عدد الكروموسومات في أنواع مختلفة من الكائنات الحية. كم عدد الكروموسومات التي تمتلكها القطة؟ يوفر علم الوراثة بيانات عن الجينومات المختلفة. ما هو النمط النووي

تم اقتراح مصطلح الكروموسوم لأول مرة بواسطة V. ومن الصعب جدًا تحديد أجسام الكروموسوم في نوى خلايا الطور البيني باستخدام الطرق المورفولوجية. يتم الكشف عن الكروموسومات نفسها، كأجسام واضحة وكثيفة يمكن رؤيتها بوضوح في المجهر الضوئي، قبل وقت قصير فقط من انقسام الخلايا.

إذا كان هذا العمل لا يناسبك، ففي أسفل الصفحة توجد قائمة بالأعمال المشابهة. يمكنك أيضًا استخدام زر البحث

محاضرة رقم 6

الكروموسومات

الكروموسومات هي البنية الوظيفية الرئيسية للتكاثر الذاتي للنواة، والتي يتركز فيها الحمض النووي وترتبط بها وظائف النواة. تم اقتراح مصطلح "الكروموسومات" لأول مرة من قبل دبليو فالدير في عام 1888.

من الصعب جدًا تحديد أجسام الكروموسومات في نوى خلايا الطور البيني باستخدام الطرق المورفولوجية. يتم الكشف عن الكروموسومات نفسها، كأجسام واضحة وكثيفة يمكن رؤيتها بوضوح في المجهر الضوئي، قبل وقت قصير فقط من انقسام الخلايا. في الطور البيني نفسه، تكون الكروموسومات كأجسام كثيفة غير مرئية، لأنها في حالة مفكوكة ومخففة.

عدد ومورفولوجية الكروموسومات

عدد الكروموسومات ثابت لجميع الخلايا في نوع معين من الحيوانات أو النباتات، ولكنه يختلف بشكل كبير بين الكائنات المختلفة. ولا يرتبط بمستوى تنظيم الكائنات الحية. يمكن أن تحتوي الكائنات البدائية على عدد كبير من الكروموسومات، بينما تحتوي الكائنات عالية التنظيم على عدد أقل بكثير من الكروموسومات. على سبيل المثال، في بعض الشعاعيين يصل عدد الكروموسومات إلى 1000-1600. الرقم القياسي بين النباتات في عدد الكروموسومات (حوالي 500) هو نبات السرخس، بينما تحتوي شجرة التوت على 308 كروموسومات. دعونا نعطي أمثلة على المحتوى الكمي للكروموسومات في بعض الكائنات الحية: جراد البحر 196، الإنسان 46، الشمبانزي 48، القمح اللين 42، البطاطس 18، ذباب الفاكهة 8، الذباب المنزلي 12. لوحظ أقل عدد من الكروموسومات (2) في واحد من أجناس الأسكاريس، يحتوي نبات Asteraceae Haplopapus على 4 كروموسومات فقط.

يختلف حجم الكروموسومات بشكل كبير بين الكائنات الحية المختلفة. وبالتالي، يمكن أن يختلف طول الكروموسومات من 0.2 إلى 50 ميكرون. توجد أصغر الكروموسومات في بعض الأوليات والفطريات والطحالب، بينما توجد الكروموسومات الصغيرة جدًا في الكتان وقصب البحر. فهي صغيرة جدًا بحيث يصعب رؤيتها بالمجهر الضوئي. تم العثور على أطول الكروموسومات في بعض الحشرات مستقيمة الأجنحة والبرمائيات والزنابق. يتراوح طول الكروموسومات البشرية بين 1.5 و10 ميكرون. يتراوح سمك الكروموسومات من 0.2 إلى 2 ميكرون.

من الأفضل دراسة مورفولوجية الكروموسومات في لحظة تكثيفها الأكبر، في الطور الاستوائي وفي بداية الطور الانفصالي. كروموسومات الحيوانات والنباتات في هذه الحالة عبارة عن هياكل على شكل قضيب بأطوال مختلفة وسمك ثابت إلى حد ما، وفي معظم الكروموسومات من السهل العثور على المنطقةانقباض الابتدائي، الذي يقسم الكروموسوم إلى قسمينكتف . يوجد في منطقة الانقباض الأساسيالسنترومير أو الحيز الحركي . وهو عبارة عن هيكل يشبه اللوحة على شكل قرص. ويرتبط بواسطة ألياف رفيعة بجسم الكروموسوم في منطقة الانقباض. الحيز الحركي غير مفهوم جيدًا من الناحية الهيكلية والوظيفية؛ ومن المعروف أنه أحد مراكز بلمرة التيوبيولين، حيث تنمو منه حزم من الأنابيب الدقيقة للمغزل الانقسامي متجهة نحو المريكزات. تشارك هذه الحزم من الأنابيب الدقيقة في حركة الكروموسومات إلى أقطاب الخلية أثناء الانقسام. وجود بعض الكروموسوماتانقباض ثانوي. يقع الأخير عادة بالقرب من الطرف البعيد للكروموسوم ويفصل قسمًا صغيرًاالأقمار الصناعية . حجم وشكل القمر الصناعي ثابت لكل كروموسوم. كما أن حجم وطول الانقباضات الثانوية ثابت جدًا أيضًا. بعض الانقباضات الثانوية عبارة عن مناطق متخصصة من الكروموسومات مرتبطة بتكوين النواة (المنظمين النوويين)؛ وبعضها الآخر لا يرتبط بتكوين النواة ولا يتم فهم دورها الوظيفي بشكل كامل. تنتهي أذرع الكروموسوم بأقسام طرفيةالتيلوميرات. الأطراف التيلوميرية للكروموسومات غير قادرة على الانضمام إلى الكروموسومات الأخرى أو شظاياها، على عكس نهايات الكروموسومات التي تفتقر إلى مناطق التيلومير (نتيجة الانقطاعات)، والتي يمكن أن تنضم إلى نفس الأطراف المكسورة للكروموسومات الأخرى.

