnim mikroskopom, ali možete jasno vidjeti u razdobljima stanične diobe tijekom mitoze i mejoze.

Kariotip kromosomi pravila

Kariotip je skup svih kromosoma (diploidnih), su u kavezu. On je vrsti, koja je jedinstvena za svaku vrstu živih bića na planeti, razina volatilnosti je relativno niska, ali u nekim slučajevima može imati određene značajke. Na primjer, predstavnici različitih spolova u osnovi identične kromosomi (autosoma), razlika između kariotip samo jednog para kromosoma - spolni kromosomi ili pribor kromosomu.

Uvjeti kromosoma su jednostavna: njihov broj stalno (u somatskih stanica može sadržavati samo strogi broj kromosoma, na primjer, mačke - 38, u plodu letjeti Drosophila melanogaster - 8, piletinu - 78, i čovjek 46).

Kromosomi su u paru, svaki od njih ima homologni par, koji je identičan u svakom pogledu, uključujući oblik i veličinu. Varira samo porijeklo: jedan - od svog oca, a drugi - od majke.

Homolognih kromosoma su pojedinačni parovi: svaki od parova razlikuje od ostalih, ne samo u izgledu - oblik i veličina - ali također mjesto svijetle i tamne bendova.

Kontinuitet - još jedna vladavina kromosoma. DNK služi stanice prije podjele, što je rezultiralo u par sestrinskih kromatida. Svaki kćer stanica nakon podjele dobiva jedan kromatida, koji je formiran od kromosoma.

bitni elementi

Kromosom, čija struktura je relativno jednostavna, načinjen od DNA molekule koje imaju veliku duljinu. On sadrži mnoštvo poteza gena. Svaki kromosom ima centromeru i telomere, inicijacijski point replikacije - potrebno je funkcionalni elementi. Telomere se nalaze na vrhovima kromosoma. Zbog ovih i počeci replikacije (koji se također se zove inicijacijska mjesta) je molekula DNA može replicirati. Isto se događa centromeru sestre privrženosti DNA do diobenog vretena podjele koji im omogućuje da točno rastjerala stanica kćeri tijekom procesa mitoze.

O virusima

Pojam „kromosomska” izvorno predložena je kao oznaka strukturama koje su karakteristične eukariotskih stanica, ali znanstvenici se sve više spominju virusnih i bakterijskih kromosoma. Sastav, funkcije su gotovo isti, tako DE Koryakov i I. F. Zhimulov vjeruju da je pojam već dugo je potrebno proširiti i definirati kromosom je struktura sastoji od nukleinske kiseline i ima funkciju skladištenja, provedbu i prijenos informacija gena. U eukariota, kromosomi se nalaze u jezgri, kao plastida i mitohondrija. Prokarioti (bez nuklearne) također sadrži DNA, ali ne u jezgri stanica. Kromosomi virusi imaju oblik molekule RNA ili DNA, koji se nalazi u kapsidni. Bez obzira na prisutnost u jezgri stanica kromosoma su organske tvari, metalni ioni i mnoge druge tvari.

Povijest otkrića

Znanstvenici su došli dug put prije nego se ispitaju kromosoma. Oni su prvi put opisana u sedamdesetim godinama prošlog stoljeća: razni autori su ih spomenuli u svojim člancima, knjigama i znanstvenih radova, pa je otkriće kromosoma pripisuje se različitim ljudima. U ovom popisu su imena I. D. Chistyakova, Aleksandar Schneider, O. Butschli E. Strasburger, i mnogi drugi, ali većina znanstvenika priznat 1882. godine kao godinu otkrića kromosoma naziva pionirsku W. Fleming, njemački anatoma koji je prikupio i organiziranje informacija kromosoma u svojoj knjizi Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung, dodajući da je već postojećih informacijskih vlastitim istraživanjima. Isti termin sugerira 1888. gospodin Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer-Hartz histologist. Prevedeno kromosom doslovno znači „boje tijela”. Ime je zbog činjenice da je kemijski sastav kromosoma omogućuje da se lako vezati osnovne boje.

