Komposisi kimia kromosom. Struktur, fungsi jeung klasifikasi kromosom

Kromosom - eta struktur nucleoprotein lokasina di inti sél eukariot. Aranjeunna diteundeun ampir kabéh informasi genetik, sarta sipatna fungsi gudang na, mindahkeun sarta palaksanaan. Kromosom téh boro ditingali sanajan dina mikroskop cahya, tapi anjeun bisa jelas ningali dina période division sél mangsa mitosis jeung meiosis.

Karyotype na kromosom aturan

Karyotype teh set sadaya kromosom (diploid), nu dina kurung a. Anjeunna spésiés-spésifik, éta téh unik keur unggal spésiés makhluk hirup pangeusina, tingkat volatility relatif low, tapi sababaraha individu bisa mibanda fitur nu tangtu. Contona, wawakil sexes béda téh dasarna kromosom idéntik (autosomes), beda antara karyotypes tina ngan hiji pasangan kromosom - kromosom kelamin, atawa aksesori kromosom.

Sarat kromosom téh basajan: angka maranéhanana permanén (dina sél somatic mungkin ngandung ukur sababaraha ketat kromosom, contona, ucing - 38, dina buah ngapung Drosophila melanogaster - 8, hayam - 78, sarta lalaki 46).

Kromosom nu dipasangkeun, unggal aranjeunna ngabogaan pasangan homolog, idéntik dina sakabéh ngahormat, kaasup bentuk jeung ukuran. Variasina hijina asal: salah - ti bapana, anu séjén - ti pihak indung.

kromosom homolog mangrupakeun pasangan individual: unggal pasangan mah béda ti batur mah ukur aya di penampilan - bentuk jeung ukuran - tapi ogé lokasi lampu na pita poek.

Continuity - aturan sejen kromosom. DNA ngarangkep sél saméméh division, hasilna hiji pasangan nyungsi chromatids. Unggal sél putri sanggeus division narima salah chromatid, éta kabentuk ti kromosom kromosom.

elemen penting

Kromosom, anu struktur relatif basajan, kabentuk tina molekul DNA gaduh panjang ageung. Ieu ngandung hiji pluralitas Grup linier gén. Unggal kromosom boga hiji centromere na telomeres, titik inisiasi réplikasi - éta elemen hanca perlu. Telomeres anu kapanggih di tips kromosom. Alatan ieu jeung asal muasal réplikasi (anu disebut oge situs inisiasi), molekul DNA bisa replicated. Sami lumangsung centromere nyungsi kantétan DNA kana division spindle mitotic anu ngamungkinkeun aranjeunna keur akurat bubarkeun sél putri salila prosés mitosis.

ngeunaan virus

Istilah "kromosom" asalna diajukeun salaku designation tina struktur has sél eukariot, tapi élmuwan téh beuki disebutkeun kromosom viral jeung baktéri. Susunan, fungsi nu ampir sami, jadi DE Koryakov jeung I. F. Zhimulov yakin yén konsep geus lila perlu dilegakeun tur nangtukeun kromosom nu mangrupakeun struktur ngawengku hiji asam nukléat jeung gaduh fungsi gudang, palaksanaan na mindahkeun informasi gén. Dina eukariota, kromosom dikandung dina inti, kitu ogé plastids jeung mitokondria. Prokariot (non-nuklir) ogé ngandung DNA, tapi henteu dina inti sél. Virus kromosom boga wangun molekul RNA atawa DNA, ayana di kapsid nu. Paduli ku ayana dina nukleus sél tina kromosom téh zat organik, ion logam jeung loba zat lianna.

Sajarah kapanggihna

Elmuwan geus datangna cara lila balik kromosom nalungtik sateuacan. Tembok mimiti dijelaskeun dina tujuh anu ahir abad ka: rupa pangarang geus disebutkeun aranjeunna dina artikel maranéhanana, buku jeung tulak panalungtikan, sangkan kapanggihna kromosom ieu attributed ka jalma béda. Dina daptar ieu ngaran ID Chistyakov, Alexander Schneider, O. Butschli E. Strasburger, sarta loba batur, tapi mayoritas élmuwan dina 1882 ieu dipikawanoh salaku taun bubuka tina kromosom, disebut pelopor W. Fleming, a anatomi Jerman anu dikumpulkeun tur atur informasi kromosom dina bukuna Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung, nambahkeun jeung informasi studi geus aya sorangan. Istilah pisan sarua ngusulkeun dina 1888 ku Mr. Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer-Hartz histologist. Ditarjamahkeun kromosom hartina sacara harfiah "warna awakna". Ngaranna alatan kanyataan yén komposisi kimia kromosom ngamungkinkeun ka gampang ngabeungkeut dyes dasar.

Dina taun 1900, ieu "rediscovered" hukum Mendel urang, sarta pisan geura-giru, dina dua taun, ilmuwan geus menyimpulkan yén kromosom salila prosés meiosis na fértilisasi kalakuanana kawas "partikel turunan" anu kabiasaan ieu téoritis digambarkeun tadi. Dina 1902, sacara mandiri ti nu séjén, sarta T. Boveri W. Setton geus hipotésis yén struktur kromosom nu éta kénéh kanyahoan, miboga fungsi pikeun ngirimkeun jeung nyimpen informasi genetik.

Drosophila na genetika

Kuartal kahiji panungtungan abad ieu ditandaan ku konfirmasi eksperimen sahiji gagasan yén kromosom boga peran genetik. élmuwan Amérika T. Morgan, A. Sturtevant, C. Bridges sarta H. Müller dikeureuyeuh proyék panalungtikan, nu geus jadi objék jeung struktur klasifikasi kromosom jeung fungsi maranéhanana. Percobaan anu dipigawé dina D.melanogaster, dipikawanoh sugan sagala laleur buah. data nu ditangtukeun éta dasar pikeun téori kromosom sahiji turunan, nu relevan malah kiwari, sanggeus ampir saratus taun. Numutkeun nya, kromosom nu pakait sareng informasi genetik, sarta gén nu localized dina sekuen linier dina jelas, tapi komposisi kimia jeung morfologi anu kromosom diulik ku para élmuwan dina dinten urang.

Pikeun karya T. Morgan dileler Hadiah Nobel widang Fisiologi atawa Kadokteran taun 1933.

Komposisi kimia kromosom

Ieu bisa diringkeskeun yén bahan genetik dina kromosom némbongan salaku kompléks nucleo-protéin. Sanggeus diajar organisasi kimia kromosom dina sél eukariotik, élmuwan bisa disebutkeun yen aranjeunna diwangun pikeun paling bagéan DNA jeung protéin nu ngabentuk kompléks nucleo-protéin disebutna chromatin.

Protéin ngasupkeun komposisi kromosom, mangrupakeun signifikan bagian sadaya masalah dina kromosom, ngeunaan 65% tina total beurat tina struktur ragrag kana eta. protéin kromosom dibagi kana protéin non-histone na histone. Histones - base kuat, basa di alam éta disababkeun ku ayana lisin jeung argenina - asam amino ésénsial.

The kimiawi jeung struktural komposisi kromosom variatif. Histones lima faksi: hl, H2A, H2B, H3 na H4. Sadaya tapi fraksi munggaran dina jumlah kurang leuwih sarua nu aya dina sél sakabéh spésiés milik ka mamalia luhur. protéin hl kirang ti satengah.

Sintésis histone lumangsung dina polysomes cytoplasmic. Di handap ieu mangrupakeun protéin dasar ngabogaan muatan positif, alatan naon bisa pageuh disambungkeun ka molekul DNA sahingga teu ngameunangkeun tawanan nu maca informasi genetik. Ieu teh peran pangaturan ti histones, tapi salian eta ogé boga fungsi struktural, alatan nu geus disadiakeun ku organisasi spasial DNA dina kromosom.

Komposisi kimia has interphase kromosom jeung diwangun ku protéin non-histone, nu, kahareupna dibagi ku leuwih ti saratus fraksi. Dina runtuyan ieu ngawengku énzim jawab sintésis RNA, sarta énzim nu initiate perbaikan sarta réduplikasi DNA. Kitu ogé dasar, protéin kromosom asam boga fungsi struktural jeung pangaturan.

Sanajan kitu, dina kimia komposisi kromosom teu tungtung: protéin na DNA dina RNA hadir wangunan, logam ion, lipid jeung polisakarida. Sabagean kromosom RNA hadir salaku produk transcriptional anu henteu acan ninggalkeun tempat sintésis.

dina metaphase

Morfologis ciri kromosom metaphase saperti kieu: salila satengah mimiti mitosis aranjeunna diwangun ku pasang nyungsi chromatids, nu interconnected di wewengkon centromere (constriction primér atawa kinetochore) - mangrupa bagian ti kromosom nu geus ilahar duanana chromatids. Komposisi kimia kromosom ogé ngarobah. Kaduana satengahna mitosis dicirikeun separation chromatid, dituturkeun ku formasi kromosom putri single-stranded, nu disebarkeun ka sél putri. Sual sabaraha DNA mangrupa bagian ti kromosom metaphase, biasa di tés dina biologi jeung baffled siswa. Dina periode panungtungan sahiji interphase na prophase na metaphase kromosom dvuhromatidny, ngarah diatur rumus 2n4c.

