1.13. Ang istraktura at pag-andar ng mga chromosome
Ang mga chromosome ay mga istruktura ng cell na nag-iimbak at nagpapadala ng namamana na impormasyon. Ang chromosome ay binubuo ng DNA at protina. Ang kumplikado ng mga protina na nauugnay sa DNA ay bumubuo ng chromatin. Naglalaro ang mga ardilya mahalagang papel sa packaging ng mga molekula ng DNA sa nucleus.
Ang DNA sa mga chromosome ay nakaimpake sa paraang magkasya ito sa nucleus, na karaniwang hindi lalampas sa 5 microns (5-10-4 cm) ang lapad. Ang packaging ng DNA ay nasa anyo ng isang naka-loop na istraktura, katulad ng amphibian lampbrush chromosome o insect polytene chromosome. Ang mga loop ay pinananatili ng mga protina na kinikilala ang mga tiyak na pagkakasunud-sunod ng nucleotide at pinaglalapit ang mga ito. Ang istraktura ng chromosome ay pinakamahusay na nakikita sa metaphase ng mitosis.
Ang chromosome ay isang istraktura na may hugis ng baras at binubuo ng dalawang kapatid na chromatids, na hawak ng centromere sa rehiyon ng pangunahing constriction. Ang bawat chromatid a ay binuo mula sa mga chromatin loops. Ang Chromatin ay hindi gumagaya. DNA lang ang ginagaya.
kanin. 14. Istraktura at pagtitiklop ng chromosome
Kapag nagsimula ang pagtitiklop ng DNA, hihinto ang synthesis ng RNA. Ang mga kromosom ay maaaring nasa dalawang estado: condensed (hindi aktibo) at decondensed (aktibo).
Ang diploid na hanay ng mga chromosome sa isang organismo ay tinatawag na karyotype. Ginagawang posible ng mga modernong pamamaraan ng pananaliksik na matukoy ang bawat chromosome sa karyotype. Para dito, isinasaalang-alang ang pamamahagi ng mga liwanag at madilim na banda na nakikita sa ilalim ng mikroskopyo (paghahalili ng mga pares ng AT at GC) sa mga chromosome na ginagamot ng mga espesyal na tina. Ang transverse striation ay nagtataglay ng mga chromosome ng mga kinatawan iba't ibang uri. Sa mga kaugnay na species, halimbawa, sa mga tao at chimpanzee, ang pattern ng paghahalili ng mga banda sa mga chromosome ay halos magkapareho.
Ang bawat species ng mga organismo ay may pare-parehong bilang, hugis at komposisyon ng mga chromosome. Ang karyotype ng tao ay may 46 chromosome - 44 autosome at 2 sex chromosomes. Ang mga lalaki ay heterogametic (XY) at ang mga babae ay homogametic (XX). Ang Y chromosome ay naiiba sa X chromosome sa kawalan ng ilang alleles (halimbawa, ang blood clotting allele). Ang mga chromosome ng isang pares ay tinatawag na homologous. Ang mga homologous chromosome sa parehong loci ay nagdadala ng mga allelic genes.
1.14. Pagpaparami sa organikong mundo
Ang pagpaparami ay ang pagpaparami ng mga genetically similar na indibidwal ng isang partikular na species, na tinitiyak ang pagpapatuloy at sunod-sunod na buhay.
Ang asexual reproduction ay isinasagawa sa mga sumusunod na paraan:
Sa pamamagitan ng simpleng paghahati sa dalawa o kaagad sa maraming selula (bakterya, protozoa);
Vegetatively (halaman, coelenterates);
Paghahati ng isang multicellular na katawan sa kalahati, na sinusundan ng pagbabagong-buhay (starfish, hydra);
Namumuko (bacteria, coelenterates);
Ang pagbuo ng isang hindi pagkakaunawaan.
Ang asexual reproduction ay karaniwang nagbibigay ng pagtaas sa bilang ng mga genetically homogenous na supling. Ngunit kapag ang spore nuclei ay ginawa ng meiosis, ang mga supling mula sa asexual reproduction ay magiging genetically different.
Ang sekswal na pagpaparami ay ang proseso kung saan ang genetic na impormasyon mula sa dalawang indibidwal ay pinagsama.
Ang mga indibidwal ng iba't ibang kasarian ay bumubuo ng mga gametes. Ang mga babae ay gumagawa ng mga itlog, ang mga lalaki ay gumagawa ng tamud, at ang mga bisexual na indibidwal (hermaphrodites) ay gumagawa ng parehong mga itlog at tamud. At sa ilang algae, dalawang magkaparehong germ cell ang nagsasama.
Ang pagsasanib ng mga haploid gametes ay nagreresulta sa pagpapabunga at pagbuo ng isang diploid zygote.
Ang zygote ay bubuo sa isang bagong indibidwal.
Ang lahat ng nasa itaas ay totoo lamang para sa mga eukaryote. Ang mga prokaryote ay mayroon ding sekswal na proseso, ngunit iba ang nangyayari.
Kaya, sa panahon ng sekswal na pagpaparami, ang mga genome ng dalawang magkaibang indibidwal ng parehong species ay pinaghalo. Ang mga supling ay nagdadala ng mga bagong kumbinasyong genetic na nagpapakilala sa kanila sa kanilang mga magulang at sa isa't isa.
Ang isa sa mga uri ng sekswal na pagpaparami ay ang parthenogenesis, o ang pagbuo ng mga indibidwal mula sa isang hindi fertilized na itlog (aphids, drone bees, atbp.).
Ang istraktura ng mga cell ng mikrobyo
Ang mga oocyte ay bilog, medyo malaki, hindi kumikibo na mga selula. Mga sukat - mula 100 microns hanggang ilang sentimetro ang lapad. Naglalaman ang mga ito ng lahat ng mga organelles na katangian ng isang eukaryotic cell, pati na rin ang pagsasama ng mga reserbang nutrients sa anyo ng isang yolk. Sakop ang ovum
kanin. 15. Ang istraktura ng itlog ng isang ibon: 1 - chalaza; 2 - shell; 3 - silid ng hangin; 4 - panlabas na shell ng shell; 5 - likidong protina; 6 - siksik na protina; 7 - germinal disk; 8 - light yolk; 9 - madilim na pula ng itlog.
egg shell, na pangunahing binubuo ng glycoproteins.
Sa mosses at ferns, ang mga itlog ay bubuo sa archegonia, sa mga namumulaklak na halaman - sa mga ovule na naisalokal sa obaryo ng bulaklak.
Ang mga oocyte ay inuri bilang mga sumusunod:
Isolecithal - ang pula ng itlog ay pantay na ibinahagi at walang marami nito (sa mga worm, mollusks);
Alecithal - halos walang yolk (mga mammal);
Telolecital - naglalaman ng maraming pula ng itlog (isda, ibon);
Polylecithal - naglalaman ng isang malaking halaga ng yolk.
Ang ovogenesis ay ang paggawa ng mga itlog sa mga babae.
Sa breeding zone ay ovogonia - pangunahing mga cell ng mikrobyo na nagpaparami sa pamamagitan ng mitosis.
Mula sa ogonium pagkatapos ng unang meiotic division, ang mga oocytes ng unang order ay nabuo.
Pagkatapos ng ikalawang meiotic division, ang pangalawang-order na mga oocyte ay nabuo, kung saan nabuo ang isang itlog at tatlong direksyong katawan, na pagkatapos ay mamatay.
