Opredelitev kromosomov, funkcij, številk, vrst oblik in struktur
Definicija kromosomov
V jedru evkariontskih celic so gladki predmeti, ki so naravnost kot palice in so sestavljeni iz snovi, ki zlahka vežejo barvila. Ti predmeti se imenujejo kromosomi. Kromosome je prvi odkril C. Von Nageli (1824), toda izraz kromosom je prvi skoval Waldeyer (1888), kar pomeni obarvano telo.
Kromosome je enostavno opaziti, kadar se med delitvijo celic uporabljajo posebne tehnike obarvanja. Vsak kromosom ima svoj par in ti pari kromosomov se imenujejo homologni kromosomi. Kromosomske znake je najlažje preučiti v fazi faze prometa mitoze, ker se takrat zdi, da so kromosomi razpršeni. se ne prekrivata in vsak kromosom je valjaste oblike s štirimi kraki, ker ima 2 podobni kromatidi (sestri). kromatide). Vsaka kromatida na kromosomu je sestavljena iz molekul DNA. Te molekule DNA se kombinirajo s histonskimi beljakovinami in tvorijo nukleosome. Ti nukleosomi z nehistonskimi beljakovinami se bodo zvili in zasukali, da so tvorili spiralo (tuljava), te niti pa se bodo spet zvile in zvijele, da bodo tvorile super spiralo (super tuljavo). Tako se bodo kromosomi po koncu interfazne faze celičnega cikla skrajšali (strnili) (Godam, 2008).
Kromosomi vsebujejo gene. Geni so enote, ki nosijo genetske informacije. Kromosomi v živih bitjih so dolgi 0,2–50 mikronov in premera 0,2–20 mikronov. Pri ljudeh je velikost kromosoma približno 6 mikronov. Kromosomi delujejo tako, da prenašajo posamezne lastnosti in prenašajo genetske informacije, ker kromosomi vsebujejo gene. Geni na kromosomih se nahajajo na mestu, imenovanem lokus (Prawhartono et al, 1988).
V deoksiribonukleinski kislini (DNA) je način shranjevanja genetskih informacij v celicah in omogoča prenos informacij iz ene generacije v drugo. Kromosomi se nahajajo v jedru večine živih celic in so sestavljeni iz DNA, ki je tesno navita v nitasti strukturi. Dodatne proteinske strukture, imenovane histoni, podpirajo molekule DNA v kromosomih. Obstajajo štiri glavne vrste kromosomov, in sicer metacentrični, submetacentrični, akrocentrični in telocentrični.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Sodobne biotehnološke aplikacije - opredelitev, genetika, medicina, kmetijstvo, živinoreja, odpadki, biokemija, virologija, celična biologija
Kromosomska ureditev in sestava
Kromosomska ureditev
Kromosomi v prokariontskih organizmih obstajajo samo v obliki RNA. To lahko najdemo v mozaičnem virusu (tobak). Kromosomi so lahko tudi samo DNA, na primer v virusu T, lahko pa vsebujejo tako DNA kot RNA kot pri bakterijah Escherichia coli. Kromosomi vsebujejo strukture, sestavljene iz tankih, navitih niti.
Vzdolž teh niti redno ležijo strukture, imenovane geni. Vsak gen zavzema določeno mesto v kromosomu. Lokacija gena na kromosomu se imenuje genski lokus. Torej je ta gen tisti, ki dejansko uravnava lastnosti, ki se bodo prenašale s staršev na svoje potomce. Poleg tega geni delujejo tudi tako, da uravnavajo posameznikov razvoj in presnovo. Geni so sestavljeni iz DNA (nukleinske kisline). Številni geni, ki se vrstijo na kromosomih, imajo določeno nalogo. Obstajajo geni, ki uravnavajo barvo cvetov, višino las, obliko nosu, vrsto las, barvo las, krvno skupino, barvo krzna itd.
