Ele constau din două fire - cromatide

Aranjat în paralel și interconectat la un punct, numit centromer

sau constricție primară

Pe unii cromozomi se poate vedea și întindere secundară.

Dacă constricția secundară este situată aproape de capătul cromozomului, atunci regiunea distală delimitată de acesta se numește satelit.

Secțiunile de capăt ale cromozomilor au o structură specială și sunt numite telomerii

Secțiunea unui cromozom de la telomer la centromer se numește brațul cromozomilor

Fiecare cromozom are două brațe. În funcție de raportul dintre lungimile brațelor, se disting trei tipuri de cromozomi: 1) metacentrici (brațe egale); 2) submetacentric (umăr inegal); 3) acrocentric, în care un umăr este foarte scurt și nu întotdeauna se distinge clar.

Împreună cu localizarea centromerului, prezența unei constricții secundare și a unui satelit, lungimea lor este importantă pentru determinarea cromozomilor individuali. Pentru fiecare cromozom dintr-un anumit set, lungimea acestuia rămâne relativ constantă. Măsurarea cromozomilor este necesară pentru a studia variabilitatea lor în ontogeneză în legătură cu boli, anomalii și funcția reproductivă afectată.

Structura fină a cromozomilor.

Analiza chimică a structurii cromozomilor a arătat prezența a două componente principale în aceștia: acidul dezoxiribonucleic (ADN) și proteine ​​precum histonele și protomitul (în celulele germinale). Studiile structurii submoleculare fine a cromozomilor au condus oamenii de știință la concluzia că fiecare cromatidă conține un fir - şchiopătură. Fiecare cromonem este alcătuit dintr-o moleculă de ADN. Baza structurală a cromatidei este o catenă de natură proteică. Cromonemul este aranjat într-o cromatidă într-o formă apropiată de spirală. Dovezile acestei presupuneri au fost obținute, în special, în studiul celor mai mici particule de schimb ale cromatidelor surori, care au fost localizate peste cromozom.

Cariotip

Când se analizează seturi de cromozomi din celule tipuri diferite s-au găsit diferențe în numărul de cromozomi sau structura lor, sau ambele în același timp. Setul de caracteristici cantitative și structurale ale setului diploid de cromozomi ai speciei a primit numele cariotip

De definiție de S. G. Navashin, cariotip

Această structură este un fel de formulă a speciei. Cariotipul conține informațiile genetice ale unui individ, modificări în care implică modificări ale semnelor și funcțiilor organismului acestui individ sau descendenților acestuia. Prin urmare, este atât de important să cunoaștem caracteristicile structurii normale a cromozomilor pentru, dacă este posibil, pentru a putea identifica modificările cariotipului.

ADN-ul este un purtător material al proprietăților eredității și variabilității și conține informații biologice - un program pentru dezvoltarea unei celule, a unui organism, scris folosind un cod special.

Histonele sunt reprezentate de cinci fracții: HI, H2A, H2B, H3, H4. Fiind proteine ​​de bază încărcate pozitiv, acestea sunt destul de ferm atașate de moleculele de ADN, ceea ce împiedică citirea informațiilor biologice conținute în acesta. aceste proteine ​​îndeplinesc o funcție structurală, asigurând organizarea spațială a ADN-ului în cromozomi

ARN-ul cromozomului este reprezentat parțial de produse de transcripție care nu au părăsit încă locul de sinteză. Unele fracții au o funcție de reglare.

Rolul de reglementare al componentelor cromozomilor este de a „interzice” sau „permite” eliminarea informațiilor din molecula de ADN.

Primul nivel este catena nucleozomală. ADN + proteine ​​histone H2A, H2B, H3, H4. Gradul de scurtare este de 6-7 ori. Al doilea: fibrila de cromatină. Catena de nucleozom + proteina histona H1. Scurtarea de 42 de ori. Al treilea: cromozomul de interfaza. Fibrila de cromatină este pliată în bucle cu ajutorul proteinelor non-histone. Scurtarea de 1600 de ori. Al patrulea. cromozom metafază. supracondensarea cromatinei. Scurtarea de 8000 de ori.

Structura și funcțiile cromozomilor umani în metafază

Metafaza ocupă o parte semnificativă a perioadei de mitoză și se caracterizează printr-o stare relativ stabilă.

În tot acest timp, cromozomii sunt menținuți în planul ecuatorial al fusului datorită forțelor de tensiune echilibrate ale microtubulilor.

În metafază, precum și în timpul altor faze de mitoză, reînnoirea activă a microtubulilor fusului continuă prin asamblarea intensivă și depolimerizarea moleculelor de tubulină. Până la sfârșitul metafazei, se observă o separare clară a cromatidelor surori, legătura dintre care se păstrează doar în regiunile centromerice. Brațele cromatidelor sunt dispuse paralel între ele, iar golul care le separă devine clar vizibil.

Nu ați găsit ceea ce căutați? Utilizați căutarea:

Elice de ADN din nucleuîmpachetate în cromozomi. Celula umană conține 46 de cromozomi dispuși în 23 de perechi. Majoritatea genelor care formează o pereche pe cromozomi omologi sunt aproape sau complet identice și se aude adesea că toate genele din genomul uman au propria lor pereche, deși acest lucru nu este în întregime corect.

Alături de ADN cromozomii conțin o mulțime de proteine, dintre care majoritatea sunt reprezentate de molecule mici de histonă încărcate pozitiv. Ele formează multe structuri mici, asemănătoare bobinelor, care, una după alta, sunt înfășurate de segmente scurte de ADN.

Aceste structuri Joaca rol important în reglarea activității ADN-ului, deoarece acestea asigură „ambalajul” său dens și, astfel, fac imposibilă utilizarea acestuia ca șablon pentru sinteza noului ADN. Există, de asemenea, proteine ​​reglatoare care, dimpotrivă, decondensează porțiuni mici din ambalajul histonelor ADN, permițând astfel sinteza ARN.

Video: Mitoză. Mitoza celulară. Fazele mitozei

Printre principalele componente cromozomiale există și proteine ​​non-histone, care, pe de o parte, sunt proteine ​​structurale ale cromozomilor și, pe de altă parte, sunt activatori, inhibitori sau enzime în compoziția sistemelor genetice reglatoare.

