Ne bir kromozom aldı. İnsan kromozomları. Bazı bitkilerde kromozom sayısı

Jacques Monod'un "E. coli için doğru olan, diğer bakteriler (fil) için de doğrudur" aforizması yaygınlaştı. Neyse ki, gerçek o kadar sıkıcı değil. Yakın zamana kadar, bakteri kromozomlarının dairesel yapısı kavramı genel olarak kabul edildi. Bununla birlikte, 1989'da, ilk olarak darbeli bir elektrik alanında elektroforez ile tanımlanan spiroket Borrelia burgdorfery'de lineer bir bakteri kromozomu tanımlandı. Bu genomun boyutu sadece 960 kbp idi. Agrobacterium tumefaciens'de lineer ve dairesel kromozomların aynı anda bir arada bulunduğu ve en büyük bakteri genomlarından birine (~ 8000 kb) sahip olan Streptomyces cinsinin Gram pozitif bakterilerinin bir lineer kromozoma sahip olduğu çok geçmeden keşfedildi. Aktinomisetlerin temsilcisi Rhodococcusfascians da lineer bir kromozoma sahip görünüyor. Bakterilerde lineer kromozomlar genellikle lineer plazmitlerle birlikte bulunur ve doğada yaygın olarak bulunur.

Streptomyces cinsinin en iyi çalışılan bakterilerinin lineer kromozomları ve plazmitleri, terminal proteinlerin (TP) kovalent olarak bağlı olduğu terminal ters çevrilmiş tekrarlar (TIR'lar) içerir. Adenovirüslerin kromozomları ve bakteriyofaj f29 Bacillus subtilis için benzer yapıların tipik olmasına rağmen, streptomisetlerin kromozom replikasyon mekanizması viral genomlarınkinden önemli ölçüde farklıdır. Virüslerde DNA sentezi, bir primer olarak nükleotide kovalent olarak bağlı TP kullanılarak kromozomun sonunda başlatılır ve tüm genom boyunca sonuna kadar devam ederse, kromozomun replikasyonu ve streptomisetlerin lineer plazmitleri iç bölgesinden başlar. replikasyonun kökeni oriC... DNA sentezi, standart yarı-koruyucu mekanizma ile replikasyonun orijin bölgesinden her iki yöne doğru uzanır ve lineer DNA moleküllerinin uçlarında 3'-terminal boşlukların oluşumu ile tamamlanır (Şekil I.50, a). Bu boşluğu doldurma sorununa en basit çözüm, adenovirüslerde meydana gelen başlatıcı nükleotide kovalent olarak bağlı TP proteininden kromozomların telomerik bölgelerinin replikasyonunun doğrudan başlatılması olabilir (bkz. Şekil I.50, B). Gerçekten de, streptomisetler telomerik bölgeleri kopyalamak için TP kullanır; ancak bu durumda telomer tanıma mekanizması önemli ölçüde farklıdır. Şu anda, bakterilerin lineer kromozomlarının telomerik bölgelerindeki boşlukları doldurmanın üç modeli düşünülmektedir.

Pirinç. I.50. Streptomyces kromozomlarının ve plazmitlerinin telomerik bölgelerinin uzantısı modeli

a- replikasyondan sonra telomer yapısı: üst DNA dizisi tamamen kopyalanır, altta tek iplikli bir boşluk vardır, dört palindromik nükleotit dizisi belirtilir; B- bir terminal proteini ve DNA polimerazı içeren olası olmayan bir mekanizma; c-d- diğer mekanizmalara dayalı alternatif çoğaltma modelleri. 1 - terminal protein, 2 - DNA polimeraz, 3 - palindrom, 4 - ebeveyn DNA dizisi, 5 - çocuk zinciri, 6 - onarıcı sentez

Birinci modele göre, bir TIR dizisi içeren tek sarmallı bir telomer bölgesi, boşluğun iç bölgelerindeki nükleotitlerin ve 3'-terminal nükleotitlerin tamamlayıcı etkileşimleriyle bir terminal firkete oluşturur (bkz. Şekil I.50, v). Bu durumda, tek iplikli bir boşluğu onaran DNA sentezi, TP ve DNA polimerazın katılımıyla palindromik diziler I-IV tarafından oluşturulan çift iplikli bir bölgede başlatılır ve 3'-terminal tek iplikli boyunca devam eder. kromozom bölgesi. İkinci modele göre, TP, TP'nin bağlı olduğu ebeveyn DNA'sının 5'-terminal zincirini değiştirerek, tamamen çift sarmallı yavru DNA üzerinde replikasyonu başlatır (bkz. Şekil I.50, G). Yer değiştiren iplik daha sonra kromozomun çıkıntılı 3' ucu ile eşleştirilir, ardından bu dallanmış yapı homolog rekombinasyon ile çözülür. Bu model, RecA proteininin (DNA dizisi transferi için) ve gen ürünlerinin boşluk doldurmasına katılımı varsayar. telaş(Tatil yapısını çözmek için) genetik verilerle onaylanmıştır. Üçüncü modelde, tek iplikli palindrom I, 3'-ucu DNA sentezi için bir primer görevi gören ve bunun sonucunda boşluğun doldurulduğu bir saç tokası oluşturur (bkz. Şekil I.50, NS). TP, sonraki DNA sentezi için tohum olan orijinal 3' ucunun karşısında tek iplikli bir kırılma oluşturur. Sonuç olarak, saç tokası açılır ve telomer yapısı geri yüklenir. Bu model, parvovirüs genomunun replikasyon mekanizmasını açıklamak için önerilen yuvarlanan saç tokası modeline benzer. Bu modelde, TP'nin rolü, yukarıda tartışılan örneklerdeki bir primer protein olarak işlevlerinden farklıdır.

Doğada kaç tane lineer bakteri kromozomu formu olduğu bilinmemektedir. Öbakteriler alemindeki kromozomların topolojisi ile ilgili taksonomik problemler de çalışılmamıştır. Her bir kromozom tipi ayrı bir taksonomik alanın karakteristiği ise, o zaman kromozom topolojisinin bakterilerin evriminde önemli bir rol oynadığı varsayılabilir. Alternatif olarak, kromozomların topolojik dönüşümleri nispeten sık olaylar olabilir ve lineer ve halka kromozomlar sadece yakından ilişkili bakteri türlerinde bulunur. Streptomiset kromozomlarının kararsızlığı (uzatılmış delesyonların oluşumu ve nükleotid dizilerinin amplifikasyonu) son zamanlarda, bazılarına dairesel kromozomların oluşumunun eşlik ettiği terminal bölgelerindeki yeniden düzenlemelerle ilişkilendirilmiştir. Bu nedenle, bakteri kromozomlarının topolojisinin evrimsel rolü ancak gelecekteki araştırmaların bir sonucu olarak belirlenebilir.

ökaryotik çoğaltıcılar

Ökaryotların kromozomları, doğrusal DNA molekülleri içerir ve bu nedenle, doğrusal bakteri kromozomlarının çoğaltılması ile bağlantılı olarak tartışılan, replikasyonlarıyla ilgili tüm problemler kalır. Bununla birlikte, ökaryotik hücrelerin kromozomlarının yeniden kopyalanması sırasında çözmesi gereken problemler, kuşkusuz daha ciddidir, çünkü içlerinde bulunan DNA'nın boyutu, bakteri hücrelerinin kromozomal DNA'sının boyutunu önemli ölçüde aşmaktadır. Ek olarak, çoğu ökaryotun çok hücreli olması nedeniyle, bu organizmalarda hücre döngüsünün düzenlenmesinin ana hedeflerinden biri olan, tamamen farklılaşmış ve farklılaşan bireysel hücrelerde DNA replikasyonunun daha ince bir koordinasyonuna ihtiyaç vardır. Bu bağlamda, ökaryotlarda DNA replikasyonunun organizasyonu, bir dizi temel özellik ile karakterize edilir.

Pirinç. I.51. S. cerevisiae maya çoğaltıcılarının yapısı

Çoğaltıcılardaki çeşitli düzenleyici unsurların karşılıklı düzenlenmesi belirtilmiştir. ARS1, ARS307 ve ARS305... ACS - kanonik dizi ARS, DUE - DNA çözme elemanı. Abonelikler, düzenleyici öğelerin karşılık gelen çoğaltıcılara ait olduğunu gösterir.

Ökaryotlarda replikasyonun başlatılması, spesifik çoklu nükleotid dizileri - kopyalayıcılar üzerinde gerçekleşir. En çok çalışılan maya S'nin çoğaltıcılarıdır. . cerevisiae, ilk önce otonom olarak kopyalanan diziler olarak tanımlandı ( ARS- maya hücrelerinde plazmitlerin kromozom dışı replikasyonunu destekleyebilen otonom replikasyon dizisi). Yapının incelenmesi ARS1 bu kromozomal elemanın birkaç kısa düzenleyici diziden oluştuğunu gösterdi. Benzer bir organizasyon diğerleri için tipiktir. ARS maya (Şekil I.51). Özellikle, ARS307 kanonik diziye ek olarak ACS herkes için ortak ARSçoğaltıcının işlevlerini in vivo olarak yerine getirmesi için gerekli olan B1 ve B2 adlı iki öğeyi daha içerir. Bu diziler farklı kopyalayıcılarda kesin olarak korunmamasına rağmen, gruplar (B1, B2, vb.) içinde işlevsel olarak değiştirilebilirler. ile ilgili pozisyon değişikliği ACS işleyişini engeller.

Mayada replikasyonun başlangıcındaki ilk aşama, replikatör düzenleyici dizilerin, orijin tanıma kompleksini (ORC) tanıyan bir kompleks oluşturan en az altı farklı protein ile etkileşimidir. ARS maya hücrelerinde replikasyonun başlama yerini belirler. B3 öğesi ARS1 B1, ORC ile etkileşime girerken, transkripsiyon aktivatör proteinlerinin bir alan özelliği ile replikasyonu uyaran Abf1 proteini ile etkileşime girer. Maya replikasyon orijininin geri kalan düzenleyici dizileri, daha önce bilinmeyen bir elementi oluşturur. DNA çözme elemanı DUE(DNA-açma elemanı), replikasyonun başlaması üzerine DNA ipliklerinin çözülmesini kolaylaştırdığına inanılır. B2 elemanındaki nokta mutasyonları, yapısal elemanların ortak özelliği olan kopyalayıcının fonksiyonlarını etkilemezken, B2 elemanındaki mutasyonlar ACS, B1 ve B3, proteinlerle etkileşime giren nükleik asitlerin düzenleyici elemanlarından bekleneceği gibi, replikasyonun başlamasını bozar.

S. pombe mayasındaki çoğaltıcıların çalışmaları, çoğalmanın kökeninin ura4 5 kb uzunluğunda bir DNA bölgesi üzerinde bulunan üç ayrı kopyalayıcı içerir. Memelilerde replikasyon kökenleri ~ 100 kbp'lik bir mesafede bulunur. birbirinden; bazıları zaten klonlanmış ve moleküler düzeyde incelenmiştir. Bireysel replikonlarda DNA sentezinin iki yönde gerçekleştiği ve replikasyon çatalının hareketinin tercihen bir yönde gerçekleştirildiği bulundu; bu, organizmanın gelişim aşamasına ve replikatörleri içeren genlerin ekspresyon seviyesine bağlı olarak değişebilir. . Bireysel çoğaltıcıların kullanım sıklığı, ontogenezde değişir ve yetişkin bir organizmanın hücrelerinde azalır. Altı ayrı ökaryotik çoğaltıcının birincil yapılarının karşılaştırılması, hepsinin içerdiğini gösterdi. VADESİ DOLMUŞ- elementler, nükleer matrise bağlanma bölgeleri (SAR / MAR), kanonik ARS- maya dizileri, pirimidin yolları ve ayrıca önceden tanımlanamayan kanonik dizi WAWTTDDWWWDHWGWHMAWTT, burada W = A / T, D = A / C / T, H = A / C / T ve M = A / C. Hayvan replikatörlerinin pürin izleri, transkripsiyon faktörleri ve replikatif kompleksin proteinleri ile etkileşime giren kanonik diziler, bir güçlendirici oktamer motifi, onkojen ürünleri için bağlanma bölgeleri, AT açısından zengin diziler ve DNA bükülmüş bölgeleri içerdiğine dair bazı raporlar vardır. Şu anda, tüm bu düzenleyici dizilerin DNA replikasyonunun başlamasıyla ne tür doğrudan ilişkisi olduğu tam olarak açık değildir. Halihazırda bilinen çoğaltıcıların çoğu, işleyen genlerin 5'-terminal dizilerinde yer aldığından, birçoğunun bu şekilde transkripsiyonun düzenlenmesinde (ve dolayısıyla gen ifadesinin düzenlenmesinde) yer aldığı varsayılmaktadır.

KROMOZOMLAR(Yunanca renk rengi, renk + soma gövdesi) - hücre çekirdeğinin, doğrusal bir düzende düzenlenmiş genleri içeren ve genetik bilginin depolanmasını, çoğaltılmasını ve işaretlerde uygulanmasının ilk aşamalarını sağlayan ana yapısal ve işlevsel elemanları; hücre döngüsünde lineer yapılarını değiştirirler. "Kromozomlar" terimi, çubuk şeklindeki formları ve hücre bölünmesi sırasında bu elementlerin bazik boyalarla yoğun boyanması nedeniyle 1888'de W. Waldeyer tarafından önerildi.

Tam anlamıyla "kromozom" terimi, çok hücreli ökaryotik organizmaların hücrelerinin karşılık gelen nükleer yapılarına uygulanabilir (bkz.). Bu tür hücrelerin çekirdeğinde her zaman birkaç kromozom vardır, bir kromozom seti oluştururlar (bkz.). V somatik hücreler kromozomlar eşleştirilmiştir, çünkü iki ebeveynden (diploid kromozom seti) geldikleri için, olgun germ hücreleri tek bir (haploid) kromozom seti içerir. Her biyolojik tür, kromozomların sabit bir sayısı, boyutu ve diğer morfolojik özellikleri ile karakterize edilir (bkz. Karyotip). Heteroseksüel organizmalarda, kromozom seti, bir bireyin cinsiyetini belirleyen genleri (bkz. İnsanlarda bir çift cinsiyet kromozomu oluşur: kadınlarda iki X kromozomundan (XX seti) ve erkeklerde X ve Y kromozomlarından (XY seti). Bu nedenle, olgun germ hücrelerinde - gametlerde, kadınlar sadece X kromozomunu içerirken, erkeklerde spermatozoanın yarısı X kromozomunu, diğeri ise Y kromozomunu içerir.

Tarih

19. yüzyılın 70'lerinde ID Chistyakov, O. Hertwig, E. Strasburger tarafından gerçekleştirilen hücre çekirdeğindeki kromozomların ilk gözlemleri, kromozom çalışmasında sitolojik yönün temelini attı. 20. yüzyılın başına kadar bu yön tek yöndü. Bir ışık mikroskobunun kullanılması, kromozomların mitotik ve mayotik bölünmelerdeki davranışları (bkz. 20. yüzyılın 20-40'lı yıllarında, insanlar da dahil olmak üzere farklı organizma türlerinde kromozomların karşılaştırmalı bir morfolojik çalışması ağırlıklı olarak konuyu netleştirmek için geliştirildi. Genel İlkeler organizasyonları, bireysel kromozomların özellikleri ve evrim sürecindeki değişiklikleri. Rus bilim adamları S.G. Navashin, G.A.Levitsky, L.N.Delone, P.I. Zhivago, A.G. Andres, M.S. Navashin, A.A. rokof'eva-Belgovskaya ve ayrıca yabancı olanlar - Heitz (E. Heitz), Darlington (SD Darlington), vb. 50'li yıllarda, kromozomları incelemek için bir elektron mikroskobu kullanılmıştır. Genetik işleyişi sürecinde kromozomlardaki morfolojik değişikliklerin incelenmesi başladı. 1956'da H. J. Tjio ve A. Levan nihayet insanlarda 46'ya eşit kromozom sayısını belirledi ve mitoz metafazında morfolojik özelliklerini tanımladı. Kromozomların çalışmasında, boyamaları için çeşitli yöntemlerin geliştirilmesinden sonra 70'lerde önemli ilerleme sağlandı, bu da hücre bölünmesinin meta fazında uzunluk boyunca kromozom yapısının heterojenliğini ortaya çıkarmayı mümkün kıldı.

Mayoz bölünmede kromozomların davranışlarının karakterlerin kalıtım kalıplarıyla karşılaştırılması (bkz. Mendel yasaları) sitogenetik çalışmaların temelini attı. 19. yüzyılın sonlarında - 20. yüzyılın başlarında Setton (W. Sutton), Boveri (Th. Boveri), Wilson (E. Century Wilson), genlerin kromozomlarda lokalize edildiğine göre kromozomal kalıtım teorisinin temellerini attı (bkz. ve gametlerin olgunlaşması sırasında ikincisinin davranışı ve döllenme sırasında füzyonu, nesiller boyunca karakterlerin iletilme yasalarını açıklar. Teori nihayet Drosophila (bkz.) T. Morgan ve öğrencileri üzerinde yapılan sitogenetik deneylerde doğrulandı ve her bir kromozomun kalıtsal olarak bağlantılı ve lineer bir düzende düzenlenmiş bir grup gen olduğunu, gen rekombinasyonunun mayozda gerçekleştiğini kanıtladı (bkz. Rekombinasyon ) homolog (özdeş) kromozomlar.

