Structura și funcțiile nucleului. Vezi ce sunt „cromozomi omologi” în alte dicționare

Întrebarea 1. Descrieți structura nucleului unei celule eucariote.

nucleul celular de obicei are o formă sferică; există și nuclee fusiforme, potcoave și segmentate. Învelișul nucleului este format din două membrane; membrana exterioară trece în canalele EPS. Învelișul nuclear este pătruns cu pori care sunt suficient de mari pentru a permite trecerea moleculelor de acid nucleic și a subunităților ribozomilor. Nucleul celulei este umplut cu suc nuclear - o soluție de proteine, acizi nucleici și carbohidrați. Cea mai mare parte a nucleului celular cade pe cromatina - molecule de ADN conectate la proteinele histonelor. În funcție de stadiul ciclului celular, cromatina este localizată în tot nucleul (dispersată) sau răsucită în cromozomi. Nucleul celulei poate conține, de asemenea, unul (sau mai multe) nucleole - o zonă pentru sinteza ARNr și formarea subunităților de ribozom.

Întrebarea 2. Crezi că o celulă poate exista fără nucleu? Justificați răspunsul.

La procariote, ADN-ul circular este situat direct în citoplasmă și își îndeplinește cu succes funcțiile. Cu toate acestea, structura și activitatea unei celule eucariote este mult mai complexă decât cea a unei celule procariote. În acest sens, eucariotele trebuie să aibă mult mai mulți acizi nucleici, care sunt mai convenabil să fie localizați într-o anumită zonă. Această problemă a fost rezolvată prin apariția membranei nucleare și izolarea nucleului celular. În plus, învelișul nuclear protejează cromatina de daune chimice și mecanice.

Poate exista o celulă eucariotă fără nucleu? Nucleul stochează aproape toate informațiile ereditare despre structura proteinelor. Prin urmare, fără nucleu, celula nu se poate dezvolta și moare. Cu toate acestea, unele celule ale unui organism multicelular (de exemplu, eritrocitele umane) pierd un nucleu în timpul creșterii și specializării; în momentul în care nucleul este pierdut, întregul set necesar de proteine ​​a fost deja sintetizat în ele. Rata de distrugere a acestor proteine ​​determină durata de viață a unor astfel de celule (de obicei câteva săptămâni).

Întrebarea 3. Ce este nucleolul? Care sunt funcțiile sale?

Nucleolul este o structură intranucleară în care se sintetizează ARN-ul ribozomal și se formează subunități individuale ale ribozomilor. Numărul de nucleoli din nucleu poate varia și este determinat de activitatea sintetică a celulei: cu cât formarea proteinei este mai intensă, cu atât mai mulți nucleoli. Asamblarea ribozomilor din subunitățile individuale este finalizată în citoplasmă chiar înainte de începerea sintezei proteinelor.

Întrebarea 4. Descrieți cromatina.

Cromatina este o colecție de molecule de ADN dublu catenar, elicoidale, pline cu proteine ​​histonice speciale. În timpul ambalării, ADN-ul este înfășurat în jurul histonelor ca un fir pe o bobină. Ca rezultat, se formează o structură - „mărgele pe un șir”, care reduce lungimea și crește puterea moleculelor de ADN. Cromatina poate fi în plus spiralizată pentru a forma structuri supercompacte - cromozomi. Formarea cromozomilor are loc imediat înainte de diviziunea celulară.

Întrebarea 5. Cum se corelează numărul de cromozomi din celulele somatice și cele germinale?

Celulele somatice (obișnuite) ale corpului, de regulă, conțin un set dublu de cromozomi, adică fiecare cromozom (moleculă de ADN) este prezent în două copii. În timpul formării celulelor germinale, are loc o diviziune de tip special, în urma căreia setul de cromozomi din ouăle mature și spermatozoizi este unic. Astfel, raportul dintre numărul de cromozomi din celulele somatice și germinale este de 2:1.

Întrebarea 6. Ce este un cariotip? Dați o definiție.

Un cariotip este totalitatea tuturor trăsăturilor set de cromozomi caracteristice unuia sau altuia specii. Cele mai importante dintre aceste caracteristici sunt numărul de cromozomi, dimensiunea acestora și localizarea centromerilor. Diferența de cariotip în organismele similare în exterior este un indicator al apartenenței lor la specii diferite; diferența cariotipului față de normă (modificarea numărului de cromozomi, lungimea cromatidelor etc.) este un semn de tulburări grave - mutații.

Întrebarea 7. Ce cromozomi se numesc omologi?

Cromozomii omologi sunt cromozomi care au aceeași formă, dimensiune și poartă aceleași gene. Celulele somatice conțin un dublu set de cromozomi, adică pentru fiecare cromozom există perechea sa omoloagă. Prin origine, unul dintre cei doi cromozomi omologi este matern, transmis prin ovulul mamei, iar celălalt este patern, transmis prin spermatozoizii tatălui. Aceasta înseamnă că, deși genele prezentate în cromozomii omologi sunt aceleași (caracterizează aceeași proteină), conținutul specific al informațiilor ereditare conținute în acestea poate să nu coincidă (structura primară a proteinei poate diferi, ceea ce duce la apariția în indivizi diferiți de același tip de grupe sanguine diferite, culori ale hainei, culorii ochilor etc.).

