07.04.2015 13.10.2015
ADN (acidi deoksiribonukleik) është një makromolekulë që mbart informacione për trupin nga një brez në tjetrin.
Proteinat formojnë zinxhirë polipeptidikë, informacioni për të cilin ruhet nga acidi deoksiribonukleik. Çdo rajon që përmban të dhëna për një zinxhir të tillë quhet gjen. Molekulat e acidit deoksiribonukleik, të vendosura brenda një qelize, përfaqësojnë kolektivisht bartësin e informacionit gjenetik për të gjithë organizmin.
Zbulimi i molekulës së acidit deoksiribonukleik u bë në vitin 1869. Fiziologu zviceran Friedrich Miescher zbuloi një substancë që ai e quajti nukleinë. Rëndësia e zbulimit të madh fillimisht nuk u vlerësua siç duhej. Për një kohë të gjatë besohej se nukleina nuk është gjë tjetër veçse një depo fosfori.
Me ardhjen e shekullit të 20-të, studimi i acidit deoksiribonukleik vazhdoi, megjithatë, në fillim të shekullit, shumica dërrmuese e shkencëtarëve në këtë fushë as nuk e imagjinonin që ADN-ja është një transmetues informacioni. Sipas mendimit të tyre, struktura e tij është shumë e thjeshtë dhe përsëritëse për të kryer një funksion kaq kompleks.
Një zbulim shkencor ndodhi në vitin 1944 kur u përcaktua se ADN-ja kishte një rëndësi të madhe shkencore. Shkencëtari Oswald Avery, së bashku me dy kolegët McLean McCarthy dhe Colin MacLeod, kryen kërkime mbi acidin deoksiribonukleik, i cili rezultoi në një botim në The Journal of Experimental Medicine. Artikulli vërtetoi se acidi deoksiribonukleik është "materiali" i gjeneve dhe është bartës i informacionit trashëgues.
Sapo u vërtetua se acidi deoksiribonukleik nuk është gjë tjetër veçse kodi i gjenit të një organizmi dhe ka një rol të rëndësishëm si bartës informacioni, kërkimi i biologëve mori drejtimin e duhur. Filloi një studim i shpejtë i qarqeve dhe ndërlidhjeve. Deri në vitin 1950, ishte e mundur vetëm të përcaktohej se molekula e ADN-së përbëhet nga zinxhirë nukklidësh, por mënyra se si ato janë të lidhura me njëri-tjetrin dhe sa janë mbeti e panjohur.
Vetëm në vitin 1953 u konstatua se brenda molekulës së acidit deoksiribonukleik ka marrëdhënie midis llojeve të ndryshme të bazave azotike. Vetë molekula e ADN-së përfaqësohej si një spirale e dyfishtë.
Transmetimi i informacionit të trashëguar nga acidi deoksiribonukleik mund të krahasohet me mënyrën se si njerëzit shkëmbejnë informacionin. Ne e bëjmë këtë duke përdorur tinguj dhe shkronja. Në ADN duke përdorur bazat e acidit azotik.
Çdo spirale e një makromolekule përbëhet nga baza azotike, acid riboksik dhe një mbetje e acidit fosforik. Lidhjet mund të kenë sekuenca të ndryshme; karakteristika kryesore e tyre është se të gjitha janë të lidhura ngushtë me sekuencën e spirales së dytë. Kjo veti quhet rregulla e komplementaritetit.
Spiralja e dyfishtë e zinxhirëve polimer është si një shkallë litari. Çdo hap në të është një palë nukleotide që është e lidhur nga një përbërje sheqer-fosfat. Dallimi kryesor midis molekulave të ADN-së dhe njëra-tjetrës është sekuenca e çifteve. Por është pikërisht ky rregullim që është kodi sipas të cilit përcaktohet rendi i proteinave të prodhuara nga qelizat.
Duke e krahasuar procesin me llojin njerëzor të bartësit dhe transmetimit të informacionit, mund të themi se në këtë rast kemi të bëjmë me një alfabet të varfër, në të cilin janë vetëm katër shkronja. Të gjitha fjalët, si dhe fjalitë, përbëhen prej tyre.
Kodi u deshifrua kur njerëzit kuptuan se kodi nuk ishte binar, por i trefishtë. Çdo aminoacid në një proteinë korrespondon absolutisht me sekuencën e tre nukleotideve në ARN dhe ADN, kodone.
Acidi deoksiribonukleik transmeton informacion dy herë: kur ndahet në dy pjesë dhe kur kodon një proteinë. Kështu, të dhënat transferohen në qelizën e sapoformuar. Gjatë procesit të replikimit, ADN-ja bën një kopje të vetvetes. Fijet që lidhin spiralen ndahen dhe ndërtohet një zinxhir i ri plotësues. Secila nga dy qelizat e sapoformuara përmban një kopje identike të acidit deoksiribonukleik. Kështu, i gjithë informacioni gjenetik ruhet.
Njohuritë e marra rreth molekulës së ADN-së janë të vështira për t'u mbivlerësuar. Zbatimi i tyre praktik ka një rëndësi të madhe për njerëzimin. Në thelb, duke zbuluar sekretin e makromolekulës, njerëzit fituan akses në gjenet. Zhvillimi i shkencës së acidit deoksiribonukleik hap mundësi të pakufizuara për biologjinë dhe mjekësinë.
Njohuritë për natyrën trashëgimore të acidit deoksiribonukleik kanë gjetur zbatim praktik në inxhinierinë gjenetike, e cila ndikon në zhvillimin e mjekësisë klinike. Metodat e bazuara në studimin e ADN-së rekombinante kanë hapur mundësi të reja për studimin e sëmundjeve trashëgimore.
Teknologjia e përdorur për molekulat rekombinante të ADN-së ka qenë revolucionare për shkencën e studimit të qelizave të gjalla. Mjekësisë dhe industrisë i janë hapur rrugë të reja për të marrë sasi të mjaftueshme të atyre proteinave që më parë janë marrë në sasi të kufizuar ose aspak.
Mjerisht, hulumtimi është larg nga përfundimi. Megjithatë, deri më sot është bërë shumë. Këto janë metoda të klonimit të ADN-së dhe inxhinieri gjenetike. Teknologjia e ADN-së rekombinante është bërë një zbulim i vërtetë në mjekësi. Ai lejon transplantimin e materialit gjenetik nga një organizëm në tjetrin. Drejtimi është në proces studimi dhe zhvillimi, megjithatë, disa nga gjetjet e tij tashmë janë duke u përdorur në mënyrë aktive në praktikë.
Terapia gjenetike ka bërë të mundur futjen e gjeneve plotësisht të shëndetshme në trupin e njerëzve të sëmurë, të aftë për të kryer plotësisht 
puna. Kjo mundëson restaurimin e çrregullimeve metabolike që janë shkaktuar nga gjenet mutante. Sot, kjo metodë përdoret për trajtimin e fëmijëve me imunodefiçencë, e cila shkaktohet nga një defekt i adenozinës deaminazës.
Zhvillimi i trajtimeve për shumë sëmundje duke përdorur teknologjinë rekombinante të ADN-së është në fazën e kërkimit klinik. Këto janë sëmundje të tilla si:
Hemofilia B, e përcaktuar nga prania e gjakderdhjes së tipit hematoma;
Hiperkolesterolemia familjare;
Fibroza cistike etj.
Nëse gjenetika është në proces të zhvillimit aktiv në mjekësi, atëherë ajo ka dhënë rezultatet më domethënëse praktike në bujqësi. Falë saj, prodhimi bujqësor ka arritur një nivel të ri. Varietetet e reja të bimëve që janë me interes për njerëzimin po zhvillohen. Detyra e shkencëtarëve nuk është vetëm të zhvillojnë varietete të reja, por edhe të futin në to cilësitë më të dobishme.
Shkenca e acidit deoksiribonukleik po zhvillohet në mënyrë aktive, por pavarësisht kësaj, ajo është ende në fazën fillestare të zhvillimit të saj. Çfarë presin shkencëtarët në fazën përfundimtare? Kjo është një fitore e plotë mbi fenomene të tilla si sëmundja dhe uria, dhe aftësia për të klonuar organizmat e gjallë dhe për të ndryshuar karakteristikat e organizmave. Ndoshta së shpejti do të zhvillohet një lloj i ri njeriu, i cili do të jetë imazhi i përsosur për të cilin ne të gjithë përpiqemi gjatë gjithë historisë sonë.
Zbulimi i misterit të ADN-së shënoi fillimin e një epoke të re në zhvillimin e biologjisë. Siç u studiua, nuk ndodhën vetëm zbulime shkencore, por edhe kuriozitete e raste argëtuese.
