Funkce chromozomů a jejich struktura. Jaká je funkce chromozomů v buňce?

V tomto článku budeme tyto struktury zvážit eukaryotické buňky,

Historie objevu

Buňky, hlavní součásti jádra, objevily chromozomy v 19. století několik vědců. Ruský biolog I.D. Chistyakov studoval jejich mitózu (buněčné dělení), Německý anatomista Valdeier je objevil při přípravě histologických preparátů a nazýval se chromozomy, tj. Barvení těl pro rychlou reakci těchto struktur při interakci s organickým barvivem s fuchsinem.

Fleming shrnul vědecké fakty o funkci, kterou chromozómy vykonávají v buňkách, které mají vytvořené jádro.

Vnější struktura chromozomů

Tyto mikroskopické formace se nacházejí v jádrech - nejdůležitějších organellech buňky a slouží jako úložiště a přenosová místa dědičné informace daného organismu. Chromozomy obsahují speciální látku - chromatin. Jedná se o konglomerát jemných vláken - vlákna a granule. Z chemického hlediska toto spojení lineárního Molekuly DNA (asi 40% z nich) se specifickými histonovými bílkovinami.

Komplexy, které obsahují 8 molekul peptidů a DNA řetězců zkroucených na bílkovinových globulech, jako na cívkách, se nazývají nukleozomy. Plot procesem vzniká desoxyribonukleové kyseliny 1,75 otáčky okolo dříkové části, a má tvar elipsoidu o 10 nanometrů na délku a na šířku 5-6. Přítomnost těchto struktur (chromozomů) v jádru slouží jako systematický signál buněk eukaryotických organismů. Ve formě nukleosomu chromozomy plní funkci zachování a přenosu všech genetických vlastností.

Závislost struktury chromozomu na fázi buněčného cyklu

V případě, že buňka je v mezifáze, který se vyznačuje tím, jeho intenzivní růst a metabolismus, ale nedostatek divize, chromozómy v jádru mají tvar tenkých vláken despiralizovannyh - chromonemata. Obvykle se vzájemně propojují a nelze je vizuálně rozdělit do samostatných struktur. V době nástupu buněčného dělení, které je v somatických buňkách se nazývá mitóza, a mít sex - meióza, chromozómy začít šroubovicového a zhoustnout, zviditelnit v mikroskopu.

Úrovně organizace chromozomů

Jednotky dědičnosti jsou chromozomy, věda o genetice podrobně studuje. Vědci zjistili, že nukleosomový řetězec obsahující DNA a histonové proteiny tvoří šroubovice prvního řádu. Husté balení chromatinu nastává v důsledku vytvoření struktury vyššího řádu - solenoidu. On se samoorganizuje a kompaktuje do ještě složitější super-šroubovice. Všechny výše uvedené úrovně uspořádání chromozomů procházejí během přípravy buňky pro rozdělení.

Je v mitotického cyklu strukturní jednotky dědičnosti, skládající se z genů, které obsahují DNA, jsou zkráceny a zahuštěný v porovnání s vláknitými chromonemata mezifázové dobu asi 19.000. Times. V takové kompaktní formě chromozomu jádra, funkce které spočívají v přenosu dědičných znaků organismu, se připravují na rozdělení somatických nebo pohlavních buněk.

Morfologie chromozomů

Funkce chromozomů lze vysvětlit studiem jejich morfologických vlastností, které jsou nejlépe vysledovány v mitotickém cyklu. Je prokázáno, že v je dvojnásobná syntetický stupeň mezifázové hmotnosti DNA v buňce, protože každá dceřinná buňka tvořena dělením, by měly mít stejné množství genetické informace jako původní rodiče. Toho je dosaženo v důsledku procesu reduplicace - samoudvojení DNA, která probíhá za účasti enzymu DNA polymerázy.