بناءً على موقع الانقباض الأولي (السينترومير)، يتم تمييز ما يلي:أنواع الكروموسومات:

1. ما وراء المركزيقع السنترومير في المنتصف، والأذرع متساوية أو شبه متساوية في الطول، وفي الطور الاستوائي يكتسبشكل V؛

2. تحت المركزيتم إزاحة الانقباض الأولي قليلاً إلى أحد القطبين، وتكون إحدى الذراعين أطول قليلاً من الأخرى، وفي الطور الاستوائي يكون لهاتطبيقات الويب؛

3. مركزية الأطرافيتم إزاحة السنترومير بقوة إلى أحد القطبين، وذراع واحدة أطول بكثير من الأخرى، ولا ينحني في الطورية وله شكل على شكل قضيب؛

4. مركزيةيقع السنترومير في نهاية الكروموسوم، ولكن لم يتم العثور على مثل هذه الكروموسومات في الطبيعة.

عادةً ما يحتوي كل كروموسوم على سنترومير واحد فقط (كروموسومات أحادية المركز)، ولكن يمكن أن توجد كروموسوماتثنائي المركز (مع 2 سنتروميرز) ومتعدد المراكز(تمتلك العديد من السنتروميرات).

هناك أنواع (على سبيل المثال، البردي) لا تحتوي الكروموسومات فيها على مناطق مركزية مرئية (الكروموسومات ذات القسيم المركزي المنتشر). انهم يسمىلامركزي وغير قادرين على أداء الحركة المطلوبة أثناء انقسام الخلايا.

التركيب الكيميائي للكروموسومات

المكونات الرئيسية للكروموسومات هي الحمض النووي والبروتينات الأساسية (الهستونات). مجمع الحمض النووي مع الهستوناتالبروتين النووي الريبي منقوص الأكسجينيشكل (DNP) حوالي 90% من كتلة كلا الكروموسومات المعزولة من نوى الطور البيني وكروموسومات الخلايا المنقسمة. يكون محتوى DNP ثابتًا لكل كروموسوم في نوع معين من الكائنات الحية.

ومن المكونات المعدنية أهمها أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم التي تعطي اللدونة للكروموسومات، وإزالتها تجعل الكروموسومات هشة للغاية.

البنية التحتية

يتم تغطية كل كروموسوم الانقسام في الأعلىجليدة . الداخل هومصفوفة ، حيث يوجد خيط DNP ملتوي حلزونيًا بسمك 4-10 نانومتر.

تعد الألياف الأولية لـ DNP هي المكون الرئيسي الذي يتم تضمينه في بنية الكروموسومات الانقسامية والانقسامية. ولذلك، لفهم بنية مثل هذه الكروموسومات، من الضروري معرفة كيفية تنظيم هذه الوحدات كجزء من جسم الكروموسوم المدمج. بدأت الدراسة المكثفة للبنية التحتية للكروموسوم في منتصف الخمسينيات من القرن الماضي، والتي ارتبطت بإدخال المجهر الإلكتروني في علم الخلايا. هناك فرضيتان لتنظيم الكروموسومات.

1). Unimute تنص الفرضية على وجود جزيء DNP مزدوج الجديلة واحد فقط على الكروموسوم. تحتوي هذه الفرضية على تأكيد مورفولوجي، وتصوير شعاعي ذاتي، وكيميائي حيوي، وجيني، مما يجعل وجهة النظر هذه هي الأكثر شيوعًا اليوم، حيث تم إثباتها على الأقل بالنسبة لعدد من الكائنات (ذبابة الفاكهة، والخميرة).

2). متعدد النوى الفرضية هي أن العديد من جزيئات DNP مزدوجة الجديلة يتم دمجها في حزمة chromonema ، وبدورها 2-4 كرومونات ملتوية تشكل كروموسوم. تم إجراء جميع ملاحظات تعدد الكروموسومات تقريبًا باستخدام مجهر ضوئي على كائنات نباتية ذات كروموسومات كبيرة (الزنابق والبصل المتنوع والفاصوليا والترادسكانتيا والفاوانيا). من الممكن أن تكون ظاهرة بولينيوم الدم التي لوحظت في خلايا النباتات العليا هي سمة من سمات هذه الكائنات فقط.

وبالتالي، فمن الممكن أن يكون هناك عدة مبادئ مختلفة للتنظيم الهيكلي للكروموسومات في الكائنات حقيقية النواة.

في خلايا الطور البيني، يتم إزالة العديد من مناطق الكروموسومات، وهو ما يرتبط بعملها. انهم يسمىالكروماتين الحقيقي. يُعتقد أن المناطق الحقيقية للكروموسومات نشطة وتحتوي على المجموعة الرئيسية الكاملة من جينات الخلية أو الكائن الحي. يتم ملاحظة الكروماتين الحقيقي على شكل حبيبات دقيقة أو أنه غير مرئي على الإطلاق في نواة خلية الطور البيني.

أثناء انتقال الخلية من الانقسام إلى الطور البيني، تظل مناطق معينة من الكروموسومات المختلفة أو حتى الكروموسومات بأكملها مدمجة ومتصاعدة وملطخة جيدًا. تسمى هذه المناطقالكروماتين المغاير . وهو موجود في الخلية على شكل حبيبات خشنة وكتل ورقائق. عادةً ما توجد المناطق غير المتجانسة في المناطق التيلوميرية والمركزية والمناطق المحيطة بالنوى من الكروموسومات، ولكنها يمكن أن تكون أيضًا جزءًا من أجزائها الداخلية. إن فقدان أجزاء كبيرة من مناطق الكروموسومات غير المتجانسة لا يؤدي إلى موت الخلايا، لأنها ليست نشطة وجيناتها لا تعمل بشكل مؤقت أو دائم.

المصفوفة هي أحد مكونات الكروموسومات الانقسامية للنباتات والحيوانات، والتي يتم إطلاقها أثناء إزالة الصبغيات من الكروموسومات وتتكون من هياكل ليفية وحبيبية ذات طبيعة البروتين النووي الريبي. ولعل دور المصفوفة هو نقل المواد التي تحتوي على الحمض النووي الريبي (RNA) عن طريق الكروموسومات، وهو أمر ضروري لتكوين النواة واستعادة الكاريوبلازم نفسه في الخلايا الوليدة.

