Odkrycie chromosomów, typy, funkcja, struktura

Chromosomy Są to struktury złożone z ciągłej cząsteczki DNA i powiązanych białek. Znajdują się we wnętrzu jądra komórek eukariotycznych i zawierają większość ich materiału genetycznego. Struktury te są obserwowane wyraźniej podczas podziału komórek.

Chromosomy eukariotyczne zostały zidentyfikowane i zbadane po raz pierwszy pod koniec XVIII wieku. Obecnie słowo „chromosom” jest powszechnie znanym terminem, nawet dla osób, które badały tylko najbardziej podstawowe aspekty biologii lub genetyki.

Reprezentatywny schemat chromosomu i zawieranych przez nich informacji (źródło: KES47 [CC przez 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/3.0)] przez Wikimedia Commons)

W chromosomach to geny, z których wiele kodyfikuje białka, enzymy i informacje niezbędne do życia każdej komórki. Jednak wiele chromosomów spełnia funkcje czysto strukturalne, co oznacza, że ​​pozwalają one na specyficzne rozmieszczenie genów w jądrze.

Zasadniczo wszystkie komórki jednostki mają taką samą liczbę chromosomów. Na przykład w ludzkiej istocie każdy z bilionów komórek, które oszacowano, że składa się ciało dorosłego ma 46 chromosomów, które są zorganizowane u 23 różnych rówieśników.

Każdy z 46 chromosomów w ludzkiej istocie i w innych żywych organizmach ma unikalne cechy; Tylko te znane jako „pary homologiczne” mają od siebie cechy, ale nie z różnymi rówieśnikami; To znaczy wszystkie chromosomy 1 są podobne do siebie, ale różnią się one od 2 i 3 i tak dalej.

Gdyby wszystkie chromosomy ludzkiej komórki ułożą się w sposób liniowy, utworzą łańcuch o długości mniejszej lub mniejszej, więc jedną z głównych funkcji chromosomów jest zagęszczenie materiału genetycznego, aby „pasować” do „w” jądro, umożliwiające jednocześnie dostęp do maszyn transkrypcyjnych i replikacji.

Pomimo ogromnych różnic między genomami bakteryjnymi i organizmami eukariotycznymi, materiał genetyczny prokariotów (a także niektórych wewnętrznych organelli eukariotów), nazywa się go również chromosomem i składa się z okrągłej cząsteczki.

[TOC]

Odkrycie

W czasie, gdy Mendel określił zasady dziedziczenia, nie miałem pojęcia o istnieniu chromosomów. Doszedł jednak do wniosku, że elementy dziedziczne zostały przekazane przez duplikat przez specjalne cząstki, co jest bardzo zaawansowane pojęcie dla jego czasów.

Dwóch naukowców z XVIII wieku, botanik k. Nageli i zoolog i. Beneden, poświęcił się obserwacji i badaniu komórek roślin i zwierząt podczas zdarzeń podziału komórek; Byli to pierwsi, którzy opisali struktury w kształcie „małych prętów” w środkowym przedziale znanym jako jądro.

Obaj naukowcy szczegółowo opisali, że podczas podziału komórki „typowej” komórki powstało nowe jądro, w którym pojawił się nowy zestaw „małych prętów”, podobny do tej w komórce początkowo.

Proces podziału został następnie opisany przez niemieckiego naukowca w. Flemming w 1879 r., Który używając barwników podczas obserwacji, udało się farbować „małe pręty”, aby lepiej je wizualizować.

T. H. Morgan wykazał, że fenotyp. Morgan dostarczył fizyczne dowody, które skonsolidowały „rewolucję mendelów”.

Terminy chromosom i chromatyny

Flemming udokumentował zachowanie „prętów” podczas interfejsu i cytokinezy (podział komórki). W 1882 r. Opublikował dochodzenie, w którym po raz pierwszy wymyślił termin „chromatyna” dla substancji, która została barwiona w jądrze, gdy komórka nie była w podziale.

