ساختار و عملکرد کروموزوم ها. تولید مثل در دنیای ارگانیک ساختار سلول های زایا

گاهی اوقات آنها به ما شگفتی های شگفت انگیزی می دهند. به عنوان مثال، آیا می دانید کروموزوم ها چیست و چگونه تأثیر می گذارند؟

ما پیشنهاد می کنیم این موضوع را بررسی کنیم تا یک بار برای همیشه i's را نقطه گذاری کنیم.

با نگاهی به عکس های خانوادگی، احتمالا متوجه شده اید که اعضای یک خانواده شبیه یکدیگر هستند: بچه ها شبیه والدین هستند، والدین شبیه پدربزرگ ها و مادربزرگ ها هستند. این شباهت از طریق مکانیسم های شگفت انگیز از نسلی به نسل دیگر منتقل می شود.

در همه موجودات زنده، از جلبک های تک سلولی گرفته تا فیل های آفریقایی، در هسته سلول کروموزوم هایی وجود دارد - رشته های بلند نازکی که فقط با میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده هستند.

کروموزوم ها (یونان باستان χρῶμα - رنگ و σῶμα - بدن) ساختارهای نوکلئوپروتئینی در هسته سلول هستند که بیشتر اطلاعات ارثی (ژن ها) در آنها متمرکز شده است. آنها برای ذخیره این اطلاعات، پیاده سازی و انتقال آن طراحی شده اند.

یک فرد چند کروموزوم دارد

همچنین در اواخر نوزدهمقرن ها، دانشمندان دریافته اند که تعداد کروموزوم ها در انواع متفاوتیکسان نیست

به عنوان مثال، یک نخود دارای 14 کروموزوم، یک موش دارای 42 کروموزوم، و در انسان - 46 (یعنی 23 جفت). از این رو این وسوسه به وجود می آید که به این نتیجه برسیم که هر چه تعداد آنها بیشتر باشد، موجودی که آنها را در اختیار دارد پیچیده تر است. با این حال، در واقعیت مطلقاً چنین نیست.

از 23 جفت کروموزوم انسان، 22 جفت اتوزوم و یک جفت گونوزوم (کروموزوم جنسی) هستند. جنس ها دارای تفاوت های مورفولوژیکی و ساختاری (ترکیب ژن) هستند.

در ارگانیسم ماده، یک جفت گونوزوم حاوی دو کروموزوم X (جفت XX) و در ارگانیسم نر یک کروموزوم X و یک کروموزوم Y (جفت XY) است.

جنسیت نوزاد متولد نشده به ترکیب کروموزوم های جفت بیست و سوم (XX یا XY) بستگی دارد. این امر با لقاح و ادغام سلول های تولید مثل زن و مرد تعیین می شود.

این واقعیت ممکن است عجیب به نظر برسد، اما از نظر تعداد کروموزوم ها، انسان نسبت به بسیاری از حیوانات پایین تر است. به عنوان مثال، برخی از بزهای بدبخت 60 کروموزوم دارند و یک حلزون دارای 80 کروموزوم هستند.

کروموزوم هااز یک پروتئین و یک مولکول DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) شبیه به یک مارپیچ دوتایی تشکیل شده است. هر سلول حاوی حدود 2 متر DNA است و در مجموع حدود 100 میلیارد کیلومتر DNA در سلول های بدن ما وجود دارد.

یک واقعیت جالب این است که اگر یک کروموزوم اضافی وجود داشته باشد یا حداقل یکی از 46 کروموزوم وجود نداشته باشد، فرد دچار جهش و ناهنجاری های جدی رشدی (بیماری داون و غیره) می شود.

مهم ترین اندامک های سلول هستند ساختارهای میکروسکوپیواقع در هسته آنها به طور همزمان توسط چندین دانشمند از جمله زیست شناس روسی ایوان چیستیاکوف کشف شدند.

نام جزء سلولی جدید بلافاصله اختراع نشد. او داد دانشمند آلمانی W. Waldeyer،که هنگام رنگ آمیزی آماده سازی های بافت شناسی، اجسام خاصی را کشف کردند که به خوبی با فوشسین رنگ آمیزی می شدند. در آن زمان هنوز دقیقاً مشخص نبود که کروموزوم ها چه نقشی دارند.

در تماس با

معنی

ساختار

بیایید در نظر بگیریم که این تشکیلات سلولی منحصر به فرد چه ساختار و عملکردهایی دارند. در حالت بین فاز آنها عملا نامرئی هستند. در این مرحله مولکول دو برابر شده و تشکیل می شود دو کروماتید خواهر.

ساختار کروموزوم را می توان در زمان آماده شدن برای میتوز یا میوز (تقسیم) بررسی کرد. چنین کروموزوم هایی نامیده می شوند متافاز، زیرا در مرحله متافاز، آمادگی برای تقسیم تشکیل می شوند. تا این لحظه اجساد به چشم نمی آیند نخ های تیره نازککه نامیده می شوند کروماتین.

در طی انتقال به مرحله متافاز، ساختار کروموزوم تغییر می کند: توسط دو کروماتید که توسط یک سانترومر به هم متصل شده اند تشکیل می شود - به این نام می گویند. انقباض اولیه. در طول تقسیم سلولی مقدار DNA نیز دو برابر می شود. طرح شماتیک شبیه حرف X است. آنها علاوه بر DNA، حاوی پروتئین (هیستون، غیر هیستون) و اسید ریبونوکلئیک - RNA هستند.

