Die Struktur und Funktionen der Chromosomen. Fortpflanzung in der organischen Welt. Die Struktur der Keimzellen

Manchmal bereiten sie uns erstaunliche Überraschungen. Wissen Sie zum Beispiel, was Chromosomen sind und wie sie sich auswirken?

Wir schlagen vor, dieses Problem zu verstehen, um das i ein für alle Mal zu punktieren.

Beim Betrachten von Familienfotos ist Ihnen vielleicht aufgefallen, dass sich Mitglieder derselben Sippe ähnlich sehen: Kinder sehen aus wie Eltern, Eltern sehen aus wie Großeltern. Diese Ähnlichkeit wird durch erstaunliche Mechanismen von Generation zu Generation weitergegeben.

Alle lebenden Organismen, von der einzelligen Alge bis zum afrikanischen Elefanten, haben Chromosomen im Zellkern – dünne lange Fäden, die man nur mit einem Elektronenmikroskop sehen kann.

Chromosomen (altgriechisch χρῶμα – Farbe und σῶμα – Körper) sind Nukleoproteinstrukturen im Zellkern, in denen die meisten Erbinformationen (Gene) konzentriert sind. Sie dienen der Speicherung dieser Informationen, ihrer Umsetzung und Übermittlung.

Wie viele chromosomen hat ein mensch

Bereits Ende des 19. Jahrhunderts fanden Wissenschaftler heraus, dass die Anzahl der Chromosomen bei verschiedenen Arten nicht gleich ist.

Zum Beispiel hat eine Erbse 14 Chromosomen, eine Ratte hat 42, und beim Menschen - 46 (dh 23 Paare). Daher ist es verlockend zu schließen, dass die Kreatur, die sie besitzt, umso komplexer ist, je mehr davon vorhanden sind. In Wirklichkeit ist dies jedoch überhaupt nicht der Fall.

Von den 23 Chromosomenpaaren des Menschen sind 22 Paare Autosomen und ein Paar Gonosomen (Geschlechtschromosomen). Sexuell haben morphologische und strukturelle (Zusammensetzung der Gene) Unterschiede.

Bei einem weiblichen Organismus enthält ein Gonosomenpaar zwei X-Chromosomen (XX-Paar), bei einem männlichen Organismus ein X- und ein Y-Chromosom (XY-Paar).

Von der Zusammensetzung der Chromosomen des dreiundzwanzigsten Paares (XX oder XY) hängt das Geschlecht des ungeborenen Kindes ab. Diese wird während der Befruchtung und der Verschmelzung der weiblichen und männlichen Keimzellen bestimmt.

Diese Tatsache mag seltsam erscheinen, aber in Bezug auf die Anzahl der Chromosomen ist ein Mensch vielen Tieren unterlegen. Zum Beispiel hat eine unglückliche Ziege 60 Chromosomen und eine Schnecke hat 80.

Chromosomen bestehen aus einem Protein und einem DNA-Molekül (Desoxyribonukleinsäure), ähnlich einer Doppelhelix. Jede Zelle enthält ungefähr 2 Meter DNA, und insgesamt befinden sich ungefähr 100 Milliarden km DNA in den Zellen unseres Körpers.

Eine interessante Tatsache ist, dass bei Vorhandensein eines zusätzlichen Chromosoms oder bei Fehlen von mindestens einem der 46 Chromosomen eine Mutation und schwerwiegende Entwicklungsanomalien (Morbus Down usw.) vorliegen.

Die wichtigsten der Zellorganellen sind mikroskopische Strukturen befindet sich im Kern. Sie wurden gleichzeitig von mehreren Wissenschaftlern entdeckt, darunter dem russischen Biologen Ivan Chistyakov.

Der Name der neuen Zellkomponente wurde nicht sofort geprägt. gab ihm Deutscher Wissenschaftler W. Waldeyer, der beim Färben histologischer Präparate einige Körper fand, die sich gut mit Fuchsin färben ließen. Zu diesem Zeitpunkt war noch nicht genau bekannt, welche Rolle Chromosomen spielen.

In Kontakt mit

Bedeutung

Struktur

Lassen Sie uns überlegen, welche Struktur und Funktionen diese einzigartigen Zellformationen haben. Im Zustand der Interphase sind sie praktisch unsichtbar. In diesem Stadium verdoppelt sich das Molekül und bildet sich zwei Schwesterchromatiden.

Die Struktur des Chromosoms kann zum Zeitpunkt seiner Vorbereitung für die Mitose oder Meiose (Teilung) betrachtet werden. Diese Chromosomen werden genannt Metaphase, weil sie im Stadium der Metaphase, der Vorbereitung auf die Teilung, gebildet werden. Bis zu diesem Punkt sind die Körper unauffällig dünne Fäden von dunklem Farbton die heißen Chromatin.

Beim Übergang in die Metaphase ändert sich die Struktur des Chromosoms: Es besteht aus zwei Chromatiden, die durch ein Zentromer verbunden sind - das nennt man primäre Verengung. Während der Zellteilung Verdoppelung der DNA-Menge. Die schematische Zeichnung ähnelt dem Buchstaben X. Sie enthalten neben DNA Proteine ​​​​(Histon, Nicht-Histon) und Ribonukleinsäure - RNA.

