Funcțiile cromozomilor și structura lor. Care este funcția cromozomilor din celulă?

În această lucrare vom examina astfel de structuri celule eucariote,

Istoria descoperirii

Celulele, principalele componente ale nucleului, au fost descoperite de cromozomi în secolul al XIX-lea de câțiva oameni de știință. Biologul rus I. D. Chistyakov a studiat procesul lor de mitoză (diviziunea celulară), Anatomistul german Valdeier le-a descoperit în timpul preparării preparatelor histologice și a numit cromozomi, adică a corpurilor de colorare pentru reacția rapidă a acestor structuri atunci când interacționează cu un colorant organic cu fuchsină.

Fleming a rezumat faptele științifice despre funcția pe care cromozomii o exercită în celulele care au un nucleu format.

Structura externă a cromozomilor

Aceste formațiuni microscopice se găsesc în nuclei - organele cele mai importante ale celulei și servesc drept sit de stocare și transmitere informații ereditare a organismului dat. Cromozomii conțin o substanță specială - cromatină. Este un conglomerat de filamente fine - fibrile și granule. Din punct de vedere chimic, această conexiune liniară Molecule ADN (aproximativ 40% dintre acestea) cu proteine ​​histone specifice.

Complexe care cuprind 8 molecule de peptide și fire de ADN răsucite pe globulele de proteine, ca pe bobine, se numesc nucleozomi. Secțiunea de acid dezoxiribonucleic formează 1,75 rotații în jurul porțiunii de bază și are forma unui elipsoid cu lungimea de aproximativ 10 nanometri și o lățime de 5-6. Prezența acestor structuri (cromozomi) în nucleu servește ca un semn sistematic al celulelor organismelor eucariote. Este sub forma unui nucleozom că cromozomii îndeplinesc funcția de conservare și transmitere a tuturor trăsăturilor genetice.

Dependența structurii cromozomului de faza ciclului celular

Dacă celula se află într-o stare de interfază, caracterizată prin creșterea și metabolismul intensiv, dar lipsa divizării, atunci cromozomii din nucleu au aspectul filamentelor fine, despiralizate, cromonul. De obicei, ele se împletesc și este imposibil să le divizăm vizual în structuri separate. La momentul declanșării diviziunii celulare, care se numește mitoză în celulele somatice, și meiozei la sexe, cromozomii încep să se spirone și se îngroașă, devenind foarte diferiți într-un microscop.

Nivelurile de organizare a cromozomilor

Unitățile de ereditate sunt cromozomi, știința geneticii studiază în detaliu. Oamenii de știință au stabilit că lanțul nucleozomic care conține ADN și proteine ​​histone formează o helix de prim ordin. Ambalarea densă a cromatinei are loc datorită formării unei structuri de ordin superior - un solenoid. Se autoorganizează și se compactează într-o super-helix și mai complexă. Toate nivelurile de organizare a cromozomului de mai sus trec în timpul pregătirii celulei pentru divizare.

Este în ciclul mitotic unitatea structurală a eredității, constând din gene care conțin ADN sunt scurtate și îngroșată comparativ cu chromonemata filiforme perioada interfaza de aproximativ 19 mii. Times. Într-o formă compactă de cromozomi kernels, funcții care constau în transferul de semne ereditare ale organismului, să devină gata pentru divizarea celulelor somatice sau sexuale.

Morfologia cromozomilor

Funcțiile cromozomilor pot fi explicate prin studierea caracteristicilor lor morfologice, care sunt cel mai bine urmărite în ciclul mitotic. Este dovedit faptul că, în etapa de sinteză a masei interphase a ADN-ului in celula este dublat pentru ca fiecare celula fiica formată prin divizarea, ar trebui să aibă aceeași cantitate de informații genetice ca părinte original. Acest lucru se realizează ca urmare a procesului de reducere - auto-duplicare a ADN-ului, care are loc cu participarea enzimei ADN polimerazei.