Replicarea completă a cromozomilorîncepe la câteva minute după finalizarea replicării ADN-ului. În acest timp, catenele de ADN nou sintetizate se combină cu proteine. Doi cromozomi nou formați rămân atașați unul de celălalt până la sfârșitul mitozei într-o regiune apropiată de centrul lor și numită centromer. Cromozomii care se separă, dar nu se separă se numesc cromatide.

Procesul de diviziune a celulei mamăîn două celule fiice se numește mitoză. În urma replicării cromozomilor cu formarea a două cromatide, mitoza începe automat în 1-2 ore.

Una dintre cele mai timpurii schimbări în citoplasmă asociat cu mitoza apare târziu în interfază și implică centriolii.Centriolii, precum ADN-ul și cromozomii, se dublează în timpul interfazei - acest lucru are loc de obicei cu puțin timp înainte de replicarea ADN-ului. Centriolul, de aproximativ 0,4 µm lungime și aproximativ 0,15 µm în diametru, constă din nouă triplete de tuburi paralele asamblate sub forma unui cilindru. Centriolii fiecărei perechi se află în unghi drept unul față de celălalt. O pereche de centrioli împreună cu substanța adiacentă se numește centrozom.

Fazele mitozei celulare

Cu puțin timp înainte de începere mitoză ambele perechi de centrioli încep să se miște în citoplasmă, îndepărtându-se unul de celălalt. Această mișcare se datorează polimerizării proteinei microtubulilor, care încep să crească de la o pereche de centrioli la alta și, din această cauză, îi împing la polii opuși ai celulei. În același timp, din fiecare pereche de centrioli încep să crească și alți microtubuli, care cresc în lungime și se îndepărtează radial de ei sub formă de raze, formând așa-numita astrosferă la fiecare pol al celulei. Unele dintre razele sale pătrund în membrana nucleară, contribuind astfel la separarea fiecărei perechi de cromatide în timpul mitozei. Grupul de microtubuli dintre două perechi de centrioli se numește fusul de diviziune, iar întregul set de microtubuli, împreună cu centriolii, se numește aparat mitotic.

Profaza. Pe măsură ce axul se formează în nucleu, cromozomii încep să se condenseze (în interfază sunt formați din două lanțuri slab conectate), care, datorită acestui fapt, devin clar distins.

prometafaza. Microtubulii care vin din astrosferă distrug învelișul nuclear. În același timp, alți microtubuli care se extind din astrosferă se atașează de centromeri, care încă conectează toate cromatidele în perechi și încep să tragă ambele cromatide ale fiecărei perechi către diferiți poli ai celulei.

Video: Fazele meiozei

metafaza. În timpul metafazei, astrosferele se depărtează mai mult una de cealaltă.

Se crede că mișcarea lor se datorează microtubulilor care se extind din ele. Acești microtubuli sunt țesuți împreună și formează un fus, care respinge centriolii unul de celălalt. Se crede, de asemenea, că moleculele de proteine ​​mici contractile, sau „molecule motorii” (posibil similare cu actina), sunt situate între microtubulii fusului, care asigură alunecarea reciprocă a microtubulilor în direcții opuse, așa cum se întâmplă în timpul contracției musculare. Microtubulii atașați la centromeri trag cromatidele în centrul celulei și le aliniază sub forma unei plăci metafazice de-a lungul ecuatorului fusului.

Anafaza. În această fază, cele două cromatide ale fiecărei perechi se desprind una de cealaltă la centromer. Toate cele 46 de perechi de cromatide se separă și formează două seturi independente de 46 de cromozomi fiice. Fiecare set de cromozomi se deplasează în astrosfere opuse, iar polii celulei care se divide în acest moment diverg din ce în ce mai mult.

Telofază. În această fază, două seturi de cromozomi fiice diverg complet, aparatul mitotic este distrus treptat și se formează o nouă înveliș nuclear în jurul fiecărui set de cromozomi datorită membranei reticulului endoplasmatic. La scurt timp după aceea, apare o constricție între cei doi nuclei noi, împărțind celula în două celule fiice. Diviziunea se datorează formării unui inel de microfilamente de actină și, eventual, miozină (două proteine ​​musculare contractile) în constricția dintre celulele fiice, care le unește unele de altele.

Video educațional: mitoza celulară și etapele acesteia

Atentie, doar AZI!

Compoziția chimică a cromozomilor

cromatina,

Proteinele reprezintă o parte semnificativă a substanței cromozomilor.

Ele reprezintă aproximativ 65% din masa acestor structuri. Toate proteinele cromozomiale sunt împărțite în două grupe: histone și proteine ​​nonhistone.

Histones

Numărul de fracții nonhistone

cromozomii.

Morfologia cromozomilor

centromerii cromozomi fiice,

Orez. 3,52. Forme cromozomiale:

eu- telocentric, II- acrocentric, III- submetacentric, IV- metacentric;

1 - centromer, 2 - satelit, 3 - umăr scurt 4 - umăr lung, 5 - cromatide

mutații cromozomiale sau aberatii.Despre ei - în prelegerea următoare.

Informații conexe:

Cautare site:

Compoziția chimică a cromozomilor

Studiul organizării chimice a cromozomilor celulelor eucariote a arătat că aceștia constau în principal din ADN și proteine ​​care formează un complex nucleoproteic. cromatina, numit pentru capacitatea sa de a colora cu coloranți de bază.

Proteinele reprezintă o parte semnificativă a substanței cromozomilor. Ele reprezintă aproximativ 65% din masa acestor structuri. Toate proteinele cromozomiale sunt împărțite în două grupe: histone și proteine ​​nonhistone.

Histones reprezentată prin cinci fracții: HI, H2A, H2B, H3, H4. Fiind proteine ​​de bază încărcate pozitiv, acestea sunt destul de ferm atașate de moleculele de ADN, ceea ce împiedică citirea informațiilor biologice conținute în acesta. Acesta este rolul lor de reglementare. În plus, aceste proteine ​​îndeplinesc o funcție structurală, asigurând organizarea spațială a ADN-ului în cromozomi.

Numărul de fracții nonhistone proteine ​​depășește 100. Printre acestea se numără enzimele pentru sinteza și procesarea ARN-ului, replicarea și repararea ADN-ului. Proteinele acide ale cromozomilor joacă, de asemenea, un rol structural și de reglare. Pe lângă ADN și proteine, în cromozomi se găsesc și ARN, lipide, polizaharide și ioni metalici.