انقباض اولیه بدن سلولی (ساختار نوکلئوپروتئینی) را به دو بازو تقسیم می کند و آنها را کمی خم می کند. بر اساس محل انقباض و طول بازوها، طبقه بندی انواع زیر ایجاد شد:

• متاسانتریک، آنها همچنین دارای بازوی مساوی هستند، سانترومر سلول را دقیقاً به نصف تقسیم می کند.
• زیر متاسانتریک شانه ها یکسان نیستند، سانترومر به یک انتها نزدیک تر می شود.
• متمادی سانترومر به شدت جابجا شده و تقریباً در لبه قرار دارد.
• تلوسنتریک یک شانه کاملاً گم شده است در انسان رخ نمی دهد.

برخی از گونه ها دارند انقباض ثانویه، که می تواند در نقاط مختلف قرار گیرد. قسمتی به نام ماهواره را جدا می کند. از این جهت با اولیه تفاوت دارد هیچ زاویه قابل مشاهده ای بین بخش ها ندارد. وظیفه آن سنتز RNA روی یک الگوی DNA است. در افراد بروز می کند در 13، 14، 21 و 15، 21 و 22 جفت کروموزوم. ظاهر شدن در یک زوج دیگر خطر بیماری جدی را به همراه دارد.

حالا بیایید ببینیم کروموزوم ها چه عملکردی دارند. به لطف بازتولید انواع مختلف mRNA و پروتئین، آنها شفافیت را انجام می دهند کنترل تمام فرآیندهای حیات سلولیو بدن به طور کلی. کروموزوم های موجود در هسته یوکاریوت ها عملکرد سنتز پروتئین ها از اسیدهای آمینه، کربوهیدرات ها از ترکیبات معدنی و تجزیه را انجام می دهند. مواد آلیبه غیر آلی، ذخیره و انتقال اطلاعات ارثی.

مجموعه های دیپلوئید و هاپلوئید

ساختار خاص کروموزوم ها ممکن است بسته به محل تشکیل آنها متفاوت باشد. نام مجموعه کروموزوم ها در ساختار سلول های سوماتیک چیست؟ به آن دیپلوئید یا مضاعف می گویند سلول های سوماتیک به صورت ساده تکثیر می شوند تقسیم به دو دختر. در تشکیلات سلولی معمولی، هر سلول جفت همولوگ خود را دارد. این اتفاق می افتد زیرا هر یک از سلول های دختر باید یکسان باشد حجم اطلاعات ارثی، به عنوان مادر.

تعداد کروموزوم ها در سلول های سوماتیک و زایا چگونه با هم مقایسه می شوند؟ در اینجا نسبت عددی دو به یک است. در طول تشکیل سلول های زاینده، نوع خاص تقسیمدر نتیجه، مجموعه در تخمک های بالغ و اسپرم تک می شود. عملکرد کروموزوم ها را می توان با مطالعه ویژگی های ساختار آنها توضیح داد.

سلول های تناسلی نر و ماده نصف دارند مجموعه ای به نام هاپلوئیدیعنی در مجموع 23 عدد است اسپرم با تخمک ادغام می شود و در نتیجه ارگانیسم جدیدی با مجموعه کامل به وجود می آید. بنابراین اطلاعات ژنتیکی یک مرد و یک زن با هم ترکیب می شوند. اگر سلول‌های زاینده یک مجموعه دیپلوئیدی (46) را حمل می‌کردند، پس از اتحاد، نتیجه حاصل می‌شد ارگانیسم غیر زنده.

تنوع ژنومی

تعداد حامل های اطلاعات ژنتیکی در بین طبقات و گونه های مختلف موجودات زنده متفاوت است.

آنها توانایی رنگ آمیزی با رنگ های خاص انتخاب شده را دارند؛ آنها در ساختار خود متناوب هستند مقاطع عرضی روشن و تاریک - نوکلئوتیدها. ترتیب و مکان آنها مشخص است. با تشکر از این، دانشمندان یاد گرفته اند که سلول ها را تشخیص دهند و در صورت لزوم، "شکسته" را به وضوح نشان دهند.

در حال حاضر متخصصان ژنتیک شخص را رمزگشایی کردو تدوین کرد نقشه های ژنتیکی، که به روش تجزیه و تحلیل اجازه می دهد تا برخی را پیشنهاد کند بیماری های ارثی جدیحتی قبل از اینکه ظاهر شوند

اکنون فرصتی برای تأیید پدر بودن، تعیین وجود دارد قومیتبرای تشخیص اینکه آیا فرد ناقل آسیب شناسی است که هنوز خود را نشان نداده است یا در داخل بدن خفته است، برای تعیین ویژگی ها واکنش منفی به داروهاو خیلی بیشتر.

کمی در مورد آسیب شناسی

در طول انتقال مجموعه ژن، ممکن است وجود داشته باشد شکست ها و جهش ها، منجر به عواقب جدی، از جمله آنها است

• حذف - از دست دادن یک بخش از شانه، که باعث توسعه نیافتگی اندام ها و سلول های مغز می شود.
• وارونگی - فرآیندهایی که در آن یک قطعه 180 درجه برگردانده می شود، نتیجه این است توالی ژنی نادرست;
• تکثیر - دوشاخه شدن بخشی از شانه.

جهش همچنین می تواند بین اجسام مجاور رخ دهد - این پدیده جابجایی نامیده می شود. سندرم های شناخته شده داون، پاتاو و ادواردز نیز از پیامدهای آن هستند اختلال در دستگاه ژن.