U 1900, on je „otkrio” Mendel zakone, a vrlo brzo, u roku od dvije godine, znanstvenici su zaključili da su kromosomi tijekom mejoze i oplodnje procesa ponašaju kao „čestica nasljedstvo” čije ponašanje je teoretski ranije opisano. Godine 1902., neovisno jedan o drugome, a T. Boveri W. Setton je hipoteza da je kromosom struktura koja je još uvijek nepoznat, ima funkciju za prijenos i pohranu genetske informacije.

Drosophila i genetika

Prva četvrtina prošlog stoljeća obilježio je eksperimentalna potvrda ideje da su kromosomi imaju genetsku ulogu. Američki znanstvenici T. Morgan, A. sturtevant, C. Mostovi i H. Muller radio na istraživačkim projektima, koji su postali predmeti i klasifikacija struktura kromosoma i njihova funkcija. Pokusi su izvedeni na D.melanogaster, poznat je možda sve vinske mušice. Dobiveni podaci su bili osnova za kromosomske teorije nasljeđivanja, što je bitno, čak i sada, nakon što je gotovo sto godina. Prema njezinim riječima, kromosom povezan s genetskim informacijama, a geni su lokalizirani u linearnom slijedu u jasan, ali kemijski sastav i morfologija kromosoma su proučavali znanstvenici u našim danima.

Za rad T. Morgan dobio Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu 1933.

Kemijski sastav kromosoma

To se može sažeti da je genetski materijal u kromosomima pojavljuje kao nukleo-protein kompleksa. Nakon proučavanja kemijske organizacija kromosoma u eukariotskim stanicama, znanstvenici mogu reći da su se sastoje u najvećem dijelu DNA i proteina koji čine nukleo-protein kompleksa pod nazivom kromatina.

Proteini ulaze u sastav kromosoma, značajan dio svih tvari u kromosomima, oko 65% od ukupne mase konstrukcije padne na njih. Kromosomske proteini se dijele na ne-histona proteina i histona. Histoni - jaka baza, alkalne prirode ih uzrokovano prisustvom lizina i argenina - esencijalnih amino kiselina.

Kemijski sastav i strukturna kromosoma različit. Histoni pet frakcije: HL, H2A, H2B, H3 i H4. Svi osim prvog dijela, u približno jednakim količinama dostupne su u stanicama svih vrsta koje pripadaju višim sisavcima. Hl proteini manje od polovice.

Sinteza histona javlja u citoplazmatskom polisomu. Ovaj bazični proteini imaju pozitivan naboj, zbog čega se mogu spojiti čvrsto molekule DNA i na taj način ne daju za čitanje u prilogu nasljedne informacije. To je regulatorna uloga histona, ali osim toga ona također ima strukturalnu funkciju, zbog kojih se pruža prostorne organizacije DNK u kromosomima.

Tipičan kemijski sastav interfaznim kromosoma i sastoji se od ne-histonskih proteina, koji se, pak, su podijeljene više od stotinu frakcije. U ovoj seriji uključuju enzime odgovorne za sintezu RNA i enzime koji su na početku popravak i ponavljanje DNK. Kao osnovno, kiseli kromosomske proteini imaju strukturnu i regulatornu funkciju.

Međutim, kemijski sastav kromosomu ne završava: protein i DNA u RNA ovom pripravku, metalnih iona, lipide i polisaharida. Djelomično kromosomske RNA prisutan kao transkripcijski proizvoda koji još nisu napustili sinteza mjesto.

u metafazi

Morfološki ima metafazi kromosoma na sljedeći način: u prvoj polovici mitoze se sastoje od para sestrinskih kromatida, koji su međusobno povezani u području centromera (primarna ili stezanju Kinetohora) - dio kromosoma koji je zajednički za obje kromatide. Kemijski sastav kromosoma također mijenja. Druga polovica mitoze naznačen kromatida razdvajanje, nakon čega slijedi formiranje jednolančane kćeri kromosoma, koji su raspoređeni na stanicama kćerima. Pitanje koliko je DNK je dio metafazi kromosoma, čest u testovima iz biologije i zbunjen studenata. U posljednjem razdoblju međufaze i profaza i metafazi kromosoma dvuhromatidny, pa su postavili formulu 2n4c.

