Kemia komponado de kromosomoj. La strukturo, funkcio kaj klasifiko de kromosomoj

Kromosomoj - ĝi nucleoprotein strukturoj lokita en la kerno de la ĉeloj eucariotas. Ili gardis preskaŭ ĉiuj genetika informo, kaj ili estas funkcio de lia stokado, transporto kaj efektivigo. La kromosomoj estas apenaŭ videbla eĉ en la lumo mikroskopo, sed vi povas klare vidi en la periodoj de ĉelo divido dum mitosis kaj meiosis.

Cariotipo kaj kromosomoj reguloj

Cariotipo estas la aro de ĉiuj kromosomoj (diploida), estas en kaĝo. Estas specioj-specifa, te unika por ĉiu specio de vivantaj estaĵoj sur la planedo, la nivelo de volatilidad estas relative malalta, sed kelkaj individuoj povas esti certaj trajtoj. Ekzemple, reprezentantoj de malsamaj seksoj estas esence identa kromosomoj (autosomes), la diferenco inter la karyotypes de nur unu paro de kromosomoj - la seksaj kromosomoj, aŭ akcesora kromosomo.

Kondiĉoj de kromosomoj estas simplaj: ilia nombro konstante (en la ĉeloj somáticas povas enhavi nur striktan numero de kromosomoj, ekzemple, katoj - 38, en la frukto flugas Drosophila melanogaster - 8, la kokino - 78, kaj viro 46).

La kromosomoj estas parigitaj, ĉiu el ili havas homologa paro, identa en ĉiuj aspektoj, inkluzive de formo kaj grandeco. Varias nur la originon: unu - de lia patro, la alia - de la patrino.

Kromosomoj homólogos estas individuaj paroj: ĉiu el la paroj estas malsamaj de la aliaj, ne nur en aspekto - la formo kaj grandeco - sed ankaŭ la lokon de lumo kaj mallumaj bandoj.

Kontinueco - alia regulo de kromosomoj. DNA duobligas ĉeloj antaŭ divido, rezultante en paro de fratino cromátidas. Ĉiu ĉelo filino post divido ricevas unu chromatid, kiu estas formita de la kromosomo kromosomo.

esencaj elementoj

Kromosomo, kies strukturo estas relative simpla, estas formita de DNA molekuloj havanta grandan longo. Ĝi konsistas pluralidad de lineara grupoj de genoj. Ĉiu kromosomo havas centrómero kaj telómeros, replicación inicado punkto - estas necese funkciaj elementoj. Telómeros troviĝas ĉe la pintoj de kromosomoj. Pro tiuj kaj originoj de replicación (kiu ankaŭ estas nomita iniciación lokoj), la DNA molekulo povas esti reproduktita. La sama okazas centrómero de fratino alligiteco de DNA al la mitotic spindelon divido kiu permesas precize dissemi la filino ĉeloj dum mitosis procezo.

pri virusoj

La termino "kromosomo" estis origine proponita kiel nomon de strukturoj tipa de la ĉeloj eucariotas, sed sciencistoj estas ĉiam pli menciita viral kaj bakteria kromosomo. La komponado, funkcioj estas praktike la samaj, do DE Koryakov kaj mi F. Zhimulov kredas, ke la koncepto longe estis necesa pligrandigi kaj difini la kromosomo estas strukturo konsistanta de acidaj nucleicos kaj havanta stokado funkcio, efektivigo kaj kopio de geno informon. En eucariotas, kromosomoj enhavas la kerno, kaj ankaŭ plástidos kaj mitocondrias. Procariotas (ne-nuklea) ankaŭ enhavas DNA, sed ne en la ĉela kerno. Virusoj kromosomoj havas la formo de molekulo de RNA aŭ DNA, lokita en la cápside. Sen konsidero de la ĉeesto en la ĉela kerno de la kromosomoj estas organikaj substancoj, metalaj jonoj kaj multaj aliaj substancoj.