Ang spermatozoa ay maliit, mobile na mga selula. Mayroon silang ulo, leeg at buntot.
Sa harap ng ulo ay ang acrosomal apparatus - isang analogue ng Golgi apparatus. Naglalaman ito ng enzyme (hyaluronidase) na tumutunaw sa shell ng itlog sa panahon ng pagpapabunga. Ang leeg ay naglalaman ng mga centriole at mitochondria. Ang flagella ay binubuo ng mga microtubule. Sa panahon ng pagpapabunga, tanging ang nucleus at centrioles ng tamud ang pumapasok sa itlog. Ang mitochondria at iba pang mga organel ay nananatili sa labas. Samakatuwid, ang cytoplasmic heredity sa mga tao ay ipinadala lamang sa pamamagitan ng babaeng linya.
Ang mga sex cell ng mga hayop at halaman na nagpaparami ng sekswal ay nabuo bilang isang resulta ng isang proseso na tinatawag na gametogenesis.
Spermatogenesis - ang proseso ng pagbabagong-anyo ng spermatogonia sa spermatozoa ay kinabibilangan ng mga sumusunod na hakbang:
Ang spermatogonia ay nahahati sa dalawang selula ng anak na babae - mga spermatocytes ng unang pagkakasunud-sunod;
Ang mga first-order spermatocytes ay nahahati sa pamamagitan ng meiosis (1st division) sa dalawang daughter cells - second-order spermatocytes;
Ang mga spermatocytes ng pangalawang order ay nagpapatuloy sa pangalawang meiotic division, bilang isang resulta kung saan nabuo ang apat na haploid spermatids;
Ang mga spermatids pagkatapos ng pagkita ng kaibhan ay nagiging mature na spermatozoa.
Ang mga kromosom ay mga istruktura ng nucleoprotein na matatagpuan sa nuclei ng mga eukaryotic cells. Halos lahat ay nakaimbak sa kanila at sila ang nagdadala ng pag-andar ng imbakan, paghahatid at pagpapatupad nito. Ang mga chromosome ay halos hindi nakikita kahit sa loob ilaw na mikroskopyo, gayunpaman, malinaw na makikita ang mga ito sa panahon ng paghahati ng cell, sa panahon ng mitosis at meiosis.
Mga panuntunan ng karyotype at chromosome
Ang karyotype ay ang kabuuan ng lahat ng nasa isang cell. Ito ay partikular sa mga species, iyon ay, ito ay natatangi para sa bawat species ng mga nabubuhay na nilalang sa planeta, ang antas ng pagkakaiba-iba nito ay medyo mababa, ngunit sa ilang mga indibidwal maaari itong magkaroon ng ilang mga tampok. Halimbawa, ang mga kinatawan ng iba't ibang kasarian ay karaniwang may parehong mga chromosome (autosome), ang pagkakaiba sa mga karyotype ay isang pares lamang ng mga chromosome - mga sex chromosome, o heterochromosome.
Ang mga patakaran ng chromosome ay simple: ang kanilang bilang ay pare-pareho (ang mga somatic cell ay maaaring maglaman lamang ng isang mahigpit na bilang ng mga chromosome, halimbawa, sa mga pusa - 38, sa fruit fly Drosophila - 8, sa manok - 78, at sa mga tao 46).
Ang mga kromosom ay ipinares, bawat isa sa kanila ay may homologous na pares, magkapareho sa lahat ng aspeto, kabilang ang hugis at sukat. Ang pinagmulan lamang ang naiiba: isa - mula sa ama, ang isa pa - mula sa ina.
Ang mga homologous na pares ng chromosome ay indibidwal: ang bawat isa sa mga pares ay naiiba sa iba hindi lamang sa hitsura - hugis at sukat - kundi pati na rin sa pag-aayos ng liwanag at madilim na mga guhitan.
Ang pagpapatuloy ay isa pang tuntunin ng mga kromosom. Ang DNA ng cell ay nagdodoble bago nahahati, na nagreresulta sa isang pares ng kapatid na chromatids. Ang bawat cell ng anak na babae pagkatapos ng dibisyon ay tumatanggap ng isang chromatid, iyon ay, isang chromosome ay nabuo mula sa isang chromosome.
Mga Kinakailangang Item
Ang chromosome, na ang istraktura ay medyo simple, ay nabuo mula sa isang mahaba. Naglalaman ito ng mga linear na grupo ng maraming mga gene. Ang bawat chromosome ay may sentromere at telomere, mga punto ng pagsisimula ng pagtitiklop - ito ang mga mahahalagang elemento ng pagganap nito. Ang mga telomer ay matatagpuan sa mga dulo ng chromosome. Dahil sa kanila at sa mga punto ng pinagmulan ng pagtitiklop (tinatawag din silang mga site ng pagsisimula), ang molekula ng DNA ay maaaring magtiklop. Sa sentromere, nangyayari ang pagkakabit ng mga molekula ng kapatid na DNA sa mitotic spindle of division, na nagpapahintulot sa kanila na tumpak na kumalat sa mga cell ng anak sa panahon ng proseso ng mitosis.
Tungkol sa mga virus
Ang terminong "chromosome" ay orihinal na iminungkahi bilang isang pagtatalaga para sa mga istruktura na katangian ng mga eukaryotic cell, ngunit ang mga siyentipiko ay lalong tumutukoy sa mga viral at bacterial chromosome. Ang kanilang komposisyon at mga pag-andar ay halos magkapareho, samakatuwid, ang D. E. Koryakov at I. F. Zhimulev ay naniniwala na ang konsepto ay dapat na palawakin sa loob ng mahabang panahon, at ang chromosome ay dapat tukuyin bilang isang istraktura na naglalaman ng nucleic acid at may function ng pag-iimbak, pagpapatupad at pagpapadala ng impormasyon tungkol sa mga gene. Sa eukaryotes, ang mga chromosome ay nakapaloob sa nucleus, pati na rin ang mga plastid at mitochondria. Ang mga prokaryote (non-nuclear) ay naglalaman din ng DNA, ngunit ang cell ay walang nucleus. Sa mga virus, ang mga chromosome ay mukhang isang molekula ng RNA o DNA na matatagpuan sa isang capsid. Anuman ang pagkakaroon ng nucleus sa isang cell, kasama ang mga chromosome organikong bagay, metal ions at marami pang ibang substance.
Kasaysayan ng pagtuklas
Malayo na ang narating ng mga siyentipiko bago tuklasin ang mga chromosome. Unang inilarawan ang mga ito noong dekada setenta ng siglo bago ang huli: binanggit sila ng iba't ibang mga may-akda sa kanilang mga artikulo, libro at mga siyentipikong papel, kaya ang pagtuklas ng mga chromosome ay iniuugnay. iba't ibang tao. Sa listahang ito, ang mga pangalan ng I. D. Chistyakov, A. Schneider, O. Buchli, E. Strasburger at marami pang iba, gayunpaman, kinikilala ng karamihan sa mga siyentipiko ang 1882 bilang taon ng pagtuklas ng mga kromosom, at ang tumuklas ay tinatawag na V. Fleming, isang German anatomist na nangongolekta at nag-streamline ng impormasyon tungkol sa mga chromosome sa kanyang aklat na Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung, na nagdaragdag ng kanyang sariling pananaliksik sa magagamit nang impormasyon. Ang termino mismo ay iminungkahi noong 1888 ng histologist na si G. Waldeyer. Ang Chromosome ay literal na nangangahulugang "may kulay na katawan". Ang pangalan ay dahil sa ang katunayan na ang kemikal na komposisyon ng chromosome ay nagbibigay-daan sa madaling magbigkis ng mga pangunahing tina.