20. yüzyılın 30-40'larında başlayan kromozomların biyokimyasal doğasının incelenmesi, başlangıçta çekirdekteki DNA, RNA ve proteinlerin içeriğinin sitokimyasal niteliksel ve niceliksel belirlenmesine dayanıyordu. 50'li yıllardan beri, bu amaçlar için fotoğraf ve spektrometri (bkz. Spektrofotometri), X-ışını yapısal analizi (bkz.) ve diğer fizikokimyasal yöntemleri kullanmaya başladılar.

Kromozomların fizikokimyasal yapısı

Kromozomların fizikokimyasal doğası, biyolojik türlerin organizasyonunun karmaşıklığına bağlıdır. Ökaryotik kromozom, bir deoksiribonükleik asit molekülünden (bkz.), histon ve histon olmayan proteinlerden (bkz. Histonlar) ve ayrıca ribonükleik asitten (bkz.) oluşur. Molekülünün yapısında genetik bilgiyi barındıran kromozomun ana kimyasal bileşeni DNA'dır. Doğal koşullar altında, kromozomun bazı kısımlarında DNA yapısal proteinlerden arınmış olabilir, ancak temel olarak histonlarla bir kompleks şeklinde bulunur ve hem interfazda hem de metafazda DNA / histon ağırlık oranıdır. birlik. Kromozomlardaki asidik proteinlerin içeriği, aktivitelerine ve hücre döngüsündeki yoğunlaşma derecesine bağlı olarak değişir. Ara faz çekirdeğinin kromatininde (bakınız) ve mitotik yoğunlaşmanın herhangi bir aşamasında, DNA histonlarla bir kompleks içinde bulunur ve bu moleküllerin etkileşimi, kromatin - nükleozomların temel yapısal parçacıklarını yaratır. Nükleozomda, merkezi kısmı dört tipte 8 histon molekülünden (her tipten 2 molekül) oluşur. Bunlar, görünüşe göre moleküllerin C-terminal bölgeleri tarafından birbirleriyle etkileşime giren Н2А, Н2В, НЗ ve Н4 histonlarıdır. Histon moleküllerinin N-terminal bölgeleri, DNA molekülü ile, DNA molekülü histon omurgasının etrafına sarılarak bir tarafta ve diğerinde iki dönüş yapacak şekilde etkileşime girer. Nükleozom başına yaklaşık 140 DNA baz çifti vardır. Bitişik nükleozomlar arasında uzunluk olarak değişen (10-70 baz çifti) bir DNA segmenti vardır. Düzleştirildiğinde, DNA bir boncuk dizisi şeklini alır. Segment katlanırsa, nükleozomlar birbirine çok yakındır ve 10 nm çapında bir fibril oluşturur. Nükleozomal parçacıkların yapısı, hem interfazda hem de metafaz kromozomunda kromatin organizasyonunun ilkesidir (bkz.).

Bireysel olarak ayırt edilebilen kromozomlar, giderek artan kromozom yoğunlaşmasının bir sonucu olarak hücre bölünmesi, mitoz veya mayoz sırasında oluşur. Mitotik bölünmenin profazında, kromozomlar ışık mikroskobu altında uzun ve iç içe iplikler şeklinde görülebilir, bu nedenle tek tek kromozomlar tüm uzunluk boyunca ayırt edilemez. Birinci mayotik bölünmenin profazında, kromozomlar, esas olarak homolog kromozomların konjugasyonu (bkz. Pakitende (konjugasyon sona erdiğinde), kromozomların uzunluğu boyunca kromomerlerin değişimi özellikle gösterge niteliğindedir ve kromomerik model her kromozom için spesifiktir ve yoğunlaşma ile değişir. Oogenezdeki birçok kromozom ve spermatogenezdeki Y kromozomu yüksek transkripsiyonel aktiviteye sahiptir. Bazı organizma türlerinde bu tür kromozomlara "lamba fırçaları" denir. Kromomerlerden ve interkromomerik bölgelerden oluşan bir eksenden ve çok sayıda yan döngüden oluşur - genetik işlev (transkripsiyon) durumunda yoğunlaşmış kromomerler.

Hücre bölünmesinin metafazında, kromozomlar en küçük uzunluğa sahiptir ve araştırılması kolaydır, bu nedenle, bu aşamadaki durumlarıyla ilgili olarak, tek tek kromozomların ve bir hücredeki tüm kümelerinin bir açıklaması verilir. Bir ve aynı tür organizmalardaki metafaz kromozomlarının boyutları büyük ölçüde farklılık gösterir: bir mikronun bir bölümünün kromozomları noktalı bir görünüme sahiptir, 1 mikrondan fazla uzunlukta çubuk şeklindeki gövdelere benziyorlar. Genellikle bunlar, kromozomlar metafazda yeniden kopyalandığından, iki kardeş kromatitten (Şekil 2, 3) oluşan uzunluk boyunca çatallanmış oluşumlardır.

Bir kümenin bireysel kromozomları, uzunluk ve diğer morfolojik özellikler bakımından farklılık gösterir. 70'lere kadar kullanılan yöntemler, kromozomun uzunluğu boyunca tek tip boyanmasını sağlamıştır. Bununla birlikte, zorunlu bir yapısal eleman olarak böyle bir kromozom, birincil bir daralmaya sahiptir - her iki kromatidin daraldığı, görünüşte birbirinden ayrılmadığı ve zayıf boyandığı bir bölge. Kromozomun bu bölgesine sentromer denir, özel bir yapı içerir - kromozom bölünmesinin iğ filamentlerinin oluşumunda yer alan kinetokor. Birincil daralmanın her iki tarafında bulunan kromozom kollarının boyutlarının oranına göre, kromozomlar üç tipe ayrılır: metasentrik (medial daralma ile), submetasentrik (daralma ortadan yer değiştirir), akrosentrik (sentromer kromozomun ucuna yakın bir yerde bulunur, Şekil 3). Bir insanda üç tip kromozom bulunur. Kromozomların uçlarına telomer denir. Kromozomların uzunluğu boyunca, değişen derecelerde sabitlik ile, ikincil daralmalar olarak adlandırılan sentromer ile ilgili olmayan bulunabilir. Telomere yakın yerleştirilmişlerse, kromozomun daralma ile ayrılan distal kısmına uydu, daralmaya uydu denir (Şekil 2). Bir kişinin ikincil daralması olan on kromozomu vardır, hepsi akrosentriktir, uydular kısa omuzda lokalizedir. Bazı ikincil daralmalar ribozomal genler içerir ve nükleolar oluşturan olarak adlandırılır, çünkü interfaz çekirdeğinde RNA üretiminde işlevleri nedeniyle bir nükleol oluşur (bkz.). Diğer ikincil daralmalar, kromozomların heterokromatik bölgeleri tarafından oluşturulur; insanlarda, bu tür daralmalardan en belirgin pericentromerik daralmalar 1., 9. ve 16. kromozomlardadır.

Giemsa ve diğer kromozomal boyaları kullanmanın orijinal yöntemi, kromozomun tüm uzunluğu boyunca tek tip renklenme üretti. 70'lerin başından beri, metafaz kromozomlarını boyamak ve işlemek için bir dizi yöntem geliştirilmiştir; bu, her bir kromozomun tüm uzunluğu boyunca doğrusal yapısının farklılaşmasını (açık ve koyu şeritlere bölünmesini) tespit etmeyi mümkün kılmıştır: akrihin, acrihiniprita ve diğer florokromların yardımı; Kromozom preparatlarının özel koşullar altında inkübasyonundan sonra Giemsa boyası (bkz. Romanovsky - Giemsa yöntemi) yardımıyla elde edilen G-boyama (G - Giemsa adından); R rengi (R - İngilizce tersten; kromozomlar G rengiyle renklendirilir). Kromozomun gövdesi, farklı boyama veya floresan yoğunluğundaki segmentlere bölünmüştür. Bu tür bölümlerin sayısı, konumu ve boyutu her kromozom için özeldir, böylece herhangi bir kromozom seti tanımlanabilir. Diğer yöntemler, kromozomların belirli belirli bölgelerinin farklı boyanmasına izin verir. Sentromer - C-segmentlerinin yakınında bulunan kromozomun heterokromatik bölgelerinin (C-color; C - centromere centromere'den) Giemsa boyası ile seçici boyama (Şekil 4). İnsanlarda C segmentleri tüm otozomların pericentromerik bölgesinde ve Y kromozomunun uzun kolunda bulunur. Heterokromatik bölgeler farklı bireylerde büyüklük bakımından farklılık gösterir ve kromozom polimorfizmine neden olur (bkz. Kromozomal polimorfizm). Spesifik renkler, metafaz kromozomlarındaki kinetokorların yanı sıra interfazda işlev gören nükleolar oluşturan bölgelerin tanımlanmasını mümkün kılar.

Elektron mikroskobik düzeyde, transmisyon elektron mikroskobunda (bkz.) interfaz kromatinin ana ultrastrüktür birimi 20-30 nm çapında bir ipliktir. Filamentlerin paketleme yoğunluğu, yoğun ve dağınık kromatin alanlarında farklıdır.