Może ci służyć: mitochondrialne DNA

Zauważył również, że podczas podziału komórki liczba „prętów” (chromosomów) w jądrze została podwojona. Jedna z każdej pary zduplikowanych chromosomów umieszczono w każdym jądrze powstały.

Fotografia ludzkiego kariotypu (Źródło: Pociam ~ Commonswik, Via Wikimedia Commons)

W. Waldeyer, zgodnie z pracami Flemminga, ustanowił termin „chromosom” (z greckiego „ciała wybarwionego”), aby opisać tę samą substancję, która została ułożona w uporządkowany sposób w momencie podziału komórek.

Wraz z upływem czasu różni badacze pogłębili się w badaniu materiału genetycznego, więc znaczenie terminów „chromosom” i „chromatyna” nieco się zmieniło. Dzisiaj chromosom jest dyskretną jednostką materiału genetycznego, a chromatyna jest mieszaniną DNA i białek, które go komponują.

Rodzaje chromosomów i ich cechy

I.B. Wilson, w drugim wydaniu książki Komórka (Komórka) ustalił pierwszą klasyfikację chromosomów, która jest oparta na lokalizacji centromeru, co wpływa na połączenie mitotycznych chromosomów wrzecionowych podczas podziału komórek.

Istnieją co najmniej trzy różne sposoby klasyfikacji chromosomów, ponieważ istnieją różne chromosomy, aw osobach tego samego gatunku występują chromosomy o różnych strukturach i funkcjach. Najczęstsze klasyfikacje to:

Według komórki

Materiał genetyczny wewnątrz bakterii obserwuje się jako gęsta i uporządkowana masa w okrągły sposób, podczas gdy w organizmach eukariotycznych obserwuje się jako gęsta masa, która wydaje się „zdezorganizowana” wewnątrz jądra. W zależności od komórki chromosomy można podzielić na dwie duże grupy:

- Chromosomy prokariotyczne: Każdy organizm prokariotyczny ma pojedynczy chromosom złożony z kowalencyjnie zamkniętej (okrągłej) cząsteczki DNA, bez białek histonowych i znajduje się w obszarze komórki znanej jako nukleoid.

- Chromosomy eukariotyczne: W eukarocie mogą istnieć dwa lub więcej chromosomów dla każdej komórki, znajdują się one w jądrze i są bardziej złożonymi strukturami niż chromosom bakteryjny. DNA, które je tworzą, jest wysoce zapakowane dzięki swojemu związkowi z białkami zwanymi „histonami”.

Według lokalizacji centromere

Centromer jest częścią chromosomów zawierających kombinację białek i dość złożonego DNA i która ma pierwotną funkcję podczas podziału komórek, ponieważ jest odpowiedzialny za „zapewnienie”, że nastąpi proces segregacji chromosomów.

Według strukturalnej lokalizacji tego „złożonego” (centromeru) niektórzy naukowcy sklasyfikowali chromosomy w 4 kategoriach, a mianowicie:

- Chromosomy metacentryczne: Są to te, których centromer znajduje się w środku, to znaczy, gdzie centromer oddziela strukturę chromosomalną w dwóch częściach o równej długości.

- Chromosomy podmocentarne: Chromosomy, w których centromer jest odwracany z „środka”, przyczyniając się do pojawienia się „asymetrii” długości między dwiema częściami, które oddziela.

- Chromosomy akrocentryczne: W chromosomach akrocentrycznych „odchylenie” centromeru jest znacznie oznaczone, co wytwarza dwie sekcje chromosomalne o bardzo różnych rozmiarach, bardzo długie i naprawdę krótkie.

- Chromosomy telowocentryczne: te chromosomy, których centromer znajduje się na końcach struktury (telomery).

Może ci służyć: jak ważne są mutacje dla żywych istot?

Zgodnie z funkcją

Organizmy, które mają rozmnażanie płciowe i mają osobne płcie, mają dwa rodzaje chromosomów, które są klasyfikowane, zgodnie z ich funkcją, w chromosomach płciowych i chromosomach autosomalnych.

Chromosomy autosomalny (lub autosomy) uczestniczą w kontroli dziedziczenia wszystkich cech żywych istoty, z wyjątkiem ustalenia płci. Na przykład ludzie mają 22 pary autosomalnych chromosomów.

