كيف يتم ترتيب الكروموسومات وما هي مكوناتها. من اليونانية Homos - نفس الشيء

درس الفيديو 1: انقسام الخلية. الانقسام المتساوي

درس الفيديو 2: الانقسام الاختزالي. مراحل الانقسام الاختزالي

محاضرة: الخلية هي الوحدة الجينية للكائن الحي. الكروموسومات وهيكلها (شكلها وحجمها) ووظائفها

الخلية هي الوحدة الجينية للحياة

يتم التعرف على الخلية المفردة كوحدة أساسية للحياة. على المستوى الخلوي تحدث العمليات التي تميز المادة الحية عن المادة غير الحية. تقوم كل خلية بتخزين المعلومات الوراثية واستخدامها بشكل مكثف حول التركيب الكيميائي للبروتينات التي يجب تصنيعها فيها ، وبالتالي يطلق عليها الوحدة الجينية للكائن الحي. حتى كريات الدم الحمراء الخالية من الأسلحة النووية في المراحل الأولى من وجودها لديها ميتوكوندريا ونواة. فقط في حالتهم الناضجة يفتقرون إلى الهياكل اللازمة لتخليق البروتين.

حتى الآن ، لا يعرف العلم الخلايا التي لا تحتوي على DNA أو RNA كناقل للمعلومات الجينومية. في حالة عدم وجود مادة وراثية ، فإن الخلية غير قادرة على تخليق البروتين وبالتالي الحياة.

الحمض النووي موجود ليس فقط في النوى ، جزيئاته موجودة في البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا ، ويمكن لهذه العضيات أن تتكاثر داخل الخلية.

يكون الحمض النووي في الخلية على شكل كروموسومات - مجمعات معقدة من الحمض النووي البروتيني. توجد الكروموسومات حقيقية النواة في النواة. كل واحد منهم عبارة عن هيكل معقد من:

جزيء الحمض النووي الوحيد الطويل ، الذي يتم تعبئة 2 متر منه في هيكل مضغوط (في البشر) يصل حجمه إلى 8 ميكرون ؛

بروتينات هيستون الخاصة ، والتي يتمثل دورها في تجميع الكروماتين (مادة الكروموسوم) في شكل مألوف على شكل قضيب ؛

الكروموسومات وهيكلها (شكلها وحجمها) ووظائفها

تنتج الخلية هذه التعبئة الكثيفة للمادة الوراثية قبل الانقسام. في هذه اللحظة يمكن فحص الكروموسومات المتكونة والمكتظة بكثافة تحت المجهر. عندما يتم طي الحمض النووي إلى كروموسومات مضغوطة تسمى heterochromatin ، يصبح تخليق الحمض النووي الريبي الرسول غير ممكن. خلال فترة التجنيد الجماعي للخلية وتطور الطور البيني ، تكون الكروموسومات في حالة أقل حزمًا ، والتي تسمى interchromatin ويتم تصنيع mRNA فيها ، يحدث تكرار الحمض النووي.

العناصر الرئيسية لتركيب الكروموسومات هي:

السنترومير.هذا جزء من الكروموسوم مع سلسلة خاصة من النيوكليوتيدات. يربط كروماتيدات معًا ، ويشارك في الاقتران. يتم ربط خيوط البروتين لأنابيب المغزل لتقسيم الخلايا.

التيلوميرات. هذه هي الأقسام النهائية للكروموسومات غير القادرة على الاتصال بالكروموسومات الأخرى ، فهي تلعب دورًا وقائيًا. وهي تتكون من أقسام متكررة من DNA متخصص تشكل مجمعات بالبروتينات.

نقاط بدء تكرار الحمض النووي.

تختلف كروموسومات بدائيات النوى اختلافًا كبيرًا عن حقيقيات النوى ، حيث تمثل الهياكل المحتوية على الحمض النووي الموجودة في السيتوبلازم. هندسيًا ، يمثلون جزيء الحلقة.

مجموعة الكروموسوم للخلية لها اسمها الخاص - النمط النووي. كل نوع من أنواع الكائنات الحية له تكوينه الخاص ، وعدد وشكل الكروموسومات الخاصة به ، وهو ما يميزه فقط.

تحتوي الخلايا الجسدية على مجموعة كروموسوم ثنائية الصبغيات (مزدوجة) ، يتلقى نصف كل والد.

تسمى الكروموسومات المسؤولة عن تشفير نفس البروتينات الوظيفية متجانسة. يمكن أن يكون تعدد الخلايا مختلفًا - كقاعدة عامة ، تكون الأمشاج أحادية العدد في الحيوانات. في النباتات ، أصبح تعدد الصبغيات ظاهرة شائعة إلى حد ما ، والتي تُستخدم لإنشاء أنواع جديدة نتيجة التهجين. يؤدي انتهاك كمية البلاويد في ذوات الدم الحار والبشر إلى أمراض خلقية خطيرة مثل متلازمة داون (وجود ثلاث نسخ من الكروموسوم الحادي والعشرين). في أغلب الأحيان ، تؤدي تشوهات الكروموسومات إلى عدم قابلية الكائن الحي للحياة.