Për shembull, kur studionin mizat e frutave, shkencëtarët filluan t'u japin zbulimeve të tyre emra qesharak. Një palë gjenesh që çojnë në mungesën e organeve gjenitale të jashtme tek femrat dhe meshkujt iu dhanë emrat e kukullës "Barbie" dhe "Ken", dhe gjenit mutant, pronari i të cilit vdes shpejt, u emërua sipas personazhit të famshëm vizatimor nga filmi vizatimor "Sousepark" "Kenny".
Shkencëtarët po studiojnë acidin deoksiribonukleik dhe po zbatojnë rezultatet e hulumtimit në praktikë. Rezultatet e punës së tyre janë të rëndësishme për njerëzimin. Gjenetikët dhe shkenca që ata promovojnë kanë fuqinë për të ndryshuar botën dhe për ta bërë atë më të mirë.
Riprodhimi i llojit të vet është një nga vetitë themelore të gjallesave. Falë këtij fenomeni, ka ngjashmëri jo vetëm midis organizmave, por edhe midis qelizave individuale, si dhe organeleve të tyre (mitokondritë dhe plastidet). Baza materiale e kësaj ngjashmërie është transferimi i informacionit gjenetik të koduar në sekuencën nukleotide të ADN-së, i cili kryhet përmes proceseve të replikimit të ADN-së (vetë-dublikimi). Të gjitha karakteristikat dhe vetitë e qelizave dhe organizmave realizohen falë proteinave, struktura e të cilave përcaktohet kryesisht nga sekuenca e nukleotideve të ADN-së. Prandaj, biosinteza e acideve nukleike dhe proteinave luan një rëndësi të madhe në proceset metabolike. Njësia strukturore e informacionit trashëgues është gjeni.
Informacioni trashëgues në një qelizë nuk është monolit; ai ndahet në "fjalë" të veçanta - gjene.
Gjeniështë një njësi elementare e informacionit gjenetik.
Puna në programin "Gjenomi i njeriut", i cili u krye njëkohësisht në disa vende dhe u përfundua në fillim të këtij shekulli, na dha të kuptojmë se një person ka vetëm rreth 25-30 mijë gjene, por informacion nga shumica e ADN-së sonë. nuk lexohet kurrë, pasi përmban një numër të madh seksionesh të pakuptimta, përsëritjesh dhe gjenesh që kodojnë tipare që kanë humbur kuptimin për njerëzit (bishti, qimet e trupit, etj.). Përveç kësaj, janë deshifruar një sërë gjenesh përgjegjëse për zhvillimin e sëmundjeve trashëgimore, si dhe gjenet e synuara të barnave. Megjithatë, zbatimi praktik i rezultateve të marra gjatë zbatimit të këtij programi shtyhet derisa të deshifrohen gjenomet e më shumë njerëzve dhe të bëhet e qartë se si ndryshojnë ato.
Gjenet që kodojnë strukturën primare të proteinës, ARN ribozomale ose transferuese quhen strukturore, dhe gjenet që sigurojnë aktivizimin ose shtypjen e leximit të informacionit nga gjenet strukturore - rregullatore. Megjithatë, edhe gjenet strukturore përmbajnë rajone rregullatore.
Informacioni trashëgues i organizmave është i koduar në ADN në formën e kombinimeve të caktuara të nukleotideve dhe sekuencës së tyre - kodi gjenetik. Vetitë e tij janë: trefishi, specifika, universaliteti, teprica dhe jo mbivendosja. Përveç kësaj, nuk ka asnjë shenjë pikësimi në kodin gjenetik.
Çdo aminoacid është i koduar në ADN nga tre nukleotide - treshe, për shembull, metionina është e koduar nga trefishi TAC, domethënë kodi është trefish. Nga ana tjetër, çdo treshe kodon vetëm një aminoacid, që është specifika ose paqartësia e tij. Kodi gjenetik është universal për të gjithë organizmat e gjallë, domethënë, informacioni trashëgues për proteinat njerëzore mund të lexohet nga bakteret dhe anasjelltas. Kjo tregon unitetin e origjinës së botës organike. Sidoqoftë, 64 kombinime të tre nukleotideve korrespondojnë me vetëm 20 aminoacide, si rezultat i të cilave një aminoacid mund të kodohet nga 2-6 treshe, domethënë kodi gjenetik është i tepërt ose i degjeneruar. Tre treshe nuk kanë aminoacide përkatëse, quhen kodonet e ndalimit, pasi ato tregojnë fundin e sintezës së vargut polipeptid.
Sekuenca e bazave në treshe të ADN-së dhe aminoacidet që ato kodojnë
*Stop kodoni, që tregon fundin e sintezës së zinxhirit polipeptid.
Shkurtesat për emrat e aminoacideve:
Ala - alaninë
Arg - arginine
Asn - asparagine
Asp - acid aspartik
Val - valine
His - histidina
Gly - glicinë
Gln - glutamine
Glu - acid glutamik
Ile - izoleucinë
Leu - leucine
Liz - lizinë
Meth - metioninë
Pro-proline
Ser - serinë
Tyr - tirozinë
Tre - treonine
Tri - triptofan
Fen - fenilalaninë
Cis - cisteinë
Nëse filloni të lexoni informacionin gjenetik jo nga nukleotidi i parë në treshe, por nga i dyti, atëherë jo vetëm që korniza e leximit do të zhvendoset - proteina e sintetizuar në këtë mënyrë do të jetë krejtësisht e ndryshme jo vetëm në sekuencën nukleotide, por edhe në strukturë. dhe pronat. Nuk ka shenja pikësimi midis trenjakëve, kështu që nuk ka pengesa për zhvendosjen e kornizës së leximit, gjë që hap hapësirë për shfaqjen dhe mirëmbajtjen e mutacioneve.
Qelizat bakteriale janë të afta të dyfishohen çdo 20-30 minuta, dhe qelizat eukariote - çdo ditë dhe edhe më shpesh, gjë që kërkon shpejtësi dhe saktësi të lartë të replikimit të ADN-së. Për më tepër, çdo qelizë përmban qindra e mijëra kopje të shumë proteinave, veçanërisht enzimave, prandaj, metoda "pjesë-pjesë" e prodhimit të tyre është e papranueshme për riprodhimin e tyre. Një metodë më progresive është stampimi, i cili ju lejon të merrni kopje të shumta të sakta të produktit dhe gjithashtu të zvogëloni koston e tij. Për vulosje, kërkohet një matricë nga e cila bëhet përshtypja.
Në qeliza, parimi i sintezës së shabllonit është që molekulat e reja të proteinave dhe acideve nukleike sintetizohen në përputhje me programin e ngulitur në strukturën e molekulave para-ekzistuese të të njëjtave acide nukleike (ADN ose ARN).
Replikimi i ADN-së. ADN-ja është një biopolimer me dy fije, monomerët e të cilit janë nukleotide. Nëse biosinteza e ADN-së do të ndodhte në parimin e fotokopjimit, atëherë në mënyrë të pashmangshme do të lindnin shtrembërime dhe gabime të shumta në informacionin trashëgues, gjë që përfundimisht do të çonte në vdekjen e organizmave të rinj. Prandaj, procesi i dyfishimit të ADN-së ndodh ndryshe, në mënyrë gjysmë konservatore: molekula e ADN-së zbërthehet dhe në secilin zinxhir sintetizohet një zinxhir i ri sipas parimit të komplementaritetit. Procesi i vetë-riprodhimit të një molekule të ADN-së, duke siguruar kopjimin e saktë të informacionit trashëgues dhe transmetimin e tij nga brezi në brez, quhet përsëritje(nga lat. replikimi- përsëritje). Si rezultat i replikimit, formohen dy kopje absolutisht të sakta të molekulës së ADN-së amë, secila prej të cilave mbart një kopje të molekulës së ADN-së amë.
Procesi i riprodhimit është në të vërtetë jashtëzakonisht i ndërlikuar, pasi një numër i proteinave përfshihen në të. Disa prej tyre hapin spiralen e dyfishtë të ADN-së, të tjerët thyejnë lidhjet hidrogjenore midis nukleotideve të zinxhirëve plotësues, të tjerë (për shembull, enzima ADN polimeraza) zgjedhin nukleotide të reja bazuar në parimin e komplementaritetit, etj. Dy molekula të ADN-së formohen si një Rezultati i replikimit ndahet në dysh gjatë ndarjes së qelizave bijë të sapoformuara.
Gabimet në procesin e riprodhimit ndodhin jashtëzakonisht rrallë, por nëse ndodhin, ato eliminohen shumë shpejt si nga polimerazat e ADN-së ashtu edhe nga enzimat speciale të riparimit, pasi çdo gabim në sekuencën nukleotide mund të çojë në një ndryshim të pakthyeshëm në strukturën dhe funksionet e proteinës. dhe, në fund të fundit, ndikojnë negativisht në qëndrueshmërinë e një qelize të re apo edhe të një individi.