Rolul de reglementare al componentelor cromozomilor este de a „interzice” sau „permite” eliminarea informațiilor din molecula de ADN. Alte componente se găsesc în cantități mici.

Organizarea structurală a cromatinei

Cromatina își modifică organizarea în funcție de perioada și faza ciclului celular. În interfaza cu microscopia luminoasă este detectată sub formă de aglomerări împrăștiate în nucleoplasma nucleului. În timpul tranziției celulei la mitoză, în special în metafază, cromatina ia forma unor corpuri individuale bine distinse, intens colorate - cromozomii.

Cel mai comun punct de vedere este că cromatina (cromozomul) este un fir spiralat.

Morfologia cromozomilor

În prima jumătate a mitozei, ele constau din două cromatide conectate între ele în regiunea constricției primare ( centromerii) o secțiune special organizată a cromozomului comună ambelor cromatide surori. În a doua jumătate a mitozei, cromatidele se separă unele de altele. Ele formează șuvițe simple. cromozomi fiice, distribuite printre celulele fiice.

În funcție de locația centromerului și de lungimea brațelor situate pe ambele părți ale acestuia, se disting mai multe forme de cromozomi: cu brațe egale sau metacentrice (cu un centromer la mijloc), cu brațe inegale sau submetacentrice (cu un centromer deplasat la unul dintre capete), în formă de tijă sau acrocentric (cu un centromer situat aproape la capătul cromozomului) și punct - foarte mic, a cărui formă este dificil de determinat (Fig.).

Astfel, fiecare cromozom este individual nu numai în ceea ce privește setul de gene conținut în el, ci și în ceea ce privește morfologia și natura colorării diferențiale.

3,52. Forme cromozomiale:

eu- telocentric, II- acrocentric, III- submetacentric, IV- metacentric;

1 - centromer, 2 - satelit, 3 - umăr scurt 4 - umăr lung, 5 - cromatide

Orez. 3,53. Localizarea locilor în cromozomii umani

cu colorarea lor diferențială:

p - braț scurt, q - braț lung; 1-22 - numărul de secvență al cromozomului; XY - cromozomi sexuali

La nivel cromozomial de organizare, care apare în procesul de evoluție în celulele eucariote, aparatul genetic trebuie să îndeplinească toate cerințele pentru substratul eredității și variabilității: trebuie să se poată reproduce singur, să mențină constanța organizării sale și să dobândească modificări care pot fi transmise unei noi generații de celule.

În ciuda mecanismului evolutiv dovedit care permite menținerea constantă a organizării fizico-chimice și morfologice a cromozomilor într-un număr de generații de celule, această organizare se poate modifica sub influența diferitelor influențe. Modificările în structura cromozomului, de regulă, se bazează pe încălcarea inițială a integrității acestuia - pauze, care sunt însoțite de diferite rearanjamente numite mutații cromozomiale sau aberatii.Despre ei - în prelegerea următoare.

Informații conexe:

Cautare site:

Conceptul de „cromozom” a fost introdus în știință de Waldeimer în 1888. Cromozom - aceasta este componentă nucleul celular, cu ajutorul căruia se realizează reglarea sintezei proteinelor în celulă, adică. transmiterea de informații ereditare. Cromozomii sunt reprezentați de complexe acizi nucleici si veverita. Din punct de vedere funcțional, un cromozom este o catenă de ADN cu o suprafață funcțională uriașă. Numărul de cromozomi este constant pentru fiecare specie particulară.

Fiecare cromozom este format din două fire împletite identice morfologic de același diametru - cromatide. Sunt strâns legate centromer – structura speciala care controlează mișcarea cromozomilor în timpul diviziunii celulare.

În funcție de poziția cromozomului, corpul cromozomului este împărțit în 2 brațe. Aceasta, la rândul său, determină cele 3 tipuri principale de cromozomi.

1 tip - cromozom acrocentric.

Centromerul său este situat mai aproape de capătul cromozomului și un braț este lung, iar celălalt foarte scurt.

2 tip - cromozom submetacentric.

Centromerul său este situat mai aproape de mijlocul cromozomului și îl împarte în brațe inegale: scurte și lungi.

3 tipuri - cromozom metacentric.

Centromerul său este situat chiar în centrul corpului cromozomului și se împarte în brațe egale.

Lungimea cromozomilor variază în diferite celule de la 0,2 la 50 µm, iar diametrul variază de la 0,2 la 2 µm. Reprezentanții familiei crinilor au cei mai mari cromozomi la plante și unii amfibieni la animale. Lungimea majorității cromozomilor umani este de 2-6 microni.

Compoziție chimică Cromozomii sunt determinați în principal de ADN, precum și de proteine ​​- 5 tipuri de histonă și 2 tipuri de non-histone, precum și ARN. Caracteristicile acestora substanțe chimice determinați funcțiile importante ale cromozomilor:

1. reduplicare și transmitere material genetic din generație în generație;

2. sinteza proteinelor și controlul tuturor proceselor biochimice care stau la baza specificității dezvoltării și diferențierii sistemelor celulare ale organismului. În plus, compoziția cromozomilor a găsit: o proteină reziduală complexă, lipide, calciu, magneziu, fier.

Baza structurală a cromozomilor este complexul ADN-histone. În cromozom, catena de ADN este împachetată de histone în structuri care se repetă în mod regulat cu un diametru de aproximativ 10 nm, numite nucleozomi. Suprafața moleculelor de histonă este încărcată pozitiv, în timp ce spirala ADN este încărcată negativ. Nucleozomii sunt împachetati în structuri filamentoase numite fibrile. Sunt formate din cromatide.

Substratul principal în care este înregistrată informația genetică a unui organism este regiunile eucromatice ale cromozomilor. În schimb, există heterocromatina inertă. Spre deosebire de eucromatina, care conține gene unice, un dezechilibru în care afectează negativ fenotipul unui organism, o modificare a cantității de heterocromatină are un efect mult mai puțin sau deloc asupra dezvoltării trăsăturilor organismului.

Pentru a facilita înțelegerea complexului complex de cromozomi care alcătuiesc cariotipul, aceștia pot fi aranjați sub forma unei idiograme întocmite de S.G.Novashin. Într-o idiogramă, cromozomii (cu excepția cromozomilor sexuali) sunt aranjați în ordine descrescătoare de mărime.