Število kromosomov v vsakem organizmu je pri različnih organizmih različno. Tudi velikost kromosomov se zelo razlikuje od ene do druge vrste organizma. V vsaki celici telesa so kromosomi v parih. Kromosomi, ki so seznanjeni in imajo enako obliko, velikost in sestavo, se imenujejo homologni kromosomi. Vsak par homolognih kromosomov se razlikuje od drugih parov homolognih kromosomov. Obstajajo pari kromosomov telesnih celic (alelni), tako da so telesni kromosomi sestavljeni iz dveh sklopov. Dve skupini kromosomov v telesnih celicah sta diploidni (2n). V spolnih celicah (spolnih celicah) ni parov ali samo en niz kromosomov. En sklop kromosomov v spolnih celicah je haploid (n).
Sestava materiala za kromosome
Gradniki kromosomov so niti kromatina, sestavljene iz DNA (deoksiribonukleinska kislina), transkripcijske RNA in beljakovin (histoni ali kisline in nehistoni ali baze). Vsaka kromatida nosi molekulo DNA, ki je po strukturi dvoverižna, tako da sta v obeh kromatidah dve molekuli DNA. Pri ljudeh vnesite vsaj 7 beljakovin, ki tvorijo kromosome, medtem ko drugi proteini nimajo mesta v kromosomih. Eden od proteinov, CENP-A, je zelo podoben histonu H in naj bi nadomestil ta histon v centromeri nukleosoma.
Funkcionalni del same centromere se izrazi z elektronsko mikroskopijo, ki je prikazana pri delitvi celic v podobnem odseku. disk je kinetohora, ta del je že na površini kromosoma v območju centromere, dodatna struktura so mikrotubule, ki oddaja iz telesne tuljave, ki se nahaja na površini jedra in jo lahko opišemo kot razvejan kromosom, ki vstopi v jedra. Del kinetohora sestavlja alpoidno DNA plus CENP-A in druge beljakovine, vendar te strukture ni mogoče podrobno opisati. Drugi pomemben del kromosoma je končna regija ali imenovana telomer. Telomeri so pomembni, ker služijo kot označevalci končne tarče kromosomov in omogočajo celicam, da ločijo končno regijo, ki jo povzročijo kromosomske poškodbe. Telomerna DNA je sestavljena iz 100 kopij ponavljajočega se motiva, 5'-TTAGGG-3 'pri ljudeh, s kratkim podaljškom od 3' konca dvoverižne molekule DNA.
Dve posebni beljakovini sta vpeti na ponovitve zaporedja v človeških telomerih, imenovani TRF1, ki pomaga uravnavati roko človeškega telomera, TRF2 pa ohranja enostransko raztezanje. Če je TRF2 in aktiven, se raztezek izgubi in dva polinukleotida sta združena v kovalentni vezi. Drugi proteini telomerov menijo, da je oblika povezave med telomero in obrobjem jedra lokacija zadnjega kromosoma.
Kromosomi v evkariontskih organizmih so sestavljeni iz naslednjih delov:
- DNA predstavljajo približno 35% kromosomov.
- RNA RNA predstavlja približno 5% kromosomov.
- Beljakovine Te beljakovine so sestavljene iz osnovnih histonov in kislih nehistonov. Ti dve vrsti beljakovin delujeta tako, da zvijata kromosomske niti, tako da postanejo blede in delujejo kot encimi za podvajanje DNA in kopiranje DNA.
Obstajata dve vrsti beljakovin, ki tvorita kromosome:
- Proteini histona
Proteini histona so osnovni. Proteini histona, ki so zaviti v DNA, se imenujejo nukleosomi. - Nehistonske beljakovine
Nehistonske beljakovine so kisle. V prokariontskih celicah najdemo kromosomski material v jedrskem območju in delitev celic pride neposredno (binarna cepitev). Pri evkariontih je kromosomski material enakomerno porazdeljen v citoplazmi in delitev celic poteka skozi faze mitoze in mejoze. 2009).