Die primäre Einschnürung teilt den Zellkörper (Nukleoproteinstruktur) in zwei Arme und biegt sie leicht. Anhand der Einschnürungslage und der Schulterlänge wurde folgende Typeneinteilung entwickelt:

• metazentrisch, sie sind gleiche Arme, das Zentromer teilt die Zelle genau in zwei Hälften;
• submetazentrisch. Schultern sind nicht gleich, das Zentromer ist näher an ein Ende verschoben;
• akrozentrisch. Das Zentromer ist stark verschoben und liegt fast am Rand;
• telozentrisch. Eine Schulter fehlt komplett kommt beim Menschen nicht vor.

Einige Arten haben sekundäre Verengung, die sich an verschiedenen Stellen befinden können. Es trennt den Teil, der Satellit genannt wird. Darin unterscheidet es sich vom Original hat keinen sichtbaren Winkel zwischen den Segmenten. Seine Funktion besteht darin, RNA auf einer DNA-Matrize zu synthetisieren. Es kommt bei Menschen vor in 13, 14, 21 und 15, 21 und 22 Chromosomenpaaren. Das Erscheinen in einem anderen Paar birgt die Gefahr einer schweren Krankheit.

Lassen Sie uns nun darauf eingehen, welche Chromosomen die Funktion erfüllen. Durch die Vervielfältigung verschiedener Arten von i-RNA und Proteinen führen sie eine Klärung durch Kontrolle über alle Lebensvorgänge der Zelle und den Organismus als Ganzes. Chromosomen im Zellkern von Eukaryoten übernehmen die Funktion, Proteine ​​​​aus Aminosäuren, Kohlenhydrate aus anorganischen Verbindungen zu synthetisieren, organische Substanzen in anorganische zu zerlegen, Erbinformationen speichern und übertragen.

Diploide und haploide Mengen

Die spezifische Struktur der Chromosomen kann unterschiedlich sein, je nachdem, wo sie gebildet werden. Wie nennt man den Chromosomensatz in somatischen Zellstrukturen? Es erhielt den Namen diploid oder doppelt.Somatische Zellen vermehren sich durch einfache Teilung in zwei Kinder. In gewöhnlichen Zellformationen hat jede Zelle ihr eigenes homologes Paar. Dies geschieht, weil jede der Tochterzellen das gleiche haben muss Menge an Erbinformationen, das ist das der Mutter.

Wie korreliert die Zahl der Chromosomen in Körper- und Keimzellen? Hier ist das Verhältnis zwei zu eins. Bei der Bildung von Keimzellen besondere Art der Aufteilung Infolgedessen wird der Satz in reifen Eiern und Spermatozoen einzeln. Welche Funktion Chromosomen erfüllen, kann erklärt werden, indem die Merkmale ihrer Struktur untersucht werden.

Männliche und weibliche Keimzellen sind die Hälfte Menge namens haploid, das heißt, es gibt insgesamt 23. Das Sperma verschmilzt mit dem Ei, es entsteht ein neuer Organismus mit einem vollständigen Satz. Die genetischen Informationen eines Mannes und einer Frau werden also kombiniert. Wenn die Keimzellen einen diploiden Satz (46) trugen, würden wir bei Kombination erhalten nicht lebensfähiger Organismus.

Genomdiversität

Die Anzahl der Träger genetischer Information in verschiedenen Klassen und Arten von Lebewesen ist unterschiedlich.

Sie haben die Möglichkeit, mit speziell ausgewählten Farbstoffen gefärbt zu werden, die sich in ihrer Struktur abwechseln helle und dunkle Querschnitte - Nukleotide. Ihre Reihenfolge und Lage sind spezifisch. Dadurch haben die Wissenschaftler gelernt, zwischen Zellen zu unterscheiden und bei Bedarf die „kaputte“ eindeutig anzuzeigen.

Derzeit Genetik entzifferte die Person und erstellte genetische Karten, die es der Analysemethode erlauben, einige vorzuschlagen schwere Erbkrankheiten noch bevor sie auftauchen.

Vaterschaftsbestätigung möglich Ethnizität, um festzustellen, ob eine Person Träger einer Pathologie ist, die sich erst zu einem bestimmten Zeitpunkt manifestiert oder im Körper schlummert, um die Merkmale zu bestimmen negative Reaktion auf Medikamente und vieles mehr.

Ein wenig über Pathologie

Während der Übertragung eines Gensets kann es vorkommen Fehler und Mutationen was zu schwerwiegenden Folgen führt, darunter gibt es

• Deletionen - Verlust eines Schulterabschnitts, der zu einer Unterentwicklung von Organen und Gehirnzellen führt;
• Inversionen - Prozesse, bei denen ein Fragment um 180 Grad gedreht wird, ist das Ergebnis falsche Gensequenz;
• Duplikationen - Gabelung des Schulterbereichs.

Mutationen können auch zwischen benachbarten Körpern auftreten – dieses Phänomen wurde als Translokation bezeichnet. Bekannte Syndrome von Down, Patau, Edwards sind auch eine Folge Störung des Genapparates.

