Chromosomenentdeckung, Typen, Funktion, Struktur

Der Chromosomen Sie sind Strukturen, die aus einem kontinuierlichen DNA -Molekül und assoziierten Proteinen bestehen. Sie befinden sich im Inneren des Kerns eukaryotischer Zellen und enthalten den größten Teil ihres genetischen Materials. Diese Strukturen werden während der Zellteilung deutlicher beobachtet.

Die eukaryotischen Chromosomen wurden zum ersten Mal am Ende des 18. Jahrhunderts identifiziert und untersucht. Derzeit ist das Wort "Chromosom" ein weithin bekannt.

Repräsentatives Schema eines Chromosoms und der Informationen, die es enthält (Quelle: KES47 [CC von 3).0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/bis/3.0)] über Wikimedia Commons)

In Chromosomen sind Gene, von denen viele für Proteine, Enzyme und Informationen kodifizieren, die für die Lebensdauer jeder Zelle erforderlich sind. Viele Chromosomen erfüllen jedoch rein strukturelle Funktionen, was bedeutet, dass sie eine spezifische Disposition von Genen in Nuklear ermöglichen.

Im Allgemeinen haben alle Zellen eines Individuums die gleiche Anzahl von Chromosomen. Im menschlichen Wesen zum Beispiel hat jede der Billionen Zellen, die geschätzt wurden, die den Körper eines Erwachsenen ausmachen.

Jedes der 46 Chromosomen im menschlichen Wesen und in den anderen lebenden Organismen hat einzigartige Eigenschaften; Nur diejenigen, die als "homologe Paare" bekannt sind, teilen Eigenschaften voneinander, aber nicht mit verschiedenen Kollegen; Das heißt, alle Chromosomen 1 ähneln einander, aber diese unterscheiden sich von 2 und 3 und so weiter.

Wenn alle Chromosomen einer menschlichen Zelle linear anordnen, bilden sie eine Kette von mehr oder weniger 2 Metern Länge, sodass eine der Hauptfunktionen der Chromosomen darin besteht Kern, der gleichzeitig den Zugang von Transkriptions- und Replikationsmaschinen ermöglicht.

Trotz der enormen Unterschiede zwischen bakteriellen Genomen und denen von eukaryotischen Organismen, dem genetischen Material von Prokaryoten (sowie der von einigen inneren Organellen von Eukaryoten) wird es auch als Chromosom bezeichnet und besteht aus einem kreisförmigen Molekül.

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Entdeckung

Zu der Zeit, als Mendel die Prinzipien der Erbschaft feststellte, hatte ich keine Ahnung von der Existenz von Chromosomen. Er kam jedoch zu dem Schluss, dass die vererbbaren Elemente durch spezielle Partikel doppelt übertragen wurden.

Zwei Wissenschaftler aus dem 18. Jahrhundert, der Botaniker K. Nageli und der Zoologiker und. Beneden widmete sich der Beobachtung und Untersuchung von Pflanzen- und Tierenzellen während der Zellteilungsereignisse; Dies waren die ersten, die Strukturen beschrieben haben, die wie "kleine Stangen" im zentralen Kompartiment geformt waren, der als Kern bekannt ist.

Beide Wissenschaftler detaillierten, dass während der Zellteilung einer "typischen" Zelle ein neuer Kern gebildet wurde, in dem ein neuer Satz von "kleinen Stäben" erschien, ähnlich dem in der Zelle anfangs.

Dieser Teilungsprozess wurde anschließend vom deutschen Wissenschaftler W mehr Präzision beschrieben. Flemming im Jahr 1879, der während der Beobachtung Farbstoffen verwendete, schaffte es, die "kleinen Stangen" zu färben, um sie besser zu visualisieren.

T. H. Morgan hat diesen Phänotyp gezeigt. Morgan lieferte die physischen Beweise, die die "Mendelsche Revolution" konsolidierten,.

Die Begriffe Chromosom und Chromatin

Flemming dokumentierte das Verhalten von "Stäben" während Grenzfläche und Cytokinese (Zellteilung). 1882 veröffentlichte er eine Untersuchung, bei der er den Begriff "Chromatin" für die Substanz, die im Kern gefärbt war.

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Er hatte auch beobachtet, dass während der Zellteilung die Anzahl der "Stäbe" (Chromosomen) im Kern verdoppelt wurde. In jedem Kern der resultierenden Zellen war eines von jedem Paar doppelter Chromosomen untergebracht, so.

Fotografie eines menschlichen Karyotyps (Quelle: Plociam ~ Commonswik, über Wikimedia Commons)

W. Waldeyer nach Flemmings Werken stellte den Begriff "Chromosom" (aus dem griechischen "Körper, der gefärbt") festgelegt hat, um dieselbe Substanz zu beschreiben, die zum Zeitpunkt der Zellteilung ordentlich angeordnet wurde.