Bir transmisyon elektron mikroskobundaki bir kesit üzerindeki bir metafaz kromozomu, kesit düzlemine bağlı olarak yuvarlak, oval veya uzun oluşumlar görünümüne sahip olan 20-30 nm çapında fibrillerle eşit olarak doldurulmuş gibi görünmektedir. Profaz ve telofazda, kromozomda daha kalın filamentler (300 nm'ye kadar) bulunabilir. Elektron mikroskobunda, metafaz kromozomunun yüzeyi, kural olarak kısa bir segment üzerinde görülebilen, farklı çaplarda kaotik olarak istiflenmiş çok sayıda fibril ile temsil edilir (Şekil 5). 30-60 nm çapında filamentler baskındır.

Ontojeni ve evrimde kromozomların değişkenliği

Kromozom setindeki kromozom sayısının ve her kromozomun yapısının sabitliği, ontogenezde normal gelişim (bkz.) ve biyolün korunması için vazgeçilmez bir koşuldur. Türler. Bir organizmanın yaşamı boyunca, tek tek kromozomların sayısında ve hatta haploid setlerinde (genomik mutasyonlar) veya kromozomların yapısında (kromozomal mutasyonlar) değişiklikler meydana gelebilir. Bir bireyin kromozom setinin benzersizliğini belirleyen olağandışı kromozom varyantları, genetik belirteçler (marker kromozomlar) olarak kullanılır. Biol'ün evriminde genomik ve kromozomal mutasyonlar önemli bir rol oynamaktadır. Türler. Kromozomların çalışmasında elde edilen veriler türlerin taksonomisine (karyosistematik) büyük katkı sağlamaktadır. Hayvanlarda, evrimsel değişkenliğin ana mekanizmalarından biri, bireysel kromozomların sayısı ve yapısındaki değişikliktir. Bireysel veya birkaç kromozomdaki heterokromatin içeriğindeki değişiklik de önemlidir. İnsan kromozomları ve modern karşılaştırmalı çalışma büyük maymunlar bireysel kromozomların benzerliği ve farklılığına dayanarak, bu türlerin filogenetik ilişkisinin derecesini belirlemeyi ve en yakın ortak atalarının karyotipini modellemeyi mümkün kıldı.

Bochkov N.P., Zakharov A.F. ve Ivanov V. I. Tıbbi genetik, M., 1984; Darlington S.D. ve La Cours L. F. Kromozomları, Çalışma yöntemleri, çev. İngilizceden, M., 1980, bibliogr.; Zakharov A.F. İnsan kromozomları (doğrusal organizasyon sorunları;, M., 1977, bibliogr.; Zakharov A.F. ve diğerleri. İnsan kromozomları, Atlas, M., 1982; Kiknadze I.I. Işlevsel organizasyon kromozomlar, L., 1972, bibliogr.; İnsan Sitogenetiğinin Temelleri, ed. A. A. Prokofieva-Bel'govskaya, M., 1969: Swanson K., Merz T. ve Young W. Cytogenetics, çev. İngilizceden., M., 1969; Hücre biyolojisi, Kapsamlı bir inceleme, ed. L. Goldstein a. D.M. Prescott, s. 267, N.Y.a. o., 1979; Seuanez H.N, İnsan kromozomlarının filogenisi, v. 2, B.a. Ö. 1979; Şarm a A. K. a. Sharma A. Kromozom teknikleri, L. a. o., 1980; ThermaE. İnsan kromozomları, N. Y. a. o., 1980.

A.F. Zakharov.

Kromozom hücrelerde bulunan DNA ve proteinin organize yapısıdır. Birçok gen, düzenleyici element ve diğer nükleotid dizilerini içeren tek bir sarmal DNA parçasıdır. Kromozomlar ayrıca DNA'yı paketlemek ve işlevlerini kontrol etmek için kullanılan DNA ile ilişkili proteinleri de içerir. Kromozomal DNA, bir organizmadaki genetik bilginin tamamını veya çoğunu kodlar; bazı türler ayrıca plazmitler veya başka kromozom dışı genetik elementler içerir.

Veya Trizomi 21 olarak da bilinen Down hastalığı, 21'in 3 kopyasının bir kısmının veya tamamının varlığından kaynaklanan kalıtsal bir hastalıktır. kromozomlar... Genellikle, bir gecikme ile ilişkilidir. fiziksel Geliştirme, karakteristik yüz özellikleri veya hafif ila orta derecede entelektüel ...

Kromozomlar, farklı organizmalar arasında büyük farklılıklar gösterir. Bir DNA molekülü yuvarlak veya doğrusal olabilir ve uzun bir zincirde 100.000 ila 3.750.000.000 nükleotit arasında herhangi bir yere sahip olabilir. Tipik olarak, ökaryotik hücreler (çekirdekli hücreler) büyük doğrusal kromozomlara sahipken, prokaryotik hücreler (spesifik çekirdeği olmayan hücreler) daha küçük yuvarlak kromozomlara sahiptir, ancak bu kuralın birçok istisnası vardır. Ek olarak, hücreler çeşitli tiplerde kromozomlar içerebilir; örneğin, ökaryotların çoğunda mitokondri ve bitkilerdeki kloroplastların kendi küçük kromozomları vardır.

Ökaryotlarda, nükleer kromozomlar, proteinler tarafından kromatin adı verilen yoğun bir yapıya paketlenir. Bu, çok uzun DNA moleküllerinin hücre çekirdeğine sığmasını sağlar. Kromozomların ve kromatinin yapısı hücre döngüsü boyunca değişir. Kromozomlar, hücre bölünmesi için temel bir yapı taşıdır ve genetik çeşitliliği ve yavrularının hayatta kalmasını sağlamak için çoğalmalı, bölünmeli ve yavru hücrelerine başarılı bir şekilde geçmelidir. Kromozomlar çoğaltılabilir veya kopyalanamaz. Kopyalanmamış kromozomlar, kopyalanmış kromozomların, bir sentromer tarafından birleştirilmiş iki özdeş kopya (kromatitler olarak adlandırılır) içerdiği tek doğrusal ipliklerdir.

Mitoz ve mayoz bölünme sırasında kopyalanmış kromozomların yoğunlaştırılması, klasik dört kollu yapı ile sonuçlanır. Kromozomal rekombinasyon, genetik çeşitlilikte hayati bir rol oynar. Bu yapılar kromozomal kararsızlık ve translokasyon olarak bilinen süreçlerle uygunsuz şekilde manipüle edilirse, hücre mitotik felakete uğrayabilir ve ölebilir veya beklenmedik bir şekilde apoptozdan kaçarak kanserin ilerlemesine neden olabilir.

Uygulamada, "kromozom" oldukça belirsiz bir terimdir. Kromatin içermeyen prokaryotlar ve virüsler için genofor terimi daha uygundur. Prokaryotlarda, DNA genellikle kendi etrafında sıkıca sarılan bir döngüde düzenlenir ve bazen plazmit adı verilen bir veya daha az yuvarlak DNA molekülü ile birlikte bulunur. Bu küçük, yuvarlak genomlar, bakteri kökenlerini yansıtan mitokondri ve kloroplastlarda da bulunur. En basit genoforlar virüslerde bulunur: bunlar DNA veya RNA molekülleridir - genellikle yapısal proteinlerden yoksun kısa doğrusal veya yuvarlak genoforlardır.

Kelime " kromozom"Yunanca" χρῶμα "( renk, renk) ve "σῶμα" ( soma, vücut) kromozomların belirli boyalarla çok güçlü boyanma özelliğinden dolayı.

Kromozom çalışmasının tarihi

1880'lerin ortalarında başlayan bir dizi deneyde Theodore Boveri, kromozomların kalıtımın vektörleri olduğunu kesinlikle gösterdi. Onun iki ilkesi vardı sıra kromozomlar ve bireysellik kromozomlar. İkinci ilke çok orijinaldi. Wilhelm Roux, her kromozomun farklı bir genetik yük taşıdığını öne sürdü. Boveri bu hipotezi test edip doğrulayabildi. 1900'lerin başında Gregor Mendel'in erken dönem bir çalışmasının yeniden keşfiyle Boveri, kalıtım kuralları ile kromozomların davranışı arasındaki bağlantıyı belirleyebildi. Boveri, iki kuşak Amerikalı sitologu etkiledi: aralarında Edmund Beecher Wilson, Walter Sutton ve Theophilus Painter (aslında Wilson ve Painter onunla çalıştı).