بیماری های کروموزومی مثال ها و دلایل

طبقه بندی سلول ها و کروموزوم ها

نتیجه

اهمیت کروموزوم ها بسیار زیاد است. بدون این فراساختارهای کوچک انتقال اطلاعات ژنتیکی غیرممکن استبنابراین، موجودات زنده قادر به تولید مثل نخواهند بود. فن آوری های مدرنمی توانند کدهای تعبیه شده در آنها را بخوانند و با موفقیت بخوانند پیشگیری از بیماری های احتمالیکه قبلا غیر قابل درمان تلقی می شدند.

فیلم آموزشی 1: تقسیم سلولی. میتوز

فیلم آموزشی 2: میوز. مراحل میوز

سخنرانی: سلول واحد ژنتیکی موجود زنده است. کروموزوم ها، ساختار (شکل و اندازه) و عملکرد آنها

سلول - واحد ژنتیکی موجودات زنده

واحد اساسی زندگی سلول فردی است. در سطح سلولی است که فرآیندهایی رخ می دهد که ماده زنده را از ماده غیر زنده متمایز می کند. در هر سلول اطلاعات ارثی در مورد ساختار شیمیایی پروتئین هایی که باید در آن سنتز شوند ذخیره شده و به شدت مورد استفاده قرار می گیرد و به همین دلیل به آن واحد ژنتیکی جانداران می گویند. حتی گلبول های قرمز بدون هسته مراحل اولیهدارای میتوکندری و یک هسته آنها فقط در حالت بالغ ساختاری برای سنتز پروتئین ندارند.

تا به امروز، علم هیچ سلولی را که حاوی DNA یا RNA نباشد به عنوان حامل اطلاعات ژنومی نمی شناسد. در غیاب مواد ژنتیکی، سلول قادر به سنتز پروتئین و در نتیجه حیات نیست.

DNA فقط در هسته ها یافت نمی شود، مولکول های آن در کلروپلاست ها و میتوکندری ها وجود دارد؛ این اندامک ها می توانند در داخل سلول تکثیر شوند.

DNA در یک سلول به شکل کروموزوم - مجتمع های پیچیده پروتئین- اسید نوکلئیک یافت می شود. کروموزوم های یوکاریوتی در هسته قرار دارند. هر یک از آنها ساختار پیچیده ای است از:

تنها مولکول DNA طولانی که 2 متر آن در یک ساختار فشرده با اندازه (در انسان) تا 8 میکرون بسته بندی شده است.

پروتئین های هیستونی ویژه، که نقش آنها بسته بندی کروماتین (ماده کروموزوم) به شکل میله ای شکل آشنا است.

کروموزوم ها، ساختار (شکل و اندازه) و عملکرد آنها

این بسته بندی متراکم از مواد ژنتیکی قبل از تقسیم توسط سلول تولید می شود. در این لحظه است که کروموزوم های متراکم تشکیل شده را می توان زیر میکروسکوپ بررسی کرد. وقتی DNA به کروموزوم های فشرده ای به نام هتروکروماتین تا می شود، RNA پیام رسان نمی تواند سنتز شود. در طول دوره افزایش توده سلولی و توسعه اینترفاز، کروموزوم ها در حالت فشرده کمتری قرار دارند که به آن اینترکروماتین می گویند که در آن mRNA سنتز شده و همانندسازی DNA رخ می دهد.

عناصر اصلی ساختار کروموزوم عبارتند از:

سانترومر.این بخشی از یک کروموزوم با یک توالی نوکلئوتیدی خاص است. دو کروماتید را به هم متصل می کند و در کونژوگاسیون شرکت می کند. به این است که رشته های پروتئینی لوله های دوک تقسیم سلولی متصل می شوند.

تلومرها. این بخش‌های انتهایی کروموزوم‌ها هستند که قادر به اتصال با کروموزوم‌های دیگر نیستند، نقش محافظتی دارند. آنها شامل تکرار بخش های DNA تخصصی هستند که با پروتئین ها کمپلکس تشکیل می دهند.

نقاط شروع تکثیر DNA

کروموزوم های پروکاریوتی با کروموزوم های یوکاریوتی بسیار متفاوت هستند، زیرا ساختارهای حاوی DNA هستند که در سیتوپلاسم قرار دارند. از نظر هندسی، آنها یک مولکول حلقه هستند.

مجموعه کروموزومی یک سلول نام خاص خود را دارد - کاریوتیپ. هر نوع موجود زنده دارای ترکیب مشخصه، تعداد و شکل کروموزوم های خود است.

سلول های سوماتیک حاوی یک مجموعه کروموزوم دیپلوئید (دوگانه) هستند که نیمی از آن از هر یک از والدین دریافت می شود.

کروموزوم هایی که مسئول کدگذاری پروتئین های عملکردی یکسان هستند، همولوگ نامیده می شوند. پلوئیدی سلول ها می تواند متفاوت باشد - به عنوان یک قاعده، گامت ها در حیوانات هاپلوئید هستند. در گیاهان، پلی پلوئیدی در حال حاضر یک پدیده نسبتاً رایج است که در ایجاد گونه های جدید در نتیجه هیبریداسیون استفاده می شود. تخطی از میزان پلوئیدی در حیوانات خونگرم و انسان باعث جدی می شود بیماری های مادرزادیمانند سندرم داون (دارای سه نسخه از کروموزوم 21). اغلب، ناهنجاری های کروموزومی منجر به ناتوانی ارگانیسم می شود.