Chromosomenerkrankungen. Beispiele und Gründe

Klassifizierung von Zellen und Chromosomen

Fazit

Die Bedeutung der Chromosomen ist groß. Ohne diese winzigen Ultrastrukturen Übertragung von genetischen Informationen ist nicht möglich Daher können sich Organismen nicht reproduzieren. Moderne Technologien können den darin eingebetteten Code lesen und das erfolgreich möglichen Krankheiten vorbeugen die bisher als unheilbar galten.

Videolektion 1: Zellteilung. Mitose

Videolektion 2: Meiose. Phasen der Meiose

Vorlesung: Eine Zelle ist die genetische Einheit eines Lebewesens. Chromosomen, ihre Struktur (Form und Größe) und Funktionen

Die Zelle ist die genetische Einheit des Lebens

Die einzelne Zelle wird als Grundeinheit des Lebens anerkannt. Auf zellulärer Ebene finden Prozesse statt, die lebende Materie von unbelebter Materie unterscheiden. Jede der Zellen speichert und nutzt erbliche Informationen über die chemische Struktur von Proteinen, die in ihr synthetisiert werden müssen, und wird daher als genetische Einheit der Lebewesen bezeichnet. Sogar kernfreie Erythrozyten im Anfangsstadium ihrer Existenz haben Mitochondrien und einen Zellkern. Nur im ausgereiften Zustand fehlen ihnen die Strukturen für die Proteinsynthese.

Bis heute kennt die Wissenschaft keine Zellen, die keine DNA oder RNA als Träger genomischer Information enthalten würden. Ohne genetisches Material ist die Zelle nicht zur Proteinsynthese und damit zum Leben fähig.

DNA ist nicht nur in den Kernen vorhanden, ihre Moleküle sind in Chloroplasten und Mitochondrien enthalten, diese Organellen können sich innerhalb der Zelle vermehren.

DNA in einer Zelle liegt in Form von Chromosomen vor - komplexe Protein-Nukleinsäure-Komplexe. Eukaryotische Chromosomen befinden sich im Zellkern. Jeder von ihnen ist eine komplexe Struktur aus:

Das einzige lange DNA-Molekül, von dem 2 Meter in eine kompakte Struktur (beim Menschen) mit einer Größe von bis zu 8 Mikrometern verpackt sind;

Spezielle Histonproteine, deren Aufgabe es ist, Chromatin (die Substanz des Chromosoms) in eine bekannte stäbchenförmige Form zu packen;

Chromosomen, ihre Struktur (Form und Größe) und Funktionen

Diese dichte Packung genetischen Materials wird von der Zelle vor der Teilung produziert. In diesem Moment können dicht gepackte, gebildete Chromosomen unter einem Mikroskop untersucht werden. Wenn DNA zu kompakten Chromosomen gefaltet wird, die als Heterochromatin bezeichnet werden, ist die Boten-RNA-Synthese nicht möglich. Während der Rekrutierung der Zellmasse und ihrer Interphasenentwicklung befinden sich die Chromosomen in einem weniger gepackten Zustand, der Interchromatin genannt wird, und darin wird mRNA synthetisiert, es findet eine DNA-Replikation statt.

Die Hauptelemente der Chromosomenstruktur sind:

Zentromer. Dies ist ein Teil des Chromosoms mit einer speziellen Abfolge von Nukleotiden. Es verbindet zwei Chromatiden miteinander und nimmt an der Konjugation teil. Daran hängen die Eiweißfäden der Spindelröhren der Zellteilung.

Telomere. Dies sind die Endabschnitte von Chromosomen, die nicht in der Lage sind, sich mit anderen Chromosomen zu verbinden, sie spielen eine schützende Rolle. Sie bestehen aus sich wiederholenden Abschnitten spezialisierter DNA, die Komplexe mit Proteinen bilden.

Ausgangspunkte der DNA-Replikation.

Chromosomen von Prokaryoten unterscheiden sich stark von eukaryotischen, da sie DNA-haltige Strukturen darstellen, die sich im Zytoplasma befinden. Geometrisch repräsentieren sie ein Ringmolekül.

Der Chromosomensatz einer Zelle hat einen eigenen Namen - einen Karyotyp. Jede der Arten lebender Organismen hat ihre eigene Zusammensetzung, Anzahl und Form von Chromosomen, die nur für sie charakteristisch sind.

Somatische Zellen enthalten einen diploiden (doppelten) Chromosomensatz, der jeweils zur Hälfte von jedem Elternteil erhalten wurde.

Chromosomen, die für die Codierung der gleichen funktionellen Proteine ​​​​verantwortlich sind, werden als homolog bezeichnet. Die Ploidie der Zellen kann unterschiedlich sein - Gameten sind bei Tieren in der Regel haploid. Bei Pflanzen ist Polyploidie heute ein ziemlich häufiges Phänomen, das verwendet wird, um durch Hybridisierung neue Sorten zu schaffen. Eine Verletzung der Ploidiemenge bei Warmblütern und Menschen verursacht schwere angeborene Krankheiten wie das Down-Syndrom (das Vorhandensein von drei Kopien des 21. Chromosoms). Am häufigsten führen Chromosomenanomalien zur Nichtlebensfähigkeit des Organismus.

Beim Menschen besteht der komplette Chromosomensatz aus 23 Paaren. Die größte bekannte Anzahl von Chromosomen, 1600, wurde in den einfachsten planktonischen Organismen, Radiolarien, gefunden. Der kleinste Chromosomensatz in den australischen schwarzen Bulldoggenameisen ist nur 1.

Lebenszyklus einer Zelle. Phasen der Mitose und Meiose

Zwischenphase, mit anderen Worten, die Zeitspanne zwischen zwei Teilungen wird von der Wissenschaft als Lebenszyklus einer Zelle definiert.

Während der Übergangsphase laufen in der Zelle lebenswichtige chemische Prozesse ab, sie wächst, entwickelt sich und reichert Reservestoffe an. Die Vorbereitung auf die Reproduktion beinhaltet die Verdoppelung des Inhalts - Organellen, Vakuolen mit Nährstoffgehalt, das Volumen des Zytoplasmas. Dank der Teilung als Mittel zur schnellen Erhöhung der Zellzahl sind ein langes Leben, eine Fortpflanzung, eine Vergrößerung des Körpers, sein Überleben im Falle einer Verletzung und die Geweberegeneration möglich. Im Zellzyklus werden folgende Stadien unterschieden:

Zwischenphase. Zeit zwischen den Divisionen. Zuerst wächst die Zelle, dann nimmt die Anzahl der Organellen zu, das Volumen der Reservesubstanz nimmt zu, Proteine ​​​​werden synthetisiert. Im letzten Teil der Interphase sind die Chromosomen bereit für die anschließende Teilung – sie bestehen aus einem Paar Schwesterchromatiden.

Mitose. Dies ist der Name einer der für Körperzellen (somatischen) Zellen charakteristischen Methoden der Kernteilung, in deren Verlauf aus einer Zelle 2 Zellen mit identischem genetischem Material gewonnen werden.

Meiose ist charakteristisch für die Gametogenese. Prokaryotische Zellen haben die alte Methode der Reproduktion beibehalten - die direkte Teilung.

Die Mitose besteht aus 5 Hauptphasen:

Prophase. Als Beginn gilt der Moment, in dem die Chromosomen so dicht gepackt sind, dass sie unter dem Mikroskop sichtbar werden. Zu diesem Zeitpunkt werden auch die Nukleolen zerstört, eine Teilungsspindel wird gebildet. Mikrotubuli werden aktiviert, die Dauer ihrer Existenz verringert sich auf 15 Sekunden, aber die Bildungsrate steigt ebenfalls signifikant an. Zentriolen divergieren zu gegenüberliegenden Seiten der Zelle und bilden eine große Anzahl von sich ständig synthetisierenden und zerfallenden Protein-Mikrotubuli, die sich von ihnen zu den Zentromeren der Chromosomen erstrecken. So entsteht die Spindel. Membranstrukturen wie ER und der Golgi-Apparat zerfallen in separate Vesikel und Tubuli, die sich zufällig im Zytoplasma befinden. Ribosomen werden von den ER-Membranen getrennt.

Metaphase. Es bildet sich eine Metaphasenplatte, die aus Chromosomen besteht, die in der Mitte der Zelle durch die Bemühungen gegenüberliegender Zentriol-Mikrotubuli ausgeglichen sind, die sie jeweils in ihre eigene Richtung ziehen. Gleichzeitig geht der Auf- und Abbau der Mikrotubuli weiter, ihrer Art „Schott“. Diese Phase ist die längste.

• Anaphase. Die Bemühungen der Mikrotubuli lösen die Verbindungen der Chromosomen in der Zentromerregion und dehnen sie mit Gewalt zu den Polen der Zelle. In diesem Fall nehmen die Chromosomen aufgrund der Resistenz des Zytoplasmas manchmal eine V-Form an. Im Bereich der Metaphasenplatte erscheint ein Ring aus Proteinfasern.
• Telophase. Sein Beginn gilt als der Moment, in dem die Chromosomen die Pole der Teilung erreichen. Der Prozess der Wiederherstellung der inneren Membranstrukturen der Zelle beginnt - EPS, der Golgi-Apparat, der Zellkern. Chromosomen auspacken. Die Nukleolen bauen sich zusammen und die Synthese von Ribosomen beginnt. Die Teilungsspindel zerfällt.
• Zytokinese. Die letzte Phase, in der der Proteinring, der in der zentralen Region der Zelle aufgetreten ist, zu schrumpfen beginnt und das Zytoplasma in Richtung der Pole drückt. Es findet eine Zweiteilung der Zelle und die Bildung des Proteinrings der Zellmembran statt.

Regulatoren des Mitoseprozesses sind spezifische Proteinkomplexe. Das Ergebnis der mitotischen Teilung ist ein Zellpaar mit identischer genetischer Information. In heterotrophen Zellen schreitet die Mitose schneller voran als in Pflanzenzellen. Bei Heterotrophen kann dieser Vorgang 30 Minuten dauern, bei Pflanzen 2-3 Stunden.

Um Zellen mit der Hälfte der normalen Chromosomenzahl zu erzeugen, nutzt der Körper einen anderen Teilungsmechanismus - Meiose.