Întrebarea 8. Ce set de cromozomi se numește haploid? Diploid?

În timpul formării celulelor germinale din fiecare pereche de cromozomi omologi, doar unul intră în ovul sau spermatozoidul. Prin urmare, celulele germinale conțin un singur set (haploid) de cromozomi. După fuziunea celulelor germinale (gameți), zigotul rezultat conține atât setul haploid matern, cât și patern. Ca urmare, numărul de cromozomi se dublează. Un set care conține perechi de cromozomi omologi se numește diploid.

Această pagină a căutat:

• descrie structura nucleului unei celule eucariote
• care cromozomi se numesc omologi
• nucleul celular al unui cromozom
• care cromozomi se numesc omologi
• structura nucleului unei celule eucariote

Manualul este conform cu statul federal standard educaționalînvățământ general secundar (complet), recomandat de Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse și inclus în Lista Federală a Manualelor.

Manualul se adresează elevilor din clasa a 10-a și este conceput pentru a preda materia 1 sau 2 ore pe săptămână.

Designul modern, întrebările și sarcinile pe mai multe niveluri, informațiile suplimentare și posibilitatea de a lucra în paralel cu o aplicație electronică contribuie la asimilarea eficientă a materialului educațional.

Care sunt funcțiile ADN-ului?

O componentă esențială a tuturor celulelor eucariote este miez(lat. nucleu, greacă karyon). Nucleul celular stochează informații ereditare și controlează procesele de metabolism intracelular, asigurând funcționarea normală a celulei și îndeplinirea funcțiilor acesteia. De regulă, nucleul are o formă sferică, dar există și nuclee în formă de fus, în formă de potcoavă, segmentate. Majoritatea celulelor au un singur nucleu, dar, de exemplu, ciliatii au doi nuclei - un macronucleu si un micronucleu, iar in fibrele musculare striate sunt sute de nuclei. Nucleul și citoplasma sunt componente interconectate ale celulei care nu pot exista una fără cealaltă. Interacțiunea lor constantă asigură unitatea celulei atât structural, cât și funcțional. În organismele eucariote, există celule care nu au nuclee, dar durata lor de viață este scurtă.

În procesul de maturare, eritrocitele își pierd nucleul, care funcționează nu mai mult de 120 de zile, apoi sunt distruse în splină. Trombocitele nenucleare (trombocitele) circulă în sânge timp de aproximativ 7 zile.

Fiecare nucleu celular este înconjurat de o înveliș nuclear, conține seva nucleară, cromatina și unul sau mai mulți nucleoli.

Carcasă nucleară. Acest înveliș separă conținutul nucleului de citoplasma celulei și este format din două membrane care au o structură tipică tuturor membranelor. Membrana exterioară trece direct în reticulul endoplasmatic, formând o singură structură membranară a celulei. Suprafața nucleului este pătrunsă de pori prin care se fac schimb de materiale diferite între nucleu și citoplasmă. De exemplu, ARN-ul și subunitățile ribozomilor ies din nucleu în citoplasmă, iar în nucleu intră nucleotidele necesare pentru asamblarea ARN-ului, enzimelor și altor substanțe care asigură activitatea structurilor nucleare.

Sucul nuclear. O soluție de proteine, acizi nucleici, carbohidrați, în care au loc toate procesele intranucleare.

Nucleu. Locul de sinteză a ARN-ului ribozomal (ARNr) și asamblarea subunităților individuale ale ribozomilor - cele mai importante organite ale celulei care asigură biosinteza proteinelor.

Cromatina. În nucleul celulei se află molecule de ADN care conțin informații despre toate semnele organismului. ADN-ul este un helix dublu catenar, format din sute de mii de monomeri - nucleotide. Moleculele de ADN sunt uriașe, de exemplu, lungimea moleculelor individuale de ADN izolate din celulele umane ajunge la câțiva centimetri, iar lungimea totală a ADN-ului din nucleul unei celule somatice este de aproximativ 1 m. Este clar că astfel de structuri gigantice trebuie împachetate. cumva pentru a nu se încurca în general.spaţiul nuclear. Moleculele de ADN din nucleele celulelor eucariote sunt întotdeauna în complex cu proteine ​​speciale - histone, formând așa-numitele cromatina. Histonele sunt cele care asigură structura și ambalarea ADN-ului. Într-o celulă care funcționează activ, între diviziunile celulare, moleculele de ADN sunt într-o stare dezintegrată, despiralizată și este aproape imposibil să le vezi cu un microscop cu lumină. În nucleul unei celule care se pregătește pentru divizare, moleculele de ADN se dublează, se spiralizează puternic, se scurtează și capătă o formă compactă, ceea ce le face vizibile (Fig. 36). Într-o stare atât de compactă, se numește complexul de ADN și proteine cromozomii, adică, de fapt, din punct de vedere chimic, cromatina și cromozomii sunt una și aceeași. În citologia modernă, cromatina este înțeleasă ca o stare dispersată (împrăștiată) a cromozomilor în timpul îndeplinirii funcțiilor sale de către celule și în perioada de pregătire pentru mitoză.