در انسان، مجموعه کامل کروموزوم از 23 جفت تشکیل شده است. بیشترین تعداد کروموزوم شناخته شده، 1600، در ساده ترین موجودات پلانکتون، رادیولاریان ها یافت شد. مورچه های بولداگ سیاه استرالیایی کوچکترین مجموعه کروموزوم را دارند - فقط 1.

چرخه زندگی یک سلول مراحل میتوز و میوز

اینترفازبه عبارت دیگر، مدت زمان بین دو تقسیم توسط علم تعریف شده است چرخه زندگیسلول ها.

در طول اینترفاز، فرآیندهای شیمیایی حیاتی در سلول اتفاق می افتد، رشد می کند، رشد می کند و مواد ذخیره را جمع می کند. آماده سازی برای تولید مثل شامل دو برابر کردن محتویات - اندامک ها، واکوئل ها با محتویات غذایی و حجم سیتوپلاسم است. این به لطف تقسیم به عنوان یک راه است افزایش سریعتعداد سلول ها باعث عمر طولانی، تولید مثل، افزایش اندازه بدن، بقای آن در هنگام زخم ها و بازسازی بافت می شود. مراحل زیر در چرخه سلولی متمایز می شوند:

اینترفاز.زمان بین تقسیمات ابتدا سلول رشد می کند، سپس تعداد اندامک ها، حجم ماده ذخیره افزایش می یابد و پروتئین ها سنتز می شوند. در آخرین بخش اینترفاز، کروموزوم ها برای تقسیم بعدی آماده هستند - آنها از یک جفت کروماتید خواهر تشکیل شده اند.

میتوزاین نام یکی از روش های تقسیم هسته ای است که مشخصه سلول های بدن (سوماتیک) است که طی آن از یک سلول 2 سلول با مجموعه ای از مواد ژنتیکی یکسان به دست می آید.

گامتوژنز با میوز مشخص می شود. سلول های پروکاریوتی روش باستانی تولید مثل - تقسیم مستقیم را حفظ کرده اند.

میتوز شامل 5 مرحله اصلی است:

پروفازآغاز آن لحظه ای در نظر گرفته می شود که کروموزوم ها به قدری فشرده می شوند که در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده هستند. همچنین در این زمان هسته ها از بین رفته و یک دوک به وجود می آید. میکروتوبول ها فعال می شوند، مدت زمان وجود آنها به 15 ثانیه کاهش می یابد، اما سرعت تشکیل نیز به طور قابل توجهی افزایش می یابد. سانتریول ها به طرف مقابل سلول منحرف می شوند و تعداد زیادی از میکروتوبول های پروتئینی دائماً سنتز و متلاشی شده را تشکیل می دهند که از آنها تا سانترومرهای کروموزوم ها گسترش می یابد. به این ترتیب دوک شکافت تشکیل می شود. ساختارهای غشایی مانند دستگاه ER و گلژی به وزیکول ها و لوله های مجزا تقسیم می شوند که به طور تصادفی در سیتوپلاسم قرار دارند. ریبوزوم ها از غشاهای ER جدا می شوند.

متافاز. یک صفحه متافاز تشکیل می‌شود که متشکل از کروموزوم‌هایی است که با تلاش میکروتوبول‌های سانتریول مخالف در وسط سلول متعادل می‌شوند و هر کدام آن‌ها را در جهت خود می‌کشند. در همان زمان، سنتز و از هم پاشیدگی میکروتوبول ها ادامه می یابد، نوعی "پرده" آنها. این مرحله طولانی ترین است.

• آنافاز. نیروهای ریزلوله ها اتصالات کروموزوم را در ناحیه سانترومر قطع می کنند و به شدت آنها را به سمت قطب های سلول می کشانند. در این حالت کروموزوم ها گاهی اوقات به دلیل مقاومت سیتوپلاسم شکل V به خود می گیرند. حلقه ای از الیاف پروتئینی در ناحیه صفحه متافاز ظاهر می شود.
• تلوفاز.آغاز آن را لحظه ای می دانند که کروموزوم ها به قطب های تقسیم می رسند. روند بازسازی ساختارهای غشایی داخلی سلول - ER، دستگاه گلژی و هسته آغاز می شود. کروموزوم ها بسته بندی نشده اند. هسته‌ها جمع می‌شوند و سنتز ریبوزوم آغاز می‌شود. دوک شکافت متلاشی می شود.
• سیتوکینز. آخرین مرحله که در آن حلقه پروتئینی که در ناحیه مرکزی سلول ظاهر می شود شروع به کوچک شدن می کند و سیتوپلاسم را به سمت قطب ها می راند. سلول به دو قسمت تقسیم می شود و یک حلقه پروتئینی از غشای سلولی در جای خود تشکیل می شود.

تنظیم کننده های فرآیند میتوز مجتمع های پروتئینی خاص هستند. نتیجه تقسیم میتوزی یک جفت سلول با اطلاعات ژنتیکی یکسان است. در سلول های هتروتروف، میتوز سریعتر از سلول های گیاهی رخ می دهد. در هتروتروف ها، این فرآیند می تواند از 30 دقیقه، در گیاهان - 2-3 ساعت طول بکشد.

برای تولید سلول هایی با نصف تعداد کروموزوم های طبیعی، بدن از مکانیسم تقسیم دیگری استفاده می کند - میوز.