Cu toate acestea, identificarea numai după dimensiune este dificilă, deoarece un număr de cromozomi au dimensiuni similare. Mărimea cromozomilor este măsurată prin lungimea lor absolută sau relativă în raport cu lungimea totală a tuturor cromozomilor din setul haploid. Cei mai mari cromozomi umani sunt de 4-5 ori mai lungi decât cei mai mici cromozomi. În 1960, s-a propus o clasificare a cromozomilor umani în funcție de caracteristicile morfologice: mărimea, forma, poziția centromerului - în ordinea descrescătoare a lungimii totale. Conform acestei clasificări, 22 de perechi de cromozomi sunt combinate în 7 grupuri:

1gr.1-3 pereche de cromozomi - mari, metacentrici.

2 gr.4-5 perechi de cromozomi - mari, submetacentrici.

3 gr.6-12 perechi de cromozomi - dimensiune medie, submetacentrici.

4 gr.13-15 pereche de cromozomi - dimensiune medie, acrocentrici.

5 gr.16-18 o pereche de cromozomi este scurtă, dintre care 16 sunt metacentrici, 17 sunt submetacentrici, 18 sunt acrocentrici.

6 gr.19-20 pereche de cromozomi - scurte, metacentrice.

7 gr.21-22 pereche de cromozomi - foarte scurt, acroentric.

Data publicării: 2014-12-08; Citește: 6366 | Încălcarea drepturilor de autor ale paginii

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,001 s) ...

Prelegerea #3

Tema: Organizarea fluxului de informații genetice

Planul cursului

1. Structura și funcțiile nucleului celular.

2. Cromozomi: structură și clasificare.

3. Cicluri celulare și mitotice.

4. Mitoză, meioză: caracteristici citologice și citogenetice, semnificație.

Structura și funcțiile nucleului celular

Principala informație genetică este conținută în nucleul celulelor.

nucleul celular(lat. - nucleu; greacă - karyon) a fost descrisă în 1831. Robert Brown. Forma nucleului depinde de forma și funcția celulei. Dimensiunile nucleelor ​​se modifică în funcție de activitatea metabolică a celulelor.

Învelișul nucleului de interfază (karyolemma) constă din membrane elementare exterioare și interioare. Între ei este spaţiul perinuclear. Membrana are gauri porii.Între marginile porului nuclear se află molecule de proteine ​​care formează complexe de pori. Deschiderea porilor este acoperită cu o peliculă subțire. Cu procese metabolice active în celulă, majoritatea porilor sunt deschiși. Prin ele are loc un flux de substanțe - de la citoplasmă la nucleu și invers. Numărul de pori dintr-un nucleu

Orez. Schema structurii nucleului celular

1 și 2 - membranele exterioare și interioare ale membranei nucleare, 3

- porul nuclear, 4 - nucleol, 5 - cromatina, 6 - suc nuclear

ajunge la 3-4 mii. Membrana nucleară exterioară se conectează la canalele reticulului endoplasmatic. De obicei conține ribozomi. Proteinele de pe suprafața interioară a învelișului nuclear se formează placă nucleară. Menține o formă constantă a nucleului, cromozomii sunt atașați de acesta.

Sucul nuclear - cariolimfa, o soluție coloidală în stare de gel care conține proteine, lipide, carbohidrați, ARN, nucleotide, enzime. nucleol este o componentă nepermanentă a nucleului. Dispare la începutul diviziunii celulare și se reface la sfârșitul acesteia. Compoziția chimică a nucleolilor: proteine ​​(~90%), ARN (~6%), lipide, enzime. Nucleolii se formează în regiunea constricțiilor secundare ale cromozomilor satelit. Funcția nucleolului: asamblarea subunităților de ribozom.

X romatina nucleii sunt cromozomi de interfaza. Acestea conțin ADN, proteine ​​histone și ARN într-un raport de 1:1,3:0,2. ADN-ul se combină cu proteinele pentru a forma dezoxiribonucleoproteină(DNP). În timpul diviziunii mitotice a nucleului, DNP se spiralizează și formează cromozomi.

Funcțiile nucleului celular:

1) stochează informațiile ereditare ale celulei;

2) participă la diviziunea celulară (reproducere);

3) reglează procesele metabolice din celulă.

Cromozomi: structură și clasificare

Cromozomii(greacă - cromo- culoare, soma corp) este o cromatina spiralizata. Lungimea lor este de 0,2 - 5,0 microni, diametrul este de 0,2 - 2 microni.

Orez. Tipuri de cromozomi

Cromozomul metafază constă din două cromatide, care sunt conectate centromer (constricție primară). Ea împarte cromozomul în două umăr. Cromozomii individuali au constricții secundare. Zona pe care o separă se numește satelit, iar astfel de cromozomi sunt satelit. Capetele cromozomilor sunt numite telomerii. Fiecare cromatidă conține o moleculă continuă de ADN în combinație cu proteine ​​​​histone. Secțiunile intens colorate ale cromozomilor sunt zone cu spiralizare puternică ( heterocromatina). Zonele mai deschise sunt zone cu spiralare slabă ( eucromatina).

Tipurile de cromozomi se disting prin localizarea centromerului (Fig.).

1. cromozomi metacentrici- centromerul este situat la mijloc, iar bratele sunt de aceeasi lungime. Partea umărului din apropierea centromerului se numește proximală, cea opusă se numește distală.

2. Cromozomii submetacentrici- centromerul este deplasat de centru iar bratele au lungimi diferite.

3. Cromozomi acrocentrici- centromerul este puternic deplasat de centru si un brat este foarte scurt, al doilea brat este foarte lung.

În celulele glandelor salivare ale insectelor (muștele Drosophila) există giganți, cromozomi politenici(cromozomi multicatenari).

Pentru cromozomii tuturor organismelor, există 4 reguli:

1. Regula constanței numărului de cromozomi. În mod normal, organismele anumitor specii au un număr constant de cromozomi caracteristici speciei. De exemplu: un om are 46, un câine are 78, o muscă de fructe are 8.

2. împerecherea cromozomilor. Într-un set diploid, fiecare cromozom are în mod normal un cromozom pereche - același ca formă și dimensiune.