Noong 1900, ang mga batas ni Mendel ay "muling natuklasan", at sa lalong madaling panahon, sa loob ng dalawang taon, ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na ang mga chromosome sa panahon ng mga proseso ng meiosis at pagpapabunga ay kumikilos tulad ng "mga partikulo ng pagmamana", ang pag-uugali na kung saan ay theoretically inilarawan nang mas maaga. Noong 1902, nang nakapag-iisa sa isa't isa, ipinasa nina T. Boveri at W. Setton ang isang hypothesis na ang chromosome, ang istraktura nito ay hindi pa rin alam, ay may tungkulin na magpadala at mag-imbak ng namamana na impormasyon.
Drosophila at genetika
Ang unang quarter ng huling siglo ay minarkahan ng eksperimentong kumpirmasyon ng mga ideya na ang mga chromosome ay may genetic na papel. Ang mga Amerikanong siyentipiko na sina T. Morgan, A. Sturtevant, K. Bridges at G. Möller ay nagtrabaho sa pananaliksik, ang mga bagay na kung saan ay ang istraktura at pag-uuri ng mga kromosom, pati na rin ang kanilang mga pag-andar. Ang mga eksperimento ay isinagawa sa D. melanogaster, na kilala, marahil, sa lahat ng langaw ng prutas. Ang mga datos na nakuha ay nagsilbing batayan para sa teorya ng chromosome pagmamana, na may kaugnayan pa rin ngayon, halos isang daang taon na ang lumipas. Ayon sa kanya, ang mga chromosome ay nauugnay sa namamana na impormasyon, at ang mga gene sa kanila ay naisalokal nang linearly, sa isang malinaw na pagkakasunud-sunod, ngunit ang kemikal na komposisyon at morpolohiya ng mga chromosome ay pinag-aaralan pa rin ng mga siyentipiko ngayon.
Para sa gawaing nagawa, ginawaran si T. Morgan Nobel Prize sa Physiology o Medisina noong 1933.
Kemikal na komposisyon ng mga chromosome
Ilarawan nang maikli kung ano namamanang materyal sa mga chromosome ay lumilitaw bilang isang nucleo-protein complex. Pagkatapos mag-aral organisasyong kemikal chromosome sa mga eukaryotic cell, masasabi ng mga siyentipiko na ang mga ito ay halos binubuo ng DNA at mga protina na bumubuo ng isang nucleo-protein complex na tinatawag na chromatin.
Ang mga protina na bumubuo sa mga chromosome ay isang mahalagang bahagi ng kabuuang sangkap sa mga chromosome, humigit-kumulang 65% ng kabuuang masa ng mga istruktura ay nahuhulog sa kanila. Ang mga chromosomal na protina ay nahahati sa mga nonhistone na protina at histone. Ang mga histone ay malakas, ang kanilang alkaline na kalikasan ay tinutukoy ng pagkakaroon ng lysine at argenine - ang pangunahing mga amino acid.
Ang kemikal at istrukturang komposisyon ng mga chromosome ay magkakaiba. Ang mga histone ay kumakatawan sa limang fraction: Hl, H2A, H2B, H3 at H4. Lahat, maliban sa unang bahagi, ay naroroon sa humigit-kumulang pantay na halaga sa mga selula ng lahat ng uri ng hayop na kabilang sa mas mataas na mammal. Ang mga protina ng Hl ay mas mababa sa kalahati.
Ang synthesis ng mga histone ay nangyayari sa mga polysome ng cytoplasm. Ito ang mga pangunahing protina positibong singil, dahil sa kung saan maaari silang matatag na kumonekta sa mga molekula ng DNA at sa gayon ay pinipigilan na mabasa ang konklusyong namamana na impormasyon. Ito ang tungkulin ng regulasyon ng mga histones, ngunit bilang karagdagan dito, mayroon ding isang pag-andar ng istruktura, dahil kung saan natiyak ang spatial na organisasyon ng DNA sa mga chromosome.
Ang katangian ng kemikal na komposisyon ng mga interphase chromosome ay kinabibilangan din ng mga non-histone na protina, na, sa turn, ay nahahati sa higit sa isang daang fraction. Kasama sa seryeng ito ang mga enzyme na responsable para sa synthesis ng RNA, at mga enzyme na nagsisimula sa pag-aayos at Tulad ng basic, ang mga acidic na chromosomal na protina ay may mga regulatory at structural function.
Gayunpaman, ang kemikal na komposisyon ng chromosome ay hindi nagtatapos doon: bilang karagdagan sa mga protina at DNA, naglalaman ito ng RNA, metal ions, lipids at polysaccharides. Sa bahagi, ang chromosomal RNA ay naroroon bilang mga produkto ng transkripsyon na hindi pa umalis sa site ng synthesis.
Sa metaphase
Ang morphological features ng metaphase chromosome ay ang mga sumusunod: sa unang kalahati ng mitosis, binubuo sila ng isang pares ng sister chromatids, na magkakaugnay sa centromere (primary constriction, o kinetochore) - ito ang chromosome region na karaniwan sa parehong chromatids . Komposisyong kemikal nagbabago rin ang mga chromosome. Ang ikalawang kalahati ng mitosis ay nailalarawan sa pamamagitan ng paghihiwalay ng mga chromatids, pagkatapos kung saan ang pagbuo ng mga single-stranded na chromosome ng anak na babae ay nangyayari, na ipinamamahagi sa mga cell ng anak na babae. Ang tanong kung gaano karaming DNA ang kasama sa metaphase chromosome ay madalas na matatagpuan sa mga pagsusulit sa biology at nakakalito sa mga mag-aaral. Sa huling panahon ng interphase, pati na rin sa prophase at metaphase, ang mga chromosome ay bichromatid, kaya ang kanilang set ay tumutugma sa formula 2n4c.
Pag-uuri ng mga chromosome
Ayon sa posisyon ng centromere at ang haba ng mga braso na matatagpuan sa magkabilang gilid nito, ang mga chromosome ay inuri sa metacentric (pantay na mga armas), kung ang centromere ay matatagpuan sa gitna, at submetacentric (unequal arms), kung ang centromere ay inilipat sa isa sa mga dulo. Mayroon ding mga acrocentric, o mga chromosome na hugis baras (ang kanilang centromere ay matatagpuan halos sa pinakadulo) at mga point chromosome, na nakuha ang kanilang pangalan para sa kanilang maliit na sukat, bilang isang resulta kung saan ito ay halos imposible upang matukoy ang kanilang hugis. Sa mga telocentric chromosome, mahirap ding matukoy ang lokasyon ng pangunahing constriction.
compactization
Ang anumang somatic cell ay naglalaman ng 23 pares ng chromosome, bawat isa ay binubuo ng isang molekula ng DNA. Ang kabuuang haba ng lahat ng 46 na molekula ay halos dalawang metro! Ito ay higit sa tatlong bilyong pares ng mga nucleotide, at lahat sila ay magkasya sa isang cell, habang ang mga chromosome sa panahon ng interphase ay halos hindi nakikilala kahit na sa electron microscope. Ang dahilan nito ay ang supramolecular na organisasyon ng mga chromosome, o compactization. Sa panahon ng paglipat sa isa pang yugto ng cell cycle, maaaring baguhin ng chromatin ang organisasyon nito.
