Məlumat

Bir insan bədənindəki bütün xromosomlar eyni genomu ehtiva edirmi?

Bir insan bədənindəki bütün xromosomlar eyni genomu ehtiva edirmi?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Anladığım kimi, hüceyrənin hər nüvəsində bir neçə xromosom var. Hər bir xromosomda bir neçə DNT var. Hər bir DNT bəzi spesifik gen ardıcıllığını ehtiva edir. Bu ardıcıllığa Genom deyilir.

Sualım, insan bədənindəki hüceyrələrdəki bütün xromosomlarda eyni növ genomlar (yəni gen ardıcıllığı) varmı?


Bəli, bütün hüceyrələr eyni genomu ehtiva edir. Bunun səbəbi, müəyyən bir fərd üçün onun bütün hüceyrələrinin təkrar hüceyrə bölünməsi (mitoz) yolu ilə ana yumurta hüceyrəsi və ata spermatozoidinin fekondasiyasından sonra əmələ gələn tək hüceyrə olan ziqotdan gəlir. Bu, yeni əmələ gələn hüceyrələrə ötürüləcək genomu tam olaraq təkrarlayan bir prosesdir.

Ancaq bəzi istisnalar var, məsələn:

  • Qırmızı qan hüceyrələri və trombositlər: bu hüceyrələrin nüvəsi yoxdur və ümumiyyətlə DNT yoxdur.

  • Mutasiya(lar)ı daşıyan hüceyrələr: replikasiya mexanizmi DNT-nin dəqiq surətini çıxarmağa çalışsa da, xəta(lar) baş verə bilər.

  • Gametes: yumurta və spermatozoidlər, genomun yalnız yarısını saxlayan xüsusi bir replikasiya mexanizmi olan meioz vasitəsilə istehsal olunur və rekombinasiya yolu ilə yeni ardıcıllıqlar yarada bilər.

  • Lenfositlər V(D)J rekombinasiyasına və DNT-lərini dəyişdirən somatik hipermutasiyaya məruz qalırlar, bu proses immun sistemimizin işləməsi üçün zəruridir.


Bir insan bədənindəki bütün xromosomlar eyni genomu ehtiva edirmi? - Biologiya

Çox güman ki, siz DNT-nin ikiqat sarmal strukturunun təsvirini və hətta insan genomunu təşkil edən xromosomların şəkillərini görmüsünüz. Bəs məşhur qoşa sarmal xromosomlara harada və necə uyğun gəlir və xromosomların insan orqanizmi ilə əlaqəsi necədir? Burada tək DNT bazasını təşkil edən atomların səviyyəsinə qədər kiçik DNT dünyasına səyahət edin.

İnsan bədənində təxminən 100 trilyon hüceyrə var, hər biri mürəkkəb qarşılıqlı simfoniyada birlikdə işləyir. Nüvə və nüvə DNT-si olmayan qırmızı qan hüceyrələri istisna olmaqla, bu hüceyrələrin hər birində insan genomu var -- üç milyard A, C, G və T. Və 100 trilyon hüceyrənin hər birində bu dörd hərfin və ya əsasların ardıcıllığı demək olar ki, eynidir.

Hüceyrədən hüceyrəyə DNT kodu eyni olsa da, orqanizmdə hər birinin özünəməxsus funksiyası olan bir çox fərqli hüceyrə növü var. Məsələn, uzun, dar əzələ hüceyrəsi büzülmək üçün, budaqlanan neyron elektrokimyəvi impulslar göndərmək və qəbul etmək üçün, nazik bağırsağın divarını əhatə edən dördbucaqlı hüceyrə isə qidadan qida maddələrini süzmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.

Bu hüceyrələr və bədəndəki digər hüceyrələr ana hüceyrələrinin dəqiq surətləridir -- onlar ana hüceyrələrinin bölünməsi zamanı əmələ gəliblər. Ancaq bəzən hüceyrələr fərqlənməli və ya ixtisaslaşmalıdır. Embrionun inkişafının ilk ayında hüceyrələr müxtəlif formalara çevrilir. Əgər onlar olmasaydı, bədənin bütün hüceyrələri tam olaraq hamısının əmələ gəldiyi tək yumurta hüceyrəsi kimi olardı. Yeni növ hüceyrələrin bu istehsalı, DNT-nin saxladığı məlumatların müxtəlif hissələrini "açması" və "söndürməsi"nin nəticəsidir.