Biosinteza e proteinave. Siç shprehet në mënyrë figurative filozofi i shquar i shekullit të 19-të F. Engels: "Jeta është një formë e ekzistencës së trupave proteinikë". Struktura dhe vetitë e molekulave të proteinave përcaktohen nga struktura e tyre parësore, d.m.th., sekuenca e aminoacideve të koduara në ADN. Nga saktësia e riprodhimit të këtij informacioni varet jo vetëm ekzistenca e vetë polipeptidit, por edhe funksionimi i qelizës në tërësi, kështu që procesi i sintezës së proteinave ka një rëndësi të madhe. Duket të jetë procesi më kompleks i sintezës në qelizë, pasi përfshin deri në treqind enzima të ndryshme dhe makromolekula të tjera. Përveç kësaj, ai rrjedh me shpejtësi të lartë, gjë që kërkon saktësi edhe më të madhe.
Ekzistojnë dy faza kryesore në biosintezën e proteinave: transkriptimi dhe përkthimi.
Transkriptimi(nga lat. transkriptimi- rishkrimi) është biosinteza e molekulave të mARN-së në një matricë të ADN-së.
Meqenëse molekula e ADN-së përmban dy zinxhirë antiparalelë, leximi i informacionit nga të dy zinxhirët do të çonte në formimin e mARN-ve krejtësisht të ndryshme, prandaj biosinteza e tyre është e mundur vetëm në njërin prej zinxhirëve, i cili quhet kodues, ose kodogjen, në ndryshim nga i dyti, jo-koduese, ose jokodogjene. Procesi i rishkrimit sigurohet nga një enzimë e veçantë, ARN polimeraza, e cila zgjedh nukleotidet e ARN-së sipas parimit të komplementaritetit. Ky proces mund të ndodhë si në bërthamë ashtu edhe në organele që kanë ADN-në e tyre - mitokondri dhe plastide.
Molekulat e mARN-së të sintetizuara gjatë transkriptimit i nënshtrohen një procesi kompleks përgatitjeje për përkthim (mARN-të mitokondriale dhe plastide mund të mbeten brenda organeleve, ku ndodh faza e dytë e biosintezës së proteinave). Gjatë procesit të maturimit të mRNA, tre nukleotidet e para (AUG) dhe një bisht i nukleotideve adenil janë ngjitur në të, gjatësia e të cilave përcakton se sa kopje të proteinës mund të sintetizohen në një molekulë të caktuar. Vetëm atëherë mRNA-të e pjekura largohen nga bërthama përmes poreve bërthamore.
Paralelisht, procesi i aktivizimit të aminoacideve ndodh në citoplazmë, gjatë të cilit aminoacidi bashkohet me tARN-në e lirë përkatëse. Ky proces katalizohet nga një enzimë e veçantë dhe kërkon ATP.
Transmetimi(nga lat. transmetim- transferimi) është biosinteza e një zinxhiri polipeptid në një matricë mRNA, gjatë së cilës informacioni gjenetik përkthehet në sekuencën aminoacide të zinxhirit polipeptid.
Faza e dytë e sintezës së proteinave ndodh më shpesh në citoplazmë, për shembull në ER të përafërt. Për shfaqjen e tij është e nevojshme prania e ribozomeve, aktivizimi i tARN-së, gjatë së cilës ata bashkojnë aminoacidet përkatëse, prania e joneve Mg2+, si dhe kushtet optimale mjedisore (temperatura, pH, presioni etj.).
Për të filluar transmetimin ( fillimin) një nënnjësi e vogël ribozomale ngjitet në një molekulë mARN gati për sintezë dhe më pas, sipas parimit të komplementaritetit me kodonin e parë (AUG), zgjidhet një tARN që mbart aminoacidin metioninë. Vetëm pas kësaj ngjitet nën-njësia e madhe ribozomale. Brenda ribozomit të montuar ka dy kodone mRNA, i pari prej të cilëve tashmë është i zënë. Një tARN e dytë, gjithashtu që mban një aminoacid, i shtohet kodonit ngjitur me të, pas së cilës formohet një lidhje peptide midis mbetjeve të aminoacideve me ndihmën e enzimave. Ribozomi lëviz një kodon të mARN-së; ARN-ja e parë e çliruar nga një aminoacid kthehet në citoplazmë pas aminoacidit tjetër dhe një fragment i zinxhirit polipeptid të ardhshëm varet, si të thuash, në tARN-në e mbetur. TARN-ja tjetër ngjitet me kodonin e ri që e gjen veten brenda ribozomit, procesi përsëritet dhe hap pas hapi zinxhiri polipeptid zgjatet, d.m.th. zgjatim.
Fundi i sintezës së proteinave ( përfundimin) ndodh sapo një sekuencë specifike nukleotide ndeshet në molekulën e mRNA që nuk kodon për një aminoacid (kodoni ndalues). Pas kësaj, ribozomi, mARN dhe zinxhiri polipeptid ndahen dhe proteina e saposintetizuar merr strukturën e duhur dhe transportohet në pjesën e qelizës ku do të kryejë funksionet e saj.
Përkthimi është një proces shumë energjik, pasi energjia e një molekule ATP konsumohet për të bashkuar një aminoacid në tARN, dhe disa të tjerë përdoren për të lëvizur ribozomin përgjatë molekulës së mRNA.
Për të përshpejtuar sintezën e disa molekulave të proteinave, disa ribozome mund të lidhen me njëra-tjetrën në një molekulë të mRNA, të cilat formojnë një strukturë të vetme - polisome.
Një qelizë është njësia gjenetike e një gjallese. Kromozomet, struktura (forma dhe madhësia) dhe funksionet e tyre. Numri i kromozomeve dhe qëndrueshmëria e specieve të tyre. Qelizat somatike dhe germinale. Cikli jetësor i qelizave: interfaza dhe mitoza. Mitoza është ndarja e qelizave somatike. Mejoza. Fazat e mitozës dhe mejozës. Zhvillimi i qelizave germinale në bimë dhe kafshë. Ndarja e qelizave është baza për rritjen, zhvillimin dhe riprodhimin e organizmave. Roli i mejozës dhe mitozës
Pavarësisht se acidet nukleike janë bartës të informacionit gjenetik, zbatimi i këtij informacioni është i pamundur jashtë qelizës, gjë që vërtetohet lehtësisht me shembullin e viruseve. Këta organizma, që shpesh përmbajnë vetëm ADN ose ARN, nuk mund të riprodhohen në mënyrë të pavarur; për ta bërë këtë, ata duhet të përdorin aparatin trashëgues të qelizës. Ata nuk mund të depërtojnë as në një qelizë pa ndihmën e vetë qelizës, përveçse nëpërmjet përdorimit të mekanizmave të transportit membranor ose për shkak të dëmtimit të qelizave. Shumica e viruseve janë të paqëndrueshme; ata vdesin pas vetëm disa orësh ekspozimi në ajër të hapur. Për rrjedhojë, një qelizë është një njësi gjenetike e një gjallese, e cila ka një grup minimal përbërësish për ruajtjen, ndryshimin dhe zbatimin e informacionit trashëgues, si dhe transmetimin e tij tek pasardhësit.
Shumica e informacionit gjenetik të një qelize eukariote ndodhet në bërthamë. E veçanta e organizimit të saj është se, ndryshe nga ADN-ja e një qelize prokariote, molekulat e ADN-së së eukarioteve nuk janë të mbyllura dhe formojnë komplekse komplekse me proteina - kromozome.
Kromozomi(nga greqishtja krom- ngjyra, ngjyrosja dhe soma- trup) është struktura e bërthamës qelizore, e cila përmban gjene dhe mbart informacione të caktuara trashëgimore për karakteristikat dhe vetitë e organizmit.
Ndonjëherë molekulat rrethore të ADN-së të prokariotëve quhen gjithashtu kromozome. Kromozomet janë të afta të vetë-dyfishohen; ato kanë individualitet strukturor dhe funksional dhe e ruajnë atë gjatë brezave. Çdo qelizë mbart të gjithë informacionin trashëgues të trupit, por vetëm një pjesë e vogël punon në të.
Baza e një kromozomi është një molekulë e ADN-së me dy zinxhirë e mbushur me proteina. Në eukariotët, proteinat histone dhe johistone ndërveprojnë me ADN-në, ndërsa në prokariotët, proteinat histonike mungojnë.