Klasifikasi kromosom

Posisi centromere jeung panjang tina leungeun, nu lokasina di boh sisi kromosom dirina digolongkeun kana metacentric (L-sarua) lamun centromere kasebut lokasina tengah jeung submetacentric (neravnoplechie) lamun centromere kasebut bergeser hiji tungtung. Ogé, aya acrocentric, atawa rod ngawangun kromosom (centromere geus lokasina ampir di pisan tungtung) jeung kromosom titik, ngaranna pikeun ukuran leutik na, meh bisa praktis teu mungkin keur nangtukeun bentukna maranéhanana. Dina telotsentricheskih kromosom teuing hésé pikeun nangtukeun lokasi lokasi constriction primér.

compaction

Sagala sél somatic ngandung 23 pasang kromosom, nu masing-masing diwangun ku hiji molekul DNA. The total panjang 46 molekul téh ngeunaan dua méter! Ieu leuwih ti tilu milyar pasang basa, sarta maranéhanana kabéh cocog kana hiji sél, kromosom salila interphase ampir ngalelep teu bisa dibédakeun malah dina mikroskop éléktron. Alesan keur kieu - organisasi supramolecular kromosom, atawa compaction. Dina transisi ka fase béda ti chromatin siklus sél bisa ngarobah organisasi na.

Struktur jeung kimia komposisi jeung struktur interphase kromosom kromosom metaphase élmuwan dianggap varian saperti struktur polar nu dihijijeun by Reksa transisi salila prosés mitosis.

Tingkat kahiji digambarkeun ku compaction thread nucleosome, nu disebut oge "manik on string a". Ciri ukuranana - 10-11 nm, nu teu ngijinan mertimbangkeun aranjeunna handapeun mikroskop.

Komposisi kimia kromosom nangtukeun ayana tingkat ieu organisasi: eta nyadiakeun opat rupa histones - protéin inti (H2A, H2B, NC, N4). Aranjeunna ngabentuk kulit - awak molekul protéin ngawangun washers. Unggal kulit diwangun ku dalapan molekul (molekul uap ti unggal histones).
Kajadian assembly DNA, eta spirally tatu dina babakan. Kalawan unggal ruas awakna molekul DNA protéin kontak boga 146 pasang nukléotida. Aya anu henteu milu di wewengkon kontak, disebutna linker, atawa binders. Ukuran maranéhanana variasina, tapi rata nyaéta 60 pasang nukléotida (n. N.).

Disebut wilayah DNA nucleosome ngabogaan panjang 196 pb tur kaasup cortex protéin. Sanajan nucleosome filamén benang-kawas manik, sarta wewengkon teu ngandung cortex nu.

porsi sapertos nu ngabedakeun sampurna protéin non-histone, alatan ayana urutan nukléotida husus anu rada seragam dina interval tina sababaraha sarébu pasang basa. ayana penting pikeun compaction salajengna ngeunaan chromatin.

packing Salajengna ngeunaan chromatin

Chromatin fibril - compaction tingkat kadua - ogé disebut solenoid, atawa tingkat nukleomernym. Ukuranana 30 nm. Disadiakeun histone HI. Anjeunna tim up ku runtuyan DNA linker, kitu ogé dua crusts tatangga na "metot" aranjeunna duaan. Hasil tina prosés kabentukna janten struktur leuwih kompak, resembling struktur solenoid a. fibril misalna, sajaba chromatin disebut dasar.

Tingkat hronomerny dituturkeun. Ciri ukuran tingkat compaction - 300 nm. Geus euweuh formasi helix tambahan, tapi dihasilkeun hinges cross yén coincide jeung ukuran hiji replicon tunggal jeung digabungkeun ku cara maké non-histone (asam)

Di tingkat hromonemnom (700 nm) tina loop anu konvergen, komo chromatin langkung kompaktiziruetsya. Loba diajar untaian kromosom anu geus ditingali dina lampu mikroskop.

Lapisan kromosom (1400 nm) nu ditempo dina mangsa metaphase nu.

Mutations jeung peranna dina ubar

The mutasi kromosom - teu ilahar, tapi mungkin gaduh gelar béda jeung mekanisme sahiji. Parobahan dina formulir struktural kromosom ieu biasana dumasar kana ngarojong pegatna awal. Mun aya ngarecah dina kromosom, tuluy awak boga ngahasilkeun restructuring maranéhanana, kalayan hasil anu aya mangrupakeun mutasi kromosom atanapi aberration.