با نیاز به تولید سلول های زاینده همراه است؛ در موجودات چند سلولی، از دو برابر شدن مداوم تعداد کروموزوم ها در نسل بعدی جلوگیری می کند و امکان به دست آوردن ترکیب های جدید را فراهم می کند. ژن های آللی. این در تعداد فازها متفاوت است، طولانی تر است. در نتیجه کاهش تعداد کروموزوم ها منجر به تشکیل 4 سلول هاپلوئید می شود. میوز شامل دو بخش است که بدون وقفه پشت سر هم قرار می گیرند.

مراحل زیر از میوز تعریف شده است:

پروفاز I. کروموزوم های همولوگ به یکدیگر نزدیک تر شده و به صورت طولی با هم متحد می شوند. به این ترکیب، صیغه می گویند. سپس تلاقی اتفاق می افتد - کروموزوم های دوتایی بازوهای خود را عبور می دهند و بخش های خود را مبادله می کنند.

متافاز I.کروموزوم ها از هم جدا می شوند و موقعیت هایی را در استوای دوک سلولی اشغال می کنند و به دلیل کشش میکروتوبول ها، شکل V به خود می گیرند.

آنافاز I.کروموزوم های همولوگ توسط میکروتوبول ها به سمت قطب های سلولی کشیده می شوند. اما بر خلاف تقسیم میتوزی، آنها به عنوان کروماتیدهای کامل جدا می شوند تا به صورت جداگانه.

نتیجه اولین تقسیم میوز تشکیل دو سلول با نصف تعداد کروموزوم های دست نخورده است. بین تقسیمات میوز، اینترفاز عملاً وجود ندارد، دو برابر شدن کروموزوم رخ نمی دهد، آنها قبلاً دو کروماتید هستند.

بلافاصله پس از اولین، تقسیم میوز مکرر کاملاً مشابه میتوز است - در آن، کروموزوم ها به کروماتیدهای جداگانه تقسیم می شوند که به طور مساوی بین سلول های جدید توزیع می شوند.

اوگونیا در مرحله رشد جنینی مرحله تولید مثل میتوزی را طی می کند، به طوری که بدن زن قبلاً با تعداد ثابتی از آنها متولد می شود.

اسپرماتوگونی ها قادر به تولید مثل در هر زمان در طول دوره تولید مثل در بدن مرد هستند. تعداد بسیار بیشتری از آنها نسبت به گامت های ماده تولید می شوند.

گامتوژنز موجودات حیوانی در غدد جنسی - غدد جنسی رخ می دهد.

فرآیند تبدیل اسپرماتوگونیا به اسپرم در چند مرحله انجام می شود:

تقسیم میتوز، اسپرماتوگونی را به اسپرماتوسیت های مرتبه اول تبدیل می کند.

در نتیجه یک میوز، آنها به اسپرماتوسیت های درجه دوم تبدیل می شوند.

بخش دوم میوز 4 اسپرماتید هاپلوئید تولید می کند.

دوره شکل گیری شروع می شود. در سلول، هسته فشرده می شود، مقدار سیتوپلاسم کاهش می یابد و تاژک تشکیل می شود. همچنین پروتئین ها ذخیره می شوند و تعداد میتوکندری ها افزایش می یابد.

تشکیل تخم در یک فرد بالغ بدن زنبه شرح زیر اتفاق می افتد:

از تخمک مرتبه 1 که تعداد معینی از آن در بدن وجود دارد، در نتیجه میوز با نصف شدن تعداد کروموزوم ها، تخمک های مرتبه 2 تشکیل می شوند.

در نتیجه تقسیم دوم میوز، یک تخم بالغ و سه جسم کوچک کوچک تشکیل می شود.

این یک توزیع غیرتعادلی است مواد مغذیبین 4 سلول طراحی شده است تا منبع زیادی از مواد مغذی را برای یک موجود زنده جدید فراهم کند.

تخمک ها در سرخس ها و خزه ها در آرکگونیا تشکیل می شوند. در گیاهان بسیار سازمان یافته - در تخمک های ویژه واقع در تخمدان.

امروز با هم نگاه خواهیم کرد علاقه بپرسدر مورد زیست شناسی دوره مدرسه، یعنی: انواع کروموزوم ها، ساختار آنها، عملکردهای انجام شده و غیره.

ابتدا باید بفهمید که کروموزوم چیست؟ این نام رایج برای عناصر ساختاری هسته در سلول های یوکاریوتی است. این ذرات هستند که حاوی DNA هستند. دومی حاوی اطلاعات ارثی است که از ارگانیسم والد به فرزندان منتقل می شود. این امر با کمک ژن ها (واحدهای ساختاری DNA) امکان پذیر است.

قبل از اینکه انواع کروموزوم ها را به تفصیل بررسی کنیم، مهم است که با برخی مسائل آشنا شویم. مثلا چرا به این اصطلاح گفته می شود؟ در سال 1888، دانشمند V. Waldeyer این نام را به آنها داد. اگر از یونانی ترجمه کنیم، به معنای واقعی کلمه رنگ و بدن می گیریم. این به چه چیزی مرتبط است؟ می توانید در مقاله متوجه شوید. همچنین بسیار جالب است که DNA دایره ای موجود در باکتری ها کروموزوم نامیده می شود. و این در حالی است که ساختار دومی و کروموزوم های یوکاریوت ها بسیار متفاوت است.