Ünlü kitabında “ Gelişim ve kalıtımda hücre Wilson, Boveri ve Sutton'ın (yaklaşık 1902) bağımsız çalışmasını birbirine bağladı ve kromozomal kalıtım teorisini Sutton-Boveri teorisi olarak adlandırdı (isimler bazen değiştirilir). Ernst Mayr, teoriye William Bateson, Wilhelm Johansen, Richard Goldschmidt ve T.H. Morgan, hepsinin oldukça dogmatik bir zihniyeti vardı. Sonunda, Morgan'ın kendi laboratuvarındaki kromozom haritalarından tam kanıt elde edildi.

Prokaryotlar ve kromozomlar

Prokaryotlar - bakteri ve arke - genellikle bir yuvarlak kromozoma sahiptir, ancak birçok varyasyon vardır.

Çoğu durumda, bakteri kromozomlarının boyutu, bir endosimbiyotik bakteride 160.000 baz çifti arasında değişebilir. Candidatus Carsonella ruddii toprakta yaşayan bakterilerde 12.200.000 bp'ye kadar sorangium selülozum... cinsinin spiroketleri Borrelia gibi bakterilerle birlikte bu sınıflandırmanın dikkate değer bir istisnasıdır. Borrelia burgdorferi(Lyme hastalığının nedeni) bir lineer kromozom içerir.

Dizilerdeki yapı

Prokaryotlardaki kromozomlar, diziye dayalı olarak ökaryotlardan daha küçük bir yapıya sahiptir. Bakteriler genellikle çoğaltmanın başladığı bir noktaya (duplikasyon kaynağı) sahipken, bazı arkeler birden fazla çoğaltma kaynağı noktası içerir. Prokaryotlardaki genler genellikle operonlar halinde düzenlenir ve ökaryotların aksine genellikle intron içermez.

DNA paketleme

Prokaryotların çekirdeği yoktur. Bunun yerine, DNA'ları nükleoid adı verilen bir yapı halinde düzenlenir. Bir nükleoid, bir bakteri hücresinin belirli bir alanını kaplayan ayrı bir yapıdır. Bununla birlikte, bu yapı dinamiktir, bakteri kromozomuna bağlanan histon benzeri proteinlerin eylemleriyle korunur ve dönüştürülür. Arkeada, kromozomlardaki DNA, ökaryotların nükleozomlarına benzer yapılara paketlenen DNA ile daha da organizedir.

Bakteriyel kromozomlar, bakteri plazma zarına bağlanma eğilimindedir. Moleküler biyolojik uygulamalarda bu, parçalanmış bakteriyi santrifüjleyerek ve zarları (ve bağlı DNA'yı) çökelterek plazmit DNA'dan izolasyonuna izin verir.

Prokaryotların ve plazmitlerin kromozomları, ökaryotik DNA gibi, genellikle aşırı sargılıdır. Transkripsiyona, düzenlemeye ve kopyalamaya erişmek için önce DNA'nın zayıflamış bir durumda serbest bırakılması gerekir.

ökaryotlarda

Ökaryotlar (bitkilerde, mayalarda ve hayvanlarda bulunan çekirdekli hücreler), hücre çekirdeğinde bulunan büyük doğrusal kromozomlara sahiptir. Her kromozomun bir sentromeri vardır, sentromerden çıkıntı yapan bir veya iki kol vardır, ancak çoğu durumda bu kollar bu şekilde görünmez. Ek olarak, çoğu ökaryotun bir yuvarlak mitokondriyal genomu vardır ve bazı ökaryotların ek küçük yuvarlak veya doğrusal sitoplazmik kromozomları olabilir.

Ökaryotların nükleer kromozomlarında, konsolide olmayan DNA, kromatin adı verilen kompozit bir malzeme oluşturmak için histonların (yapısal proteinler) etrafına sarıldığı yarı düzenli bir yapıda bulunur.

kromatin

Kromatin, kromozomları paketleyen ökaryotun çekirdeğinde bulunan bir DNA ve protein kompleksidir. Kromatinin yapısı, DNA'nın gereksinimlerine göre hücre döngüsünün farklı aşamaları arasında önemli ölçüde değişir.

interfaz kromatin

İnterfaz sırasında (hücre bölünmediği hücre döngüsünün periyodu), iki tip kromatin ayırt edilebilir:

• Aktif DNA'dan oluşan, yani bir protein olarak ifade edilen ökromatin.
• Çoğunlukla inaktif DNA'dan oluşan heterokromatin. Kromozomal evrelerde yapısal amaçlara hizmet ediyor gibi görünmektedir. Heterokromatin ayrıca iki tipe ayrılabilir:
• kurucu heterokromatin asla ifade edilmedi. Sentromer çevresinde bulunur ve genellikle tekrarlayan diziler içerir.
• İsteğe bağlı heterokromatin, bazen ifade edilir.

Metafaz kromatin ve bölünme

Açık erken aşamalar mitoz veya mayoz (hücre bölünmesi) kromatin iplikleri giderek daha yoğun hale gelir. Mevcut genetik materyal olarak işlev görmezler (transkripsiyon durur) ve kompakt taşınabilir bir form haline gelirler. Bu kompakt şekil, bireysel kromozomları görünür kılar ve sentromerde birbirine bağlı bir çift kardeş kromatit ile klasik dört kollu yapıyı oluştururlar. Daha kısa omuzlara " p omuzlar"(İtibaren fransızca kelime « küçük"- küçük) ve daha uzun omuzlara " q omuzlar"(Mektup" Q"Mektubu takip ediyor" P»Latin alfabesinde; qg "grande" büyüktür). Bu, tek tek kromozomların optik mikroskopla görülebildiği tek doğal bağlamdır.

Mitoz sırasında, mikrotübüller hücrenin karşıt uçlarında bulunan sentrozomlardan büyür ve ayrıca her biri kardeş kromatidde bulunan kinetochore adı verilen özel yapılarda sentromere bağlanır. Kinetokor bölgesindeki özel bir DNA baz dizisi, özel proteinlerle birlikte bu bölgeye uzun süreli bağlanmayı sağlar. Mikrotübüller daha sonra kromatitleri sentrozomlara çeker, böylece her bir yavru hücre bir dizi kromatit miras alır. Hücreler bölündüğünde kromatitler gevşer ve DNA tekrar kopyalanabilir. Ona rağmen dış görünüş Kromozomlar yapısal olarak sıkı bir şekilde paketlenir ve bu dev DNA yapılarının hücre çekirdeğine sığmasına izin verir.

insan kromozomları

İnsanlardaki kromozomlar iki tipte sınıflandırılabilir: otozomlar ve cinsiyet kromozomları. Bazı genetik özellikler, bir kişinin cinsiyeti ile ilişkilidir ve cinsiyet kromozomları yoluyla aktarılır. Otozomlar, kalıtsal genetik bilginin geri kalanını içerir. Hücre bölünmesi sırasında herkes aynı şekilde davranır. İnsan hücreleri 23 çift kromozom (22 çift otozom ve bir çift cinsiyet kromozomu) içerir, bu da hücre başına toplam 46'dır. Ek olarak, insan hücreleri mitokondriyal genomun yüzlerce kopyasını içerir. İnsan genomunun dizilenmesi, her bir kromozom hakkında birçok bilgi sağladı. Aşağıda, Sanger Enstitüsü'nün VEGA (Vertebrate Genome Commentary) veri tabanındaki insan genomu bilgilerine dayalı olarak kromozom istatistiklerini derleyen bir tablo bulunmaktadır. Genlerin sayısı, kısmen gen tahminine dayandığından kabaca bir tahmindir. Kromozomların toplam uzunluğu da tutarsız heterokromatin bölgelerinin tahmini boyutuna dayanan kaba bir tahmindir.

Çeşitli organizmalarda kromozom sayısı

ökaryotlar

Bu tablolar, hücre çekirdeğindeki toplam kromozom sayısını (cinsiyet dahil) verir. Örneğin, diploid insan hücreleri, her biri iki kopya ve iki cinsiyet kromozomu olan 22 farklı tipte otozom içerir. Bu toplamda 46 kromozom verir. Diğer organizmalar, kromozomlarının ikiden fazla kopyasına sahiptir, örneğin, heksaploid ekmeklik buğday, toplam 42 kromozom için yedi farklı kromozomun altı kopyasını içerir.

Belirli ökaryotik türlerin normal üyeleri aynı sayıda nükleer kromozoma sahiptir (tabloya bakınız). Ökaryotların diğer kromozomları, yani mitokondriyal ve plazmit benzeri küçük kromozomların sayısı oldukça değişkendir ve hücre başına bin kopya olabilir.

Eşeysiz üreyen türler, vücut hücrelerinde bulunanlarla aynı kromozom setine sahiptir. Bununla birlikte, aseksüel türler haploid ve diploid olabilir.

Eşeyli üreyen türler, biri anneden diğeri babadan gelen iki kromozom takımına sahip diploid somatik hücrelere (vücut hücreleri) sahiptir. Gametler, üreme hücreleri, haploiddir [n]: bir takım kromozomları vardır. Gametler, bir diploid germ hattı hücresinin mayozu ile elde edilir. Mayoz sırasında, baba ve annenin karşılık gelen kromozomları, birbirlerinin küçük parçalarını değiştirebilir (çaprazlama) ve böylece yalnızca bir veya diğer ebeveynden miras alınmayan yeni kromozomlar oluşturabilir. Erkek ve dişi gametler birleştiğinde (döllenme), yeni bir diploid organizma oluşur.

