این مقاله ساختارهایی از سلول‌های یوکاریوتی مانند کروموزومها را مورد بحث قرار می‌دهد که ساختار و عملکرد آنها توسط شاخه‌ای از زیست‌شناسی به نام سیتولوژی مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
تاریخچه کشف
کروموزوم ها به عنوان اجزای اصلی هسته سلول در قرن نوزدهم توسط چندین دانشمند به طور همزمان کشف شدند. زیست شناس روسی I. D. Chistyakov آنها را در فرآیند میتوز (تقسیم سلولی) مورد مطالعه قرار داد، آناتومیست آلمانی Waldeyer آنها را در هنگام تهیه آماده سازی بافت شناسی کشف کرد و آنها را کروموزوم نامید، یعنی رنگ آمیزی اجسام برای واکنش سریع این ساختارها هنگام تعامل با رنگ ارگانیک فوشسین.
Fleming حقایق علمی در مورد عملکرد کروموزوم ها در سلول های دارای هسته تشکیل شده را خلاصه کرد.
ساختار خارجی کروموزومها
این تشکیلات میکروسکوپی در هسته ها - مهمترین اندامک های سلول قرار دارند و به عنوان مکانی برای ذخیره و انتقال اطلاعات ارثی یک ارگانیسم خاص عمل می کنند. کروموزوم هاحاوی یک ماده خاص - کروماتین است. این یک کنگلومرا از رشته های نازک - فیبریل ها و گرانول ها است. از نقطه نظر شیمیایی، این ترکیبی از مولکول های DNA خطی (حدود 40٪) با پروتئین های خاص هیستون است.
کمپلکس ها که شامل 8 مولکول پپتیدی و رشته های DNA هستند که روی گلبول های پروتئینی مانند روی سیم پیچ ها پیچیده شده اند، نوکلئوزوم نامیده می شوند. ناحیه اسید دئوکسی ریبونوکلئیک 1.75 دور در اطراف قسمت ساقه تشکیل می دهد و یک بیضی به طول تقریباً 10 نانومتر و عرض 5-6 است. وجود این ساختارها (کروموزوم ها) در هسته یکی از ویژگی های سیستماتیک سلول های موجودات یوکاریوتی است. به شکل نوکلئوزوم است که کروموزوم ها وظیفه حفظ و انتقال همه صفات ژنتیکی را انجام می دهند.
وابستگی ساختار کروموزوم به فاز چرخه سلولی
اگر سلولی در حالت اینترفاز قرار داشته باشد که با رشد و متابولیسم شدید آن مشخص می شود، اما تقسیم نمی شود، کروموزوم های موجود در هسته مانند رشته های نازک نازک شده - کرومونم ها به نظر می رسند. معمولاً آنها در هم تنیده هستند و جداسازی بصری آنها در ساختارهای جداگانه غیرممکن است. در لحظه تقسیم سلولی که در سلول های سوماتیک میتوز و در سلول های جنسی میوز نامیده می شود، کروموزوم ها شروع به مارپیچی و ضخیم شدن می کنند و به وضوح زیر میکروسکوپ قابل مشاهده می شوند.
سطوح سازماندهی کروموزوم
واحدهای وراثت کروموزوم ها هستند، علم ژنتیک به طور مفصل مطالعه می کند. دانشمندان دریافته اند که رشته نوکلئوزومی،حاوی DNA و پروتئین های هیستون یک مارپیچ مرتبه اول را تشکیل می دهد. بسته بندی متراکم کروماتین به دلیل تشکیل یک ساختار مرتبه بالاتر - یک سلونوئید اتفاق می افتد. خود سازماندهی می شود و به یک ابرپیچ پیچ حتی پیچیده تر تبدیل می شود. تمام سطوح سازماندهی کروموزوم فوق در طول آماده سازی سلول برای تقسیم انجام می شود.
در چرخه میتوزی است که واحدهای ساختاری وراثت، متشکل از ژن‌های حاوی DNA، در مقایسه با کرومونم‌های رشته‌ای دوره اینترفاز حدود ۱۹ هزار برابر کوتاه و ضخیم می‌شوند. در چنین شکل فشرده ای، کروموزوم های هسته، که وظیفه آنها انتقال ویژگی های ارثی ارگانیسم است، برای تقسیم سلول های سوماتیک یا زاینده آماده می شوند.
مورفولوژی کروموزوم
عملکرد کروموزوم ها را می توان با مطالعه ویژگی های مورفولوژیکی آنها که به بهترین وجه در چرخه میتوزی دیده می شود توضیح داد. ثابت شده است که حتی در مرحله مصنوعی اینترفاز، جرم DNA در سلول دو برابر می شود، زیرا هر یک از سلول های دختری که در نتیجه تقسیم تشکیل می شوند باید به اندازه مادر اصلی اطلاعات ارثی داشته باشند. این در نتیجه فرآیند تکثیر - دو برابر شدن خود DNA، که با مشارکت آنزیم DNA پلیمراز رخ می دهد، به دست می آید.