Es ist mit der Notwendigkeit verbunden, Keimzellen zu produzieren, vermeidet bei vielzelligen Organismen eine ständige Verdoppelung der Chromosomenzahl in der nächsten Generation und ermöglicht es, neue Kombinationen allelischer Gene zu erhalten. Es unterscheidet sich in der Anzahl der Phasen, da es länger ist. Die daraus resultierende Abnahme der Chromosomenzahl führt zur Bildung von 4 haploiden Zellen. Meiose sind zwei Abteilungen, die ohne Unterbrechung aufeinander folgen.

Folgende Phasen der Meiose sind definiert:

Prophase I. Homologe Chromosomen nähern sich einander an und vereinigen sich in Längsrichtung. Eine solche Assoziation nennt man Konjugation. Dann gibt es eine Überkreuzung – doppelte Chromosomen kreuzen ihre Schultern und tauschen Abschnitte aus.

Metaphase I Chromosomen trennen sich und nehmen Positionen am Äquator der Zellspindel ein, wobei sie aufgrund der Spannung der Mikrotubuli eine V-Form annehmen.

Anaphase I Homologe Chromosomen werden durch Mikrotubuli zu den Polen der Zelle gestreckt. Aber im Gegensatz zur mitotischen Teilung divergieren sie als Ganzes, nicht als einzelne Chromatiden.

Das Ergebnis der ersten Teilung der Meiose ist die Bildung von zwei Zellen mit der halben Anzahl ganzer Chromosomen. Zwischen den Teilungen der Meiose fehlt praktisch die Interphase, eine Verdoppelung der Chromosomen findet nicht statt, sie sind bereits zweichromatidisch.

Unmittelbar nach der ersten wiederholten meiotischen Teilung ist die Mitose völlig ähnlich - dabei werden die Chromosomen in separate Chromatiden aufgeteilt, die gleichmäßig auf neue Zellen verteilt sind.

Oogonien durchlaufen im embryonalen Entwicklungsstadium das Stadium der mitotischen Vermehrung, so dass der weibliche Körper bereits mit einer unveränderten Anzahl von ihnen geboren wird;

Spermatogonien können sich jederzeit während der Fortpflanzungsperiode des männlichen Körpers fortpflanzen. Es werden viel mehr von ihnen erzeugt als weibliche Gameten.

Die Gametogenese tierischer Organismen findet in den Geschlechtsdrüsen statt - Gonaden.

Der Prozess der Umwandlung von Spermatogonien in Spermatozoen erfolgt in mehreren Stufen:

Durch mitotische Teilung werden Spermatogonien in Spermatozyten 1. Ordnung umgewandelt.

Durch eine einmalige Meiose werden sie zu Spermatozyten 2. Ordnung.

Die zweite meiotische Teilung produziert 4 haploide Spermatiden.

Es gibt eine Phase der Bildung. In der Zelle wird der Kern verdichtet, die Menge an Zytoplasma nimmt ab und das Flagellum wird gebildet. Außerdem werden Proteine ​​eingelagert und die Zahl der Mitochondrien steigt.

Die Bildung von Eiern in einem erwachsenen weiblichen Körper erfolgt wie folgt:

Aus der Eizelle 1. Ordnung, von der eine gewisse Menge im Körper vorhanden ist, werden infolge der Meiose bei Halbierung der Chromosomenzahl Eizellen 2. Ordnung gebildet.

Als Ergebnis der zweiten meiotischen Teilung werden ein reifes Ei und drei kleine Reduktionskörperchen gebildet.

Diese Ungleichgewichtsverteilung von Nährstoffen zwischen 4 Zellen soll eine große Nährstoffquelle für einen neuen lebenden Organismus bereitstellen.

Die Eier von Farnen und Moosen werden in Archegonien produziert. In höher organisierten Pflanzen - in speziellen Eizellen im Eierstock.

Heute werden wir gemeinsam eine interessante Frage in Bezug auf die Biologie des Schulkurses analysieren, nämlich: Arten von Chromosomen, ihre Struktur, ausgeübte Funktionen und so weiter.

Zuerst müssen Sie verstehen, was es ist, ein Chromosom? So ist es üblich, die Strukturelemente des Zellkerns in eukaryotischen Zellen zu nennen. Es sind diese Partikel, die DNA enthalten. Letzteres enthält Erbinformationen, die vom Elternorganismus an die Nachkommen weitergegeben werden. Dies ist mit Hilfe von Genen (Struktureinheiten der DNA) möglich.

Bevor wir uns die Chromosomentypen im Detail ansehen, ist es wichtig, sich mit einigen Themen vertraut zu machen. Warum werden sie zum Beispiel mit diesem Begriff bezeichnet? Bereits 1888 gab ihnen der Wissenschaftler W. Waldeyer einen solchen Namen. Wenn es aus dem Griechischen übersetzt wird, erhalten wir buchstäblich Farbe und Körper. Womit ist es verbunden? Das erfährst du im Artikel. Es ist auch sehr interessant, dass Chromosomen in Bakterien allgemein als zirkuläre DNA bezeichnet werden. Und das trotz der Tatsache, dass die Struktur der letzteren und eukaryotischen Chromosomen sehr unterschiedlich ist.

Geschichte

So wurde uns klar, dass die organisierte Struktur von DNA und Protein, die in Zellen enthalten ist, ein Chromosom genannt wird. Es ist sehr interessant, dass ein Stück DNA viele Gene und andere Elemente enthält, die die gesamte genetische Information eines Organismus kodieren.

Bevor wir uns mit den Chromosomentypen befassen, schlagen wir vor, ein wenig über die Entwicklungsgeschichte dieser Partikel zu sprechen. Und so demonstrierten die Experimente, die der Wissenschaftler Theodore Boveri Mitte der 1880er Jahre mit der Durchführung begann, die Beziehung zwischen Chromosomen und Vererbung. Gleichzeitig stellte Wilhelm Roux die folgende Theorie auf - jedes Chromosom hat eine andere genetische Belastung. Diese Theorie wurde von Theodore Boveri getestet und bewiesen.

Dank der Arbeit von Gregor Mendel in den 1900er Jahren konnte Boveri die Beziehung zwischen den Vererbungsregeln und dem Verhalten von Chromosomen nachvollziehen. Boveris Entdeckungen konnten folgende Zytologen beeinflussen:

• Edmund Beecher-Wilson.
• Walter Sutton.
• Theophilus Maler.

Die Arbeit von Edmund Wilson bestand darin, die Theorien von Boveri und Sutton zu verknüpfen, was in dem Buch The Cell in Development and Inheritance beschrieben wird. Das Werk wurde um 1902 veröffentlicht und befasste sich mit der Chromosomentheorie der Vererbung.

Vererbung

Und noch eine Minute Theorie. Der Forscher Walter Sutton konnte in seinen Schriften herausfinden, wie viele Chromosomen noch im Kern einer Zelle enthalten sind. Es wurde bereits früher gesagt, dass der Wissenschaftler diese Partikel als Träger von Erbinformationen betrachtete. Darüber hinaus fand Walter heraus, dass alle Chromosomen aus Genen bestehen, also sind sie genau die Schuldigen dafür, dass elterliche Eigenschaften und Funktionen an Nachkommen weitergegeben werden.

Parallel dazu wurde von Theodore Boveri gearbeitet. Wie bereits erwähnt, gingen beide Wissenschaftler einer Reihe von Fragen nach:

• Übermittlung von Erbinformationen;
• Formulierung der wichtigsten Bestimmungen über die Rolle der Chromosomen.

Diese Theorie wird heute Boveri-Sutton-Theorie genannt. Seine Weiterentwicklung erfolgte im Labor des amerikanischen Biologen Thomas Morgan. Gemeinsam waren die Wissenschaftler in der Lage:

• Muster der Genplatzierung in diesen Strukturelementen zu etablieren;
• entwickeln eine zytologische Basis.

Struktur

In diesem Abschnitt schlagen wir vor, die Struktur und Arten von Chromosomen zu betrachten. Wir sprechen also von Strukturzellen, die Erbinformationen speichern und weitergeben. Woraus bestehen Chromosomen? Aus DNA und Protein. Darüber hinaus bilden die Bestandteile von Chromosomen Chromatin. Proteine ​​spielen eine wichtige Rolle bei der Verpackung von DNA im Zellkern.

Der Kerndurchmesser überschreitet fünf Mikrometer nicht, und die DNA wird vollständig in den Kern gepackt. Die DNA im Kern hat also eine Schleifenstruktur, die von Proteinen unterstützt wird. Letztere erkennen gleichzeitig die Nukleotidsequenz für ihre Konvergenz. Wenn Sie die Struktur von Chromosomen unter einem Mikroskop untersuchen, ist die beste Zeit dafür die Metaphase der Mitose.

Das Chromosom hat die Form eines kleinen Stäbchens, das aus zwei Chromatiden besteht. Letztere werden vom Zentromer gehalten. Es ist auch sehr wichtig zu beachten, dass jedes einzelne Chromatid aus Chromatinschleifen besteht. Alle Chromosomen können sich in einem von zwei Zuständen befinden:

• aktiv;
• inaktiv.

Formen

Nun betrachten wir die existierenden Arten von Chromosomen. In diesem Abschnitt erfahren Sie, welche Formen dieser Partikel existieren.

Alle Chromosomen haben ihre eigene individuelle Struktur. Eine Besonderheit sind die Farbmerkmale. Wenn Sie die Chromosomenmorphologie studieren, müssen Sie einige wichtige Dinge beachten:

• Lage des Zentromers;
• Schulterlänge und Position.

Es gibt also die folgenden Haupttypen von Chromosomen:

• metazentrische Chromosomen (ihr Unterscheidungsmerkmal ist die Lage des Zentromers in der Mitte, diese Form wird allgemein auch als gleicharmig bezeichnet);
• submetazentrisch (eine Besonderheit ist die Verschiebung der Einschnürung zu einer der Seiten, ein anderer Name ist unebene Schultern);
• akrozentrisch (eine Besonderheit ist die Lage des Zentromers an fast einem Ende des Chromosoms, ein anderer Name ist stäbchenförmig);
• Punkt (sie haben einen solchen Namen erhalten, weil ihre Form sehr schwer zu bestimmen ist, was mit einer geringen Größe verbunden ist).

