Kromosoomide funktsioonid ja nende struktuur. Mis on kromosoomide funktsioon rakus?

Sisukord:

Kromosoomide funktsioonid ja nende struktuur. Mis on kromosoomide funktsioon rakus?
Kromosoomide funktsioonid ja nende struktuur. Mis on kromosoomide funktsioon rakus?
Anonim

Selles artiklis käsitletakse selliseid eukarüootsete rakkude struktuure nagu kromosoomid, mille struktuuri ja funktsiooni uurib bioloogia haru, mida nimetatakse tsütoloogiaks.

Avastuste ajalugu

Kuna kromosoomid on raku tuuma põhikomponendid, avastasid need 19. sajandil korraga mitu teadlast. Vene bioloog I. D. Chistyakov uuris neid mitoosi (rakkude jagunemise) protsessis, saksa anatoom Waldeyer avastas need histoloogiliste preparaatide valmistamise ajal ja nimetas neid kromosoomideks, st värvimiskehadeks nende struktuuride kiireks reageerimiseks, kui nad suhtlevad rakkudega. orgaaniline värvaine fukssiin.

Fleming võttis kokku teaduslikud faktid kromosoomide funktsiooni kohta moodustunud tuumaga rakkudes.

Kromosoomide väline struktuur

Need mikroskoopilised moodustised paiknevad tuumades – raku kõige olulisemates organellides ning on kohana antud organismi päriliku teabe talletamiseks ja edastamiseks. Kromosoomidsisaldavad spetsiaalset ainet - kromatiini. See on õhukeste filamentide - fibrillide ja graanulite - konglomeraat. Keemilisest seisukohast on see kombinatsioon lineaarsetest DNA molekulidest (neid on umbes 40%) spetsiifiliste histooni valkudega.

kromosoomi funktsioonid
kromosoomi funktsioonid

Komplekse, mis sisaldavad 8 peptiidimolekuli ja DNA ahelat, mis on keerdunud valgugloobulitele, nagu spiraalidel, nimetatakse nukleosoomideks. Desoksüribonukleiinhappe piirkond moodustab 1,75 pööret ümber varreosa ja on umbes 10 nanomeetri pikkune ja 5–6 nanomeetrit laiune ellipsoid. Nende struktuuride (kromosoomide) olemasolu tuumas on eukarüootsete organismide rakkude süstemaatiline tunnus. Just nukleosoomide kujul täidavad kromosoomid kõigi geneetiliste tunnuste säilitamise ja edasikandmise funktsiooni.

Kromosoomi struktuuri sõltuvus rakutsükli faasist

Kui rakk on interfaasi seisundis, mida iseloomustab tema kasv ja intensiivne ainevahetus, kuid jagunemise puudumine, siis kromosoomid tuumas näevad välja nagu õhukesed despiraliseeritud niidid – kromoneemid. Tavaliselt on need omavahel põimunud ja neid on võimatu visuaalselt eraldada eraldi struktuurideks. Rakkude jagunemise hetkel, mida somaatilistes rakkudes nimetatakse mitoosiks ja sugurakkudes meioosiks, hakkavad kromosoomid keerduma ja paksenema, muutudes mikroskoobi all selgelt nähtavaks.

kromosoomi struktuur ja funktsioon
kromosoomi struktuur ja funktsioon

Kromosoomide organiseerituse tasemed

Pärilikkuse ühikud on kromosoomid, geneetikateadus uurib üksikasjalikult. Teadlased on leidnud, et nukleosomaalne filament,sisaldavad DNA-d ja histooni valke, moodustavad esimest järku heeliksi. Kromatiini tihe pakkimine toimub kõrgema järgu struktuuri - solenoidi - moodustumise tõttu. See organiseerub ise ja kondenseerub veelgi keerukamaks superspiraaliks. Kõik ül altoodud kromosoomide organiseerituse tasemed toimuvad raku jagunemiseks ettevalmistamise ajal.

kromosoomide funktsioonid rakus
kromosoomide funktsioonid rakus

Just mitootilises tsüklis lühenevad ja paksenevad DNA-d sisaldavatest geenidest koosnevad pärilikkuse struktuuriüksused faasidevahelise perioodi filamentsete kromoneemidega umbes 19 tuhat korda. Sellises kompaktses vormis saavad tuuma kromosoomid, mille ülesanneteks on organismi pärilike omaduste edasiandmine, valmis somaatiliste või sugurakkude jagunemiseks.