Bazı hayvan ve bitki türleri poliploiddir: ikiden fazla homolog kromozom setine sahiptirler. İçin önemli Tarım tütün veya buğday gibi bitkiler, atalara ait türlere kıyasla genellikle poliploiddir. Buğday, bazı ekili bitkilerde ve vahşi atalarda bulunan yedi kromozomlu haploid bir sayıya sahiptir. Daha yaygın olan makarna ve ekmeklik buğday, yabani buğdayda 14 (diploid) kromozomla karşılaştırıldığında 28 (tetraploid) ve 42 (heksaploid) kromozoma sahip poliploiddir.

prokaryotlar

Prokaryotik türler genellikle her bir ana kromozomun bir kopyasına sahiptir, ancak çoğu hücre birden fazla kopya ile kolayca hayatta kalabilir. Örneğin, Büknera yaprak bitlerinin bir ortakyaşamı, kromozomunun birçok kopyasına sahiptir ve bunların sayısı hücre başına 10 ila 400 kopya arasında değişir. Bununla birlikte, bazı büyük bakterilerde, örneğin Epulopiscium fishelsoni, bir kromozomun 100.000 kopyasına kadar mevcut olabilir. Ökaryotlarda olduğu gibi plazmitlerin ve plazmit benzeri küçük kromozomların kopya sayısı önemli ölçüde dalgalanır. Bir hücredeki plazmit sayısı neredeyse tamamen plazmit bölünme hızıyla belirlenir - hızlı bölünme yüksek bir kopya sayısı üretir.

karyotip

Genel olarak karyotipökaryotik türlerin karakteristik bir kromozomal tamamlayıcısıdır. Karyotiplerin hazırlanması ve incelenmesi sitogenetiğin bir parçasıdır.

DNA duplikasyonu ve transkripsiyonu ökaryotlarda oldukça standardize edilmiş olsa da, aynı şey karyotipleri için söylenemez genellikle oldukça değişkendir. Kromozom sayılarının türleri ve ayrıntılı organizasyonu değişebilir. Bazı durumlarda, türler arasında önemli farklılıklar olabilir. Genellikle vardır:

1. iki cinsiyet arasındaki salınım;
2. germ hattı ve soma arasındaki salınım (gametler ve vücudun geri kalanı arasında);
3. dengeli genetik polimorfizm nedeniyle popülasyon üyeleri arasındaki dalgalanma;
4. ırklar arasındaki coğrafi çeşitlilik;
5. mozaik veya diğer anomaliler

Ayrıca, döllenmiş bir yumurtanın gelişimi sırasında karyotipte dalgalanmalar meydana gelebilir.

Karyotipi belirleme tekniği genellikle denir karyotipleme... Hücreler, kolşisin ile in vitro (bir reaksiyon tüpünde) bölünme (metafazda) yoluyla kısmen bloke edilebilir. Bu hücreler daha sonra boyanır, fotoğraflanır ve bir dizi sıralı kromozom, uzunluk sırasına göre otozomlar ve sonunda cinsiyet kromozomları (burada X / Y) ile bir karyogramda düzenlenir.

Birçok eşeyli üreyen türde olduğu gibi, insanların da özel gonozomları vardır (otozomların aksine cinsiyet kromozomları). Bu, kadınlar için XX ve erkekler için XY'dir.

Tarihsel not

En temel sorunun yanıtlanmasından önce insan karyotipini incelemek uzun yıllar aldı: Normal bir diploid insan hücresinde kaç kromozom vardır? 1912'de Hans von Winewarter, XX / XO cinsiyet belirleme mekanizması dahil olmak üzere spermatogonia'da 47 ve oogonia'da 48 kromozom bildirdi. 1922'de ressam, bir kişinin diploid sayısından emin değildi - 46 veya 48, başlangıçta 46'ya doğru eğildi. Daha sonra görüşünü 46'dan 48'e revize etti ve bir kişinin XX / XY sistemine sahip olduğu konusunda doğru bir şekilde ısrar etti.

İçin son karar problemler yeni teknikler gerektiriyordu:

1. Hücrelerin kültürde kullanımı;
2. Hücreleri şişip kromozomları yaydıkları hipotonik bir solüsyonda hazırlamak;
3. Kolşisin solüsyonu ile metafazda mitoz gecikmesi;
4. Hazırlığın nesne tutucu üzerinde ezilmesi, kromozomların tek bir düzlemde uyarılması;
5. Mikrografı kesmek ve sonuçları inkar edilemez bir karyogram halinde düzenlemek.

Sadece 1954'te bir kişinin diploid sayısı doğrulandı - 46. Winiwarter ve Painter'ın teknikleri göz önüne alındığında, sonuçları oldukça dikkat çekiciydi. Şempanzeler (modern insanın yaşayan en yakın akrabası) 48 kromozoma sahiptir.

sanrılar

Kromozomal anormallikler, bir hücrenin normal kromozomal içeriğindeki anormalliklerdir ve çoğu anormalliğin etkisi çok az veya hiç olmamasına rağmen, Down sendromu gibi insanlarda genetik koşulların başlıca nedenidir. Bazı kromozomal anormallikler, translokasyonlar veya kromozomal inversiyonlar gibi taşıyıcılarda hastalığa neden olmaz, ancak kromozom anormalliği olan bir bebeğe sahip olma şansının artmasına neden olabilir. Anöploidi adı verilen anormal sayıda kromozom veya kromozom seti ölümcül olabilir veya genetik bozukluklara yol açabilir. Kromozomal yeniden düzenleme taşıyabilecek ailelere genetik danışmanlık sunulmaktadır.

Kromozomlardan DNA alımı veya kaybı, çeşitli genetik bozukluklara yol açabilir. İnsanlardan örnekler:

• 5. kromozomun kısa kolunun bir kısmının bölünmesinden kaynaklanan kedi çığlık sendromu. Hasta çocukların tiz, kedi gibi çığlıklar atması nedeniyle bu duruma bu isim verilmiştir. Bu sendromu olan kişilerde geniş gözler, küçük baş ve çene, orta ila şiddetli zihinsel sağlık sorunları ve kısa boy vardır.
• Down sendromu, en yaygın trizomi, genellikle kromozom 21'in (trizomi 21) fazladan bir kopyasından kaynaklanır. karakteristik işaretler azalmış kas tonusu, tıknaz yapı, asimetrik elmacık kemikleri, çekik gözler ve hafif ila orta derecede gelişimsel engelleri içerir.
• Edwards sendromu veya 18. kromozomun trizomisi, ikinci en yaygın trizomidir. Semptomlar yavaş hareket, gelişimsel bozukluklar ve ciddi sağlık sorunlarına neden olan çoklu doğumsal anormallikleri içerir. Hastaların %90'ı bebeklik döneminde ölür. Sıkılı yumruklar ve üst üste binen parmaklarla karakterizedirler.
• Aynı zamanda idic (15) olarak da adlandırılan izodisentrik kromozom 15, kromozom 15'in uzun kolunun kısmi tetrazomisi veya kromozom 15'in ters kopyalanması (inv dup 15).
• Jacobsen sendromu çok nadirdir. Ayrıca kromozom 11'in uzun kolunun terminal silinmesi bozukluğu olarak da adlandırılır. Hastalar normal zekaya veya zayıf konuşma becerilerine sahip zayıf gelişimsel engellere sahiptir. Çoğunun Paris-Trousseau sendromu adı verilen bir kanama bozukluğu vardır.
• Klinefelter sendromu (XXY). Klinefelter sendromlu erkekler genellikle kısırdır, genellikle daha uzundur ve akranlarından daha uzun kol ve bacaklara sahiptir. Sendromlu erkek çocuklar genellikle utangaç ve sessizdir ve konuşma ve disleksiyi yavaşlatma olasılıkları daha yüksektir. Testosteron tedavisi olmadan bazılarında ergenlik döneminde jinekomasti gelişebilir.
• D-sendromu veya kromozomun trizomi 13 olarak da adlandırılan Patau sendromu. Semptomlar, karakteristik katlanmış kol olmadan trizomi 18'e biraz benzer.
• Küçük aksesuar işaretleyici kromozom. Bu, fazladan bir anormal kromozom olduğu anlamına gelir. Özellikler, ek genetik materyalin kaynağına bağlıdır. Kedi gözü sendromu ve izodisentrik 15 (veya idic15) sendromuna Pallister-Killian sendromu gibi ekstra bir işaretleyici kromozom neden olur.
• Üçlü X sendromu (XXX). XXX kızlar daha uzun, daha ince ve disleksik olma eğilimindedir.
• Turner sendromu (XX veya XY yerine X). Turner sendromunda kadın cinsel özellikleri mevcuttur, ancak az gelişmiştir. Turner sendromlu kadınlarda kısa bir gövde, düşük alın, göz ve kemiklerde anormallikler ve içbükey bir göğüs bulunur.
• XYY sendromu. XYY erkekleri genellikle kardeşlerinden daha uzundur. XXY erkek ve XXX kız gibi, öğrenme güçlüğü yaşama olasılıkları daha yüksektir.
• 4. kromozomun kısa kolunun kısmen tahrip olmasından kaynaklanan Wolf Hirschhorn sendromu, ciddi büyüme geriliği ve ciddi zihinsel sağlık sorunları ile karakterizedir.