في البشر ، تتكون مجموعة الكروموسوم الكاملة من 23 زوجًا. تم العثور على أكبر عدد معروف من الكروموسومات ، 1600 ، في أبسط الكائنات العوالق ، الراديولارية. أصغر مجموعة من الكروموسومات في نمل البلدغ الأسود الأسترالي هي 1 فقط.

دورة حياة الخلية. مراحل الانقسام والانقسام الاختزالي

الطور البينيبعبارة أخرى ، يُعرّف العلم طول الفترة الزمنية بين قسمين على أنه دورة حياة الخلية.

أثناء الطور البيني ، تحدث العمليات الكيميائية الحيوية في الخلية ، وتنمو وتتطور وتراكم المواد الاحتياطية. يتضمن التحضير للتكاثر مضاعفة المحتوى - العضيات ، والفجوات ذات المحتوى الغذائي ، وحجم السيتوبلازم. بفضل الانقسام ، كطريقة لزيادة عدد الخلايا بسرعة ، من الممكن أن تستمر الحياة الطويلة ، والتكاثر ، وزيادة حجم الجسم ، وبقائه في حالة الإصابة وتجديد الأنسجة. تتميز المراحل التالية في دورة الخلية:

الطور البيني.الوقت بين الانقسامات. أولاً ، تنمو الخلية ، ثم يزداد عدد العضيات ، ويزداد حجم المادة الاحتياطية ، ويتم تصنيع البروتينات. في الجزء الأخير من الطور البيني ، تكون الكروموسومات جاهزة للتقسيم اللاحق - فهي تتكون من زوج من الكروماتيدات الشقيقة.

الانقسام المتساوي.هذا هو اسم إحدى طرق الانقسام النووي ، المميزة لخلايا الجسم (الجسدية) ، في مسارها ، يتم الحصول على خليتين من واحدة ، مع مجموعة متطابقة من المواد الجينية.

الانقسام الاختزالي هو سمة من سمات تكوين الأمشاج. احتفظت الخلايا بدائية النواة بالطريقة القديمة للتكاثر - الانقسام المباشر.

يتكون الانقسام المتساوي من 5 مراحل رئيسية:

الطور الأول.تعتبر بدايتها اللحظة التي تصبح فيها الكروموسومات معبأة بشكل كثيف بحيث يمكن رؤيتها تحت المجهر. أيضًا ، في هذا الوقت ، يتم تدمير النوى ، وتشكيل مغزل الانقسام. يتم تنشيط الأنابيب الدقيقة ، وتقل مدة وجودها إلى 15 ثانية ، لكن معدل التكوين يزيد أيضًا بشكل كبير. تتباعد المريكزات إلى جوانب متقابلة من الخلية ، وتشكل عددًا كبيرًا من الأنابيب الدقيقة البروتينية التي تصنع وتتحلل باستمرار والتي تمتد منها إلى مراكز الكروموسومات. هذه هي الطريقة التي يتشكل بها المغزل. تتفكك الهياكل الغشائية مثل ER وجهاز Golgi إلى حويصلات وأنابيب منفصلة تقع بشكل عشوائي في السيتوبلازم. يتم فصل الريبوسومات عن أغشية ER.

الطورية. يتم تشكيل صفيحة طورية تتكون من كروموسومات متوازنة في منتصف الخلية بجهود الأنابيب الدقيقة المركزية المعاكسة ، كل منها يسحبها في اتجاهها الخاص. في الوقت نفسه ، يستمر تركيب وتفكك الأنابيب الدقيقة ، من نوع "الحاجز". هذه المرحلة هي الأطول.

• طور. تؤدي جهود الأنابيب الدقيقة إلى قطع وصلات الكروموسومات في منطقة السنترومير ، وبقوة تمددها إلى أقطاب الخلية. في هذه الحالة ، تأخذ الكروموسومات أحيانًا شكل V بسبب مقاومة السيتوبلازم. تظهر حلقة من ألياف البروتين في منطقة لوحة الطور.
• Telophase.تعتبر بدايتها اللحظة التي تصل فيها الكروموسومات إلى أقطاب الانقسام. تبدأ عملية استعادة الهياكل الغشائية الداخلية للخلية - EPS ، جهاز جولجي ، النواة. تفريغ الكروموسومات. تتجمع النوى ويبدأ تكوين الريبوسومات. يتفكك مغزل الانقسام.
• يظهر. المرحلة الأخيرة ، حيث تبدأ الحلقة البروتينية التي ظهرت في المنطقة الوسطى للخلية في الانكماش ، دافعة السيتوبلازم نحو القطبين. هناك انقسام للخلية إلى قسمين وتكون الحلقة البروتينية لغشاء الخلية في مكانها.

منظمات عملية الانقسام هي مجمعات بروتينية محددة. نتيجة الانقسام الانقسامي هو زوج من الخلايا مع المعلومات الجينية المتطابقة. في الخلايا غيرية التغذية ، يستمر الانقسام الفتيلي بشكل أسرع من الخلايا النباتية. في الكائنات غيرية التغذية ، يمكن أن تستغرق هذه العملية من 30 دقيقة ، في النباتات - 2-3 ساعات.