Im Laufe der Zeit vertieften sich verschiedene Forscher in der Untersuchung des genetischen Materials, so dass sich die Bedeutung der Begriffe "Chromosom" und "Chromatin" ein wenig veränderte. Heute ist ein Chromosom eine diskrete Einheit von genetischem Material und Chromatin ist die Mischung aus DNA und Proteinen, die es zusammensetzen.

Arten von Chromosomen und deren Eigenschaften

UND.B. Wilson in der zweiten Ausgabe des Buches Die Zelle (Die Zelle) Die erste Klassifizierung von Chromosomen, die auf dem Ort des Zentromers basiert, ein Merkmal, das die Vereinigung mitotischer Spindelchromosomen während der Zellteilung beeinflusst.

Es gibt mindestens drei verschiedene Möglichkeiten, Chromosomen zu klassifizieren. Die häufigsten Klassifikationen sind:

Nach der Zelle

Das genetische Material in den Bakterien wird als dichte und auf kreisförmige Weise beobachtet, während es in eukaryotischen Organismen als dichte Masse beobachtet wird, die im Kern "unorganisiert" erscheint. Abhängig von der Zelle können Chromosomen in zwei große Gruppen eingeteilt werden:

- Der prokaryotische Chromosomen: Jeder prokaryotische Organismus hat ein einzelnes Chromosom, das aus einem kovalent geschlossenen (kreisförmigen) DNA -Molekül besteht, ohne Histonproteine ​​und befindet.

- Der eukaryotische Chromosomen: In einem Eukaryota kann es für jede Zelle zwei oder mehr Chromosomen geben, diese befinden sich im Kern und sind komplexere Strukturen als das bakterielle Chromosom. Die DNA, die sie bildet, ist dank ihrer Assoziation mit Proteinen, die als "Histone" bezeichnet werden, stark verpackt.

Nach dem Standort des Centromers

Das Zentromer ist ein Teil der Chromosomen, der eine Kombination von Proteinen und ziemlich komplexer DNA enthält und während der Zellteilung eine primäre Funktion hat, da es dafür verantwortlich ist, dass der Trennungsprozess der Chromosomen auftritt.

Nach der strukturellen Lage dieses „Komplexes“ (des Centromers) haben einige Wissenschaftler die Chromosomen in 4 Kategorien klassifiziert, nämlich:

- Metazentrische Chromosomen: Dies sind diejenigen, deren Zentromer in der Mitte liegt, dh, wo das Zentromer die chromosomale Struktur in zwei Teilen gleicher Länge trennt.

- Submazentrische Chromosomen: Die Chromosomen, in denen das Zentromer aus dem "Zentrum" abgeleitet wird.

- Akzentrische Chromosomen: In akrozentrischen Chromosomen ist die "Abweichung" des Zentromers erheblich gekennzeichnet, was zwei Chromosomabschnitte mit sehr unterschiedlichen Größen erzeugt, sehr lang und wirklich kurz.

- Telozentrische Chromosomen: Diejenigen Chromosomen, deren Centromer am Ende der Struktur liegt (Telomere).

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Gemäß der Funktion

Organismen mit sexueller Reproduktion und separate Geschlechter haben zwei Arten von Chromosomen, die nach ihrer Funktion in sexuellen Chromosomen und autosomalen Chromosomen klassifiziert werden.

Die Chromosomen Autosomal (oder Autosomen) nehmen an der Kontrolle der Erbe aller Merkmale eines Lebewesens teil, mit Ausnahme der Bestimmung des Geschlechts. Menschen haben zum Beispiel 22 Paar autosomale Chromosomen.

Die Chromosomen sexuell, Wie der Name schon sagt, erfüllen sie eine elementare Funktion bei der Bestimmung des Geschlechts von Individuen, da sie die notwendigen Informationen für die Entwicklung vieler sexueller Merkmale von Frauen und Männern enthalten, die die Existenz sexueller Reproduktion zulassen.

Funktion

Die Hauptfunktion von Chromosomen, zusätzlich zum genetischen Material einer Zelle und der Verdichtung, damit sie im Kern gelagert, transportiert und „lesen“ werden kann, besteht darin, die Verteilung des genetischen Materials zwischen den Zellen zu gewährleisten, die aus a resultieren Aufteilung.

Weil? Denn wenn die Chromosomen während der Zellteilung getrennt werden.

Darüber hinaus ermöglicht die Assoziation von DNA mit den Proteinen, die Teil des Chromatins sind Telefon.

Die Chromosomen sind erheblich darin, statische oder inerte Moleküle zu sein. In Wirklichkeit ist es genau das Gegenteil, die Histonproteine, die diejenigen sind, die mit der Verdichtung jedes DNA -Moleküls in einem Chromosom zusammenarbeiten Siehe mit Transkription oder Stummschaltung bestimmter Teile des Genoms.

Somit funktioniert die chromosomale Struktur nicht nur in der Organisation von DNA innerhalb des Kern.

Struktur (Teile)

Die Struktur eines Chromosoms kann aus der Sicht der "mikroskopischen" (molekularen) Sicht und aus der "makroskopischen" Sicht (zytologisch) (zytologisch) analysiert werden.