Funktionen

Unabhängig von der Art der Chromosomen bei Menschen und anderen Lebewesen erfüllen diese Partikel viele verschiedene Funktionen. Was auf dem Spiel steht, lesen Sie in diesem Abschnitt des Artikels.

• Bei der Aufbewahrung von Erbinformationen. Chromosomen sind Träger genetischer Informationen.
• bei der Übertragung von Erbinformationen. Erbinformationen werden durch Replikation des DNA-Moleküls übertragen.
• Bei der Umsetzung von Erbinformationen. Dank der Reproduktion der einen oder anderen Art von i-RNA und dementsprechend der einen oder anderen Art von Protein wird die Kontrolle über alle lebenswichtigen Prozesse der Zelle und des gesamten Organismus ausgeübt.

DNA und RNA

Wir haben uns angesehen, welche Arten von Chromosomen existieren. Nun wenden wir uns einer detaillierten Untersuchung der Frage nach der Rolle von DNA und RNA zu. Es ist sehr wichtig zu beachten, dass es die Nukleinsäuren sind, die etwa fünf Prozent der Masse der Zelle ausmachen. Sie erscheinen uns als Mononukleotide und Polynukleotide.

Es gibt zwei Arten dieser Nukleinsäuren:

• DNA, die für Desoxyribonukleinsäuren steht;
• RNA, Dekodierung - Ribonukleinsäuren.

Darüber hinaus ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass diese Polymere aus Nukleotiden, dh Monomeren, bestehen. Diese Monomere in DNA und RNA sind grundsätzlich ähnlich aufgebaut. Auch jedes einzelne Nukleotid besteht aus mehreren bzw. drei Bausteinen, die durch starke Bindungen miteinander verbunden sind.

Nun ein wenig über die biologische Rolle von DNA und RNA. Zunächst ist es wichtig zu beachten, dass drei Arten von RNA in einer Zelle vorkommen können:

• informativ (Entfernung von Informationen aus der DNA, die als Matrix für die Proteinsynthese dient);
• Transport (trägt Aminosäuren für die Proteinsynthese);
• ribosomal (beteiligt sich an der Proteinbiosynthese, Bildung der Struktur des Ribosoms).

Welche Rolle spielt die DNA? Diese Partikel speichern die Erbinformation. Abschnitte dieser Kette enthalten eine spezielle Abfolge stickstoffhaltiger Basen, die für Erbanlagen verantwortlich sind. Darüber hinaus liegt die Rolle der DNA in der Übertragung dieser Merkmale während des Prozesses der Zellteilung. Mit Hilfe von RNA in Zellen wird eine RNA-Synthese durchgeführt, aufgrund derer eine Proteinsynthese stattfindet.

Chromosomensatz

Wir betrachten also Arten von Chromosomen, Chromosomensätze. Wir wenden uns einer detaillierten Betrachtung der Frage bezüglich des Chromosomensatzes zu.

Die Anzahl dieser Elemente ist ein charakteristisches Merkmal der Art. Nehmen Sie zum Beispiel die Drosophila-Fliege. Sie hat insgesamt acht, und Primaten haben achtundvierzig. Der menschliche Körper hat sechsundvierzig Chromosomen. Wir machen Sie sofort darauf aufmerksam, dass ihre Anzahl für alle Körperzellen gleich ist.

Darüber hinaus ist es wichtig zu verstehen, dass es zwei mögliche Arten von Chromosomensätzen gibt:

• diploid (charakteristisch für eukaryotische Zellen, ist ein vollständiger Satz, dh 2n, sind in somatischen Zellen vorhanden);
• haploid (die Hälfte des vollständigen Satzes, dh n, sind in Keimzellen vorhanden).

Es ist notwendig zu wissen, dass Chromosomen ein Paar bilden, dessen Vertreter Homologe sind. Was bedeutet dieser Begriff? Homologe werden als Chromosomen bezeichnet, die die gleiche Form, Struktur, Lage des Zentromers usw. haben.

Geschlechtschromosomen

Jetzt werden wir uns den nächsten Chromosomentyp genauer ansehen - Sex. Dies ist nicht eins, sondern ein Chromosomenpaar, das sich bei Männchen und Weibchen derselben Art unterscheidet.

In der Regel ist einer der Organismen (männlich oder weiblich) Besitzer von zwei identischen, ziemlich großen X-Chromosomen, während der Genotyp XX ist. Eine Person des anderen Geschlechts hat ein X-Chromosom und ein etwas kleineres Y-Chromosom. Der Genotyp ist XY. Es ist auch wichtig zu beachten, dass in einigen Fällen die Bildung des männlichen Geschlechts in Abwesenheit eines der Chromosomen, dh des X0-Genotyps, erfolgt.

Autosomen

Dies sind gepaarte Teilchen in Organismen mit chromosomaler Geschlechtsbestimmung, die für Männchen und Weibchen gleich sind. Einfacher gesagt sind alle Chromosomen (außer dem Geschlecht) Autosomen.

Bitte beachten Sie, dass das Vorhandensein, die Kopien und die Struktur nicht vom Geschlecht der Eukaryoten abhängen. Alle Autosomen haben eine Seriennummer. Wenn wir eine Person nehmen, dann sind zweiundzwanzig Paare (vierundvierzig Chromosomen) Autosomen und ein Paar (zwei Chromosomen) sind Geschlechtschromosomen.