Hər hüceyrənin içərisində (qırmızı qan hüceyrələri istisna olmaqla) bir nüvə var -- hüceyrənin qalan hissəsindən membranla ayrılmış kürəyə bənzər bir quruluş. Nüvə hüceyrənin böyüməsini, maddələr mübadiləsini və çoxalmasını tənzimləyən idarəetmə mərkəzi kimi çıxış edir. Bu idarəetmə mərkəzinin mərkəzində insan genomu dayanır.

İnsan genomu 23 xromosomdan ibarət iki dəstdən -- cəmi 46 xromosomdan ibarətdir. Hər bir valideyn bir sıra töhfə verir. Genomun təxminən 97 faizi zülalları kodlaşdırmayan və məlum funksiyası olmayan ardıcıllıqlardan ibarətdir. Genomun qalan hissəsində təxminən 70.000 gen var.

Burada göstərilən tək xromosom və əvvəlki ekranda olanlar ən sıxlaşdırılmış vəziyyətdə göstərilir -- onlar mitoz prosesi ilə hüceyrə ilə birlikdə bölünmək üzrədirlər. Xromosomların şəkillərini gördükdə, ümumiyyətlə gördüyümüz şey budur. Səbəb, bu dövrdə xromosomların ən çox görünməsidir.

Boyandıqda, xromosomlar açıq və qaranlıq bölgələrin zolaqlarını göstərir. Qaranlıq zolaqlar xromosomun strukturunun sıx olduğu sahələri göstərir. 23 xromosom növünün hər birinin özünəməxsus bantlanma nümunəsi var. (Xromosom cütünün eyni zolaqları var.) Əslində, elm adamları bir xromosomu yalnız onun bantlanma modelinə əsaslanaraq müəyyən edə bilərlər.

Genlər sizin qəhvəyi gözlü və ya mavi, uzun və ya qısa ayaq barmaqlarınız və daha çox şeyə sahib olub olmadığını müəyyən edir. Genlər həmçinin hüceyrələrinizin necə böyüməsindən tutmuş bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqəsinə qədər hər şeyi idarə edir. Tək bir genin uzunluğu 100 DNT bazasından bir neçə milyona qədər dəyişə bilər.

Nüvədə çoxlu DNT var -- təxminən altı fut hündürlükdə, əgər onu açıb uçdan uca uzatsanız. Bu qədər uzun molekulu nüvənin kiçik boşluğuna sığdırmaq üçün DNT bir neçə yolla əyilir və ilgəklənir. Bu döngələrin ən böyüyü xromatinin spiral qıvrılması nəticəsində yaranır (bu təsvirdə qalın xətt). Bu qıvrılma xromosomun yaya bənzəməsinə səbəb olur.

Xromatin uzun DNT molekulunu təşkil etməyə kömək edən zülallara aiddir. Burada göstərilən zülal DNT-nin kiçik dövrələrini dəstəkləyir və təşkil edir.

İndi DNT zəncirinin hissələrini görmək üçün kifayət qədər böyütdük. DNT histonların -- bəzən disklər kimi təsvir edilən zülal strukturlarının ətrafına bükülür. Histonlar bir qədər müsbət yük, DNT isə bir qədər mənfi yük daşıyır. Əks yüklər cəlb edildiyi üçün DNT histonlara doğru çəkilir. Bir nukleosom DNT-nin histon nüvəsinə bükülmüş bir hissəsidir.

Rozalind Franklinin Şəkil 51-in mövzusu olan qoşa spiralın görünüşü budur. Onun fotoşəkilinin köməyi ilə Ceyms Uotson və Frensis Krik DNT-nin ilk dəqiq modelini birləşdirə bildilər. Burada çılpaq DNT-nin strukturu göstərilir -- onu xromatinə təşkil edən bütün zülallar olmadan DNT. Onun strukturunun bükülmüş nərdivana necə bənzədiyinə diqqət yetirin. Onu da qeyd edək ki, "sol əlli" bir bükülmə olan DNT, Z-DNT kimi tanınan xüsusi bir DNT növüdür.

DNT molekulu dörd əsasdan -- adenin (A), sitozin (C), guanin (G) və timindən (T) ibarətdir. DNT nərdivanının hər pilləsi iki əsasdan ibarətdir. DNT molekulunda A həmişə T ilə, C isə G ilə cütləşir.