Kromozomet shihen më mirë nën një mikroskop drite gjatë ndarjes qelizore, kur, si rezultat i ngjeshjes, ato marrin pamjen e trupave në formë shufre të ndarë nga një shtrëngim parësor - centromeri - mbi supe. Në një kromozom mund të ketë gjithashtu shtrëngim sekondar, e cila në disa raste ndan të ashtuquajturat satelitor. Skajet e kromozomeve quhen telomeret. Telomeret parandalojnë ngjitjen e skajeve të kromozomeve dhe sigurojnë lidhjen e tyre me membranën bërthamore në një qelizë që nuk ndahet. Në fillim të ndarjes, kromozomet dyfishohen dhe përbëhen nga dy kromozome vajza - kromatid, fiksuar në centromere.
Sipas formës së tyre, kromozomet ndahen në kromozome me krahë të barabartë, të pabarabartë dhe në formë shufre. Madhësitë e kromozomeve ndryshojnë në mënyrë të konsiderueshme, por kromozomi mesatar ka dimensione prej 5 $×$ 1,4 mikron.
Në disa raste, kromozomet, si rezultat i dyfishimeve të shumta të ADN-së, përmbajnë qindra e mijëra kromatide: kromozome të tilla gjigante quhen politen. Ato gjenden në gjëndrat e pështymës së larvave Drosophila, si dhe në gjëndrat tretëse të krimbave të rrumbullakët.
Sipas teorisë qelizore, një qelizë është një njësi e strukturës, aktivitetit jetësor dhe zhvillimit të një organizmi. Kështu, funksione të tilla të rëndësishme të gjallesave si rritja, riprodhimi dhe zhvillimi i organizmit sigurohen në nivel qelizor. Qelizat e organizmave shumëqelizorë mund të ndahen në qeliza somatike dhe riprodhuese.
Qelizat somatike- këto janë të gjitha qelizat e trupit të formuara si rezultat i ndarjes mitotike.
Studimi i kromozomeve ka bërë të mundur vërtetimin se qelizat somatike të trupit të çdo specie biologjike karakterizohen nga një numër konstant kromozomesh. Për shembull, një person ka 46 të tilla.Sellë e kromozomeve të qelizave somatike quhet diploid(2n), ose dyfish.
Qelizat seksuale, ose gametet, janë qeliza të specializuara që përdoren për riprodhimin seksual.
Gametet përmbajnë gjithmonë gjysmën e kromozomeve sa qelizat somatike (te njerëzit - 23), prandaj grupi i kromozomeve të qelizave germinale quhet haploid(n), ose beqare. Formimi i tij shoqërohet me ndarjen e qelizave mejotike.
Sasia e ADN-së në qelizat somatike përcaktohet si 2c, dhe në qelizat seksuale - 1c. Formula gjenetike e qelizave somatike shkruhet si 2n2c, dhe qelizat seksuale - 1n1c.
Në bërthamat e disa qelizave somatike, numri i kromozomeve mund të ndryshojë nga numri i tyre në qelizat somatike. Nëse ky ndryshim është më i madh se një, dy, tre etj. grupe haploide, atëherë quhen qeliza të tilla poliploid(përkatësisht tri-, tetra-, pentaploid). Në qeliza të tilla, proceset metabolike zakonisht vazhdojnë shumë intensivisht.
Numri i kromozomeve në vetvete nuk është një veçori specifike e specieve, pasi organizma të ndryshëm mund të kenë një numër të barabartë kromozomesh, por ato të lidhura mund të kenë një numër të ndryshëm. Për shembull, plazmodiumi i malaries dhe krimbi i rrumbullakët i kalit kanë secili nga dy kromozome, ndërsa njerëzit dhe shimpanzetë kanë përkatësisht 46 dhe 48.
Kromozomet e njeriut ndahen në dy grupe: autozome dhe kromozome seksuale (heterokromozome). Autosome në qelizat somatike të njeriut ka 22 çifte, ato janë të njëjta për burrat dhe gratë, dhe kromozomet seksuale vetëm një palë, por është kjo që përcakton seksin e individit. Ekzistojnë dy lloje të kromozomeve seksuale - X dhe Y. Qelizat e trupit të grave mbajnë dy kromozome X, dhe ato të burrave - X dhe Y.
Kariotip- ky është një grup karakteristikash të grupit të kromozomeve të një organizmi (numri i kromozomeve, forma dhe madhësia e tyre).
Regjistrimi i kushtëzuar i një kariotipi përfshin numrin e përgjithshëm të kromozomeve, kromozomeve seksuale dhe devijimet e mundshme në grupin e kromozomeve. Për shembull, kariotipi i një mashkulli normal shkruhet si 46,XY, dhe kariotipi i një femre normale shkruhet si 46,XX.
Qelizat nuk lindin përsëri çdo herë, ato formohen vetëm si rezultat i ndarjes së qelizave amë. Pas ndarjes, qelizat bija kërkojnë pak kohë për të formuar organele dhe për të fituar strukturën e duhur që do të siguronte kryerjen e një funksioni specifik. Kjo periudhë kohore quhet maturimit.
Quhet periudha kohore nga shfaqja e një qelize si rezultat i ndarjes deri në ndarjen ose vdekjen e saj cikli jetësor i një qelize.
Në qelizat eukariote, cikli i jetës ndahet në dy faza kryesore: ndërfaza dhe mitoza.
Ndërfaza- kjo është një periudhë kohore në ciklin jetësor gjatë së cilës qeliza nuk ndahet dhe funksionon normalisht. Ndërfaza ndahet në tre periudha: periudha G 1 -, S- dhe G 2.
G 1 -periudha(presintetike, postmitotike) është një periudhë e rritjes dhe zhvillimit të qelizave gjatë së cilës ndodh sinteza aktive e ARN, proteinave dhe substancave të tjera të nevojshme për mbështetjen e plotë të jetës së qelizës së sapoformuar. Nga fundi i kësaj periudhe, qeliza mund të fillojë të përgatitet për të dyfishuar ADN-në e saj.
NË S-periudha(sintetik) ndodh vetë procesi i replikimit të ADN-së. E vetmja pjesë e kromozomit që nuk i nënshtrohet replikimit është centromeri, kështu që molekulat e ADN-së që rezultojnë nuk ndryshojnë plotësisht, por mbeten të mbajtura së bashku në të dhe në fillim të ndarjes kromozomi ka një pamje në formë X. Formula gjenetike e një qelize pas dyfishimit të ADN-së është 2n4c. Gjithashtu në periudhën S, centriolet e qendrës së qelizës dyfishohen.
G 2 -periudha(postintetike, premitotike) karakterizohet nga sinteza intensive e ARN-së, proteinave dhe ATP e nevojshme për procesin e ndarjes së qelizave, si dhe ndarjen e centrioleve, mitokondrive dhe plastideve. Deri në fund të interfazës, kromatina dhe bërthama mbeten qartë të dallueshme, integriteti i mbështjellësit bërthamor nuk prishet dhe organelet nuk ndryshojnë.
Disa nga qelizat e trupit janë në gjendje të kryejnë funksionet e tyre gjatë gjithë jetës së trupit (neuronet e trurit tonë, qelizat e muskujve të zemrës), ndërsa të tjerat ekzistojnë për një kohë të shkurtër, pas së cilës ato vdesin (qelizat epiteliale të zorrëve, qelizat epidermale të lekura). Rrjedhimisht, trupi duhet t'i nënshtrohet vazhdimisht proceseve të ndarjes së qelizave dhe formimit të të rejave që do të zëvendësonin ato të vdekura. Qelizat e afta për t'u ndarë quhen rrjedhin. Në trupin e njeriut ato gjenden në palcën e kuqe të eshtrave, në shtresat e thella të epidermës së lëkurës dhe në vende të tjera. Duke përdorur këto qeliza, ju mund të rritni një organ të ri, të arrini përtëritje dhe gjithashtu të klononi trupin. Perspektivat për përdorimin e qelizave staminale janë absolutisht të qarta, por aspektet morale dhe etike të këtij problemi janë ende duke u diskutuar, pasi në shumicën e rasteve përdoren qelizat burimore embrionale të marra nga embrionet njerëzore të vrarë gjatë abortit.
Kohëzgjatja e interfazës në qelizat bimore dhe shtazore është mesatarisht 10-20 orë, ndërsa mitoza zgjat rreth 1-2 orë.
Gjatë ndarjeve të njëpasnjëshme në organizmat shumëqelizorë, qelizat bija bëhen gjithnjë e më të ndryshme ndërsa lexojnë informacione nga një numër në rritje gjenesh.
Disa qeliza ndalojnë ndarjen me kalimin e kohës dhe vdesin, gjë që mund të jetë për shkak të përfundimit të disa funksioneve, si në rastin e qelizave të lëkurës epidermale dhe qelizave të gjakut, ose për shkak të dëmtimit të këtyre qelizave nga faktorë mjedisorë, në veçanti patogjenë. Vdekja qelizore e programuar gjenetikisht quhet apoptoza, ndërsa vdekja aksidentale - nekroza.
