ქრომოსომები: რა არის ისინი, მახასიათებლები და როგორ მუშაობენ

ჩვენი დნმ, რომელიც გვხვდება ჩვენი უჯრედების ბირთვში, ორგანიზებულია ქრომოსომების სახით, უჯრედების დაყოფის დროს ხილული სტრუქტურები, რომლებიც მემკვიდრეობით მიიღება როგორც მამების, ასევე დედებისგან.

მათში არის გენები, რომლებიც განასახიერებენ ჩვენს ანატომიურ და პიროვნულ მახასიათებლებს. ისინი ადამიანისთვის დამახასიათებელი არ არის, ვინაიდან ყველა ორგანიზმს აქვს ქრომოსომები, თუმცა სხვადასხვა ფორმისა და რაოდენობის.

მოდი, უფრო ახლოს გავეცნოთ რა არის ისინი, რა ნაწილებია, რას შეიცავს და რა განსხვავებაა ეუკარიოტულ ორგანიზმებსა და პროკარიოტულ ორგანიზმებს შორის.

• დაკავშირებული სტატია: "ადამიანის სხეულის ძირითადი უჯრედების ტიპები"

რა არის ქრომოსომები

ქრომოსომები (ბერძნულიდან „ქრომა“, „ფერი, შეღებვა“ და „სომა“, „სხეული ან ელემენტი“) თითოეული მათგანი მაღალ ორგანიზებულ სტრუქტურას წარმოადგენს, რომელიც შედგება დნმ-ისა და ცილებისგან, რომელშიც გენეტიკური ინფორმაციის უმეტესობა გვხვდება. მათი სახელწოდების მიზეზი განპირობებულია იმით, რომ როდესაც ისინი აღმოაჩინეს, ეს იმის წყალობით იყო, რომ ისინი სტრუქტურები არიან, რომლებიც მიკროსკოპის პრეპარატებში მუქად იჟღინთება.

მიუხედავად იმისა, რომ ქრომოსომები უჯრედის ბირთვშია ეუკარიოტულ უჯრედებში, ეს მიტოზის დროს ხდება და მეიოზი, როდესაც უჯრედი იყოფა, ქრომოსომები წარმოადგენენ თავიანთ დამახასიათებელ X (ან Y) ფორმას.

ერთი და იმავე სახეობის ინდივიდების ქრომოსომების რაოდენობა მუდმივიაეს არის ფართოდ გამოყენებული კრიტერიუმი ბიოლოგიურ მეცნიერებებში, იმის დასადგენად, თუ სად იწყება და მთავრდება სახეობა. სახეობის ქრომოსომების რაოდენობა მითითებულია რიცხვით, მას უწოდებენ პლოიდიას და მას სიმბოლიზებენ 1n, 2n, 4n... უჯრედის ტიპისა და ორგანიზმის მახასიათებლების მიხედვით. ადამიანებს აქვთ 23 წყვილი ქრომოსომა, რომელთა ერთი წყვილი განსაზღვრავს ჩვენს სქესს.

ქრომატინის სტრუქტურა და ქიმიური შემადგენლობა

ეუკარიოტული უჯრედების ქრომოსომებია გრძელი ორმაგი სპირალის დნმ-ის მოლეკულები ისინი მჭიდრო კავშირშია ორი ტიპის, ჰისტონისა და არაჰისტონის ცილებთან.

როგორ შეიძლება ნაპოვნი ქრომოსომები, დამოკიდებულია უჯრედის ფაზაზე. მათი პოვნა შესაძლებელია თავისუფლად დატკეპნილი და მსუბუქი, როგორც უჯრედების ბირთვებში ინტერფეისში ან ნორმალურ მდგომარეობაში, ან ძალზე კომპაქტური და ცალკე ხილული, როგორც ხდება მიტოზური მეტაფაზის წარმოქმნისას, გაყოფის ერთ-ერთი ფაზა მობილური

ქრომატინი არის ფორმა, რომელშიც დნმ თავს იჩენს უჯრედის ბირთვში, და შეიძლება ითქვას, რომ რისგან მზადდება ქრომოსომები. ეს კომპონენტი შედგება დნმ-ის, ჰისტონიური და არაჰისტონიკური ცილებისგან, ასევე RNA- სგან.