Chromosomy seksualny, Jak sama nazwa wskazuje, wypełniają funkcję podstawową w określaniu płci jednostek, ponieważ niosą niezbędne informacje na temat rozwoju wielu cech seksualnych kobiet i mężczyzn, które umożliwiają istnienie reprodukcji płciowej.

Funkcjonować

Główną funkcją chromosomów, oprócz hostowania materiału genetycznego komórki, zagęszczając go tak, aby można go było przechowywać, transportować i „odczytać” wewnątrz jądra, jest zapewnienie rozkładu materiału genetycznego między komórkami wynikającymi z a dział.

Ponieważ? Ponieważ gdy chromosomy są rozdzielone podczas podziału komórek, maszyna do replikacji wiernie „kopiuj” informacje zawarte w każdej nici DNA, aby nowe komórki miały takie same informacje, jak komórka, która je dała.

Ponadto powiązanie DNA z białkami, które są częścią chromatyny, pozwala jednocześnie definicja określonego „terytorium” dla każdego chromosomu, co ma ogromne znaczenie z punktu widzenia ekspresji genów i komórki tożsamości telefon.

Chromosomy są znacznie statycznymi lub „bezwładnymi”, w rzeczywistości jest to wręcz przeciwnie, białka histonowe, które są tymi, które współpracują z zagęszczeniem każdej cząsteczki DNA w chromosomie, również uczestniczą w dynamizmie, która musi, która musi patrz z transkrypcją lub wyciszeniem określonych części genomu.

Zatem struktura chromosomalna działa nie tylko w organizacji DNA w jądrze, ale także określa, które geny są „czytane”, a które nie, bezpośrednio wpływając na charakterystykę osób, które go noszą.

Struktura (części)

Strukturę chromosomu można analizować z „mikroskopowego” (molekularnego) punktu widzenia i z „makroskopowego” punktu widzenia (cytologiczny) (cytologiczny) (cytologiczny) (cytologiczny).

- Struktura molekularna chromosomu eukariotycznego

Typowy chromosom eukariotyczny składa się z liniowej cząsteczki DNA podwójnego pasma, która może mieć setki milionów par zasad długości. Ten DNA jest bardzo zorganizowany na różnych poziomach, co pozwala na jego zagęszczenie.

Nukleosomy

DNA każdego chromosomu jest początkowo zagęszczone przez jego „toczenie” wokół oktameru białka histonowego (H2A, H2B, H3 i H4), tworząc tak zwaną A jako A Nukleosom, który ma średnicę 11 nanometrów.

Związek między białkami histonowymi a DNA jest możliwe dzięki interakcji elektrostatycznej, ponieważ DNA ma obciążenie ujemne, a histony są podstawowymi białkami, bogatymi w odpady aminokwasowe z dodatnim obciążeniem.

Nukleosom łączy się z innym przez region Unii utworzony przez nici DNA i białko histonowe, H1. Powstała struktura tego zagęszczania wygląda podobnie do kołnierza konta i zmniejsza długość nici DNA około 7 razy.

30 nm Włókno

DNA jest jeszcze bardziej zwarty, gdy chromatyna (histonas) w postaci nukleosomów jest zwinięta na siebie, tworząc włókno o średnicy około 30 nm, co zagęszcza nić DNA kolejno 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy 7 razy,

Może ci służyć: zmienność genetyczna

Matryca jądrowa

Z kolei włókno 30 nm jest związane z nitkowatymi białkami matrycy jądrowej (arkusze), które mają wewnętrzną powierzchnię wewnętrznej błony jądrowej. To powiązanie umożliwia progresywne zagęszczenie włókna, ponieważ powstają niektóre „domeny pętli”, które zakotwiczają matrycę, organizując chromosomy w określonych obszarach wewnątrz jądra.

Należy zauważyć, że poziom zagęszczenia chromosomów nie jest sprawiedliwy w całej jego strukturze. Istnieją miejsca, które są hiper zagęszczone, które są znane jako heterochromatyna i które są ogólnie genetyczne.