Mitoza- një metodë e ndarjes indirekte të qelizave somatike.
Gjatë mitozës, qeliza kalon nëpër një sërë fazash të njëpasnjëshme, si rezultat i të cilave çdo qelizë bijë merr të njëjtin grup kromozomesh si në qelizën amë.
Mitoza ndahet në katër faza kryesore: profazë, metafazë, anafazë dhe telofazë. Profaza- faza më e gjatë e mitozës, gjatë së cilës kromatina kondensohet, duke rezultuar në shfaqjen e kromozomeve në formë X të përbërë nga dy kromatide (kromozomet bijë). Në këtë rast, bërthama zhduket, centriolet devijojnë në polet e qelizës dhe fillon të formohet një bosht akromatin (boshti i ndarjes) nga mikrotubulat. Në fund të profazës, membrana bërthamore shpërbëhet në vezikula të veçanta.
NË metafazë Kromozomet janë të rreshtuar përgjatë ekuatorit të qelizës me centromeret e tyre, në të cilat janë ngjitur mikrotubulat e boshtit të formuar plotësisht. Në këtë fazë të ndarjes, kromozomet janë më të ngjeshura dhe kanë një formë karakteristike, gjë që bën të mundur studimin e kariotipit.
NË anafazë Replikimi i shpejtë i ADN-së ndodh në centromere, si rezultat i të cilit kromozomet ndahen dhe kromatidet devijojnë në polet e qelizës, të shtrirë nga mikrotubula. Shpërndarja e kromatideve duhet të jetë absolutisht e barabartë, pasi është ky proces që siguron ruajtjen e një numri konstant të kromozomeve në qelizat e trupit.
Ne skene telofazat kromozomet bija mblidhen në pole, rreth tyre formohen membrana bërthamore nga vezikulat dhe nukleolat shfaqen në bërthamat e sapoformuara.
Pas ndarjes bërthamore, ndodh ndarja citoplazmike - citokineza, gjatë së cilës ndodh një shpërndarje pak a shumë uniforme e të gjitha organeleve të qelizës amë.
Kështu, si rezultat i mitozës, nga një qelizë nënë formohen dy qeliza bijë, secila prej të cilave është një kopje gjenetike e qelizës amë (2n2c).
Në qelizat e sëmura, të dëmtuara, të plakura dhe indet e specializuara të trupit, mund të ndodhë një proces ndarjeje paksa i ndryshëm - amitoza. Amitoza quhet ndarje e drejtpërdrejtë e qelizave eukariote, në të cilën nuk ndodh formimi i qelizave gjenetikisht ekuivalente, pasi përbërësit qelizor shpërndahen në mënyrë të pabarabartë. Gjendet tek bimët në endosperm, dhe tek kafshët - në mëlçi, kërc dhe kornea e syrit.
Mejozaështë një metodë e ndarjes indirekte të qelizave germinale primare (2n2c), e cila rezulton në formimin e qelizave haploid (1n1c), më së shpeshti qeliza germinale.
Ndryshe nga mitoza, mejoza përbëhet nga dy ndarje të njëpasnjëshme qelizore, secila prej të cilave paraprihet nga interfaza. Ndarja e parë e mejozës (mejoza I) quhet reduktues, pasi në këtë rast numri i kromozomeve është përgjysmuar, dhe ndarja e dytë (mejoza II) - ekuacionale, pasi në procesin e tij ruhet numri i kromozomeve.
Ndërfaza I vazhdon si ndërfaza e mitozës. Mejoza I ndahet në katër faza: profaza I, metafaza I, anafaza I dhe telofaza I. B profaza I Ndodhin dy procese të rëndësishme - konjugimi dhe kryqëzimi. Konjugimi- Ky është procesi i shkrirjes së kromozomeve homologe (të çiftëzuara) përgjatë gjithë gjatësisë. Çiftet e kromozomeve të formuara gjatë konjugimit ruhen deri në fund të metafazës I.
Kalimi mbi- shkëmbimi i ndërsjellë i rajoneve homologe të kromozomeve homologe. Si rezultat i kryqëzimit, kromozomet e marra nga trupi nga të dy prindërit fitojnë kombinime të reja gjenesh, gjë që shkakton shfaqjen e pasardhësve gjenetikisht të ndryshëm. Në fund të profazës I, si në profazën e mitozës, bërthama zhduket, centriolat devijojnë në polet e qelizës dhe membrana bërthamore shpërbëhet.
NË metafaza Içiftet e kromozomeve rreshtohen përgjatë ekuatorit të qelizës dhe mikrotubulat e boshtit janë ngjitur në centromeret e tyre.
NË anafaza I Kromozomet homologe të tëra, të përbëra nga dy kromatide, ndryshojnë në pole.
NË telofaza I Membranat bërthamore formohen rreth grupimeve të kromozomeve në polet e qelizës dhe formohen nukleola.
Citokineza I siguron ndarjen e citoplazmave të qelizave bija.
Qelizat bija (1n2c) të formuara si rezultat i mejozës I janë gjenetikisht heterogjene, pasi kromozomet e tyre, të shpërndara rastësisht në polet qelizore, përmbajnë gjene të ndryshme.
Karakteristikat krahasuese të mitozës dhe mejozës
| Shenjë | Mitoza | Mejoza | |
| Cilat qeliza fillojnë të ndahen? | Somatike (2n) | Qelizat germinale primare (2n) | |
| Numri i ndarjeve | 1 | 2 | |
| Sa dhe çfarë lloj qelizash formohen gjatë ndarjes? | 2 somatike (2n) | 4 seksuale (n) | |
| Ndërfaza | Përgatitja e qelizës për ndarje, dyfishimi i ADN-së | Shumë shkurt, dyfishimi i ADN-së nuk ndodh | |
| Fazat | Mejoza I | Mejoza II | |
| Profaza | Mund të ndodhë kondensimi i kromozomeve, zhdukja e nukleolit, shpërbërja e membranës bërthamore, konjugimi dhe kryqëzimi | Kondensimi i kromozomeve, zhdukja e nukleolit, shpërbërja e membranës bërthamore | |
| Metafaza | Çiftet e kromozomeve janë të vendosura përgjatë ekuatorit, formohet një gisht | Kromozomet rreshtohen përgjatë ekuatorit, formohet një gisht | |
| Anafaza | Kromozomet homologe nga dy kromatide lëvizin drejt poleve | Kromatidet lëvizin drejt poleve | |
| Telofaza | Kromozomet despirale, formohen membrana të reja bërthamore dhe nukleola | Kromozomet despirale, formohen membrana të reja bërthamore dhe nukleola | |
Ndërfaza II shumë shkurt, pasi në të nuk ndodh dyfishimi i ADN-së, domethënë nuk ka periudhë S.
Mejoza II ndahet gjithashtu në katër faza: profaza II, metafaza II, anafaza II dhe telofaza II. NË profaza II ndodhin të njëjtat procese si në profazën I, me përjashtim të konjugimit dhe kryqëzimit.
NË metafaza II kromozomet ndodhen përgjatë ekuatorit të qelizës.
NË anafaza II kromozomet ndahen në centromere dhe kromatidet shtrihen drejt poleve.
NË telofaza II Membranat bërthamore dhe bërthamat formohen rreth grupeve të kromozomeve bija.
Pas citokineza II Formula gjenetike e të katër qelizave bija është 1n1c, por të gjitha ato kanë një grup të ndryshëm gjenesh, që është rezultat i kryqëzimit dhe kombinimit të rastësishëm të kromozomeve të organizmave të nënës dhe babait në qelizat bija.
Gametogjeneza(nga greqishtja gametë- gruaja, gametet- burri dhe gjenezë- origjina, shfaqja) është procesi i formimit të qelizave germinale të pjekura.
Meqenëse riprodhimi seksual më së shpeshti kërkon dy individë - një femër dhe një mashkull, që prodhojnë qeliza të ndryshme seksuale - vezë dhe spermë, proceset e formimit të këtyre gameteve duhet të jenë të ndryshme.
Natyra e procesit varet kryesisht nga fakti nëse ndodh në një qelizë bimore apo shtazore, pasi tek bimët ndodh vetëm mitoza gjatë formimit të gameteve, dhe tek kafshët ndodhin edhe mitoza edhe mejoza.
Zhvillimi i qelizave germinale në bimë. Në angiospermat, formimi i qelizave riprodhuese mashkullore dhe femërore ndodh në pjesë të ndryshme të luleve - përkatësisht stamenat dhe pistilat.