3. Individualitatea cromozomilor. Cromozomii diferitelor perechi diferă ca formă, structură și dimensiune.

4. Continuitatea cromozomilor. Când materialul genetic este duplicat, dintr-un cromozom se formează un cromozom.

Se numește setul de cromozomi ai unei celule somatice, caracteristic unui organism dintr-o anumită specie cariotip.

Clasificarea cromozomilor se realizează în funcție de diferite criterii.

1. Se numesc cromozomi care sunt aceiași în celulele organismelor masculine și feminine autozomi. Cariotipul uman are 22 de perechi de autozomi. Se numesc cromozomi care diferă în celulele masculine și feminine heterocromozomi sau cromozomi sexuali. La bărbați, aceștia sunt cromozomi X și Y; la femei, X și X.

2. Dispunerea cromozomilor în ordine descrescătoare se numește idiogramă. Acesta este un cariotip sistematic. Cromozomii sunt aranjați în perechi (cromozomi omologi). Prima pereche este cea mai mare, a 22-a pereche este cea mai mică, iar a 23-a pereche sunt cromozomii sexuali.

3. În 1960 A fost propusă clasificarea Denver a cromozomilor. Este construit pe baza formei, mărimii, poziției centromerului, prezenței constricțiilor secundare și a sateliților. Un indicator important în această clasificare este indicele centromerului(CI). Acesta este raportul dintre lungimea brațului scurt al cromozomului și întreaga sa lungime, exprimat ca procent. Toți cromozomii sunt împărțiți în 7 grupe. Grupurile sunt desemnate prin litere latine de la A la G.

Grupa A include 1 - 3 perechi de cromozomi. Aceștia sunt cromozomi mari metacentrici și submetacentrici. CI lor este de 38-49%.

Grupa B. A 4-a și a 5-a pereche sunt cromozomi metacentrici mari. CI 24-30%.

Grupa C. Perechi de cromozomi 6 - 12: dimensiune medie, submetacentrici. CI 27-35%. Acest grup include și cromozomul X.

Grupa D. 13 - a 15-a pereche de cromozomi. Cromozomii sunt acrocentrici. CI aproximativ 15%.

Grupa E. Perechi de cromozomi 16 - 18. Relativ scurt, metacentric sau submetacentric. CI 26-40%.

Grupa F. 19 - a 20-a pereche. Cromozomi scurti, submetacentrici. CI 36-46%.

Grupa G. 21-22 perechi. Cromozomi mici, acrocentrici. CI 13-33%. Cromozomul Y aparține și el acestui grup.

4. Clasificarea pariziană a cromozomilor umani a fost creată în 1971. Cu ajutorul acestei clasificări, este posibil să se determine localizarea genelor într-o anumită pereche de cromozomi. Folosind metode speciale de colorare, în fiecare cromozom se dezvăluie o ordine caracteristică de alternanță a dungilor (segmente) întunecate și luminoase. Segmentele sunt desemnate prin denumirea metodelor care le dezvăluie: Q - segmente - după colorarea cu muștar quinacrin; G - segmente - colorare Giemsa; R - segmente - colorare după denaturarea termică și altele. Brațul scurt al cromozomului este notat cu litera p, brațul lung cu litera q. Fiecare braț de cromozom este împărțit în regiuni și numerotat de la centromer la telomer. Benzile din cadrul regiunilor sunt numerotate în ordine de la centromer. De exemplu, locația genei D esterazei - 13p14 - este a patra bandă a primei regiuni a brațului scurt al cromozomului al 13-lea.

Funcția cromozomilor: stocarea, reproducerea și transmiterea informațiilor genetice în timpul reproducerii celulelor și organismelor.

Informații similare.

Astăzi ne propunem să luăm în considerare cât mai detaliat o întrebare interesantă dintr-un curs de biologie școlară - ce este un cromozom? În biologie, acest termen apare destul de des, dar ce înseamnă? Să ne dăm seama.

Să începem, poate, cu conceptul de „perioada de viață a celulei”. Aceasta este perioada de timp care începe chiar de la apariția ei și până la moarte. De asemenea, se obișnuiește să se numească acest interval de timp ciclu de viață. Chiar și în cadrul aceluiași organism, timpii ciclului variază în funcție de specie. De exemplu, să luăm o celulă de țesut epitelial și ficat, ciclul de viață al primului este de numai aproximativ cincisprezece ore, iar al doilea este de un an. De asemenea, este important de reținut faptul că întreaga perioadă de viață a celulei este împărțită în două intervale:

• interfaza;
• Divizia.

Cromozomii joacă un rol important în ciclul de viață al unei celule. Să trecem la definiția a ceea ce este un cromozom în biologie? Este un complex de molecule de ADN și proteine. Despre funcțiile lor vom vorbi mai detaliat mai târziu în articol.

Un pic de istorie

Ceea ce este un cromozom în biologie a fost cunoscut încă de la mijlocul secolului al XIX-lea, datorită cercetărilor botanistului german W. Hofmeister. Omul de știință din acel moment a devenit interesat de studiul diviziunii celulare într-o plantă numită tradescantia. Ce a descoperit nou? Pentru început, a devenit clar că înainte de diviziunea celulară are loc și diviziunea nucleară. Dar acesta nu este cel mai interesant! Chiar înainte de a se forma două nuclee fiice, cel principal se împarte în fire foarte subțiri. Ele pot fi văzute doar la microscop, colorate cu un colorant special.

Apoi Chamberlain le-a dat un nume - cromozomi. Ce este un cromozom în biologie? Dacă traducem termenul în rusă literal, atunci obținem „corpuri pictate”. Puțin mai târziu, oamenii de știință au observat că aceste particule filamentoase se află în nucleul absolut al oricărei celule vegetale sau animale. Dar încă o dată vă atragem atenția asupra faptului că numărul lor variază în funcție de tipul de celulă și organism. Dacă luăm o persoană, atunci celulele sale conțin doar patruzeci și șase de cromozomi.

Teoria eredității

Am definit deja ce este un cromozom în biologie. Acum ne propunem să trecem la genetică, și anume la transferul de material genetic de la părinți la urmași.

Datorită muncii lui Walter Sutton, numărul de cromozomi din celule a devenit cunoscut. În plus, omul de știință a susținut că aceste particule minuscule sunt purtătoare de unități de ereditate. Sutton a mai descoperit că cromozomii sunt formați din gene.