Historio de malkovro

Sciencistoj venis longan vojon por iri antaux ekzamenis kromosomoj. Ili estis unuafoje priskribitaj en la sepdekaj de la lasta jarcento: diversaj aŭtoroj menciis ilin en siaj artikoloj, libroj kaj artikoloj de esploro, do la eltrovo de kromosomoj estas atribuita al malsamaj homoj. En tiu listo la nomoj I. D. Chistyakova, Alexander Schneider, O. Butschli E. Strasburger, kaj multaj aliaj, sed plej kleruloj rekonis 1882 kiel la jaro de la malkovro de kromosomoj, nomitaj pioniro W. Fleming, germana anatomo kiu kolektis kaj organizi informojn de kromosomoj en sia libro Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung, aldonante al la jam ekzistantaj informo propraj studoj. La saman terminon sugestita en 1888 fare de s-ro Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer-Hartz histologist. Tradukita kromosomo signifas laŭvorte "koloraj korpo". La nomo estas pro la fakto, ke la kemia komponado de kromosomoj permesas ĝin facile ligi baza tinkturas.

En 1900, estis "remalkovrita" Mendel leĝoj, kaj tre baldaŭ, post du jaroj, sciencistoj konkludis, ke la kromosomoj dum mejozo kaj fekundigo procezoj konduti kiel "partikloj de heredaĵo", kies konduto estis teorie priskribita pli frue. En 1902, sendepende, kaj T. Boveri W. Setton estis hipotezis ke la kromosomo strukturo de kiuj estis ankoraŭ nekonata, havas funkcion transdoni kaj konservi genetikan informon.

Drosophila kaj genetiko

La unua kvarono de la lasta jarcento estis markita de la eksperimenta konfirmo de la ideoj ke la kromosomoj havas genetikan rolon. Usona sciencistoj T. Morgan, A. Sturtevant, C. Pontoj kaj H. Müller prilaboris esploro projektoj, kiuj fariĝis objektoj kaj klasifiko strukturo de kromosomoj kaj lia funkcio. Eksperimentoj estis faritaj sur D.melanogaster, konata estas eble la tutan frukton muŝo. La informo akirita estis la bazo por la kromosoma teorio de heredaĵo, kiu estas gravaj eĉ nun, post preskaŭ cent jaroj. Laŭ ŝi, la kromosomo asociita kun genetika informo, kaj la genoj lokalizitaj en la lineara sinsekvo en la klara, sed la kemia konsisto kaj morfologio de la kromosomoj estas studitaj de la sciencistoj en niaj tagoj.

Por la laboro de T. Morgan ricevis la Nobel-premion de Fiziologio aŭ Medicino en 1933.

Kemia komponado de kromosomoj

Ĝi povas resumi ke la genetika materialo de la kromosomoj aperas kiel nucleo-proteino kompleksa. Post studi la kemian organizo de kromosomoj en ĉeloj eucariotas, sciencistoj povas diri ke ili konsistas plejparte el la DNA kaj la proteinojn kiuj formas la nucleo-proteino kompleksa nomita cromatina.

Proteinoj eniri la komponaĵo de kromosomoj, estas signifa parto de la tuta afero en la kromosomoj, pri 65% de la totala pezo de la strukturoj falas sur ili. Cromosómico proteinoj estas dividita en ne-histona proteinojn kaj histona. Histonas - forta bazo, alkalaj en naturo ili kaŭzitaj de la ĉeesto de lizino kaj argenina - esencaj aminoacidoj.

La kemia kaj struktura kunmetaĵo de kromosomoj variis. Histonas estas kvin frakcioj: Hl, H2A, H2B, H3 kaj H4. Ĉiuj krom la unua frakcio en proksimume egalaj kvantoj estas disponeblaj en la ĉeloj de ĉiuj specioj de la pli altaj mamuloj. Hl proteinojn malpli ol duono.