Ang istraktura at kemikal na komposisyon ng mga interphase chromosome at ang istraktura ng metaphase chromosome ay itinuturing ng mga siyentipiko bilang mga polar na variant ng istraktura, na kung saan ay magkakaugnay sa pamamagitan ng mutual transition sa panahon ng proseso ng mitosis.
Ang unang antas ng compaction ay kinakatawan ng nucleosomal strand, na tinatawag ding "beads on a string". Ang laki ng katangian ay 10-11 nm, na hindi nagpapahintulot sa kanila na suriin sa pamamagitan ng mikroskopyo.
Ang kemikal na komposisyon ng chromosome ay tumutukoy sa pagkakaroon ng antas na ito ng organisasyon: ito ay ibinibigay ng apat na uri ng mga histones - ang pangunahing mga protina (H2A, H2B, H3, H4). Bumubuo sila ng mga crust - mga katawan ng mga molekula ng protina, na may hugis ng isang washer. Ang bawat core ay binubuo ng walong molekula (isang pares ng mga molekula mula sa bawat isa sa mga histone).
Ang molekula ng DNA ay binuo, ito ay spirally sugat sa paligid ng cortex. Ang isang segment ng molekula ng DNA, na may bilang na 146 na mga pares ng nucleotide, ay nakikipag-ugnayan sa bawat katawan ng protina. Mayroon ding mga lugar na hindi kasali sa contact, na tinatawag na linker, o binder. Ang kanilang sukat ay nag-iiba, ngunit sa karaniwan ay 60 pares ng nucleotides (bp).
Ang nucleosome ay isang seksyon ng DNA na 196 bp ang haba. at may kasamang bark ng protina. Gayunpaman, ang nucleosomal thread, na katulad ng isang string ng mga kuwintas, ay mayroon ding mga rehiyon na hindi naglalaman ng isang cortex.
Ang mga nasabing rehiyon, na perpektong nakikilala sa pagitan ng mga non-histone na protina, dahil sa pagkakaroon ng ilang mga pagkakasunud-sunod ng nucleotide, ay nangyayari nang pantay-pantay na may pagitan ng ilang libong mga pares ng nucleotide. Ang kanilang presensya ay mahalaga para sa karagdagang compaction ng chromatin.
Karagdagang packaging ng chromatin
Chromatin fibril - ang pangalawang antas ng compaction - ay tinatawag ding solenoid, o nucleomeric na antas. Ang laki ay 30 nm. Ibinigay ng histone HI. Pinagsasama nito ang rehiyon ng linker ng DNA, pati na rin ang dalawang magkalapit na core, at "hinihila" ang mga ito nang magkasama. Ang resulta ng proseso ay ang pagbuo ng isang mas compact na istraktura, na kahawig ng isang solenoid sa istraktura. Ang nasabing fibril, bilang karagdagan sa chromatin, ay tinatawag na elementarya.
Susunod ay ang kronolohikal na antas. Ang laki ng katangian ng antas ng compactization na ito ay 300 nm. Ang karagdagang coiling ay hindi na nangyayari, gayunpaman, ang mga transverse loop ay nabuo na tumutugma sa laki ng isang replicon at pinagsama sa pamamagitan ng non-histone (acidic)
Sa antas ng chromonemal (700 nm), ang mga loop ay nagtatagpo at ang chromatin ay nagiging mas compact. Ang nabuong mga hibla ng chromosome ay nakikita na sa isang light microscope.
Ang antas ng chromosomal (1400 nm) ay sinusunod sa panahon ng metaphase.
Ang mga mutasyon at ang kanilang papel sa medisina
Ang Chromosome mutation ay hindi karaniwan, ngunit maaari itong magkaroon ng iba't ibang antas at mekanismo ng paglitaw. Ang mga pagbabago sa istrukturang hugis ng mga chromosome ay karaniwang batay sa paunang paglabag sa integridad. Kung may mga break sa chromosome, pagkatapos ay ang katawan ay kailangang muling ayusin ang mga ito, bilang isang resulta kung saan ang isang chromosomal mutation, o aberration, ay nangyayari.
Sa proseso ng pagtawid, ang mga kaukulang seksyon ay ipinagpapalit, at sa oras na ito kadalasang nangyayari ang mga break. Kung sa panahon ng pagtawid ay nagkaroon ng palitan ng hindi pantay na mga seksyon ng mga gene, lilitaw ang mga bagong grupo ng linkage.
Mga uri ng mutasyon
Mayroong ilang mga uri ng mutasyon batay sa mekanismo ng kanilang pinagmulan. Lumilitaw ang isang division mutation bilang resulta ng pagkawala ng mga seksyon ng mga gene. Kung ang ilang bahagi ng genome ay nadoble, ito ay isang duplikasyon. Sa panahon ng inversion, ang segment ng chromosome sa pagitan ng mga break ay umiikot ng 180°.
Ang pagsasalin ay ang paglipat ng isang seksyon mula sa isang chromosome patungo sa isa pa, at kung ang paggalaw ay nangyayari sa pagitan ng mga di-homologous na chromosome, ang pagsasalin ay tinatawag na reciprocal, at kung ang fragment ay nakakabit sa parehong chromosome, ang mutation ay tinatawag na transposisyon. Sa paglipas ng panahon, ang dalawang di-homologous na istruktura ay pinagsama sa isa.
Mayroon ding mga pericentric at paracentric mutations.
RNA
Depende sa yugto kung saan matatagpuan ang cell, ang komposisyon ng kemikal, ang mga tampok ng morpolohiya ng mga chromosome at ang kanilang laki ay nagbabago, ngunit ang genetic na materyal ay nagdadala hindi lamang ng DNA at chromosome sa nucleus.
Ribot nucleic acid(RNA) ay isa pang istraktura na kasangkot sa paghahatid at pag-iimbak ng genetic na impormasyon.
Mayroong mRNA, o mRNA (matrix, o informational), ito ay kasangkot sa synthesis ng mga protina na may ninanais na mga katangian. Para dito, kinakailangan na ang isang "pagtuturo" ay dumating sa lugar ng "gusali", na magsasabi sa kung anong pagkakasunud-sunod ang mga amino acid ay dapat isama sa peptide chain. Ang pagtuturo na ito ay ang impormasyong naka-encode sa mRNA (mRNA) nucleotide sequence. Ang transkripsyon ay ang proseso kung saan na-synthesize ang messenger RNA.
Ang proseso ng pagbabasa ng impormasyon mula sa DNA ay maihahambing sa isang computer program. Una, ang RNA polymerase ay dapat makakita ng isang promoter - isang espesyal na seksyon ng molekula ng DNA na nagmamarka ng simula ng transkripsyon. Ang RNA polymerase ay nagbubuklod sa promoter at nagsisimulang i-unwinding ang katabing DNA helix. Sa puntong ito, dalawang strand ng DNA ang nadiskonekta sa isa't isa, pagkatapos nito ay sinisimulan ng enzyme ang pagbuo ng mRNA sa isa sa mga ito (codogenic, nakaharap sa enzyme na may 3'-end). Ang mga ribonucleotide ay pinagsama-sama sa isang kadena alinsunod sa tuntunin ng pagkakatugma sa mga nucleotide ng DNA, at antiparallel sa template na chain ng DNA.
