Бұл мақалада эукариоттық жасушалардың хромосомалар сияқты құрылымдары талқыланады, олардың құрылымы мен қызметін цитология деп аталатын биология саласы зерттейді.
Табу тарихы
Жасуша ядросының негізгі құрамдас бөлігі бола отырып, хромосомаларды 19 ғасырда бірден бірнеше ғалымдар ашқан. Орыс биологы И. Д. Чистяков оларды митоз (жасушаның бөлінуі) процесінде зерттесе, неміс анатомы Вальдейер гистологиялық препараттарды дайындау кезінде тауып, оларды хромосомалар, яғни осы құрылымдармен өзара әрекеттесу кезіндегі жылдам реакция үшін бояғыш денелер деп атады. органикалық бояғыш фуксин.
Флеминг түзілген ядросы бар жасушалардағы хромосомалардың қызметі туралы ғылыми фактілерді қорытындылады.
Хромосомалардың сыртқы құрылымы
Бұл микроскопиялық түзілістер жасушаның ең маңызды органеллалары болып табылатын ядроларда орналасады және берілген ағзаның тұқым қуалайтын ақпаратын сақтау және беру орны ретінде қызмет етеді. Хромосомаларқұрамында ерекше зат – хроматин бар. Бұл жіңішке жіптерден – фибрилдерден және түйіршіктерден тұратын конгломерат. Химиялық тұрғыдан алғанда, бұл сызықты ДНҚ молекулаларының (шамамен 40%) арнайы гистон ақуыздарымен үйлесуі.
Күрамында 8 пептидтік молекула мен ДНҚ тізбегінен тұратын, катушкалардағы сияқты белок глобулдарында бұралған кешендерді нуклеосомалар деп атайды. Дезоксирибонуклеин қышқылы аймағы сабақ бөлігінде 1,75 айналым құрайды және ұзындығы шамамен 10 нанометр және ені 5-6 эллипсоид болып табылады. Ядрода осы құрылымдардың (хромосомалардың) болуы эукариоттық организмдер жасушаларының жүйелі белгісі болып табылады. Ол нуклеосома түрінде хромосомалар барлық генетикалық белгілерді сақтау және тасымалдау қызметін атқарады.
Хромосома құрылымының жасушалық цикл фазасына тәуелділігі
Егер жасуша өзінің өсуімен және қарқынды метаболизмімен сипатталатын, бірақ бөлінбейтін интерфаза жағдайында болса, онда ядродағы хромосомалар жіңішке деспирализацияланған жіптерге - хромонемаларға ұқсайды. Әдетте олар бір-бірімен араласады және оларды бөлек құрылымдарға көзбен бөлу мүмкін емес. Соматикалық жасушаларда митоз, ал жыныс жасушаларында мейоз деп аталатын жасушаның бөліну сәтінде хромосомалар спиральға айнала бастайды және микроскопта анық көрінеді.
Хромосомалардың ұйымдасу деңгейлері
Тұқым қуалаушылық бірліктері хромосомалар, генетика ғылымы жан-жақты зерттейді. Ғалымдар нуклеосомалық жіпшеніңқұрамында ДНҚ және гистон белоктары бар бірінші ретті спираль түзеді. Хроматиннің тығыз қаптамасы жоғары ретті құрылымның – соленоидтың түзілуіне байланысты болады. Ол өзін-өзі ұйымдастырады және одан да күрделі суперорамға конденсацияланады. Жоғарыда аталған хромосомалардың ұйымдастырылуының барлық деңгейлері жасушаның бөлінуге дайындалуы кезінде орын алады.
Нақ митоздық циклде ДНҚ бар гендерден тұратын тұқым қуалаушылықтың құрылымдық бірліктері фазааралық кезеңнің жіп тәрізді хромонемаларымен салыстырғанда шамамен 19 мың есе қысқарады және жуандатады. Осындай ықшам пішінде ядроның хромосомалары, оның қызметі организмнің тұқым қуалаушылық белгілерін беру болып табылады, соматикалық немесе жыныс жасушаларының бөлінуіне дайын болады.
Хромосома морфологиясы
Хромосомалардың функцияларын олардың митоздық циклде жақсы көрінетін морфологиялық ерекшеліктерін зерттеу арқылы түсіндіруге болады. Интерфазаның синтетикалық сатысында да жасушадағы ДНҚ массасы екі есе өсетіні дәлелденді, өйткені бөліну нәтижесінде пайда болған еншілес жасушалардың әрқайсысының тұқым қуалау ақпаратының бастапқы аналық мөлшерімен бірдей болуы керек. Бұған ДНҚ-полимераза ферментінің қатысуымен болатын редупликация – ДНҚ-ның өздігінен екі еселенуі процесінің нәтижесінде қол жеткізіледі.