داستان

بنابراین، برای ما روشن شد که کروموزوم یک ساختار سازمان یافته از DNA و پروتئین است که در سلول ها وجود دارد. بسیار جالب است که یک قطعه DNA حاوی ژن‌ها و عناصر دیگری است که تمام اطلاعات ژنتیکی موجودات زنده را رمزگذاری می‌کنند.

قبل از بررسی انواع کروموزوم ها، پیشنهاد می کنیم کمی در مورد تاریخچه پیدایش این ذرات صحبت کنیم. و بنابراین، آزمایشاتی که دانشمند تئودور بووری در اواسط دهه 1880 شروع به انجام آن کرد، ارتباط بین کروموزوم ها و وراثت را نشان داد. در همان زمان، ویلهلم روکس نظریه زیر را مطرح کرد - هر کروموزوم دارای بار ژنتیکی متفاوتی است. این نظریه توسط تئودور بووری آزمایش و اثبات شد.

به لطف کار گرگور مندل در دهه 1900، بووری توانست ارتباط بین قوانین وراثت و رفتار کروموزوم ها را ردیابی کند. اکتشافات بووری توانست بر سیتولوژیست های زیر تأثیر بگذارد:

• ادموند بیچر ویلسون
• والتر ساتن.
• تئوفیلوس نقاش.

کار ادموند ویلسون پیوند دادن نظریات بووری و ساتون بود که در کتاب سلول در توسعه و وراثت توضیح داده شده است. این اثر در حدود سال 1902 منتشر شد و به نظریه کروموزومی وراثت اختصاص داشت.

وراثت

و یک دقیقه تئوری دیگر. محقق والتر ساتون در کارهای خود توانست بفهمد واقعاً چند کروموزوم در هسته سلول وجود دارد. قبلاً گفته شد که دانشمند این ذرات را حامل اطلاعات ارثی می دانست. علاوه بر این، والتر دریافت که همه کروموزوم‌ها از ژن‌ها تشکیل شده‌اند و این دقیقاً مقصر هستند که ویژگی‌ها و عملکردهای والدین به فرزندان منتقل می‌شوند.

به موازات آن، کار توسط تئودور بووری انجام شد. همانطور که قبلاً ذکر شد، هر دو دانشمند تعدادی سؤال را بررسی کردند:

• انتقال اطلاعات ارثی؛
• فرمول بندی مقررات اصلی در مورد نقش کروموزوم ها.

این نظریه اکنون نظریه بووری-ساتون نامیده می شود. توسعه بیشتر آن در آزمایشگاه زیست شناس آمریکایی توماس مورگان انجام شد. دانشمندان با هم توانستند:

• ایجاد الگوهای قرارگیری ژن در این عناصر ساختاری.
• ایجاد یک پایگاه داده سیتولوژیکی

ساختار

در این بخش پیشنهاد می کنیم ساختار و انواع کروموزوم ها را در نظر بگیریم. بنابراین، ما در مورد سلول های ساختاری صحبت می کنیم که اطلاعات ارثی را ذخیره و منتقل می کنند. کروموزوم ها از چه ساخته شده اند؟ از DNA و پروتئین. علاوه بر این، اجزای تشکیل دهنده کروموزوم ها کروماتین را تشکیل می دهند. پروتئین ها نقش مهمی در بسته بندی DNA در هسته سلول دارند.

قطر هسته از پنج میکرون تجاوز نمی کند و DNA به طور کامل در هسته بسته می شود. بنابراین، DNA در هسته ساختار حلقه ای دارد که توسط پروتئین ها پشتیبانی می شود. در همان زمان، دومی ها توالی های نوکلئوتیدی را تشخیص می دهند تا آنها را به هم نزدیکتر کنند. اگر می خواهید ساختار کروموزوم ها را زیر میکروسکوپ مطالعه کنید، بهترین زمان برای این کار متافاز میتوز است.

کروموزوم به شکل یک میله کوچک است که از دو کروماتید تشکیل شده است. دومی توسط سانترومر نگه داشته می شود. همچنین توجه به این نکته بسیار مهم است که هر کروماتید مجزا از حلقه های کروماتین تشکیل شده است. همه کروموزوم ها می توانند در یکی از دو حالت باشند:

• فعال؛
• غیر فعال.

تشکیل می دهد

اکنون انواع کروموزوم های موجود را بررسی می کنیم. در این بخش می توانید دریابید که چه اشکالی از این ذرات وجود دارد.

همه کروموزوم ها ساختار فردی خود را دارند. یک ویژگی متمایز ویژگی های رنگ آمیزی است. اگر در حال مطالعه مورفولوژی کروموزوم هستید، نکات مهمی وجود دارد که باید به آنها توجه کنید:

• محل سانترومر؛
• طول و موقعیت شانه

بنابراین، انواع اصلی کروموزوم زیر وجود دارد:

• کروموزوم های متاسانتریک (آنها ویژگی متمایز کننده- محل سانترومر در وسط ، به این شکل هم بازو نیز گفته می شود.
• submetacentric (یک ویژگی متمایز جابجایی انقباض به یک طرف است، نام دیگر شانه های نابرابر است).
• acrocentric (یک ویژگی متمایز وجود سانترومر تقریباً در یک انتهای کروموزوم است ، نام دیگری به شکل میله است).
• نقطه‌دار (این نام را به دلیل اینکه تعیین شکل آنها بسیار دشوار است که به دلیل اندازه کوچک آنها است) دریافت کردند.