Proseso ng transkripsyon
Kaya, habang ito ay gumagalaw sa kahabaan ng DNA chain, ang enzyme ay tumpak na nagbabasa ng lahat ng impormasyon, na nagpapatuloy sa proseso hanggang sa muli itong makatagpo ng isang partikular na pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide. Ito ay tinatawag na transcription terminator, at nagpapahiwatig na ang RNA polymerase ay dapat humiwalay sa parehong DNA template strand at sa bagong synthesize na mRNA. Ang kabuuan ng mga rehiyon mula sa promoter hanggang sa terminator, kabilang ang na-transcribe na rehiyon, ay tinatawag na transcription unit, ang transcripton.
Habang gumagalaw ang RNA polymerase sa kahabaan ng codogenous strand, ang na-transcribe na single-stranded na mga rehiyon ng DNA ay muling nagsasama at nagkakaroon ng anyo ng isang double helix. Ang nagreresultang mRNA ay nagdadala ng eksaktong kopya ng data na kinopya mula sa rehiyon ng DNA. Ang mRNA nucleotides na nag-encode ng mga sequence ng amino acid ay pinagsama-sama sa tatlo at tinatawag na mga codon. Ang bawat mRNA codon ay tumutugma sa isang tiyak na amino acid.
Mga katangian at pag-andar ng mga gene
Ang gene ay itinuturing na isang elementarya na hindi mahahati na functional unit ng hereditary material. Mukhang isang seksyon ng isang molekula ng DNA, na nag-encode sa istraktura ng hindi bababa sa isang peptide.
meron si Gene ilang mga katangian, ang una sa mga ito ay ang discreteness ng aksyon. Nangangahulugan ito na ang iba't ibang mga lokal na gene ay kumokontrol sa pagbuo ng mga katangian ng isang indibidwal.
Ang pag-aari ng constancy ay tinutukoy ng katotohanan na ang gene ay hindi nagbabago sa panahon ng namamana na paghahatid, maliban kung, siyempre, isang mutation ang naganap. Ito ay sumusunod na ang isang gene ay hindi mababago sa buong buhay.
Ang pagiging tiyak ng aksyon ay nakasalalay sa kondisyon ng pagbuo ng isang katangian o pangkat ng mga katangian, gayunpaman, ang mga gene ay maaari ding magkaroon ng maraming epekto - ito ay tinatawag na pleiotropy.
Tinutukoy ng pag-aari ng dosis ng pagkilos ang limitasyon kung saan maaaring umunlad ang isang katangiang tinutukoy ng isang gene.
Ang mga ito ay nailalarawan din ng isang allelic state, iyon ay, halos lahat ng mga gene ay nasa alleles, ang bilang nito ay nagsisimula sa dalawa.
Ang mga Chromosome ay isang matingkad na kulay na katawan, na binubuo ng isang molekula ng DNA na nauugnay sa mga protina ng histone. Ang mga chromosome ay nabuo mula sa chromatin sa simula ng cell division (sa prophase ng mitosis), ngunit ang mga ito ay pinakamahusay na pinag-aralan sa metaphase ng mitosis. Kapag ang mga chromosome ay matatagpuan sa eroplano ng ekwador at malinaw na nakikita sa isang light microscope, ang DNA sa kanila ay umaabot sa pinakamataas na helicity.
Ang mga kromosom ay binubuo ng 2 magkakapatid na chromatids (dobleng molekula ng DNA) na konektado sa isa't isa sa rehiyon ng pangunahing paghihigpit - ang sentromere. Hinahati ng centromere ang chromosome sa 2 braso. Depende sa lokasyon ng centromere, ang mga chromosome ay nahahati sa:
ang metacentric centromere ay matatagpuan sa gitna ng chromosome at ang mga braso nito ay pantay;
ang submetacentric centromere ay inilipat mula sa gitna ng mga chromosome at ang isang braso ay mas maikli kaysa sa isa;
acrocentric - ang centromere ay matatagpuan malapit sa dulo ng chromosome at ang isang braso ay mas maikli kaysa sa isa.
Sa ilang chromosome, may mga pangalawang constriction na naghihiwalay mula sa balikat ng chromosome isang rehiyon na tinatawag na satellite, kung saan nabuo ang nucleolus sa interphase nucleus.
Mga Panuntunan ng Chromosome
1. Ang katatagan ng bilang. Ang mga somatic cell ng katawan ng bawat species ay may mahigpit na tinukoy na bilang ng mga chromosome (sa mga tao -46, sa mga pusa - 38, sa mga langaw ng prutas - 8, sa mga aso -78, sa mga manok -78).
2. Pagpapares. Ang bawat chromosome sa somatic cells na may diploid set ay may parehong homologous (parehong) chromosome, magkapareho sa laki, hugis, ngunit hindi pantay ang pinagmulan: ang isa ay mula sa ama, ang isa ay mula sa ina.
3. Pagkatao. Ang bawat pares ng chromosome ay naiiba sa iba pang pares sa laki, hugis, paghahalili ng liwanag at madilim na mga guhit.
4. Pagpapatuloy. Bago ang paghahati ng cell, ang DNA ay nadoble at ang resulta ay 2 kapatid na chromatids. Pagkatapos ng paghahati, isang chromatid ang pumapasok sa mga anak na selula at, sa gayon, ang mga chromosome ay tuluy-tuloy - isang chromosome ang nabuo mula sa chromosome.
Ang lahat ng chromosome ay nahahati sa mga autosome at sex chromosome. Autosomes - lahat ng chromosome sa mga cell, maliban sa mga sex chromosome, mayroong 22 pares ng mga ito. Sekswal - ito ang ika-23 pares ng mga kromosom, na tumutukoy sa pagbuo ng katawan ng lalaki at babae.
Sa mga somatic cell mayroong isang double (diploid) na hanay ng mga chromosome, sa mga sex cell - haploid (solong).
Ang isang tiyak na hanay ng mga chromosome ng isang cell, na nailalarawan sa pamamagitan ng pare-pareho ng kanilang bilang, laki at hugis, ay tinatawag na karyotype.
Upang maunawaan ang isang kumplikadong hanay ng mga chromosome, ang mga ito ay nakaayos sa mga pares habang ang kanilang laki ay bumababa, na isinasaalang-alang ang posisyon ng sentromere at ang pagkakaroon ng pangalawang constrictions. Ang ganitong sistematikong karyotype ay tinatawag na idiogram.
Sa unang pagkakataon, iminungkahi ang naturang sistematisasyon ng mga chromosome sa Congress of Geneticists sa Denver (USA, 1960)
Noong 1971, sa Paris, ang mga chromosome ay inuri ayon sa kulay at paghalili ng madilim at magaan na banda ng hetero- at euchromatin.
Upang pag-aralan ang karyotype, ginagamit ng mga geneticist ang paraan ng pagsusuri ng cytogenetic, kung saan ang isang bilang ng mga namamana na sakit na nauugnay sa isang paglabag sa bilang at hugis ng mga chromosome ay maaaring masuri.
1.2. Ang siklo ng buhay ng isang cell.
Ang buhay ng isang cell mula sa pagsisimula nito bilang resulta ng paghahati sa sarili nitong dibisyon o kamatayan ay tinatawag na cell life cycle. Sa buong buhay, ang mga cell ay lumalaki, nag-iiba, at nagsasagawa ng mga partikular na function.
Ang buhay ng isang cell sa pagitan ng mga dibisyon ay tinatawag na interphase. Ang interphase ay binubuo ng 3 panahon: presynthetic, synthetic at postsynthetic.