DNT nərdivanının kənarları, əsasların bağlandığı uzun bir şəkər və fosfat molekullarından ibarətdir. Hər bir şəkər-fosfat-əsas birləşməsinə nukleotid deyilir.

Bir nukleotid bazadan asılı olaraq 30 atomdan, üstəlik və ya mənfi bir neçə atomdan ibarətdir. Təəccüblü deyil ki, insan genomunda əsasların ardıcıllığını müəyyən etmək - onların hər üç milyardı - belə bir möhtəşəm nailiyyət idi. Ardıcıllığı müəyyən etmək işi bitsə də, ardıcıllığı anlamaq işi yeni başlayır. Bu üç milyard bazanın insan üçün necə kodlaşdığını anlamaq tədqiqatçıları onilliklər boyu məşğul edəcək.


İçindəkilər

Söz xromosom ( / ˈ k r oʊ m ə ˌ s oʊ m , - ˌ z oʊ m / [7] [8] ) yunanca χρῶμα (xrom, "rəng") və σῶμα (soma, "bədən"), xüsusi boyalarla güclü boyanmalarını təsvir edir. [9] Termini alman anatomu Heinrich Wilhelm Waldeyer [10] hüceyrə bölünməsini kəşf edən Valter Flemminq tərəfindən təqdim edilən xromatin termininə istinad edərək irəli sürmüşdür.

Erkən karioloji terminlərin bəziləri köhnəlmişdir. [11] [12] Məsələn, Xromatin (Flemming 1880) və Xromosom (Waldeyer 1888), hər ikisi rəngi rəngsiz vəziyyətə aid edir. [13]

Alman alimləri Schleiden, [5] Virchow və Bütschli, indi xromosomlar kimi tanış olan strukturları tanıyan ilk elm adamları arasında idi. [14]

1880-ci illərin ortalarında başlayan bir sıra eksperimentlərdə Teodor Boveri xromosomların irsiyyət vektorları olduğunu aydınlaşdırmağa qəti töhfələr verdi, iki anlayışla “xromosom davamlılığı” və “xromosom fərdiliyi” kimi tanındı. [15]

Wilhelm Roux, hər bir xromosomun fərqli bir genetik konfiqurasiya daşıdığını irəli sürdü və Boveri bu fərziyyəni sınaqdan keçirə və təsdiqləyə bildi. Qreqor Mendelin əvvəlki işinin 1900-cü illərinin əvvəlində yenidən kəşfin köməyi ilə Boveri irsiyyət qaydaları ilə xromosomların davranışı arasındakı əlaqəni qeyd edə bildi. Boveri Amerika sitoloqlarının iki nəslinə təsir etdi: Edmund Beecher Wilson, Nettie Stevens, Walter Sutton və Theophilus Painter hamısı Boveridən təsirləndi (Wilson, Stevens və Painter əslində onunla işləyirdi). [16]

Onun məşhur dərsliyində İnkişaf və İrsiyyətdə Hüceyrə, Wilson irsiyyətin xromosom nəzəriyyəsini Boveri-Satton xromosom nəzəriyyəsi adlandırmaqla (adlar bəzən tərsinə çevrilir) Boveri və Suttonun (hər ikisi təxminən 1902-ci ildə) müstəqil işini birləşdirdi. [17] Ernst Mayr qeyd edir ki, nəzəriyyə bəzi məşhur genetiklər: William Bateson, Wilhelm Johannsen, Richard Goldschmidt və T.H. Morgan, olduqca doqmatik bir düşüncə tərzidir. Nəhayət, Morqanın öz laboratoriyasındakı xromosom xəritələrindən tam sübut gəldi. [18]

İnsan xromosomlarının sayı 1923-cü ildə Theophilus Painter tərəfindən nəşr edilmişdir. Mikroskop vasitəsilə yoxlayaraq, o, 24 cüt saydı ki, bu da 48 xromosom deməkdir. Onun səhvi başqaları tərəfindən kopyalandı və 1956-cı ilə qədər həqiqi rəqəm, 46, İndoneziyada doğulmuş sitogenetik Joe Hin Tjio tərəfindən müəyyən edildi. [19]