În același timp, lucrări similare au fost realizate de Theodore Boveri. Este important de menționat că ambii oameni de știință au studiat această întrebareși a ajuns la aceeași concluzie. Ei au studiat și formulat principalele prevederi ale rolului cromozomilor.

Celulele

După descoperirea și descrierea cromozomilor la mijlocul secolului al XIX-lea, oamenii de știință au început să fie interesați de structura lor. A devenit clar că aceste mici corpuri se află în absolut orice celulă, indiferent dacă celula procariotă sau eucariotă se află în fața noastră.

Microscoapele au ajutat la studiul structurii. Oamenii de știință au reușit să stabilească mai multe fapte:

• cromozomii sunt corpuri filiforme;
• pot fi observate numai în anumite faze ale ciclului;
• daca studiezi in interfaza, poti vedea ca nucleul este format din cromatina;
• în alte perioade se pot distinge cromozomi formați din una sau două cromatide;
• cel mai bun moment pentru a studia este mitoza sau meioza (chestia este că în procesul de diviziune celulară, aceste mici corpuri sunt mai bine vizibile);
• la eucariote, cromozomii mari cu structură liniară sunt cei mai frecventi;
• de foarte multe ori celulele au mai multe tipuri de cromozomi.

Forme

Ne-am ocupat de întrebarea - ce este un cromozom în biologie, dar nu am spus nimic despre posibilele soiuri. Ne propunem să umplem imediat acest gol.

Deci, în total, se obișnuiește să se distingă patru forme:

• metacentric (dacă centromerul este în mijloc);
• submetacentric (deplasarea centromerului la unul dintre capete);
• acrocentric, un alt nume este în formă de tijă (dacă centromerul este situat la fiecare capăt al cromozomului);
• telocentrice (se mai numesc în mod obișnuit și cele punctiforme, deoarece este foarte greu de văzut forma din cauza dimensiunilor lor mici).

Funcții

Cromozomul este nivelul supramolecular de organizare a materialului genetic. Componenta principală este ADN-ul. Are o serie de caracteristici importante:

• depozitarea materialului genetic;
• transferul acestuia;
• implementarea acestuia.

Materialul genetic este prezentat sub formă de gene. Este important de reținut că există multe (de la câteva sute la mii) de gene într-un cromozom, acesta are următoarele caracteristici:

• cromozomul reprezintă doar un grup de legătură;
• aranjează aranjarea genelor;
• asigură moştenirea comună a tuturor genelor.

Fiecare celulă are un set diploid de cromozomi. Biologia este o materie foarte fascinantă care, dacă este predată corect, va interesa mulți studenți. Acum să aruncăm o privire mai atentă la ADN și ARN.

ADN și ARN

Din ce sunt alcătuiți cromozomii? Dacă vorbim despre eucariote, atunci aceste particule din celule se formează cu ajutorul cromatinei. Acesta din urmă include:

• acid dezoxiribonucleic (abreviat ca ADN);
• acid ribonucleic (abreviere - ARN);
• proteine.

Toate cele de mai sus sunt macromoleculare materie organică. În ceea ce privește localizarea, ADN-ul poate fi găsit în nucleu la eucariote, în timp ce ARN-ul poate fi găsit în citoplasmă.

Gene și cromozomi

Biologia ia în considerare problema geneticii în detaliu, începând de la banca școlii. Să ne împrospătăm memoria, ce este, oricum, o genă? Este cea mai mică unitate din tot materialul genetic. O genă este o secțiune de ADN sau ARN. Al doilea caz apare în viruși. El este cel care codifică dezvoltarea unei trăsături.

De asemenea, este important să rețineți că gena este responsabilă doar pentru o singură trăsătură, este indivizibilă din punct de vedere funcțional. Acum să trecem la analiza de difracție cu raze X a ADN-ului. Deci, acesta din urmă formează o dublă helix. Lanțurile sale sunt formate din nucleotide. Acestea din urmă sunt carbohidrații dezoxiriboze, o grupare fosfat și o bază azotată. Și aici este puțin mai interesant, pot exista mai multe tipuri de baze azotate:

• adenina;
• guanina;
• timină;
• citozină.

Set cromozomal

Specia depinde de numărul de cromozomi și de caracteristicile acestora. De exemplu, să luăm:

• muștele de fructe (opt cromozomi fiecare);
• primate (48 de cromozomi fiecare);
• oameni (patruzeci și șase de cromozomi fiecare).

Și acest număr este constant pentru un anumit tip de organism. Toate celulele eucariote au un set diploid de cromozomi (2n), iar haploidul este jumătate din acesta (adică n). În plus, o pereche de cromozomi este întotdeauna omoloagă. Ce înseamnă cromozomi omologi în biologie? Acestea sunt cele care sunt complet identice (ca formă, structură, locația centromerilor și așa mai departe).

De asemenea, este foarte important de menționat că setul diploid este inerent celulelor somatice, iar setul haploid este inerent celor sexuale.

Lecția video 1: Diviziune celulara. Mitoză

Lecția video 2: Meioză. Fazele meiozei

Lectura: O celulă este unitatea genetică a unui lucru viu. Cromozomii, structura lor (forma și dimensiunea) și funcțiile

Celula este unitatea genetică a vieții

Celula unică este recunoscută ca unitatea de bază a vieții. Tocmai la nivel celular au loc procesele care disting materia vie de materia nevie. Fiecare dintre celule stochează și utilizează intens informații ereditare despre structura chimică a proteinelor care trebuie sintetizate în ea și, prin urmare, este numită unitatea genetică a vieții. Chiar și eritrocitele fără nucleu aflate în stadiile inițiale ale existenței lor au mitocondrii și un nucleu. Numai în starea lor de maturitate le lipsesc structurile pentru sinteza proteinelor.

Până în prezent, știința nu cunoaște celule care nu ar conține ADN sau ARN ca purtător de informații genomice. În absența materialului genetic, celula nu este capabilă de sinteza proteinelor și, prin urmare, de viață.

ADN-ul este prezent nu numai în nuclei, moleculele sale sunt conținute în cloroplaste și mitocondrii, aceste organite putându-se multiplica în interiorul celulei.