Para formimit të qelizave riprodhuese mashkullore - mikrogametogjeneza(nga greqishtja mikros- i vogël) - ndodh mikrosporogjeneza, pra formimi i mikrosporeve në anterat e stamenave. Ky proces shoqërohet me ndarjen mejotike të qelizës amë, e cila rezulton në katër mikrospore haploide. Mikrogametogjeneza shoqërohet me ndarjen mitotike të mikrosporës, duke prodhuar një gametofit mashkullor prej dy qelizave - një i madh. vegjetative(sifonogjen) dhe i cekët gjeneruese. Pas ndarjes, gametofiti mashkullor mbulohet me membrana të dendura dhe formon një kokërr polen. Në disa raste, edhe gjatë procesit të maturimit të polenit, dhe nganjëherë vetëm pas transferimit në stigmën e pistilit, qeliza gjeneruese ndahet në mënyrë mitotike për të formuar dy qeliza germinale mashkullore të palëvizshme - spermatozoidet. Pas pjalmimit, nga qeliza vegjetative formohet një tub pjalmi, përmes të cilit spermatozoidet depërtojnë në vezoren e pistilit për fekondim.
Zhvillimi i qelizave germinale femërore në bimë quhet megagametogjeneza(nga greqishtja mega- e madhe). Ndodh në vezoren e pistilit, e cila paraprihet nga megasporogjeneza, si rezultat i së cilës formohen katër megaspore nga qeliza mëmë e megasporës që shtrihet në bërthamë përmes ndarjes mejotike. Një nga megasporet ndahet në mënyrë mitotike tre herë, duke i dhënë gametofitit femër - një qese embrionale me tetë bërthama. Me ndarjen e mëvonshme të citoplazmave të qelizave bija, një nga qelizat rezultuese bëhet një vezë, në anët e së cilës shtrihen të ashtuquajturat sinergjide, në skajin e kundërt të qeses së embrionit formohen tre antipode, dhe në qendër. , si rezultat i shkrirjes së dy bërthamave haploide, formohet një qelizë qendrore diploide.
Zhvillimi i qelizave germinale në kafshë. Në kafshë, ekzistojnë dy procese të formimit të qelizave germinale - spermatogjeneza dhe oogjeneza.
Spermatogjeneza(nga greqishtja spermatozoidet, spermatozoidet- fara dhe gjenezë- origjina, shfaqja) është procesi i formimit të qelizave germinale mashkullore të pjekur - spermës. Tek njerëzit, ajo shfaqet në testikujt, ose testikujt dhe ndahet në katër periudha: riprodhimi, rritja, maturimi dhe formimi.
NË sezoni i shumimit qelizat germinale primordiale ndahen në mënyrë mitotike, duke rezultuar në formimin e diploidit spermatogonia. NË periudha e rritjes spermatogonia grumbullon lëndë ushqyese në citoplazmë, rritet në madhësi dhe shndërrohet në spermatocitet primare, ose Spermatocitet e rendit të parë. Vetëm pas kësaj ata hyjnë në mejozë ( periudha e maturimit), si rezultat i së cilës formohen dy të parat spermatociti sekondar, ose Spermatociti i rendit të dytë, dhe pastaj - katër qeliza haploide me një sasi ende mjaft të madhe të citoplazmës - spermatidet. NË periudha e formimit ata humbasin pothuajse të gjithë citoplazmën e tyre dhe formojnë një flagelum, duke u kthyer në spermë.
Sperma, ose gjallesa, - qeliza shumë të vogla riprodhuese të lëvizshme mashkullore me kokë, qafë dhe bisht.
NË kokë, përveç thelbit, është akrozomi- një kompleks i modifikuar Golgi, i cili siguron shpërbërjen e membranave të vezës gjatë procesit të fekondimit. NË qafën e mitrës janë centriolet e qendrës së qelizës dhe baza bisht kali formojnë mikrotubula që mbështesin drejtpërdrejt lëvizjen e spermës. Ai gjithashtu përmban mitokondri, të cilat i sigurojnë spermës energji ATP për lëvizje.
Oogjeneza(nga greqishtja OKB- vezë dhe gjenezë- origjina, shfaqja) është procesi i formimit të qelizave germinale femërore të pjekura - vezëve. Tek njerëzit, ajo shfaqet në vezore dhe përbëhet nga tre periudha: riprodhimi, rritja dhe maturimi. Periudhat e riprodhimit dhe rritjes, të ngjashme me ato në spermatogjenezë, ndodhin gjatë zhvillimit intrauterin. Në këtë rast, qelizat diploide formohen nga qelizat primare germinale si rezultat i mitozës. oogonia, të cilat më pas kthehen në primare diploide ovocitet, ose Oocitet e rendit të parë. Mejoza dhe citokineza pasuese që ndodhin në periudha e maturimit, karakterizohen nga ndarja e pabarabarte e citoplazmes se qelizes ame, keshtu qe si rezultat, ne fillim fitohet nje ovocit sekondar, ose Oocitet e rendit të dytë, Dhe trupi i parë polar, dhe pastaj nga ovociti sekondar - veza, e cila ruan të gjithë furnizimin me lëndë ushqyese, dhe trupi i dytë polar, ndërsa trupi i parë polar është i ndarë në dy. Trupat polare marrin material të tepërt gjenetik.
Tek njerëzit, vezët prodhohen në intervale prej 28-29 ditësh. Cikli i lidhur me maturimin dhe lëshimin e vezëve quhet menstrual.
Vezë- një qelizë e madhe riprodhuese femërore që mbart jo vetëm një grup haploid kromozomesh, por edhe një furnizim të konsiderueshëm të lëndëve ushqyese për zhvillimin e mëvonshëm të embrionit.
Veza te gjitarët është e mbuluar me katër membrana, të cilat zvogëlojnë gjasat e dëmtimit nga faktorë të ndryshëm. Diametri i vezës tek njerëzit arrin 150-200 mikron, ndërsa tek një struc mund të jetë disa centimetra.
Nëse në organizmat njëqelizorë ndarja e qelizave çon në një rritje të numrit të individëve, d.m.th., riprodhimin, atëherë në organizmat shumëqelizorë ky proces mund të ketë kuptime të ndryshme. Kështu, ndarja e qelizave embrionale, duke filluar nga zigota, është baza biologjike e proceseve të ndërlidhura të rritjes dhe zhvillimit. Ndryshime të ngjashme vërehen te njerëzit gjatë adoleshencës, kur jo vetëm rritet numri i qelizave, por ndodh edhe një ndryshim cilësor në trup. Baza e riprodhimit të organizmave shumëqelizorë është edhe ndarja e qelizave, për shembull, në riprodhimin aseksual, falë këtij procesi, një pjesë e tërë e organizmit restaurohet, dhe në riprodhimin seksual, në procesin e gametogjenezës, formohen qelizat seksuale. të cilat më pas krijojnë një organizëm të ri. Duhet të theksohet se metodat kryesore të ndarjes së një qelize eukariote - mitoza dhe mejoza - kanë kuptime të ndryshme në ciklet e jetës së organizmave.
Si rezultat i mitozës, ndodh një shpërndarje e barabartë e materialit trashëgues midis qelizave bijë - kopje të sakta të nënës. Pa mitozë, ekzistenca dhe rritja e organizmave shumëqelizorë që zhvillohen nga një qelizë e vetme, zigota, do të ishte e pamundur, pasi të gjitha qelizat e këtyre organizmave duhet të përmbajnë të njëjtin informacion gjenetik.
Gjatë procesit të ndarjes, qelizat bija bëhen gjithnjë e më të ndryshme në strukturë dhe funksione, gjë që shoqërohet me aktivizimin e gjithnjë e më shumë grupeve të reja të gjeneve në to për shkak të ndërveprimit ndërqelizor. Kështu, mitoza është e nevojshme për zhvillimin e organizmit.
Kjo metodë e ndarjes së qelizave është e nevojshme për proceset e riprodhimit aseksual dhe rigjenerimit (restaurimit) të indeve të dëmtuara, si dhe organeve.
Mejoza, nga ana tjetër, siguron qëndrueshmërinë e kariotipit gjatë riprodhimit seksual, pasi përgjysmon grupin e kromozomeve para riprodhimit seksual, i cili më pas restaurohet si rezultat i fekondimit. Përveç kësaj, mejoza çon në shfaqjen e kombinimeve të reja të gjeneve prindërore për shkak të kryqëzimit dhe kombinimit të rastësishëm të kromozomeve në qelizat bija. Falë kësaj, pasardhësit rezulton të jenë gjenetikisht të larmishëm, gjë që siguron material për përzgjedhjen natyrore dhe është baza materiale e evolucionit. Ndryshimi i numrit, formës dhe madhësisë së kromozomeve, nga njëra anë, mund të çojë në shfaqjen e devijimeve të ndryshme në zhvillimin e organizmit, madje edhe në vdekjen e tij, dhe nga ana tjetër, mund të çojë në shfaqjen e individëve. më të përshtatur me mjedisin.
Kështu, qeliza është njësia e rritjes, zhvillimit dhe riprodhimit të organizmave.
[email i mbrojtur] në kategori, pyetja u hap më 21.08.2017 në ora 18:41
A dhe ARN
B t ARN
Në ADN
kromozomet G
Baza e individualitetit dhe specifikës së organizmave është:
Dhe struktura e proteinave të trupit
Struktura e qelizave B
Në funksionin e qelizave
Struktura D e aminoacideve
ADN-ja mbart informacion rreth strukturës
Dhe proteinat, yndyrnat, karbohidratet
Proteinat dhe yndyrnat B
aminoacidet B
Proteinat G
Një gjen kodon informacionin:
Dhe për strukturën e disa proteinave
B për strukturën e njërit prej zinxhirëve të ADN-së
Në strukturën parësore të një molekule proteine
Rreth strukturës së aminoacideve
Cili nukleotid nuk është pjesë e ADN-së?
Dhe timinë
Buracil
Tek guanina
G citozinë
D adeninë
Cilat lidhje thyhen në një molekulë të ADN-së kur dyfishohet?
Dhe peptide
B kovalent, midis karbohidrateve dhe fosfateve
Në hidrogjen, midis dy fijeve
G jon
Sa fije të reja të vetme sintetizohen kur një molekulë dyfishohet?
Dhe katër
B dy
Në një
G tre
Cila skemë e dyfishimit të ADN-së është e saktë?
Dhe kur një molekulë e ADN-së dyfishohet, ajo formon një molekulë bijë krejtësisht të re
Molekula e ADN-së së vajzës B përbëhet nga një varg i vjetër dhe një i ri
ADN-ja e nënës ndahet në fragmente të vogla, të cilat më pas grumbullohen në molekula të reja bija
Cili fakt konfirmon se ADN-ja është material gjenetik?
Dhe sasia e ADN-së në qelizat e një organizmi është konstante
B ADN-ja përbëhet nga nukleotide
ADN-ja është e lokalizuar në bërthamën e qelizës
ADN-ja është një spirale e dyfishtë
Cila nga qelizat e mëposhtme njerëzore nuk përmban ADN?
Një leukocit i pjekur
B qeliza e kuqe e pjekur e gjakut
Në limfocite
neuroni G
Nëse përbërja nukleotide e ADN-së është ATT-GCH-TAT, atëherë cila duhet të jetë përbërja nukleotide e mARN?
Një TAA-TsGTs-UTA
B TAA-GTG-UTU
Në UAA-TsGTs-AUA
G UAA-TsGTs-ATA
Transkriptimi quhet:
Dhe procesi i formimit të Irk
B Procesi i dyfishimit të ADN-së
Gjatë formimit të një zinxhiri proteinik në ribozome
Procesi D i bashkimit të tARN me aminoacide
Sinteza e mRNA fillon:
Dhe nga ndarja e molekulës së ADN-së në dy fije
B me dyfishimin e çdo filli
Ndërveprimi ndërmjet ARN polimerazës dhe gjenit
G me ndarje të gjeneve në nukleotide
Aminoacidi triptofan është i koduar UGG. Cila treshe e ADN-së mbart informacion për këtë acid?
Një ACC
B TCC
Në QKUK
Ku sintetizohet mRNA?
Dhe në ribozomet
B në citoplazmë
Në nukleolus
G në bërthamë
Si do të duket një seksion i zinxhirit të mRNA nëse nukleotidi i dytë i trefishit të parë në ADN (GCT-AGT-CCA) zëvendësohet nga nukleotidi T?
Një TsGA-UCA-GGT
B AAC-UCA-GGU
NË GAU-AGU-CCA
G TsCU-UTSU-GGU
Nëse kodi nuk do të ishte tre, por katër shkronja, atëherë sa kombinime mund të bëheshin në këtë rast nga katër nukleotide?
A 4 (4)
B 4(16)
B 2(4)
G 16(3)
Çfarë informacioni përmban një treshe e ADN-së?
Dhe informacion në lidhje me sekuencën e aminoacideve në një proteinë
B informacion për një karakteristikë të një organizmi
Informacion për një aminoacid të përfshirë në një zinxhir proteinik
D informacion rreth fillimit të sintezës së mARN
Cila enzimë sintetizon mARN?
Një ARN sintetazë
B ARN polimeraza
B ADN polimeraza
Acidi deoksiribonukleik është bartës i informacionit trashëgues në qelizë dhe përmban deoksiribozë si përbërës karbohidratesh, adeninë (A), guaninë (G), citozinë (C) dhe timinë (T) si baza azotike, si dhe një mbetje të acidit fosforik.
Oriz. 12.
Të gjitha këto struktura formohen nga dy vargje antiparalele të ADN-së që mbahen së bashku nga çiftimi plotësues i nukleotideve. Çdo formë tregohet nga ana dhe nga lart. Çiftet e shtyllës kurrizore dhe të bazës sheqer-fosfat janë të theksuara në nuanca të ndryshme gri: gri të errët dhe gri të hapur, respektivisht.
A. B-forma e ADN-së, e cila më së shpeshti gjendet në qeliza.
B. A-formë e ADN-së, e cila bëhet mbizotëruese kur çdo ADN thahet, pavarësisht nga sekuenca e saj. B. Forma Z e ADN-së: disa sekuenca e marrin këtë formë në kushte të caktuara. Forma B dhe forma A janë me dorën e djathtë, dhe forma Z është mëngjarash (sipas Alberts).
ADN-ja është një polimer i gjatë dhe i padegëzuar i përbërë nga vetëm katër nënnjësi - deoksiribonukleotide. Nukleotidet janë të lidhura së bashku me lidhje kovalente fosfodiesterike, duke lidhur atomin e karbonit 5" të një mbetjeje me atomin e karbonit 3" të mbetjes tjetër. Katër llojet e bazave janë "të lidhura" në zinxhirin e fosfatit të sheqerit, si katër lloje të ndryshme rruaza të lidhura në një fije. Kështu, molekulat e ADN-së përbëhen nga dy fije të gjata, plotësuese të mbajtura së bashku nga çiftimi i bazave.
Modeli i ADN-së, sipas të cilit të gjitha bazat e ADN-së ndodhen brenda spirales së dyfishtë dhe shtylla kurrizore e sheqer-fosfatit është jashtë, u propozua në vitin 1953 nga Watson dhe Crick. Numri i lidhjeve efektive hidrogjenore që mund të formohen midis G dhe C ose midis A dhe T do të jetë më i madh në këtë rast sesa me çdo kombinim tjetër. Ishte modeli i ADN-së i propozuar nga Watson dhe Crick që bëri të mundur formulimin e parimeve bazë të transmetimit të informacionit trashëgues bazuar në komplementaritetin e dy zinxhirëve të ADN-së. Një zinxhir shërben si shabllon për formimin e zinxhirit të tij plotësues, dhe çdo nukleotid është një shkronjë në alfabetin me katër shkronja.
Nukleotidet që përbëjnë ADN-në përbëhen nga një përbërës ciklik që përmban azot (bazë azoti), një mbetje sheqeri me pesë karbon dhe një ose më shumë grupe fosfate. Roli kryesor dhe më i rëndësishëm i nukleotideve në një qelizë është se ato janë monomere nga të cilat janë ndërtuar polinukleotidet - acide nukleike përgjegjëse për ruajtjen dhe transmetimin e informacionit biologjik. 2 llojet kryesore të acideve nukleike ndryshojnë në mbetjet e sheqerit në shtyllën e tyre polimer. I ndërtuar mbi ribozë, acidi ribonukleik (ARN) përmban adeninë, guaninë, citozinë dhe uracil. Acidi deoksiribonukleik (ADN) përmban një derivat të ribozës, deoksiribozën. ADN-ja përmban nukleotidet: adeninë, guaninë, citozinë dhe timinë. Sekuenca e bazave përcakton informacionin gjenetik. Tre nukleotide në një zinxhir të ADN-së kodojnë për një aminoacid (kodi i trefishtë). Se. Seksionet e ADN-së janë gjene që përmbajnë të gjithë informacionin gjenetik të një qelize dhe shërbejnë si shabllon për sintezën e proteinave qelizore.
Vetia kryesore e polinukleotideve është aftësia për të drejtuar reaksionet e sintezës së matricës (formimi i komponimeve - ADN, ARN ose proteina), duke përdorur një matricë - një polinukleotid specifik, dhe falë aftësisë së bazave për të njohur njëra-tjetrën dhe për të bashkëvepruar me jokovalente. lidhjet - ky është fenomeni i çiftëzimit plotësues, në të cilin guanina çiftëzohet me citozinën, dhe adenina me timinën (në ADN) ose uracilin (në ARN).
Komplementariteti është një parim universal i organizimit strukturor dhe funksional të acideve nukleike dhe realizohet gjatë formimit të makromolekulave të ADN-së dhe ARN-së gjatë replikimit dhe transkriptimit.
Gjatë replikimit të ADN-së, një molekulë e re e ADN-së ndërtohet në një shabllon të ADN-së, gjatë transkriptimit (formimi i ARN-së), ADN-ja shërben si shabllon dhe gjatë përkthimit (sinteza e proteinave), ARN përdoret si shabllon. Në parim, procesi i kundërt doli të ishte i mundur - ndërtimi i ADN-së në një shabllon ARN.
Përveç kësaj, nukleotidet kryejnë një funksion tjetër shumë të rëndësishëm në qelizë: ato veprojnë si bartës të energjisë kimike. Transportuesi më i rëndësishëm (por jo i vetmi) është adenozina trifosfati, ose ATP.
Në kombinim me grupe të tjera kimike, nukleotidet janë pjesë e enzimave. Derivatet e nukleotideve mund të transferojnë grupe kimike specifike nga një molekulë në tjetrën.
Ngrohja, ndryshimi i ndjeshëm i pH-së, zvogëlimi i forcës jonike etj. shkaktojnë denatyrim të molekulës së ADN-së me dy vargje. Denatyrimi termik zakonisht ndodh në një temperaturë prej 80-90C. Procesi i rinatyrimit të një molekule të ADN-së (restaurimi i plotë i strukturës së saj amtare) është gjithashtu i mundur.
Shumica e ADN-së natyrore ka një strukturë me dy fije, lineare ose rrethore (përjashtim bëjnë viruset, në të cilët gjendet ADN-ja me një zinxhir, gjithashtu lineare ose rrethore). Në një qelizë eukariote, ADN-ja, përveç bërthamës, është pjesë e mitokondrive dhe plastideve, ku siguron sintezën autonome të proteinave. Në citoplazmën e qelizave eukariote janë gjetur analoge të ADN-së plazmidike bakteriale.
Informacioni në qeliza është molekula e ADN-së (në disa viruse dhe bakteriofagë, ARN). Funksionet gjenetike të ADN-së u krijuan në vitet '40. shekulli XX kur studiohet transformimi në baktere. Ky fenomen u përshkrua për herë të parë në vitin 1928 nga F. Griffith ndërsa studionte infeksionin pneumokokal te minjtë. Virulenca e pneumokokut përcaktohet nga prania e një polisaharidi kapsular të vendosur në sipërfaqen e murit qelizor bakterial. Qelizat virulente formojnë koloni të lëmuara, të përcaktuara si S-koloni (nga anglishtja smooth - smooth). Bakteret jovirulente, të privuara nga polisakaridi kapsular si rezultat i një mutacioni gjeni, formojnë koloni të përafërta R (nga anglishtja e përafërt - e pabarabartë).
Siç mund të shihet nga diagrami, në një nga variantet e eksperimentit, Griffith infektoi minjtë me një përzierje të qelizave të gjalla të llojit R dhe qelizave të vdekura të llojit S. Minjtë vdiqën, megjithëse bakteret e gjalla nuk ishin infektive. Bakteret e gjalla të izoluara nga kafshët e ngordhura, kur mbillen në mjedis, formuan koloni të lëmuara, pasi ato kishin një kapsulë polisakaride. Rrjedhimisht, ndodhi transformimi i qelizave jovirulente të shtamit R në qeliza virulente të shtamit S. Natyra e agjentit transformues mbeti e panjohur.
Në vitet 40 Në laboratorin e gjenetistit amerikan O. Avery, një preparat i ADN-së i pastruar nga papastërtitë e proteinave u mor fillimisht nga qelizat e llojit S të pneumokokëve. Pasi kishin trajtuar qelizat mutant të shtamit R me këtë ilaç, Avery dhe kolegët e tij (K. McLeod dhe M. McCarthy) riprodhuan rezultatin e Griffith-it, d.m.th. transformimi i arritur: qelizat fituan vetinë e virulencës. Kështu, u vërtetua natyra kimike e substancës që kryen transferimin e informacionit. Kjo substancë doli të ishte ADN.
Zbulimi ishte mjaft i papritur, pasi deri në atë kohë shkencëtarët prireshin t'i atribuonin funksionet gjenetike proteinave. Një nga arsyet e këtij gabimi ishte mungesa e njohurive për strukturën e molekulës së ADN-së. Acidet nukleike u zbuluan në bërthamat e qelizave të qelbës në 1869. kimisti I. Mischer dhe u studiua përbërja e tyre kimike. Megjithatë, deri në vitet 40. shekulli XX Shkencëtarët gabimisht besuan se ADN-ja është një polimer monoton në të cilin alternohet e njëjta sekuencë prej 4 nukleotidesh (AGCT). Për më tepër, acidet nukleike konsideroheshin komponime jashtëzakonisht konservatore me aktivitet të ulët funksional, ndërsa proteinat kishin një sërë vetive të nevojshme për të kryer funksionet gjenetike: polimorfizëm, qëndrueshmëri dhe praninë e grupeve të ndryshme kimikisht aktive në molekulat e tyre. Dhe për këtë arsye, Avery dhe kolegët e tij filluan të akuzohen për përfundime të pasakta, për pastrim të pamjaftueshëm të përgatitjes së ADN-së nga papastërtitë e proteinave. Megjithatë, përmirësimet në teknikat e pastrimit kanë bërë të mundur konfirmimin e funksionit transformues të ADN-së. Shkencëtarët ishin në gjendje të transferonin aftësinë për të formuar lloje të tjera të polisaharideve kapsulare në pneumokok, dhe gjithashtu të merrnin transformimin në lloje të tjera bakteresh për shumë karakteristika, duke përfshirë rezistencën ndaj antibiotikëve. Rëndësia e zbulimit të gjenetistëve amerikanë është e vështirë të mbivlerësohet. Ai shërbeu si një nxitje për të studiuar acidet nukleike, kryesisht ADN-në, në laboratorët shkencorë në shumë vende.
Pas dëshmive të transformimit në baktere, funksionet gjenetike të ADN-së u konfirmuan në bakteriofagët (viruset bakteriale). Në vitin 1952, A. Hershey dhe S. Chase infektuan qelizat Escherichia coli me fagun T2. Kur i shtohet një kulture bakteriale, ky virus fillimisht absorbohet në sipërfaqen e qelizës dhe më pas injekton përmbajtjen e tij në të, gjë që shkakton vdekjen e qelizave dhe lëshimin e grimcave të reja të fagut. Autorët e eksperimentit etiketuan në mënyrë radioaktive ose ADN-në e fagut T2 (32P) ose proteinën (35S). Grimcat e fagut u përzien me qelizat bakteriale. Grimcat e paasorbuara u hoqën. Bakteret e infektuara më pas u ndanë nga lëvozhga boshe e grimcave të fagut me centrifugim. Doli se etiketa 35S lidhet me predha të virusit, të cilat mbeten në sipërfaqen e qelizës, dhe për këtë arsye, proteinat virale nuk hyjnë në qelizë. Shumica e etiketës 32P përfunduan brenda baktereve të infektuara. Kështu, u zbulua se vetitë infektive të bakteriofagut T2 përcaktohen nga ADN-ja e tij, e cila depërton në qelizën bakteriale dhe shërben si bazë për formimin e grimcave të reja të fagut. Ky eksperiment tregoi gjithashtu se fagu përdor burimet e qelizës pritëse për të riprodhuar veten.
Pra, nga fillimi i viteve 50. shekulli XX janë grumbulluar prova të mjaftueshme që tregojnë se ADN-ja është bartës i informacionit gjenetik. Përveç provave të drejtpërdrejta të përshkruara më sipër, ky përfundim u mbështet nga të dhëna indirekte mbi natyrën e lokalizimit të ADN-së në qelizë, qëndrueshmërinë e sasisë së saj, stabilitetin metabolik dhe ndjeshmërinë ndaj efekteve mutagjene. E gjithë kjo stimuloi kërkimin në strukturën e kësaj molekule.
Lexoni edhe artikuj të tjerë Tema 6 "Baza molekulare e trashëgimisë":
Vazhdoni të lexoni tema të tjera në libër "Genetika dhe përzgjedhja. Teoria. Detyrat. Përgjigjet".