مجموعة الكروموسومات. النمط النووي

إن ثبات خصائص مثل الحجم وموقع الانقباضات الأولية والثانوية ووجود وشكل الأقمار الصناعية يحدد الفردية المورفولوجية للكروموسومات. بفضل هذه الفردية المورفولوجية، في العديد من أنواع الحيوانات والنباتات، من الممكن التعرف على أي مجموعة كروموسوم في أي خلية مقسمة.

يسمى مجموع عدد وحجم وشكل الكروموسوماتالنمط النووي من هذا النوع. النمط النووي يشبه وجه النوع. حتى في الأنواع ذات الصلة الوثيقة، تختلف مجموعات الكروموسومات عن بعضها البعض إما في عدد الكروموسومات، أو في حجم كروموسوم واحد أو عدة كروموسومات على الأقل، أو في شكل الكروموسومات وبنيتها. وبالتالي، يمكن أن يكون هيكل النمط النووي شخصية تصنيفية (منهجية)، والتي تستخدم بشكل متزايد في تصنيف الحيوانات والنباتات.

يسمى التمثيل البياني للنمط النوويرسم بياني.

يسمى عدد الكروموسومات في الخلايا الجرثومية الناضجةأحادي الصيغة الصبغية (يشار إليه بـ n ). تحتوي الخلايا الجسدية على ضعف عدد الكروموسوماتمجموعة ثنائية (2 ن ). تسمى الخلايا التي تحتوي على أكثر من مجموعتين من الكروموسوماتمتعدد الصيغة الصبغية (3 ن، 4 ن، 8 ن، الخ).

تحتوي المجموعة الثنائية الصبغيات على كروموسومات مقترنة متطابقة في الشكل والبنية والحجم، ولكن لها أصول مختلفة (أحدها من الأم والآخر من الأب). انهم يسمىمتماثل.

في العديد من الحيوانات ثنائية المسكن الأعلى في المجموعة الثنائية الصبغية يوجد واحد أو اثنين من الكروموسومات غير المتزاوجة التي تختلف في الذكور والإناث، وهذاجنسي الكروموسومات. تسمى الكروموسومات المتبقيةجسيمات ذاتية . تم وصف الحالات التي يكون فيها الذكر لديه كروموسوم جنسي واحد فقط، والأنثى لديها اثنان.

في العديد من الأسماك والثدييات (بما في ذلك البشر)، وبعض البرمائيات (الضفادع من جنسرنا ) ، الحشرات (الخنافس، Diptera، Orthoptera)، يُشار إلى الكروموسوم الكبير بالحرف X، والصغير بالحرف Y. في هذه الحيوانات، في النمط النووي للأنثى، يتم تمثيل الزوج الأخير بواسطة اثنين من الكروموسومات XX، وفي الذكر كروموسومات XY.

وفي الطيور والزواحف وأنواع معينة من الأسماك وبعض البرمائيات (البرمائيات الذيلية) والفراشات، يكون للجنس الذكري نفس الكروموسومات الجنسية ( WW - الكروموسومات)، والأنثى مختلفة (كروموسومات WZ).

في العديد من الحيوانات والبشر، في خلايا الأفراد الإناث، لا يعمل أحد الكروموسومات الجنسية، وبالتالي يبقى بالكامل في حالة لولبية (الكروماتين المغاير). تم العثور عليها في نواة الطور البيني على شكل كتلةالكروماتين الجنسيعلى الغشاء النووي الداخلي. تعمل كلا الكروموسومات الجنسية طوال الحياة في الجسم الذكري. إذا تم اكتشاف الكروماتين الجنسي في نواة خلايا الجسم الذكري، فهذا يعني أن لديه كروموسوم X إضافي (مرض XXY كلاينفلتر). قد يحدث هذا نتيجة لضعف الحيوانات المنوية أو تكوين البويضات. تستخدم دراسة محتوى الكروماتين الجنسي في نوى الطور البيني على نطاق واسع في الطب لتشخيص أمراض الكروموسومات البشرية الناجمة عن خلل في الكروموسومات الجنسية.

تغييرات النمط النووي

قد تترافق التغييرات في النمط النووي مع تغيير في عدد الكروموسومات أو تغيير في بنيتها.

التغيرات الكمية في النمط النووي: 1) تعدد الصبغيات. 2) اختلال الصيغة الصبغية.

تعدد الصبغيات هذه زيادة مضاعفة في عدد الكروموسومات مقارنة بالكروموسومات الفردية. ونتيجة لذلك، بدلا من الخلايا ثنائية الصيغة الصبغية العادية (2ن ) تتشكل، على سبيل المثال، ثلاثي الصيغة الصبغية (3ن ) ، رباعي الصيغة الصبغية (4ن ) ، ثماني الصيغة الصبغية (8ن ) الخلايا. وهكذا، في البصل، الذي تحتوي خلاياه ثنائية الصبغيات على 16 كروموسومًا، تحتوي الخلايا ثلاثية الصبغيات على 24 كروموسومًا، وتحتوي الخلايا رباعية الصبغيات على 32 كروموسومًا. الخلايا متعددة الصيغ الصبغية كبيرة الحجم ولها قدرة أكبر على البقاء.

ينتشر تعدد الصيغ الصبغية في الطبيعة، خاصة بين النباتات، التي نشأت العديد من أنواعها نتيجة لتضاعف عدد الكروموسومات عدة مرات. معظم النباتات المزروعة، مثل قمح الخبز، والشعير متعدد الصفوف، والبطاطس، والقطن، ومعظم نباتات الفاكهة ونباتات الزينة، هي عبارة عن متعددات الصيغة الصبغية طبيعية.

من الناحية التجريبية، يتم الحصول على الخلايا متعددة الصيغة الصبغية بسهولة أكبر عن طريق عمل قلويدالكولشيسين أو غيرها من المواد التي تعطل الانقسام الفتيلي. يدمر الكولشيسين المغزل، بحيث تظل الكروموسومات المضاعفة بالفعل في المستوى الاستوائي ولا تتباعد إلى القطبين. بعد توقف عمل الكولشيسين، تشكل الكروموسومات نواة مشتركة، ولكنها أكبر (متعددة الصيغ الصبغية). خلال الانقسامات اللاحقة، ستتضاعف الكروموسومات مرة أخرى وتتحرك نحو القطبين، ولكن سيبقى ضعف عددها. تستخدم polyploids التي تم الحصول عليها صناعيا على نطاق واسع في تربية النباتات. تم إنشاء أصناف من بنجر السكر ثلاثي الصيغة الصبغية والجاودار رباعي الصيغة الصبغية والحنطة السوداء ومحاصيل أخرى.

في الحيوانات، تعدد الصبغيات الكامل نادر جدًا. على سبيل المثال، في جبال التبت، يعيش أحد أنواع الضفادع، التي يوجد في السهل مجموعة كروموسوم ثنائية الصبغيات، وسكان الجبال العالية لديهم مجموعة ثلاثية الصبغيات، أو حتى رباعية الصبغيات.

في البشر، يؤدي تعدد الصبغيات إلى عواقب سلبية حادة. ولادة أطفال مصابين بتعدد الصبغيات أمر نادر للغاية. عادة ما يحدث موت الكائن الحي في المرحلة الجنينية من التطور (حوالي 22.6٪ من جميع حالات الإجهاض التلقائي تكون ناجمة عن تعدد الصيغ الصبغية). تجدر الإشارة إلى أن ثلاثي الصيغة الصبغية يحدث 3 مرات أكثر من رباعي الصيغة الصبغية. إذا ولد الأطفال المصابون بمتلازمة ثلاثية الصيغة الصبغية، فإنهم يعانون من تشوهات في نمو الأعضاء الخارجية والداخلية، ويكونون غير قابلين للحياة عمليًا ويموتون في الأيام الأولى بعد الولادة.

يتم ملاحظة تعدد الصبغيات الجسدية في كثير من الأحيان. وهكذا، في خلايا الكبد البشرية، مع التقدم في السن، تصبح الخلايا المنقسمة أقل فأقل، ولكن عدد الخلايا ذات النواة الكبيرة أو النواتين يزداد. إن تحديد كمية الحمض النووي في مثل هذه الخلايا يُظهر بوضوح أنها أصبحت متعددة الصيغة الصبغية.

اختلال الصيغة الصبغية هذه زيادة أو نقصان في عدد الكروموسومات التي ليست مضاعفًا للعدد الفردي. الكائنات المختلة الصيغة الصبغية، أي الكائنات الحية التي تحتوي جميع خلاياها على مجموعات مختلة الصيغة الصبغية من الكروموسومات، عادة ما تكون عقيمة أو غير قابلة للحياة. وكمثال على اختلال الصيغة الصبغية، فكر في بعض أمراض الكروموسومات البشرية. متلازمة كلاينفلتر: تحتوي خلايا الجسم الذكري على كروموسوم X إضافي، مما يؤدي إلى تخلف جسدي عام للجسم، وبشكل خاص جهازه التناسلي، وتشوهات عقلية. متلازمة داون: يوجد كروموسوم إضافي في الزوج الحادي والعشرين، مما يؤدي إلى التخلف العقلي، وتشوهات الأعضاء الداخلية؛ ويصاحب المرض بعض العلامات الخارجية للخرف ويحدث عند الرجال والنساء. تنجم متلازمة تيرنر عن عدم وجود كروموسوم X واحد في خلايا الجسم الأنثوي؛ يتجلى في تخلف الجهاز التناسلي والعقم والعلامات الخارجية للخرف. إذا فقد كروموسوم X واحد في خلايا الجسم الذكري، يحدث الموت في المرحلة الجنينية.

تنشأ الخلايا المختلة الصيغة الصبغية باستمرار في كائن متعدد الخلايا نتيجة لانتهاك المسار الطبيعي لانقسام الخلايا. وكقاعدة عامة، تموت هذه الخلايا بسرعة، ولكن في بعض الحالات المرضية للجسم تتكاثر بنجاح. على سبيل المثال، تتميز نسبة عالية من الخلايا المختلة الصيغة الصبغية للعديد من الأورام الخبيثة لدى البشر والحيوانات.

التغيرات الهيكلية في النمط النووي.تحدث إعادة ترتيب الكروموسومات، أو انحرافات الكروموسومات، نتيجة لانقطاع واحد أو عدة كروموسومات أو كروماتيدات. تستطيع أجزاء الكروموسوم الموجودة في مواقع الانفصال الاتصال ببعضها البعض أو مع أجزاء من الكروموسومات الأخرى في المجموعة. الانحرافات الكروموسومية هي من الأنواع التالية.حذف وهذا هو فقدان القسم الأوسط من الكروموسوم.اختلاف هذا هو انفصال الجزء النهائي للكروموسوم.الانقلاب تمزيق جزء من الكروموسوم، وتدويره 180 درجة 0 والانضمام إلى نفس الكروموسوم. هذا يعطل ترتيب النيوكليوتيدات.الازدواجية قطع جزء من الكروموسوم وربطه بالكروموسوم المتماثل.النقل انفصال جزء من الكروموسوم وارتباطه بكروموسوم غير متماثل.

نتيجة لإعادة الترتيب هذه، يمكن تشكيل كروموسومات ثنائية المركز وغير مركزية. تؤدي عمليات الحذف والتمايز والانتقالات الكبيرة إلى تغيير شكل الكروموسومات بشكل كبير وتكون مرئية بوضوح تحت المجهر. يتم الكشف عن عمليات الحذف والانتقالات الصغيرة، وكذلك الانقلابات، من خلال التغيرات في وراثة الجينات الموضعية في مناطق الكروموسومات المتأثرة بإعادة الترتيب، والتغيرات في سلوك الكروموسومات أثناء تكوين الأمشاج.

تؤدي التغييرات الهيكلية في النمط النووي دائمًا إلى عواقب سلبية. على سبيل المثال، تحدث متلازمة "صرخة القطة" بسبب طفرة كروموسومية (انقسام) في الزوج الخامس من الكروموسومات لدى البشر؛ يتجلى في تطور غير طبيعي للحنجرة، مما يؤدي إلى "المواء" بدلاً من البكاء الطبيعي في مرحلة الطفولة المبكرة، وتأخر في النمو الجسدي والعقلي.

تضاعف الكروموسوم

أساس مضاعفة (تكرار) الكروموسومات هو عملية تكرار الحمض النووي، أي. عملية التكاثر الذاتي لجزيئات الحمض النووي، مما يضمن النسخ الدقيق للمعلومات الوراثية ونقلها من جيل إلى جيل. يبدأ تخليق الحمض النووي بتباعد الخيوط، كل منها بمثابة قالب لتوليف حبلا ابنة. منتجات التضاعف هي جزيئين من الحمض النووي الابنتين، كل منهما يتكون من أحد الوالدين وشريط ابنة واحد. يحتل بوليميراز الحمض النووي مكانًا مهمًا بين إنزيمات التضاعف، والذي يقوم بالتوليف بمعدل حوالي 1000 نيوكليوتيدات في الثانية (في البكتيريا). تضاعف الحمض النووي هو شبه محافظ، أي. أثناء تركيب جزيئين من الحمض النووي، يحتوي كل منهما على سلسلة "قديمة" وسلسلة "جديدة" (تم إثبات طريقة التكرار هذه بواسطة واتسون وكريك في عام 1953). يتم "تشابك" الأجزاء التي يتم تصنيعها أثناء التضاعف على شريط واحد بواسطة إنزيم DNA ligase.

تتضمن عملية التضاعف بروتينات تعمل على فك حلزون الحمض النووي المزدوج، وتثبيت الأجزاء غير الملتوية، ومنع تشابك الجزيئات.

يحدث تضاعف الحمض النووي في حقيقيات النوى بشكل أبطأ (حوالي 100 نيوكليوتيدات في الثانية)، ولكن في نفس الوقت في عدة نقاط في جزيء DNA واحد.

وبما أن تخليق البروتين يحدث أيضًا في وقت واحد مع تكرار الحمض النووي، فيمكننا التحدث عن تكرار الكروموسوم. أظهرت الدراسات التي أجريت في الخمسينيات من القرن العشرين أنه بغض النظر عن عدد سلاسل الحمض النووي المرتبة طوليًا التي تحتويها كروموسومات الكائنات الحية من مختلف الأنواع، أثناء انقسام الخلايا، تتصرف الكروموسومات كما لو أنها تتكون من وحدتين فرعيتين متضاعفتين في وقت واحد. بعد التضاعف، الذي يحدث في الطور البيني، يصبح كل كروموسوم مزدوجًا، وحتى قبل أن يبدأ الانقسام في الخلية، يكون كل شيء جاهزًا للتوزيع المتساوي للكروموسومات بين الخلايا الابنة. إذا لم يحدث الانقسام بعد التضاعف، تصبح الخلية متعددة الصيغة الصبغية. أثناء تكوين كروموسومات البوليتين، تتكرر الكروموسومات، ولكنها لا تتباعد، مما يؤدي إلى الحصول على كروموسومات عملاقة تحتوي على عدد كبير من الكروموسومات.

تحتوي على الجينات. يأتي اسم "الكروموسوم" من الكلمات اليونانية (chrōma - اللون، اللون، sōma - الجسم)، ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه عندما تنقسم الخلايا، فإنها تصبح ملونة بشكل مكثف في وجود الأصباغ الأساسية (على سبيل المثال، الأنيلين).

لقد فكر العديد من العلماء منذ بداية القرن العشرين في السؤال: "كم عدد الكروموسومات الموجودة في الإنسان؟" لذلك، حتى عام 1955، كانت كل "عقول البشرية" مقتنعة بأن عدد الكروموسومات عند الإنسان هو 48، أي. 24 زوجا. وكان السبب هو أن ثيوفيلوس بينتر (عالم من تكساس) أخطأ في إحصائها في الأقسام التحضيرية للخصيتين البشريتين، وذلك بموجب قرار المحكمة (1921). بعد ذلك، توصل علماء آخرون أيضًا إلى هذا الرأي باستخدام طرق حسابية مختلفة. وحتى بعد تطوير طريقة لفصل الكروموسومات، لم يطعن الباحثون في نتيجة بينتر. تم اكتشاف الخطأ من قبل العالمين ألبرت ليفان وجو هين ثيو في عام 1955، حيث قاما بحساب عدد أزواج الكروموسومات لدى الشخص بدقة، وهي 23 (تم استخدام تكنولوجيا أكثر حداثة لحسابها).

تحتوي الخلايا الجسدية والجرثومية على مجموعة كروموسومات مختلفة في الأنواع البيولوجية، وهو ما لا يمكن قوله عن الخصائص المورفولوجية للكروموسومات، والتي تكون ثابتة. تحتوي على مجموعة مضاعفة (ثنائية الصيغة الصبغية)، مقسمة إلى أزواج من الكروموسومات المتطابقة (المتماثلة)، والتي تتشابه في الشكل (البنية) والحجم. جزء واحد دائمًا من أصل الأب، والآخر من أصل الأم. يتم تمثيل الخلايا الجنسية البشرية (الأمشاج) بمجموعة أحادية الصيغة الصبغية (مفردة) من الكروموسومات. عندما يتم تخصيب البويضة، تتحد مجموعات أحادية الصيغة الصبغية من الأمشاج الأنثوية والذكورية في نواة زيجوت واحدة. في هذه الحالة، تتم استعادة الطلب المزدوج. من الممكن أن نقول بدقة عدد الكروموسومات التي يمتلكها الشخص - هناك 46 منها، 22 زوجًا منها عبارة عن كروموسومات جسمية وزوج واحد عبارة عن كروموسومات جنسية (جونوسومات). هناك اختلافات بين الجنسين - المورفولوجية والهيكلية (تكوين الجينات). في الكائن الأنثوي، يحتوي زوج الجونوسومات على اثنين من كروموسومات X (زوج XX)، وفي الكائن الذكري، يحتوي على كروموسوم X واحد وكروموسوم Y (زوج XY).

من الناحية الشكلية، تتغير الكروموسومات أثناء انقسام الخلايا، عندما تتضاعف (باستثناء الخلايا الجرثومية التي لا يحدث فيها ازدواج). ويتكرر هذا عدة مرات، ولكن لم يلاحظ أي تغيير في مجموعة الكروموسومات. تكون الكروموسومات أكثر وضوحًا في إحدى مراحل انقسام الخلايا (الطورية). خلال هذه المرحلة، يتم تمثيل الكروموسومات بتكوينين منقسمين طوليًا (الكروماتيدات الشقيقة)، والتي تضيق وتتحد في منطقة ما يسمى بالانقباض الأولي، أو السنترومير (عنصر إلزامي للكروموسوم). التيلوميرات هي نهايات الكروموسوم. من الناحية الهيكلية، يتم تمثيل الكروموسومات البشرية بواسطة الحمض النووي (الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين)، الذي يشفر الجينات التي تتكون منها. وتحمل الجينات بدورها معلومات حول سمة معينة.

يعتمد التطور الفردي على عدد الكروموسومات الموجودة لدى الشخص. هناك مفاهيم مثل: اختلال الصيغة الصبغية (تغيير في عدد الكروموسومات الفردية) وتعدد الصيغة الصبغية (عدد المجموعات الصبغية أكبر من المجموعة الصبغية الثنائية). يمكن أن يكون الأخير من عدة أنواع: فقدان كروموسوم متماثل (أحادي الصبغي)، أو المظهر (تثلث الصبغي - واحد إضافي، رباعي الصبغي - اثنان إضافيان، وما إلى ذلك). كل هذا نتيجة للطفرات الجينومية والكروموسومية، والتي يمكن أن تؤدي إلى حالات مرضية مثل متلازمة كلاينفلتر، ومتلازمة شيرشيفسكي-تيرنر وغيرها من الأمراض.

وبالتالي، فإن القرن العشرين فقط أعطى إجابات على جميع الأسئلة، والآن يعرف كل سكان كوكب الأرض المتعلمين عدد الكروموسومات التي يمتلكها الشخص. يعتمد جنس الجنين على تركيبة الكروموسومات الـ 23 (XX أو XY)، ويتم تحديد ذلك أثناء الإخصاب واندماج الخلايا التناسلية الأنثوية والذكرية.

علم الوراثة هو العلم الذي يدرس أنماط الوراثة والتنوع لجميع الكائنات الحية. وهذا العلم هو الذي يمنحنا المعرفة حول عدد الكروموسومات في أنواع الكائنات المختلفة وحجم الكروموسومات وموقع الجينات فيها وكيفية وراثة الجينات. يدرس علم الوراثة أيضًا الطفرات التي تحدث أثناء تكوين خلايا جديدة.

مجموعة الكروموسومات

كل كائن حي (الاستثناء الوحيد هو البكتيريا) لديه كروموسومات. وهي موجودة في كل خلية من خلايا الجسم بكمية معينة. في جميع الخلايا الجسدية، تتكرر الكروموسومات مرتين أو ثلاث مرات أو أكثر، اعتمادًا على نوع الحيوان أو نوع الكائن النباتي. في الخلايا الجرثومية، تكون مجموعة الكروموسوم أحادية الصيغة الصبغية، أي مفردة. يعد ذلك ضروريًا حتى يتم استعادة المجموعة الصحيحة من الجينات للجسم عند اندماج خليتين جرثوميتين. ومع ذلك، فإن مجموعة الكروموسومات الفردية تحتوي أيضًا على جينات مسؤولة عن تنظيم الكائن الحي بأكمله. وقد لا يظهر بعضها في النسل إذا كانت الخلية التناسلية الثانية تحتوي على خصائص أقوى.

كم عدد الكروموسومات التي تمتلكها القطة؟

ستجد الإجابة على هذا السؤال في هذا القسم. يحتوي كل نوع من الكائنات الحية، سواء النبات أو الحيوان، على مجموعة محددة من الكروموسومات. تحتوي كروموسومات نوع واحد من الكائنات على طول معين من جزيء الحمض النووي، ومجموعة معينة من الجينات. كل هيكل من هذا القبيل له حجمه الخاص.

والكلاب - حيواناتنا الأليفة؟ الكلب لديه 78 كروموسوما. وبمعرفة هذا الرقم، هل من الممكن تخمين عدد الكروموسومات التي تمتلكها القطة؟ من المستحيل التخمين. لأنه لا توجد علاقة بين عدد الكروموسومات ومدى تعقيد تنظيم الحيوان. كم عدد الكروموسومات التي تمتلكها القطة؟ هناك 38 منهم.

اختلافات حجم الكروموسوم

يمكن أن يكون لجزيء الحمض النووي، الذي يحتوي على نفس عدد الجينات، أطوال مختلفة في الأنواع المختلفة.

علاوة على ذلك، فإن الكروموسومات نفسها لها أحجام مختلفة. يمكن لبنية معلوماتية واحدة أن تستوعب جزيء DNA طويلًا أو قصيرًا جدًا. ومع ذلك، فإن الكروموسومات ليست صغيرة جدًا أبدًا. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه عندما تتباعد هياكل الابنة، يلزم وزن معين للمادة، وإلا فلن يحدث الاختلاف نفسه.

عدد الكروموسومات في الحيوانات المختلفة

كما ذكرنا أعلاه، لا توجد علاقة بين عدد الكروموسومات ومدى تعقيد تنظيم الحيوان، لأن هذه الهياكل لها أحجام مختلفة.

عدد الكروموسومات الموجودة في القطة هو نفس عدد القطط الأخرى: النمر، جاكوار، النمر، بوما وغيرهم من ممثلي هذه العائلة. تحتوي العديد من الكلاب على 78 كروموسومًا. نفس الكمية للدجاج المنزلي. الحصان المحلي لديه 64 حصان، وحصان برزيوالسكي لديه 76.

البشر لديهم 46 كروموسوما. لدى الغوريلا والشمبانزي 48، وقرود المكاك لديها 42.

يحتوي الضفدع على 26 كروموسومًا. لا يوجد سوى 16 منهم في الخلية الجسدية للحمام وفي القنفذ - 96. في البقرة - 120. في الجلكى - 174.

بعد ذلك، نقدم بيانات عن عدد الكروموسومات في خلايا بعض الحيوانات اللافقارية. النملة، مثل الدودة المستديرة، لديها كروموسومين فقط في كل خلية جسدية. لدى النحلة 16 منها، والفراشة لديها 380 من هذه الهياكل في خليتها، ولدى أجهزة الأشعة حوالي 1600.

تظهر البيانات المأخوذة من الحيوانات أعدادًا مختلفة من الكروموسومات. وتجدر الإشارة إلى أن ذبابة الفاكهة، التي يستخدمها علماء الوراثة أثناء التجارب الجينية، تحتوي على 8 كروموسومات في الخلايا الجسدية.

عدد الكروموسومات في النباتات المختلفة

عالم النبات أيضًا متنوع للغاية في عدد هذه الهياكل. وهكذا، فإن كل من البازلاء والبرسيم لديها 14 كروموسوما. البصل - 16. البتولا - 84. ذيل الحصان - 216، والسرخس - حوالي 1200.

الاختلافات بين الذكور والإناث

يختلف الذكور والإناث وراثيا في كروموسوم واحد فقط. في الإناث يشبه هذا الهيكل الحرف الروسي "X"، وفي الذكور يشبه "Y". في بعض أنواع الحيوانات، تمتلك الإناث كروموسوم "Y" بينما يمتلك الذكور كروموسوم "X".

يتم توريث السمات الموجودة على هذه الكروموسومات غير المتجانسة من الأب إلى الابن ومن الأم إلى الابنة. المعلومات المثبتة على الكروموسوم "Y" لا يمكن أن تنتقل إلى الفتاة، لأن الشخص الذي لديه هذه البنية هو بالضرورة ذكر.

الأمر نفسه ينطبق على الحيوانات: إذا رأينا قطة كاليكو، يمكننا بالتأكيد أن نقول أن هذه أنثى.

لأن الكروموسوم X الخاص بالإناث فقط هو الذي يحتوي على الجين المقابل. هذا الهيكل هو التاسع عشر في المجموعة الفردية، أي في الخلايا الجرثومية، حيث يكون عدد الكروموسومات دائمًا أقل مرتين من الخلايا الجسدية.

عمل المربين

من خلال معرفة هيكل الجهاز الذي يخزن المعلومات عن الجسم، وكذلك قوانين وراثة الجينات وخصائص مظاهرها، يقوم المربون بتطوير أنواع جديدة من النباتات.

غالبًا ما يحتوي القمح البري على مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات. لا يوجد الكثير من الممثلين البريين الذين لديهم رباعي الصيغة الصبغية. تحتوي الأصناف المزروعة في كثير من الأحيان على مجموعات من الهياكل رباعية الصيغة الصبغية وحتى السداسية في خلاياها الجسدية. يؤدي ذلك إلى تحسين الإنتاجية ومقاومة الطقس وجودة الحبوب.

علم الوراثة هو علم مثير للاهتمام. إن بنية الجهاز الذي يحتوي على معلومات حول بنية الكائن الحي بأكمله متشابهة في جميع الكائنات الحية. ومع ذلك، فإن كل نوع من المخلوقات له خصائصه الوراثية الخاصة. إحدى خصائص النوع هو عدد الكروموسومات. الكائنات الحية من نفس النوع لديها دائمًا عدد ثابت معين منها.

في بعض الأحيان يقدمون لنا مفاجآت مذهلة. على سبيل المثال، هل تعرف ما هي الكروموسومات وكيف تؤثر؟

نقترح النظر في هذه المشكلة من أجل تحديد النقطة مرة واحدة وإلى الأبد.

بالنظر إلى الصور العائلية، ربما لاحظت أن أفراد العائلة الواحدة يشبهون بعضهم البعض: الأطفال يشبهون الآباء، والآباء يشبهون الأجداد. ينتقل هذا التشابه من جيل إلى جيل من خلال آليات مذهلة.

تحتوي جميع الكائنات الحية، من الكائنات وحيدة الخلية إلى الفيلة الأفريقية، على كروموسومات في نواة الخلية - وهي خيوط رفيعة وطويلة لا يمكن رؤيتها إلا بالمجهر الإلكتروني.

الكروموسومات (اليونانية القديمة χρῶμα - اللون و σῶμα - الجسم) هي هياكل البروتين النووي في نواة الخلية، حيث تتركز معظم المعلومات الوراثية (الجينات). وهي مصممة لتخزين هذه المعلومات وتنفيذها ونقلها.

كم عدد الكروموسومات لدى الإنسان

وفي نهاية القرن التاسع عشر، اكتشف العلماء أن عدد الكروموسومات في الأنواع المختلفة ليس هو نفسه.

على سبيل المثال، البازلاء لديها 14 كروموسومًا، ولديك 42، وفي البشر - 46 (أي 23 زوجًا). ومن هنا ينشأ إغراء استنتاج أنه كلما زاد عددها، زاد تعقيد المخلوق الذي يمتلكها. ومع ذلك، في الواقع هذا ليس هو الحال على الاطلاق.

من بين 23 زوجًا من الكروموسومات البشرية، هناك 22 زوجًا من الكروموسومات الجسدية وزوج واحد من الكروموسومات الجنسية (الكروموسومات الجنسية). لدى الجنسين اختلافات مورفولوجية وهيكلية (تكوين الجينات).

في الكائن الأنثوي، يحتوي زوج من الجونوسومات على اثنين من الكروموسومات X (زوج XX)، وفي الكائن الذكر، يحتوي على كروموسوم X واحد وكروموسوم Y واحد (زوج XY).

