Kde sú chromozómy v krvných bunkách. Chromozómy poskytujú prvú informáciu o štruktúre genómu

Ako je uvedené vyššie, v bunkovom jadre sa molekuly DNA nachádzajú v špeciálnych štruktúrach nazývaných chromozóm, Ich štúdia sa začala pred viac ako 100 rokmi pomocou konvenčného svetelného mikroskopu. Už koncom 19. storočia sa ukázalo, čo sa týka správania chromozómov v procese bunkového delenia, a bola vyjadrená myšlienka ich účasti na prenose dedičnosti.

Chromozómy sú viditeľné pod mikroskopom, keď sa bunka delí v určitom štádiu bunkového cyklu mitosis, Chromozómy v tomto stave sú kompaktné tyčinkovité štruktúry rôznych dĺžok s pomerne konštantnou hrúbkou, väčšina chromozómov má zúženie, ktoré rozdeľuje chromozóm na dve ramená. V oblasti zúženia sa nazýva dôležitá štruktúra pre zdvojnásobenie chromozómov centromera, Počas delenia buniek počas mitózy sa počet chromozómov zdvojnásobí, čoho výsledkom je, že obidve novovytvorené bunky sú nakoniec vybavené rovnakou štandardnou sadou chromozómov.

Až v roku 1956 Yu Yu Tio a A. Levan prvýkrát opísali chromozómový súbor ľudí, určili kvantitatívne zloženie chromozómov a uviedli svoje všeobecné morfologické charakteristiky. V skutočnosti tieto diela položili základy pre štúdium štruktúry ľudského genómu. U ľudí obsahuje každá bunka tela 46 chromozómov, ktorých fyzická dĺžka je v rozmedzí od 1,5 do 10 mikrónov (obrázok 7).

Obr. 7, Mikroskopický pohľad na kompletnú sadu chromozómov obsiahnutých v jadre každej jednotlivej ľudskej bunky

Pripomíname čitateľovi, že množina chromozómov vo všetkých ľudských bunkách (okrem pohlavia) sa nazýva diploidná (dvojitá), pretože každý z chromozómov predstavuje dve kópie (spolu 23 párov). Každá somatická ľudská bunka (okrem červených krviniek) obsahuje 2 kompletné sady chromozómov. V každej jednej (haploidnej) množine je 23 chromozómov - 22 bežných chromozómov (autozómy) a jeden pohlavný chromozóm - X alebo Y. Genom každého jednotlivca sa teda skladá z 23 párov obrovských molekúl DNA distribuovaných na rôznych chromozómoch a hovoriacich Pokiaľ ide o ľudský genóm všeobecne (muži a ženy), celkový počet takýchto molekúl je 24. Toto je prvá základná informácia, ktorá bola získaná o ľudskom genóme pri analýze chromozómov.

Štúdia štruktúry (veľkosti a tvaru) ľudských chromozómov ukázala, že väčšina z nich vyzerá podobne ako kolíky, ktoré sa skladajú z dvoch hrubých častí (chromatidov) a tenkého zúženia (centroméry) medzi nimi. Podobnosť s kolíkmi, a nie s činkami, spočíva v tom, že centroméra sa najčastejšie nenachádza v strede chromozómu, ale posunula sa na jeden z jej koncov. Veľkosť chromozómov sa veľmi líši, najkratší chromozóm je asi desaťkrát menší ako najdlhší. Toto je druhá zásadne dôležitá informácia o štruktúre ľudského genómu - 24 molekúl DNA, ktoré ho tvoria, má rôznu veľkosť.

Ak porovnáte počet a veľkosť chromozómov u ľudí a iných druhov organizmov, môžete vidieť obrovské rozdiely. Napríklad krava, ktorej veľkosť genómu je približne rovnaká ako ľudský genóm, má 60 párov chromozómov. Čelné žaba obsahuje iba 18 chromozómov, ale aj najmenšie z nich sú väčšie ako najväčšie ľudské chromozómy. Naopak, u vtákov dosahuje počet chromozómov 40 alebo viac a všetky majú veľmi malú veľkosť. Diverzita chromozómov v prírode je teda veľmi veľká.

Pomocou svetelnej mikroskopie sa určili veľkosti všetkých ľudských chromozómov. Potom boli všetky nehumánne chromozómy očíslované podľa zmenšenia veľkosti, od 1 do 22. Sexuálnym chromozómom nebolo pridelené číslo, ale boli pomenované X a Y. Ako je zrejmé z presnejších následných štúdií, chromozóm 21 sa skutočne ukázal byť mierne menší ako 22, avšak chromozómové číslovanie sa nezmenilo (aby nedošlo k byť mätúce). Rozdiel v chromozómových sadách medzi mužmi a ženami je v tom, že ženy majú dva chromozómy pohlavného X (t. J. Chromozómy vo všetkých 23 pároch sú rovnaké) a u mužov mužský pohlavný chromozóm tvorí pár s chromozómom X - Y Každý chromozóm možno považovať za samostatný zväzok dvadsaťštyri zväzkov zhromaždených diel s názvom Encyklopédia človeka.

Ľudské pohlavné bunky, na rozdiel od telových buniek dospelého organizmu (somatické bunky), neobsahujú 2 sady objemov textu DNA, ale iba jeden. Pred počatím sa každý jednotlivý chromozóm (samostatný zväzok v ľudskej encyklopédii) otcovho spermie a materského vajíčka skladá z rôznych kombinácií rôznych kapitol textu DNA svojich rodičov. Každý z chromozómov, ktorý sme dostali od nášho otca, sa vytvoril v jeho semenníkoch krátko predtým, ako sme boli počatí. Predtým v celej histórii ľudstva to vyzeralo, akoby taký chromozóm nikdy neexistoval. Vzniklo v procese náhodného zmiešavania, ktoré sa vyskytuje počas delenia, a postupne sa formovalo z úsekov predných chromozómov spájajúcich sa na strane otca. Situácia je aj v prípade chromozómov vajíčok, s výnimkou toho, že sa tvoria v tele našej matky dlho pred narodením (takmer bezprostredne po narodení matky).

V zygote, ktorý je výsledkom fúzie spermie a vajíčka, sa materské a otcovské gény zmiešajú a zmiešajú v rôznych kombináciách. Je to spôsobené skutočnosťou, že chromozómy nezostávajú v priebehu generácií nezmenené - interagujú s náhodne stretnutým párom a vymieňajú s ním materiál. Tento prebiehajúci proces sa nazýva rekombinácie, A ďalšia generácia často už dostane hybridný chromozóm - časť od staršieho otca a časť od starej mamy. Ďalej, v sérii generácií, sa génové dráhy neustále pretínajú a líšia sa. V dôsledku fúzie jedinečnej vaječnej bunky s jedinečnou spermatickou bunkou vzniká genóm, ktorý je vo všetkých ohľadoch jedinečný. A v tomto zmysle sme všetci jedineční. Každý ľudský jedinec uchováva jedinečné genetické informácie pozostávajúce z náhodnej kombinácie rôznych génových variantov.

Jeden gén sa môže považovať za jednotku, ktorá naďalej existuje vo viacerých generáciách. A v tomto zmysle je gén nesmrteľný! Existuje dokonca taký originálny názor, že nie ľudia sami, ale ich gény vládnu svetu, a každý špecifický živý organizmus im slúži len ako dočasné útočisko. Táto nesporná myšlienka patrí Richardovi Dawkinsovi, autorovi knihy The Selfish Gene. Gény sú podľa neho prakticky nesmrteľné na rozdiel od živých organizmov, v ktorých existujú. Niektoré gény majú desiatky alebo dokonca stovky miliónov rokov. Gény využívajúce terminológiu Dawkins sa snažia prežiť. Prispôsobujú sa teplu a chladu, vyberajú si pre seba lepšie miesto, migrujú s pomocou človeka a vstupujú do nových kombinácií. Muž sa ukázal byť dosť nepokojným pánom. Po tisíce rokov cestoval po celom svete, šíril svoju prítomnosť, vplyv a svoje vypchávky - gény. (Zvedavý čitateľ sa môže dozvedieť viac o myšlienkach a argumentoch R. Dawkinsa v Dodatok 1). Toto hľadisko nie je ani zďaleka nespochybniteľné a z nasledujúcej prezentácie nám bude zrejmé, že gény nie sú primárne sebecké, ale workoholiky. Existujú gény - „strážca“ genómu, gény - „správcovia“, gény - „kuchári“ a gény - „gazdiná“. Zabezpečením ich existencie zabezpečujú existenciu nás.

Ihneď po počatí je budúci človek iba jednou bunkou (zygota), vybavenou jednou zdrojovou knižnicou DNA, ktorá obsahuje 46 zväzkov. Spomedzi 46 zväzkov bolo 23 vždy prijatých od otca a ďalších 23 od matky. Texty 23 otcovských a 23 materských zväzkov sa vo všeobecnosti veľmi líšia, hoci sa vo všeobecnosti veľmi podobajú. Napríklad v otcovom zväzku č. 18 na strane 253 je uvedený predpis na vetu (vo forme génu), ktorý hovorí, že oči dieťaťa by mali byť hnedé, a v tej istej matke, rovnaká stránka tiež hovorí o farbe očí, ale podľa Tento text by mal byť modrý. Prvá indikácia je prísnejšia (dominantná) ako druhá a v dôsledku toho budú mať oči dieťaťa hnedú farbu. Nazýva sa gén, ktorý diktuje jeho práva dominantnéa ten, kto postúpi svoje práva - ustupujúce, Iba ľudia, ktorí majú recesívne gény, ktoré naznačujú modrooký, majú modrooký. Potom sa zygota rozdelí na dve bunky, každá sa znova rozdelí a tak ďalej, až kým sa neobjaví miliarda buniek. Schematicky je proces bunkového delenia znázornený na obr. 8.

Pri každom delení sa bunky obsiahnuté v knižniciach objemu textu DNA presne skopírujú, a to prakticky bez chýb. Telo dospelých sa skladá z priemerne 10 14 buniek. Napríklad v mozgu a pečeni je v imunitnom systéme približne 10 miliárd buniek - 300 miliárd buniek. V priebehu života človeka sa v jeho tele vyskytuje okolo 10 16 bunkových delení. Bunkové zloženie mnohých orgánov starších ako 70 rokov sa niekoľkokrát aktualizuje. A každá z týchto buniek obsahuje rovnakých 46 zväzkov textu DNA.

Koncom 60. rokov 20. storočia sa v štúdii chromozómov dosiahol významný prielom. Bolo to spôsobené iba skutočnosťou, že začali používať špeciálny kontrastný prostriedok - acrychínovú horčicu a ďalšie podobné zlúčeniny. Takéto zafarbenie odhalilo veľké množstvo rôznych štruktúr vo vnútri chromozómov, ktoré nebolo možné detegovať pod mikroskopom bez zafarbenia. Po zafarbení chromozómov špecifickým Giemsa-Romanovského farbivom vyzerajú ako zebry: po celej dĺžke sú viditeľné priečne svetlo a tmavé pruhy s farbou rôznych intenzít.

Obr. 8, Hlavné fázy bunkového cyklu vedúce k deleniu buniek

Tieto pásy sa nazývajú chromozomálne G-segmenty alebo pásy (obr. 9). Vzorec segmentácie je veľmi odlišný pre rôzne chromozómy, ale usporiadanie chromozómových segmentov je konštantné pre každý chromozóm vo všetkých typoch ľudských buniek.

Povaha pruhov detegovaných farebne ešte nie je jasná. Teraz sa iba zistilo, že chromozómové oblasti zodpovedajúce tmavým pásom (nazývané R-pásy) sa replikujú skôr ako svetelné oblasti (nazývané G-pásy). Chromozómové pásy majú teda pravdepodobne ešte nejaký ešte úplne nepochopený význam.

Farbenie chromozómov značne uľahčilo ich identifikáciu a následne prispelo k určeniu umiestnenia génov na nich (mapovanie génov).

Obr. 9, Špecifické chromozomálne G-segmenty detegované pri farbení ľudských chromozómov a ich systém určovania podľa rozhodnutia medzinárodnej konferencie v Paríži v roku 1971. Čísla pod chromozómami označujú ich čísla. X a Y sú pohlavné chromozómy, p je krátke rameno, q je dlhé rameno chromozómov

Aj keď podrobné procesy, ktoré sa vyskytujú počas farbenia, ešte nie sú úplne objasnené, je zrejmé, že farebný vzorec závisí od parametra, ako je napríklad zvýšený alebo znížený obsah v jednotlivých pásmoch AT chromozómov alebo GC párov. A to je ešte jedna všeobecnejšia informácia o genóme - nie je homogénna, má oblasti obohatené určitými pármi nukleotidov.

Môže to byť najmä kvôli opakovateľnosti určitých typov nukleotidových sekvencií DNA v určitých oblastiach.

Diferenciálne farbenie chromozómov sa často používa na identifikáciu a identifikáciu malých individuálnych zmien v genóme konkrétnej osoby ( polymorfizmus), čo vedie najmä k rôznym patológiám. Príkladom je detekcia takzvaného Philadelphia chromozómu, ktorý sa nachádza u pacientov s chronickou myeloidnou leukémiou. Pomocou farbenia chromozómov sa zistilo, že u pacientov s týmto ochorením špecifický fragment zmizne na chromozóme 21 a objaví sa na konci dlhého ramena chromozómu 9 (prenos fragmentu alebo premiestnenie, skrátene t). Genetika označuje takúto udalosť ako t (9; 21). Chromozomálna analýza teda naznačuje, že rôzne molekuly DNA sa môžu medzi sebou vymieňať v samostatných častiach, v dôsledku čoho sa v genóme tvoria „hybridy“ pozostávajúce z molekúl DNA rôznych chromozómov. Analýza už študovaných vlastností chromozómov nám umožnila vytvoriť predstavu o polymorfizme ľudského genómu.

Na určenie lokalizácie jednotlivých génov na chromozómoch (tj génové mapovanie) sa často používa celý arzenál špeciálnych metód, ktoré sú veľmi zložité pri navrhovaní a vykonávaní. Jednou z hlavných je molekulárna hybridizácia (tvorba hybridu) génu alebo jeho fragmentu s chromozómovými prípravkami fixovanými na pevnom substráte, izolovaná z buniek v čistej forme (toto sa nazýva hybridizácia in situ). Podstata hybridizačnej metódy in situ  spočíva v interakcii (hybridizácii) medzi denaturovanými (nezkrútenými) vláknami DNA v chromozómoch a komplementárnymi nukleotidovými sekvenciami chromozómov pridaných k prípravku, jednotlivými jednovláknovými DNA alebo RNA (nazývajú sa tzv. sondy). V prítomnosti komplementarity vznikajú medzi jedným vláknom chromozomálnej DNA a sondou medzi nimi pomerne stabilné molekulárne hybridy. Sondy sú vopred označené pomocou rôznych značiek (rádioaktívne, fluorescenčné alebo iné). Hybridizačné miesta na chromozómoch sú identifikované pozíciou týchto značiek na chromozómových preparátoch. Takže ešte pred zavedením metód genetického inžinierstva a sekvenovania DNA bolo napríklad nájdené umiestnenie génov kódujúcich veľké a malé ribozomálne RNA (rRNA) v ľudskom genóme. Ukázalo sa, že gény prvého z nich boli lokalizované v piatich rôznych ľudských chromozómoch (13, 14, 15, 21 a 22), zatiaľ čo väčšina génov malej rRNA ( 5S  RNA) je koncentrovaná na jednom mieste na dlhom ramene chromozómu 1.

Príklad vzoru získaného hybridizáciou sondových génov značených fluorescenčným farbivom je znázornený na obr. 10 na farebnej nálepke.

Obr. 10, Hybridizácia ľudských chromozómov sondovými génmi značenými červenými a zelenými fluorescenčnými farbivami. Šípky označujú umiestnenie zodpovedajúcich génov na koncoch dvoch rôznych chromozómov (zväčšenie obrázku hybridizujúcich chromozómov je uvedené vpravo hore).

Gény umiestnené na rovnakom chromozóme sú definované ako spojené (spojené) gény. Ak sú gény umiestnené na rôznych chromozómoch, zdedia sa nezávisle (nezávislá segregácia). Keď sú gény umiestnené na rovnakom chromozóme (t. J. Spojené), nie sú schopné samostatnej segregácie. V zárodočných bunkách sa občas môžu vyskytnúť rôzne zmeny chromozómov v dôsledku rekombinácie medzi homológnymi chromozómami. Jeden z týchto procesov sa nazýva prejsť, V dôsledku kríženia nie je spojenie medzi génmi jednej skupiny nikdy úplné. Čím bližšie sú spojené gény k sebe, tým je menšia pravdepodobnosť, že v porovnaní s rodičmi zmení umiestnenie týchto génov u detí. Meranie rekombinačnej frekvencie (kríženie) sa používa na stanovenie lineárneho poradia génov na chromozóme vo väzbovej skupine. Pri mapovaní chromozómov sa teda najprv zisťuje, či sú tieto gény na rovnakom chromozóme bez toho, aby bolo špecifikované, ktorý z nich. Potom, čo je aspoň jeden z génov tejto spojovacej skupiny lokalizovaný v určitom chromozóme (napríklad hybridizáciou) in situ) je zrejmé, že všetky ostatné gény tejto spojovacej skupiny sú na rovnakom chromozóme.

Prvým príkladom spojenia génov s určitými chromozómami je detekcia spojenia určitých zdedených znakov s pohlavnými chromozómami. Aby sa dokázala lokalizácia génu v mužskom pohlavnom Y-chromozóme, stačí preukázať, že tento príznak sa vždy vyskytuje iba u mužov a nikdy sa nenachádza u žien. Väzbová skupina ženského X chromozómu je jedinečne charakterizovaná neprítomnosťou dedičných vlastností prenášaných z otca na syna a dedičnosťou materských znakov.

Obzvlášť dôležitá pre štúdium ľudského genómu v počiatočných fázach jeho štúdie bola metóda nazývaná hybridizácia somatických buniek, Ak sa somatické (nea asexuálne) ľudské bunky zmiešajú s bunkami iných živočíšnych druhov (na tento účel sa najčastejšie používajú bunky myší alebo čínskych škrečkov), môže dôjsť k fúzii ich jadier (hybridizácia) v prítomnosti určitých látok. Keď sa tieto hybridné bunky množia, niektoré chromozómy sa stratia. Pri náhodnej nehode experimentujúcich v hybridných bunkách človek-myš sa stratí väčšina ľudských chromozómov. Potom sa vyberú hybridy, v ktorých zostáva len jeden ľudský chromozóm. Štúdie takýchto hybridov nám umožnili spojiť niektoré biochemické znaky charakteristické pre ľudské bunky s určitými ľudskými chromozómami. Postupne sme sa pomocou selektívnych médií naučili dosahovať ochranu alebo stratu jednotlivých ľudských chromozómov nesúcich určité gény. Schéma výberu, hoci na prvý pohľad nie je veľmi jednoduchá, sa v experimente ukázala ako celkom dobrá. Prišli preto so špeciálnym selektívnym médiom, na ktorom môžu prežiť iba tie bunky, v ktorých je syntetizovaný enzým tymidínkinázy. Ak sa pri hybridizácii s ľudskými bunkami berú ako partneri mutantné myšie bunky, ktoré nesyntetizujú tymidínkinázu, prežijú iba hybridy, ktoré obsahujú ľudské chromozómy s génom tymidínkinázy. Týmto spôsobom bolo po prvýkrát možné stanoviť lokalizáciu génu tymidínkinázy na ľudskom chromozóme 17.

Napriek tomu, že štúdium ľudského genómu na úrovni chromozómov poskytlo množstvo dôležitých charakteristík, boli naj všeobecnejšie a relatívne málo na úplné pochopenie štruktúry a fungovania genetického aparátu ľudských buniek.


| |

2. Sada chromozomálnych buniek

Dôležitú úlohu v bunkovom cykle patria chromozómy. chromozóm  - nosiče dedičných informácií o bunke a organizme obsiahnutom v jadre. Regulujú nielen všetky metabolické procesy v bunke, ale zabezpečujú aj prenos dedičných informácií z jednej generácie buniek a organizmov na druhú. Počet chromozómov zodpovedá počtu molekúl DNA v bunke. Zvýšenie počtu organoidov nevyžaduje presnú kontrolu. Celý obsah bunky počas delenia je rovnomerne rozdelený medzi dve dcérske bunky. Výnimkou sú chromozómy a molekuly DNA: musia sa zdvojnásobiť a presne rozdeliť medzi novovytvorené bunky.

Chromozómová štruktúra

Štúdia chromozómov eukaryotických buniek ukázala, že sú zložené z molekúl DNA a proteínov. DNA komplex s názvom proteín chromatín.  Prokaryotická bunka obsahuje iba jednu molekulu kruhovej DNA, ktorá sa neviaže na proteíny. Preto ho nemožno presne nazvať chromozóm. Toto je nukleoid.

Keby bolo možné natiahnuť vlákno DNA každého chromozómu, potom by jeho dĺžka významne presahovala veľkosť jadra. Pri balení obrovských molekúl DNA zohrávajú dôležitú úlohu jadrové proteíny - históny. Posledné štúdie o štruktúre chromozómov ukázali, že každá molekula DNA sa kombinuje so skupinami jadrových proteínov a vytvára mnoho opakujúcich sa štruktúr - nucleosome  (obr. 2). Nukleozómy sú štruktúrne jednotky chromatínu, sú husto spojené a tvoria jedinú štruktúru vo forme špirály s hrúbkou 36 nm.

Obr. 2. Štruktúra interfázového chromozómu: A - elektronická fotografia chromatínových vlákien; B - nukleozóm pozostávajúci z histónových proteínov, okolo ktorého je špirálovo skrútená molekula DNA

Väčšina chromozómov v medzifáze je natiahnutá vo forme filamentov a obsahuje veľké množstvo despiralizovaných oblastí, čo ich robí prakticky neviditeľnými v konvenčnom svetelnom mikroskope. Ako je uvedené vyššie, pred delením buniek sa molekuly DNA zdvojnásobia a každý chromozóm pozostáva z dvoch molekúl DNA, ktoré sa špirálovité, kombinujú s proteínmi a nadobúdajú odlišné formy. Dve dcérske molekuly DNA sú balené osobitne a tvoria sa sesterské chromatidy.  Sesterské chromatidy sú držané pohromade centromérou a tvoria jeden chromozóm. Centromera  je miesto adhézie dvoch sesterských chromatidov, ktoré riadi delenie chromozómov na póly bunky počas delenia. Závity štiepneho vretena sú pripojené k tejto časti chromozómov.

Jednotlivé chromozómy sa líšia iba v období delenia buniek, keď sú čo najhustšie zabalené, sú dobre zafarbené a viditeľné pod svetelným mikroskopom. V tomto okamihu môžete určiť ich počet v bunke a študovať celkový pohľad. Ku každému chromozómu sú pridelené chromozómové ramená  a centroméra. V závislosti od polohy centroméry sa rozlišujú tri typy chromozómov - rovnaké plecia, rôzne plecia  a jedno rameno  (obr. 3).

Obr. 3. Štruktúra chromozómu. A - schéma štruktúry chromozómu: 1 - centroméra; 2 - ramená chromozómu; 3 - sesterské chromatidy; 4 - molekuly DNA; 5 - proteínové zložky; B - typy chromozómov: 1 - rovnaké ramená; 2 - rôzne ramená; 3 - jednoramenná

Sada chromozomálnych buniek

Bunky každého organizmu obsahujú špecifickú množinu nazývaných chromozómov karyotyp.  Každý typ organizmu má svoj vlastný karyotyp. Chromozómy každého karyotypu sa líšia formou - veľkosťou a súborom genetických informácií.

Napríklad ľudský karyotyp je 46 chromozómov, ovocná muška Drosophila je 8 chromozómov, jeden z kultivovaných druhov pšenice je 28. Súbor chromozómov je pre každý druh prísne špecifický.

Štúdie karyotypu rôznych organizmov ukázali, že bunky môžu obsahovať jeden a dvojitý súbor chromozómov. Double alebo diploidná(z gréčtiny diploos  - dvojité a eidos  - pohľad), súbor chromozómov je charakterizovaný prítomnosťou spárovaných chromozómov, ktoré sú z hľadiska veľkosti, formy a povahy dedičných informácií identické. Nazývajú sa spárované chromozómy homológne  (z gréčtiny homois -  rovnaké, podobné). Napríklad všetky somatické ľudské bunky obsahujú 23 párov chromozómov, t. J. 46 chromozómov je uvedených vo forme 23 párov. V prípade Drosophila tvorí 8 chromozómov 4 páry. Párové homológne chromozómy majú veľmi podobný vzhľad. Ich centroméry sú umiestnené na rovnakých miestach a gény sú umiestnené v rovnakej sekvencii.

Obr. 4. Množiny bunkových chromozómov: rastliny A - Scherda, B - komár, C - Drosophila, G - človek. Sada chromozómov v zárodočnej bunke haploidu Drosophila


V niektorých bunkách alebo organizmoch môže existovať jedna skupina chromozómov haploidné  (z gréčtiny haploos  - jednoduché, jednoduché a eidos  - zobraziť). Párové chromozómy v tomto prípade chýbajú, t.j. v bunke nie sú homológne chromozómy. Napríklad v bunkách nižších rastlín - rias je sada chromozómov haploid, zatiaľ čo vo vyšších rastlinách a zvieratách je sada chromozómov diploidná. Sexuálne bunky všetkých organizmov však vždy obsahujú iba haploidnú sadu chromozómov.

Chromozómový súbor buniek každého organizmu a druhu ako celku je prísne špecifický a je jeho hlavnou charakteristikou. Chromozómová súprava je obvykle označená latinským písmenom n.  Sada diploidov je označená 2n,  a haploid - n.Počet molekúl DNA je označený písmenom c.  Na začiatku interfázy počet molekúl DNA zodpovedá počtu chromozómov a v diploidnej bunke je 2c.  Pred rozdelením sa množstvo DNA zdvojnásobí a rovná sa 4c.

Otázky na sebaovládanie

1. Aká štruktúra má interfázový chromozóm?

2. Prečo je nemožné počas chromozómu vidieť chromozómy v mikroskope?

3. Ako sa určuje počet a vzhľad chromozómov?

4. Aké sú hlavné časti chromozómu.

5. Koľko molekúl DNA pozostáva z chromozómu v predsyntetickom období interfázy a tesne pred delením buniek?

6. Aký proces mení počet molekúl DNA v bunke?

7. Ktoré chromozómy sa nazývajú homológne?

8. Podľa sady chromozómov Drosophila stanovte chromozómy s rovnakými ramenami, s viacerými ramenami a s jedným ramenom.

9. Čo sú diploidné a haploidné súbory chromozómov? Ako sa označujú?

     Z knihy Gény a vývoj tela   autor    Neifakh Alexander Alexandrovich

2. Krvné bunky Hematopoetický systém je zložitejší ako iné systémy s konštantnou obnovou diferencovaných buniek. V tomto prípade neexistuje také jednoduché priestorové oddelenie kmeňových buniek, diferenciačných buniek a buniek, ktoré dosiahli terminál

  autor    Panov Evgeny Nikolaevič

Strážne bunky Keď hovoríme o progresívnej úlohe, ktorú zohrávajú prvé náčrtky bunkovej teórie, nemožno len spomenúť, že obraz „suverénnych“ buniek, ktoré vytvorila, sa dá aplikovať na organizmy vyšších zvierat v obmedzenom rozsahu, hoci tu niekedy bunky vedú

   Z knihy Útek z osamelosti   autor    Panov Evgeny Nikolaevič

Kolektivistické bunky a jednotlivé bunky V centre úzkej spolupráce buniek, ktoré tvoria viacbunkový organizmus, existujú najmenej dva najdôležitejšie dôvody. Po prvé, každá jednotlivá bunka je sama o sebe mimoriadne zručná a výkonná

   Z knihy Reprodukcia organizmov   autor    Petrosova Renata Armenakovna

3. Delenie buniek Schopnosť deliť sa je základnou vlastnosťou bunky. V dôsledku oddelenia z jednej bunky vznikajú dve nové. Jedna zo základných vlastností života - samoprodukcia - je už zrejmá na bunkovej úrovni. Najbežnejší spôsob rozdelenia

  autor    Afonkin Sergey Yuryevich

Nesmrteľné bunky Narodenie a smrť sú často vnímané ako dve strany tej istej mince. Jeden jav je údajne neoddeliteľný od druhého. Vzhľad sveta nevyhnutne znamená starnutie a zánik. Zatiaľ to nie je úplne pravda. Živá bunka, ako druh molekuly

   Z knihy Tajomstvá ľudského dedičstva   autor    Afonkin Sergey Yuryevich

Opravná súprava Je zrejmé, že ak by bunky nemali ochranu proti takýmto poruchám DNA, potom by sa čoskoro poškodilo veľa génov, čo nevyhnutne povedie telo k úplnej katastrofe. Nie je preto prekvapujúce, že akékoľvek bunky sú pravidelne a neustále zasiahnuté

   Z knihy Testy v biológii. 6. ročník   autor Benuzh Elena

ŠTRUKTÚRA BUNIEK ORGANIZMOV ŠTRUKTÚRA BUNIEK. ZARIADENIA NA STUDOVANIE ŠTRUKTÚRY BUNKY 1. Vyberte jednu z najsprávnejších odpovedí. Bunka je: A. Najmenšia častica zo všetkých živých vecí. Najmenšia častica živej rastliny B. Časť zariadenia Umelo vytvorená jednotka pre

   Z knihy Evolution of Man. Kniha 1. Opice, kosti a gény   autor    Markov Alexander Vladimirovich

Mitochondriálna Eva a Adam Chromozóm Adam v africkom raji Porovnávacia analýza mitochondriálnej DNA (mtDNA) a chromozómov Y moderných ľudí ukázala, že celé moderné ľudstvo pochádza z malej populácie žijúcej vo východnej Afrike 160 - 200 000 rokov.

  autor    Lerner George Isaakovich

   Z knihy Biológia [Kompletný sprievodca prípravou na skúšku]   autor    Lerner George Isaakovich

   Z knihy Najnovšia kniha faktov. Zväzok 1. Astronómia a astrofyzika. Geografia a iné vedy o Zemi. Biológia a medicína   autor

Môže zločinecký chromozóm ospravedlniť jeho zločin? Jednou z abnormalít pohlavných chromozómov je extra-chromozóm Y v karyotype (súbor znakov chromozómov charakteristických pre telesné bunky organizmu jedného alebo druhého druhu).

   Z knihy Najnovšia kniha faktov. Zväzok 1 [Astronómia a astrofyzika. Geografia a iné vedy o Zemi. Biológia a medicína]   autor    Kondrashov Anatoly Pavlovich

   Kto vedie z knihy Stop? [Biológia správania ľudí a iných zvierat]   autor    Žukov. Dmitrij Anatolyevič

Chromozomálna fáza tvorby pohlavia Pohlavie sa začína určovať počas oplodnenia. V jadre ľudských buniek je jeden pár chromozómov u mužov a žien odlišný. U žien vyzerá tento pár pod mikroskopom ako dve písmená X a u mužov ako písmená XY. Tieto chromozómy a

   Z knihy Zdravie vášho psa   autor    Baranov Anatoly

Súbor liekov v injekčnej striekačke Pri užívaní lieku v injekčnej striekačke by malo byť mimoriadne opatrné. Ešte raz si musíte prečítať lekársky predpis, skontrolovať pomocou nápisov na ampuli, či je roztok číry a či v ňom nie sú žiadne vločky. Ampulu je možné odrezať pilníkom na nechty.

   Z knihy Problémy terapeutického hladovania. Klinické a experimentálne štúdie [všetky štyri časti!]   autor    Anokhin Petr Kuzmich

O vplyve úplného predĺženého tráviaceho hladovania na chromozómový aparát lymfocytov periférnej krvi K. N. GRINBERG, Yu L. SHAPIRO, E. A. KIRILOVA, R. S. KUSHNIR (Moskva) Úplné výživové hladovanie sa úspešne použilo pri liečbe niektorých mentálnych a

   Z knihy The Power of Genes [krásna ako Monroe, inteligentná ako Einstein]   autor    Hengstschleger Marcus

Rovnaký súbor génov u rôznych ľudí. Dobre, ak nemá zmysel sledovať chorobu v rodokmeni - čo potom? Vedecky založená odpoveď na otázku, čo presne súvisí s génmi, vedie k úžasnému prírodnému experimentu. Muž -

Užitočné odkazy:

Bunky, chromozómy, delenie buniek.

Bunky, chromozómy, delenie buniek.  Telo každého dospelého obsahuje viac ako sto miliónov bunkamikroskopické štruktúry dosahujúce v priemere iba stotinu milimetra. Ani jeden bunka  nemôže prežiť mimo tela, pokiaľ nie je špeciálne kultivované v umelom roztoku.
Bunky tela sa líšia tvarom, veľkosťou a štruktúrou podľa funkcie, ktorú vykonávajú. Napríklad svalové bunky, dlhé a tenké, sa môžu sťahovať a uvoľňovať, čím umožňujú telu pohybovať sa. Mnoho nervových buniek je tiež dlhých a tenkých, ale sú navrhnuté tak, aby prenášali impulzy, ktoré vytvárajú sľuby nervového systému, zatiaľ čo hexagonálne bunky pečene sú vybavené všetkým potrebným na vykonávanie životne dôležitých chemických procesov. Červené krvinky v tvare šišky nesú kyslík a oxid uhličitý, zatiaľ čo sférické bunky pankreasu produkujú a obnovujú hormón inzulín.

Napriek týmto variantom sú všetky telesné bunky navrhnuté podľa jednej základnej vzorky. Pozdĺž povrchu každej bunky je určitá hraničná stena alebo bunková membrána, ktorá obsahuje želé podobnú látku - cytoplazmu. Vo vnútri je jadro bunky, ktoré obsahuje chromozómy. Hoci cytoplazma obsahuje 70 až 80 percent vody, hrá ďaleko od pasívnej úlohy. Medzi látkami rozpustenými vo vode sa vyskytujú rôzne chemické reakcie; cytoplazma navyše obsahuje mnoho malých štruktúr nazývaných organely, ktoré hrajú dôležitú úlohu.

Časti buniek

Bunková membrána má tiež určitú štruktúru: je porézna a trochu pripomína bielkoviny s bielkovinami a tukmi, kde tuk je náplňou. Počas priechodu rôznych látok cez bunku sa niektoré z nich rozpúšťajú v tuku, iné vystupujú z bunky cez pórovitú polopriepustnú membránu.
Niektoré bunky majú na svojich škrupinách chlpaté procesy, ktoré sa nazývajú cília. Napríklad v nose zachytávajú častice prachu prach. Tieto riasy sa môžu pohybovať vo vlnách jedným smerom a usmerňovať akúkoľvek látku.

Cytoplazma všetkých buniek obsahuje mikroskopické, vo forme párkov, orgány nazývané mitochondrie, ktoré premieňajú kyslík a živiny na energiu, ktorá je nevyhnutná pre všetky bunkové činnosti.
Tieto „energetické domy“ pracujú s enzýmami - komplexnými proteínmi, ktoré urýchľujú chemické reakcie v bunkách a sú najpočetnejším prvkom vo svalových bunkách.

Lyzozómy, ďalší typ mikroskopického orgánu v cytoplazme, sú malé vaky naplnené enzýmami, ktoré umožňujú bunke spracovať živiny. Väčšina z nich je v pečeňových bunkách.
Látky produkované bunkami potrebné pre ďalšie časti tela, ako sú hormóny, sa najskôr hromadia a potom sa ukladajú do ďalších malých orgánov nazývaných Golgiho aparát (intracelulárny prístroj).
Mnoho buniek má celý systém malých skúmaviek, ktoré sa považujú za určitý druh vnútornej „kostry“ bunky, ale všetky bunky obsahujú systém kanálov - endoplazmatickú retikulárnu formáciu.
Pozdĺž celej retikulárnej formácie sú malé sférické štruktúry nazývané ribozómy, ktoré sú zodpovedné za reguláciu tvorby základných proteínov potrebných pre všetky bunky. Proteíny sú potrebné na obnovenie štruktúr a (vo forme enzýmov) pre chemické procesy v bunke a produkciu komplexných molekúl, ako sú hormóny.

chromozóm

Okrem zrelých červených krviniek, ktoré strácajú svoje chromozómy v posledných štádiách tvorby, a vajíčok a spermií (zárodočných buniek), ktoré obsahujú polovicu obvyklého počtu chromozómov, obsahuje každá bunka v tele 46 chromozómov usporiadaných do 23 párov. Jeden chromozóm pochádza od matky, druhý od otca. Vajcia a spermie majú iba polovicu tohto množstva, takže v procese oplodnenia vajíčok môže nové zviera zaručiť prítomnosť správneho množstva chromozómov.
V čase oplodnenia gény začínajú dávať pokyny pre modelovanie! nová ľudská bytosť. Otcove chromozómy sú zodpovedné za určenie pohlavia. Chromozómy sa nazývajú X a Y, v závislosti od ich tvaru. U žien sú obidva chromozómy v páre X, ale u mužov je jedným chromozómom X, druhým je U. Ak spermie obsahujúce X oplodnia vajíčko X, dieťa bude dievča, ale ak spermie U oplodní vajíčko, potom bude dieťaťom chlapec.

Delenie buniek

Okrem skutočnosti, že DNA nesie informácie, má tiež schopnosť reprodukcie; bez tohto by bunky nemohli zdvojnásobiť ani prenášať informácie z jednej generácie na druhú.
Proces delenia buniek, v ktorom zdvojnásobuje, sa nazýva mitóza; toto je rozdelenie, ktoré nastane, keď oplodnené vajíčko rastie najskôr u dieťaťa, potom u dospelého a po výmene vyčerpaných buniek. Keď sa bunka nedelí, chromozómy nie sú viditeľné v jadre, ale keď sa bunka začne deliť, chromozómy sa stanú kratšími a hrubšími a potom sa rozdelia na dve dlhé. Tieto dvojité chromozómy sa potom navzájom oddelia a presunú na opačné konce bunky. V poslednej fáze je cytoplazma rozdelená podľa pohlavia a okolo dvoch nových buniek sa tvoria nové steny, z ktorých každá má normálny počet chromozómov - 46.

Každý deň odumiera obrovské množstvo buniek a je nahradených mitózou; niektoré bunky sú aktívnejšie ako iné. Po vytvorení nie je možné nahradiť mozgové a nervové bunky, ale pečeň, koža a krvné bunky sa niekoľkokrát do roka úplne vymieňajú.
  Vytváranie buniek s polovičným počtom chromozómov na určenie dedičných charakteristík vyžaduje odlišnú metódu delenia, nazýva sa meióza. Pri tejto metóde bunkového delenia sa chromozómy spočiatku, rovnako ako pri mitóze, skrátia a zhustnú a rozdelia sa na dve časti, ale potom sa chromozómy spárujú tak, že jeden z matky a druhý z otca ležia vedľa seba.

Potom sú chromozómy veľmi úzko prepojené a keď sa čas od času oddelia, každý nový chromozóm už obsahuje niekoľko materských génov a niekoľko otcových génov. Potom sa znova rozdelia dve nové bunky, takže každé vajíčko alebo spermie obsahuje 23 chromozómov. Takáto výmena genetického materiálu počas meiózy vysvetľuje, prečo deti nie sú úplne ako rodičia a prečo má každá osoba, s výnimkou identických dvojčiat, jedinečné genetické zloženie.

Nosiče jednotiek dedičnosti sú štruktúry bunkového jadra - chromozómy.
V deliacich sa bunkách je možné ľahko pozorovať chromozómy. Bunky tela obsahujú diploidnú (dvojitú) sadu chromozómov - každý chromozóm má sesterský chromozóm podobný sebe (homológne chromozómy). Sexuálne bunky obsahujú haploidnú (jednoduchú) sadu chromozómov.
V bunkách ľudského tela je 46 chromozómov (23 párov).
Existujú dva typy bunkového delenia - mitóza a meióza. Prvý je charakteristický pre delenie somatických buniek, druhý sa vyskytuje počas tvorby zárodočných buniek (gamét).
V mitóze sa chromozómy zdvojnásobujú a potom sa líšia v dcérskych bunkách. Výsledkom sú dve bunky, ktoré sú úplne rovnaké ako pôvodné bunky.
Pri meióze sa chromozómy zdvojnásobia, ale potom nasledujú dva cykly bunkového delenia. V prvom delení (redukcii) sa homológne chromozómy náhodne rozptýlia v rôznych bunkách. Druhé rozdelenie meiózy pripomína mitózu. V dôsledku meiózy sa tvoria štyri dcérske bunky s haploidnou sadou chromozómov.
Proces rekombinácie chromozómov pri redukčnom delení zodpovedá rekombinácii Mendelových jednotiek dedičnosti.
Jednotky dedičnosti sa nazývajú gény a sú umiestnené lineárne na chromozómoch. Gény umiestnené na rovnakom chromozóme sa nazývajú spojené.
Spojovacie gény sa môžu rekombinovať vďaka procesu kríženia, pri ktorom dochádza k výmene miest medzi homológnymi chromozómami.
Procesy rekombinácie vyskytujúce sa v meióze sú základom genetickej variácie a vedú k genetickej jedinečnosti jednotlivcov.
Vedci z Sangerovho inštitútu nadácie Welkam Trust Foundation v Cambridge dešifrovali ďalší ľudský chromozóm, ktorý sa v súčasnosti stal najväčším mapovaným. Chromozóm 20 sa stal tretím v rade. Obsahuje informácie o mnohých chorobách, od obezity a ekzému až po demenciu a kataraktu.

Chromozóm obsahuje 727 génov, z ktorých 32 je spojených s vývojom genetických chorôb, vrátane Creutzfeldt-Jakobovej choroby, závažných porúch imunitného systému, srdcových chorôb a cukrovky. Šesťdesiat miliónov nukleotidov, ktoré tvoria chromozóm, tvorí asi dve percentá celého ľudského genetického kódu.

Panos Deloukas, ktorý viedol tím vedcov, poznamenal, že chromozóm obsahuje ďalšiu oblasť DNA obsahujúcu aspoň jeden gén. Podobné stránky sa nachádzajú v 37 percentách ľudí európskej rasy. Vedci nevedia, či tento gén funguje u ľudí a za čo je zodpovedný.

Vedci tiež zistili, že v dvadsiatom chromozóme existuje viac ako 30 000 variantov usporiadania nukleotidov, ktoré poskytujú rôzne štruktúry DNA. Poznanie odchýlok podľa vedcov pomôže napríklad vysvetliť, prečo majú niektorí ľudia predispozíciu na rozvoj rakoviny alebo cukrovky.

Každý ľudský chromozóm je reprezentovaný dvoma špirálovito tvarovanými reťazcami molekúl DNA vzájomne prepojenými nukleotidmi. DNA obsahuje štyri nukleotidy: adenín, tymín, guanín a cytozín. Sekvencia nukleotidov v molekulách DNA určuje genetický kód tela.

U ľudí je 99,9% génov rovnaké a je to jedinečný rozdiel v štruktúre 0,1% génov.