1. ჰისტონები

ჰისტონები არის ლიზინითა და არგინინით მდიდარი ცილები, რომლებიც ურთიერთქმედებენ დნმ-სთან და წარმოქმნიან ქვეერთეულს, სახელწოდებით ნუკლეოზომს, რომელიც მეორდება მთელ ქრომატინში. ეუკარიოტულ ორგანიზმებში ნაპოვნი ძირითადი ჰისტონებია: H1, H2A, H2B, H3 და H4.

გენები, რომლებიც ჰისტონებს აკოდირებენ, დაჯგუფებულია ნიშებში ან "მტევნებად", რომლებიც მეორდება ათობით – ასეულჯერ. თითოეული კასეტური შეიცავს G-C (გუანინ-ციტოზინის) წყვილით მდიდარ გენებს, რომლებიც ასტიმულირებენ ჰისტონებს შემდეგი თანმიმდევრობით H1-H2A-H3-H2B-H4.

2. ნუკლეოზომა

ქრომატინი, ინტერფაზის დროს, შეიძლება დავაკვირდეთ ელექტრონული მიკროსკოპის საშუალებით, რომელიც წარმოადგენს ყელსაბამის ან როზარის ფორმის მსგავს ფორმას. თითოეული ყელსაბამი მარგალიტი არის სფერული ქვედანაყოფი, რომელსაც უწოდებენ ნუკლეოზომს, დაკავშირებულია დნმ-ის ბოჭკოებთან და წარმოადგენს ქრომატინის ძირითად ერთეულს.

ნუკლეოზომი ჩვეულებრივ ასოცირდება დნმ-ის 200 ფუძის წყვილთან, ჩამოყალიბებულია მედულასა და დამაკავშირებელი საშუალებით. მედულა შედგება octamer- ისგან, რომელიც შედგება H2 ჰისტონის, H2B, H3 და H4 ჰისტონების ორი ქვედანაყოფისაგან. ტვინის გარშემო დნმ დაჭრილია და თითქმის ორი ბრუნვა ხდება. დანარჩენი დნმ წარმოადგენს დამაკავშირებელი ნაწილის ნაწილს, ურთიერთქმედებს ჰისტონ H1- თან.

დნმ-ის ჰისტონებთან ასოცირება წარმოქმნის ნუკლეოზომებს, რომელთა დიამეტრი დაახლოებით 100 (Ångström) არის. თავის მხრივ, ნუკლეოსომები შეიძლება დაიხუროს და შექმნან სოლენოიდი, რომელიც წარმოადგენს ინტერფაზის ბირთვების ქრომატინის ბოჭკოებს (300). მათ შეუძლიათ კიდევ უფრო ირონია, შექმნან სუპერ სოლენოიდები 6000 diamet დიამეტრით, წარმოქმნან მეტაფაზური ქრომოსომების ბოჭკოები.

3. არაჰისტონიკური ცილები

არაჰისტონური ცილებია სხვა ცილები, გარდა ჰისტონისა, რომლებიც მოპოვებულია ბირთვების ქრომატინიდან ნატრიუმის ქლორიდით (NaCl), აქვს ძირითადი ამინომჟავების მაღალი შემცველობა (25%), მჟავე ამინომჟავების მაღალი შემცველობა (20-30%), პროლინის მაღალი წილი (7%) ან ჰიდროფობიური ამინომჟავების დაბალი შემცველობა.

ქრომოსომების ნაწილები

ქრომატინის ორგანიზაცია არ არის ერთგვაროვანი მთელ ქრომოსომში. შეიძლება განასხვავონ დიფერენცირებული ელემენტების სერია: ცენტრომერები, ტელომერები, ნუკლეოლის ორგანიზმული რეგიონები და ქრონომეტრები, რომელთაგან ყველა შეიძლება შეიცავდეს დნმ-ის სპეციფიკურ მიმდევრობებს.