يعتمد جنس الجنين على تركيبة كروموسومات الزوج الثالث والعشرين (XX أو XY). ويتم تحديد ذلك عن طريق الإخصاب واندماج الخلايا التناسلية الأنثوية والذكورية.

قد تبدو هذه الحقيقة غريبة، لكن من حيث عدد الكروموسومات فإن الإنسان أدنى مرتبة من كثير من الحيوانات. على سبيل المثال، بعض الماعز المؤسفة لديها 60 كروموسومات، والحلزون لديه 80.

الكروموسوماتتتكون من بروتين وجزيء DNA (الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين)، يشبه الحلزون المزدوج. تحتوي كل خلية على حوالي 2 متر من الحمض النووي، وفي المجمل يوجد حوالي 100 مليار كيلومتر من الحمض النووي في خلايا جسمنا.

هناك حقيقة مثيرة للاهتمام وهي أنه إذا كان هناك كروموسوم إضافي أو إذا كان واحد على الأقل من الـ 46 مفقودًا، فإن الشخص يعاني من طفرة واضطرابات خطيرة في النمو (مرض داون، وما إلى ذلك).

تعد الأبحاث الوراثية لجسم الإنسان من أهم الأبحاث الضرورية لسكان الكوكب بأكمله. إن علم الوراثة له أهمية كبيرة في دراسة أسباب الأمراض الوراثية أو الاستعداد لها. سنخبرك كم عدد الكروموسومات لدى الشخص،وما قد تكون هذه المعلومات مفيدة ل.

كم عدد أزواج الكروموسومات التي يمتلكها الإنسان؟

تم تصميم خلية الجسم لتخزين وتنفيذ ونقل المعلومات الوراثية. يتم إنشاؤه من جزيء DNA ويسمى بالكروموسوم. يهتم الكثير من الناس بمسألة عدد أزواج الكروموسومات الموجودة في الشخص.

لدى البشر 23 زوجًا من الكروموسومات.حتى عام 1955، أخطأ العلماء في حساب عدد الكروموسومات فكان 48، أي. 24 زوجا. تم اكتشاف الخطأ من قبل العلماء باستخدام تقنيات أكثر دقة.

تختلف مجموعة الكروموسومات في الخلايا الجسدية والجرثومية. المجموعة المضاعفة (ثنائية الصيغة الصبغية) موجودة فقط في الخلايا التي تحدد بنية (جسدية) الجسم البشري. جزء واحد من أصل الأم، والجزء الآخر من أصل الأب.

تحتوي الجونوسومات (الكروموسومات الجنسية) على زوج واحد فقط. أنها تختلف في تكوين الجينات. لذلك، اعتمادا على الجنس، يكون لدى الشخص تكوين مختلف لزوج الجونوسومات. من الحقيقة كم عدد الكروموسومات لدى المرأة،جنس الطفل الذي لم يولد بعد لا يعتمد. المرأة لديها مجموعة من الكروموسومات XX. ولا تؤثر خلاياها التناسلية على تطور الخصائص الجنسية أثناء إخصاب البويضة. يعتمد الانتماء إلى جنس معين على رمز المعلومات الخاص به كم عدد الكروموسومات لدى الرجل. إن الفرق بين الكروموسومات XX و XY هو الذي يحدد جنس الجنين. تسمى الأزواج الـ 22 المتبقية من الكروموسومات جسمية، أي. نفس الشيء لكلا الجنسين.

• لدى المرأة 22 زوجًا من الكروموسومات الجسدية وزوجًا واحدًا XX؛
• لدى الرجل 22 زوجًا من الكروموسومات الجسدية وزوج XY واحد.

يتغير هيكل الكروموسومات أثناء الانقسام في عملية مضاعفة الخلايا الجسدية. تنقسم هذه الخلايا باستمرار، لكن المجموعة المكونة من 23 زوجًا لها قيمة ثابتة. يتأثر هيكل الكروموسومات بالحمض النووي. تشكل الجينات التي تشكل الكروموسومات رمزًا محددًا تحت تأثير الحمض النووي. وبالتالي، فإن المعلومات التي تم الحصول عليها خلال عملية ترميز الحمض النووي تحدد الخصائص الفردية للشخص.

التغيرات في التركيب الكمي للكروموسومات

يحدد النمط النووي للشخص مجموع الكروموسومات. في بعض الأحيان يمكن تعديله لأسباب كيميائية أو فيزيائية. يمكن أن يختلف العدد الطبيعي البالغ 23 كروموسومًا في الخلايا الجسدية. وتسمى هذه العملية اختلال الصيغة الصبغية.

1. قد يكون العدد أقل، فهذا هو الصبغي الأحادي.
2. إذا لم يكن هناك زوج من الخلايا الذاتية، فإن هذا الهيكل يسمى nullisomy.
3. إذا تمت إضافة كروموسوم ثالث إلى زوج من الخلايا التي تشكل الكروموسوم، فهذا هو التثلث الصبغي.

تؤدي التغييرات المختلفة في المجموعة الكمية إلى إصابة الشخص بأمراض خلقية. تؤدي التشوهات في بنية الكروموسومات إلى الإصابة بمتلازمة داون ومتلازمة إدواردز وغيرها من الحالات.

هناك أيضًا شكل مختلف يسمى تعدد الصيغ الصبغية. مع هذا الانحراف، تحدث زيادة متعددة في الكروموسومات، أي مضاعفة زوج من الخلايا التي تشكل جزءًا من كروموسوم واحد. يمكن أن تتواجد الخلية ثنائية الصيغة الصبغية أو الخلية الجرثومية ثلاث مرات (ثلاثية الصيغة الصبغية). إذا كانت موجودة 4 أو 5 مرات، فإن هذه الزيادة تسمى رباعي الصيغة الصبغية وخماسية الصيغة الصبغية، على التوالي. إذا كان لدى الإنسان مثل هذا الانحراف فإنه يموت خلال الأيام الأولى من حياته. يتم تمثيل عالم النبات على نطاق واسع من خلال تعدد الصبغيات. توجد زيادة متعددة في الكروموسومات في الحيوانات: اللافقاريات والأسماك. الطيور مع هذا الشذوذ تموت.