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Rastlinske celice: Vrste, deli, slike in funkcije dokončane
Kromosomska zgradba
Strukturo kromosoma lahko razdelimo na dva dela, in sicer na centromero in roko.
centromere
Centromera je okrogla glava kromosoma, ki je središče kromosoma in deli kromosom na dva kraka. Ta odsek je prvo zoženo območje na kromosomu, ki je posebno in fiksno. To območje imenujemo tudi kinetohora ali kraj, kjer so pritrjena vretenska vlakna. Ti elementi služijo za premikanje kromosomov med mitozo ali delom mitoze. Razcep centromere bo sprožil gibanje kromatid med anafazo. In centromera je del kromosoma, ki deluje tako, da pritrdi kromosome na nit vretena, tako da se lahko premakne z ekvatorialne ravnine na ustrezne polove.
Roka
Ta roka je del glavnega telesa kromosoma, ki vsebuje kromosome in gene. Na splošno število krakov na kromosomu dva, obstajajo pa tudi nekateri, ki so samo številka ena. Roka je prekrita s tanko membrano, znotraj pa je prozorna matrika, napolnjena s tekočino, ki zapolni celotno roko. Ta tekočina vsebuje fine, zvite niti, imenovane kromonema. Del kromoneme, ki se delimo, se imenuje kromomer, ki služi dednim značilnostim tako se imenuje genski lokus, kromomer pa je beljakovinski material, ki se naseli v kromonemata. Trakovi kromonemati imajo v kromosomih spiralno obliko in so vdolbeni na obeh osnovah kromonemata. Funkcija druge vdolbine je tam, kjer nastane jedro. Na koncu kromosoma je dodatek, imenovan satelit, satelit je dodatek na koncu kromosoma. Centromera je ozek in svetlo obarvan del kromosoma, ki deli oba kraka kromosoma in je prav tako kromonemat. V centromeri so kinetohore, ki je strukturni protein, ki igra vlogo pri gibanju kromosomov med celično delitvijo. Kinetochore je izboklina v bližini centromere, ki služi pritrditvi na navoj vretena (Mader, Silvia, 1995)
Na splošno je kromosom sestavljen iz delov kromonema, kromornerja, centromere, drugega žleba, telomera in satelita. Struktura kromosomov je:
- Kromonema je spiralni trak z zadebelitvijo.
- Kromomere so odebelitve v kromonemi. Znotraj kromometra je beljakovina, ki vsebuje molekulo DNA. Deluje kot nosilec dednih lastnosti, zato se imenuje genski lokus
- Centromera je del kromosoma, ki se zoži in je videti lažji. Znotraj centromere so majhne granule, imenovane krogle.
- Telomeri so deli koncev kromosomov, ki preprečujejo povezovanje koncev enega kromosoma z drugim kromosomom.
- Satelit je dodatek ali izboklina na koncu kromosoma. Vsi kromosomi nimajo satelitov (Suryo, 1994).
Gradnik kromosomov je kromatin. Del kromosoma, ki ni gost in nosi gene, se imenuje evhromatin, del, ki ostane trden, pa heterokromatin. Z močno povečavo kraki kromosomov pokažejo, da so kromomeri videti kot kroglice, ki so tesno poravnane. Ta kromomer služi kot oborjeni nukleoproteinski material. Obstajata dve vrsti beljakovin, ki tvorijo kromosome, in sicer histonske beljakovine, ki so osnovne in nehistonske beljakovine, ki so kisle. Ti histonski in nehistonski proteini delujejo tako, da zvijajo kromosomske niti v trdno snov in delujejo kot DNA, ki podvaja encime in kopira DNA v RNA. Pregled zgradbe tega kromosoma je prikazan na sliki 2.1. Kromosom, sestavljen iz dveh podobnih kromatid, ima kratek krak (p) in dolg krak (q). Oba kraka tega kromosoma sta ločena z delom, imenovanim centromera ali prva vdolbina (centromera), in na Vsaka kromatida ima odsek, imenovan kinetohore, ki služi za zadrževanje kromosomov skupaj z nitmi vreteno. Na nekaterih kromosomih je včasih še vedno mogoče videti vdolbino proti drugemu, tako da ločuje majhen del kraka kromosoma in ta vdolbina se imenuje sekundarna zožitev).
V sekundarnem žlebu so spojine, ki tvorijo jedro (podrejeno jedro), zato to vdolbino imenujemo tudi nukleolarni organizator. Znotraj kromatid sta dve spiralno oblikovani pasovi, imenovani chromonemas (množina: chromonemata). V kromonematah so odebelitve, imenovane kromomere. Osnovni material kromosomske roke, na kateri so kromonemati, se imenuje matrica. Poleg tega se deli koncev kromosomov imenujejo telomeri, ki preprečujejo nadaljevanje kromosomov drug od drugega (Suryo, 1994).
V evkariontskih celicah se kromosomi kondenzirajo skozi postopno pakiranje DNA, sestavljeno iz DNA, RNA in proteinov. Nato imajo evkarionti, kot so bakterije, tudi enega ali več plazmidov. Plazmidi so majhni krožni kromosomski izvlečki DNA, ki lahko kodirajo 20-100 proteinov. Vsi bistveni geni bakterij se nahajajo v dvoverižnih kromosomih DNA, ki so krožne oblike in se nahajajo v nukleoidnem območju citoplazme. Verjame se, da so bakterijski kromosomi vezani na plazemsko membrano in kodirajo med 1000-5000 beljakovinami (Schaum's, 2006). Eukariontske kromosome, za katere vemo, da so linearni, lahko razvrstimo glede na njihov položaj v centromeri. Centromera je regija na kromosomu, kjer se vretena vlakna centriola med delitvijo celic pritrdijo. Sodeč po položaju centromere je znano, da obstajajo tri vrste struktur evkariontskih kromosomov, in sicer metacentrična, submetacentrična in akrocentrična. To kromosomsko strukturo lahko jasno vidimo, ko je delitev celic v fazi anafaze (Fabioqta, 2009).
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Pojasnilo mehanizma izmenjave plinov med dihanjem
Kromosomska oblika
Glede na lokacijo centromere na kromosomu lahko kromosome razdelimo v 4 oblike, in sicer:
- Metacentrični kromosomi
To je kromosom, ki ima na sredini centromero (mediana), zato je kromosom razdeljen na dva kraka enake dolžine. V času anafaze bodo metacentrični kromosomi videti kot črka V, ko se kromosomi upognejo v primarni krivulji - Submetacentrični kromosomi
Kromosomi in sicer imajo centromero blizu središča (sub mediana), tako da je kromosom razdeljen na dva kraka iste dolžine. V anafazi bodo kromosomi v obliki črke J ali L - Subtelocentrični (akrocentrični) kromosomi
To pomeni, da ima kromosom centromero blizu konca kraka kromosoma (pod-terminal). Ti kromosomi običajno niso upognjeni in bodo naravnost - Telocentrični kromosomi
To je kromosom, ki ima centromero na enem koncu kraka kromosoma (konca), zato ima kromosom samo en krak.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Pojasnilo celičnih organelov in njihovih funkcij po mnenju strokovnjakov
Organizacija kromosomov in nukleosomov
Kromosomska organizacija
Glavni del celice je sestavljen iz jedra in citoplazme. Znotraj jedra so fine niti, imenovane kromatin. Ko je celica pripravljena na delitev, se tanke niti zavrtijo in tvorijo kromosome. Kromosomi so trdne strukture, sestavljene iz dveh molekularnih komponent, in sicer beljakovin in DNA. Gosto strukturo kromosomov lahko jasno vidimo le v fazi metafaze med delitvijo celic.
Nukleosom (osnovna enota kromosomov)
Nukleosomi so na vseh evkariontskih kromosomih. Rečeno je bilo, da je nukleosom najpreprostejša struktura v embalaži evkariontske DNA. Pakiranje se zgodi tako, da se DNA ovije okoli osi nukleosoma, ki je oktamer majhnih osnovnih beljakovin, imenovanih osi histoni. Ta os histonski protein je bazičen ali pozitivno nabit, ker vsebuje veliko aminokislin arginin in lizin. Način, kako so molekule DNA in beljakovin razporejene v kromosomih, je pravzaprav precej zapleten. Pakiranje DNK v kromosome se pojavi v fazi profaze. Na kratko lahko razložimo embalažo na naslednji način:
Veriga DNK se zavrti na nizu beljakovin, in sicer na histonih, v strukturo, imenovano nukleozomska enota. Obstajajo štiri vrste histonskih osi, ki sestavljajo os nukleosoma, in sicer H2A, H2B, H3 in H4. Te štiri vrste histonov so v oktamerni obliki, ker je vsaka sestavljena iz dveh molekul. Poleg tega obstaja še ena vrsta histona, in sicer H1, ki se nahaja ne na osi nukleosoma, ampak na robu nukleosoma. V prisotnosti te molekule H1 se velikost nukleosoma poveča za 20 bp in se običajno imenuje kromatosom.
Vsak 146 bp verig DNA obdaja eno os nukleosoma, medtem ko preostali del DNA postane povezovalnik med eno osjo nukleosoma in naslednjo. Zvijanje DNA okoli osi nukleosoma poteka v levi smeri ali pa pride do negativnega zvijanja. Zvijanje se zgodi tako močno, ker je DNA negativno nabita, medtem ko so histoni osi pozitivno nabiti. Nukleosomske enote so tesno zapakirane skupaj, da tvorijo gostejše niti in se vrtijo v magnetne gube. Magnetne gube so tesno zapakirane v kromatinske niti. Kromatinske niti so razporejene strnjeno v kromatidne krake. Roke dvojnih kromatid se imenujejo kromosomi.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Zgodovina odkrivanja celic - teorija, koncepti, razvoj, vrste, značilnosti
Kromosomska morfologija
Velikost in oblika kromosoma
Kromosomi so lažje vidni, če se med jedrsko delitvijo uporabljajo posebne tehnike obarvanja. To je zato, ker so se takrat kromosomi krčili, tako da so postali debelejši, poleg tega pa so lahko absorbirali barvilo bolje kot kromosomi, ki jih vsebuje počivajoče jedro.
Velikost kromosomov se zelo razlikuje od vrste do vrste. Dolžina je med 12-50 mikronov, premer pa med 0,2-20 mikronov. Velikost različnih kromosomov v celici ni nikoli enaka. Na splošno so kromosomi v celicah z majhnim številom večji od kromosomov v celicah z več kromosomi.
Tudi oblika kromosomov se spreminja. Glede na lokacijo centromere na kromosomu lahko kromosome razdelimo v 4 oblike, in sicer:
- Metacentrični kromosomi
To je kromosom, ki ima na sredini centromero (mediana), zato je kromosom razdeljen na dva kraka enake dolžine. V času anafaze bo metacentrični kromosom videti oblikovan kot črka V, ko bo kromosom upognjen v primarni krivulji. - Submetacentrični kromosomi
Kromosomi in sicer imajo centromero blizu središča (sub mediana), tako da je kromosom razdeljen na dva kraka iste dolžine. V času anafaze bodo kromosomi v obliki črke J ali L. - Subtelocentrični (akrocentrični) kromosomi
To je kromosom, ki ima centromero blizu konca kraka kromosoma (pod terminal). Ti kromosomi običajno niso upognjeni in bodo naravnost. Kjer je en krak kromosoma zelo dolg, drugi krak pa zelo kratek. - Telocentrični kromosomi
Kromosom, ki ima centromero na enem koncu roke
kromosom (terminal), tako da se zdi, da ima kromosom samo eno roko in je oblikovan kot palica (Prawhartono et al, 1988).