- Molekülstruktur eines eukaryotischen Chromosoms

Ein typisches eukaryotisches Chromosom besteht aus einem linearen Doppelband -DNA -Molekül, das Hunderte von Millionen von Paar Längenbasen haben kann. Diese DNA ist auf verschiedenen Ebenen sehr organisiert, was ihre Verdichtung ermöglicht.

Die Nukleosomen

Die DNA jedes Chromosoms wird zunächst durch sein „Rolling“ um einen Histonprotein -Octamer (H2A, H2B, H3 und H4) verdichtet und bildet das, was bekannt ist Nukleosom, das hat 11 Nanometer im Durchmesser.

Die Assoziation zwischen Histonproteinen und DNA ist dank der elektrostatischen Wechselwirkung möglich, da DNA negative Belastungen aufweist und Histone basische Proteine ​​sind, die reich an Aminosäurerschwingungen mit positiver Belastung sind.

Ein Nukleosom verbindet sich durch eine vom DNA -Strang gebildete Gewerkschaftsregion und ein Histonprotein, H1. Die resultierende Struktur dieser Verdichtung ähnelt einem Kontokragen und verringert die Länge des DNA -Strangs etwa 7 Mal.

30 nm Faser

Die DNA ist noch kompakter, wenn Chromatin (Histonas) in Form von Nukleosomen auf sich selbst gerollt wird, wodurch ein Faser mit einem Durchmesser von ungefähr 30 nm gebildet wird, was den DNA -Strang weitere 7 -mal -mal kompaktiert,

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Die Atommatrix

Die 30 -nm -Faser ist wiederum mit den filamentösen Proteinen der Kernmatrix (die Blätter) mit der inneren Oberfläche der inneren Kernmembran verbunden. Diese Assoziation ermöglicht die fortschreitende Verdichtung der Faser, da einige „Schleifendomänen“, die die Matrix verankern, gebildet werden, wodurch die Chromosomen in definierten Regionen im Kern organisiert werden.

Es ist wichtig zu beachten. Es gibt Orte, die hyper verdichtet werden, die als Heterochromatin bezeichnet werden und im Allgemeinen genetisch gesehen werden.

Die lächerlichsten oder entspannten Stellen der Struktur, auf die die Replikation oder die Transkriptionsmaschinerie relativ leicht zugreifen können, werden als euchromatische Stellen bezeichnet, die Regionen des transkriptionell aktiven Genoms sind.

- "Makroskopische" oder zytologische Struktur eines eukaryotischen Chromosoms

Wenn sich die Zelle nicht in der Teilung befindet, wird Chromatin als "lax" und sogar "chaotisch" beobachtet. Im Laufe des Zellzyklus kondensiert dieses Material jedoch die Visualisierung von Chromosomenstrukturen, die von Zytologen beschrieben werden.

Struktur eines Chromosoms: 1) Chromatiden; 2) Centromo; 3) Kurzarm (P) und 4) Long Arm (q) (Quelle: !Datei: Chromosome-UPRight.Pngoriginal Version: Magnus Manske, diese Version mit aufrechter Chromosom: Benutzer: Dietzel65 Vektor: Ableitung von Republic Trypphon [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0/)] über Wikimedia Commons)

Der Zentromer

Während der Metaphase der Zellteilung wird jedes Chromosom als aus einem Paar zylindrischer "Chromatiden" bestehen, die dank einer als Zentromer bekannten Struktur miteinander verbunden sind.

Das Zentromer ist ein sehr wichtiger Bestandteil der Chromosomen, da es der Ort ist, zu dem die mitotische Spindel während der Teilung verbunden ist. Diese Vereinigung ermöglicht es den Chromatiden, die durch das Centromer vereint sind, und danach werden sie als "Töchterchromosomen" bezeichnet, wobei sie bekannt sind.

Das Zentromer besteht aus einem Protein- und DNA.

In einer spezialisierten Region des Zentromers wissen Wissenschaftler als Cinetocoro, der jeweils der jeweilige Ort, an dem sich die mitotische Spindel zu getrennten Schwesterchromatiden während der Zellteilung verbindet.

Die Arme

Die Position des Zentromers bestimmt zusätzlich die Existenz von zwei Armen: eine kurze oder kleine (p) und eine größere (q). Angesichts der Tatsache, dass die Position der Zentromere praktisch unveränderlich ist, verwenden die Zytologen die Nomenklatur "P" und "Q" während der Beschreibung jedes Chromosoms.

Die Telomere

Dies sind spezielle DNA -Sequenzen, die die Enden jedes Chromosoms "schützen". Seine Schutzfunktion besteht darin, zu verhindern, dass verschiedene Chromosomen sich durch ihre Enden anschließen.

Große Aufmerksamkeit haben diese Regionen von Chromosomen erhalten, da Wissenschaftler der Ansicht sind, dass die Telomersequenzen (in denen die DNA einige komplexere Strukturen bildet als eine Doppelhelix) die Aktivität der umgebenden Gene und zusätzlich zur Bestimmung der Langlebigkeit eines Zelle.

Verweise

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