Orez. 36. Spiralizarea unei molecule de ADN (A) și o fotografie electronică a unui cromozom în metafază (B)

Orez. 37. Structura cromozomală: A - un singur cromozom; B - cromozom dublat, format din două cromatide surori; B - fotografie electronică a unui cromozom dublat

Forma cromozomului depinde de poziția așa-numitei constricții primare, sau centromerii, sunt zonele de care sunt atașate firele fusului de fisiune în timpul diviziunii celulare. Centromerul împarte cromozomul în două brațe de lungimi identice sau diferite (Fig. 37).

Numărul, mărimea și forma cromozomilor sunt unice pentru fiecare specie. Totalitatea tuturor semnelor unui set de cromozomi caracteristic unei anumite specii, numit cariotip . Pe fig. 38 prezintă un cariotip uman. Banca noastră de date genetice este formată din 46 de cromozomi de o anumită dimensiune și formă, care poartă peste 30.000 de gene. Aceste gene determină structura a zeci de mii de tipuri de proteine, diferite tipuri de ARN și proteine ​​enzimatice care formează grăsimi, carbohidrați și alte molecule. Orice modificare a structurii sau a numărului de cromozomi duce la modificarea sau pierderea unei părți a informațiilor și, ca urmare, la o întrerupere a funcționării normale a celulei din nucleul căreia se află.

Orez. 38. Cariotip uman. Set de cromozomi feminini (colorare fluorescentă)

În celulele somatice (celule ale corpului), numărul de cromozomi este de obicei de două ori mai mare decât în ​​celulele germinale mature. Acest lucru se explică prin faptul că, în timpul fecundației, jumătate dintre cromozomi provin din organismul mamei (în ovul) și jumătate din cel al tatălui (în spermatozoizi), adică în nucleul celulei somatice, toți cromozomii sunt perechi. . În plus, cromozomii fiecărei perechi sunt diferiți de alți cromozomi. Se numesc astfel de cromozomi perechi, identici ca formă și dimensiune, purtând aceleași gene omolog. Unul dintre cromozomii omologi este o copie a cromozomului matern, iar celălalt este o copie a cromozomului patern. Setul de cromozomi, reprezentat de cromozomi perechi, se numește dubla sau diploidși notează 2 n. Prezența unui set de cromozomi diploid în majoritatea organismelor superioare crește fiabilitatea funcționării aparatului genetic. Fiecare genă care determină structura unei anumite proteine ​​și, în cele din urmă, afectează formarea unei anumite trăsături, în astfel de organisme este reprezentată în nucleul fiecărei celule sub forma a două copii - paternă și maternă.

Când celulele germinale se formează din fiecare pereche de cromozomi omologi, doar un cromozom intră în ovul sau spermatozoidul, astfel încât celulele germinale conțin singur, sau haploid, set de cromozomi (1 n).

Nu există nicio relație între numărul de cromozomi și nivelul de organizare al unei specii date: formele primitive pot avea mai mulți cromozomi decât cele foarte organizate și invers. De exemplu, la specii atât de îndepărtate precum șopârla agilă și vulpea, numărul de cromozomi este același și egal cu 38, la oameni și cenușă - 46 de cromozomi fiecare, la pui 78 și la raci mai mult de 110!

Constanța numărului și structurii cromozomilor din celule este conditie necesara existenţa unei specii şi a unui organism individual. Studiind seturile de cromozomi ale diferiților indivizi, s-au descoperit specii gemene care morfologic nu diferă deloc una de cealaltă, dar, având număr diferit cromozomii sau diferențele în structura lor, nu s-au încrucișat și s-au dezvoltat independent. Astfel, de exemplu, două specii de lăcuste australiene Moraba scurra și Moraba viatica care trăiesc pe același teritoriu, ai căror cromozomi diferă în structura lor. Speciile gemene sunt cunoscute și în regnul vegetal. În exterior, clarke cu doi lobi și clarkia în formă de limbă din familia fireweed, care crește în California, sunt practic imposibil de distins, cu toate acestea, în cariotipul celei de-a doua specii, există o pereche de cromozomi în plus.

Revizuiți întrebările și temele

1. Descrieți structura nucleului unei celule eucariote.

2. Crezi că o celulă poate exista fără nucleu? Justificați răspunsul.

3. Ce este un nucleol? Care sunt funcțiile sale?

4. Descrieți cromatina. Dacă cromatina și cromozomii sunt chimic același lucru, de ce au fost introduși și folosiți doi termeni diferiți?

5. Care este relația dintre numărul de cromozomi din celulele somatice și cele germinale?

6. Ce este un cariotip? Dați o definiție.

7. Ce cromozomi se numesc omologi?

8. Ce set de cromozomi se numește haploid; diploid?

Gândi! A executa!

1. Ce caracteristici ale structurii nucleului celular asigură transportul substanțelor din nucleu și înapoi?

2. Este suficient să cunoaștem numărul de cromozomi dintr-o celulă somatică pentru a determina despre ce fel de organisme vorbim?

3. Dacă știți că o anumită celulă conține în mod normal un număr impar de cromozomi, puteți determina fără ambiguitate dacă această celulă este somatică sau sexuală? Ce se întâmplă dacă există un număr par de cromozomi? Demonstrează-ți punctul de vedere.

Lucrați cu computerul

Consultați aplicația electronică. Studiați materialul și finalizați sarcinile.

Întrebarea 1. Descrieți structura nucleului unei celule eucariote.

Nucleul este înconjurat de o înveliș, care constă din două membrane. Membrana nucleară din partea îndreptată spre citoplasmă este acoperită cu ribozomi, membrana interioară a nucleului este netedă. Învelișul nuclear face parte din sistemul membranei celulare. Excrescențe ale membranei nucleare exterioare se conectează la canale reticulul endoplasmatic, formând un singur sistem de canale comunicante. Există un schimb constant de substanțe între nucleu și citoplasmă.

În ciuda schimbului activ dintre nucleu și citoplasmă, membrana nucleară delimitează conținutul nuclear de citoplasmă, oferind astfel diferențe în compoziția lor chimică. Acest lucru este necesar pentru funcționarea normală a structurilor nucleare.

Sucul nuclear asemănător gelului conține cromatină și unul sau mai mulți nucleoli.

Într-o celulă vie, sucul nuclear arată ca o masă fără structură care umple golurile dintre structurile nucleului. Compoziția sucului nuclear include diverse proteine ​​(inclusiv majoritatea enzimelor nucleare), nucleotide libere, aminoacizi și acizi ribonucleici (ARN), care sunt apoi transportați de la nucleu la citoplasmă.

Întrebarea 2. Ce este un nucleol? Credeți că este posibil să izolați nucleolul de nucleu ca o singură structură independentă? Explicați-vă punctul de vedere.

Nucleolul este o structură alcătuită din secțiuni adiacente ale mai multor cromozomi diferiți. Aceste regiuni sunt bucle mari de ADN care conțin gene de ARN ribozomal (ARNr). Astfel de bucle sunt numite organizator nucleolar.

Nucleolul nu este o structură sau un organel independent. Este un derivat

cromozomii, unul dintre loci, funcționând activ în interfază.

Nucleolul este centrul de formare a ribozomilor, deoarece aici se realizează sinteza ARNr și legătura acestor molecule cu proteinele, adică. are loc formarea subunităților de ribozom, care apoi intră în citoplasmă, unde se finalizează ansamblul ribozomilor.

Întrebarea 3. Ce este cromatina? Descrieți structura și compoziția unui cromozom.

Cromatina (din grecescul chroma - culoare, culoare) este un complex de ADN si proteine ​​care este colorat intens de unii coloranti si difera ca forma de nucleol. În divizarea celulelor, moleculele de ADN sunt foarte spiralate, scurtate și devin compacte ca dimensiune și formă. Această stare compactă a ADN-ului se numește cromozomi.

Cromozomii sunt organite ale nucleului celular, a căror totalitate determină principalele proprietăți ereditare ale celulelor și organismelor. Setul complet de cromozomi dintr-o celulă, caracteristic unui organism dat, se numește cariotip. În orice celulă a corpului majorității animalelor și plantelor, fiecare cromozom este reprezentat de două ori: unul dintre ei a fost primit de la tată, celălalt de la mamă în timpul fuziunii nucleelor ​​celulelor germinale în timpul fertilizării. Astfel de cromozomi se numesc omologi, setul de cromozomi omologi se numește diploid.

Forma cromozomilor depinde de poziția așa-numitei constricții primare, sau centromer, regiunea de care sunt atașate fibrele fusului în timpul diviziunii celulare (mitoză). Centromerul împarte cromozomul în două brațe, care pot avea lungimi identice sau diferite.

Întrebarea 4. Cum se corelează numărul de cromozomi din celulele somatice și cele germinale? De ce numărul de cromozomi din celulele germinale ar trebui să fie jumătate față de cel din celulele somatice?

Numărul de cromozomi din cariotipul majorității speciilor de organisme vii este egal. Acest lucru se explică prin faptul că în fiecare celulă somatică există doi cromozomi de aceeași formă și dimensiune: unul din organismul patern, al doilea din cel matern.

Cromozomii care au aceeași formă și dimensiune și poartă aceleași gene se numesc omologi. Setul de cromozomi al unei celule somatice, în care fiecare cromozom are o pereche, se numește dublu (sau diploid) și se notează 2n. Din fiecare pereche de cromozomi omologi, doar un cromozom intră în celulele germinale, prin urmare setul de cromozomi de gameți se numește unic (sau haploid) și se notează 1n.

Întrebarea 5. Ce cromozomi se numesc omologi?

Cromozomii care au aceeași formă și dimensiune și poartă aceleași gene se numesc omologi.

Întrebarea 6. Ce este un cariotip?

Totalitatea caracteristicilor cantitative (număr și dimensiune) și calitative (formă) ale setului de cromozomi al unei celule somatice se numește cariotip.

Întrebarea 7. Amintiți-vă structura ADN-ului bacteriilor. Selectați criteriile și comparați materialul ereditar al celulelor pro și eucariote.

Structura ADN-ului bacterian este similară cu cea a celulelor eucariote (plante, animale, ciuperci). Spre deosebire de bacterii, virusurile au un singur genom acid nucleic- ADN sau ARN. Celulele bacteriene, pe lângă ADN, pot avea formațiuni complete genetic, care funcționează autonom. Trebuie subliniat faptul că plasmidele și epizomii sunt purtători ai eredității bacteriene în plus față de ADN. În acest sens, orice structură a unei celule bacteriene este capabilă de auto-replicare.

Cromozomul bacterian este reprezentat de o singură moleculă de ADN dublu catenar de formă circulară și se numește nucleotidă. Lungimea întinsă a unei nucleotide este de aproximativ 1 mm. Nucleotidul este echivalentul nucleului. Este situat în centrul bacteriei. Spre deosebire de eucariote, nucleul bacteriilor nu are înveliș nuclear, nucleol și proteine ​​de bază (histone).

Genomul procariotelor și eucariotelor, deși au o anumită asemănare, încă diferă semnificativ în structura lor. Genomul procariotelor este aproape în întregime compus din gene și secvențe reglatoare. Nu există introni în genele procariotelor. Adesea, genele procariote legate funcțional sunt sub control transcripțional comun, adică sunt transcrise împreună pentru a forma un operon.

Genomul eucariotelor este semnificativ mai mare decât genomul bacteriilor, în drojdie de aproximativ 2 ori, iar la om - de trei ordine de mărime, adică de o mie de ori. Cu toate acestea, nu există o relație directă între cantitatea de ADN și complexitatea evolutivă a speciilor. Este suficient să spunem că genomul unor specii de amfibieni sau plante sunt de zece sau chiar de o sută de ori mai mari decât genomul uman. În unele cazuri, speciile de organisme strâns înrudite pot diferi semnificativ în ceea ce privește cantitatea de ADN. O împrejurare importantă este că, în timpul tranziției de la procariote la eucariote, creșterea genomului are loc în principal datorită apariției unui număr mare de secvențe necodante. Într-adevăr, în genomul uman, regiunile codificatoare, adică exonii, ocupă în total nu mai mult de 3% și, conform unor estimări, aproximativ 1% din lungimea totală a ADN-ului.

Întrebarea 8. Folosind figura 14, spuneți-ne cum se realizează schimbul de substanțe între nucleu și citoplasmă.

Schimbul de substanțe între nucleu și citoplasmă se realizează în două moduri. În primul rând, membrana nucleară este pătrunsă cu numeroși pori prin care se fac schimb de molecule între nucleu și citoplasmă. În al doilea rând, fluxul de substanțe de la nucleu la citoplasmă și invers poate apărea ca urmare a separării excrescentelor și invaginărilor învelișului nuclear.

Căile metabolice dintre nucleu și citoplasmă.

1 - metabolism prin porii nucleari,

2 - invaginarea citoplasmei în nucleu,

3 - invaginarea membranei nucleare,

4 - promovarea membranei nucleare în reticulul endoplasmatic;

5 - îndepărtarea unei părți a canalelor în spațiul intercelular exterior.

Întrebarea 9. Folosind surse suplimentare de informații, dați exemple despre numărul de cromozomi din tipuri diferite organisme vii. Concluzi dacă gradul de complexitate al organizării speciilor depinde de numărul de cromozomi.

Homo sapiens uman 46

Gorilla Gorilla 48

Lupul Canis lupus 78

Felis catus 38 cat

Măgar Equus asinus 62

Ananas Ananas comosus 50

Cartofi Solanum tuberosum 48

Tantari Aedes aegypti 6

Cel mai mic număr de cromozomi: subspeciile de furnici femele Myrmecia pilosula au o pereche de cromozomi pe celulă. Bărbații au doar 1 cromozom în fiecare celulă.

Cel mai mare număr: specia de ferigă Ophioglossum reticulatum are aproximativ 630 de perechi de cromozomi sau 1260 de cromozomi per celulă

Limita superioară a numărului de cromozomi nu depinde de cantitatea de ADN pe care o conțin: amfibianul american Amphiuma are de ~30 de ori mai mult ADN decât oamenii, care se încadrează în 14 cromozomi.

Numărul de cromozomi nu depinde de nivelul de organizare și nu indică întotdeauna o rudenie: același număr poate fi în grupuri sistematice foarte îndepărtate unul de celălalt și poate diferi foarte mult în speciile apropiate ca origine.

De exemplu, dimensiunea genomului la eucariote este de obicei mult mai mare decât la procariote. Abaterile în dimensiunea genomului la eucariote sunt mult mai mari decât la bacterii: de la 8,8 * 10 la gradul 6 de perechi de acizi nucleici la 6,9 * 10 până la gradul 11 ​​de perechi de acizi nucleici, adică de aproximativ 80 de mii de ori. Vasta variație interspecie a mărimii genomului între eucariote nu are nimic de-a face cu complexitatea unui organism sau cu numărul probabil de gene pe care acesta le are. De exemplu, unele organisme unicelulare au mult mai mult ADN decât mamiferele. Lipsa corespondenței între dimensiunea genomului și numărul estimat informația genetică conținut în genom este cunoscut sub numele de paradoxul mărimii genomului. Esența acestui paradox este următoarea:

a) dimensiunea genomului majorității eucariotelor este atât de mare încât capacitatea lor potențială de informare depășește cu mult numărul real de gene;

b) speciile din același gen pot diferi semnificativ (de mai multe ori) în dimensiunea genomului;

c) așa-numitele forme relicte „primitive evolutive” („fosile vii”) în ceea ce privește conținutul de ADN per celulă depășesc adesea reprezentanții grupurilor taxonomice de succes evolutiv: exces de aproape 35 de ori din genomul peștelui pulmonar față de genomul uman.

Astfel, dimensiunea genomurilor reprezentanților diferiților taxoni nu este deloc de acord cu ideile noastre intuitive despre care dintre ei este „mai înalt” și care este „mai jos” pe scara evolutivă. „A judeca gradul de avansare evolutivă după mărimea genomului este la fel de competent ca și a evalua statutul social al unei persoane după greutatea sa.”)

Redundanța mărimii genomului se exprimă concret în prezența a numeroase familii de ADN repetitiv. Diversitatea familiilor de ADN repetitiv este greu de sistematizat.

Întrebarea 10. Sunteți de acord cu afirmația că nucleul este parte esentiala celule? Justificați răspunsul.

Nucleul este componenta principală a celulei care transportă informația genetică.Nucleul este situat în centru, este cea mai importantă parte a celulei. Valoare de bază: participă la formarea proteinelor, ARN-ului, ribozomilor; reglarea proceselor de modelare și a funcției celulare; depozitare cod geneticși reproducerea sa exactă într-o serie de generare de celule.

Astfel, nucleul nu este doar un recipient pentru materialul genetic, ci și un loc în care acest material funcționează și se reproduce. Prin urmare, pierderea sau încălcarea oricăreia dintre funcțiile de mai sus este dăunătoare celulei în ansamblu. Astfel, o încălcare a proceselor de reparare va duce la o modificare a structurii primare a ADN-ului și automat la o modificare a structurii proteinelor, care va afecta cu siguranță activitatea lor specifică, care poate pur și simplu să dispară sau să se schimbe în așa fel încât nu asigură funcții celulare, în urma cărora celula moare. Încălcări ale replicării ADN-ului vor duce la oprirea reproducerii celulare sau la apariția celulelor cu un set inferior de informații genetice, ceea ce este, de asemenea, dăunător celulelor. Același rezultat va duce la o încălcare a distribuției materialului genetic (molecule de ADN) în timpul diviziunii celulare. Pierderea ca urmare a deteriorarii nucleului sau în cazul încălcării oricăror procese de reglementare pentru sinteza oricărei forme de ARN va duce automat la oprirea sintezei proteinelor în celulă sau la încălcări grave ale acesteia.

De obicei, o celulă eucariotă are una miez, dar există celule binucleare (ciliate) și multinucleare (opaline). Unele celule foarte specializate își pierd nucleul pentru a doua oară (eritrocite de mamifere, tuburi sita de angiosperme).

Forma nucleului este sferică, eliptică, mai rar lobate, în formă de fasole etc. Diametrul nucleului este de obicei de la 3 la 10 microni.

1 - membrana exterioara; 2 - plaga membranei interne; 3 - pori; 4 - nucleol; 5 - heterocromatina; 6 - eucromatic.

Nucleul este delimitat de citoplasmă de două membrane (fiecare dintre ele are o structură tipică). Între membrane este un spațiu îngust umplut cu o substanță semi-lichidă. În unele locuri, membranele se contopesc între ele, formând pori (3), prin care are loc schimbul de substanțe între nucleu și citoplasmă. Membrana nucleară exterioară (1) din partea îndreptată spre citoplasmă este acoperită cu ribozomi, dându-i o rugozitate, membrana interioară (2) este netedă. Membranele nucleare fac parte din sistemul membranei celulare: excrescentele membranei nucleare exterioare sunt conectate la canalele reticulului endoplasmatic, formând un singur sistem de canale comunicante.