În preparatele citologice preparate în momentul metafazei mitozei, în celulele vegetale sau animale sub microscop se vede clar că fiecare cromozom constă din două părți numite cromatide. În fazele ulterioare ale mitoză-anafază și, în special, telofază - are loc separarea completă a acestora, ca urmare a cromatidului care devine un cromozom separat. Conține o moleculă ADN compactată continuu, precum și lipide, proteine ​​acide și ARN. Dintre substanțele minerale din el există ioni de magneziu și calciu.

Elemente structurale auxiliare ale cromozomului

Pentru a se asigura că funcțiile cromozomilor din celulă sunt pe deplin realizate, aceste unități de ereditate au o adaptare specială - constricția primară (centromere), care nu se spirală niciodată. Este ea care împarte cromozomul în două părți, numite umerii. În funcție de localizarea centromerelor, genetica clasifică cromozomii în echinocțiu (metacentrici), non-echivalent (sub-metacentrici) și acrocentrici. Se formează formațiuni speciale pe constricțiile primare - kinetochori, care sunt globule de proteine ​​asemănătoare discului situate pe ambele părți ale centromerei. Kinetochorii înșiși constau din două secțiuni: contactele exterioare cu microfilamente (filamente cu filament), atașate acestora.

Datorită reducerii firelor (microfilamentelor), se efectuează o distribuție strict ordonată a cromatidelor care alcătuiesc cromozomul între celulele fiice. Unii cromozomi au una sau mai multe constrictions secundare, care nu sunt implicate în mitoză, deoarece acestea nu pot adera la axul firului, dar aceste zone (strangulări secundare) asigură un control al sintezei nucleoli - organite care sunt responsabile pentru formarea de ribozomi.

Ce este cariotipul?

geneticienii cunoscute Morgan, N. Koltsov, Sutton în secolul al 20-lea, a studiat cu meticulozitate structura cromozomilor si functia in celulele somatice și embrionare - gameți. Ei au descoperit că fiecare celulă din toate speciile biologice are un anumit număr de cromozomi, care au o formă și o mărime specifică. Sa sugerat că întregul set de cromozomi din nucleul unei celule somatice să fie numit un cariotip.

În literatura populară, cariotipul este adesea identificat cu un set de cromozomi. De fapt, acestea nu sunt concepte identice. De exemplu, la un om, cariotipul este de 46 de cromozomi în nucleele celulelor somatice și este desemnat prin formula generală 2n. Dar astfel de celule, ca de exemplu hepatocitele (celulele hepatice) au mai multe nuclee, setul lor cromozomial este desemnat ca 2n * 2 = 4n sau 2n * 4 = 8n. Asta înseamnă că numărul de cromozomi din astfel de celule va fi mai mare de 46, deși cariotipul hepatocitelor este de 2n, adică 46 de cromozomi.

Numărul de cromozomi din celulele germinale este întotdeauna jumătate la fel ca în celulele somatice (în celulele corpului), un astfel de set este numit haploid și este desemnat ca n. Toate celelalte celule ale corpului au un set de 2n, numit diploid.

Teoria cromozomilor despre ereditatea lui Morgan

Geneticianul american Morgan a descoperit legea legate de moștenire a genelor, efectuând experimente privind hibridizarea muștelor de fructe - muștele de fructe. Datorită cercetării sale, au fost studiate funcțiile cromozomilor celulelor germinale. Morgan a demonstrat că genele situate la loci vecine ale aceluiași cromozom sunt moștenite în principal împreună, adică legate. Dacă genele sunt departe în cromozom, atunci surorile care traversează pot fi schimbate între cromozomii sora - schimbul de situri.

Datorită cercetării Morgan, au fost create hărți genetice, prin care studiază funcția de cromozomi și utilizarea lor extinse în consiliere genetică pentru a aborda problemele de posibile patologii de cromozomi sau gene care provoaca boli ereditare la om. Importanța concluziilor făcute de om de știință este greu de supraestimat.

În acest articol, am examinat structura și funcțiile cromozomilor, pe care le efectuează în celulă.