Salila kawin silang di kromosom homolog tukeur wewengkon relevan, sarta eta ngarecah biasana lumangsung dina waktu ieu. Lamun, salila hiji bursa of unequal porsi pameuntasan-leuwih ti gén, grup beungkeut anyar.

rupa mutations

Aya sawatara jenis mutations dumasar kana mékanisme asalna. Mutasi of fisi mucunghul alatan leungitna bagéan gén. Lamun sababaraha bagéan génom éta dua kali - duplikasi ieu. Salila inversion tina kromosom antara bagian discontinuities ieu diputer liwat 180 °.

Translocation disebut aréa transisi tina hiji kromosom ka sejen, sarta mun kapindahan dina lumangsung antara kromosom non-homolog, disebutna bulak balik translocation, sarta lamun sempalan nu ieu ngagabung ka mutasi kromosom sami disebut transposisi. Salila translocation Robertsonian lumangsung Ngahijikeun Tatar kana salah sahiji dua struktur non-homolog.

Aya ogé mutations pericentric na paracentric.

RNA

Gumantung kana fase nu sél, ngarobah komposisi kimia, morfologi, ciri na ukuranana kromosom, tapi bahan genetik ngandung teu mung DNA jeung kromosom dina intina.

Ribonukléat asam (RNA) - sejen struktur milu dina mindahkeun tur neundeun genetik informasi.

Aya mRNA, atanapi utusan RNA (matrix, atawa informasi), eta ngiring dina sintésis protéin nu mibanda sipat nu dipikahoyong. Keur kitu perlu yén tempat "konstruksi" nampi "parentah", nu bisaeun Urutan nu asam amino kudu kaasup dina péptida ranté. Inpo instruksi ieu disandikeun dina sekuen nukléotida ti mRNA (mRNA). Transkripsi jeung disebutna sintésis RNA utusan.

Prosés maca inpo ti DNA bisa dibandingkeun jeung program komputer. Mimitina RNA polimérase promoter kedah ngadeteksi - nyangkokkeun husus tina molekul DNA nu nandaan mimiti wewengkon transkripsi. RNA polimérase ngiket ka promoter tur dimimitian unwinding DNA péngkolan-helix meungkeut. Dina tahap ieu, nu dua untaian DNA anu dipegatkeun tina saling, whereupon formasi énzim mRNA dimimitian dina salah sahijina (kodogennoy nyanghareupan énzim 3`-tungtung). Ribonucleotides dikumpulkeun dina aturan ranté tina complementarity ka nukléotida DNA na antiparallel kalayan hormat ka strand DNA template.

Prosés transkripsi

Ku kituna, salaku urang mindahkeun sapanjang strand DNA, enzim akurat maos sagala informasi, neraskeun prosesna dugi a papanggih runtuyan husus anyar nukléotida. Mangka disebut transkripktsii terminator, sarta nembongkeun yén RNA polimérase kudu dipisahkeun tina DNA jeung strand template, sarta ti karek disintésis mRNA. Jumlah wewengkon tina promoter ka terminator kaasup bagian disebut Unit transkripsi nu ditranskripsi - transcriptional.

Pas ngalir RNA polimérase sapanjang ranté kodogennoy ditranskripsi wewengkon single-stranded DNA digabungkeun jeung deui nyandak wangun héliks ganda. Diadegkeun mRNA mawa hiji salinan pasti tina data disalin ti bagian DNA. Nukléotida ti mRNA panyandian sekuen asam amino anu dikelompokkeun dina threes sarta disebut codons. Unggal UGA tina mRNA pakait ka asam amino nu tangtu.

Pasipatan jeung fungsi gén

gén nu dianggap hiji unit hanca dasar indivisible sahiji turunan-bahan. Cai mibanda bentuk nyangkokkeun molekul DNA struktur disandikeun tina sahanteuna hiji péptida.

gén nu mibanda sipat nu tangtu, kahiji di antarana - a Peta diskrit. Ieu ngandung harti yén gén béda ngadalikeun ngembangkeun tanda localized individu.
nu constancy sahiji sipat ditangtukeun ku kanyataan yén gén nu aya unchanged kalayan pangiriman turunan, iwal, tangtosna, aya henteu mutasi. Ti ieu kitu kieu yén gén nu teu bisa dirobah dina mangsa hirup di.

The spésifisitas of Peta téh alatan ngembangkeun fitur atawa grup fitur tapi gén bisa mibanda sababaraha sarta aksi - ieu disebut pleiotropy.

Sipat dosing Peta nangtukeun extent nu tanda a bisa ngamekarkeun génom alatan.

Aranjeunna oge ciri tina kaayaan allelic, nyéta, ampir sakabéh gén anu alél, anu jumlahna dimimitian dua.