Tatalakayin ng artikulong ito ang mga istruktura ng eukaryotic cells gaya ng mga chromosome, ang istraktura at paggana nito ay pinag-aaralan ng sangay ng biology na tinatawag na cytology.
Kasaysayan ng pagtuklas
Bilang pangunahing bahagi ng cell nucleus, ang mga chromosome ay natuklasan noong ika-19 na siglo ng ilang mga siyentipiko nang sabay-sabay. Pinag-aralan sila ng biologist ng Russia na si I. D. Chistyakov sa proseso ng mitosis (cell division), natuklasan sila ng German anatomist na si Waldeyer sa panahon ng paghahanda ng mga histological na paghahanda at tinawag silang mga chromosome, iyon ay, paglamlam ng mga katawan para sa mabilis na reaksyon ng mga istrukturang ito kapag nakikipag-ugnayan sa mga organic dye fuchsin.
Ibinuod ni Fleming ang mga siyentipikong katotohanan tungkol sa paggana ng mga chromosome sa mga cell na may nabuong nucleus.
Panlabas na istruktura ng mga chromosome
Ang mga microscopic formation na ito ay matatagpuan sa nuclei - ang pinakamahalagang organelles ng cell, at nagsisilbing lugar para sa pag-iimbak at pagpapadala ng namamana na impormasyon ng isang partikular na organismo. Mga Chromosomenaglalaman ng isang espesyal na sangkap - chromatin. Ito ay isang conglomerate ng manipis na mga filament - fibrils at granules. Mula sa isang kemikal na pananaw, ito ay isang kumbinasyon ng mga linear na molekula ng DNA (mayroong mga 40%) na may mga partikular na protina ng histone.
Ang mga complex, na kinabibilangan ng 8 peptide molecules at DNA strands, na pinaikot sa mga protein globule, tulad ng sa coils, ay tinatawag na nucleosome. Ang rehiyon ng deoxyribonucleic acid ay bumubuo ng 1.75 na umiikot sa bahaging tangkay at isang ellipsoid na humigit-kumulang 10 nanometer ang haba at 5-6 ang lapad. Ang pagkakaroon ng mga istrukturang ito (chromosome) sa nucleus ay isang sistematikong katangian ng mga selula ng mga eukaryotic na organismo. Ito ay nasa anyo ng mga nucleosome na ang mga chromosome ay gumaganap ng tungkulin ng pagpapanatili at pagpapadala ng lahat ng mga genetic na katangian.
Dependance ng structure ng chromosome sa phase ng cell cycle
Kung ang isang cell ay nasa isang estado ng interphase, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng paglaki nito at masinsinang metabolismo, ngunit ang kawalan ng dibisyon, kung gayon ang mga chromosome sa nucleus ay mukhang manipis na despiralized na mga thread - chromonemes. Karaniwan ang mga ito ay magkakaugnay, at imposibleng biswal na paghiwalayin ang mga ito sa magkahiwalay na mga istraktura. Sa sandali ng cell division, na tinatawag na mitosis sa somatic cells, at meiosis sa sex cell, ang mga chromosome ay nagsisimulang umikot at lumapot, na nagiging malinaw na nakikita sa ilalim ng mikroskopyo.
Mga antas ng organisasyon ng chromosome
Ang mga yunit ng pagmamana ay mga chromosome, ang agham ng genetic na pag-aaral nang detalyado. Natuklasan ng mga siyentipiko na ang nucleosomal filament,na naglalaman ng DNA at histone na mga protina ay bumubuo ng isang first-order helix. Ang siksik na pag-iimpake ng chromatin ay nangyayari dahil sa pagbuo ng isang mas mataas na pagkakasunud-sunod na istraktura - isang solenoid. Ito ay nag-aayos at nag-condensed sa isang mas kumplikadong supercoil. Ang lahat ng nasa itaas na antas ng organisasyon ng chromosome ay nagaganap sa panahon ng paghahanda ng cell para sa paghahati.
Nasa mitotic cycle na ang mga istrukturang yunit ng pagmamana, na binubuo ng mga gene na naglalaman ng DNA, ay pinaikli at pinalapot kumpara sa mga filamentous chromonemes ng interphase period ng humigit-kumulang 19 na libong beses. Sa ganoong compact na anyo, ang mga chromosome ng nucleus, na ang mga tungkulin ay upang magpadala ng mga namamana na katangian ng organismo, ay nagiging handa para sa dibisyon ng somatic o germ cells.
Chromosome morphology
Ang mga function ng chromosome ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng pag-aaral ng kanilang mga morphological features, na pinakamahusay na nakikita sa mitotic cycle. Ito ay napatunayan na kahit na sa sintetikong yugto ng interphase, ang masa ng DNA sa cell ay nagdodoble, dahil ang bawat isa sa mga cell ng anak na babae na nabuo bilang isang resulta ng paghahati ay dapat magkaroon ng parehong halaga ng namamana na impormasyon bilang orihinal na ina. Nakamit ito bilang resulta ng proseso ng reduplication - ang pagdodoble sa sarili ng DNA, na nangyayari sa partisipasyon ng enzyme DNA polymerase.