klasifikacija kromosoma

Položaj centromere i dužinom ruke, koji se nalaze na obje strane njezinih kromosoma su klasificirani kao metacentric (L-jednako) ako je centromeru nalazi srednji i submetacentric (neravnoplechie) ako je centromeru je pomaknut na jednom kraju. Također, tu su acrocentric ili štapićaste kromosom (centromeru su nalazi gotovo na samom kraju) i točka kromosom, nazvan po malim dimenzijama, tako da je praktički nemoguće odrediti njihov oblik. U telotsentricheskih kromosoma previše teško odrediti mjesto primarne mjestu suženja.

zbijanje

Svaki somatskih stanica sadrži 23 para kromosoma, od kojih je svaki sastoji od jedne molekule DNA. Ukupna dužina 46 molekula je oko dva metra! To je više od tri milijarde baznih parova, a oni svi stati u jednu ćeliju, kromosome tijekom međufaze gotovo ne razlikuje ni u elektronskim mikroskopom. Razlog za to - supramolekule organizacija kromosoma ili zbijanja. U prijelazu na različitu fazu kromatina staničnog ciklusa može promijeniti svoju organizaciju.

Struktura i kemijski sastav i struktura kromosoma međufaza metafaze kromosomi znanstvenika smatra varijante što polarnih struktura koje su povezane zajedno u međusobnim prijelaza procesa mitoze.

Prva razina je predstavljen nukleosomske zbijanja koncem, koji se također zove „perle na koncu”. Karakteristika veličina - 10-11 mm, koja ne dopušta da ih uzeti u obzir pod mikroskopom.

Kemijski sastav kromosoma određuje prisutnost ovu razinu organizacije: ona nudi četiri vrste histona - core proteina (H2A, H2B, NC, N4). Tvore kore - tijelo molekula proteina u obliku pločice. Svaki kora sastoji od osam molekula (molekula para od svakog histona).
Događa sklop DNK, to spiralno je rana na kori. Svakoj od segmenta tijela protein molekuli DNA je 146 parova nukleotida. Tu ne sudjeluju u kontaktnom području, pod nazivom veznik ili veziva. Njihova veličina varira, ali je u prosjeku 60 parova nukleotida (n, N.).

Nazivaju područje nukleosom DNA koja ima dužinu od 196 bp i uključuje protein kore. Međutim nukleosoma filamenata poput perle, a regija koja ne sadrži kore.

Takvi dijelovi koji potpuno razlikuje nisu histonski proteini, zbog prisutnosti specifičnih nukleotidnih sekvencija su prilično jednoliko u razmacima od nekoliko tisuća parova baza. Njihova prisutnost je važna za daljnji zbijanje kromatina.

Daljnje pakiranje kromatina

Kromatina filament - zbijanje druga razina - koji se nazivaju solenoid ili nukleomernym razinu. Veličina je 30 nm. Pod uvjetom histona HI. On udružuje s veznik DNA sekvence, kao i sa dvije susjedne kora i „vuče” ih zajedno. Rezultat procesa oblikovanja postaje mnogo kompaktniju strukturu, nalik na strukturu solenoida. Takav filament, osim kromatina se zove elementarna.

Slijedio razina hronomerny. Karakteristika veličina razini zbijanje - 300 nm. Već nema dodatnog formiranje heliks, ali proizvodi poprečni šarke koje se poklapaju s veličinom jedne replikona, a kombinirani pomoću ne-histona (kisela)

Na razini hromonemnom (700 nm) petlje konvergiraju i još kompaktiziruetsya kromatina. Obrazovani pramenovi kromosoma već su vidljivi u svjetlosnim mikroskopom.

Kromosomske sloj (1400 nm), opaža u metafazi.

Mutacije i njihova uloga u medicini

Mutacija kromosoma - nije neuobičajeno, ali mogu imati različite stupnjeve i mehanizama. Promjene u strukturnom obliku kromosoma obično se temelji na početnom lom. Ako postoje prekidi u kromosomu, a zatim tijelo mora proizvesti njihovo restrukturiranje, s rezultatom da postoji kromosomske mutacije ili aberacija.