Prokaryotlar - bakteriyalar və arxelər - adətən tək dairəvi xromosoma malikdirlər, lakin bir çox variasiya mövcuddur. [20] Bəzi müəlliflərin genoforlar adlandırmağa üstünlük verdiyi əksər bakteriyaların xromosomlarının ölçüsü endosimbiotik bakteriyalarda cəmi 130.000 baza cütü arasında dəyişə bilər. Candidatus Hodgkinia cicadicola [21] və Candidatus Tremblaya princeps, [22] torpaqda yaşayan bakteriyada 14.000.000-dan çox baza cütü Sorangium sellülozum. [23] Cinsin spiroketləri Borreliya kimi bakteriyalarla bu tənzimləmə üçün diqqətəlayiq bir istisnadır Borrelia burgdorferi, Lyme xəstəliyinin səbəbini ehtiva edən tək xətti xromosom. [24]

Ardıcıllıqda struktur Redaktə edin

Prokaryotik xromosomlar eukariotlardan daha az ardıcıllığa əsaslanan quruluşa malikdir. Bakteriyalar adətən replikasiyanın başladığı bir nöqtəyə (replikasiyanın mənşəyi) malikdir, halbuki bəzi arxelərdə çoxlu replikasiya mənşəli olur. [25] Prokaryotlarda olan genlər çox vaxt operonlarda təşkil olunur və eukariotlardan fərqli olaraq adətən intronlar ehtiva etmir.

DNT qablaşdırma Edit

Prokaryotların nüvələri yoxdur. Bunun əvəzinə onların DNT-si nukleoid adlanan bir quruluşa çevrilir. [26] [27] Nukleoid fərqli bir quruluşdur və bakteriya hüceyrəsinin müəyyən edilmiş bölgəsini tutur. Bununla belə, bu struktur dinamikdir və bakterial xromosomla əlaqəli olan bir sıra histona bənzər zülalların hərəkətləri ilə saxlanılır və yenidən qurulur. [28] Arxeyada xromosomlardakı DNT daha da mütəşəkkildir, DNT eukaryotik nukleosomlara bənzər strukturlar içərisində qablaşdırılır. [29] [30]

Müəyyən bakteriyalarda plazmidlər və ya digər xromosomal DNT də var. Bunlar hüceyrə DNT-sini ehtiva edən və üfüqi gen transferində rol oynayan sitoplazmada dairəvi strukturlardır. [5] Prokaryotlarda (bax: nukleoidlər) və viruslarda [31] DNT tez-tez arxeyalarda eukaryotik histonlara homologiyaya görə, bakteriyalarda isə histona bənzər zülallarla sıx şəkildə yığılır və təşkil olunur.

Bakterial xromosomlar bakteriyaların plazma membranına bağlanmağa meyllidirlər. Molekulyar biologiya tətbiqində bu, parçalanmış bakteriyaların sentrifuqalanması və membranların (və əlavə edilmiş DNT) qranullaşması ilə onun plazmid DNT-dən təcrid olunmasına imkan verir.

Prokaryotik xromosomlar və plazmidlər, eukaryotik DNT kimi, ümumiyyətlə super qıvrımlıdır. Transkripsiya, tənzimləmə və replikasiya üçün DNT əvvəlcə rahat vəziyyətinə buraxılmalıdır.

Hər bir eukaryotik xromosom zülallarla əlaqəli uzun xətti DNT molekulundan ibarətdir və zülal və DNT adlanan kompakt kompleks təşkil edir. xromatin. Xromatin orqanizmin DNT-sinin böyük əksəriyyətini ehtiva edir, lakin anadan miras qalan kiçik bir miqdar mitoxondriyada tapıla bilər. O, bir neçə istisna olmaqla, məsələn, qırmızı qan hüceyrələrinin əksəriyyətində mövcuddur.

Histonlar xromosom təşkilatının ilk və ən əsas vahidi olan nukleosomdan məsuldurlar.

Eukariotlar (bitkilərdə, göbələklərdə və heyvanlarda olanlar kimi nüvəli hüceyrələr) hüceyrənin nüvəsində olan çoxlu böyük xətti xromosomlara malikdirlər. Hər bir xromosomda bir sentromer var, bir və ya iki qolu sentromerdən çıxır, baxmayaraq ki, əksər hallarda bu qollar belə görünmür. Bundan əlavə, eukaryotların əksəriyyətində kiçik dairəvi mitoxondrial genom var və bəzi eukaryotlarda əlavə kiçik dairəvi və ya xətti sitoplazmatik xromosomlar ola bilər.

Eukariotların nüvə xromosomlarında kondensasiya olunmamış DNT yarı nizamlı bir quruluşda mövcuddur, burada histonlar (struktur zülallar) ətrafında bükülür və xromatin adlı kompozit material əmələ gətirir.

