biyoloji öğretmeni 

2.7 Hücre - canlıların genetik birimi. Kromozomlar, yapıları (şekli ve büyüklüğü) ve işlevleri

video dersi 1: Hücre bölünmesi. Mitoz

Video dersi 2: mayoz. mayoz evreleri

Ders: Hücre, bir canlının genetik birimidir. Kromozomlar, yapıları (şekli ve büyüklüğü) ve işlevleri

Hücre yaşamın genetik birimidir

Tek hücre, yaşamın temel birimi olarak kabul edilmektedir. Canlı maddeyi cansız maddeden ayıran süreçlerin meydana geldiği hücresel düzeydedir. Hücrelerin her biri, içinde sentezlenmesi gereken proteinlerin kimyasal yapısı ile ilgili kalıtsal bilgileri depolar ve yoğun bir şekilde kullanır ve bu nedenle canlının genetik birimi olarak adlandırılır. Varlıklarının ilk aşamalarında nükleerden bağımsız eritrositler bile mitokondriye ve bir çekirdeğe sahiptir. Sadece olgun hallerinde protein sentezi için yapılardan yoksundurlar.

Bugüne kadar bilim, genomik bilginin taşıyıcısı olarak DNA veya RNA içermeyen hücreleri tanımıyor. Genetik materyalin yokluğunda, hücre protein sentezi ve dolayısıyla yaşam yeteneğine sahip değildir.

DNA sadece çekirdeklerde bulunmaz, molekülleri kloroplastlarda ve mitokondrilerde bulunur, bu organeller hücre içinde çoğalabilir.

Bir hücredeki DNA, kromozomlar - karmaşık protein-nükleik asit kompleksleri şeklindedir. Ökaryotik kromozomlar çekirdekte bulunur. Her biri karmaşık bir yapıdır:

    2 metrelik tek uzun DNA molekülü (insanlarda) 8 mikrona kadar kompakt bir yapı halinde paketlenmiştir;

    Rolü kromatini (kromozomun maddesi) tanıdık bir çubuk şeklinde paketlemek olan özel histon proteinleri;

Kromozomlar, yapıları (şekli ve büyüklüğü) ve işlevleri


Bu yoğun genetik materyal paketi, bölünmeden önce hücre tarafından üretilir. İşte bu anda, yoğun bir şekilde paketlenmiş, oluşturulmuş kromozomlar mikroskop altında incelenebilir. DNA, heterokromatin adı verilen kompakt kromozomlar halinde katlandığında, haberci RNA sentezi mümkün değildir. Hücre kitlesinin işe alınması ve faz arası gelişimi döneminde, kromozomlar interkromatin adı verilen daha az paketlenmiş bir durumdadır ve içinde mRNA sentezlenir, DNA replikasyonu meydana gelir.

Kromozom yapısının ana unsurları şunlardır:

    sentromer. Bu, özel bir nükleotit dizisine sahip kromozomun bir parçasıdır. İki kromatidi birbirine bağlar, konjugasyona katılır. Hücre bölünmesinin iğ tüplerinin protein liflerinin tutturulduğu yer burasıdır.

    telomerler. Bunlar, diğer kromozomlarla bağlantı kuramayan kromozomların terminal bölümleridir, koruyucu rol oynarlar. Proteinlerle kompleksler oluşturan özel DNA'nın tekrar eden bölümlerinden oluşurlar.

    DNA replikasyonunun başlangıç ​​noktaları.

Prokaryotların kromozomları, sitoplazmada bulunan DNA içeren yapıları temsil eden ökaryotik olanlardan çok farklıdır. Geometrik olarak bir halka molekülü temsil ederler.

Bir hücrenin kromozom setinin kendi adı vardır - bir karyotip. Canlı organizma türlerinin her birinin, yalnızca kendisi için karakteristik olan kendi bileşimi, kromozom sayısı ve şekli vardır.

Somatik hücreler, alınan her ebeveynin yarısı olan bir diploid (çift) kromozom seti içerir.

Aynı fonksiyonel proteinleri kodlamaktan sorumlu kromozomlara homolog denir. Hücrelerin ploidi farklı olabilir - kural olarak, hayvanlarda gametler haploiddir. Bitkilerde, poliploidi artık oldukça yaygın bir fenomendir ve hibridizasyon sonucunda yeni çeşitler oluşturmak için kullanılır. Sıcakkanlı hayvanlarda ve insanlarda ploidi miktarının bozulması, Down sendromu (21. kromozomun üç kopyasının bulunması) gibi ciddi doğumsal hastalıklara neden olur. Çoğu zaman, kromozomal anormallikler organizmanın yaşayamamasına yol açar.

İnsanlarda, tam kromozom seti 23 çiftten oluşur. Bilinen en büyük kromozom sayısı olan 1600, en basit planktonik organizmalar olan radyolarlarda bulundu. Avustralya siyah buldog karıncalarındaki en küçük kromozom seti sadece 1'dir.

Bir hücrenin yaşam döngüsü. Mitoz ve mayoz evreleri


interfaz yani iki bölünme arasındaki süre bilim tarafından hücrenin yaşam döngüsü olarak tanımlanır.

Ara faz sırasında hücrede hayati kimyasal işlemler gerçekleşir, büyür, gelişir ve yedek maddeler biriktirir. Üreme için hazırlık, içeriğin iki katına çıkarılmasını içerir - organeller, besin içeriğine sahip vakuoller, sitoplazmanın hacmi. Hücre sayısını hızla arttırmanın bir yolu olan bölünme sayesinde uzun ömür, üreme, vücut büyüklüğünde artış, yaralanmalarda hayatta kalma ve doku yenilenmesi mümkündür. Hücre döngüsünde aşağıdaki aşamalar ayırt edilir:

    Ara faz. Bölümler arasındaki süre. Önce hücre büyür, sonra organel sayısı artar, yedek maddenin hacmi artar, proteinler sentezlenir. Ara fazın son bölümünde, kromozomlar bir sonraki bölünmeye hazırdır - bir çift kardeş kromatitten oluşurlar.

    Mitoz. Bu, bedensel (somatik) hücrelerin özelliği olan nükleer bölünme yöntemlerinden birinin adıdır, seyrinde, aynı genetik materyal setiyle birinden 2 hücre elde edilir.

Mayoz, gametogenezin karakteristiğidir. Prokaryotik hücreler, eski üreme yöntemini - doğrudan bölünmeyi - korudu.

Mitoz 5 ana aşamadan oluşur:

    Profaz. Başlangıcı, kromozomların mikroskop altında görülebilecek kadar yoğun bir şekilde paketlendiği an olarak kabul edilir. Ayrıca bu sırada nükleoller yok edilir, bir bölme mili oluşur. Mikrotübüller aktive olur, varlık süreleri 15 saniyeye düşer, ancak oluşum hızı da önemli ölçüde artar. Centrioles, hücrenin zıt taraflarına doğru ayrılarak, onlardan kromozomların sentromerlerine uzanan çok sayıda sürekli sentezlenen ve bozunan protein mikrotübülleri oluşturur. Mil bu şekilde oluşur. ER ve Golgi aparatı gibi zar yapıları, sitoplazmada rastgele yerleştirilmiş ayrı veziküllere ve tübüllere parçalanır. Ribozomlar ER zarlarından ayrılır.

    metafaz. Her biri onları kendi yönüne çeken zıt merkezcil mikrotübüllerin çabalarıyla hücrenin ortasında dengelenen kromozomlardan oluşan bir metafaz plakası oluşur. Aynı zamanda, bir tür "bölme" olan mikrotübüllerin sentezi ve parçalanması devam eder. Bu aşama en uzun olanıdır.

  • Anafaz. Mikrotübüllerin çabaları, sentromer bölgesindeki kromozomların bağlantılarını koparır ve onları kuvvetle hücrenin kutuplarına doğru gerer. Bu durumda, sitoplazmanın direnci nedeniyle kromozomlar bazen V şeklini alır. Metafaz plakası bölgesinde bir protein lifi halkası belirir.
  • Telofaz. Başlangıcı, kromozomların bölünme kutuplarına ulaştığı an olarak kabul edilir. Hücrenin iç zar yapılarını geri yükleme süreci başlar - EPS, Golgi aparatı, çekirdek. Kromozomlar açılır. Çekirdekçikler toplanır ve ribozomların sentezi başlar. Bölünme mili dağılır.
  • sitokinez. Hücrenin merkez bölgesinde ortaya çıkan protein halkasının büzülmeye başlayarak sitoplazmayı kutuplara doğru ittiği son aşama. Hücrenin ikiye bölünmesi ve hücre zarının protein halkasının yerinde oluşumu vardır.