Sintezo de histona okazas en citoplasmática polysomes. Tiu baza proteinojn havi pozitivan ŝarĝon, pro kiu povas esti konektita firme kun la DNA molekuloj, kaj tiel ne doni legita enfermitan hereda informo. Jen la reguliga rolo de histonas, sed krome ankaŭ havas strukturan funkcion, pro kiu estas provizita de la spaca organizo de DNA en la kromosomoj.

La tipa kemia komponado de interfaco kromosomoj kaj konsistas ne-histona proteinojn, kiuj, siavice, estas dividitaj de pli ol cent frakcioj. En ĉi tiu serio inkludas enzimojn respondeca por la sintezo de RNA kaj enzimoj kiuj komenci riparon kaj duobligo DNA. Krom bazaj, acida cromosómico proteinojn havas strukturan kaj reguliga funkcio.

Tamen, la kemia komponado de la kromosomo ne finas: proteinon kaj DNA en la RNA aktuala komponado, metalaj jonoj, lipidoj kaj polisakaridojn. Parte cromosómico RNA ĉeestas kiel transskribo produktoj kiuj ankoraŭ ne forlasis la sintezo loko.

en metafase

Morfologia enhavas metafase kromosomoj tiel: dum la unua duono de la mitosis konsistas paroj de fratino cromátidas, kio estas interkonektitaj en la centrómero regiono (primara constricción aŭ kinetochore) - estas parto de la kromosomo kiu estas komuna al ambaŭ cromátidas. La kemia komponado de la kromosomo ankaŭ ŝanĝiĝas. La dua duono de la mitosis karakterizis chromatid disiĝo, sekvita de la formado de unu-senhelpa filino kromosomoj, kiuj estas distribuitaj al la ĉeloj filinoj. La demando de kiom DNA estas parto de la metafase kromosomoj, komuna en testoj en biologio kaj barita studentoj. En la lasta periodo de la interfaco kaj profase kaj metafase kromosomoj dvuhromatidny, do ili starigis la formulo 2n4c.

klasifiko de kromosomoj

La pozicio de la centrómero kaj la longo de la brakoj, kiu troviĝas ambaŭflanke de ŝi kromosomoj estas klasifikitaj kiel metacentric (L-egalaj) se la centrómero situas meze kaj submetacentric (neravnoplechie) se la centrómero estas ŝanĝita al unu fino. Ankaŭ, estas acrocentric, aŭ vergo kun formo kromosomo (centrómero esti lokita preskaŭ al la fino) kaj punkto kromosomo, nomis por lia malgranda grandeco, tiel ke ĝi estas preskaŭ neeble determini ilian formon. En telotsentricheskih kromosomoj tro malfacila por determini la lokon de la ĉefa constricción loko.

compactación

Ajna somáticas ĉelo enhavas 23 paroj da kromosomoj, ĉiu el kiuj konsistas en sola molekulo de ADN. La sumlongo de 46 molekuloj estas ĉirkaŭ du metroj! Ĉi tio estas pli ol tri miliardoj bazo paroj, kaj ili ĉiuj taŭgas en unu ĉelo, la kromosomoj dum interfaco praktike nedistingeblaj eĉ en elektronika mikroskopo. La kialo por ĉi tiu - la supramolecular organizo de kromosomoj, aŭ compactación. En la transiro al malsama fazo de la ĉela ciklo cromatina povas ŝanĝi lia organizo.

La strukturo kaj kemia kunmetaĵo kaj strukturo de interfaco kromosomo metafase kromosomoj sciencistoj konsideras variaĵoj kiel polusaj strukturoj kiuj estas kunligitaj per reciproka transiroj dum mitosis procezo.

La unua nivelo estas reprezentita de la nucleosome compactación fadeno, kiu ankaŭ estas nomita "bidoj sur ŝnureto". La karakteriza grandeco - 10-11 nm, kio ne permesas konsideri ilin sub mikroskopo.