Митоздың метафазасы кезінде дайындалған цитологиялық препараттарда өсімдік немесе жануарлар жасушаларында микроскоппен қарағанда әрбір хромосома екі бөліктен тұратыны анық көрінеді.хроматидтер. Митоздың келесі фазаларында – анафаза және әсіресе, телофаза – олар толығымен ажырайды, нәтижесінде әрбір хроматид жеке хромосомаға айналады. Оның құрамында үздіксіз тығыздалған ДНҚ молекуласы, сонымен қатар липидтер, қышқыл белоктар және РНҚ бар. Минералды заттардың құрамында магний және кальций иондары бар.
Хромосоманың көмекші құрылымдық элементтері
Жасушадағы хромосомалардың қызметтері толық орындалуы үшін бұл тұқым қуалаушылық бірліктерінің ешқашан спиральданбайтын ерекше құрылғысы – біріншілік тарылу (центромера) болады. Ол хромосоманы иық деп аталатын екі бөлікке бөледі. Центромераның орналасуына байланысты генетиктер хромосомаларды тең қарулы (метацентрлік), тең емес қарулы (субметацентрлік) және акроцентрлік деп бөледі. Бастапқы тарылтуларда арнайы түзілістер – кинетохоралар түзіледі, олар центромераның екі жағында орналасқан диск тәрізді белок түйіршіктері. Кинетохоралардың өзі екі бөлімнен тұрады: сыртқы бөліктері микрофиламенттермен (жіпті шпиндель жіптері) жанасып, оларға бекітіледі.
Жіптердің (микрофиламенттердің) азаюына байланысты хромосоманы құрайтын хроматидтердің еншілес жасушалар арасында қатаң реттелген таралуы жүзеге асырылады. Кейбір хромосомаларда митозға қатыспайтын бір немесе бірнеше қайталама тарылтулар болады, өйткені оларға бөлінетін шпиндель жіптері қосыла алмайды, бірақ дәл осы бөлімдер (екінші реттік тарылтулар) ядрошықтардың синтезін бақылауды қамтамасыз етеді - жауап беретін органеллалар.рибосомалардың түзілуіне арналған.
Кариотип дегеніміз не
Белгілі генетик ғалымдары Морган, Н. Кольцов, Сеттон 20 ғасырдың басында хромосомаларды, олардың соматикалық және жыныс жасушаларындағы – гаметалардағы құрылысы мен қызметтерін мұқият зерттеді. Олар барлық биологиялық түрлердің әрбір жасушасы белгілі бір пішіні мен өлшемі бар хромосомалардың белгілі бір санымен сипатталатынын анықтады. Соматикалық жасушаның ядросындағы хромосомалардың барлық жиынтығын кариотип деп атау ұсынылды.
Танымал әдебиеттерде кариотип жиі хромосома жиынтығымен сәйкестендіріледі. Шын мәнінде, бұл бірдей ұғымдар емес. Мысалы, адамдарда кариотип соматикалық жасушалардың ядроларында 46 хромосома болып табылады және 2n жалпы формуласымен белгіленеді. Бірақ, мысалы, гепатоциттер (бауыр жасушалары) сияқты жасушалардың бірнеше ядролары бар, олардың хромосома жиынтығы 2n2=4n немесе 2n4=8n деп белгіленеді. Яғни, гепатоциттердің кариотипі 2n, яғни 46 хромосома болғанымен, мұндай жасушалардағы хромосомалардың саны 46-дан көп болады.
Жыныс жасушаларындағы хромосомалардың саны әрқашан соматикалық (дене жасушаларында) қарағанда екі есе аз, мұндай жиынтық гаплоидты деп аталады және n деп белгіленеді. Денедегі барлық басқа жасушаларда 2n жиынтығы бар, ол диплоидты деп аталады.
Морганның тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясы
Американдық генетик Морган жеміс шыбындары-Дрозофила будандастыру бойынша тәжірибелер жүргізе отырып, гендердің байланысты тұқым қуалау заңын ашты. Оның зерттеулерінің арқасында жыныс жасушаларының хромосомаларының қызметтері зерттелді. Морган гендер көршілес жатқанын дәлелдедібір хромосоманың локустары негізінен бірге тұқым қуалайды, яғни байланысқан. Егер хромосомадағы гендер бір-бірінен алшақ орналасса, онда апалы хромосомалардың арасында кроссинг-овер мүмкін - секциялардың алмасуы.
Морганның зерттеулерінің арқасында хромосомалардың функцияларын зерттейтін және генетикалық консультацияларда хромосомалардың ықтимал патологиялары немесе адамда тұқым қуалайтын ауруларға әкелетін гендер туралы сұрақтарды шешу үшін кеңінен қолданылатын генетикалық карталар жасалды. Ғалым жасаған тұжырымдардың маңыздылығын асыра бағалау мүмкін емес.
Бұл мақалада біз хромосомалардың жасушада атқаратын құрылымы мен қызметтерін қарастырдық.