Ang presynthetic period ay agad na sumusunod sa dibisyon. Sa oras na ito, ang cell ay lumalaki nang masinsinan, na nagdaragdag ng bilang ng mitochondria at ribosome.
Sa panahon ng sintetikong panahon, nangyayari ang pagtitiklop (pagdodoble) ng dami ng DNA, pati na rin ang synthesis ng RNA at mga protina.
Sa panahon ng post-synthetic, ang cell ay nag-iimbak ng enerhiya, ang mga achromatin spindle protein ay na-synthesize, at ang mga paghahanda para sa mitosis ay isinasagawa.
Mayroong iba't ibang uri ng cell division: amitosis, mitosis, meiosis.
Ang Amitosis ay isang direktang dibisyon ng mga prokaryotic na selula at ilang mga selula sa mga tao.
Ang mitosis ay isang hindi direktang paghahati ng cell kung saan ang mga chromosome ay nabuo mula sa chromatin. Ang mga somatic cell ng mga eukaryotic organism ay nahahati sa pamamagitan ng mitosis, bilang isang resulta kung saan ang mga cell ng anak na babae ay tumatanggap ng eksaktong parehong hanay ng mga chromosome tulad ng mayroon ang cell ng anak na babae.
Mitosis
Ang mitosis ay binubuo ng 4 na yugto:
Ang prophase ay ang paunang yugto ng mitosis. Sa oras na ito, nagsisimula ang spiralization ng DNA at pagpapaikli ng mga chromosome, na mula sa manipis na hindi nakikitang mga chromatin thread ay nagiging maikli na makapal, nakikita sa isang light microscope, at nakaayos sa anyo ng isang bola. Ang nucleolus at ang nuclear envelope ay nawawala, at ang nucleus ay nawasak, ang mga centrioles ng cell center ay naghihiwalay sa mga pole ng cell, at ang fission spindle thread ay umaabot sa pagitan nila.
Metaphase - ang mga chromosome ay lumilipat patungo sa gitna, ang mga spindle thread ay nakakabit sa kanila. Ang mga kromosom ay matatagpuan sa eroplano ng ekwador. Malinaw na nakikita ang mga ito sa ilalim ng mikroskopyo at ang bawat chromosome ay binubuo ng 2 chromatids. Sa yugtong ito, mabibilang ang bilang ng mga chromosome sa isang cell.
Anaphase - ang mga kapatid na chromatids (lumitaw sa sintetikong panahon kapag ang DNA ay nadoble) ay naghihiwalay patungo sa mga pole.
Ang Telophase (telos Greek - dulo) ay ang kabaligtaran ng prophase: ang mga chromosome mula sa maikli makapal na nakikita ay nagiging manipis na mahaba na hindi nakikita sa isang light microscope, ang nuclear envelope at nucleolus ay nabuo. Ang Telophase ay nagtatapos sa paghahati ng cytoplasm sa pagbuo ng dalawang anak na selula.
Ang biological na kahalagahan ng mitosis ay ang mga sumusunod:
Ang mga cell ng anak na babae ay tumatanggap ng eksaktong parehong set ng mga chromosome na mayroon ang mother cell, kaya ang isang pare-parehong bilang ng mga chromosome ay pinananatili sa lahat ng mga cell ng katawan (somatic).
lahat ng mga cell ay nahahati maliban sa mga sex cell:
lumalaki ang katawan sa embryonic at postembryonic period;
lahat ng mga functional na hindi na ginagamit na mga cell ng katawan (epithelial cells ng balat, mga selula ng dugo, mga cell ng mauhog lamad, atbp.) ay pinalitan ng mga bago;
nagaganap ang mga proseso ng pagbabagong-buhay (pagbawi) ng mga nawalang tissue.
Diagram ng mitosis
Kapag nalantad sa hindi kanais-nais na mga kondisyon sa isang naghahati na cell, ang spindle ng dibisyon ay maaaring hindi pantay na iunat ang mga chromosome sa mga pole, at pagkatapos ay ang mga bagong cell ay nabuo na may ibang hanay ng mga chromosome, isang patolohiya ng mga somatic cells (autosomal heteroploidy) ay nangyayari, na humahantong sa sakit ng mga tisyu, organo, katawan.
Noong 1888, natuklasan ang mga filamentous na istruktura sa nuclei ng mga eukaryotic cell, na pinangalanan ni Wilhelm. Waldeyer chromosome (mula sa Greek chroma - kulay, pangkulay, soma - katawan). Dagdag pa, ito ay nakumpirma na Ang mga kromosom ay materyal na tagapagdala ng namamana na impormasyon.
kanin. 7.1. SA. Waldeyer ( 1836-1921)
Ang hitsura ng mga chromosome ay makabuluhang nagbabago sa panahon ng cell cycle. Sa panahon sa pagitan ng mga dibisyon ng cell (sa interphase), ang mga chromosome ay mahaba, napakanipis na mga thread, na makikita lamang gamit ang isang electron microscope (Fig. 7.2). Ang mga ito ay ipinamamahagi nang pantay-pantay sa buong dami ng nucleus.
kanin. 7.2. Mga kromosom sa interphase
mahusay na nakikilala sa ilaw na mikroskopyo chromosome ay nagiging sa panahon ng cell division, kapag sila ay baluktot sa isang spiral, habang ang pagpapaikli at pampalapot (Larawan 7.3.).
Ang namamana na impormasyon sa mga chromosome ay naitala bilang isang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide ng mga molekula ng nucleic acid. Sa mga selula ng mga eukaryote (at isang bilang ng mga prokaryote), ang DNA ay gumaganap ng mga tungkulin ng pag-iimbak, pagpapadala at pagpapatupad ng namamana na impormasyon. Walang "purong" DNA sa mga selula. Sa lahat ng yugto ng cell cycle, ang mga molekula ng DNA ay magkakaugnay sa mga protina. Chromatin(Greek chroma - kulay, pintura at Greek nitos - thread) ay ang sangkap ng chromosome - isang complex ng DNA, RNA at mga protina. Ang Chromatin ay matatagpuan sa loob ng nucleus ng eukaryotic cells. Sa mga cell ng interphase, ang chromatin ay maaaring pantay na punan ang dami ng nucleus. Para sa isang malinaw na paglilipat ng impormasyon sa pagitan ng mga daughter cell, ang mga chromosome thread ay sumasailalim sa isang serye ng mga yugto ng mas siksik na pag-iimpake at nabubuo sa mga chromatids. Ang mga chromosome ng eukaryotic cells sa metaphase ng cell division (mitosis) ay binubuo ng dalawang chromatids na konektado sa rehiyon ng pangunahing constriction - ang centromere (Fig. 7.3.).
kanin. 7.3. Ang istraktura ng chromosome sa metaphase ng mitosis
Ang bawat species ng mga organismo ay may mahigpit na tinukoy na hanay ng mga chromosome.
Halimbawa, sa nucleus ng isang somatic cell tao - 46 chromosome, 2 kung saan (X, Y) ang tumutukoy sa kasarian (Larawan 7.4.).
kanin. 7.4. mga chromosome ng tao
Ang hanay ng mga chromosome sa mga selula ng katawan ng isang organismo ng isang species o iba pa ay nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang bilang, laki, hugis, mga tampok na istruktura at tinatawag na karyotype(mula sa karyo ... at Greek týpos - pattern, anyo, uri). Ang karyotype ay nagsisilbing isang "pasaporte" ng mga species, mapagkakatiwalaan na nakikilala ito mula sa mga karyotype iba pang uri.