در آماده سازی سیتولوژیکی تهیه شده در زمان متافاز میتوز، در سلول های گیاهی یا حیوانی زیر میکروسکوپ، به وضوح مشاهده می شود که هر کروموزوم از دو قسمت تشکیل شده است، به نامکروماتیدها در مراحل بعدی میتوز - آنافاز و به ویژه تلوفاز - آنها کاملاً از هم جدا می شوند که در نتیجه هر کروماتید به یک کروموزوم جداگانه تبدیل می شود. حاوی یک مولکول DNA به طور پیوسته فشرده و همچنین لیپیدها، پروتئین های اسیدی و RNA است. از میان مواد معدنی، حاوی یون های منیزیم و کلسیم است.
عناصر ساختاری کمکی کروموزوم
برای اینکه عملکرد کروموزوم ها در سلول به طور کامل انجام شود، این واحدهای وراثت دارای دستگاه خاصی هستند - انقباض اولیه (سانترومر) که هرگز مارپیچی نمی شود. این اوست که کروموزوم را به دو قسمت به نام شانه تقسیم می کند. بسته به محل سانترومر، متخصصان ژنتیک کروموزوم ها را به دو دسته هم بازو (متاسانتریک)، نابرابر بازو (زیر متاسانتریک) و آکروسانتریک طبقه بندی می کنند. بر روی انقباضات اولیه، سازندهای خاصی تشکیل می شود - کینتوکورها، که گلبول های پروتئینی دیسکی هستند که در دو طرف سانترومر قرار دارند. خود کینتوکورها از دو بخش تشکیل شده‌اند: قسمت‌های بیرونی با میکروفیلامنت‌ها (نخ‌های دوک رشته‌ای) در تماس هستند و به آنها متصل می‌شوند.
به دلیل کاهش رشته ها (ریز رشته ها)، توزیع دقیق کروماتیدهایی که کروموزوم را تشکیل می دهند بین سلول های دختر انجام می شود. برخی از کروموزوم ها دارای یک یا چند انقباض ثانویه هستند که در میتوز شرکت نمی کنند، زیرا رشته های دوک شکافت نمی توانند به آنها متصل شوند، اما این بخش ها (انقباضات ثانویه) هستند که کنترل سنتز هسته - اندامک ها را فراهم می کنند که پاسخ می دهند.برای تشکیل ریبوزوم.
کاریوتایپ چیست
دانشمندان ژنتیک معروف مورگان، ان. کولتسوف، ستتون در آغاز قرن بیستم کروموزوم ها، ساختار و عملکرد آنها را در سلول های سوماتیک و زایا - گامت ها به طور دقیق مطالعه کردند. آنها دریافتند که هر سلول از همه گونه های بیولوژیکی با تعداد مشخصی کروموزوم مشخص می شود که شکل و اندازه خاصی دارند. پیشنهاد شد که کل مجموعه کروموزوم‌های موجود در هسته یک سلول سوماتیک را کاریوتایپ بنامیم.
در ادبیات عامیانه، کاریوتایپ اغلب با مجموعه کروموزوم شناسایی می شود. در واقع، این مفاهیم یکسان نیستند. به عنوان مثال، در انسان، کاریوتایپ 46 کروموزوم در هسته سلول های سوماتیک است و با فرمول عمومی 2n نشان داده می شود. اما سلول هایی مانند سلول های کبدی (سلول های کبد) دارای چندین هسته هستند، مجموعه کروموزوم آنها به صورت 2n2=4n یا 2n4=8n تعیین می شود. یعنی تعداد کروموزوم ها در چنین سلول هایی بیش از 46 خواهد بود، اگرچه کاریوتیپ هپاتوسیت ها 2n است، یعنی 46 کروموزوم.
تعداد کروموزوم ها در سلول های زایا همیشه دو برابر کمتر از جسمی (در سلول های بدن) است، چنین مجموعه ای هاپلوئید نامیده می شود و با n نشان داده می شود. تمام سلول های دیگر بدن دارای مجموعه ای از 2n هستند که به آن دیپلوئید می گویند.
نظریه کروموزوم مورگان در مورد وراثت
مورگان، ژنتیک‌دان آمریکایی، با انجام آزمایش‌هایی روی هیبریداسیون مگس‌های میوه - مگس سرکه، قانون توارث مرتبط ژن‌ها را کشف کرد. به لطف تحقیقات او، عملکرد کروموزوم های سلول های زایا مورد مطالعه قرار گرفت. مورگان ثابت کرد که ژن ها در همسایه قرار دارندمکان های کروموزوم یکسان عمدتاً با هم به ارث می رسند، یعنی به هم مرتبط هستند. اگر ژن‌ها در کروموزوم از هم فاصله زیادی داشته باشند، در این صورت امکان تلاقی بین کروموزوم‌های خواهر وجود دارد - تبادل بخش‌ها.
به لطف تحقیقات مورگان، نقشه های ژنتیکی ایجاد شد که عملکرد کروموزوم ها را مطالعه می کند و به طور گسترده در مشاوره های ژنتیکی برای حل سوالات در مورد آسیب شناسی احتمالی کروموزوم ها یا ژن هایی که منجر به بیماری های ارثی در انسان می شود استفاده می شود. اهمیت نتیجه گیری های دانشمندان را نمی توان دست بالا گرفت.
در این مقاله ساختار و عملکرد کروموزوم هایی را که در سلول انجام می دهند بررسی کردیم.