V cytologických preparátech připravených v okamžiku metafáze mitózy v rostlinných nebo živočišných buňkách pod mikroskopem je zřejmé, že každý chromozom se skládá ze dvou částí zvaných chromatidy. V dalších fázích mitózy-anafáze a zvláště telofáze - dochází k jejich úplnému oddělení, v důsledku čehož se každý chromatid stává odděleným chromozomem. Obsahuje kontinuálně zhutněnou molekulu DNA, stejně jako lipidy, kyselé proteiny a RNA. Z minerálních látek v něm jsou ionty hořčíku a vápníku.

Pomocné konstrukční prvky chromozomu

Aby se zajistilo, že funkce chromozomů v buňce jsou plně realizovány, mají tyto jednotky dědičnosti zvláštní adaptaci - primární zúžení (centromere), které se nikdy nepohybuje. Je to ona, která rozděluje chromozom na dvě části, nazývané ramena. V závislosti na umístění centromérů genetika klasifikuje chromozomy do rovnocenné (metacentrické), nerovnoměrné (submetacentrické) a akrocentrické. Ve speciálních škol primárních zúžení jsou vytvořeny - kinetochores, které jsou na disku podobný protein kuličky umístěné na obou stranách centromery. Samotné kinetochory sestávají ze dvou částí: vnějších kontaktů s mikrovlákny (vláknové vřetenové filamenty), které se k nim připojují.

Snížením vlákna (mikrovláken) je přísně nařízeno distribuční chromatidy obsahující chromozóm mezi dceřinné buňky. Některé chromozomy mají jeden nebo více sekundárních zúžení, které nejsou zapojeny do mitózy, protože tyto nemohou vstoupit do závitu vřetena, ale tyto oblasti (sekundární zúžení) poskytují kontrolu syntézy jadérek - organel, které jsou zodpovědné za tvorbu ribozomů.

Co je karyotyp?

Známí genetici vědci Morgan, N. Koltsov a Setton na počátku 20. století pečlivě prozkoumali chromozomy, jejich strukturu a jejich funkce v somatických a pohlavních buňkách - gamety. Zjistili, že každá buňka všech biologických druhů má určitý počet chromozomů, které mají specifický tvar a velikost. Bylo navrženo, aby celý soubor chromozomů v jádru somatické buňky byl nazýván karyotypem.

V populární literatuře je karyotyp často označován chromozomem. Ve skutečnosti nejsou totožné pojmy. Například u člověka je karyotyp ve jamech somatických buněk 46 chromozomů a je označen obecným vzorcem 2n. Ale takové buňky, jako například hepatocyty (jaterní buňky) mají několik jader, jejich chromozomální množina je označena jako 2n * 2 = 4n nebo 2n * 4 = 8n. To znamená, že počet chromozomů v těchto buňkách bude více než 46, ačkoli karyotyp hepatocytů je 2n, pak je zde 46 chromozomů.

Počet chromozomů v zárodečných buňkách je vždy o polovinu vyšší než u somatických buněk (v buňkách těla), taková množina se nazývá haploid a je označena jako n. Všechny ostatní buňky těla mají množinu 2n, která se nazývá diploid.

Chromozómová teorie Morganovy dědičnosti

Americký genetik Morgan objevil právo vázané dědičnosti genů, provádění pokusů na hybridizaci octomilky, octomilky. Díky výzkumu byly studovány funkce chromozomů zárodečných buněk. Morgan dokázal, že geny umístěné v sousedních místech stejného chromozomu jsou zděděny hlavně společně, to znamená, že jsou spojeny. Jsou-li geny umístěny na chromozomu od sebe, mezi sesterské chromozómy možných překřížení - stránky pro sdílení.

Díky výzkumu Morgan, byly vytvořeny genetické mapy, kterou studují funkci chromozomů a jejich široké využití v genetické poradenství pro řešení otázek možných patologií chromosomů či genů, které způsobují dědičné onemocnění u lidí. Význam závěrů vědce je obtížné přeceňovat.

V tomto článku jsme zkoumali strukturu a funkce chromozomů, které provádějí v buňce.