لتوليد خلايا بنصف العدد الطبيعي للكروموسومات ، يستخدم الجسم آلية انقسام مختلفة - الانقسام الاختزالي.

يرتبط بالحاجة إلى إنتاج خلايا جرثومية ؛ في الكائنات متعددة الخلايا ، يتجنب التضاعف المستمر لعدد الكروموسومات في الجيل التالي ويجعل من الممكن الحصول على مجموعات جديدة من الجينات الأليلية. يختلف في عدد المراحل ، كونها أطول. يؤدي الانخفاض الناتج في عدد الكروموسومات إلى تكوين 4 خلايا أحادية العدد. الانقسام الاختزالي هو قسمان يتبعان بعضهما البعض دون انقطاع.

يتم تحديد المراحل التالية من الانقسام الاختزالي:

الطور الأول. تقترب الكروموسومات المتجانسة من بعضها البعض وتتحد طوليًا. مثل هذا الارتباط يسمى الاقتران. ثم هناك عبور - الكروموسومات المزدوجة تعبر أكتافهم وأقسام التبادل.

الطور الأولتنفصل الكروموسومات وتتخذ مواقع عند خط استواء مغزل الخلية ، وتتخذ شكل V بسبب توتر الأنابيب الدقيقة.

طور أنايتم شد الكروموسومات المتجانسة بواسطة الأنابيب الدقيقة إلى أقطاب الخلية. ولكن على عكس الانقسام الانقسامي ، فإنها تتباعد ككل ، وليس ككروماتيدات فردية.

نتيجة التقسيم الأول للانقسام الاختزالي هو تكوين خليتين بنصف عدد الكروموسومات الكاملة. بين أقسام الانقسام الاختزالي ، الطور البيني غائب عمليًا ، ولا يحدث مضاعفة للكروموسومات ، فهي بالفعل ثنائية الكروماتيد.

مباشرة بعد الانقسام الانتصافي المتكرر الأول مشابه تمامًا للانقسام - حيث يتم تقسيم الكروموسومات إلى كروماتيدات منفصلة ، موزعة بالتساوي بين الخلايا الجديدة.

تمر oogonia بمرحلة التكاثر الانقسامي في المرحلة الجنينية من التطور ، بحيث يولد الجسد الأنثوي بالفعل بعدد غير متغير ؛

الحيوانات المنوية قادرة على التكاثر في أي وقت خلال فترة التكاثر لجسم الذكر. يتم إنشاء الكثير منها أكثر من الأمشاج الأنثوية.

يحدث التولد الجامعى للكائنات الحية في الغدد الجنسية - الغدد التناسلية.

تحدث عملية تحول الحيوانات المنوية إلى حيوانات منوية على عدة مراحل:

يحول الانقسام الانقسامي الحيوانات المنوية إلى خلايا منوية من الدرجة الأولى.

نتيجة للانقسام الاختزالي الفردي ، يتحولون إلى خلايا منوية من الدرجة الثانية.

ينتج القسم الانتصافي الثاني 4 نطفة أحادية العدد.

هناك فترة تشكيل. في الخلية ، يتم ضغط النواة ، وتقل كمية السيتوبلازم ، ويتكون السوط. أيضًا ، يتم تخزين البروتينات ويزداد عدد الميتوكوندريا.

يحدث تكوين البيض في جسم الأنثى البالغة على النحو التالي:

من البويضة من الدرجة الأولى ، والتي يوجد منها كمية معينة في الجسم ، نتيجة للانقسام الاختزالي ، مع انخفاض في عدد الكروموسومات بمقدار النصف ، تتشكل البويضات من الدرجة الثانية.

نتيجة للانقسام الانتصافي الثاني ، يتم تكوين بيضة ناضجة وثلاثة أجسام اختزال صغيرة.

تم تصميم هذا التوزيع غير المتوازن للمغذيات بين 4 خلايا لتوفير مورد كبير من العناصر الغذائية لكائن حي جديد.

يتم إنتاج بيض السرخس والطحالب في الأرشيغونيوم. في النباتات الأكثر تنظيماً - في البويضات الخاصة الموجودة في المبيض.

سنحلل اليوم معًا سؤالًا مثيرًا للاهتمام يتعلق ببيولوجيا الدورة المدرسية ، وهو: أنواع الكروموسومات ، وهيكلها ، والوظائف المؤداة ، وما إلى ذلك.

تحتاج أولاً إلى فهم ما هو الكروموسوم؟ لذلك من المعتاد استدعاء العناصر الهيكلية للنواة في الخلايا حقيقية النواة. هذه الجسيمات هي التي تحتوي على الحمض النووي. يحتوي الأخير على معلومات وراثية تنتقل من الكائن الأصلي إلى المتحدرين. هذا ممكن بمساعدة الجينات (الوحدات الهيكلية للحمض النووي).

قبل أن ننظر إلى أنواع الكروموسومات بالتفصيل ، من المهم التعرف على بعض المشكلات. على سبيل المثال ، لماذا يطلق عليهم هذا المصطلح؟ في عام 1888 ، أعطاهم العالم دبليو فالدير هذا الاسم. إذا ترجمت من اليونانية ، فإننا نحصل على اللون والجسم حرفيًا. بماذا ترتبط؟ يمكنك معرفة ذلك في المقال. ومن المثير للاهتمام أيضًا أن الكروموسومات تسمى عادةً الحمض النووي الدائري في البكتيريا. وهذا على الرغم من حقيقة أن بنية الكروموسومات الأخيرة وحقيقية النواة مختلفة تمامًا.