Chromosomal set na natanggap mula sa mga magulang - genotype, at ang mga gametes genome.
Naglalaman ang mga somatic cell diploid(double - 2n) set ng chromosomes, sex cell - haploid(iisang - n). Halimbawa, ang diploid set ng roundworm chromosomes ay 2, Drosophila - 8, chimpanzee - 48, crayfish - 196. Ang mga chromosome ng diploid set ay nahahati sa mga pares; Ang mga chromosome ng isang pares ay may parehong istraktura, laki, hanay ng mga gene at tinatawag homologo.
Mga function ng chromosome:
1) imbakan ng namamana na impormasyon,
2) ang paglipat ng genetic material mula sa mother cell patungo sa anak na babae.
Istruktura ng DNA
Discoverer ng DNA - Johann Friedrich Misher. Noong 1869, inihiwalay niya mula sa nuclei ng mga leukocytes ang isang sangkap na tinawag niyang nuclein. Ang terminong "nucleic acid" ay likha noong 1899.
kanin. 7.5. I. F. Misher (1844–1895)
Ang laki ng DNA ay depende sa uri ng organismo. Ang pisikal na haba ng DNA ng mga virus ay sampu-sampung micrometer, bacteria - millimeters, at tao - 2 metro. Ang istraktura ng DNA noong 1953. naka-install si james Watson at Francis sigaw.
kanin. 7.6. J. Watson F. sigaw
Ayon sa modelo Watson Creek, Ang DNA ay isang double helix. Ang dalawang kadena ay mahigpit na konektado sa isa't isa. Ang bawat kadena ay isang polimer, ang mga monomer na kung saan ay mga nucleotide ng 4 na uri, na naiiba sa nitrogenous base (Larawan 7.7.).
kanin. 7.7. Diagram ng istraktura ng DNA nucleotides
(A-adenine, G-guanine, T-thymine, C-cytosine)
Ang mga chain ng DNA ay nakatuon sa isang mahigpit na tinukoy na paraan: ang mga nitrogenous na base ng mga nucleotide ng parehong mga chain ay nakabukas papasok, at ang mga sugars at phosphates ay nakabukas palabas; sa pagitan ng mga nitrogenous base ng pares A at T, 2 hydrogen bond ang nabuo, at sa pagitan ng G at C - 3, samakatuwid, ang lakas Mga komunikasyon sa G-C mas mataas kaysa sa A-T (Larawan 7.8.).
kanin. 7.8. Istruktura ng DNA
Ang mga nitrogenous base ng 2 DNA strands ay nakaayos ayon sa prinsipyo complementarity(lat. komplementum- karagdagan), i.e. umakma sa isa't isa (magkasya tulad ng isang "susi sa isang kandado"):
A-T(Ang Adenine ay pinagsama sa Thymine)
G-C(Ang Guanine ay pinagsama sa Cytosine) (Larawan 7.9.).
kanin. 7.9. Ang prinsipyo ng complementarity sa molekula ng DNA
Alam ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa isang strand ng DNA, maaari mong malaman ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa isa pang strand ng parehong DNA.
Bago pa man matuklasan sina Watson at Crick, noong 1950, ang biochemist ng Australian biochemist Edwin Chargaff nabuo ang panuntunan na:
- ang halaga ng adenine ay katumbas ng halaga ng thymine, at ang guanine ay katumbas ng cytosine: A=T, G=C
- ang dami (A + G) ay katumbas ng dami (T + C): A+G=T+C.
kanin. 7.10. E. Chargaff (1905-2002)
Ang mga selula ng isang organismo ng species na ito ay naglalaman ng DNA na may parehong komposisyon ng mga nucleotides, na hindi nakasalalay sa alinman sa nutrisyon o kapaligiran, o sa edad ng organismo. Ang komposisyon ng nucleotide ng DNA ng iba't ibang species ay iba.
Dahil ang mga molekula ng DNA ay ang mga template para sa synthesis ng lahat ng mga protina ng katawan, ang DNA ay naglalaman ng impormasyon tungkol sa istraktura, aktibidad ng mga cell, lahat ng mga tampok ng bawat cell at ang organismo sa kabuuan.
Ang katotohanan na ang DNA at RNA ay nakapaloob sa parehong mga selula ng hayop at sa mga selula ng halaman ay naging malinaw lamang sa pagtatapos ng 30s ng ika-20 siglo. Dati ay pinaniniwalaan na ang DNA ay nakapaloob lamang sa mga selula ng hayop, at RNA sa mga selula ng halaman. Ang katotohanan na ang RNA ay nakapaloob sa lahat ng mga selula, at hindi gaanong nasa nucleus tulad ng sa cytoplasm, ay nakilala lamang noong 1940s.
- Pagtitiklop ng DNA
Pagtitiklop - ito ang proseso ng pag-synthesize ng molekula ng DNA ng anak na babae sa template ng molekula ng magulang na DNA, iyon ay, pagkopya ng DNA ng magulang upang bumuo ng DNA ng anak na babae. Sa panahon ng pagtitiklop, ang mga molekula ng DNA ay nadoble ayon sa prinsipyo ng complementarity (Larawan 7.9.). Sa tulong ng mga espesyal na enzyme, ang mga bono ng hydrogen na humahawak sa mga hibla ng DNA ay nasira, ang mga hibla ay naghihiwalay, at ang mga pantulong na nucleotide ay sunud-sunod na nakakabit sa bawat nucleotide ng bawat isa sa mga hibla na ito. Ang mga dispersed strands ng orihinal (maternal) na molekula ng DNA ay matrix - itinatakda nila ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa bagong synthesize na kadena. Bilang resulta ng pagkilos ng isang kumplikadong hanay ng mga enzyme, ang mga nucleotide ay konektado sa bawat isa. Kasabay nito, ang mga bagong strand ng DNA ay nabuo, na pantulong sa bawat isa sa mga pinaghiwalay na strand (Larawan 7.11.).
kanin. 7.11. scheme ng pagdoble ng DNA
Kaya, bilang isang resulta ng pagtitiklop, ang dalawang dobleng helix ng DNA (mga molekula ng anak na babae) ay nilikha, bawat isa sa kanila ay may isang strand na nakuha mula sa magulang na molekula at isang strand na na-synthesize muli.
Ang mga molekula ng DNA ng anak na babae ay hindi naiiba sa bawat isa at mula sa molekula ng magulang. Kapag nahati ang isang cell, ang mga molekula ng DNA ng anak na babae ay naghihiwalay sa pagitan ng dalawang nagreresultang mga selula, na ang bawat isa, bilang resulta, ay magkakaroon ng parehong impormasyon na nasa mother cell. Kaya ang DNA ay nagpapadala ng impormasyong nakaimbak dito tungkol sa istruktura ng mga molekula ng protina.
Gene. Genetic code
Namamana na impormasyong nakapaloob sa DNA - genetic.
Gene- isang seksyon ng isang molekula ng DNA na naglalaman ng impormasyon tungkol sa pangunahing istraktura ng isang protina, i.e. elementarya na yunit ng genetic at namamana na impormasyon. Ang viral DNA ay naglalaman ng ilang mga gene, ang bacterial DNA ay naglalaman ng libu-libong mga gene. Mayroong humigit-kumulang 50 libong mga gene sa genome ng tao. Ang ilang mga gene ay "gumagana" lamang kapag ilang kundisyon. Kaya, ang gene na kumokontrol sa synthesis ng insulin ay magagawa lamang ang mga function nito sa mga espesyal na selula ng pancreas, at ang hemoglobin ay ginawa lamang kung ang mga gene na responsable para sa synthesis nito ay nasa mga selula ng mga batang pulang selula ng dugo.