1. ცენტრომერები

ცენტრომეტრი ქრომოსომის ის ნაწილია, რომელიც შეღებვისას, დანარჩენებთან შედარებით ნაკლებად ლაქური ჩანს. ეს არის ქრომოსომის არე, რომელიც ურთიერთქმედებს აქრომატული შპინგის ბოჭკოებთან პროფაზიდან ანაფაზამდე, როგორც მიტოზის, ასევე მეიოზის დროს. იგი პასუხისმგებელია უჯრედების დაყოფის ფაზების დროს მომხდარი ქრომოსომული მოძრაობების შესრულებასა და რეგულირებაზე.

2. ტელომერები

ტელომერები არის ქრომოსომების კიდურების წარმომქმნელი ნაწილები. ისინი რეგიონებია, სადაც არის არაკოდიდირებული დნმ, ძალზე განმეორებადი, რომლის ძირითადი ფუნქციაა ევკარიოტულ უჯრედებში ქრომოსომების სტრუქტურული მდგრადობა.

3. ბირთვული ორგანიზმის რეგიონები

ცენტრომერების და ტელომერების გარდა, რომლებსაც პირველადი კონსტრუქციები ეწოდებაზოგიერთ ქრომოსომში გვხვდება თხელი რეგიონების სხვა ტიპები, რომლებსაც უწოდებენ მეორად კონსტრუქციებს, რომლებიც მჭიდრო კავშირშია რიბოსომული დნმ თანმიმდევრობების არსებობასთან.

ეს რეგიონები წარმოადგენს ბირთვების ორგანიზმულ რეგიონებს (ნორმებს). რიბოსომული დნმ-ის თანმიმდევრობა მოიცავს ბირთვს, რომელიც მოიცავს ნორმებს უჯრედის ციკლის დიდი ნაწილისთვის.

4. ქრომომები

ქრომომები ქრომოსომის სქელი და კომპაქტური ადგილებია, რომლებიც ნაწილდება მეტნაკლებად ერთნაირად ქრომოსომის გასწვრივ და მათი ვიზუალიზაცია შესაძლებელია მიტოზის ან მეიოზის ფაზების დროს, ქრომატინის (პროფაზის) ნაკლები კონდენსაციით.

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "განსხვავებები დნმ-სა და რნმ-ს შორის"

ქრომოსომის ფორმა

ქრომოსომების ფორმა ერთნაირია ყველა სომატური (არასექსუალური) უჯრედისისთვის და დამახასიათებელია თითოეული სახეობისთვის. ფორმა დამოკიდებულია, არსებითად, ქრომოსომის ადგილმდებარეობა და მისი ადგილმდებარეობა ქრომატიდზე.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ქრომოსომა ძირითადად შედგება ცენტრომერისგან, რომელიც ყოფს ქრომოსომას მოკლე და გრძელ მკლავად. ცენტრომერის პოზიცია შეიძლება განსხვავდებოდეს ქრომოსომადან ქრომოსომამდე, რაც მათ სხვადასხვა ფორმას ანიჭებს.

1. მეტასცენტრული

ეს არის პროტოტიპული ქრომოსომა, ცენტრომერი მდებარეობს ქრომოსომის შუა ნაწილში და ორი მკლავი აქვს იგივე სიგრძე.

2. ქვემეცენტრული

ქრომოსომის ერთი მკლავის სიგრძე მეორეზე მეტია, მაგრამ ეს არ არის ძალიან გაზვიადებული.

3. აკროცენტრული

ერთი მკლავი ძალიან მოკლეა, ხოლო მეორე - ძალიან გრძელი.

4. ტელოცენტრული

ქრომოსომის ერთი მკლავი ძალიან მოკლეა, მას აქვს ცენტრომერი ერთი ბოლოდან.

რიცხვითი კონსისტენციის კანონი

ჩვეულებრივ, ცხოველთა და მცენარეთა უმეტეს სახეობებში ყველა ერთსა და იმავე ინდივიდს აქვს ქრომოსომის მუდმივი და განსაზღვრული რაოდენობა, რომლებიც ქმნიან მის კარიოტიპს. ამ წესს ქრომოსომების რიცხვითი მდგრადობის კანონს უწოდებენ. მაგალითად, ადამიანის შემთხვევაში, ჩვენს აბსოლუტურ უმრავლესობაში წარმოდგენილია მათი 23 წყვილი.

ამასთან, მართალია, არსებობენ ადამიანები, რომლებიც ქრომოსომების განაწილების შეცდომების გამო გამეტების ან სასქესო უჯრედების წარმოქმნის დროს ისინი იღებენ განსხვავებულ რაოდენობას ქრომოსომები. ეს არის ისეთი სამედიცინო პირობები, როგორიცაა დაუნის სინდრომი (ქრომოსომის 21-ის ტრისომია), კლაინფელტერი (XXY მამაკაცი) XYY მამაკაცი და XXX ქალი.

დიპლოიდური სახეობების მიერ გამოვლენილი ქრომოსომების რაოდენობაროგორც ჩვენს შემთხვევაში, მას აქვს თითოეული წყვილი ორი წყვილი ქრომოსომა და წარმოდგენილია როგორც 2n. ჰაპლოიდურ ორგანიზმებში, ესენია, რომლებიც შეიცავს თითოეული ქრომოსომის მხოლოდ ერთ კომპლექტს, ისინი წარმოდგენილია ასო n- ით. არსებობს პოლიპლოიდური სახეობები, რომლებსაც აქვთ თითოეული ქრომოსომის ორზე მეტი ნაკრები, რომლებიც წარმოდგენილია როგორც 3n, 4n ...

რაოდენ გასაკვირიც არ უნდა იყოს, ქრომოსომების რაოდენობასა და მათ სირთულის ხარისხს შორის არანაირი კავშირი არ არსებობს. არსებობს მცენარეთა სახეობები, მაგალითად Haplopappus gracilis, რომელსაც მხოლოდ ოთხი ქრომოსომა აქვს, ხოლო სხვა ბოსტნეულს, მაგალითად პურის ხორბლის მცენარეს, აქვს 42-ით მეტი, ვიდრე ჩვენი სახეობა, მაგრამ ის მაინც ბოსტნეულია ტვინისა და სხვა ორგანოების გარეშე. ორგანიზმში ყველაზე ცნობილი ქრომოსომა, რომელსაც დღემდე იცნობენ, აულაკანტა ჰქვია, არის მიკროორგანიზმი, რომელსაც აქვს 1600 ქრომოსომა

სქესის ქრომოსომები

მრავალ ორგანიზმში ერთ – ერთი ჰომოლოგიური ქრომოსომათა წყვილი განსხვავდება დანარჩენისგან და განსაზღვრავს ინდივიდუალური სქესის წარმომადგენლებს. ეს ეს ხდება ადამიანის სახეობებში და ამ ქრომოსომებს სქესობრივი ქრომოსომები ან ჰეტეროქრომოსომები ეწოდება.

XY განსაზღვრის სისტემა

ეს არის ადამიანისა და მრავალი სხვა ცხოველის სქესის განსაზღვრის სისტემა:

ქალი XX (ჰომოგენური ქალი), ანუ აქვთ ორი X ქრომოსომა და მხოლოდ X ქრომოსომით შეძლებენ კვერცხუჯრედების მიწოდებას.

მამრობითი სქესის წარმომადგენლები არიან XY (ჰეტეროგამეტური მამაკაცი), აქვთ X და Y ქრომოსომა და შეუძლიათ სპერმის გაცემა ერთთან ან მეორესთან ერთად.

საკვერცხის და სპერმას შორის კავშირი მისცემს ინდივიდებს ან XX ან XY, ალბათობაა 50% იყოს ერთი ან მეორე ბიოლოგიური სქესი.

ZW განსაზღვრის სისტემა

ეს არის სხვა სახეობების, მაგალითად, პეპლების ან ფრინველების. წინა საპირისპირო შემთხვევაა და ამ მიზეზით სხვა ასოების გამოყენება სასურველია დაბნეულობის თავიდან ასაცილებლად.

მამაკაცი არის ZZ (ჰომოგამური მამაკაცი), ხოლო ქალი ZW (ჰეტეროგამეტური ქალი).

XO განსაზღვრის სისტემა

და თუ წინა სისტემა არ აღმოჩნდა ძალიან იშვიათი, ეს ნამდვილად არ დატოვებს გულგრილს.

ეს ძირითადად გვხვდება თევზებსა და ამფიბიებში და ასევე ზოგიერთ სხვა მწერში, ვინაიდან მათ არა აქვთ სქესობრივი ქრომოსომა X– ს გარდა, არ აქვს Y- ს მსგავსი.

სექსი განისაზღვრება იმით, აქვთ თუ არა მათ ორი X, ან მხოლოდ ერთი. მამაკაცი არის XO, ეს ნიშნავს, რომ მას აქვს მხოლოდ ერთი სქესის ქრომოსომა, X, ხოლო ქალი XX, მას აქვს ორი.

ადამიანის ქრომოსომები

ადამიანს აქვს 23 წყვილი ქრომოსომა, რომელთაგან 22 არის აუტოსომები და ერთი წყვილი სქესის ქრომოსომები. დამოკიდებულია იმაზე, ხართ თუ არა ქალი, თქვენ გაქვთ სქესობრივი ქრომოსომები, შესაბამისად, XY ან XX.

ადამიანის გენომის საერთო ზომა, ანუ გენების რაოდენობა, რაც ჩვენს სახეობას აქვს, დაახლოებით 3200 მილიონი დნმ ფუძის წყვილია, რომელიც შეიცავს 20,000-25,000 გენს. ადამიანის კოდირებული ადამიანის დნმ თანმიმდევრობა შეიცავს ინფორმაციას, რომელიც აუცილებელია ადამიანის პროტეომის გამოხატვისთვის, ანუ, ცილების ერთობლიობა, რომელსაც სინთეზირებს ადამიანი და ეს არის მიზეზი, რომ ჩვენ ვართ ისეთები, როგორებიც ვართ.

დადგენილია, რომ გენებთან დაკავშირებული დნმ-ის დაახლოებით 95% შეესაბამება არაკოდირებულ დნმ-ს, რომელსაც ჩვეულებრივ "უსარგებლო დნმ" უწოდებენ: ფსევდოგენები, გენების ფრაგმენტები, ინტრონები... მართალია, მართალია ფიქრობდნენ, რომ ეს დნმ – ის მიმდევრობა ქრომოსომული რეგიონებია და არავითარი ფუნქცია არ აქვთ, მაგრამ ბოლო დროს გამოკვლევებმა ეჭვქვეშ დააყენა ეს დადასტურება

პროკარიოტული ქრომოსომა

პროკარიოტულ ორგანიზმებს, რომელთა სამეფოები არიან ბაქტერიები და არქეები, აქვთ მხოლოდ ერთი ქრომოსომა, წრიული ფორმით, მართალია მართალია, რომ ამ წესს აქვს გამონაკლისები. ამ ტიპის ქრომოსომა, რომელსაც ჩვეულებრივ ბაქტერიულ ქრომოსომას უწოდებენ, შეიძლება შეიცავდეს დაახლოებით 160,000 ფუძის წყვილს.

ეს ქრომოსომა მიმოფანტულია ორგანიზმის ციტოპლაზმაში, ვინაიდან ამ ცოცხალ არსებებს არ აქვთ განსაზღვრული ბირთვი.

ბიბლიოგრაფიული ცნობარი:

• ოლინსი, დ. და.; ოლინსი, ა. ლ. (2003), ქრომატინის ისტორია: ჩვენი ხედი ხიდიდან, Nature მიმოხილვები მოლეკულური უჯრედის ბიოლოგია 4 (10): 809-13
• ყვავილი, ე. ვ. ყვავილი, ჯ. ფ. (2002), 100 წლის წინ: ვალტერ სატონი და მემკვიდრეობის ქრომოსომის თეორია, გენეტიკა 160 (1): 1-4
• Daintith, John, et al., (1994), მეცნიერთა ბიოგრაფიული ენციკლოპედია, მეორე გამოცემა. ბრისტოლი, დიდი ბრიტანეთი: ფიზიკის გამომცემლობის ინსტიტუტი.