ADN-ul dintr-o celulă este sub formă de cromozomi - complexe complexe proteină-acid nucleic. Cromozomii eucarioți sunt localizați în nucleu. Fiecare dintre ele este o structură complexă de:

Singura moleculă lungă de ADN, din care 2 metri este împachetat într-o structură compactă (la om) de până la 8 microni;

Proteine ​​histonice speciale, al căror rol este de a împacheta cromatina (substanța cromozomului) într-o formă familiară în formă de tijă;

Cromozomii, structura lor (forma și dimensiunea) și funcțiile

Acest ambalaj dens de material genetic este produs de celulă înainte de divizare. În acest moment pot fi examinați la microscop cromozomii formați dens. Atunci când ADN-ul este pliat în cromozomi compacti numiți heterocromatină, sinteza ARN mesager nu este posibilă. În perioada de recrutare a masei celulare și de dezvoltare a interfazei sale, cromozomii se află într-o stare mai puțin împachetată, care se numește intercromatină și ARNm este sintetizat în ea, are loc replicarea ADN-ului.

Principalele elemente ale structurii cromozomilor sunt:

centromer. Aceasta este o parte a cromozomului cu o secvență specială de nucleotide. Conectează două cromatide, participă la conjugare. De acesta sunt atașate filamentele proteice ale tuburilor fuse ale diviziunii celulare.

Telomerii. Acestea sunt secțiunile terminale ale cromozomilor care nu sunt capabile să se conecteze cu alți cromozomi, ele joacă un rol protector. Ele constau în secțiuni repetate de ADN specializat care formează complexe cu proteine.

Punctele de inițiere a replicării ADN-ului.

Cromozomii procariotelor sunt foarte diferiți de cei eucarioți, reprezentând structuri care conțin ADN situate în citoplasmă. Geometric, ele reprezintă o moleculă inel.

Setul de cromozomi al unei celule are propriul nume - un cariotip. Fiecare dintre speciile de organisme vii are propria sa compoziție, număr și formă de cromozomi, caracteristice doar pentru aceasta.

Celulele somatice conțin un set de cromozomi diploid (dublu), jumătate din fiecare părinte primit.

Cromozomii responsabili pentru codificarea acelorași proteine ​​funcționale se numesc omologi. Ploidia celulelor poate fi diferită - de regulă, la animale, gameții sunt haploizi. La plante, poliploidia este acum un fenomen destul de comun, care este folosit pentru a crea noi soiuri ca urmare a hibridizării. Încălcarea cantității de ploidie la oameni cu sânge cald și oameni provoacă boli congenitale grave, cum ar fi sindromul Down (prezența a trei copii ale cromozomului 21). Cel mai adesea, anomaliile cromozomiale duc la non-viabilitatea organismului.

La om, setul complet de cromozomi este format din 23 de perechi. Cel mai mare număr cunoscut de cromozomi, 1600, a fost găsit în cele mai simple organisme planctonice, radiolarii. Cel mai mic set de cromozomi la furnicile buldog negru australiene este doar 1.

Ciclul de viață al unei celule. Fazele mitozei și meiozei

Interfaza, cu alte cuvinte, intervalul de timp dintre două diviziuni este definit de știință ca ciclul de viață al unei celule.

În timpul interfazei, în celulă au loc procese chimice vitale, aceasta crește, se dezvoltă și acumulează substanțe de rezervă. Pregătirea pentru reproducere presupune dublarea conținutului - organele, vacuole cu conținut nutritiv, volumul citoplasmei. Datorită diviziunii, ca modalitate de a crește rapid numărul de celule, sunt posibile viața lungă, reproducerea, creșterea dimensiunii corpului, supraviețuirea acestuia în caz de leziuni și regenerarea țesuturilor. Următoarele etape se disting în ciclul celular:

Interfaza. Timpul dintre diviziuni. În primul rând, celula crește, apoi crește numărul de organele, crește volumul substanței de rezervă, se sintetizează proteinele. În ultima parte a interfazei, cromozomii sunt pregătiți pentru diviziunea ulterioară - sunt formați dintr-o pereche de cromatide surori.

Mitoză. Acesta este numele uneia dintre metodele de diviziune nucleară, caracteristică celulelor corporale (somatice), în cursul său, se obțin 2 celule dintr-una, cu un set identic de material genetic.

Meioza este caracteristică gametogenezei. Celulele procariote au păstrat metoda străveche de reproducere - diviziunea directă.

Mitoza constă din 5 faze principale:

Profaza.Începutul său este considerat momentul în care cromozomii devin atât de dens, încât sunt vizibili la microscop. De asemenea, în acest moment, nucleolii sunt distruși, se formează un fus de diviziune. Microtubulii sunt activați, durata existenței lor scade la 15 secunde, dar și rata de formare crește semnificativ. Centriolii diverg către părțile opuse ale celulei, formând un număr mare de microtubuli proteici care se sintetizează și se descompun în mod constant, care se extind de la ei la centromerii cromozomilor. Așa se formează axul. Structurile membranelor, cum ar fi ER și aparatul Golgi, se dezintegrează în vezicule și tubuli separați, localizați aleatoriu în citoplasmă. Ribozomii sunt separați de membranele ER.

metafaza. Se formează o placă de metafază, formată din cromozomi echilibrați în mijlocul celulei prin eforturile microtubulilor centrioli opuși, fiecare trăgându-i în direcția sa. În același timp, continuă sinteza și dezintegrarea microtubulilor, felul lor de „perete”. Această fază este cea mai lungă.

• Anafaza. Eforturile microtubulilor rup conexiunile cromozomilor din regiunea centromerului și le întind cu forță până la polii celulei. În același timp, datorită rezistenței citoplasmei, cromozomii iau uneori în formă de V. Un inel de fibre proteice apare în regiunea plăcii metafazei.
• Telofază.Începutul său este considerat momentul în care cromozomii ajung la polii de diviziune. Începe procesul de refacere a structurilor membranei interne ale celulei - EPS, aparatul Golgi, nucleul. Cromozomii despachetează. Nucleolii se asambleaza si incepe sinteza ribozomilor. Fusul diviziunii se dezintegrează.
• citokineza. Ultima fază, în care inelul proteic apărut în regiunea centrală a celulei începe să se micșoreze, împingând citoplasma spre poli. Există o diviziune a celulei în două și formarea inelului proteic al membranei celulare în loc.