Najbardziej luźne lub zrelaksowane miejsca struktury, do których może uzyskać dostęp do maszyn replikacji lub transkrypcji, są znane jako miejsca euchromatyczne, będąc regionami genomu aktywnego transkrypcyjnego.

- „Makroskopowa” lub cytologiczna struktura chromosomu eukariotycznego

Gdy komórka nie jest w podziale, chromatyna jest obserwowana jako „luźna”, a nawet „niechlujna”. Jednak w miarę postępu cyklu komórkowego materiał ten kondensuje lub umożliwia wizualizację struktur chromosomalnych opisanych przez cytolodzy.

Struktura chromosomu: 1) chromatyd; 2) Centromo; 3) Krótkie ramię (P) i 4) Długie ramię (q) (Źródło: !Plik: Chromosome-Postright.Wersja pngoriginalna: Magnus Manske, Ta wersja z pionowym chromosomem: Użytkownik: Dietzel65 Vector: Don-Republic Tryphon [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0/)] przez Wikimedia Commons)

Centromer

Podczas metafazy podziału komórek każdy chromosom jest obserwowany jako złożony z pary cylindrycznych „chromatydów”, które są ze sobą powiązane dzięki strukturze znanej jako centromer.

Centromer jest bardzo ważną częścią chromosomów, ponieważ jest to miejsce, do którego wrzeciona mitotyczne jest połączone podczas podziału. Związek ten pozwala chromatydom zjednoczeni przez centromer, proces, po czym są one znane jako „Córki chromosomy”.

Centtromer składa się z kompleksu białka i DNA, które ma kształt „węzła” i jego lokalizację wzdłuż struktury chromatydu bezpośrednio wpływa na morfologię każdego chromosomu podczas podziału jądrowego.

W wyspecjalizowanym regionie centromeru jest to, co naukowcy wiedzą jako Cinetocoro, które jest szczególnym miejscem, w którym mitotyczne wrzeciona łączy się z oddzielnymi siostrzanymi chromatydami podczas podziału komórek.

Ramiona

Pozycja centromeru determinuje istnienie dwóch ramion: jednego krótkiego lub małego (p) i jednego większego (q). W związku z faktem, że pozycja centromerów jest praktycznie niezmienna, cytolodzy używają nomenklatury „P” i „Q” podczas opisu każdego chromosomu.

Telomery

Są to wyspecjalizowane sekwencje DNA, które „chronią” końce każdego chromosomu. Jego funkcją ochrony jest zapobieganie połączeniu różnych chromosomów.

Wielka uwaga otrzymała te regiony chromosomów, ponieważ naukowcy biorą pod uwagę, że sekwencje telomeryczne (gdzie DNA tworzy niektóre bardziej złożone struktury niż podwójna helisa) wpływają na aktywność otaczających genów, a ponadto na określenie długowieczności a komórka.

Bibliografia

1. Bosock, c. J., & Sumner, do. T. (1978). Chromosom eukariotyczny (PP. 102-103). Amsterdam, nowy SRB, A. M., Owen, r. D., I Edgar, R. S. (1965). Genetyka ogólna (nie. 04; QH431, S69 1965.). San Francisco: WH Freeman.York, Oxford: North-Holland Publishing Company.
2. Brooker, r. (2014). Zasady biologii. Szkolnictwo wyższe McGraw-Hill.
3. Gardner, e. J., Simmons, m. J., SNUSTAD, str. D., & Santana calderón, do. (2000). Zasady genetyki.
4. Griffiths, a. J., Wessler, s. R., Lewontin, r. C., Gelbart, w. M., Suzuki, zm. T., & Miller, j. H. (2005). Wprowadzenie do analizy genetycznej. Macmillan.
5. Oznaczenia, s. (2018). Naukowe. Pobrano 3 grudnia 2019 r. Z WWW.Naukowe.COM/Four-Mojor-Types-Chromosomes-14674.Html
6. Watson, J. D. (2004). Biologia molekularna genu. Pearson Education India.