Kural olarak, bir ökaryotik hücrede bir tane vardır. çekirdek, ancak çift çekirdekli (siliatlar) ve çok çekirdekli hücreler (opalin) vardır. Bazı çok özelleşmiş hücreler çekirdeklerini tekrar kaybederler (memelilerin eritrositleri, anjiyospermlerin elek tüpleri).

Çekirdeğin şekli küresel, eliptik, daha az sıklıkla loblu, fasulye şeklindedir, vb. Çekirdeğin çapı genellikle 3 ila 10 mikron arasındadır.

1 - dış zar; 2 - iç zar; 3 - gözenekler; 4 - nükleol; 5 - hetero-kromatin; 6 - eukro-matin.

Çekirdek, sitoplazmadan iki zar ile sınırlandırılmıştır (her biri tipik bir yapıya sahiptir). Membranlar arasında yarı sıvı bir maddeyle dolu dar bir boşluk vardır. Bazı yerlerde, zarlar birbirleriyle birleşerek, çekirdek ile sitoplazma arasındaki madde alışverişinin gerçekleştiği gözenekler (3) oluşturur. Sitoplazmaya bakan taraftaki dış nükleer (1) zar, pürüzlülük veren ribozomlarla kaplıdır, iç (2) zar pürüzsüzdür. Nükleer zarlar, hücre zarı sisteminin bir parçasıdır: dış nükleer zarın çıkıntıları, endoplazmik retikulumun kanallarına bağlanır ve birleşik sistem iletişim kanalları.

Karyoplazma (nükleer meyve suyu, nükleoplazma)- kromatin ve bir veya daha fazla nükleolün bulunduğu çekirdeğin iç içeriği. Nükleer meyve suyunun bileşimi, çeşitli proteinleri (çekirdeğin enzimleri dahil), serbest nükleotidleri içerir.

çekirdekçik(4) nükleer özsuya daldırılmış yuvarlak, yoğun bir cisimdir. Nükleoli sayısı, çekirdeğin fonksiyonel durumuna bağlıdır ve 1 ile 7 veya daha fazla arasında değişir. Nükleoller sadece bölünmeyen çekirdeklerde bulunur; mitoz sırasında kaybolurlar. Nükleol, rRNA'nın yapısı hakkında bilgi taşıyan kromozomların belirli kısımlarında oluşur. Bu tür bölgelere nükleolar düzenleyici denir ve rRNA'yı kodlayan genlerin çok sayıda kopyasını içerir. Ribozom alt birimleri, rRNA ve sitoplazmadan gelen proteinlerden oluşur. Böylece, nükleol, oluşumlarının farklı aşamalarında rRNA ve ribozomal alt birimlerin bir birikimidir.

kromatin- çekirdeğin iç nükleoprotein yapıları, bazı boyalarla boyanmış ve nükleolden şekil olarak farklı. Kromatin topaklar, granüller ve filamentler şeklindedir. Kimyasal bileşim kromatin: 1) DNA (%30-45), 2) histon proteinleri (%30-50), 3) histon olmayan proteinler (%4-33), bu nedenle kromatin bir deoksiribonükleoprotein kompleksidir (DNP). Kromatinin işlevsel durumuna bağlı olarak, şunlar vardır: heterokromatin(5) ve ökromatin(6). Ökromatin genetik olarak aktif, heterokromatin ise kromatinin genetik olarak aktif olmayan bölgeleridir. Işık mikroskobu altında ökromatin ayırt edilemez, zayıf lekelidir ve kromatin yoğunluğunun giderilmiş (despiralize, bükülmemiş) alanlarını temsil eder. Işık mikroskobu altında heterokromatin, topaklar veya granüller gibi görünür, yoğun şekilde boyanır ve yoğunlaştırılmış (spiralize, sıkıştırılmış) kromatin alanlarını temsil eder. Kromatin, interfaz hücrelerde genetik materyalin varlığının bir şeklidir. Hücre bölünmesi sırasında (mitoz, mayoz), kromatin kromozomlara dönüştürülür.

Çekirdek işlevleri: 1) kalıtsal bilgilerin depolanması ve bölünme sürecinde yavru hücrelere aktarılması, 2) çeşitli proteinlerin sentezini düzenleyerek hücre yaşamının düzenlenmesi, 3) ribozom alt birimlerinin oluşum yeri.

Yoğunlaştırılmış kromatin olan ve hücrede mitoz veya mayoz sırasında görünen sitolojik çubuk şeklindeki yapılardır. Kromozomlar ve kromatin, deoksiribonükleoprotein kompleksinin uzaysal organizasyonunun çeşitli biçimleridir. farklı aşamalar yaşam döngüsü hücreler. Kromatinin kimyasal bileşimi, kromozomların kimyasal bileşimi ile aynıdır: 1) DNA (%30-45), 2) histon proteinleri (%30-50), 3) histon olmayan proteinler (%4-33).

Kromozomun temeli, bir sürekli çift sarmallı DNA molekülüdür; bir kromozomun DNA uzunluğu birkaç santimetreye ulaşabilir. Bu uzunluktaki bir molekülün hücrede uzatılmış bir biçimde bulunamayacağı, ancak katlanmaya uğrayarak belirli bir üç boyutlu yapı veya konformasyon elde ettiği açıktır. DNA ve DNP'nin uzaysal paketlenmesinin aşağıdaki seviyeleri ayırt edilebilir: 1) nükleozomal (DNA'yı protein globüllerine sarma), 2) nükleomerik, 3) kromomerik, 4) kromonemal, 5) kromozomal.

Kromatini kromozomlara dönüştürme sürecinde, DNP sadece spiraller ve süper bobinler değil, aynı zamanda ilmekler ve süper ilmekler de oluşturur. Bu nedenle, mitozun profazında veya mayozun 1. fazında meydana gelen kromozom oluşum sürecine spiralleşme değil, kromozomların yoğunlaşması denir.

1 - metasentrik; 2 - submetasentrik; 3, 4 - akrosentrik. Kromozom yapısı: 5 - sentromer; 6 - ikincil daralma; 7 - uydu; 8 - kromatitler; 9 - telomerler.

Metafaz kromozomu (kromozomlar mitozun metafazında incelenir) iki kromatitten oluşur (8). Herhangi bir kromozom birincil daralma (sentromer)(5), kromozomu omuzlara böler. Bazı kromozomlar var ikincil daralma(6) ve uydu(7). Uydu, ikincil bir daralma ile ayrılmış kısa bir kolun bir bölümüdür. Uydusu olan kromozomlara uydu kromozomları denir (3). Kromozomların uçlarına denir telomerler(dokuz). Sentromerin konumuna bağlı olarak: a) metasentrik(eşit omuz) (1), b) submetasentrik(orta derecede eşit değil) (2), c) akrosentrik(kesinlikle eşit olmayan) kromozomlar (3, 4).

Somatik hücreler şunları içerir: diploit(çift - 2n) kromozom seti, seks hücreleri - haploid(tek - n). Yuvarlak solucanın diploid seti 2, Drosophila - 8, şempanze - 48, kerevit - 196'dır. Diploid setin kromozomları çiftlere ayrılır; Bir çiftin kromozomları aynı yapıya, boyuta, gen grubuna sahiptir ve denir. homolog.

karyotip- metafaz kromozomlarının sayısı, boyutu ve yapısı hakkında bir dizi bilgi. Bir idiogram, bir karyotipin grafik bir temsilidir. Farklı türlerin temsilcilerinin farklı karyotipleri vardır, bir tür aynıdır. otozomlar- erkek ve dişi karyotipleri için aynı olan kromozomlar. cinsiyet kromozomları- erkek karyotipinin dişiden farklı olduğu kromozomlar.

İnsan kromozom seti (2n = 46, n = 23), 22 çift otozom ve 1 çift cinsiyet kromozomu içerir. Otozomlar gruplandırılmış ve numaralandırılmıştır:

Cinsiyet kromozomları hiçbir gruba ait değildir ve bir numarası yoktur. Kadınların cinsiyet kromozomları - XX, erkekler - XY. X kromozomu - orta submetasentrik, Y kromozomu - küçük akrosentrik.

kromozomlar(Eski Yunanca χρῶμα - renk ve σῶμα - gövde) - ökaryotik bir hücrenin (çekirdek içeren bir hücre) çekirdeğindeki nükleoprotein yapıları, hücre döngüsünün belirli aşamalarında (mitoz veya mayoz sırasında) kolayca fark edilir hale gelir.