Chromosom ist eine DNA-haltige fadenförmige Struktur im Zellkern, die Gene, die Einheiten der Vererbung, in linearer Anordnung trägt. Menschen haben 22 Paare normaler Chromosomen und ein Paar Geschlechtschromosomen. Neben Genen enthalten Chromosomen auch regulatorische Elemente und Nukleotidsequenzen. Sie beherbergen DNA-bindende Proteine, die die Funktionen der DNA steuern. Interessanterweise kommt das Wort „Chromosom“ vom griechischen Wort „Chrom“, was „Farbe“ bedeutet. Chromosomen haben diesen Namen aufgrund der Tatsache, dass sie die Besonderheit haben, in verschiedenen Tönen gemalt zu werden. Die Struktur und Art der Chromosomen variiert von Organismus zu Organismus. Menschliche Chromosomen waren schon immer Gegenstand des ständigen Interesses von Forschern, die auf dem Gebiet der Genetik arbeiten. Das breite Spektrum an Faktoren, die von menschlichen Chromosomen bestimmt werden, die Anomalien, für die sie verantwortlich sind, und ihre komplexe Natur haben schon immer die Aufmerksamkeit vieler Wissenschaftler auf sich gezogen.

Interessante Fakten über menschliche Chromosomen

Menschliche Zellen enthalten 23 Kernchromosomenpaare. Chromosomen bestehen aus DNA-Molekülen, die Gene enthalten. Das chromosomale DNA-Molekül enthält drei Nukleotidsequenzen, die für die Replikation erforderlich sind. Beim Färben von Chromosomen wird die gebänderte Struktur von mitotischen Chromosomen deutlich. Jeder Streifen enthält zahlreiche DNA-Nukleotidpaare.

Der Mensch ist eine biologische Spezies, die sich sexuell fortpflanzt und diploide somatische Zellen hat, die zwei Chromosomensätze enthalten. Ein Satz wird von der Mutter vererbt, während der andere vom Vater vererbt wird. Fortpflanzungszellen haben im Gegensatz zu Körperzellen einen Chromosomensatz. Das Überkreuzen (Crossover) zwischen Chromosomen führt zur Bildung neuer Chromosomen. Neue Chromosomen werden von keinem Elternteil vererbt. Das ist der Grund dafür, dass nicht alle von uns Eigenschaften aufweisen, die wir direkt von einem unserer Elternteile erhalten.

Autosomale Chromosomen sind mit abnehmender Größe von 1 bis 22 in absteigender Reihenfolge nummeriert. Jede Person hat zwei Sätze von 22 Chromosomen, ein X-Chromosom der Mutter und ein X- oder Y-Chromosom des Vaters.

Eine Anomalie im Inhalt der Chromosomen einer Zelle kann beim Menschen bestimmte genetische Störungen verursachen. Chromosomenanomalien beim Menschen sind oft für das Auftreten genetischer Erkrankungen bei ihren Kindern verantwortlich. Diejenigen, die Chromosomenanomalien haben, sind oft nur Träger der Krankheit, während ihre Kinder die Krankheit haben.

Chromosomenaberrationen (strukturelle Veränderungen in Chromosomen) werden durch verschiedene Faktoren verursacht, nämlich eine Deletion oder Duplikation eines Teils eines Chromosoms, eine Inversion, das ist eine Änderung der Richtung eines Chromosoms in das Gegenteil, oder eine Translokation, bei der ein Teil eines Chromosoms bricht ab und verbindet sich mit einem anderen Chromosom.

Eine zusätzliche Kopie von Chromosom 21 ist für eine sehr bekannte genetische Störung namens Down-Syndrom verantwortlich.

Trisomie 18 führt zum Edwards-Syndrom, das im Säuglingsalter zum Tod führen kann.

Eine Deletion eines Teils des fünften Chromosoms führt zu einer genetischen Störung, die als „Cryed Cat“-Syndrom bekannt ist. Menschen, die von dieser Krankheit betroffen sind, haben oft eine geistige Behinderung, und ihr Weinen in der Kindheit ähnelt dem Schrei einer Katze.

Anomalien der Geschlechtschromosomen umfassen das Turner-Syndrom, bei dem weibliche Geschlechtsmerkmale vorhanden, aber unterentwickelt sind, und das XXX-Syndrom bei Mädchen und das XXY-Syndrom bei Jungen, die bei betroffenen Personen Legasthenie verursachen.

Chromosomen wurden erstmals in Pflanzenzellen entdeckt. Van Benedens Monographie über befruchtete Spulwurmeier führte zu weiteren Forschungen. Später zeigte August Weissman, dass sich die Keimbahn vom Soma unterscheidet, und stellte fest, dass die Zellkerne Erbmaterial enthielten. Er schlug auch vor, dass die Befruchtung zur Bildung einer neuen Kombination von Chromosomen führt.

Diese Entdeckungen sind zu Eckpfeilern auf dem Gebiet der Genetik geworden. Forscher haben bereits eine beträchtliche Menge an Wissen über menschliche Chromosomen und Gene angesammelt, aber es bleibt noch viel zu entdecken.

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