Carioplasmă (sevă nucleară, nucleoplasmă)- continutul intern al nucleului, in care se afla cromatina si unul sau mai multi nucleoli. Compoziția sucului nuclear include diverse proteine ​​(inclusiv enzime nucleare), nucleotide libere.

nucleol(4) este un corp dens rotunjit scufundat în suc nuclear. Numărul de nucleoli depinde de starea funcțională a nucleului și variază de la 1 la 7 sau mai mult. Nucleolii se găsesc numai în nucleele nedivizoare; în timpul mitozei ei dispar. Nucleolul se formează pe anumite regiuni ale cromozomilor care poartă informații despre structura ARNr. Astfel de regiuni sunt numite organizator nucleolar și conțin numeroase copii ale genelor care codifică ARNr. Subunitățile ribozomului sunt formate din ARNr și proteine ​​​​care provin din citoplasmă. Astfel, nucleolul este o acumulare de ARNr și subunități ribozomale în diferite stadii ale formării lor.

Cromatina- structuri nucleoproteice interne ale nucleului, colorate cu niște coloranți și care diferă ca formă de nucleol. Cromatina are formă de bulgări, granule și fire. Compoziția chimică a cromatinei: 1) ADN (30-45%), 2) proteine ​​histone (30-50%), 3) proteine ​​non-histone (4-33%), prin urmare, cromatina este un complex dezoxiribonucleoproteic (DNP) . În funcție de starea funcțională a cromatinei, există: heterocromatina(5) și eucromatina(6). Eucromatina - activ genetic, heterocromatina - secțiuni genetic inactive ale cromatinei. Eucromatina nu se distinge la microscopie cu lumină, slab colorată și reprezintă secțiuni decondensate (despiralizate, nerăsucite) ale cromatinei. La microscopul luminos, heterocromatina arată ca niște bulgări sau granule, este intens colorată și este o secțiune condensată (spiralizată, compactată) de cromatina. Cromatina este o formă de existență a materialului genetic în celulele de interfază. În timpul diviziunii celulare (mitoză, meioză), cromatina este transformată în cromozomi.

Funcții kernel: 1) depozitare informații ereditareși transferul acestuia către celulele fiice în procesul de diviziune, 2) reglarea activității vitale a celulei prin reglarea sintezei diferitelor proteine, 3) locul de formare a subunităților ribozomale.

- Acestea sunt structuri citologice în formă de baston, care sunt cromatina condensată și apar în celulă în timpul mitozei sau meiozei. Cromozomi și cromatina diferite forme organizarea spaţială a complexului dezoxiribonucleoproteic corespunzător diferitelor faze ciclu de viață celule. Compoziția chimică a cromozomilor este aceeași cu cea a cromatinei: 1) ADN (30-45%), 2) proteine ​​histone (30-50%), 3) proteine ​​non-histone (4-33%).

Baza cromozomului este o moleculă continuă de ADN dublu catenar; lungimea ADN-ului unui cromozom poate ajunge la câțiva centimetri. Este clar că o moleculă de această lungime nu poate fi localizată într-o celulă într-o formă alungită, ci este pliată, dobândind o anumită structură tridimensională, sau conformație. Se pot distinge următoarele niveluri de împachetare spațială a ADN-ului și a DNP: 1) nucleozomal (înfășurarea ADN-ului în jurul globulelor de proteine), 2) nucleomeric, 3) cromomeric, 4) cromonemic, 5) cromozomal.

În procesul de transformare a cromatinei în cromozomi, DNP formează nu numai spirale și superbobine, ci și bucle și superbucle. Prin urmare, procesul de formare a cromozomilor, care are loc în profaza mitozei sau profaza 1 a meiozei, este mai bine numit nu spiralizare, ci condensare a cromozomilor.

1 - metacentric; 2 - submetacentric; 3, 4 - acrocentric. Structura cromozomului: 5 - centromer; 6 - constricție secundară; 7 - satelit; 8 - cromatide; 9 - telomeri.

Cromozomul metafază (cromozomii sunt studiați în metafaza mitozei) este format din două cromatide (8). Fiecare cromozom are constricție primară (centromer)(5), care împarte cromozomul în brațe. Unii cromozomi au constricție secundară(6) și satelit(7). Satelitul este o secțiune a unui braț scurt separat de o constricție secundară. Cromozomii care au un satelit se numesc satelit (3). Capetele cromozomilor sunt numite telomerii(nouă). În funcție de poziția centromerului, există: a) metacentric(echilateral) (1), b) submetacentric(moderat inegală) (2), c) acrocentric cromozomi (strict inegali) (3, 4).

Celulele somatice conțin diploid(dublu - 2n) set de cromozomi, celule germinale - haploid(singur - n). Setul diploid de viermi rotunzi este 2, Drosophila - 8, cimpanzeul - 48, raci - 196. Cromozomii setului diploid sunt împărțiți în perechi; cromozomii unei perechi au aceeași structură, dimensiune, set de gene și se numesc omolog.

Cariotip- un set de informatii despre numarul, marimea si structura cromozomilor metafazici. O idiograma este o reprezentare grafică a unui cariotip. Reprezentanții diferitelor specii au cariotipuri diferite, iar aceeași specie au aceleași cariotipuri. autozomi- cromozomii sunt aceiași pentru cariotipurile masculine și feminine. cromozomi sexuali Cromozomi în care cariotipul masculin diferă de cel feminin.

Setul de cromozomi umani (2n = 46, n = 23) conține 22 de perechi de autozomi și 1 pereche de cromozomi sexuali. Autozomii sunt grupați și numerotați:

Cromozomii sexuali nu aparțin niciunui grup și nu au un număr. Cromozomii sexuali ai unei femei sunt XX, bărbații sunt XY. Cromozomul X este submetacentric mediu, cromozomul Y este acrocentric mic.

În zona constricțiilor secundare ale cromozomilor grupelor D și G, există copii ale genelor care transportă informații despre structura ARNr, prin urmare cromozomii grupelor D și G se numesc formatoare de nucleol.

Funcțiile cromozomilor: 1) stocarea informațiilor ereditare, 2) transferul materialului genetic de la celula mamă la celulele fiice.

Mergi la cursurile numarul 7 « Celulă eucariotă: structura și funcțiile organelelor "

Mergi la cursurile №9 Structura unei celule procariote. Viruși»

Cromozomii sunt elementele structurale și funcționale ale unei celule umane care conțin gene. Aceste unități din seria de celule sunt capabile să se coloreze în acest moment.Cromozomii au forma de tije, fire, bucle etc. Aceste elemente sunt eterogene pe lungimea lor. Ele constau dintr-un centromer, un braț scurt și unul lung, o constricție secundară, un satelit, un fir fus și cromoneme. Locația unei astfel de părți a cromozomului precum centromerul afectează forma unității din seria celulară în sine. În cazul în care această parte este situată la capătul elementului structural și funcțional, atunci va fi în formă de tijă. Prezența unei astfel de părți precum centromerul în mijloc afectează faptul că cromozomul ia forma unui ac de păr cu brațe egale. Dacă piesa luată în considerare este situată pe partea laterală a centrului, atunci elementul structural-funcțional devine un ac de păr cu umeri diferiți.

În general, există 4 tipuri de structuri cromozomiale. Primul tip sunt elementele structurale și funcționale telocentrice. Al doilea este acrocentric (al doilea umăr este foarte scurt și aproape imperceptibil). Al treilea tip sunt cromozomii submetacentrici, a căror formă seamănă cu litera „L”. În cele din urmă, al patrulea tip este metacentric. Cromozomii de acest tip au așa-numitele brațe, care au lungime egală. În plus, astfel de elemente seamănă cu litera și, în același timp, cu „V”.

Trebuie remarcat faptul că fiecare om nucleat conține douăzeci și trei de perechi de cromozomi, care sunt liniari. În plus, există un numar mare de copii ale ADN-ului mitocondrial

Merită să spunem câteva cuvinte despre elementele sexuale structurale și funcționale ale celulei umane. Aceștia sunt cromozomii Y și X. Prima conține aproximativ 58 de perechi de baze azotate, poartă 78 de gene și, în același timp, are o rată mare de mutație datorită mediului în care se află. Acest cromozom sexual poate fi transmis doar prin spermatozoizi. Ei, la rândul lor, sunt supuși unui număr mare de diviziunile celulare care apar în timpul gametogenezei. Locul spermatozoizilor este mediul extrem de oxidant al testiculelor, care stimulează întărirea unui astfel de proces precum mutația. Al doilea cromozom are aproximativ 150 de milioane de perechi de baze. Poartă aproape 1400 de gene. Bărbații au un cromozom X și un cromozom Y. Femeile au un set diferit. Au doi cromozomi X. Unul dintre ei merge la fată de la mama ei, iar al doilea este moștenit de la mama tatălui ei, adică. de la o bunica paternă.

Adesea există întrebări despre ce cromozomi sunt numiți omologi și neomologi. Răspunsul este acesta. Deci există cromozomi omologi. Acestea sunt elemente structurale și funcționale pereche situate într-o celulă diploidă. Cromozomii omologi diferă prin faptul că fiecare dintre ei este moștenit de la unul și de la celălalt părinte. Astfel de elemente au o secvență de nucleotide similară pe toată lungimea lor. Aceasta înseamnă că cromozomii omologi au aceleași gene care sunt în aceeași secvență. Este demn de remarcat faptul că studiul unui astfel de subiect este nu numai interesant, ci și foarte util în viață, pentru că este mai bine să știi cât mai multe despre corpul tău.

Trebuie adăugat că cromozomii omologi au întotdeauna același tip. De exemplu, ele pot fi celocentrice, submetacentrice, acrocentrice, metacentrice. Cromozomii neomologi conțin gene care sunt diferite. În plus, aceste elemente structurale și funcționale nu se conjugă în timpul meiozei. Cromozomii neomologi se combină independent unul de celălalt în celulă. Acest lucru a fost dovedit în timpul studiului caracteristicilor moștenirii trăsăturilor. De asemenea aceasta informatie a fost obţinută prin metoda citologică directă.

Informațiile enumerate mai sus vă vor ajuta să aveți o înțelegere de bază a cromozomilor în general.