Kemia komponado de kromosomoj determinas la ĉeeston de ĉi tiu nivelo de la organizo: ĝi provizas kvar tipojn de histonas - kerna proteinojn (H2A, H2B, NC, N4). Ili formas krusto - la korpon de la proteino molekuloj forma arandelas. Ĉiu krusto konsistas ok molekuloj (vaporo molekuloj de ĉiu el histonas).
Okazas DNA kunveno, oni espiral serpentumis sur la ŝelo. Kun ĉiu kontakton korpo segmentas proteino DNA molekulo havas 146 nucleótidos paroj. Tie ne estas partoprenanta en la areo de kontakto, nomita linker aŭ aglutinantes. Ilia grandeco varias, sed la mezumo estas 60 paroj da nucleótidos (n. N.).

Nomita nucleosome DNA regiono havanta longon de 196 bp kaj inkluzivas proteino ŝelo. Tamen nucleosome filamento teksaĵo-kiel bidoj kaj regiono ne enhavas la ŝelo.

Ĉi tiuj ejoj estas perfekte distingi ne-histona proteinojn, pro la ĉeesto de iuj nucleótidos sekvencoj estas sufiĉe egale al intertempoj de kelkaj mil bazo paroj. Ilia ĉeesto estas grava por la plua compactación de cromatina.

Plue pakado de cromatina

Cromatina fibril - compactación dua nivelo - ankaŭ nomata solenoide, aŭ nukleomernym nivelo. Grandeco estas 30 nm. Provizita histona HI. Li teamoj supre kun linker DNA, kaj ankaŭ kun du apudaj ŝeloj kaj "ektiroj" ilin kune. La rezulto de la formado procezo iĝas multe pli kompaktan strukturon, similaj al la strukturo de solenoide. Tia fibril, aldone al la cromatina nomiĝas elementa.

Sekvita hronomerny nivelo. La karakteriza grandeco de la nivelo de compactación - 300 nm. Jam ne ekzistas kroma helico formado, sed produktis kruco ĉarniroj kiuj koincidis kun la grandeco de ununura replicon kaj kombiniĝas per ne-histona (acida)

En hromonemnom nivelo (700 nm) de la ciklo konverĝas, kaj eĉ pli kompaktiziruetsya cromatina. Edukita fadenojn de kromosomoj estas jam videblaj en la lumo mikroskopo.

Cromosómico tavolo (1400 nm) estas observita dum la metafase.

Mutacioj kaj ilia rolo en medicino

La mutacio de kromosomoj - malofta, sed povas havi malsaman gradon kaj mekanismoj de. Ŝanĝoj en la strukturan formon de kromosomoj estas kutime bazitaj sur la komenca rompiĝo. Se ekzistas paŭzoj en la kromosomo, tiam la korpo devas produkti sian restrukturigo, kun la rezulto ke estas cromosómico mutacio aŭ aberacio.

Dum la interkruciĝo kromosomoj homólogos interŝanĝi gravaj areoj, kaj ĝi rompas kutime okazas ĉe tiu tempo. Se, dum interŝanĝo de neegalaj transirejojn super partoj de la genoj, novaj ligo grupoj.

tipoj de mutacioj

Estas pluraj tipoj de mutacioj surbaze de la meĥanismo de origino. Mutacio de fisio aperas pro perdo de geno segmentoj. Se iuj partoj de la genaro estis duobligis - ĉi duplikaton. Dum inversigo de la kromosomo inter la discontinuidades parto estas rotaciita tra 180 °.

Translokigo nomita transiro areon de unu kromosomo al alia, kaj se la movo okazas inter ne-kromosomoj homólogos, nomata reciproka translokigo, kaj se la fragmento estis aligita al la sama kromosomo mutacio nomita transpono. Dum Robertsonian translokigo okazas unuiĝo en unu el du ne-homologaj strukturoj.