قصة

لذلك ، أصبح من الواضح لنا أن التركيب المنظم للحمض النووي والبروتين ، الموجود في الخلايا ، يسمى كروموسوم. من المثير للاهتمام أن قطعة واحدة من الحمض النووي تحتوي على الكثير من الجينات والعناصر الأخرى التي تشفر جميع المعلومات الجينية للكائن الحي.

قبل التفكير في أنواع الكروموسومات ، نقترح التحدث قليلاً عن تاريخ تطور هذه الجسيمات. وهكذا ، فإن التجارب التي بدأها العالم ثيودور بوفيري في منتصف ثمانينيات القرن التاسع عشر أظهرت العلاقة بين الكروموسومات والوراثة. في الوقت نفسه ، طرح فيلهلم رو النظرية التالية - لكل كروموسوم حمل وراثي مختلف. تم اختبار هذه النظرية وإثباتها بواسطة ثيودور بوفيري.

بفضل عمل جريجور مندل في القرن العشرين ، تمكنت بوفيري من تتبع العلاقة بين قواعد الوراثة وسلوك الكروموسومات. تمكنت اكتشافات بوفيري من التأثير على علماء الخلايا التاليين:

• إدموند بيتشر ويلسون.
• والتر ساتون.
• ثيوفيلوس رسام.

كان عمل إدموند ويلسون هو ربط نظريات بوفيري وسوتون ، والتي تم وصفها في كتاب الخلية في التطور والوراثة. نُشر العمل حوالي عام 1902 وتناول نظرية الكروموسوم في الوراثة.

الوراثة

ودقيقة نظرية أخرى. في كتاباته ، تمكن الباحث والتر ساتون من معرفة عدد الكروموسومات التي لا تزال موجودة في نواة الخلية. سبق أن قيل سابقًا أن العالم اعتبر هذه الجسيمات حاملة للمعلومات الوراثية. بالإضافة إلى ذلك ، وجد والتر أن جميع الكروموسومات تتكون من جينات ، لذا فهم بالضبط المسؤولون عن انتقال الخصائص والوظائف الأبوية إلى الأحفاد.

في موازاة ذلك ، تم تنفيذ العمل من قبل ثيودور بوفيري. كما ذكرنا سابقًا ، قام كلا العالمين بالتحقيق في عدد من الأسئلة:

• نقل المعلومات الوراثية ؛
• صياغة الأحكام الرئيسية المتعلقة بدور الكروموسومات.

تسمى هذه النظرية الآن بنظرية بوفيري-ساتون. تم تطويره في مختبر عالم الأحياء الأمريكي توماس مورغان. معًا ، تمكن العلماء من:

• إنشاء أنماط لوضع الجينات في هذه العناصر الهيكلية ؛
• تطوير قاعدة خلوية.

بنية

في هذا القسم ، نقترح النظر في بنية وأنواع الكروموسومات. لذا، نحن نتكلمحول الخلايا الهيكلية التي تخزن وتنقل المعلومات الوراثية. مما صنعت الكروموسومات؟ من الحمض النووي والبروتين. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأجزاء المكونة للكروموسومات تشكل كروماتين. تلعب البروتينات دورًا مهمًا في تغليف الحمض النووي في نواة الخلية.

لا يتجاوز قطر النواة خمسة ميكرونات ، ويتم تعبئة الحمض النووي بالكامل في القلب. لذا ، فإن الحمض النووي في النواة له هيكل حلقي مدعوم بالبروتينات. هذا الأخير في نفس الوقت يتعرف على تسلسل النيوكليوتيدات لتقاربها. إذا كنت ستدرس بنية الكروموسومات تحت المجهر ، فإن أفضل وقت لذلك هو الطور الطوري للانقسام الفتيلي.

يتخذ الكروموسوم شكل عصا صغيرة تتكون من كروماتيدات. هذا الأخير محتجز من قبل السنترومير. من المهم أيضًا ملاحظة أن كل كروماتيد فردي يتكون من حلقات كروماتين. يمكن أن تكون جميع الكروموسومات في حالة من حالتين:

• نشيط؛
• غير نشط.

نماذج

الآن سننظر في الأنواع الحالية من الكروموسومات. في هذا القسم ، يمكنك معرفة أشكال هذه الجسيمات.

كل الكروموسومات لها هيكلها الفردي. السمة المميزة هي ميزات التلوين. إذا كنت تدرس مورفولوجيا الكروموسوم ، فهناك بعض الأشياء المهمة التي يجب الانتباه إليها:

• موقع السنترومير
• طول الكتف وموقعه.