Kromosoomimorfoloogia

Kromosoomide funktsioone saab selgitada nende morfoloogiliste tunnuste uurimisega, mis on kõige paremini nähtavad mitootilises tsüklis. On tõestatud, et isegi interfaasi sünteetilises staadiumis kahekordistub DNA mass rakus, kuna igal jagunemise tulemusena tekkinud tütarrakul peab olema sama palju pärilikku teavet kui algsel emal. See saavutatakse ensüümi DNA polümeraasi osalusel toimuva reduplikatsiooniprotsessi – DNA isekaheldumise – tulemusena.

kromosoomid täidavad teatud funktsiooni
kromosoomid täidavad teatud funktsiooni

Mitoosi metafaasi ajal valmistatud tsütoloogilistes preparaatides taime- või loomarakkudes mikroskoobi all on selgelt näha, et iga kromosoom koosneb kahest osast, nn.kromatiidid. Mitoosi edasistes faasides - anafaasis ja eriti telofaasis - eraldatakse need täielikult, mille tulemusena muutub iga kromatiid eraldi kromosoomiks. See sisaldab pidev alt tihendatud DNA molekuli, samuti lipiide, happelisi valke ja RNA-d. Mineraalainetest sisaldab see magneesiumi- ja k altsiumioone.

Kromosoomi abistruktuurielemendid

Selleks, et kromosoomide funktsioonid rakus saaksid täiel määral täidetud, on nendel pärilikkuse ühikutel spetsiaalne seade – esmane ahenemine (tsentromeeri), mis ei spiraali kunagi. Tema on see, kes jagab kromosoomi kaheks osaks, mida nimetatakse õlgadeks. Sõltuv alt tsentromeeri asukohast liigitavad geneetikud kromosoomid võrdse käega (metatsentrilised), ebavõrdse käega (submetatsentrilised) ja akrotsentrilisteks. Primaarsetel kitsendustel moodustuvad spetsiaalsed moodustised - kinetokoorid, mis on kettakujulised valgugloobulid, mis paiknevad mõlemal pool tsentromeeri. Kinetokoorid ise koosnevad kahest sektsioonist: välimised on kontaktis mikrokiududega (hõõgniidi spindli keermetega), kinnituvad nende külge.

funktsioneerivad tuuma kromosoomid
funktsioneerivad tuuma kromosoomid

Niitide (mikrofilamentide) vähenemise tõttu toimub kromosoomi moodustavate kromatiidide rangelt järjestatud jaotus tütarrakkude vahel. Mõnel kromosoomil on üks või mitu sekundaarset kitsendust, mis ei osale mitoosis, kuna lõhustumise spindli niidid ei saa nende külge kinnituda, kuid just need lõigud (sekundaarsed ahenemised) tagavad kontrolli nukleoolide sünteesi üle - organellid, mis reageerivad.ribosoomide moodustamiseks.

Mis on karüotüüp

Tuntud geeniteadlased Morgan, N. Koltsov, Setton uurisid 20. sajandi alguses põhjalikult kromosoome, nende ehitust ja funktsioone somaatilistes ja sugurakkudes – sugurakkudes. Nad leidsid, et kõigi bioloogiliste liikide iga rakku iseloomustab teatud arv kromosoome, millel on konkreetne kuju ja suurus. Tehti ettepanek nimetada kogu somaatilise raku tuuma kromosoomide komplekt kariotüübiks.

mis on kromosoomide funktsioon
mis on kromosoomide funktsioon

Populaarses kirjanduses identifitseeritakse karüotüüp sageli kromosoomikomplektiga. Tegelikult pole need identsed mõisted. Näiteks inimestel on kariotüüp somaatiliste rakkude tuumades 46 kromosoomi ja seda tähistatakse üldvalemiga 2n. Kuid sellistel rakkudel nagu näiteks hepatotsüüdid (maksarakud) on mitu tuuma, nende kromosoomikomplekt on tähistatud kui 2n2=4n või 2n4=8n. See tähendab, et sellistes rakkudes on kromosoomide arv üle 46, kuigi hepatotsüütide karüotüüp on 2n, see tähendab 46 kromosoomi.

Idurakkudes on kromosoomide arv alati kaks korda väiksem kui somaatilistes (keharakkudes), sellist komplekti nimetatakse haploidseks ja tähistatakse n-ga. Kõigil teistel keharakkudel on komplekt 2n, mida nimetatakse diploidseks.

Morgani pärilikkuse kromosoomiteooria

Ameerika geneetik Morgan avastas geenide seotud pärimise seaduse, viies läbi katseid äädikakärbeste-Drosophila hübridisatsiooni kohta. Tänu tema uurimistööle hakati uurima sugurakkude kromosoomide funktsioone. Morgan tõestas, et geenid asuvad naabrusessama kromosoomi lookused on päritud valdav alt koos, st seotud. Kui geenid on kromosoomis üksteisest kaugel, siis on võimalik õdekromosoomide vaheline ristumine – sektsioonide vahetus.

Tänu Morgani uuringutele loodi geneetilised kaardid, mis uurivad kromosoomide funktsioone ja mida kasutatakse laialdaselt geenikonsultatsioonidel, et lahendada küsimusi kromosoomide või geenide võimalike patoloogiate kohta, mis põhjustavad inimestel pärilikke haigusi. Teadlase tehtud järelduste tähtsust ei saa ülehinnata.

Selles artiklis uurisime kromosoomide struktuuri ja funktsioone, mida nad rakus täidavad.

Soovitan: