Ushbu maqolada eukaryotik hujayralarning xromosomalar kabi tuzilmalari muhokama qilinadi, ularning tuzilishi va funksiyasi biologiyaning sitologiya boʻlimi tomonidan oʻrganiladi.
Kashfiyot tarixi
Hujayra yadrosining asosiy tarkibiy qismi boʻlgan xromosomalar 19-asrda bir vaqtning oʻzida bir nechta olimlar tomonidan kashf etilgan. Rus biologi I. D. Chistyakov ularni mitoz (hujayra boʻlinishi) jarayonida oʻrgangan boʻlsa, nemis anatomi Valdeyer gistologik preparatlar tayyorlash jarayonida kashf etgan va ularni xromosomalar, yaʼni bu tuzilmalar bilan oʻzaro taʼsirlashganda tez reaksiyaga kirishishi uchun boʻyalgan jismlar deb atagan. fuchsin organik bo'yoq.
Fleming yadrosi hosil boʻlgan hujayralardagi xromosomalarning funksiyasi haqidagi ilmiy faktlarni umumlashtirgan.
Xromosomalarning tashqi tuzilishi
Bu mikroskopik shakllanishlar hujayraning eng muhim organellalari bo'lgan yadrolarda joylashgan bo'lib, ma'lum bir organizmning irsiy ma'lumotlarini saqlash va uzatish uchun joy bo'lib xizmat qiladi. Xromosomalartarkibida maxsus modda - xromatin mavjud. Bu yupqa filamentlarning konglomerati - fibrillalar va granulalar. Kimyoviy nuqtai nazardan, bu chiziqli DNK molekulalarining (taxminan 40%) o'ziga xos giston oqsillari bilan birikmasidir.
8 ta peptid molekulasi va oqsil globulalarida o'ralgan DNK zanjirlarini o'z ichiga olgan komplekslar, masalan, rulonlarda, nukleosomalar deyiladi. Dezoksiribonuklein kislota hududi poya qismi atrofida 1,75 burilish hosil qiladi va uzunligi taxminan 10 nanometr va kengligi 5-6 bo'lgan ellipsoiddir. Yadroda bu tuzilmalarning (xromosomalarning) mavjudligi eukaryotik organizmlar hujayralarining sistematik xususiyatidir. Aynan nukleosomalar shaklida xromosomalar barcha genetik xususiyatlarni saqlash va uzatish funktsiyasini bajaradi.
Xromosoma tuzilishining hujayra sikli fazasiga bogʻliqligi
Agar hujayra o'sishi va intensiv metabolizmi bilan ajralib turadigan interfaza holatida bo'lsa, lekin bo'linish yo'q bo'lsa, u holda yadrodagi xromosomalar ingichka despirallangan iplar - xromonemalarga o'xshaydi. Odatda ular bir-biriga bog'langan va ularni vizual ravishda alohida tuzilmalarga ajratish mumkin emas. Somatik hujayralarda mitoz, jinsiy hujayralarda meyoz deb ataladigan hujayra bo'linishi paytida xromosomalar spiral shakllana boshlaydi va qalinlashadi, mikroskop ostida aniq ko'rinadi.
Xromosomalarning tashkiliy darajalari
Irsiyat birliklari xromosomalar bo'lib, genetika fani batafsil o'rganadi. Olimlar nukleosoma filamentini aniqladilar.tarkibida DNK va giston oqsillari birinchi tartibli spiral hosil qiladi. Xromatinning zich qadoqlanishi yuqori tartibli tuzilma - solenoid hosil bo'lishi tufayli yuzaga keladi. U o'zini o'zi tashkil qiladi va yanada murakkab superoilga aylanadi. Xromosomalar tashkil etilishining yuqoridagi barcha darajalari hujayraning bo'linishga tayyorlanishi paytida sodir bo'ladi.
Mitotik siklda DNKga ega genlardan tashkil topgan irsiyatning strukturaviy birliklari interfaza davrining filamentsimon xromonemalariga nisbatan taxminan 19 ming marta qisqaradi va qalinlashadi. Bunday ixcham shaklda, funktsiyalari organizmning irsiy xususiyatlarini uzatishdan iborat bo'lgan yadro xromosomalari somatik yoki jinsiy hujayralarning bo'linishiga tayyor bo'ladi.
Xromosoma morfologiyasi
Xromosomalarning funktsiyalarini ularning mitotik siklda eng yaxshi ko'rinadigan morfologik xususiyatlarini o'rganish orqali tushuntirish mumkin. Hatto interfazaning sintetik bosqichida ham hujayradagi DNK massasi ikki baravar ko'payishi isbotlangan, chunki bo'linish natijasida hosil bo'lgan qiz hujayralarning har biri asl ona kabi irsiy ma'lumotlarga ega bo'lishi kerak. Bunga reduplikatsiya jarayoni - DNK polimeraza fermenti ishtirokida sodir bo'ladigan DNKning o'z-o'zidan ikkilanishi natijasida erishiladi.
O'simlik yoki hayvon hujayralarida mikroskop ostida mitozning metafazasi davrida tayyorlangan sitologik preparatlarda har bir xromosoma ikki qismdan iborat ekanligi aniq ko'rinadi.xromatidlar. Mitozning keyingi fazalarida - anafaza va ayniqsa, telofaza - ular butunlay ajralib chiqadi, buning natijasida har bir xromatid alohida xromosomaga aylanadi. Unda doimiy siqilgan DNK molekulasi, shuningdek, lipidlar, kislotali oqsillar va RNK mavjud. Mineral moddalardan tarkibida magniy va k altsiy ionlari mavjud.
Xromosomaning yordamchi tuzilmaviy elementlari
Hujayradagi xromosomalarning funktsiyalari to'liq bajarilishi uchun bu irsiyat birliklarida hech qachon spirallanmaydigan maxsus qurilma - birlamchi konstriksiya (tsentromera) mavjud. Aynan u xromosomani elka deb ataladigan ikki qismga ajratadi. Tsentromeraning joylashishiga qarab, genetiklar xromosomalarni teng qurolli (metatsentrik), teng bo'lmagan qurolli (submetatsentrik) va akrosentrik deb tasniflaydi. Birlamchi siqilishlarda maxsus shakllanishlar hosil bo'ladi - sentromeraning ikkala tomonida joylashgan disk shaklidagi oqsil globullari bo'lgan kinetoxorlar. Kinetoxoralarning o'zi ikki qismdan iborat: tashqi qismi mikrofilamentlar (filament shpindel iplari) bilan aloqada bo'lib, ularga biriktiriladi.
Filamentlarning (mikrofilamentlarning) qisqarishi tufayli xromosomani tashkil etuvchi xromatidlarning qiz hujayralar o'rtasida qat'iy tartibli taqsimlanishi amalga oshiriladi. Ba'zi xromosomalarda mitozda ishtirok etmaydigan bir yoki bir nechta ikkilamchi konstriksiyalar mavjud, chunki bo'linish shpindellari iplari ularga yopisha olmaydi, ammo aynan shu bo'limlar (ikkilamchi konstriksiyalar) yadrochalar - organellalar sintezini nazorat qilishni ta'minlaydi.ribosomalarning shakllanishi uchun.
Kariotip nima
Taniqli genetik olimlar Morgan, N. Koltsov, Setton 20-asr boshlarida xromosomalarni, ularning tuzilishi va somatik va jinsiy hujayralar - gametalardagi funktsiyalarini sinchkovlik bilan o'rgandilar. Ular barcha biologik turlarning har bir hujayrasi ma'lum bir shakl va o'lchamga ega bo'lgan ma'lum miqdordagi xromosomalar bilan tavsiflanganligini aniqladilar. Somatik hujayra yadrosidagi barcha xromosomalar to'plamini karyotip deb atash taklif qilingan.
Ommaviy adabiyotlarda karyotip ko'pincha xromosomalar to'plami bilan aniqlanadi. Aslida, bu bir xil tushunchalar emas. Masalan, odamlarda karyotip somatik hujayralar yadrolarida 46 xromosomadan iborat bo'lib, umumiy formula 2n bilan belgilanadi. Ammo, masalan, gepatotsitlar (jigar hujayralari) kabi hujayralar bir nechta yadrolarga ega, ularning xromosoma to'plami 2n2=4n yoki 2n4=8n sifatida belgilanadi. Ya'ni, gepatotsitlarning kariotipi 2n, ya'ni 46 xromosoma bo'lsa-da, bunday hujayralardagi xromosomalar soni 46 dan ortiq bo'ladi.
Jinsiy hujayralardagi xromosomalar soni har doim somatik (tana hujayralarida)ga qaraganda ikki baravar kam bo'ladi, bunday to'plam haploid deb ataladi va n bilan belgilanadi. Tanadagi barcha boshqa hujayralar 2n to'plamiga ega, bu diploid deb ataladi.
Morganning irsiyatning xromosoma nazariyasi
Amerikalik genetik Morgan Drosophila mevali chivinlarini duragaylash bo'yicha tajribalar o'tkazib, genlarning bog'langan irsiyat qonunini kashf etdi. Uning tadqiqotlari tufayli jinsiy hujayralar xromosomalarining funktsiyalari o'rganildi. Morgan genlar qo'shni joyda joylashganligini isbotladibir xil xromosomaning lokuslari asosan birgalikda, ya'ni bog'langan holda irsiylanadi. Agar genlar xromosomada bir-biridan uzoqda joylashgan bo'lsa, u holda opa-singil xromosomalar o'rtasida kesishish mumkin - bo'limlar almashinuvi.
Morganning tadqiqotlari tufayli xromosomalarning funktsiyalarini o'rganadigan genetik xaritalar yaratildi va odamlarda irsiy kasalliklarga olib keladigan xromosomalar yoki genlarning mumkin bo'lgan patologiyalari haqidagi savollarni hal qilish uchun genetik maslahatlarda keng qo'llaniladi. Olim tomonidan chiqarilgan xulosalarning ahamiyatini ortiqcha baholab bo'lmaydi.
Ushbu maqolada biz ular hujayrada bajaradigan xromosomalarning tuzilishi va funktsiyalarini ko'rib chiqdik.