لذلك ، هناك الأنواع الرئيسية التالية من الكروموسومات:

• الكروموسومات المترية (السمة المميزة لها هي موقع السنترومير في الوسط ، ويسمى هذا الشكل أيضًا ذراعًا متساويًا) ؛
• تحت المركز (السمة المميزة هي إزاحة الانقباض إلى أحد الجانبين ، واسم آخر هو أكتاف غير متساوية) ؛
• acrocentric (السمة المميزة هي موقع السنترومير تقريبًا عند أحد طرفي الكروموسوم ، واسم آخر على شكل قضيب) ؛
• نقطة (حصلوا على هذا الاسم بسبب حقيقة أن شكلهم يصعب تحديده ، وهو مرتبط بحجم صغير).

المهام

بغض النظر عن نوع الكروموسومات في البشر والمخلوقات الأخرى ، تؤدي هذه الجسيمات الكثير من الوظائف المختلفة. يمكن قراءة ما هو على المحك في هذا القسم من المقالة.

• في تخزين المعلومات الوراثية. الكروموسومات هي ناقلات للمعلومات الجينية.
• في نقل المعلومات الوراثية. تنتقل المعلومات الوراثية عن طريق تكرار جزيء الحمض النووي.
• في تنفيذ المعلومات الوراثية. بفضل تكاثر نوع أو نوع آخر من i-RNA ، وبالتالي ، نوع أو آخر من البروتين ، يتم التحكم في جميع العمليات الحيوية للخلية والكائن الحي بأكمله.

DNA و RNA

نظرنا إلى أنواع الكروموسومات الموجودة. ننتقل الآن إلى دراسة تفصيلية لمسألة دور DNA و RNA. من المهم جدًا ملاحظة أن الأحماض النووية هي التي تشكل حوالي خمسة بالمائة من كتلة الخلية. تظهر لنا على أنها أحاديات النوكليوتيدات وعديد النوكليوتيدات.

هناك نوعان من هذه الأحماض النووية:

• الحمض النووي ، وهو عبارة عن أحماض ديوكسي ريبونوكلييك ؛
• الحمض النووي الريبي ، فك - الأحماض النووية الريبية.

بالإضافة إلى ذلك ، من المهم أن نتذكر أن هذه البوليمرات تتكون من نيوكليوتيدات ، أي مونومرات. هذه المونومرات في كل من DNA و RNA متشابهة بشكل أساسي في التركيب. يتكون كل نوكليوتيد فردي أيضًا من عدة مكونات ، أو بالأحرى ثلاثة ، مترابطة بواسطة روابط قوية.

الآن قليلا عن الدور البيولوجي للحمض النووي والحمض النووي الريبي. بادئ ذي بدء ، من المهم ملاحظة أن ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي يمكن أن تحدث في الخلية:

• معلوماتية (إزالة المعلومات من الحمض النووي ، بمثابة مصفوفة لتخليق البروتين) ؛
• النقل (يحمل الأحماض الأمينية لتخليق البروتين) ؛
• الريبوسوم (يشارك في التخليق الحيوي للبروتين ، وتشكيل بنية الريبوسوم).

ما هو دور الحمض النووي؟ هذه الجسيمات تخزن معلومات الوراثة. تحتوي أقسام هذه السلسلة على تسلسل خاص من القواعد النيتروجينية المسؤولة عن السمات الوراثية. بالإضافة إلى ذلك ، يكمن دور الحمض النووي في نقل هذه الميزات أثناء عملية انقسام الخلية. بمساعدة الحمض النووي الريبي في الخلايا ، يتم توليف الحمض النووي الريبي ، بسبب حدوث تخليق البروتين.

مجموعة الكروموسومات

لذلك ، نحن نبحث في أنواع الكروموسومات ومجموعات الكروموسومات. ننتقل إلى دراسة تفصيلية للمسألة المتعلقة بمجموعة الكروموسوم.

عدد هذه العناصر هو سمة مميزة للأنواع. على سبيل المثال ، خذ ذبابة الفاكهة. لديها ثمانية ، والرئيسيات لديها ثمانية وأربعون. يحتوي جسم الإنسان على ستة وأربعين كروموسومًا. نلفت انتباهك على الفور إلى حقيقة أن عددها هو نفسه لجميع خلايا الجسم.

بالإضافة إلى ذلك ، من المهم أن نفهم أن هناك نوعين محتملين من مجموعة الكروموسوم:

• ثنائي الصبغة (خاصية الخلايا حقيقية النواة ، هي مجموعة كاملة ، أي 2 ن ، موجودة في الخلايا الجسدية) ؛
• أحادي العدد (نصف المجموعة الكاملة ، أي ن ، موجود في الخلايا الجرثومية).

من الضروري معرفة أن الكروموسومات تشكل زوجًا ، ممثلوه متماثلون. ماذا يعني هذا المصطلح؟ يُطلق على المتجانسة الكروموسومات التي لها نفس الشكل والبنية وموقع السنترومير وما إلى ذلك.

الكروموسومات الجنسية

الآن سوف نلقي نظرة فاحصة على النوع التالي من الكروموسوم - الجنس. هذا ليس زوجًا واحدًا ، بل زوجًا من الكروموسومات ، يختلف في الذكور والإناث من نفس النوع.