Tijekom crossover homolognih kromosoma razmijeniti relevantna područja, te se lomi obično se javljaju u ovom trenutku. Ako se tijekom izmjene nejednakih prijelaza-tijekom dijelova gena, nove vezne skupine.

vrste mutacija

Postoji nekoliko tipova mutacija na temelju mehanizma podrijetla. Mutacija fisije pojavljuje zbog gubitka segmenata gena. Ako se udvostručio neki dijelovi genoma - to umnožavanje. Tijekom inverzija kromosoma između dijela diskontinuiteta rotira za 180 °.

Translokacije nazivaju područje prijelaz iz jednog kromosoma u drugi, i ako se pojavljuje istiskivanje između ne-homolognih kromosoma, nazvanih recipročan translokacije, a ako je fragment spojen je s istim nazivom kromosomu mutacije premještanje. Tijekom Robertsonian izgon javlja ujedinjenje u jednu od dvije nehomolognog struktura.

Tu su i mutacije pericentromeričke i paracentričan.

RNK

Ovisno o fazi u kojoj se stanica, mijenja kemijski sastav, morfologiju, karakteristike i veličine kromosoma, ali je genetski materijal sadrži ne samo DNA i kromosoma u jezgri.

Ribonukleinske kiseline (RNA) - jedna struktura sudjeluje u prijenosu i pohranu genetičke informacije.

Postoji mRNA ili mRNA (matrica ili informacije), sudjeluje u sintezi proteina sa željenim svojstvima. Za to je potrebno da se na mjestu „gradnje” dobio „upute”, koji će reći redoslijed u kojem su aminokiseline koje treba uključiti u peptidnom lancu. Ova uputa Informaciju se kodira u nukleotidnom slijedu mRNA (mRNA). Transkripcija i zove se sinteza glasničke RNA.

Proces čitanja podataka iz DNA može se usporediti s računalnog programa. Prvi RNA polimeraza promotor mora detektirati - poseban dio DNA molekule, koja označava početka transkripcije regije. RNA polimeraza veže na promotor i počinje odmatanje susjedni turn-uzvojnice DNA. U ovom trenutku, dva lanca DNA se odvojiti jedna od druge, pri čemu se stvaranje enzim mRNA počinje na jedan od njih (kodogennoy okrenut enzim 3`-end). Nukleotidi prikupljeni u pravilu lanca komplementarnosti za nukleotida DNK i anti-paralelne s obzirom na predložak DNA lanca.

Proces transkripcije

Dakle, kao što smo premjestiti uzduž lanca DNA, enzim točno čita sve informacije, nastavljajući proces dok novi susret određeni slijed nukleotida. To se zove terminator transkripktsii i ukazuje da je RNA polimeraza treba odvojiti od DNK i predložak lanac, te od novo sintetiziran mRNA. Zbroj područja promotora na terminatora uključujući prepisane dijela naziva transkripcija jedinice - transkripcijski.

Čim RNA pomiče uzduž kodogennoy lanca prepisao jednu uvrnutu područja DNK kombinaciji i ponovno biti u obliku dvostruke spirale. Osnovan mRNA nosi točnu kopiju podataka prepisanih iz odjeljka DNA. Nukleotidi mRNA koje kodiraju aminokiselinsku sekvencu su grupirani u troje, a nazivaju kodona. Svaki kodon mRNA koja odgovara određenom aminokiselinom.

Svojstva i djelovanje gena

Gen se smatra nedjeljivom osnovne funkcionalne jedinice nasljeđivanja-materijala. Ona ima oblik DNA molekula kodirana dio strukture od najmanje jednog peptida.

Gen ima određena svojstva, prvi od njih - diskretni akciju. To znači da različiti geni kontroliraju razvoj lokaliziranih znakova pojedinaca.
konstantnost imovine utvrđuje činjenice da je gen nepromijenjen s nasljednom prijenosu, osim, naravno, nije bilo mutacija. Iz toga slijedi da je gen ne može se mijenjati tijekom života.

Specifičnost djelovanja s obzirom na razvoj osobina ili grupu mogućnosti, ali geni mogu imati višestruke i djelovanje - to se zove pleiotropy.

Nekretnine doziranje djelovanje određuje u kojoj mjeri znak može razviti zbog genom.

Oni su također karakteristične alelskih države, to jest, gotovo svi geni su aleli, čiji se broj počinje s dva.