Fungsi kromosom dan strukturnya. Apa fungsi kromosom dalam sel?

Daftar Isi:

Fungsi kromosom dan strukturnya. Apa fungsi kromosom dalam sel?
Fungsi kromosom dan strukturnya. Apa fungsi kromosom dalam sel?
Anonim

Artikel ini akan membahas struktur sel eukariotik seperti kromosom, yang struktur dan fungsinya dipelajari oleh cabang biologi yang disebut sitologi.

Riwayat penemuan

Sebagai komponen utama inti sel, kromosom ditemukan pada abad ke-19 oleh beberapa ilmuwan sekaligus. Ahli biologi Rusia I. D. Chistyakov mempelajari mereka dalam proses mitosis (pembelahan sel), ahli anatomi Jerman Waldeyer menemukannya selama persiapan persiapan histologis dan menyebutnya kromosom, yaitu, pewarnaan tubuh untuk reaksi cepat struktur ini ketika berinteraksi dengan pewarna organik fuchsin.

Fleming merangkum fakta ilmiah tentang fungsi kromosom dalam sel dengan inti yang terbentuk.

Struktur eksternal kromosom

Formasi mikroskopis ini terletak di inti - organel sel yang paling penting, dan berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan dan mengirimkan informasi turun-temurun dari organisme tertentu. Kromosommengandung zat khusus - kromatin. Ini adalah konglomerat filamen tipis - fibril dan butiran. Dari sudut pandang kimia, ini adalah kombinasi molekul DNA linier (ada sekitar 40%) dengan protein histon spesifik.

fungsi kromosom
fungsi kromosom

Kompleks, yang meliputi 8 molekul peptida dan untai DNA, yang dipilin pada globul protein, seperti pada gulungan, disebut nukleosom. Daerah asam deoksiribonukleat membentuk 1,75 putaran di sekitar bagian batang dan berbentuk ellipsoid dengan panjang sekitar 10 nanometer dan lebar 5-6. Kehadiran struktur ini (kromosom) dalam nukleus adalah fitur sistematis sel-sel organisme eukariotik. Dalam bentuk nukleosom inilah kromosom melakukan fungsi melestarikan dan mentransmisikan semua sifat genetik.

Ketergantungan struktur kromosom pada fase siklus sel

Jika sel berada dalam keadaan interfase, yang ditandai dengan pertumbuhan dan metabolisme yang intensif, tetapi tidak adanya pembelahan, maka kromosom dalam nukleus terlihat seperti benang tipis yang terdespiralisasi - chromonemes. Biasanya mereka terjalin, dan tidak mungkin untuk memisahkannya secara visual menjadi struktur yang terpisah. Pada saat pembelahan sel, yang disebut mitosis pada sel somatik, dan meiosis pada sel kelamin, kromosom mulai menggulung dan menebal, menjadi terlihat jelas di bawah mikroskop.

struktur dan fungsi kromosom
struktur dan fungsi kromosom

Tingkat organisasi kromosom

Satuan hereditas adalah kromosom, ilmu genetika mempelajari secara rinci. Para ilmuwan telah menemukan bahwa filamen nukleosomal,yang mengandung DNA dan protein histon membentuk heliks orde pertama. Pengepakan kromatin yang padat terjadi karena pembentukan struktur tingkat tinggi - solenoida. Ini mengatur diri sendiri dan mengembun menjadi supercoil yang bahkan lebih kompleks. Semua tingkat organisasi kromosom di atas terjadi selama persiapan sel untuk pembelahan.

fungsi kromosom dalam sel
fungsi kromosom dalam sel

Dalam siklus mitosis inilah unit struktural hereditas, yang terdiri dari gen yang mengandung DNA, memendek dan menebal dibandingkan dengan kromonem berserabut pada periode interfase sekitar 19 ribu kali. Dalam bentuk yang begitu kompak, kromosom nukleus, yang berfungsi untuk mengirimkan karakteristik turun-temurun dari organisme, menjadi siap untuk pembelahan sel somatik atau germinal.

Morfologi kromosom

Fungsi kromosom dapat dijelaskan dengan mempelajari fitur morfologisnya, yang paling baik dilihat dalam siklus mitosis. Telah terbukti bahwa bahkan dalam tahap sintetis interfase, massa DNA dalam sel berlipat ganda, karena setiap sel anak yang terbentuk sebagai hasil pembelahan harus memiliki jumlah informasi herediter yang sama dengan induk aslinya. Ini dicapai sebagai hasil dari proses reduplikasi - penggandaan diri DNA, yang terjadi dengan partisipasi enzim DNA polimerase.