کارکرد

صرف نظر از نوع کروموزوم در انسان و سایر موجودات، این ذرات عملکردهای مختلفی را انجام می دهند. در مورد چی ما در موردرا می توان در این بخش از مقاله مطالعه کرد.

• در ذخیره سازی اطلاعات ارثی کروموزوم ها حامل اطلاعات ژنتیکی هستند.
• در انتقال اطلاعات ارثی. اطلاعات ارثی از طریق تکثیر یک مولکول DNA منتقل می شود.
• در اجرای اطلاعات ارثی. به لطف تولید مثل یک یا نوع دیگری از mRNA، و بر این اساس، یک یا نوع دیگری از پروتئین، کنترل بر تمام فرآیندهای زندگی سلول و کل ارگانیسم اعمال می شود.

DNA و RNA

ما بررسی کردیم که چه نوع کروموزوم هایی وجود دارد. اکنون به بررسی دقیق نقش DNA و RNA می پردازیم. توجه به این نکته بسیار مهم است که اسیدهای نوکلئیک حدود پنج درصد از جرم سلول را تشکیل می دهند. آنها به صورت مونوکلئوتید و پلی نوکلئوتید در نظر ما ظاهر می شوند.

دو نوع از اینها وجود دارد اسیدهای نوکلئیک:

• DNA که مخفف دئوکسی ریبونوکلئیک اسید است.
• RNA، رونوشت - اسیدهای ریبونوکلئیک.

علاوه بر این، مهم است که به یاد داشته باشید که این پلیمرها از نوکلئوتیدها، یعنی مونومرها تشکیل شده اند. این مونومرها در DNA و RNA اساساً از نظر ساختار مشابه هستند. هر نوکلئوتید منفرد نیز از چندین جزء یا سه جزء تشکیل شده است که با پیوندهای قوی به هم متصل شده اند.

اکنون کمی در مورد نقش بیولوژیکی DNA و RNA. برای شروع، توجه به این نکته مهم است که سه نوع RNA را می توان در یک سلول یافت:

• اطلاعاتی (حذف اطلاعات از DNA، عمل به عنوان یک ماتریس برای سنتز پروتئین)؛
• حمل و نقل (انتقال اسیدهای آمینه برای سنتز پروتئین)؛
• ریبوزومی (در بیوسنتز پروتئین و تشکیل ساختار ریبوزوم شرکت می کند).

نقش DNA چیست؟ این ذرات اطلاعات وراثت را ذخیره می کنند. بخش‌هایی از این زنجیره حاوی توالی خاصی از پایه‌های نیتروژنی است که مسئول صفات ارثی هستند. علاوه بر این، نقش DNA انتقال این ویژگی ها در طول تقسیم هسته سلولی است. با کمک RNA، سنتز RNA در سلول ها انجام می شود و به همین دلیل پروتئین ها سنتز می شوند.

مجموعه کروموزوم

بنابراین ما به انواع کروموزوم ها، مجموعه ای از کروموزوم ها نگاه می کنیم. بیایید به بررسی دقیق موضوع در مورد مجموعه کروموزوم ها بپردازیم.

تعداد این عناصر است ویژگی مشخصهنوع. بیایید مگس مگس سرکه را به عنوان مثال در نظر بگیریم. او در مجموع هشت نفر دارد، در حالی که پستانداران دارای چهل و هشت نفر هستند. بدن انسانچهل و شش کروموزوم دارد. ما بلافاصله توجه شما را به این واقعیت جلب می کنیم که تعداد آنها برای تمام سلول های بدن یکسان است.

علاوه بر این، درک این نکته مهم است که دو نوع ممکن از مجموعه کروموزوم وجود دارد:

• دیپلوئید (مشخصه سلول های یوکاریوتی، یک مجموعه کامل است، یعنی 2n، موجود در سلول های سوماتیک)؛
• هاپلوئید (نیمی از مجموعه کامل، یعنی n، در سلول های زایا وجود دارد).

باید بدانید که کروموزوم ها جفت هایی را تشکیل می دهند که نمایندگان آنها همولوگ هستند. این اصطلاح به چه معناست؟ همولوگ کروموزوم هایی هستند که شکل، ساختار، محل سانترومر و غیره یکسان دارند.

کروموزوم های جنسی

اکنون نگاهی دقیق تر به نوع بعدی کروموزوم ها - کروموزوم های جنسی خواهیم داشت. این یکی نیست، بلکه یک جفت کروموزوم است که در افراد نر و ماده از یک گونه متفاوت است.

به عنوان یک قاعده، یکی از موجودات (نر یا ماده) دارای دو کروموزوم X یکسان و نسبتاً بزرگ است و ژنوتیپ XX است. یک فرد از جنس دیگر دارای یک کروموزوم X و یک کروموزوم Y کمی کوچکتر است. در این مورد، ژنوتیپ XY است. همچنین ذکر این نکته ضروری است که در برخی موارد تشکیل جنس مذکر در غیاب یکی از کروموزوم ها یعنی ژنوتیپ X0 اتفاق می افتد.

اتوزوم ها

اینها ذرات زوجی در موجودات با تعیین جنسیت کروموزومی هستند که در نر و ماده یکسان هستند. به بیان ساده تر، همه کروموزوم ها (به جز کروموزوم های جنسی) اتوزوم هستند.

لطفا توجه داشته باشید که وجود، کپی ها و ساختار به هیچ وجه به جنسیت یوکاریوت بستگی ندارد. همه اتوزوم ها دارند شماره سریال. اگر یک نفر را بگیریم، بیست و دو جفت (چهل و چهار کروموزوم) اتوزوم هستند و یک جفت (دو کروموزوم) کروموزوم جنسی هستند.