Sa mga paghahanda sa cytological na inihanda sa panahon ng metaphase ng mitosis, sa mga selula ng halaman o hayop sa ilalim ng mikroskopyo, malinaw na nakikita na ang bawat chromosome ay binubuo ng dalawang bahagi, na tinatawag nachromatid. Sa karagdagang mga yugto ng mitosis - anaphase at, lalo na, telophase - sila ay ganap na pinaghiwalay, bilang isang resulta kung saan ang bawat chromatid ay nagiging isang hiwalay na kromosoma. Naglalaman ito ng patuloy na siksik na molekula ng DNA, pati na rin ang mga lipid, acidic na protina at RNA. Sa mga mineral substance, naglalaman ito ng magnesium at calcium ions.
Mga pantulong na elemento ng istruktura ng chromosome
Upang maisakatuparan nang buo ang mga function ng chromosome sa cell, ang mga unit ng heredity na ito ay may espesyal na device - ang pangunahing constriction (centromere), na hindi kailanman umiikot. Siya ang naghahati sa chromosome sa dalawang bahagi, na tinatawag na mga balikat. Depende sa lokasyon ng centromere, inuri ng mga geneticist ang mga chromosome bilang equal-armed (metacentric), unequal-armed (submetacentric) at acrocentric. Sa pangunahing mga paghihigpit, ang mga espesyal na pormasyon ay nabuo - kinetochores, na mga hugis-disk na protina globules na matatagpuan sa magkabilang panig ng sentromere. Ang mga kinetochore mismo ay binubuo ng dalawang seksyon: ang mga panlabas ay nakikipag-ugnayan sa mga microfilament (filament spindle thread), na nakakabit sa kanila.
Dahil sa pagbabawas ng mga filament (microfilament), isinasagawa ang mahigpit na ayos na pamamahagi ng mga chromatid na bumubuo sa chromosome sa pagitan ng mga daughter cell. Ang ilang mga chromosome ay may isa o higit pang mga pangalawang constriction na hindi nakikilahok sa mitosis, dahil ang fission spindle thread ay hindi makakabit sa kanila, ngunit ang mga seksyong ito (secondary constrictions) ang nagbibigay ng kontrol sa synthesis ng nucleoli - mga organel na tumutugon.para sa pagbuo ng mga ribosome.
Ano ang karyotype
Mga kilalang genetic scientist Morgan, N. Koltsov, Setton sa simula ng ika-20 siglo ay maingat na pinag-aralan ang mga chromosome, ang kanilang istraktura at mga function sa somatic at germ cells - gametes. Natagpuan nila na ang bawat cell ng lahat ng biological species ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na bilang ng mga chromosome na may isang tiyak na hugis at sukat. Iminungkahi na tawaging karyotype ang buong hanay ng mga chromosome sa nucleus ng isang somatic cell.
Sa popular na literatura, ang karyotype ay madalas na tinutukoy sa set ng chromosome. Sa katunayan, ang mga ito ay hindi magkaparehong mga konsepto. Halimbawa, sa mga tao, ang karyotype ay 46 chromosome sa nuclei ng mga somatic cells at tinutukoy ng pangkalahatang formula 2n. Ngunit ang mga cell tulad ng, halimbawa, hepatocytes (liver cells) ay may ilang nuclei, ang kanilang chromosome set ay itinalaga bilang 2n2=4n o 2n4=8n. Iyon ay, ang bilang ng mga chromosome sa naturang mga cell ay magiging higit sa 46, bagaman ang karyotype ng hepatocytes ay 2n, iyon ay, 46 chromosomes.
Ang bilang ng mga chromosome sa germ cell ay palaging dalawang beses na mas mababa kaysa sa somatic (sa mga cell ng katawan), ang naturang set ay tinatawag na haploid at tinutukoy bilang n. Ang lahat ng iba pang mga cell sa katawan ay may set ng 2n, na tinatawag na diploid.
teorya ng pagmamana ni Morgan sa kromosom
Natuklasan ng American geneticist na si Morgan ang batas ng linked inheritance ng mga gene, na nagsasagawa ng mga eksperimento sa hybridization ng fruit fly-Drosophila. Salamat sa kanyang pananaliksik, ang mga pag-andar ng mga chromosome ng mga selulang mikrobyo ay pinag-aralan. Pinatunayan ni Morgan na ang mga gene ay matatagpuan sa kalapitloci ng parehong chromosome ay minana nakararami nang magkasama, iyon ay, naka-link. Kung magkalayo ang mga gene sa chromosome, posible ang pagtawid sa pagitan ng mga kapatid na chromosome - ang pagpapalitan ng mga seksyon.
Salamat sa pananaliksik ni Morgan, ginawa ang mga genetic na mapa na nag-aaral sa mga function ng chromosome at malawakang ginagamit sa mga genetic consultation upang malutas ang mga tanong tungkol sa mga posibleng pathologies ng chromosome o gene na humahantong sa mga namamana na sakit sa mga tao. Ang kahalagahan ng mga konklusyong ginawa ng scientist ay hindi matataya.
Sa artikulong ito, sinuri namin ang istruktura at mga function ng mga chromosome na ginagawa nila sa cell.