Genetic code(Mula sa Greek Genos - pinanggalingan + French Code - conditional abbreviation) ay isang paraan ng pag-encode ng amino acid sequence ng mga protina gamit ang nucleotide sequence, katangian ng lahat ng buhay na organismo. Ang kakanyahan ng code ay ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa messenger RNA (mRNA) ay tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa protina. Ang carrier ng genetic na impormasyon ay DNA, ngunit dahil ang mRNA, isang kopya ng isa sa mga DNA strands, ay direktang kasangkot sa synthesis ng protina, ang genetic code ay nakasulat sa "wika" ng RNA.
Ang bawat nucleotide ay tinutukoy ng isang malaking titik, na nagsisimula sa pangalan ng nitrogenous base na bahagi nito:
- Isang adenine;
- G guanine;
- C cytosine;
- T thymine (sa DNA) o Y uracil (sa mRNA). Binubuo ng mga titik na ito ang alpabeto genetic code. Sa mga molekula ng DNA at RNA, ang mga nucleotide ay nakahanay sa mga kadena at, sa gayon, ang mga pagkakasunud-sunod ng mga genetic na titik ay nakuha.
Ang pagiging carrier ng mga gene at pagtukoy sa mga namamana na katangian ng mga cell at organismo.
Sa karamihan ng mga kaso, ang mga chromosome ay malinaw na nakikita lamang sa mga cell na naghahati. Sa yugto ng metaphase, makikita ang mga ito kahit sa isang light microscope. Sa panahong ito, posibleng matukoy ang bilang ng mga chromosome, ang kanilang laki, hugis at istraktura.
Ang bilang ng mga chromosome ay karaniwang pare-pareho para sa lahat ng mga selula ng isang indibidwal ng anumang uri ng mga hayop at halaman; ganun din sa lalaki. Ngunit sa iba't ibang mga species, ang bilang ng mga chromosome ay hindi pareho. Maaari silang nasa core mula dalawa hanggang ilang daan.
Ang bawat chromosome ay binubuo ng isang molekula ng DNA at ang mga kasamang protina nito. SA istruktural na organisasyon Ang DNA ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa mga tiyak na protina - histone At hindi histone. Ito ay pinaniniwalaan na ang lahat ng nuclear DNA ay nauugnay sa mga protina na ito at bumubuo ng isang nucleoprotein complex na tinatawag kromatin(gr. chromatos- "kulay kulay").
Non-histone ang mga protina ay lubhang magkakaibang. Kabilang sa mga ito ang maraming mga enzyme na nagbibigay ng mga proseso ng pagtitiklop ng DNA, transkripsyon, pati na rin ang ilang mga protina ng nuclear matrix. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga non-histone chromatin na protina ay gumaganap din ng ilang mga function ng regulasyon.
Mga histone ay mga protina na mayaman sa arginine at lysine amino acid residues, na tumutukoy sa alkaline properties ng mga protina na ito. Ang mga histone ay mga istrukturang protina na may mahalagang papel sa pag-iimpake ng DNA. Halimbawa, sa isang pinalawig na estado, ang haba ng DNA double helix na nakapaloob sa chromosome ng tao ay magiging average ng mga 4-5 cm, at sa tulong ng mga histones, ang naturang molekula ay naka-pack sa chromosome, na sinusukat ng mga fraction ng micrometer. . Kung ikukumpara sa iba pang mga protina, ang bilang ng mga histones sa isang cell ay napakalaki - ito ay halos katumbas ng masa ng DNA na nakapaloob sa nucleus, na nagpapahiwatig ng kanilang malaki at aktibong pakikilahok sa pag-istruktura ng chromatin mula sa molekular na estado ng DNA hanggang sa form sa anyo ng isang chromosome.
Ang molekula ng DNA sa chromosome ay napakasiksik. Mayroong ilang mga antas compactization chromatin sa nucleus ng eukaryotic cells: mula sa double filamentous helical DNA molecule hanggang sa superpacked na estado nito sa chromosome (Fig. 46).
Iba-iba ang hugis ng mga chromosome sa mga cell na may iba't ibang uri. Ngunit lahat sila ay itinayo ayon sa parehong plano. Sa yugto ng metaphase ng mitosis, ang mga chromosome ay malinaw na nakikilala sa ilalim ng mikroskopyo. Para silang dalawang hugis baras na katawan - chromatid, nakatali sa isang pagsisikip - sentromere. Ang centromere ay isang maliit na seksyon ng chromosome kung saan ang mga spindle thread ay nakakabit sa panahon ng mitosis (at meiosis) at kung saan kinokontrol ang paggalaw ng paghihiwalay ng mga chromosome sa panahon ng cell division. Hinahati ng centromere ang chromosome sa dalawang pantay na haba. balikat. Ang mga dulo ng chromosome ay tinatawag mga telomere. Pinoprotektahan nila ang mga dulo ng chromosome mula sa pagdikit.
Ang mga kromosom na kulang sa sentromere ay hindi makakagawa ng maayos na paggalaw sa panahon ng paghahati ng cell. Karaniwan, ang centromere ng isang chromosome ay sumasakop sa isang tiyak na lugar, at ito ay isa sa mga palatandaan kung saan ang mga chromosome ay nakikilala. Ang pagbabago sa posisyon ng centromere sa isang partikular na chromosome ay nagsisilbing indicator ng chromosomal rearrangements.materyal mula sa site
Bilang isang tampok ng mga chromosome, ang kanilang kakayahang magdoble (self-reproduction) ay dapat tandaan. Ang pagdoble ng kromosom ay batay sa proseso ng pagtitiklop ng mga molekula ng DNA, na nagsisiguro ng tumpak na pagkopya at paghahatid ng genetic na impormasyon mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon. Ang pagdoble ng kromosom ay isang kumplikadong proseso na nagsasangkot hindi lamang sa pagtitiklop ng mga higanteng molekula ng DNA, kundi pati na rin sa synthesis ng mga protinang chromosomal na nakagapos sa DNA. Ang huling yugto ng chromosomal duplication ay ang packaging ng DNA at ang kanilang mga protina sa chromosome.
Ang mga protina na nakapalibot sa mga indibidwal na seksyon ng DNA ay kasangkot din sa regulasyon ng RNA synthesis. Ang mga seksyon ng DNA na sakop ng mga protina ay hindi may kakayahang mag-synthesize ng RNA, ibig sabihin, ang mga ito ay "hindi nababasa", habang ang mga napalaya mula sa mga protina ay may kakayahan (ang impormasyon ay tinanggal mula sa kanila, ibig sabihin, sila ay "nababasa"). Ngunit sa pangkalahatan, ang mga chromosome sa isang buhay na cell ay nagbibigay ng RNA synthesis na kinakailangan para sa kasunod na synthesis ng mga cell protein.
Sa pahinang ito, materyal sa mga paksa:
Mga antas ng istrukturang organisasyon ng mga chromosome sa madaling sabi
Anong istraktura ng chromosome ang tumutukoy sa hugis nito?
Ang mga istrukturang function ng chromosome ay nag-uulat
Ilarawan ang mga uri ng chromosome
Abstract tungkol sa istraktura ng mga chromosome
Mga tanong tungkol sa item na ito: