Makala haya yatajadili miundo kama hii ya seli za yukariyoti kama vile kromosomu, muundo na utendakazi wake ambao huchunguzwa na tawi la biolojia linaloitwa saitologi.
Historia ya uvumbuzi
Kwa kuwa sehemu kuu za kiini cha seli, kromosomu ziligunduliwa katika karne ya 19 na wanasayansi kadhaa mara moja. Mwanabiolojia wa Kirusi I. D. Chistyakov alizisoma katika mchakato wa mitosis (mgawanyiko wa seli), mtaalam wa anatomist wa Ujerumani Waldeyer alizigundua wakati wa utayarishaji wa maandalizi ya kihistoria na kuziita chromosomes, ambayo ni, miili ya madoa kwa athari ya haraka ya miundo hii wakati wa kuingiliana na rangi ya kikaboni ya fuchsin.
Fleming alitoa muhtasari wa ukweli wa kisayansi kuhusu utendakazi wa kromosomu katika seli zilizo na kiini kilichoundwa.
Muundo wa nje wa kromosomu
Miundo hii hadubini iko kwenye viini - chembe chembe muhimu zaidi za seli, na hutumika kama mahali pa kuhifadhi na kusambaza taarifa za kurithi za kiumbe fulani. Chromosomesvyenye dutu maalum - chromatin. Ni conglomerate ya filaments nyembamba - nyuzi na granules. Kwa mtazamo wa kemikali, huu ni mchanganyiko wa molekuli za mstari za DNA (kuna takriban 40%) zilizo na protini maalum za histone.
Njia changamano, ambazo ni pamoja na molekuli 8 za peptidi na nyuzi za DNA, zilizosokotwa kwenye globules za protini, kama vile kwenye koili, huitwa nukleosomes. Eneo la asidi ya deoksiribonucleic huunda 1.75 zamu kuzunguka sehemu ya shina na ni duaradufu takriban nanomita 10 na upana wa 5-6. Uwepo wa miundo hii (chromosomes) katika kiini ni kipengele cha utaratibu wa seli za viumbe vya eukaryotic. Ni katika mfumo wa nukleosomes ambapo kromosomu hufanya kazi ya kuhifadhi na kusambaza sifa zote za kijeni.
Utegemezi wa muundo wa kromosomu kwenye awamu ya mzunguko wa seli
Ikiwa seli iko katika hali ya mseto, ambayo ina sifa ya ukuaji wake na kimetaboliki kubwa, lakini kukosekana kwa mgawanyiko, basi kromosomu katika kiini huonekana kama nyuzi nyembamba zilizopunguzwa - kromonemu. Kawaida wameunganishwa, na haiwezekani kuibua kuwatenganisha katika miundo tofauti. Wakati wa mgawanyiko wa seli, unaoitwa mitosis katika seli za somatic, na meiosis katika seli za ngono, kromosomu huanza kuzunguka na kuwa mnene, na kuonekana wazi kwa darubini.
Viwango vya mpangilio wa kromosomu
Vitengo vya urithi ni kromosomu, sayansi ya uchunguzi wa jenetiki kwa kina. Wanasayansi wamegundua kwamba filamenti ya nucleosomal,zenye DNA na protini za histone huunda hesi ya mpangilio wa kwanza. Ufungaji mnene wa chromatin hutokea kutokana na malezi ya muundo wa juu - solenoid. Inajipanga na kuunganishwa katika supercoil ngumu zaidi. Viwango vyote vilivyo hapo juu vya mpangilio wa kromosomu hufanyika wakati wa utayarishaji wa seli kwa ajili ya mgawanyiko.
Ni katika mzunguko wa mitotiki ambapo vitengo vya miundo ya urithi, inayojumuisha jeni zilizo na DNA, hufupishwa na kuwa mnene ikilinganishwa na kromonemu za nyuzi za kipindi cha kati kwa takriban mara 19 elfu. Katika umbo fumbatio kama hilo, kromosomu za kiini, ambazo kazi zake ni kupitisha sifa za urithi za kiumbe, huwa tayari kwa mgawanyiko wa seli za somatic au za vijidudu.
Mofolojia ya kromosomu
Utendaji wa kromosomu unaweza kuelezewa kwa kuchunguza vipengele vyake vya kimofolojia, ambavyo vinaonekana vyema katika mzunguko wa mitotiki. Imethibitishwa kuwa hata katika hatua ya synthetic ya interphase, wingi wa DNA katika seli huongezeka mara mbili, kwa kuwa kila seli za binti zinazoundwa kutokana na mgawanyiko lazima ziwe na kiasi sawa cha habari za urithi kama mama wa awali. Hii inafanikiwa kama matokeo ya mchakato wa upunguzaji - kujirudia mara mbili kwa DNA, ambayo hutokea kwa ushiriki wa kimeng'enya cha DNA polymerase.
Katika maandalizi ya cytological yaliyotayarishwa wakati wa metaphase ya mitosis, katika seli za mimea au wanyama chini ya darubini, inaonekana wazi kwamba kila kromosomu ina sehemu mbili, zinazoitwa.chromatidi. Katika hatua zaidi za mitosis - anaphase na, haswa, telophase - zimetenganishwa kabisa, kama matokeo ambayo kila chromatid inakuwa kromosomu tofauti. Ina molekuli ya DNA inayoendelea kuunganishwa, pamoja na lipids, protini za asidi na RNA. Kati ya vitu vya madini, ina ioni za magnesiamu na kalsiamu.
Vipengele saidizi vya muundo wa kromosomu
Ili utendakazi wa kromosomu katika seli utekelezwe kikamilifu, vitengo hivi vya urithi vina kifaa maalum - mfinyo wa msingi (centromere), ambao hausogei kamwe. Ni yeye anayegawanya chromosome katika sehemu mbili, inayoitwa mabega. Kulingana na eneo la centromere, wataalamu wa maumbile huainisha kromosomu kama silaha sawa (metacentric), silaha zisizo sawa (submetacentric) na acrocentric. Juu ya vikwazo vya msingi, malezi maalum huundwa - kinetochores, ambayo ni globules za protini za umbo la disc ziko pande zote za centromere. Kinetochores zenyewe zina sehemu mbili: zile za nje zimegusana na mikrofilamenti (nyuzi za kusokota filamenti), zikishikamana nazo.
Kutokana na kupunguzwa kwa nyuzinyuzi (microfilamenti), usambazaji ulioamriwa kabisa wa kromatidi zinazounda kromosomu kati ya seli binti hufanywa. Chromosomes zingine zina kizuizi kimoja au zaidi cha sekondari ambacho hakishiriki katika mitosis, kwani nyuzi za spindle za fission haziwezi kushikamana nazo, lakini ni sehemu hizi (vizuizi vya sekondari) ambazo hutoa udhibiti wa usanisi wa nukleoli - organelles ambazo hujibu.kwa ajili ya kuunda ribosomes.
Karyotype ni nini
Wanasayansi mashuhuri wa vinasaba Morgan, N. Koltsov, Setton mwanzoni mwa karne ya 20 walisoma kwa uangalifu kromosomu, muundo na utendaji wao katika seli za somatic na za vijidudu - gametes. Waligundua kuwa kila seli ya spishi zote za kibiolojia ina sifa ya idadi fulani ya kromosomu ambazo zina umbo na ukubwa maalum. Ilipendekezwa kuita seti nzima ya kromosomu katika kiini cha seli ya somati karyotype.
Katika fasihi maarufu, karyotype mara nyingi hutambuliwa kwa seti ya kromosomu. Kwa kweli, hizi sio dhana zinazofanana. Kwa mfano, kwa wanadamu, karyotype ni chromosomes 46 kwenye nuclei ya seli za somatic na inaonyeshwa na formula ya jumla 2n. Lakini seli kama vile, kwa mfano, hepatocytes (seli za ini) zina viini kadhaa, seti yao ya chromosome imeteuliwa kama 2n2=4n au 2n4=8n. Hiyo ni, idadi ya chromosomes katika seli hizo itakuwa zaidi ya 46, ingawa karyotype ya hepatocytes ni 2n, yaani, chromosomes 46.
Idadi ya kromosomu katika seli za vijidudu kila mara huwa chini mara mbili kuliko ile ya somatic (kwenye seli za mwili), seti kama hiyo huitwa haploid na huashiria kama n. Seli nyingine zote katika mwili zina seti ya 2n, ambayo inaitwa diploid.
Nadharia ya kromosomu ya Morgan ya urithi
Mtaalamu wa vinasaba wa Marekani Morgan aligundua sheria ya urithi unaohusishwa wa jeni, akifanya majaribio ya mseto wa nzi wa matunda-Drosophila. Shukrani kwa utafiti wake, kazi za chromosomes za seli za vijidudu zilisomwa. Morgan alithibitisha kuwa jeni ziko jiraniloci za kromosomu sawa zimerithiwa hasa pamoja, yaani, zimeunganishwa. Ikiwa jeni ziko mbali katika kromosomu, basi kuvuka kunawezekana kati ya kromosomu dada - kubadilishana sehemu.
Shukrani kwa utafiti wa Morgan, ramani za kijeni ziliundwa ambazo huchunguza utendakazi wa kromosomu na hutumiwa sana katika mashauriano ya kinasaba ili kutatua maswali kuhusu uwezekano wa patholojia za kromosomu au jeni zinazosababisha magonjwa ya kurithi kwa binadamu. Umuhimu wa hitimisho lililotolewa na mwanasayansi hauwezi kukadiria.
Katika makala haya, tulichunguza muundo na utendakazi wa kromosomu ambazo hufanya katika seli.