Kromozomlar, hücre çekirdeğinde sürekli olarak bulunan yüksek derecede kromatin yoğunlaşmasıdır. Başlangıçta, terim ökaryotik hücrelerde bulunan yapılara atıfta bulunmak için önerildi, ancak son yıllarda giderek artan bir şekilde bakteriyel kromozomlardan bahsetmeye başladılar. Kalıtsal bilgilerin çoğu kromozomlarda yoğunlaşmıştır.

ökaryotik kromozomlar

Ökaryotik kromozomlar karmaşık bir yapıya sahiptir. Kromozomun temeli, önemli uzunlukta (örneğin, insan kromozomlarının DNA molekülleri 50 ila 245 milyon baz çifti içerir) doğrusal (bir halkada kapalı olmayan) bir deoksiribonükleik asit (DNA) makromolekülüdür. Genişletilmiş bir formda, bir insan kromozomunun uzunluğu 5 cm'ye ulaşabilir, buna ek olarak, kromozom beş özel protein içerir - H1, H2A, H2B, H3 ve H4 (histonlar olarak adlandırılır) ve bir dizi non- histon proteinleri. Histonların amino asit dizisi yüksek oranda korunur ve pratik olarak çoğu durumda farklılık göstermez. farklı gruplar organizmalar. Ara fazda, kromatin yoğunlaşmaz, ancak bu zamanda bile filamentleri bir DNA ve protein kompleksidir. DNA makromolekülü, histon proteinleri H2A, H2B, H3 ve H4'ün oktomerlerini (sekiz protein globülünden oluşan bir yapı) sarar ve nükleozom adı verilen yapıları oluşturur.

Genel olarak, tüm yapı biraz boncukları andırıyor. H1 proteini ile bağlanan bu tür nükleozomların bir dizisine, yaklaşık 10 nm çapında bir nükleofilament veya nükleozom ipliği denir. Erken interfazda (faz G1), gelecekteki kromozomların her birinin temeli bir DNA molekülüdür. Sentez fazında (S), DNA molekülleri replikasyon sürecine girer ve çoğalır. Geç interfazda (faz G2), her kromozomun tabanı, replikasyon sonucu oluşan ve sentromerik dizi bölgesinde birbirine bağlanan iki özdeş DNA molekülünden oluşur. Hücre çekirdeğinin bölünmesi başlamadan önce, şu anda bir nükleozom zinciri ile temsil edilen kromozom, H1 proteininin yardımıyla 30 nm çapında daha kalın bir kromatin lifi oluşturarak spiralleşmeye veya paketlenmeye başlar. Daha fazla sarmallaştırmanın bir sonucu olarak, kromatid çapı metafaz zamanında 700 nm'ye ulaşır. Metafaz aşamasında kromozomun (çap 1400 nm) önemli kalınlığı, sonunda onu bir ışık mikroskobunda görmeyi sağlar.

Yoğunlaştırılmış kromozom X harfine benziyor (genellikle eşit olmayan kollara sahip), çünkü replikasyondan kaynaklanan iki kromatit hala merkez bölgesinde birbirine bağlı. İnsan vücudunun her hücresi tam olarak şunları içerir: 46 kromozom... Kromozomlar her zaman eşlenir. Bir hücrede her zaman her türden 2 kromozom vardır, çiftler uzunluk, şekil ve kalınlaşma veya daralma varlığı bakımından birbirinden farklıdır. Çoğu durumda, kromozomlar, bir sitologun kromozom çiftlerini (toplamda 23 çift) ayırt edebilmesi için yeterince farklıdır.

Tüm somatik hücrelerde (cinsiyet hariç vücudun tüm hücreleri) çiftler halindeki kromozomların her zaman büyüklük, şekil ve sentromerlerin yeri bakımından aynı olduğu, erkeklerde cinsiyet kromozomlarının (23. çift) aynı olmadığı belirtilmelidir. (XY), ancak kadınlarda aynı (XX) var. Mikroskop altındaki bir hücredeki kromozomlar, yalnızca metafaz aşamasında bölünme - mitoz sırasında görülebilir. Bu kromozomlara metafaz denir. Hücre bölünmediğinde kromozomlar ince, koyu renkli filamentler olarak adlandırılır. kromatin.

Kromatin, ışık mikroskobu altında ince filamentler ve granüller şeklinde saptanan bir deoksiribonükleoproteindir. Mitoz (hücre bölünmesi) sürecinde, spiralleşme ile kromatin, açıkça görülebilir (özellikle metafazda) yoğun boyama yapıları - kromozomlar oluşturur. Metafaz kromozomu, birincil daralma - sentromer bölgesinde birbirine bağlı iki uzunlamasına deoksiribonükleoprotein - kromatid dizisinden oluşur.

Sentromer, her iki kardeş kromatit için ortak olan özel olarak organize edilmiş bir kromozom bölgesidir. Sentromer, kromozom gövdesini iki kola böler. Birincil daralmanın konumuna bağlı olarak, aşağıdaki kromozom türleri ayırt edilir: sentromer ortada olduğunda ve kollar yaklaşık olarak eşit uzunlukta olduğunda eşit kollar (metasentrik); eşit olmayan kollar (submetasentrik), sentromer kromozomun ortasından yer değiştirdiğinde ve kollar eşit uzunlukta olmadığında; çubuk şeklinde (akrosentrik), sentromer kromozomun bir ucuna kaydırıldığında ve bir omuz çok kısa olduğunda. Nokta (telosentrik) kromozomlar da vardır, bir omuzları eksiktir, ancak bir kişinin karyotipinde (kromozom setinde) değildirler. Bazı kromozomlarda, uydu adı verilen bir bölgeyi kromozom gövdesinden ayıran ikincil daralmalar olabilir.

Ökaryotik hücrelerin kromozomlarının kimyasal organizasyonunun incelenmesi, bunların esas olarak DNA ve proteinlerden oluştuğunu göstermiştir. Çok sayıda çalışma ile kanıtlandığı gibi, DNA, kalıtım ve değişkenlik özelliklerinin maddi bir taşıyıcısıdır ve biyolojik bilgi içerir - özel bir kod kullanılarak kaydedilen bir hücrenin, bir organizmanın gelişimi için bir program. Proteinler, kromozom maddesinin önemli bir bölümünü oluşturur (bu yapıların kütlesinin yaklaşık %65'i). Bir gen kompleksi olarak bir kromozom, belirli bir türün tüm bireylerinde bulunan evrimsel olarak geliştirilmiş bir yapıdır. Kromozomdaki genlerin karşılıklı düzenlenmesi, işlevlerinin doğasında önemli bir rol oynar. Bir kişinin karyotipindeki kromozom sayısındaki bir değişiklik çeşitli hastalıklara yol açabilir.

En sık kromozomal hastalık bir kişinin sahip olduğu Down Sendromu, 21. kromozomda trizomi (bir çift normal kromozoma bir tane daha eklenir, aynı ekstra bir tane) nedeniyle. Bu sendrom 1000'de 1-2 sıklıkta ortaya çıkar. Genellikle 21 çift kromozomdaki trizomi fetal ölümün nedenidir, ancak bazen Down sendromlu insanlar genel olarak yaşam beklentileri kısalsa da önemli bir yaşa kadar yaşarlar.

13. kromozomda bilinen trizomiler - patau sendromu, ayrıca 18. kromozomda - Edward sendromu, yenidoğanların canlılığının keskin bir şekilde azaldığı. Çoklu gelişim kusurları nedeniyle yaşamın ilk aylarında ölürler. Oldukça sık, bir kişinin cinsiyet kromozomlarının sayısında bir değişiklik vardır. Bunlar arasında X monozomisi bilinmektedir (bir çift kromozomdan sadece biri (X0) mevcuttur) Shereshevsky-Turner sendromu... Daha az yaygın olan trizomi X ve Klinefelter sendromu(XXY, XXXY, XXY, vb.). Y kromozomu varlığında cinsiyet kromozomu sayısında değişiklik olan kişilerde erkek örüntüsü gelişir. Bunun nedeni, erkek gelişim tipini belirleyen faktörlerin Y kromozomu üzerinde yer almasıdır. Otozomların mutasyonlarından farklı olarak (cinsel olanlar hariç tüm kromozomlar), hastalarda zihinsel kusurlar o kadar belirgin değildir, çoğunda normal sınırlar içinde ve hatta bazen ortalamanın üzerindedir. Aynı zamanda, genital organların gelişiminin ve büyümesinin ihlallerini sürekli olarak yaşarlar. Diğer sistemlerin malformasyonları daha az yaygındır.