Kromosom melakukan fungsi
Kromosom melakukan fungsi

Pada preparat sitologi yang dibuat pada saat metafase mitosis, pada sel tumbuhan atau hewan di bawah mikroskop, terlihat jelas bahwa setiap kromosom terdiri dari dua bagian, yang disebutkromatid. Pada fase selanjutnya dari mitosis - anafase dan, terutama, telofase - mereka benar-benar terpisah, akibatnya setiap kromatid menjadi kromosom yang terpisah. Ini berisi molekul DNA yang terus menerus dipadatkan, serta lipid, protein asam dan RNA. Dari zat mineral, mengandung ion magnesium dan kalsium.

Elemen struktur bantu kromosom

Agar fungsi kromosom dalam sel dapat dilaksanakan secara maksimal, unit hereditas ini memiliki perangkat khusus - penyempitan primer (sentromer), yang tidak pernah berputar. Dialah yang membagi kromosom menjadi dua bagian, yang disebut bahu. Tergantung pada lokasi sentromer, ahli genetika mengklasifikasikan kromosom sebagai lengan yang sama (metasentrik), lengan yang tidak sama (submetasentrik) dan akrosentrik. Pada penyempitan primer, formasi khusus terbentuk - kinetokor, yang merupakan butiran protein berbentuk cakram yang terletak di kedua sisi sentromer. Kinetokor sendiri terdiri dari dua bagian: bagian luar bersentuhan dengan mikrofilamen (benang gelendong filamen), melekat padanya.

fungsi kromosom inti
fungsi kromosom inti

Karena reduksi filamen (mikrofilamen), distribusi kromatid yang membentuk kromosom di antara sel anak dilakukan secara ketat. Beberapa kromosom memiliki satu atau lebih penyempitan sekunder yang tidak berpartisipasi dalam mitosis, karena benang spindel fisi tidak dapat menempel pada mereka, tetapi bagian inilah (penyempitan sekunder) yang memberikan kontrol atas sintesis nukleolus - organel yang meresponsuntuk pembentukan ribosom.

Apa itu kariotipe

Ilmuwan genetika terkenal Morgan, N. Koltsov, Setton pada awal abad ke-20 dengan cermat mempelajari kromosom, struktur dan fungsinya dalam sel somatik dan germinal - gamet. Mereka menemukan bahwa setiap sel dari semua spesies biologis dicirikan oleh sejumlah kromosom tertentu yang memiliki bentuk dan ukuran tertentu. Diusulkan untuk menyebut seluruh set kromosom dalam nukleus sel somatik sebagai kariotipe.

apa fungsi kromosom
apa fungsi kromosom

Dalam literatur populer, kariotipe sering diidentifikasi dengan set kromosom. Sebenarnya, ini bukan konsep yang identik. Misalnya, pada manusia, kariotipe adalah 46 kromosom dalam inti sel somatik dan dilambangkan dengan rumus umum 2n. Tetapi sel-sel seperti, misalnya, hepatosit (sel hati) memiliki beberapa inti, set kromosomnya ditetapkan sebagai 2n2=4n atau 2n4=8n. Artinya, jumlah kromosom dalam sel tersebut akan lebih dari 46, meskipun kariotipe hepatosit adalah 2n, yaitu 46 kromosom.

Jumlah kromosom dalam sel germinal selalu dua kali lebih sedikit daripada di somatik (dalam sel tubuh), himpunan seperti itu disebut haploid dan dilambangkan sebagai n. Semua sel lain dalam tubuh memiliki kumpulan 2n, yang disebut diploid.

Teori hereditas kromosom Morgan

Ahli genetika Amerika Morgan menemukan hukum pewarisan gen yang terkait, melakukan eksperimen pada hibridisasi lalat buah-Drosophila. Berkat penelitiannya, fungsi kromosom sel germinal dipelajari. Morgan membuktikan bahwa gen terletak di tetanggalokus dari kromosom yang sama diwarisi secara dominan bersama-sama, yaitu, terkait. Jika gen berjauhan dalam kromosom, maka persilangan dimungkinkan antara kromosom saudara - pertukaran bagian.

Berkat penelitian Morgan, peta genetik dibuat yang mempelajari fungsi kromosom dan digunakan secara luas dalam konsultasi genetik untuk menjawab pertanyaan tentang kemungkinan patologi kromosom atau gen yang menyebabkan penyakit keturunan pada manusia. Pentingnya kesimpulan yang dibuat oleh ilmuwan tidak dapat ditaksir terlalu tinggi.

Dalam artikel ini, kami memeriksa struktur dan fungsi kromosom yang mereka lakukan di dalam sel.

Direkomendasikan: