07.04.2015 13.10.2015

DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) یک درشت مولکول است که اطلاعات مربوط به بدن را از نسلی به نسل دیگر منتقل می کند.
پروتئین ها زنجیره های پلی پپتیدی را تشکیل می دهند که اطلاعات مربوط به آنها توسط اسید دئوکسی ریبونوکلئیک ذخیره می شود. هر ناحیه ای که حاوی داده های مربوط به چنین زنجیره ای باشد، ژن نامیده می شود. مولکول‌های اسید دئوکسی ریبونوکلئیک که در داخل یک سلول قرار دارند، مجموعاً حامل اطلاعات ژنتیکی کل ارگانیسم هستند.

مرجع تاریخی

کشف مولکول اسید دئوکسی ریبونوکلئیک در سال 1869 انجام شد. فیزیولوژیست سوئیسی فردریش میشر ماده ای را کشف کرد که نوکلئین نام داشت. اهمیت این کشف بزرگ در ابتدا آنطور که باید قدردانی نمی شد. برای مدت طولانی اعتقاد بر این بود که نوکلئین چیزی بیش از یک انبار فسفر نیست.
با ظهور قرن بیستم، مطالعه اسید دئوکسی ریبونوکلئیک ادامه یافت، با این حال، در آغاز قرن، اکثریت قریب به اتفاق دانشمندان در این زمینه حتی تصور نمی کردند که DNA یک انتقال دهنده اطلاعات است. به نظر آنها، ساختار آن برای انجام چنین عملکرد پیچیده ای بسیار ساده و تکراری است.

یک پیشرفت علمی در سال 1944 رخ داد که مشخص شد DNA از اهمیت علمی بالایی برخوردار است. اسوالد اوری، دانشمند، به همراه دو همکار مک‌لین مک‌کارتی و کالین مک‌لئود، تحقیقاتی را روی اسید دئوکسی ریبونوکلئیک انجام دادند که منجر به انتشاری در مجله پزشکی تجربی شد. این مقاله ثابت کرد که اسید دئوکسی ریبونوکلئیک "ماده" ژن ها است و حامل اطلاعات ارثی است.

DNA - انتقال اطلاعات ارثی

به محض اینکه ثابت شد دئوکسی ریبونوکلئیک اسید چیزی بیش از کد ژنی یک موجود زنده نیست و نقش مهمی به عنوان حامل اطلاعات دارد، تحقیقات زیست شناسان مسیر درستی را در پیش گرفت. مطالعه سریع مدارها و اتصالات آغاز شد. تا سال 1950، فقط می‌توان تشخیص داد که مولکول DNA از زنجیره‌های نوکلیدی تشکیل شده است، اما نحوه اتصال آنها به یکدیگر و تعداد آنها ناشناخته باقی مانده است.
تنها در سال 1953 مشخص شد که در داخل مولکول اسید دئوکسی ریبونوکلئیک بین انواع مختلف بازهای نیتروژنی روابط وجود دارد. مولکول DNA خود به عنوان یک مارپیچ دوگانه نشان داده شد.
انتقال اطلاعات ارثی توسط دئوکسی ریبونوکلئیک اسید را می توان با روش تبادل اطلاعات افراد مقایسه کرد. ما این کار را با استفاده از صداها و حروف انجام می دهیم. در DNA با استفاده از بازهای اسید نیتروژن.
هر مارپیچ یک ماکرومولکول از بازهای نیتروژن دار، اسید ریبوکسیک و یک باقیمانده اسید فسفریک تشکیل شده است. پیوندها می توانند دنباله های مختلفی داشته باشند؛ مشخصه اصلی آنها این است که همه آنها به دنباله مارپیچ دوم مرتبط هستند. این ویژگی را قاعده تکمیلی می نامند.
مارپیچ دوگانه زنجیره های پلیمری مانند یک نردبان طناب است. هر مرحله در آن یک جفت نوکلئوتید است که توسط یک ترکیب قند-فسفات به هم متصل شده است. تفاوت اصلی بین مولکول های DNA و یکدیگر در توالی جفت ها است. اما دقیقاً این آرایش کدی است که بر اساس آن ترتیب پروتئین های تولید شده توسط سلول ها تعیین می شود.

با مقایسه این فرآیند با نوع انسانی حامل و انتقال اطلاعات، می توان گفت که در این مورد با الفبای ضعیفی روبرو هستیم که در آن فقط چهار حرف وجود دارد. همه کلمات و همچنین جملات از آنها ساخته شده اند.
این کد زمانی رمزگشایی شد که مردم متوجه شدند این کد باینری نیست، بلکه سه‌گانه است. هر اسید آمینه در یک پروتئین کاملاً با توالی سه نوکلئوتید در RNA و DNA، کدون ها مطابقت دارد.

اسید دئوکسی ریبونوکلئیک اطلاعات را دو بار منتقل می کند: هنگام تقسیم به دو قسمت و هنگام رمزگذاری یک پروتئین. بنابراین، داده ها به سلول تازه تشکیل شده منتقل می شوند. در طول فرآیند همانند سازی، DNA از خود یک کپی می سازد. رشته های متصل کننده مارپیچ جدا شده و یک زنجیره مکمل جدید ساخته می شود. هر یک از دو سلول تازه تشکیل شده حاوی یک نسخه مشابه از اسید دئوکسی ریبونوکلئیک است. بنابراین، تمام اطلاعات ژنتیکی حفظ می شود.

کاربرد عملی دانش در مورد دی اکسی ریبونوکلئیک اسید

دانش به دست آمده در مورد مولکول DNA دشوار است که بیش از حد برآورد شود. کاربرد عملی آنها برای بشریت اهمیت زیادی دارد. اساساً با کشف راز ماکرومولکول، مردم به ژن ها دسترسی پیدا کردند. توسعه علم اسید دئوکسی ریبونوکلئیک فرصت های نامحدودی را برای زیست شناسی و پزشکی باز می کند.
دانش در مورد ماهیت ارثی اسید دئوکسی ریبونوکلئیک کاربرد عملی در مهندسی ژنتیک پیدا کرده است که بر توسعه پزشکی بالینی تأثیر می گذارد. روش های مبتنی بر مطالعه DNA نوترکیب فرصت های جدیدی را برای مطالعه بیماری های ارثی باز کرده است.
فناوری مورد استفاده برای مولکول های DNA نوترکیب برای علم مطالعه سلول های زنده انقلابی بوده است. راه های جدیدی برای پزشکی و صنعت گشوده شده است تا مقادیر کافی از پروتئین هایی را که قبلاً به مقدار محدود یا اصلاً به دست می آمدند به دست آورند.

افسوس که تحقیق هنوز کامل نشده است. با این حال، تا به امروز کارهای زیادی انجام شده است. اینها روشهای شبیه سازی DNA و مهندسی ژنتیک هستند. فناوری DNA نوترکیب به یک پیشرفت واقعی در پزشکی تبدیل شده است. این امکان را برای پیوند مواد ژنتیکی از یک موجود به موجود دیگر فراهم می کند. جهت در حال مطالعه و توسعه است، با این حال، برخی از یافته های آن در حال حاضر به طور فعال در عمل استفاده می شود.

نیاز به کاربرد دانش در مورد DNA در عمل

ژن درمانی این امکان را به وجود آورده است که ژن های کاملاً سالم را به بدن افراد بیمار وارد کند که قادر به انجام کامل آن باشند
کار این اجازه می دهد تا اختلالات متابولیکی که توسط ژن های جهش یافته ایجاد شده اند، بازسازی شوند. امروزه از این روش برای درمان کودکان مبتلا به نقص ایمنی که ناشی از نقص آدنوزین دآمیناز است استفاده می شود.
توسعه درمان برای بسیاری از بیماری ها با استفاده از فناوری DNA نوترکیب در مرحله تحقیقات بالینی است. اینها بیماری هایی مانند:
هموفیلی B، با وجود خونریزی از نوع هماتوم تعریف می شود.
هیپرکلسترولمی خانوادگی؛
فیبروز کیستیک و غیره

اگر ژنتیک در حال توسعه فعال در پزشکی است، پس مهمترین نتایج عملی را در کشاورزی به ارمغان آورده است. به لطف او، تولیدات کشاورزی به سطح جدیدی رسیده است. گونه های جدیدی از گیاهان که مورد علاقه بشریت هستند در حال توسعه هستند. وظیفه دانشمندان نه تنها توسعه گونه های جدید، بلکه القای مفیدترین ویژگی ها در آنها است.

چشم انداز توسعه علم DNA

علم اسید دئوکسی ریبونوکلئیک به طور فعال در حال توسعه است، اما با وجود این، هنوز در مرحله اولیه توسعه خود است. دانشمندان در مرحله نهایی چه انتظاری دارند؟ این یک پیروزی کامل بر پدیده هایی مانند بیماری و گرسنگی و توانایی شبیه سازی موجودات زنده و تغییر ویژگی های موجودات است. شاید به زودی نوع جدیدی از افراد ایجاد شود که تصویر کاملی باشد که همه ما در طول تاریخ خود برای آن تلاش می کنیم.
کشف رمز و راز DNA آغاز عصر جدیدی در توسعه زیست شناسی بود. همانطور که بررسی شد، نه تنها اکتشافات علمی، بلکه کنجکاوی ها و موارد سرگرم کننده نیز اتفاق افتاد.
به عنوان مثال، هنگام مطالعه مگس میوه، دانشمندان شروع به نامگذاری خنده دار به کشفیات خود کردند. به یک جفت ژن که منجر به عدم وجود اندام‌های تناسلی خارجی در زنان و مردان می‌شود، نام‌های عروسک «باربی» و «کن» داده شد و ژن جهش‌یافته که صاحب آن به سرعت می‌میرد، به نام شخصیت کارتونی معروف نامگذاری شد. کارتون "Sousepark" "Kenny".

دانشمندان در حال مطالعه اسید دئوکسی ریبونوکلئیک و استفاده از نتایج تحقیقات در عمل هستند. نتایج کار آنها برای بشریت مهم است. ژنتیک دانان و علمی که آنها ترویج می کنند، قدرت تغییر جهان و بهبود آن را دارند.

اطلاعات ژنتیکی در یک سلول ژن ها، کد ژنتیکی و خواص آن. ماهیت ماتریسی واکنش های بیوسنتز. بیوسنتز پروتئین و اسیدهای نوکلئیک

اطلاعات ژنتیکی در یک سلول

تولید مثل از نوع خود یکی از ویژگی های اساسی موجودات زنده است. به لطف این پدیده، شباهت نه تنها بین ارگانیسم ها، بلکه بین سلول های فردی و همچنین اندامک های آنها (میتوکندری و پلاستیدها) وجود دارد. اساس مادی این شباهت، انتقال اطلاعات ژنتیکی رمزگذاری شده در توالی نوکلئوتیدی DNA است که از طریق فرآیندهای همانندسازی DNA (خود تکراری) انجام می شود. تمام ویژگی ها و خواص سلول ها و موجودات به لطف پروتئین هایی است که ساختار آنها در درجه اول توسط توالی نوکلئوتیدهای DNA تعیین می شود. بنابراین، بیوسنتز اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها اهمیت بالایی در فرآیندهای متابولیک دارد. واحد ساختاری اطلاعات ارثی ژن است.

ژن ها، کد ژنتیکی و خواص آن

اطلاعات ارثی در یک سلول یکپارچه نیست؛ به "کلمات" جداگانه - ژن ها تقسیم می شود.

ژنواحد ابتدایی اطلاعات ژنتیکی است.

کار بر روی برنامه "ژنوم انسان" که به طور همزمان در چندین کشور انجام شد و در اوایل قرن حاضر تکمیل شد، به ما این درک را داد که یک فرد تنها حدود 25-30 هزار ژن دارد، اما اطلاعاتی از بیشتر DNA ما دارد. هرگز خوانده نمی‌شود، زیرا حاوی تعداد زیادی بخش، تکرار و ژن‌های بی‌معنی است که صفاتی را که برای انسان از بین رفته‌اند (دم، موهای بدن و غیره) رمزگذاری می‌کنند. علاوه بر این، تعدادی از ژن‌های مسئول ایجاد بیماری‌های ارثی و همچنین ژن‌های هدف دارویی، رمزگشایی شده‌اند. با این حال، کاربرد عملی نتایج به‌دست‌آمده در حین اجرای این برنامه به زمانی موکول می‌شود که ژنوم افراد بیشتری رمزگشایی شود و تفاوت آن‌ها مشخص شود.

ژن هایی که ساختار اولیه پروتئین، ریبوزومی یا RNA انتقالی را کد می کنند نامیده می شوند ساختاریو ژن هایی که فعال یا سرکوب اطلاعات خواندن از ژن های ساختاری را فراهم می کنند - نظارتی. با این حال، حتی ژن های ساختاری نیز دارای مناطق تنظیمی هستند.

اطلاعات ارثی موجودات در DNA به شکل ترکیبات خاصی از نوکلئوتیدها و توالی آنها رمزگذاری شده است. کد ژنتیکی. ویژگی های آن عبارتند از: سه گانه، اختصاصی بودن، جهانی بودن، افزونگی و عدم همپوشانی. علاوه بر این، هیچ علامت نگارشی در کد ژنتیکی وجود ندارد.

هر اسید آمینه در DNA توسط سه نوکلئوتید رمزگذاری می شود - سه قلو،به عنوان مثال، متیونین توسط سه گانه TAC کدگذاری می شود، یعنی کد سه گانه است. از طرف دیگر، هر سه گانه تنها یک اسید آمینه را رمزگذاری می کند که ویژگی یا عدم ابهام آن است. کد ژنتیکی برای همه موجودات زنده جهانی است، یعنی اطلاعات ارثی در مورد پروتئین های انسانی توسط باکتری ها قابل خواندن است و بالعکس. این نشان دهنده وحدت مبدأ جهان ارگانیک است. با این حال، 64 ترکیب از سه نوکلئوتید تنها با 20 اسید آمینه مطابقت دارد، در نتیجه یک اسید آمینه می تواند توسط 2 تا 6 سه قلو رمزگذاری شود، یعنی کد ژنتیکی اضافی یا منحط است. سه سه قلو اسید آمینه متناظر ندارند، آنها نامیده می شوند کدون ها را متوقف کنید، زیرا آنها پایان سنتز زنجیره پلی پپتیدی را نشان می دهند.

توالی بازها در سه قلوهای DNA و آمینو اسیدهایی که آنها کد می کنند

* کدون توقف، نشان دهنده پایان سنتز زنجیره پلی پپتیدی است.

اختصارات نام اسیدهای آمینه:

آلا - آلانین

ارگ - آرژنین

اصن - آسپاراژین

Asp - اسید آسپارتیک

وال - والین

او - هیستیدین

گلی - گلیسین

Gln - گلوتامین

گلو - اسید گلوتامیک

ایل - ایزولوسین

لیو - لوسین

لیز - لیزین

مت - متیونین

طرفدار پرولین

سر - سرین

تیر - تیروزین

Tre - ترئونین

تری - تریپتوفان

فن - فنیل آلانین

سیس - سیستئین

اگر شروع به خواندن اطلاعات ژنتیکی نه از اولین نوکلئوتید در سه گانه، بلکه از نوکلئوتید دوم کنید، نه تنها چارچوب خواندن تغییر می کند - پروتئین سنتز شده به این روش نه تنها در توالی نوکلئوتید، بلکه در ساختار نیز کاملاً متفاوت خواهد بود. و خواص هیچ علامت نگارشی بین سه قلوها وجود ندارد، بنابراین هیچ مانعی برای جابجایی چارچوب خواندن وجود ندارد، که فضایی را برای وقوع و حفظ جهش ها باز می کند.

ماهیت ماتریسی واکنش های بیوسنتز

سلول‌های باکتریایی هر 20 تا 30 دقیقه و سلول‌های یوکاریوتی هر روز و حتی بیشتر می‌توانند دو برابر شوند، که به سرعت و دقت بالایی در همانندسازی DNA نیاز دارد. علاوه بر این، هر سلول حاوی صدها و هزاران نسخه از بسیاری از پروتئین ها، به ویژه آنزیم ها است، بنابراین، روش "تقطی" تولید آنها برای تولید مثل آنها غیرقابل قبول است. یک روش مترقی تر مهر زدن است که به شما امکان می دهد کپی های دقیق متعددی از محصول به دست آورید و همچنین هزینه آن را کاهش دهید. برای مهر زنی، ماتریسی مورد نیاز است که از آن برداشت ایجاد می شود.

در سلول ها، اصل سنتز الگو این است که مولکول های جدید پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک مطابق با برنامه تعبیه شده در ساختار مولکول های از قبل موجود همان اسیدهای نوکلئیک (DNA یا RNA) سنتز می شوند.

بیوسنتز پروتئین و اسیدهای نوکلئیک

همانندسازی DNA DNA یک بیوپلیمر دو رشته ای است که مونومرهای آن نوکلئوتید هستند. اگر بیوسنتز DNA بر اساس اصل فتوکپی اتفاق می افتاد، تحریفات و خطاهای متعدد در اطلاعات ارثی ناگزیر به وجود می آمد که در نهایت منجر به مرگ موجودات جدید می شد. بنابراین، روند دو برابر شدن DNA به طور متفاوتی اتفاق می افتد، به روشی نیمه محافظه کارانه: مولکول DNA باز می شود و یک زنجیره جدید بر روی هر یک از زنجیره ها بر اساس اصل مکملیت سنتز می شود. فرآیند تولید مثل خود یک مولکول DNA، تضمین کپی دقیق اطلاعات ارثی و انتقال آن از نسلی به نسل دیگر، نامیده می شود. همانند سازی(از لات replicationo- تکرار). در نتیجه همانند سازی، دو نسخه کاملاً دقیق از مولکول DNA مادر تشکیل می شود که هر کدام حامل یک نسخه از مولکول DNA مادر هستند.

فرآیند تکثیر در واقع بسیار پیچیده است، زیرا تعدادی پروتئین در آن دخیل هستند. برخی از آنها مارپیچ دوگانه DNA را باز می کنند، برخی دیگر پیوندهای هیدروژنی بین نوکلئوتیدهای زنجیره های مکمل را می شکنند، برخی دیگر (به عنوان مثال، آنزیم DNA پلیمراز) نوکلئوتیدهای جدیدی را بر اساس اصل مکملیت انتخاب می کنند و غیره. دو مولکول DNA به عنوان یک نتیجه تکثیر در طول تقسیم سلول های دختر تازه تشکیل شده به دو قسمت می شود.

خطاها در فرآیند تکثیر به ندرت اتفاق می‌افتند، اما اگر رخ دهند، به سرعت توسط DNA پلیمرازها و آنزیم‌های ترمیم‌کننده خاص از بین می‌روند، زیرا هر گونه خطا در توالی نوکلئوتیدی می‌تواند منجر به تغییر غیرقابل برگشت در ساختار و عملکرد پروتئین شود. و در نهایت تأثیر نامطلوبی بر زنده ماندن یک سلول جدید یا حتی یک فرد می گذارد.

بیوسنتز پروتئین.همانطور که فیلسوف برجسته قرن نوزدهم، F. Engels به طور مجازی بیان کرد: "زندگی شکلی از وجود اجسام پروتئینی است." ساختار و خواص مولکول های پروتئین با ساختار اولیه آنها، یعنی توالی اسیدهای آمینه کدگذاری شده در DNA تعیین می شود. نه تنها وجود خود پلی پپتید، بلکه عملکرد سلول به طور کلی به دقت بازتولید این اطلاعات بستگی دارد، بنابراین فرآیند سنتز پروتئین از اهمیت بالایی برخوردار است. به نظر می رسد که این پیچیده ترین فرآیند سنتز در سلول باشد، زیرا شامل سیصد آنزیم مختلف و سایر درشت مولکول ها می شود. علاوه بر این، با سرعت بالا جریان دارد که به دقت بیشتری نیاز دارد.

دو مرحله اصلی در بیوسنتز پروتئین وجود دارد: رونویسی و ترجمه.

رونویسی(از لات رونویسی- بازنویسی) بیوسنتز مولکول های mRNA روی یک ماتریس DNA است.

از آنجایی که مولکول DNA شامل دو زنجیره ضد موازی است، خواندن اطلاعات از هر دو زنجیره منجر به تشکیل mRNA های کاملاً متفاوت می شود، بنابراین بیوسنتز آنها تنها بر روی یکی از زنجیره ها امکان پذیر است که بر خلاف زنجیره دوم کدگذاری یا کدوژنیک نامیده می شود. غیر کد زا یا غیر کدوژنیک فرآیند بازنویسی توسط یک آنزیم خاص، RNA پلیمراز، که نوکلئوتیدهای RNA را بر اساس اصل مکمل بودن انتخاب می کند، تضمین می شود. این فرآیند می تواند هم در هسته و هم در اندامک هایی رخ دهد که DNA خود را دارند - میتوکندری و پلاستید.

مولکول های mRNA که در طول رونویسی سنتز می شوند، تحت یک فرآیند پیچیده آماده سازی برای ترجمه قرار می گیرند (mRNA های میتوکندری و پلاستید می توانند در داخل اندامک ها باقی بمانند، جایی که مرحله دوم بیوسنتز پروتئین رخ می دهد). در طی فرآیند بلوغ mRNA، سه نوکلئوتید اول (AUG) و یک دم از نوکلئوتیدهای آدنیل به آن متصل می‌شوند که طول آن تعیین می‌کند چند نسخه از پروتئین می‌تواند روی یک مولکول خاص سنتز شود. تنها پس از آن mRNA های بالغ از طریق منافذ هسته ای هسته را ترک می کنند.

به موازات آن، فرآیند فعال سازی اسید آمینه در سیتوپلاسم اتفاق می افتد که طی آن اسید آمینه به tRNA آزاد مربوطه می پیوندد. این فرآیند توسط یک آنزیم خاص کاتالیز می شود و به ATP نیاز دارد.

پخش(از لات پخش- انتقال) بیوسنتز یک زنجیره پلی پپتیدی بر روی یک ماتریس mRNA است که طی آن اطلاعات ژنتیکی به دنباله اسید آمینه زنجیره پلی پپتیدی ترجمه می شود.

مرحله دوم سنتز پروتئین اغلب در سیتوپلاسم رخ می دهد، به عنوان مثال در ER خشن. برای وقوع آن، وجود ریبوزوم ها، فعال شدن tRNA، که در طی آن اسیدهای آمینه مربوطه را متصل می کنند، وجود یون های Mg2+ و همچنین شرایط محیطی بهینه (دما، pH، فشار و غیره) ضروری است.

برای شروع پخش ( شروعیک زیر واحد ریبوزومی کوچک به یک مولکول mRNA آماده برای سنتز متصل می شود و سپس با توجه به اصل مکمل بودن کدون اول (AUG)، یک tRNA حامل آمینو اسید متیونین انتخاب می شود. تنها پس از این، زیر واحد ریبوزومی بزرگ متصل می شود. در ریبوزوم مونتاژ شده دو کدون mRNA وجود دارد که اولین آنها قبلاً اشغال شده است. یک tRNA دوم که حامل یک اسید آمینه نیز می باشد به کدون مجاور آن اضافه می شود و پس از آن با کمک آنزیم ها پیوند پپتیدی بین باقی مانده های اسید آمینه ایجاد می شود. ریبوزوم یک کدون از mRNA را حرکت می دهد. اولین tRNA آزاد شده از یک اسید آمینه پس از اسید آمینه بعدی به سیتوپلاسم باز می گردد و قطعه ای از زنجیره پلی پپتیدی آینده، همانطور که بود، روی tRNA باقی مانده آویزان می شود. tRNA بعدی به کدون جدیدی که خود را در ریبوزوم می‌بیند متصل می‌شود، این فرآیند تکرار می‌شود و مرحله به مرحله زنجیره پلی پپتیدی طولانی می‌شود، یعنی. طویل شدن

پایان سنتز پروتئین ( خاتمه دادن) به محض مواجه شدن با یک توالی نوکلئوتیدی خاص در مولکول mRNA که برای یک اسید آمینه (کدون توقف) کد نمی کند، رخ می دهد. پس از این، ریبوزوم، mRNA و زنجیره پلی پپتیدی جدا می شوند و پروتئین تازه سنتز شده ساختار مناسب را به دست می آورد و به بخشی از سلول منتقل می شود که در آن وظایف خود را انجام می دهد.

ترجمه یک فرآیند بسیار انرژی بر است، زیرا انرژی یک مولکول ATP برای اتصال یک اسید آمینه به tRNA مصرف می شود و چندین اسید آمینه دیگر برای حرکت ریبوزوم در طول مولکول mRNA استفاده می شود.

برای سرعت بخشیدن به سنتز مولکول های پروتئین خاص، چندین ریبوزوم می توانند به طور متوالی به یک مولکول mRNA متصل شوند که یک ساختار واحد را تشکیل می دهند - پلی زومی

سلول واحد ژنتیکی موجود زنده است. کروموزوم ها، ساختار (شکل و اندازه) و عملکرد آنها. تعداد کروموزوم ها و ثبات گونه ای آنها. سلول های سوماتیک و زایا. چرخه زندگی سلولی: اینترفاز و میتوز. میتوز تقسیم سلول های جسمی است. میوز. مراحل میتوز و میوز. رشد سلول‌های زاینده در گیاهان و حیوانات. تقسیم سلولی اساس رشد، نمو و تولید مثل موجودات است. نقش میوز و میتوز

سلول - واحد ژنتیکی موجودات زنده

علیرغم اینکه نوکلئیک اسیدها حامل اطلاعات ژنتیکی هستند، اجرای این اطلاعات در خارج از سلول غیرممکن است که با مثال ویروس ها به راحتی قابل اثبات است. این موجودات که اغلب فقط حاوی DNA یا RNA هستند، نمی توانند به طور مستقل تولید مثل کنند؛ برای انجام این کار، آنها باید از دستگاه ارثی سلول استفاده کنند. آنها حتی نمی توانند بدون کمک خود سلول به سلول نفوذ کنند، مگر از طریق استفاده از مکانیسم های انتقال غشایی یا به دلیل آسیب سلولی. بیشتر ویروس ها ناپایدار هستند و تنها پس از چند ساعت قرار گرفتن در هوای آزاد می میرند. در نتیجه، سلول واحد ژنتیکی یک موجود زنده است که دارای حداقل مجموعه ای از اجزاء برای حفظ، تغییر و اجرای اطلاعات ارثی و همچنین انتقال آن به فرزندان است.

بیشتر اطلاعات ژنتیکی یک سلول یوکاریوتی در هسته قرار دارد. ویژگی سازماندهی آن این است که برخلاف DNA یک سلول پروکاریوتی، مولکول های DNA یوکاریوت ها بسته نیستند و مجتمع های پیچیده ای را با پروتئین ها - کروموزوم ها تشکیل می دهند.

کروموزوم ها، ساختار (شکل و اندازه) و عملکرد آنها

کروموزوم(از یونانی کروم- رنگ، رنگ آمیزی و سوما- بدن) ساختار هسته سلولی است که حاوی ژن ها است و حاوی اطلاعات ارثی خاصی در مورد ویژگی ها و خواص ارگانیسم است.

گاهی اوقات به مولکول های DNA حلقوی پروکاریوت ها کروموزوم نیز می گویند. کروموزوم‌ها قادر به تکثیر هستند؛ آنها دارای فردیت ساختاری و عملکردی هستند و آن را در طول نسل‌ها حفظ می‌کنند. هر سلول تمام اطلاعات ارثی بدن را حمل می کند، اما تنها بخش کوچکی در آن کار می کند.

اساس کروموزوم یک مولکول DNA دو رشته ای مملو از پروتئین است. در یوکاریوت ها، پروتئین های هیستونی و غیرهیستونی با DNA تعامل دارند، در حالی که در پروکاریوت ها، پروتئین های هیستونی وجود ندارند.

کروموزوم ها در هنگام تقسیم سلولی در زیر میکروسکوپ نوری بهتر دیده می شوند، زمانی که در نتیجه تراکم، ظاهر اجسام میله ای شکل را به خود می گیرند که توسط یک انقباض اولیه از هم جدا شده اند. سانترومر - روی شانه ها. روی یک کروموزوم نیز ممکن است وجود داشته باشد انقباض ثانویه، که در برخی موارد به اصطلاح جدا می شود ماهواره. انتهای کروموزوم ها نامیده می شود تلومرها. تلومرها از چسبیدن انتهای کروموزوم ها به یکدیگر جلوگیری می کنند و از اتصال آنها به غشای هسته ای در یک سلول غیرقابل تقسیم اطمینان می دهند. در ابتدای تقسیم، کروموزوم ها دو برابر می شوند و از دو کروموزوم دختر تشکیل می شوند - کروماتید، در سانترومر محکم می شود.

کروموزوم ها بر اساس شکلشان به کروموزوم های هم بازو، نابرابر بازو و کروموزوم میله ای شکل تقسیم می شوند. اندازه کروموزوم ها به طور قابل توجهی متفاوت است، اما کروموزوم متوسط ​​دارای ابعاد 5 $× $ 1.4 میکرون است.

در برخی موارد، کروموزوم ها، در نتیجه تکرارهای متعدد DNA، حاوی صدها و هزاران کروماتید هستند: چنین کروموزوم های غول پیکری نامیده می شوند. پلی تین. آنها در غدد بزاقی لارو مگس سرکه و همچنین در غدد گوارشی کرم های گرد یافت می شوند.

تعداد کروموزوم ها و ثبات گونه ای آنها. سلول های سوماتیک و زایا

طبق نظریه سلولی، سلول واحدی از ساختار، فعالیت حیاتی و رشد یک موجود زنده است. بنابراین، عملکردهای مهم موجودات زنده مانند رشد، تولید مثل و تکامل ارگانیسم در سطح سلولی فراهم می شود. سلول های موجودات چند سلولی را می توان به سلول های جسمی و تولید مثلی تقسیم کرد.

سلول های سوماتیک- اینها همه سلول های بدن هستند که در نتیجه تقسیم میتوزی تشکیل شده اند.

مطالعه کروموزوم ها این امکان را به وجود آورده است که مشخص شود سلول های سوماتیک بدن هر گونه بیولوژیکی با تعداد ثابتی از کروموزوم ها مشخص می شود. به عنوان مثال، یک فرد دارای 46 عدد از آنها است. مجموعه کروموزوم های سلول های سوماتیک نامیده می شود دیپلوئید(2n)، یا دو برابر.

سلول های جنسی، یا گامت هاسلول های تخصصی هستند که برای تولید مثل جنسی استفاده می شوند.

گامت ها همیشه حاوی نیمی از کروموزوم های سلول های سوماتیک هستند (در انسان - 23)، بنابراین مجموعه کروموزوم های سلول های زاینده نامیده می شود. هاپلوئید(ن)، یا مجرد. تشکیل آن با تقسیم سلولی میوز همراه است.

مقدار DNA در سلول های سوماتیک 2c و در سلول های جنسی - 1c تعیین می شود. فرمول ژنتیکی سلول های سوماتیک به صورت 2n2c و سلول های جنسی - 1n1c نوشته شده است.

در هسته برخی از سلول های سوماتیک، تعداد کروموزوم ها ممکن است با تعداد آنها در سلول های سوماتیک متفاوت باشد. اگر این اختلاف بیشتر از یک، دو، سه و غیره مجموعه هاپلوئید باشد، چنین سلولی نامیده می شود پلی پلوئید(به ترتیب سه، تترا، پنتاپلوئید). در چنین سلول هایی، فرآیندهای متابولیک معمولاً بسیار فشرده پیش می روند.

تعداد کروموزوم ها به خودی خود یک ویژگی خاص گونه نیست، زیرا موجودات مختلف می توانند تعداد کروموزوم های مساوی داشته باشند، اما موجودات مرتبط می توانند تعداد متفاوتی داشته باشند. به عنوان مثال، پلاسمودیوم مالاریا و کرم گرد اسب هر کدام دو کروموزوم دارند، در حالی که انسان و شامپانزه به ترتیب دارای 46 و 48 کروموزوم هستند.

کروموزوم های انسان به دو گروه اتوزوم و کروموزوم جنسی (هتروکروموزوم) تقسیم می شوند. خودکاردر سلول های جسمی انسان 22 جفت وجود دارد که برای مردان و زنان یکسان است و کروموزوم های جنسیفقط یک جفت، اما این است که جنسیت فرد را تعیین می کند. دو نوع کروموزوم جنسی وجود دارد - X و Y. سلول های بدن زنان حامل دو کروموزوم X و مردان - X و Y هستند.

کاریوتایپ- این مجموعه ای از ویژگی های مجموعه کروموزوم یک ارگانیسم است (تعداد کروموزوم ها، شکل و اندازه آنها).

رکورد مشروط کاریوتایپ شامل تعداد کل کروموزوم ها، کروموزوم های جنسی و انحرافات احتمالی در مجموعه کروموزوم ها است. به عنوان مثال، کاریوتایپ یک مرد نرمال به صورت 46، XY، و کاریوتایپ یک زن عادی به صورت 46، XX نوشته می شود.

چرخه زندگی سلولی: اینترفاز و میتوز

سلول ها هر بار دوباره به وجود نمی آیند، آنها فقط در نتیجه تقسیم سلول های مادر تشکیل می شوند. پس از تقسیم، سلول های دختر به مدتی نیاز دارند تا اندامک ها را تشکیل دهند و ساختار مناسبی را به دست آورند که عملکرد یک عملکرد خاص را تضمین کند. این دوره زمانی نامیده می شود بلوغ

مدت زمانی از پیدایش سلول در اثر تقسیم تا تقسیم یا مرگ آن نامیده می شود چرخه زندگی یک سلول

در سلول های یوکاریوتی، چرخه زندگی به دو مرحله اصلی تقسیم می شود: اینترفاز و میتوز.

اینترفاز- این دوره زمانی در چرخه زندگی است که در طی آن سلول تقسیم نمی شود و به طور طبیعی عمل می کند. اینترفاز به سه دوره تقسیم می شود: دوره های G 1 -، S- و G2 -.

G 1 -دوره(پیش سنتز، پس میتوتیک) دوره ای از رشد و نمو سلول است که طی آن سنتز فعال RNA، پروتئین ها و سایر مواد لازم برای حمایت کامل از زندگی سلول تازه تشکیل شده رخ می دهد. در پایان این دوره، سلول ممکن است شروع به آماده شدن برای تکثیر DNA خود کند.

که در دوره S(مصنوعی) فرآیند تکثیر DNA خود رخ می دهد. تنها قسمتی از کروموزوم که همانندسازی نمی‌شود، سانترومر است، بنابراین مولکول‌های DNA حاصل کاملاً از هم جدا نمی‌شوند، بلکه در کنار هم نگه داشته می‌شوند و در ابتدای تقسیم کروموزوم ظاهری X شکل دارد. فرمول ژنتیکی یک سلول پس از دو برابر شدن DNA 2n4c است. همچنین در دوره S، سانتریول های مرکز سلول دو برابر می شوند.

G 2 -دوره(پس سینتتیک، پرمیتوتیک) با سنتز شدید RNA، پروتئین ها و ATP لازم برای فرآیند تقسیم سلولی و همچنین جداسازی سانتریول ها، میتوکندری ها و پلاستیدها مشخص می شود. تا پایان اینترفاز، کروماتین و هسته به وضوح قابل تشخیص باقی می مانند، یکپارچگی پوشش هسته مختل نمی شود و اندامک ها تغییر نمی کنند.

برخی از سلول های بدن قادر به انجام وظایف خود در طول عمر بدن هستند (نورون های مغز ما، سلول های ماهیچه ای قلب)، در حالی که برخی دیگر برای مدت کوتاهی وجود دارند و پس از آن می میرند (سلول های اپیتلیال روده، سلول های اپیدرمی پوست). در نتیجه، بدن باید دائماً تحت فرآیندهای تقسیم سلولی و تشکیل سلول‌های جدید قرار گیرد که جایگزین سلول‌های مرده شوند. سلول هایی که قابلیت تقسیم دارند نامیده می شوند ساقه. در بدن انسان آنها در مغز استخوان قرمز، در لایه های عمیق اپیدرم پوست و مکان های دیگر یافت می شوند. با استفاده از این سلول ها می توانید اندام جدیدی را رشد دهید، به جوان سازی برسید و همچنین بدن را شبیه سازی کنید. چشم‌انداز استفاده از سلول‌های بنیادی کاملاً روشن است، اما جنبه‌های اخلاقی و اخلاقی این مشکل همچنان مورد بحث قرار می‌گیرد، زیرا در بیشتر موارد از سلول‌های بنیادی جنینی به‌دست‌آمده از جنین‌های انسانی کشته شده در حین سقط جنین استفاده می‌شود.

مدت زمان اینترفاز در سلول های گیاهی و حیوانی به طور متوسط ​​10-20 ساعت است، در حالی که میتوز حدود 1-2 ساعت طول می کشد.

در طول تقسیمات پی در پی در موجودات چند سلولی، سلول های دختر با خواندن اطلاعات از تعداد فزاینده ای از ژن ها متنوع تر می شوند.

برخی از سلول ها به مرور زمان تقسیم نمی شوند و می میرند، که ممکن است به دلیل تکمیل برخی عملکردها باشد، مانند سلول های پوستی و سلول های خونی اپیدرم، یا به دلیل آسیب به این سلول ها توسط عوامل محیطی، به ویژه پاتوژن ها. مرگ سلولی برنامه ریزی شده ژنتیکی نامیده می شود آپوپتوز، در حالی که مرگ تصادفی - نکروز.

میتوز تقسیم سلول های جسمی است. مراحل میتوز

میتوز- روشی برای تقسیم غیر مستقیم سلول های جسمی.

در طی میتوز، سلول از یک سری مراحل متوالی عبور می کند که در نتیجه هر سلول دختر همان مجموعه کروموزوم هایی را دریافت می کند که در سلول مادر وجود دارد.

میتوز به چهار مرحله اصلی تقسیم می شود: پروفاز، متافاز، آنافاز و تلوفاز. پروفاز- طولانی ترین مرحله میتوز که در طی آن کروماتین متراکم می شود و در نتیجه کروموزوم های X شکل متشکل از دو کروماتید (کروموزوم های دختر) قابل مشاهده می شوند. در این حالت، هسته ناپدید می شود، سانتریول ها به قطب های سلول واگرا می شوند و یک دوک آکروماتین (دوک تقسیم) از میکروتوبول ها شروع به تشکیل می کند. در پایان پروفاز، غشای هسته ای به وزیکول های جداگانه تجزیه می شود.

که در متافازکروموزوم ها با سانترومرهای خود در امتداد خط استوای سلول قرار گرفته اند که ریزلوله های دوک کاملاً تشکیل شده به آن متصل هستند. در این مرحله از تقسیم، کروموزوم ها بیشترین فشرده سازی را دارند و شکل مشخصی دارند که امکان مطالعه کاریوتیپ را فراهم می کند.

که در آنافازتکثیر سریع DNA در سانترومرها اتفاق می افتد، در نتیجه کروموزوم ها شکافته می شوند و کروماتیدها به قطب های سلول که توسط میکروتوبول ها کشیده می شوند، واگرا می شوند. توزیع کروماتیدها باید کاملاً برابر باشد، زیرا این فرآیند است که حفظ تعداد ثابتی از کروموزوم ها را در سلول های بدن تضمین می کند.

در مرحله تلوفازهاکروموزوم‌های دختر در قطب‌ها جمع می‌شوند، غشاهای هسته‌ای و دسپیرال در اطراف آنها از وزیکول‌ها تشکیل می‌شوند و هسته‌ها در هسته‌های تازه تشکیل‌شده ظاهر می‌شوند.

پس از تقسیم هسته ای، تقسیم سیتوپلاسمی رخ می دهد - سیتوکینز،که طی آن توزیع کم و بیش یکنواختی از تمام اندامک های سلول مادر اتفاق می افتد.

بنابراین، در نتیجه میتوز، دو سلول دختر از یک سلول مادر تشکیل می شود که هر کدام یک کپی ژنتیکی از سلول مادر (2n2c) هستند.

در سلول‌های بیمار، آسیب دیده، پیر و بافت‌های تخصصی بدن، فرآیند تقسیم کمی متفاوت است - آمیتوز. آمیتوزتقسیم مستقیم سلول های یوکاریوتی نامیده می شود، که در آن تشکیل سلول های ژنتیکی معادل رخ نمی دهد، زیرا اجزای سلولی به طور نابرابر توزیع می شوند. در گیاهان در اندوسپرم و در حیوانات - در کبد، غضروف و قرنیه چشم یافت می شود.

میوز. مراحل میوز

میوزروشی برای تقسیم غیرمستقیم سلول های زایای اولیه (2n2c) است که منجر به تشکیل سلول های هاپلوئید (1n1c) می شود که اغلب سلول های زایا هستند.

بر خلاف میتوز، میوز از دو تقسیم سلولی متوالی تشکیل شده است که قبل از هر یک از آنها اینترفاز وجود دارد. اولین تقسیم میوز (میوز I) نامیده می شود تقلیل گر، زیرا در این مورد تعداد کروموزوم ها نصف می شود و تقسیم دوم (میوز II) - معادله ای، زیرا در فرآیند آن تعداد کروموزوم ها حفظ می شود.

اینترفاز Iمانند فاز میانی میتوز پیش می رود. میوز Iبه چهار فاز تقسیم می شود: پروفاز I، متافاز I، آنافاز I و تلوفاز I. B. پروفاز Iدو فرآیند مهم رخ می دهد - صرف و عبور از روی. صرف- این فرآیند ادغام کروموزوم های همولوگ (جفت شده) در تمام طول است. جفت کروموزوم های تشکیل شده در طول کونژوگه تا پایان متافاز I حفظ می شوند.

عبور از روی- تبادل متقابل نواحی همولوگ کروموزوم های همولوگ. در نتیجه تلاقی، کروموزوم های دریافت شده توسط بدن از هر دو والدین، ترکیبات جدیدی از ژن ها را به دست می آورند که باعث ظهور فرزندانی از نظر ژنتیکی متنوع می شود. در پایان پروفاز I، مانند پروفاز میتوز، هسته ناپدید می‌شود، سانتریول‌ها به قطب‌های سلول واگرا می‌شوند و غشای هسته متلاشی می‌شود.

که در متافاز Iجفت کروموزوم ها در امتداد خط استوای سلول قرار می گیرند و میکروتوبول های دوکی به سانترومر آنها متصل می شوند.

که در آنافاز Iکروموزوم های همولوگ کامل، متشکل از دو کروماتید، به قطب ها واگرا می شوند.

که در تلوفاز Iغشاهای هسته ای در اطراف خوشه های کروموزوم در قطب های سلول تشکیل می شوند و هسته ها تشکیل می شوند.

سیتوکینزیس Iجداسازی سیتوپلاسم سلول های دختر را تضمین می کند.

سلول های دختر (1n2c) که در نتیجه میوز I شکل می گیرند از نظر ژنتیکی ناهمگن هستند، زیرا کروموزوم های آنها که به طور تصادفی در قطب های سلولی پراکنده شده اند، حاوی ژن های مختلف هستند.

ویژگی های مقایسه ای میتوز و میوز

امضا کردن	میتوز	میوز
کدام سلول ها شروع به تقسیم می کنند؟	جسمی (2n)	سلول های زایای اولیه (2n)
تعداد بخش ها	1	2
در هنگام تقسیم چند و چه نوع سلولی تشکیل می شود؟	2 جسمی (2n)	4 جنسی (n)
اینترفاز		آماده سازی سلول برای تقسیم، دو برابر شدن DNA	خیلی کوتاه، دو برابر شدن DNA رخ نمی دهد
فاز		میوز I	میوز II
پروفاز		تراکم کروموزوم، ناپدید شدن هسته، متلاشی شدن غشای هسته، کونژوگه و تلاقی ممکن است رخ دهد.	تراکم کروموزوم، ناپدید شدن هسته، متلاشی شدن غشای هسته
متافاز		جفت کروموزوم ها در امتداد استوا قرار دارند، یک دوک تشکیل می شود	کروموزوم ها در امتداد خط استوا قرار می گیرند، یک دوک تشکیل می شود
آنافاز		کروموزوم های همولوگ از دو کروماتید به سمت قطب ها حرکت می کنند	کروماتیدها به سمت قطب ها حرکت می کنند
تلوفاز		کروموزوم‌ها از حالت تنفس خارج می‌شوند، غشاهای هسته‌ای جدید و هسته‌ها تشکیل می‌شوند	کروموزوم‌ها از حالت تنفس خارج می‌شوند، غشاهای هسته‌ای جدید و هسته‌ها تشکیل می‌شوند

فاز دومبسیار کوتاه است، زیرا دو برابر شدن DNA در آن رخ نمی دهد، یعنی دوره S وجود ندارد.

میوز IIهمچنین به چهار فاز تقسیم می شود: پروفاز II، متافاز II، آنافاز II و تلوفاز II. که در پروفاز دومهمان فرآیندهایی که در پروفاز I اتفاق می افتد، به استثنای صیغه و تلاقی.

که در متافاز IIکروموزوم ها در امتداد استوای سلول قرار دارند.

که در آنافاز IIکروموزوم ها در سانترومرها شکافته می شوند و کروماتیدها به سمت قطب ها کشیده می شوند.

که در تلوفاز IIغشاهای هسته ای و هسته در اطراف خوشه های کروموزوم دختر تشکیل می شوند.

بعد از سیتوکینز IIفرمول ژنتیکی هر چهار سلول دختر 1n1c است، اما همه آنها دارای مجموعه ای متفاوت از ژن ها هستند که نتیجه تلاقی و ترکیب تصادفی کروموزوم های موجودات مادری و پدری در سلول های دختر است.

رشد سلول‌های زاینده در گیاهان و حیوانات

گامتوژنز(از یونانی گامت- همسر، گامت ها- شوهر و روایت آفرینش در انجیل- منشا، ظهور) فرآیند تشکیل سلول های زایای بالغ است.

از آنجایی که تولید مثل جنسی اغلب به دو فرد نیاز دارد - یک ماده و یک مرد که سلول های جنسی متفاوتی را تولید می کنند - تخمک و اسپرم، فرآیندهای تشکیل این گامت ها باید متفاوت باشد.

ماهیت این فرآیند تا حد زیادی به این بستگی دارد که آیا در یک سلول گیاهی یا حیوانی رخ می دهد، زیرا در گیاهان فقط میتوز در طول تشکیل گامت ها رخ می دهد و در حیوانات هم میتوز و هم میوز رخ می دهد.

رشد سلول های زاینده در گیاهاندر آنژیوسپرم ها، تشکیل سلول های تولید مثلی نر و ماده به ترتیب در قسمت های مختلف گل - برچه ها و مادگی ها اتفاق می افتد.

قبل از تشکیل سلول های تناسلی مردانه - میکروگامتوژنز(از یونانی میکرو- کوچک) - اتفاق می افتد میکروسپوروژنزیعنی تشکیل میکروسپورها در بساک برچه ها. این فرآیند با تقسیم میوز سلول مادر همراه است که منجر به ایجاد چهار میکروسپور هاپلوئید می شود. میکروگامتوژنز با تقسیم میتوزی میکروسپور همراه است و یک گامتوفیت نر از دو سلول - یک سلول بزرگ تولید می کند. رویشی(سیفونوژنیک) و کم عمق مولد. پس از تقسیم، گامتوفیت نر با غشاهای متراکم پوشیده شده و دانه گرده تشکیل می دهد. در برخی موارد، حتی در طول فرآیند بلوغ گرده، و گاهی اوقات تنها پس از انتقال به کلاله مادگی، سلول مولد به صورت میتوزی تقسیم می شود و دو سلول زایای نر بی حرکت را تشکیل می دهد. اسپرم. پس از گرده افشانی، یک لوله گرده از سلول رویشی تشکیل می شود که از طریق آن اسپرم برای لقاح به داخل تخمدان مادگی نفوذ می کند.

رشد سلول های زایای ماده در گیاهان نامیده می شود مگاگامتوژنز(از یونانی مگا- بزرگ). در تخمدان مادگی که قبل از آن رخ می دهد مگاسپوروژنز، در نتیجه چهار مگاسپور از سلول مادر مگاسپور که در هسته قرار دارد از طریق تقسیم میوز تشکیل می شود. یکی از مگاسپورها به صورت میتوزی سه بار تقسیم می شود و به گامتوفیت ماده - یک کیسه جنینی با هشت هسته - می دهد. با جدا شدن بعدی سیتوپلاسم های سلول های دختر، یکی از سلول های حاصل تبدیل به تخمک می شود که در طرفین آن به اصطلاح سینرژیدها قرار دارند، در انتهای مخالف کیسه جنینی سه پاد پا و در مرکز تشکیل می شود. ، در نتیجه ادغام دو هسته هاپلوئید، یک سلول مرکزی دیپلوئید تشکیل می شود.

رشد سلول های زایا در حیواناتدر حیوانات، دو فرآیند تشکیل سلول های زایا وجود دارد - اسپرم زایی و اووژنز.

اسپرماتوژنز(از یونانی اسپرم، اسپرم- دانه و روایت آفرینش در انجیل- منشاء، وقوع) فرآیند تشکیل سلول های زایای بالغ مرد - اسپرم است. در انسان در بیضه ها یا بیضه ها رخ می دهد و به چهار دوره تولید مثل، رشد، بلوغ و شکل گیری تقسیم می شود.

که در فصل تولید مثلسلول های زایای اولیه به صورت میتوزی تقسیم می شوند و در نتیجه دیپلوئید تشکیل می شود اسپرماتوگونی. که در دوره رشداسپرماتوگونیا مواد مغذی را در سیتوپلاسم جمع می کند، اندازه آن افزایش می یابد و تبدیل می شود اسپرماتوسیت های اولیه، یا اسپرماتوسیت های درجه یک. فقط بعد از این وارد میوز می شوند ( دوره بلوغ، در نتیجه دو مورد اول تشکیل می شود اسپرماتوسیت ثانویه، یا اسپرماتوسیت درجه 2و سپس - چهار سلول هاپلوئید با مقدار زیادی سیتوپلاسم - اسپرماتیدها. که در دوره تشکیلآنها تقریباً تمام سیتوپلاسم خود را از دست می دهند و یک تاژک تشکیل می دهند و به اسپرم تبدیل می شوند.

اسپرم، یا زنده ها, - سلولهای تولید مثلی بسیار کوچک متحرک نر با سر، گردن و دم.

که در سر، علاوه بر هسته، است آکروزوم- یک کمپلکس اصلاح شده گلژی که انحلال غشاهای تخمک را در طول فرآیند لقاح تضمین می کند. که در دهانه رحمسانتریول های مرکز سلول و قاعده هستند دم اسبیمیکروتوبول هایی را تشکیل می دهند که مستقیماً از حرکت اسپرم پشتیبانی می کنند. همچنین حاوی میتوکندری است که انرژی ATP را برای حرکت اسپرم تامین می کند.

اووژنز(از یونانی سازمان ملل متحد- تخم مرغ و روایت آفرینش در انجیل- منشاء، وقوع) فرآیند تشکیل سلول های زایای بالغ ماده - تخم است. در انسان، در تخمدان ها رخ می دهد و شامل سه دوره تولید مثل، رشد و بلوغ است. دوره‌های تولید مثل و رشد، مشابه دوره‌های اسپرم‌زایی، در طول رشد داخل رحمی رخ می‌دهد. در این حالت سلول های دیپلوئید از سلول های زایای اولیه در نتیجه میتوز تشکیل می شوند. اوگونیا، که سپس به دیپلوئید اولیه تبدیل می شوند تخمک ها، یا تخمک های مرتبه 1. میوز و سیتوکینز متعاقب آن در دوره بلوغ، با تقسیم نابرابر سیتوپلاسم سلول مادر مشخص می شوند، به طوری که در انتها ابتدا یک به دست می آید. تخمک ثانویه، یا تخمک مرتبه 2، و اولین جسم قطبیو سپس از تخمک ثانویه - تخمک که کل مواد مغذی را حفظ می کند و بدن قطبی دوم، در حالی که بدن قطبی اول به دو قسمت تقسیم می شود. اجسام قطبی مواد ژنتیکی اضافی را می گیرند.

در انسان، تخم ها در فواصل 28-29 روزه تولید می شوند. چرخه ای که با بلوغ و آزاد شدن تخمک ها همراه است، قاعدگی نامیده می شود.

تخم مرغ- یک سلول تولید مثل زن بزرگ که نه تنها مجموعه ای از کروموزوم هاپلوئید را حمل می کند، بلکه منبع قابل توجهی از مواد مغذی برای رشد بعدی جنین را نیز حمل می کند.

تخم در پستانداران با چهار غشا پوشیده شده است که احتمال آسیب ناشی از عوامل مختلف را کاهش می دهد. قطر تخم در انسان به 150-200 میکرون می رسد، در حالی که در شترمرغ می تواند چندین سانتی متر باشد.

تقسیم سلولی اساس رشد، نمو و تولید مثل موجودات است. نقش میتوز و میوز

اگر در موجودات تک سلولی تقسیم سلولی منجر به افزایش تعداد افراد، یعنی تولید مثل شود، در موجودات چند سلولی این فرآیند می تواند معانی مختلفی داشته باشد. بنابراین، تقسیم سلول های جنینی، با شروع از زیگوت، اساس بیولوژیکی فرآیندهای به هم پیوسته رشد و توسعه است. تغییرات مشابهی در انسان در دوران نوجوانی مشاهده می شود، زمانی که تعداد سلول ها نه تنها افزایش می یابد، بلکه یک تغییر کیفی در بدن نیز رخ می دهد. اساس تولید مثل موجودات چند سلولی نیز تقسیم سلولی است، به عنوان مثال، در تولید مثل غیرجنسی، به لطف این فرآیند، کل ارگانیسم بازسازی می شود و در تولید مثل جنسی، در فرآیند گامتوژنز، سلول های جنسی تشکیل می شوند. که متعاقباً ارگانیسم جدیدی را بوجود می آورند. لازم به ذکر است که روشهای اصلی تقسیم یک سلول یوکاریوتی - میتوز و میوز - در چرخه زندگی موجودات معانی متفاوتی دارند.

در نتیجه میتوز، توزیع یکنواخت مواد ارثی بین سلول های دختر رخ می دهد - کپی های دقیق مادر. بدون میتوز، وجود و رشد ارگانیسم‌های چند سلولی که از یک سلول منفرد، زیگوت توسعه می‌یابند، غیرممکن خواهد بود، زیرا همه سلول‌های این موجودات باید حاوی اطلاعات ژنتیکی یکسانی باشند.

در طی فرآیند تقسیم، سلول‌های دختر از نظر ساختار و عملکرد متنوع‌تر و متنوع‌تر می‌شوند که با فعال شدن بیشتر و بیشتر گروه‌های جدید ژن‌ها در آنها به دلیل تعامل بین سلولی همراه است. بنابراین، میتوز برای رشد ارگانیسم ضروری است.

این روش تقسیم سلولی برای فرآیندهای تولید مثل غیرجنسی و بازسازی (ترمیم) بافت های آسیب دیده و همچنین اندام ها ضروری است.