Regulatorii procesului de mitoză sunt complexe proteice specifice. Rezultatul diviziunii mitotice este o pereche de celule cu identice informatii genetice. În celulele heterotrofe, mitoza are loc mai repede decât în ​​celulele vegetale. La heterotrofe, acest proces poate dura de la 30 de minute, la plante - 2-3 ore.

Pentru a genera celule cu jumătate din numărul normal de cromozomi, organismul folosește un mecanism diferit de divizare - meioză.

Este asociată cu necesitatea de a produce celule germinale; în organismele multicelulare, evită o dublare constantă a numărului de cromozomi în generația următoare și face posibilă obținerea de noi combinații de gene alelice. Diferă prin numărul de faze, fiind mai lung. Scăderea rezultată a numărului de cromozomi duce la formarea a 4 celule haploide. Meioza este două diviziuni care se succed fără întrerupere.

Următoarele faze ale meiozei sunt definite:

Profaza I. Cromozomii omologi se apropie unul de celălalt și se unesc longitudinal. O astfel de asociere se numește conjugare. Apoi are loc o încrucișare - cromozomii dubli își încrucișează umerii și schimbă secțiuni.

Metafaza I Cromozomii se separă și ocupă poziții la ecuatorul fusului celular, luând o formă de V datorită tensiunii microtubulilor.

Anafaza I Cromozomii omologi sunt întinși de microtubuli până la polii celulei. Dar, spre deosebire de diviziunea mitotică, ele diverg ca întregi, nu ca cromatide individuale.

Rezultatul primei diviziuni a meiozei este formarea a două celule cu jumătate din numărul de cromozomi întregi. Între diviziunile meiozei, interfaza este practic absentă, dublarea cromozomilor nu are loc, sunt deja bicromatide.

Imediat după prima diviziune meiotică repetată este complet similară cu mitoza - în ea, cromozomii sunt împărțiți în cromatide separate, distribuite în mod egal între celulele noi.

oogoniile trec prin stadiul de reproducere mitotică în stadiul embrionar de dezvoltare, astfel încât corpul feminin se naște deja cu un număr neschimbat de ele;

spermatogoniile sunt capabile să se înmulțească în orice moment în timpul perioadei de reproducere a corpului masculin. Sunt generați mult mai mulți dintre ei decât gameții feminini.

Gametogeneza organismelor animale are loc în glandele sexuale - gonade.

Procesul de transformare a spermatogoniei în spermatozoizi are loc în mai multe etape:

Diviziunea mitotică transformă spermatogoniile în spermatocite de ordinul I.

Ca urmare a unei singure meioze, ele se transformă în spermatocite de ordinul 2.

A doua diviziune meiotică produce 4 spermatide haploide.

Există o perioadă de formare. În celulă, nucleul este compactat, cantitatea de citoplasmă scade și se formează flagelul. De asemenea, proteinele sunt stocate și numărul de mitocondrii crește.

Formarea ouălor într-un corp de femeie adultă are loc după cum urmează:

Din ovocitul de ordinul 1, din care există o anumită cantitate în organism, ca urmare a meiozei, cu o scădere a numărului de cromozomi la jumătate, se formează ovocite de ordinul 2.

Ca urmare a celei de-a doua diviziuni meiotice, se formează un ou matur și trei corpuri de reducere mici.

Aceasta este o distribuție de neechilibru nutriențiîntre 4 celule este conceput pentru a oferi o resursă mare de nutrienți pentru un nou organism viu.

Ouăle de ferigă și mușchi sunt produse în arhegoniums. În plante mai bine organizate - în ovule speciale situate în ovar.

Uneori ne oferă surprize uimitoare. De exemplu, știți ce sunt cromozomii și cum afectează aceștia?

Ne propunem să înțelegem această problemă pentru a puncta i-urile odată pentru totdeauna.

Când te uiți la fotografiile de familie, s-ar putea să fi observat că membrii aceleiași rudențe seamănă: copiii arată ca părinții, părinții arată ca bunicii. Această asemănare este transmisă din generație în generație prin mecanisme uimitoare.

Toate organismele vii, de la elefanții unicelulari până la elefanții africani, au cromozomi în nucleul celulei - fire subțiri lungi care pot fi văzute doar cu un microscop electronic.

Cromozomii (greaca veche χρῶμα - culoare și σῶμα - corp) sunt structuri nucleoproteice din nucleul celulei, în care se concentrează cea mai mare parte a informațiilor ereditare (gene). Ele sunt concepute pentru a stoca aceste informații, implementarea și transmiterea acesteia.

Câți cromozomi are o persoană

Încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea, oamenii de știință au descoperit că numărul de cromozomi din diferite specii nu este același.

De exemplu, mazărea are 14 cromozomi, y - 42, iar la om - 46 (adică 23 de perechi). Prin urmare, este tentant să concluzionam că, cu cât sunt mai multe, cu atât creatura care le posedă este mai complexă. Cu toate acestea, în realitate, acest lucru nu este deloc așa.

Din cele 23 de perechi de cromozomi umani, 22 de perechi sunt autozomi și o pereche sunt gonozomi (cromozomi sexuali). Sexual au diferențe morfologice și structurale (compoziția genelor).

Într-un organism feminin, o pereche de gonozomi conține doi cromozomi X (perechea XX), iar într-un organism masculin, un cromozom X și unul Y (perechea XY).

De care va fi compoziția cromozomilor celei de-a douăzeci și treia perechi (XX sau XY) depinde sexul copilului nenăscut. Acest lucru este determinat în timpul fertilizării și fuziunii celulelor reproducătoare feminine și masculine.

Acest fapt poate părea ciudat, dar în ceea ce privește numărul de cromozomi, o persoană este inferioară multor animale. De exemplu, o capră nefericită are 60 de cromozomi, iar un melc are 80.

Cromozomii constau dintr-o proteină și o moleculă de ADN (acid dezoxiribonucleic), asemănătoare unei duble helix. Fiecare celulă conține aproximativ 2 metri de ADN, iar în total există aproximativ 100 de miliarde de km de ADN în celulele corpului nostru.

Un fapt interesant este că, în prezența unui cromozom suplimentar sau în absența a cel puțin unuia dintre cei 46, o persoană are o mutație și anomalii grave de dezvoltare (boala Down etc.).