کروموزومیک ساختار نخ مانند حاوی DNA در هسته سلول است که حامل ژن ها، واحدهای وراثت، به ترتیب خطی است. انسان دارای 22 جفت کروموزوم منظم و یک جفت کروموزوم جنسی است. کروموزوم ها علاوه بر ژن ها حاوی عناصر تنظیم کننده و توالی های نوکلئوتیدی نیز هستند. آنها حاوی پروتئین های متصل به DNA هستند که عملکردهای DNA را کنترل می کنند. جالب اینجاست که کلمه کروموزوم از کلمه یونانی کروم به معنای رنگ گرفته شده است. کروموزوم ها این نام را به این دلیل دریافت کردند که توانایی رنگ آمیزی در تن های مختلف را دارند. ساختار و ماهیت کروموزوم ها از ارگانیسمی به ارگانیسم دیگر متفاوت است. کروموزوم های انسانی همواره مورد توجه محققانی که در زمینه ژنتیک کار می کنند بوده است. طیف گسترده ای از عواملی که توسط کروموزوم های انسانی تعیین می شود، ناهنجاری هایی که آنها مسئول آن هستند و آنها طبیعت پیچیدههمواره توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده است.

حقایق جالب در مورد کروموزوم های انسانی

سلول های انسانی حاوی 23 جفت کروموزوم هسته ای هستند. کروموزوم ها از مولکول های DNA که حاوی ژن هستند تشکیل شده اند. مولکول DNA کروموزومی شامل سه توالی نوکلئوتیدی است که برای همانندسازی لازم است. هنگامی که کروموزوم ها رنگ آمیزی می شوند، ساختار نواری کروموزوم های میتوزی آشکار می شود. هر نوار حاوی تعداد زیادی جفت نوکلئوتید DNA است.

انسان یک گونه تولید مثل جنسی با سلول های سوماتیک دیپلوئیدی است که حاوی دو مجموعه کروموزوم است. یک مجموعه از مادر و دیگری از پدر به ارث می رسد. سلول های تولید مثل، بر خلاف سلول های بدن، دارای یک مجموعه کروموزوم هستند. عبور از بین کروموزوم ها منجر به ایجاد کروموزوم های جدید می شود. کروموزوم های جدید از هیچ یک از والدین به ارث نمی رسند. این به دلیل این واقعیت است که همه ما ویژگی هایی را نشان نمی دهیم که مستقیماً از یکی از والدین خود دریافت می کنیم.

کروموزوم های اتوزومال با کاهش اندازه اعداد از 1 تا 22 به ترتیب نزولی به آنها اختصاص می یابد. هر فرد دارای دو مجموعه از 22 کروموزوم است، یک کروموزوم X از مادر و یک کروموزوم X یا Y از پدر.

ناهنجاری در محتویات کروموزوم های سلولی می تواند باعث ایجاد اختلالات ژنتیکی خاصی در افراد شود. ناهنجاری های کروموزومی در افراد اغلب مسئول بروز بیماری های ژنتیکی در فرزندانشان است. کسانی که ناهنجاری های کروموزومی دارند اغلب فقط ناقل این بیماری هستند، در حالی که فرزندانشان به این بیماری مبتلا می شوند.

انحرافات کروموزومی (تغییرات ساختاری در کروموزوم ها) ناشی از عوامل مختلفیعنی حذف یا تکثیر بخشی از یک کروموزوم، وارونگی، که تغییر جهت کروموزوم به سمت مخالف، یا جابجایی است که در آن قسمتی از کروموزوم کنده شده و به کروموزوم دیگر متصل می شود.

یک کپی اضافی از کروموزوم 21 مسئول یک اختلال ژنتیکی بسیار شناخته شده به نام سندرم داون است.

تریزومی 18 منجر به سندرم ادواردز می شود که می تواند باعث مرگ در دوران نوزادی شود.

حذف بخشی از کروموزوم پنجم منجر به یک اختلال ژنتیکی به نام سندرم کری-کت می شود. افراد مبتلا به این بیماری اغلب عقب ماندگی ذهنی دارند و گریه می کنند دوران کودکیمنو یاد گریه گربه میندازه

اختلالات ناشی از ناهنجاری‌های کروموزوم جنسی شامل سندرم ترنر است که در آن ویژگی‌های جنسی زنان وجود دارد اما با توسعه نیافتگی مشخص می‌شود، همچنین سندرم XXX در دختران و سندرم XXY در پسران که باعث نارساخوانی در افراد مبتلا می‌شوند.

کروموزوم ها برای اولین بار در سلول های گیاهی کشف شدند. تک نگاری Van Beneden در مورد تخمک های کرم گرد بارور شده منجر به تحقیقات بیشتر شد. آگوست وایزمن بعدها نشان داد که رده زایا از سوما متمایز است و کشف کرد که هسته های سلولی حاوی مواد ارثی هستند. او همچنین پیشنهاد کرد که لقاح منجر به تشکیل ترکیب جدیدی از کروموزوم ها می شود.

این اکتشافات به سنگ بنای حوزه ژنتیک تبدیل شدند. محققان قبلاً به اندازه کافی جمع آوری کرده اند مقدار قابل توجهیدانش در مورد کروموزوم ها و ژن های انسانی، اما هنوز چیزهای زیادی برای کشف باقی مانده است.

ویدئو