Fazalararası xromatin Edit

DNT-nin nukleosomlara qablaşdırılması 30 nm-ə qədər lifləri daha da sıxlaşdıra bilən 10 nanometrlik lifə səbəb olur [32] Fazalararası nüvələrdəki euxromatinin çox hissəsi 30 nm liflər şəklində görünür. [32] Xromatin strukturu daha çox dekondensasiya olunmuş vəziyyətdir, yəni 10 nm uyğunluq transkripsiyaya imkan verir. [32]

İnterfaza zamanı (hüceyrənin bölünmədiyi hüceyrə dövrü) iki növ xromatini ayırd etmək olar:

    , aktiv olan, məsələn, zülal kimi ifadə olunan DNT-dən ibarətdir. , əsasən qeyri-aktiv DNT-dən ibarətdir. Xromosom mərhələlərində struktur məqsədlərə xidmət etdiyi görünür. Heterokromatini daha iki növə ayırmaq olar:
    • Qurucu heterokromatinheç vaxt ifadə olunmayan. Sentromer ətrafında yerləşir və adətən təkrarlanan ardıcıllıqları ehtiva edir.
    • Fakultativ heterokromatin, bəzən ifadə olunur.

    Metafaza xromatini və bölünməsi Edit

    Mitozun və ya meiozun (hüceyrə bölünməsinin) erkən mərhələlərində xromatin ikiqat spiral getdikcə daha çox sıxlaşır. Onlar əlçatan genetik material kimi fəaliyyətini dayandırır (transkripsiya dayanır) və kompakt daşınan forma çevrilirlər. 30 nm-lik xromatin liflərinin halqalarının mitotik hüceyrələrin kompakt metafaza xromosomlarını yaratmaq üçün daha da qatlandığı düşünülür. Beləliklə, DNT təxminən 10.000 dəfə kondensasiya olunur. [32]

    Kondensin, TOP2A və KIF4 kimi zülallardan ibarət olan xromosom iskelesi [33] xromatinin kompakt xromosomlarda saxlanmasında mühüm rol oynayır. 30 nm quruluşlu döngələr daha yüksək səviyyəli strukturlara iskele ilə sıxlaşır. [34]

    Bu yüksək yığcam forma fərdi xromosomları görünən edir və onlar klassik dörd qol quruluşunu, sentromerdə bir-birinə bağlı bir cüt bacı xromatidi əmələ gətirir. Daha qısa qollar deyilir p qolları (fransız dilindən kiçik, kiçik) və daha uzun qollar deyilir q qollar (q izləyir səh Latın əlifbasında q-g "grande" alternativ olaraq bəzən q-nin qısaltması deyilir növbə fransızca quyruq mənasını verir [35] ). Bu, fərdi xromosomların optik mikroskopla göründüyü yeganə təbii kontekstdir.

    Mitotik metafaza xromosomları ən yaxşı ardıcıl xromatin döngələrinin xətti şəkildə təşkil edilmiş uzununa sıxılmış massivi ilə təsvir olunur. [36]

    Mitoz zamanı mikrotubullar hüceyrənin əks uclarında yerləşən sentrosomlardan böyüyür və həmçinin kinetoxorlar adlanan xüsusi strukturlarda sentromere bağlanır, onlardan biri hər bir bacı xromatiddə mövcuddur. Kinetokorlar bölgəsindəki xüsusi DNT əsas ardıcıllığı, xüsusi zülallarla birlikdə bu bölgədə daha uzun müddətli bağlanma təmin edir. Mikrotubullar daha sonra xromatidləri sentrozomlara doğru bir-birindən ayırır ki, hər bir qız hüceyrəsi bir xromatid dəstini miras alsın. Hüceyrələr bölündükdən sonra xromatidlər açılır və DNT yenidən transkripsiya edilə bilər. Görünüşünə baxmayaraq, xromosomlar struktur olaraq yüksək sıxlaşdırılmışdır və bu, bu nəhəng DNT strukturlarının hüceyrə nüvəsində yer almasına imkan verir.