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Pojasnilo značilnosti in funkcij celičnih mikrofilamentov
Število kromosomov
Vsaka vrsta ima določeno število kromosomov. Vrste z enakim ali skoraj enakim številom kromosomov ne pomenijo, da imajo te vrste veliko skupnih značilnosti ali da so tesno povezane. Na primer, riž in bor imata 24 kromosomov (12 parov), vendar imata oba zelo različne lastnosti. Mačke in hidre imajo prav tako 32 kromosomov. Še posebej med rdečo čebulo in planarijo (ploski črvi), ki imata 16 kromosomov.
Naslednja tabela je primer več vrst rastlinskih vrst s številom kromosomov, ki jih imajo:
Ne |
Organizem |
Število kromosomov |
Število parov |
| 1 | Zelje | 12 | 6 |
| 2 | Šalotka | 16 | 8 |
| 3 | Koruza | 20 | 10 |
| 4 | Riž | 24 | 12 |
| 5 | Pine | 24 | 12 |
| 6 | Sončnica | 34 | 17 |
| 7 | Tobak | 48 | 24 |
| 8 | Krompir | 48 | 24 |
| 9 | Bombaž | 52 | 26 |
| 10 | Cane | 86 | 43 |
Naslednja tabela je primer več vrst živalskih in človeških vrst s številom kromosomov, ki jih imajo:
Ne |
Organizem |
Število kromosomov |
Število parov |
| 1 | Sadne muhe | 8 | 4 |
| 2 | Planaria | 16 | 8 |
| 3 | Mačka | 32 | 16 |
| 4 | Hidra | 32 | 16 |
| 5 | Deževniki | 36 | 18 |
| 6 | Miši | 40 | 20 |
| 7 | Opica | 42 | 21 |
| 8 | Človek | 46 | 23 |
| 9 | Ameba | 50 | 25 |
| 10 | Vola | 60 | 30 |
| 11 | morski prašiček | 64 | 32 |
| 12 | Konj | 64 | 32 |
| 13 | Pes | 78 | 39 |
| 14 | golob | 80 | 40 |
| 15 | Zlata ribica | 94 | 47 |
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Pojasnilo dihanja celic v rastlinah v biologiji
Kromosomi in DNA
Deoksiribonukleinska kislina (DNA) je genetska koda, ki omogoča prenos informacij iz ene generacije v naslednjo. Molekula DNA je sestavljena iz dveh linearnih verig, ki so ovite druga okoli druge in tvorijo dvojno vijačno strukturo.
Spiralna struktura je še naprej v kromosomski strukturi. Kromosomi so razdeljeni na dve polovici z ožjo točko na sredini, imenovano centromera. Štiri vrste kromosomov v živalskih celicah so razvrščene po položaju centromere.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Celična membrana - opredelitev, struktura, sestavni deli, ogrodje, funkcija, sestava
Glavne vrste kromosomov
Obstaja več glavnih vrst kromosomov, med njimi:
- Metacentrični kromosomi
Metacentrični kromosomi imajo na sredini centromero, zaradi česar sta obe polovici enako dolgi. Človeški kromosomi 1 in 3 so metacentrični. - Submetacentrični kromosomi
Submetacentrični kromosomi imajo centromere rahlo odmaknjene od središča, kar vodi do rahle asimetrije v dolžini obeh polovic. Človeški kromosomi od 4 do 12 so submetacentrični. - Akrocentrični kromosomi
Akrocentrični kromosomi imajo centromere, ki so močno odmaknjene od središča in vodijo do enega zelo dolgega in enega zelo kratkega odseka. Človeški kromosomi 13, 15, 21 in 22 so akrocentrični. - Telocentrični kromosomi
Telocentrični kromosomi imajo na koncu kromosoma centromero. Ljudje nimajo telocentričnih kromosomov, vendar jih najdemo pri drugih vrstah, kot so miši.