كقاعدة عامة ، أحد الكائنات الحية (ذكر أو أنثى) هو صاحب اثنين من الكروموسومات X متطابقة وكبيرة إلى حد ما ، في حين أن التركيب الوراثي هو XX. يمتلك الفرد من الجنس الآخر كروموسوم X واحد وكروموسوم Y أصغر قليلاً. النمط الجيني هو XY. من المهم أيضًا ملاحظة أنه في بعض الحالات يحدث تكوين الجنس الذكري في غياب أحد الكروموسومات ، أي النمط الجيني X0.

جسمية

هذه جزيئات متزاوجة في الكائنات الحية ذات تحديد جنس الكروموسومات ، والتي هي نفسها لكل من الذكور والإناث. ببساطة أكثر ، كل الكروموسومات (باستثناء الجنس) هي جسمية.

يرجى ملاحظة أن التواجد والنسخ والبنية لا يعتمد على جنس حقيقيات النوى. جميع autosomes لها رقم تسلسلي. إذا أخذنا شخصًا ، فإن اثنين وعشرين زوجًا (أربعة وأربعين كروموسومًا) هي صبغيات ، وزوج واحد (اثنان من الكروموسومات) من الكروموسومات الجنسية.

الكروموسومات هي أهم عنصر في الخلية. هم مسؤولون عن نقل وتنفيذ المعلومات الوراثية ويتم توطين الخلايا حقيقية النواة في النواة.

وفقًا للتركيب الكيميائي ، فإن الكروموسومات عبارة عن معقدات من الأحماض غير المؤكسدة الريبية (DNA) والبروتينات المرتبطة بها ، بالإضافة إلى عدد صغير من المواد والأيونات الأخرى. وبالتالي ، فإن الكروموسومات عبارة عن بروتينات نوكليوبروتينات ديوكسيريبونوكليوبروتينات (DNP).

يحتوي كل كروموسوم في الطور البيني على جزيء DNA طويل مزدوج الشريطة. الجين هو سلسلة من عدد معين من النيوكليوتيدات المتتالية التي تشكل الحمض النووي. تتبع الجينات التي يتكون منها الحمض النووي لكروموسوم واحد بعضها البعض. في الطور البيني ، تحدث العديد من العمليات في الخلية ، ويتم فصل أجزاء كثيرة من الكروموسوم بدرجات متفاوتة. تشارك العديد من مناطق الحمض النووي في تخليق الحمض النووي الريبي.

أثناء الانقسام الخلوي (أثناء الانقسام والانقسام الاختزالي) ، تتصاعد الكروموسومات (يحدث انضغاطها). في الوقت نفسه ، يتم تقليل طولها ، ويصبح تركيب الحمض النووي الريبي عليها مستحيلًا. قبل التصعيد ، يتضاعف كل كروموسوم. يقال إن الكروموسوم يتكون من اثنين الكروماتيدات. أي خلال الطور البيني ، يتكون الكروموسوم من كروماتيد واحد.

تلعب البروتينات التي يتكون منها الكروموسوم دورًا مهمًا في انضغاط الكروماتيدات.

وبالتالي ، اعتمادًا على مرحلة دورة الخلية ، وفقًا للبنية الخارجية للكروموسوم ، يمكن تمثيلها 1) على أنها غير مرئية في المجهر الضوئي الكروماتينية(في الطور البيني) وتتكون من كروماتيد واحد أو 2) على شكل كروماتيدات حلزونية مرئية في مجهر ضوئي (في مراحل انقسام الخلية ، بدءًا من الطور الطوري).

هناك عنصر مهم آخر في بنية الكروموسومات - السنترومير(امتداد أساسي). إنه ذو طبيعة بروتينية وهو مسؤول عن حركة الكروموسوم ، كما يتم ربط خيوط مغزل الانشطار به. اعتمادًا على موقع السنترومير ، يتم تمييز الكروموسومات ذات الذراع المتساوية (المترية) والذراع غير المتكافئ (تحت المركز) والكروموسومات على شكل قضيب (الأكروسينتريك). في الأول ، يقع السنترومير في المنتصف ، يقسم كل كروماتيد إلى ذراعين متساويين ، في الثاني ، تكون الذراعين غير متساويتين في الطول ، وفي الثالث ، يقع السنترومير في أحد طرفي الكروماتيد.

في الكروموسومات المضاعفة ، تكون الكروماتيدات مترابطة في السنترومير.

1 - كروماتيد 2 - السنترومير 3 - كتف قصير 4 - كتف طويل.

يعد وجود انقباض أولي في بنية الكروموسومات أمرًا إلزاميًا. ومع ذلك ، بالإضافة إلى ذلك ، هناك قيود ثانوية ( المنظمون النوويون) ، لا يتم ملاحظتها في جميع الكروموسومات. في النواة ، على التضيقات الثانوية للكروموسومات ، يحدث تخليق النوى.

في نهايات الكروماتيدات هي ما يسمى التيلوميرات. تمنع الكروموسومات من الالتصاق ببعضها البعض.

في مجموعة أحادية العدد ، يكون كل كروموسوم فريدًا في بنيته. يتيح موقع السنترومير (وأطوال أذرع الكروموسوم الناتجة عن ذلك) تمييز كل منها عن البقية.

في المجموعة ثنائية الصبغيات ، يحتوي كل كروموسوم على كروموسوم متماثل ، له نفس البنية ونفس مجموعة الجينات (ولكن ربما الأليلات الأخرى) وموروثة من والد آخر.

يتميز كل نوع من الكائنات الحية بنمطه النووي الخاص ، أي عدد الكروموسومات الخاصة به وخصائصها (الطول ، موضع السنتروميرات ، خصائص التركيب الكيميائي). يمكن تحديد الأنواع البيولوجية من خلال النمط النووي.

محاضرة # 3

الموضوع: تنظيم تدفق المعلومات الوراثية

خطة المحاضرة

1. هيكل ووظائف نواة الخلية.

2. الكروموسومات: التركيب والتصنيف.

3. الدورات الخلوية والانقسامية.

4. الانقسام ، الانقسام الاختزالي: الخصائص الخلوية والخلوية ، الأهمية.

هيكل ووظائف نواة الخلية

المعلومات الجينية الرئيسية موجودة في نواة الخلايا.

نواة الخلية(اللات. - نواة؛ اليونانية - كاريون) في عام 1831. روبرت براون. يعتمد شكل النواة على شكل الخلية ووظيفتها. تتغير أحجام النوى اعتمادًا على النشاط الأيضي للخلايا.

غلاف نواة الطور البيني (كاريوليما) يتكون من أغشية أولية خارجية وداخلية. بينهما الفضاء المحيط بالنووية. الغشاء به ثقوب المسام.بين حواف المسام النووية توجد جزيئات بروتينية تشكل مجمعات مسامية. فتحة المسام مغطاة بغشاء رقيق. مع عمليات التمثيل الغذائي النشطة في الخلية ، تكون معظم المسام مفتوحة. من خلالهم هناك تدفق للمواد - من السيتوبلازم إلى النواة والعكس صحيح. عدد المسام في نواة واحدة

أرز.مخطط بنية نواة الخلية

1 و 2 - الأغشية الخارجية والداخلية للغشاء النووي ، 3

- المسام النووية ، 4 - النواة ، 5 - الكروماتين ، 6 - العصير النووي

يصل إلى 3-4 آلاف. يتصل الغشاء النووي الخارجي بقنوات في الشبكة الإندوبلازمية. عادة ما تحتوي على الريبوسومات. تشكل البروتينات الموجودة على السطح الداخلي للمغلف النووي صفيحة نووية. يحافظ على شكل ثابت للنواة ، وترتبط بها الكروموسومات.

عصير نووي - كاريوليمف، محلول غرواني في حالة هلامية يحتوي على البروتينات والدهون والكربوهيدرات والحمض النووي الريبي والنيوكليوتيدات والإنزيمات. النواةهو مكون غير دائم للنواة. يختفي في بداية انقسام الخلية ويتم استعادته في نهايته. التركيب الكيميائي للنواة: بروتين (~ 90٪) ، RNA (~ 6٪) ، دهون ، إنزيمات. تتشكل النوى في منطقة التضيقات الثانوية للكروموسومات الساتلية. وظيفة النواة: تجميع وحدات الريبوسوم.

X روماتينالنوى هي كروموسومات الطور البيني. تحتوي على DNA وبروتينات هيستون و RNA بنسبة 1: 1.3: 0.2. يتحد الحمض النووي مع البروتين ليشكلوا ديوكسيريبونوكليوبروتين(DNP). أثناء الانقسام الانقسامي للنواة ، يتصاعد DNP ويشكل الكروموسومات.

وظائف نواة الخلية:

1) يخزن المعلومات الوراثية للخلية ؛

2) يشارك في انقسام الخلايا (التكاثر) ؛

3) ينظم عمليات التمثيل الغذائي في الخلية.

الكروموسومات: التركيب والتصنيف

الكروموسومات(اليونانية - كرومو- لون، سوماالجسم) هو كروماتين حلزوني. طولها 0.2 - 5.0 ميكرون وقطرها 0.2 - 2 ميكرون.

أرز.أنواع الكروموسومات

كروموسوم الطوريتكون من اثنين الكروماتيداتالتي تم توصيلها السنترومير (انقباض أولي). تقسم الكروموسوم إلى قسمين كتف. الكروموسومات الفردية لها القيود الثانوية. المنطقة التي يفصلونها تسمى الأقمار الصناعية، وهذه الكروموسومات ساتلية. نهايات الكروموسومات تسمى التيلوميرات. يحتوي كل كروماتيد على جزيء DNA مستمر في تركيبة مع بروتينات هيستون. أقسام الكروموسومات شديدة التبقع هي مناطق تصاعد قوي ( الهيتروكروماتين). المناطق الأخف هي مناطق تصاعدية ضعيفة ( كروماتين حقيقي).

تتميز أنواع الكروموسوم بموقع السنترومير (الشكل).

1. الكروموسومات المترية- يقع السنترومير في المنتصف والذراعين بنفس الطول. يسمى جزء الكتف بالقرب من السنترومير الداني ، والعكس يسمى القاصي.

2. الكروموسومات تحت المتاخمة- يتم إزاحة السنترومير من المركز والأذرع لها أطوال مختلفة.

3. الكروموسومات Acrocentric- يتم إزاحة السنترومير بقوة من المركز وذراع واحد قصير جدًا ، والذراع الثاني طويل جدًا.