Mitoz sürecinin düzenleyicileri, spesifik protein kompleksleridir. Mitotik bölünmenin sonucu, aynı genetik bilgiye sahip bir çift hücredir. Heterotrofik hücrelerde mitoz, bitki hücrelerine göre daha hızlı ilerler. Heterotroflarda bu işlem 30 dakika, bitkilerde - 2-3 saat sürebilir.

Normal kromozom sayısının yarısına sahip hücreler oluşturmak için vücut tarafından farklı bir bölünme mekanizması kullanılır - mayoz.

Germ hücreleri üretme ihtiyacı ile ilişkilidir; çok hücreli organizmalarda, bir sonraki nesilde kromozom sayısının sürekli olarak ikiye katlanmasını önler ve alelik genlerin yeni kombinasyonlarını elde etmeyi mümkün kılar. Daha uzun olan faz sayısında farklılık gösterir. Bunun sonucunda kromozom sayısında meydana gelen azalma 4 haploid hücrenin oluşmasına yol açar. Mayoz birbirini kesintisiz takip eden iki bölünmedir.

Aşağıdaki mayoz evreleri tanımlanmıştır:

    faz I. Homolog kromozomlar birbirine yaklaşır ve uzunlamasına birleşir. Böyle bir ilişkiye konjugasyon denir. Sonra bir geçiş var - çift kromozomlar omuzlarını geçiyor ve bölümleri değiştiriyor.

    Metafaz I Kromozomlar ayrılır ve mikrotübül gerilimi nedeniyle V şeklini alarak hücre milinin ekvatorunda konumlanır.

    Anafaz I Homolog kromozomlar, mikrotübüller tarafından hücrenin kutuplarına doğru gerilir. Ancak mitotik bölünmeden farklı olarak, tek tek kromatitler olarak değil, bütün olarak ayrılırlar.

Mayozun ilk bölünmesinin sonucu, tam kromozom sayısının yarısına sahip iki hücrenin oluşumudur. Mayoz bölünmeleri arasında interfaz pratikte yoktur, kromozomların ikiye katlanması olmaz, bunlar zaten iki kromatittir.

İlk tekrarlanan mayotik bölünmenin hemen ardından mitoza tamamen benzer - içinde kromozomlar, yeni hücreler arasında eşit olarak dağıtılan ayrı kromatitlere bölünür.

    oogonia, gelişimin embriyonik aşamasında mitotik üreme aşamasından geçer, böylece kadın bedeni zaten değişmemiş sayıda doğar;

    spermatogonia, erkek vücudunun üreme dönemi boyunca herhangi bir zamanda üreme yeteneğine sahiptir. Dişi gametlerden çok daha fazlası üretilir.


Hayvan organizmalarının gametogenezi, cinsiyet bezlerinde - gonadlarda meydana gelir.

Spermatogonyumun spermatozoaya dönüşme süreci birkaç aşamada gerçekleşir:

    Mitotik bölünme, spermatogonia'yı 1. dereceden spermatositlere dönüştürür.

    Tek bir mayoz bölünme sonucunda 2. dereceden spermatositlere dönüşürler.

    İkinci mayotik bölünme 4 haploid spermatid üretir.

    Bir oluşum dönemi vardır. Hücrede çekirdek sıkıştırılır, sitoplazma miktarı azalır ve flagellum oluşur. Ayrıca proteinler depolanır ve mitokondri sayısı artar.

Yetişkin bir kadın vücudunda yumurta oluşumu şu şekilde gerçekleşir:

    Vücutta belli bir miktar bulunan 1. sıra oositten, mayoz bölünme sonucunda kromozom sayısının yarı yarıya azalması ile 2. sıra oositler oluşur.

    İkinci mayotik bölünme sonucunda olgun bir yumurta ve üç küçük indirgeme gövdesi oluşur.

Besinlerin 4 hücre arasındaki bu dengesiz dağılımı, yeni bir canlı organizma için büyük bir besin kaynağı sağlamak üzere tasarlanmıştır.

Archegoniumlarda eğrelti otları ve yosunların yumurtaları üretilir. Daha yüksek düzeyde organize bitkilerde - yumurtalıkta bulunan özel yumurtalarda.