میوز به نوبه خود پایداری کاریوتیپ را در حین تولید مثل جنسی تضمین می کند، زیرا مجموعه کروموزوم ها را قبل از تولید مثل جنسی به نصف کاهش می دهد، که سپس در نتیجه لقاح بازسازی می شود. علاوه بر این، میوز منجر به پیدایش ترکیب‌های جدیدی از ژن‌های والدین به دلیل تلاقی و ترکیب تصادفی کروموزوم‌ها در سلول‌های دختر می‌شود. به لطف این، فرزندان از نظر ژنتیکی متنوع هستند، که موادی را برای انتخاب طبیعی فراهم می کند و پایه مادی تکامل است. تغییر در تعداد، شکل و اندازه کروموزوم ها از یک طرف می تواند منجر به بروز انحرافات مختلف در رشد ارگانیسم و ​​حتی مرگ آن شود و از طرف دیگر منجر به ظاهر شدن افراد شود. سازگاری بیشتری با محیط دارد.

بنابراین سلول واحد رشد، نمو و تولید مثل موجودات است.

[ایمیل محافظت شده] در دسته بندی، سوال در 2017/08/21 ساعت 18:41 باز شد

A و RNA
B t RNA
در DNA
کروموزوم های G

اساس فردیت و ویژگی موجودات عبارت است از:
و ساختار پروتئین های بدن
ساختار سلول B
در عملکرد سلول
ساختار D آمینو اسیدها

DNA حامل اطلاعات مربوط به ساختار است
و پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها
پروتئین ها و چربی های B
آمینو اسیدهای B
پروتئین های G

یک ژن اطلاعات را رمزگذاری می کند:
و در مورد ساختار چندین پروتئین
B در مورد ساختار یکی از زنجیره های DNA
در ساختار اولیه یک مولکول پروتئین
درباره ساختار اسیدهای آمینه

کدام نوکلئوتید بخشی از DNA نیست؟
و تیمین
بوراسیل
به گوانین
جی سیتوزین
دی آدنین

چه پیوندهایی در یک مولکول DNA با دو برابر شدن شکسته می شود؟
و پپتید
کووالانس B، بین کربوهیدرات و فسفات
در هیدروژن، بین دو رشته
یون جی

با دو برابر شدن یک مولکول، چند رشته تک رشته جدید سنتز می شود؟
و چهار
ب دو
در یک
جی سه

کدام طرح تکثیر DNA صحیح است؟
و هنگامی که یک مولکول DNA دو برابر می شود، یک مولکول دختر کاملاً جدید را تشکیل می دهد
مولکول DNA دختر B از یک رشته قدیمی و یک رشته جدید تشکیل شده است
DNA مادر به قطعات کوچکی تجزیه می شود و سپس به مولکول های دختر جدید مونتاژ می شود

کدام واقعیت تایید می کند که DNA ماده ژنتیکی است؟
و مقدار DNA در سلول های یک موجود زنده ثابت است
B DNA از نوکلئوتیدها تشکیل شده است
DNA در هسته سلول قرار دارد
DNA یک مارپیچ دوگانه است

کدام یک از سلول های انسانی زیر حاوی DNA نیست؟
یک لکوسیت بالغ
B گلبول قرمز بالغ
در لنفوسیت
نورون G

اگر ترکیب نوکلئوتیدی DNA ATT-GCH-TAT باشد، ترکیب نوکلئوتیدی mRNA چگونه باید باشد؟
یک TAA-TsGTs-UTA
B TAA-GTG-UTU
در UAA-TsGTs-AUA
G UAA-TsGTs-ATA

رونویسی نامیده می شود:
و روند شکل گیری ایرک
فرآیند تکثیر DNA B
در طول تشکیل یک زنجیره پروتئینی روی ریبوزوم ها
فرآیند D پیوستن tRNA به اسیدهای آمینه

سنتز mRNA آغاز می شود:
و از جدا شدن مولکول DNA به دو رشته
B با دو برابر کردن هر نخ
تعامل بین RNA پلیمراز و ژن
G با تجزیه ژن به نوکلئوتید

اسید آمینه تریپتوفان با کد UGG است. کدام سه گانه DNA حامل اطلاعاتی در مورد این اسید است؟
ACC
B TCC
در UCC

mRNA در کجا سنتز می شود؟
و در ریبوزوم ها
B در سیتوپلاسم
در هسته
G در هسته

اگر نوکلئوتید دوم از سه گانه اول در DNA (GCT-AGT-CCA) با نوکلئوتید T جایگزین شود، بخشی از زنجیره mRNA چگونه به نظر می رسد؟
یک TsGA-UCA-GGT
B CAA-UCA-GGU
در GAU-AGU-CCA
G TsCU-UTSU-GGU

اگر کد سه حرف نبود، بلکه چهار حرف بود، در این صورت از چهار نوکلئوتید چند ترکیب می‌توان ساخت؟
A 4 (4)
B 4 (16)
B 2 (4)
G 16(3)

یک سه گانه DNA حاوی چه اطلاعاتی است؟
و اطلاعاتی در مورد توالی اسیدهای آمینه در یک پروتئین
B اطلاعات در مورد یکی از ویژگی های یک موجود زنده
اطلاعاتی در مورد یک اسید آمینه موجود در یک زنجیره پروتئینی
اطلاعات مربوط به آغاز سنتز mRNA

کدام آنزیم mRNA را سنتز می کند؟
یک RNA سنتتاز
B RNA پلیمراز
B DNA پلیمراز

اسید دئوکسی ریبونوکلئیک حامل اطلاعات ارثی در سلول است و حاوی دئوکسی ریبوز به عنوان یک جزء کربوهیدراتی، آدنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C) و تیمین (T) به عنوان بازهای نیتروژن دار و همچنین باقیمانده اسید فسفریک است.

برنج. 12.

همه این ساختارها توسط دو رشته DNA ضد موازی تشکیل شده اند که با جفت شدن نوکلئوتیدهای مکمل کنار هم نگه داشته می شوند. هر شکل از کنار و بالا نشان داده شده است. ستون فقرات قند فسفات و جفت پایه به ترتیب در سایه های مختلف خاکستری برجسته می شوند: خاکستری تیره و خاکستری روشن.

A. B-شکل DNA که اغلب در سلول ها یافت می شود.

ب- شکل الف DNA که با خشک شدن هر DNA بدون توجه به توالی آن غالب می شود. ب- شکل Z DNA: برخی از توالی ها تحت شرایط خاصی این شکل را به دست می آورند. فرم B و A راست دست و فرم Z چپ دست است (به گفته آلبرتز).

DNA یک پلیمر طویل و بدون شاخه است که تنها از چهار زیر واحد - دئوکسی ریبونوکلئوتیدها تشکیل شده است. نوکلئوتیدها توسط پیوندهای فسفودی استر کووالانسی به یکدیگر متصل می شوند و اتم کربن 5 اینچی یک باقیمانده را به اتم کربن 3 اینچی باقیمانده بعدی متصل می کنند. چهار نوع پایه بر روی زنجیره فسفات قند "طبقه" می شوند، مانند چهار نوع مهره های مختلف که روی یک نخ قرار می گیرند. بنابراین، مولکول‌های DNA از دو رشته طولانی و مکمل تشکیل شده‌اند که با جفت شدن بازها به هم متصل می‌شوند.

مدل DNA که بر اساس آن تمام بازهای DNA در داخل مارپیچ دوگانه قرار دارند و ستون فقرات قند-فسفات در خارج قرار دارند، در سال 1953 توسط واتسون و کریک پیشنهاد شد. تعداد پیوندهای هیدروژنی مؤثری که می توانند بین G و C یا بین A و T تشکیل شوند در این مورد بیشتر از هر ترکیب دیگری خواهد بود. این مدل DNA ارائه شده توسط واتسون و کریک بود که امکان فرموله کردن اصول اولیه انتقال اطلاعات ارثی را بر اساس مکمل بودن دو زنجیره DNA فراهم کرد. یک زنجیره به عنوان الگویی برای تشکیل زنجیره مکمل آن عمل می کند و هر نوکلئوتید یک حرف در الفبای چهار حرفی است.

نوکلئوتیدهایی که DNA را تشکیل می دهند از یک ترکیب حلقوی حاوی نیتروژن (پایه نیتروژن)، یک باقیمانده قند پنج کربنه و یک یا چند گروه فسفات تشکیل شده است. نقش اصلی و مهم نوکلئوتیدها در یک سلول این است که آنها مونومرهایی هستند که پلی نوکلئوتیدها از آنها ساخته می شوند - اسیدهای نوکلئیک مسئول ذخیره و انتقال اطلاعات بیولوژیکی هستند. 2 نوع اصلی اسیدهای نوکلئیک در باقیمانده قند در ستون فقرات پلیمری آنها متفاوت است. ریبونوکلئیک اسید (RNA) که بر روی ریبوز ساخته شده است، حاوی آدنین، گوانین، سیتوزین و اوراسیل است. دئوکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) حاوی مشتقات ریبوز به نام دئوکسی ریبوز است. DNA حاوی نوکلئوتیدهایی است: آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین. توالی پایگاه ها اطلاعات ژنتیکی را تعیین می کند. سه نوکلئوتید در یک زنجیره DNA برای یک اسید آمینه کد می کنند (کد سه گانه). که بخش های DNA ژن هایی هستند که حاوی تمام اطلاعات ژنتیکی یک سلول هستند و به عنوان الگویی برای سنتز پروتئین های سلولی عمل می کنند.

ویژگی اصلی پلی نوکلئوتیدها توانایی هدایت واکنش های سنتز ماتریس (تشکیل ترکیبات - DNA، RNA یا پروتئین)، با استفاده از ماتریس - یک پلی نوکلئوتید خاص، و به لطف توانایی بازها در تشخیص یکدیگر و تعامل با غیر کووالانسی است. پیوندها - این پدیده جفت شدن مکمل است که در آن گوانین با سیتوزین و آدنین با تیمین (در DNA) یا اوراسیل (در RNA) جفت می شود.

مکمل بودن یک اصل جهانی از سازماندهی ساختاری و عملکردی اسیدهای نوکلئیک است و در طول تشکیل ماکرومولکول های DNA و RNA در طول همانندسازی و رونویسی تحقق می یابد.

در طول همانندسازی DNA، یک مولکول DNA جدید بر روی یک الگوی DNA ساخته می شود، در طول رونویسی (تشکیل RNA)، DNA به عنوان الگو عمل می کند، و در طول ترجمه (سنتز پروتئین)، RNA به عنوان یک الگو استفاده می شود. در اصل، فرآیند معکوس ممکن شد - ساخت DNA بر روی یک الگوی RNA.

علاوه بر این، نوکلئوتیدها عملکرد بسیار مهم دیگری را در سلول انجام می دهند: آنها به عنوان حامل انرژی شیمیایی عمل می کنند. مهم ترین (اما نه تنها) ناقل آدنوزین تری فسفات یا ATP است.

نوکلئوتیدها در ترکیب با سایر گروه های شیمیایی، بخشی از آنزیم ها را تشکیل می دهند. مشتقات نوکلئوتیدی می توانند گروه های شیمیایی خاصی را از یک مولکول به مولکول دیگر منتقل کنند.

گرم شدن، تغییر قابل توجه در pH، کاهش قدرت یونی و غیره. باعث دناتوره شدن مولکول DNA دو رشته ای می شود. دناتوره شدن حرارتی معمولاً در دمای 80-90 درجه سانتیگراد رخ می دهد. فرآیند بازسازی یک مولکول DNA (بازیابی کامل ساختار بومی آن) نیز امکان پذیر است.

بیشتر DNA طبیعی ساختاری دو رشته ای دارد، خطی یا دایره ای (به استثنای ویروس ها، که DNA تک رشته ای در آنها یافت می شود، همچنین خطی یا دایره ای). در یک سلول یوکاریوتی، DNA، علاوه بر هسته، بخشی از میتوکندری و پلاستیدها است، جایی که سنتز پروتئین مستقل را تضمین می کند. آنالوگ های DNA پلاسمید باکتری در سیتوپلاسم سلول های یوکاریوتی یافت شده است.

اطلاعات موجود در سلول ها مولکول های DNA است (در برخی از ویروس ها و باکتریوفاژها، RNA). عملکرد ژنتیکی DNA در دهه 40 ایجاد شد. قرن XX هنگام مطالعه تحول در باکتری ها. این پدیده اولین بار در سال 1928 توسط F. Griffith هنگام مطالعه عفونت پنوموکوکی در موش ها توصیف شد. حدت پنوموکوک با حضور یک پلی ساکارید کپسولی که در سطح دیواره سلولی باکتری قرار دارد تعیین می شود. سلول های ویروسی مستعمرات صاف را تشکیل می دهند که به عنوان مستعمرات S (از انگلیسی صاف - صاف) تعیین می شوند. باکتری های بدخیم که در نتیجه یک جهش ژنی از پلی ساکارید کپسولی محروم می شوند، مستعمرات R خشن (از انگلیسی راف - ناهموار) را تشکیل می دهند.

همانطور که از نمودار مشاهده می شود، در یکی از انواع آزمایش، گریفیث موش ها را با مخلوطی از سلول های زنده سویه R و سلول های مرده سویه S آلوده کرد. موش ها مردند، اگرچه باکتری های زنده عفونی نبودند. باکتری‌های زنده جدا شده از حیوانات مرده، وقتی روی محیط کاشته می‌شوند، کلنی‌های صاف تشکیل می‌دهند، زیرا دارای کپسول پلی ساکارید بودند. در نتیجه، تبدیل سلول های بدخیم سویه R به سلول های بدخیم سویه S رخ داد. ماهیت عامل تبدیل ناشناخته باقی ماند.

در دهه 40 در آزمایشگاه ژنتیک آمریکایی O. Avery، یک آماده سازی DNA خالص شده از ناخالصی های پروتئینی ابتدا از سلول های سویه S پنوموکوک به دست آمد. اوری و همکارانش (K. McLeod and M. McCarthy) با درمان سلول‌های جهش‌یافته سویه R با این دارو، نتیجه گریفیث را بازتولید کردند. تبدیل به دست آورد: سلول ها خاصیت حدت را به دست آوردند. بنابراین، ماهیت شیمیایی ماده ای که انتقال اطلاعات را انجام می دهد مشخص شد. معلوم شد که این ماده DNA است.

این کشف کاملاً غیرمنتظره بود، زیرا تا آن زمان دانشمندان تمایل داشتند که عملکردهای ژنتیکی را به پروتئین ها نسبت دهند. یکی از دلایل این خطا عدم آگاهی از ساختار مولکول DNA بود. اسیدهای نوکلئیک در سال 1869 در هسته سلول های چرک کشف شد. شیمیدان I. Mischer، و ترکیب شیمیایی آنها مورد مطالعه قرار گرفت. با این حال، تا دهه 40. قرن XX دانشمندان به اشتباه معتقد بودند که DNA یک پلیمر یکنواخت است که در آن همان توالی 4 نوکلئوتید متناوب (AGCT) است. علاوه بر این، اسیدهای نوکلئیک به عنوان ترکیبات بسیار محافظه کار با فعالیت عملکردی کم در نظر گرفته می شدند، در حالی که پروتئین ها دارای تعدادی ویژگی لازم برای انجام عملکردهای ژنتیکی بودند: چندشکلی، پایداری و وجود گروه های مختلف شیمیایی فعال در مولکول های خود. و بنابراین، اوری و همکارانش شروع به متهم شدن به نتیجه گیری های نادرست، به تصفیه ناکافی آماده سازی DNA از ناخالصی های پروتئین کردند. با این حال، پیشرفت در تکنیک های خالص سازی امکان تایید عملکرد تبدیل DNA را فراهم کرده است. دانشمندان توانستند توانایی تشکیل انواع دیگر پلی‌ساکاریدهای کپسولی را در پنوموکوک‌ها منتقل کنند و همچنین برای بسیاری از ویژگی‌ها، از جمله مقاومت در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها، در انواع دیگر باکتری‌ها تغییر شکل دهند. اهمیت کشف ژنتیک دانان آمریکایی به سختی قابل دست بالاست. این به عنوان انگیزه ای برای مطالعه اسیدهای نوکلئیک، در درجه اول DNA، در آزمایشگاه های علمی در بسیاری از کشورها عمل کرد.

به دنبال شواهد دگرگونی در باکتری ها، عملکرد ژنتیکی DNA در باکتریوفاژها (ویروس های باکتریایی) تایید شد. در سال 1952، A. Hershey و S. Chase سلول های Escherichia coli را با فاژ T2 آلوده کردند. هنگامی که این ویروس به کشت باکتریایی اضافه می شود، ابتدا در سطح سلول جذب می شود و سپس محتویات آن را به داخل آن تزریق می کند که باعث مرگ سلول و آزاد شدن ذرات فاژ جدید می شود. نویسندگان این آزمایش DNA فاژ T2 (32P) یا پروتئین (35S) را به صورت رادیواکتیو برچسب گذاری کردند. ذرات فاژ با سلول های باکتریایی مخلوط شدند. ذرات جذب نشده حذف شدند. سپس باکتری های آلوده با سانتریفیوژ از پوسته های خالی ذرات فاژ جدا شدند. مشخص شد که برچسب 35S با پوسته های ویروسی مرتبط است که روی سطح سلول باقی می مانند و بنابراین پروتئین های ویروسی وارد سلول نمی شوند. بیشتر تگ 32P در داخل باکتری آلوده قرار گرفت. بنابراین، مشخص شد که خواص عفونی باکتریوفاژ T2 توسط DNA آن تعیین می شود، که به سلول باکتری نفوذ می کند و به عنوان پایه ای برای تشکیل ذرات فاژ جدید عمل می کند. این آزمایش همچنین نشان داد که فاژ از منابع سلول میزبان برای تولید مثل خود استفاده می کند.

بنابراین، در آغاز دهه 50. قرن XX شواهد کافی برای نشان دادن آن جمع آوری شده است DNA حامل اطلاعات ژنتیکی است. علاوه بر شواهد مستقیمی که در بالا ذکر شد، این نتیجه‌گیری با داده‌های غیرمستقیم در مورد ماهیت محلی‌سازی DNA در سلول، ثبات کمیت آن، پایداری متابولیک و حساسیت به اثرات جهش‌زا تأیید شد. همه اینها تحقیقات در مورد ساختار این مولکول را تحریک کرد.

مقالات دیگر را نیز بخوانید مبحث 6 "مبنای مولکولی وراثت":

به خواندن سایر موضوعات کتاب ادامه دهید "ژنتیک و انتخاب. نظریه. تکالیف. پاسخ".