Estas ankaŭ mutacioj pericentric kaj paracentric.

ARN

Depende de la fazo en kiu la ĉelo, ŝanĝante la kemia komponado, la morfologio de kromosomoj kaj iliajn grandecon, sed la genetika materialo enhavas ne nur la DNA kaj la kromosomoj en la kerno.

Ribonucleic acido (RNA) - alia strukturo partopreni en la transdono kaj stokado de genetikaj informoj.

Tie mRNA aŭ mRNA (matrico, aŭ informo), ĝi partoprenas en la sintezo de proteinoj kun deziris ecoj. Por ĉi tio estas necese ke la loko de "konstruo" ricevis "instrukcioj", kiu diros al la ordo en kiu aminoacidoj estas esti inkluzivita en la peptide ĉeno. Ĉi tiu instrukcio informo estas kodita en la nucleótidos sekvenco de la mRNA (mRNA). Transskribo kaj nomiĝas mesaĝisto RNA sintezo.

La procezo de legado la informon de DNA povas kompari kun la komputila programo. Unua ARN polimerasa iniciatinto devus detekti - speciala parto de la molekulo de ADN, kiu markas la komencon de la transskribo regiono. ARN polimerasa ligas al la iniciatinto kaj komenciĝas Malvolvinte la apuda vico-helico DNA. Je ĉi tiu punkto, la du hebras de ADN estas malkonektitaj de la alia, post kiuj la enzimo komencas la formado de la mRNA de unu el ili (kodogennoy Facing la enzimo 3`-fino). Ribonucleotides kolektitaj en ĉeno regulo de komplementeco al la nucleótidos de la ADN kaj antiparalelas rilate al la ŝablono ADN.

La procezo de transskribo

Tiel, kiel ni movi laŭlonge de la ADN, la enzimo precize legas ĉiujn informojn, daŭrigante la procezo ĝis nova kunvenas specifa sinsekvo de nucleótidos. Ĝi estas nomita la terminator transkripktsii kaj indikas ke la ARN polimerasa devus esti disigita de la DNA kaj la ŝablono fadeno, kaj de nove sintezita mRNA. Sumo de la areoj de la iniciatinto al la Terminator inkluzive de la transskribitaj parto nomita transskribo unuo - transskribo.

Tuj kiam la RNA polimerasa movoj kune kodogennoy ĉeno transskribis sola hebra regionoj de DNA kombinita kaj denove preni la formo de duobla helico. Fondita mRNA portas la ekzakta kopio de la datumoj kopiita el la DNA sekcio. Nucleótidos de mRNA kodoprezenton la sekvenco de aminoácidos estas kolektitaj en triope kaj nomiĝas codones. Ĉiu codón de la mRNA responda al specifa aminoacido.

Propraĵoj kaj funkcio de genoj

La geno estas konsiderata esti nedividebla elementa funkciaj unuoj de heredeco-materialo. Ĝi havas la formon de DNA molekulo parto estas kodita strukturo de almenaŭ unu peptide.

La geno havas certaj ecoj, la unua de ili - diskreta agado. Tio signifas, ke malsamaj genoj kontrolas la disvolviĝon de lokalajn signoj de individuoj.
la konstantecon de la proprieto difinita per la fakto ke la geno estas neŝanĝita kun hereda transdono, krom se, kompreneble, ne estis mutacio. El tio sekvas, ke la geno ne povas esti ŝanĝita dum la vivo.

La specifeco de ago estas pro la disvolviĝo de funkcio aŭ grupo de funkcioj, sed la genoj povus havi multoblajn kaj ago - tio estas nomita pleiotropy.

Proprieto dosificando ago determinas la amplekson al kiu signo povas evoluigi pro genoma.

Ili estas ankaŭ karakterizaĵo de la alélicas stato, tio estas, preskaŭ ĉiuj el la genoj estas alelos, kies nombro komenciĝas per du.