يوجد في خلايا الغدد اللعابية للحشرات (ذبابة الفاكهة) عملاق ، الكروموسومات متعددة الخطوط(الكروموسومات متعددة العلامات التجارية).

بالنسبة لكروموسومات جميع الكائنات الحية ، هناك 4 قواعد:

1. حكم ثبات عدد الكروموسومات. عادة ، تمتلك الكائنات الحية من بعض الأنواع عددًا ثابتًا من الكروموسومات المميزة للأنواع. على سبيل المثال: لدى الإنسان 46 ، الكلب 78 ، ذبابة الفاكهة 8.

2. اقتران الكروموسومات. في مجموعة ثنائية الصبغيات ، يحتوي كل كروموسوم عادةً على كروموسوم مزدوج - نفس الشكل والحجم.

3. فردية الكروموسومات. تختلف الكروموسومات للأزواج المختلفة في الشكل والبنية والحجم.

4. استمرارية الكروموسوم. عندما تتضاعف المادة الجينية ، يتكون الكروموسوم من الكروموسوم.

تسمى مجموعة الكروموسومات للخلية الجسدية ، المميزة لكائن حي من نوع معين النمط النووي.

يتم تصنيف الكروموسومات وفقًا لمعايير مختلفة.

1. تسمى الكروموسومات التي هي نفسها في خلايا الكائنات الحية الذكرية والأنثوية جسمية. يحتوي النمط النووي البشري على 22 زوجًا من الجسيمات الذاتية. تسمى الكروموسومات التي تختلف في الخلايا الذكرية والأنثوية الكروموسومات غير المتجانسة ، أو الكروموسومات الجنسية. في الرجال ، هذه هي الكروموسومات X و Y ؛ في النساء ، X و X.

2. يسمى ترتيب الكروموسومات بترتيب تنازلي الرسم الاصطلاحي. هذا هو النمط النووي النظامي. يتم ترتيب الكروموسومات في أزواج (كروموسومات متجانسة). الزوج الأول هو الأكبر ، والزوج الثاني والعشرون هو الأصغر ، والزوج الثالث والعشرون هما الكروموسومات الجنسية.

3. في عام 1960 تم اقتراح تصنيف دنفر للكروموسومات. وهي مبنية على أساس شكلها وحجمها وموقعها المركزي ووجود قيود ثانوية وأقمار صناعية. مؤشر مهم في هذا التصنيف هو مؤشر مركزي(CI). هذه هي نسبة طول الذراع القصيرة للكروموسوم إلى طوله بالكامل ، معبرًا عنها كنسبة مئوية. تنقسم جميع الكروموسومات إلى 7 مجموعات. يتم تحديد المجموعات بأحرف لاتينية من A إلى G.

المجموعة أيتضمن 1-3 أزواج من الكروموسومات. هذه كروموسومات مترية وتحت المركز كبيرة. CI الخاص بهم هو 38-49٪.

المجموعة ب. الزوجان الرابع والخامس هما كروموسومات مترية كبيرة. CI 24-30٪.

المجموعة ج. أزواج الكروموسومات 6-12: متوسطة الحجم ، تحت المركز. CI 27-35٪. تشمل هذه المجموعة أيضًا الكروموسوم X.

المجموعة د. 13 - 15 زوجًا من الكروموسومات. الكروموسومات هي acrocentric. CI حوالي 15٪.

المجموعة هـ. أزواج من الكروموسومات 16 - 18. قصيرة نسبيًا ، مترية أو شبه مركزية. CI 26-40٪.

المجموعة F. 19 - الزوج العشرون. الكروموسومات القصيرة تحت المركز. CI 36-46٪.

المجموعة G. 21-22 زوجا. الكروموسومات الصغيرة acrocentric. CI 13-33٪. ينتمي كروموسوم Y أيضًا إلى هذه المجموعة.

4 - تم وضع التصنيف الباريسي للكروموسومات البشرية في عام 1971. بمساعدة هذا التصنيف ، من الممكن تحديد توطين الجينات في زوج معين من الكروموسومات. باستخدام طرق تلطيخ خاصة ، يتم الكشف عن ترتيب مميز لتناوب الخطوط (المقاطع) الداكنة والفاتحة في كل كروموسوم. يتم تحديد الشرائح باسم الطرق التي تكشف عنها: Q - المقاطع - بعد التلوين بخردل الكيناكرين ؛ شرائح G - تلطيخ Giemsa ؛ R- شرائح- تلطيخ بعد تمسخ الحرارة وغيرها. يُشار إلى الذراع القصيرة للكروموسوم بالحرف p ، والذراع الطويل بالحرف q. ينقسم كل ذراع كروموسوم إلى مناطق ومرقمة من centromere إلى telomere. يتم ترقيم النطاقات داخل المناطق بالترتيب من centromere. على سبيل المثال ، موقع جين D esterase - 13p14 - هو النطاق الرابع للمنطقة الأولى من الذراع القصيرة للكروموسوم الثالث عشر.

وظيفة الكروموسومات: تخزين وتكاثر ونقل المعلومات الوراثية أثناء تكاثر الخلايا والكائنات الحية.

معلومات مماثلة.