    İnsan xromosomları Edit

    İnsanlarda xromosomları iki növə bölmək olar: autosomlar (bədən xromosom(lar)ı) və allosomlar (cins xromosom(lar)). Müəyyən genetik əlamətlər insanın cinsi ilə bağlıdır və cinsi xromosomlar vasitəsilə ötürülür. Otosomlar genetik irsi məlumatın qalan hissəsini ehtiva edir. Hüceyrə bölünməsi zamanı hamısı eyni şəkildə hərəkət edir. İnsan hüceyrələrində 23 cüt xromosom var (22 cüt autosom və bir cüt cinsi xromosom), hər hüceyrəyə cəmi 46 ədəd verir. Bunlara əlavə olaraq, insan hüceyrələrində mitoxondrial genomun yüzlərlə nüsxəsi var. İnsan genomunun ardıcıllığı xromosomların hər biri haqqında çoxlu məlumat verdi. Aşağıda Sanger İnstitutunun Onurğalı Genom Annotasiyası (VEGA) verilənlər bazasındakı insan genomu məlumatlarına əsaslanan xromosomların statistikasını tərtib edən cədvəl verilmişdir. [37] Genlərin sayı, qismən gen proqnozlarına əsaslandığı üçün təxmindir. Ümumi xromosom uzunluğu, ardıcıl olmayan heterokromatin bölgələrinin təxmin edilən ölçüsünə əsaslanan bir təxmindir.

    Xromosom Genlər [38] Ümumi baza cütləri əsasların % Ardıcıl əsas cütlər [39] % ardıcıllı baza cütləri
    1 2000 247,199,719 8.0 224,999,719 91.02%
    2 1300 242,751,149 7.9 237,712,649 97.92%
    3 1000 199,446,827 6.5 194,704,827 97.62%
    4 1000 191,263,063 6.2 187,297,063 97.93%
    5 900 180,837,866 5.9 177,702,766 98.27%
    6 1000 170,896,993 5.5 167,273,993 97.88%
    7 900 158,821,424 5.2 154,952,424 97.56%
    8 700 146,274,826 4.7 142,612,826 97.50%
    9 800 140,442,298 4.6 120,312,298 85.67%
    10 700 135,374,737 4.4 131,624,737 97.23%
    11 1300 134,452,384 4.4 131,130,853 97.53%
    12 1100 132,289,534 4.3 130,303,534 98.50%
    13 300 114,127,980 3.7 95,559,980 83.73%
    14 800 106,360,585 3.5 88,290,585 83.01%
    15 600 100,338,915 3.3 81,341,915 81.07%
    16 800 88,822,254 2.9 78,884,754 88.81%
    17 1200 78,654,742 2.6 77,800,220 98.91%
    18 200 76,117,153 2.5 74,656,155 98.08%
    19 1500 63,806,651 2.1 55,785,651 87.43%
    20 500 62,435,965 2.0 59,505,254 95.31%
    21 200 46,944,323 1.5 34,171,998 72.79%
    22 500 49,528,953 1.6 34,893,953 70.45%
    X (cins xromosomu) 800 154,913,754 5.0 151,058,754 97.51%
    Y (cins xromosomu) 200 [40] 57,741,652 1.9 25,121,652 43.51%
    Ümumi 21,000 3,079,843,747 100.0 2,857,698,560 92.79%

    Eukariotlarda Edit

    Bu cədvəllər hüceyrə nüvəsindəki xromosomların (cinsiyyət xromosomları daxil olmaqla) ümumi sayını verir. Məsələn, eukariotların əksəriyyəti diploiddir, məsələn, hər biri iki homoloji cüt və iki cinsi xromosom şəklində mövcud olan 22 müxtəlif növ autosoma malik insanlar kimi. Bu, cəmi 46 xromosom verir. Digər orqanizmlərin xromosom növlərinin ikidən çox nüsxəsi var, məsələn, çörək buğdası hexaploid və yeddi fərqli xromosom növünün altı nüsxəsinə malikdir - cəmi 42 xromosom.

    Müəyyən bir eukaryotik növün normal üzvlərinin hamısı eyni sayda nüvə xromosomuna malikdir (cədvələ bax). Digər eukaryotik xromosomlar, yəni mitoxondrial və plazmid kimi kiçik xromosomlar sayca daha çox dəyişkəndir və hər hüceyrədə minlərlə nüsxə ola bilər.

    Qeyri-cinsli çoxalma növlərinin bütün bədən hüceyrələrində eyni olan bir xromosom dəsti var. Bununla belə, aseksual növlər ya haploid, ya da diploid ola bilər.

    Cinsi yolla çoxalan növlərin biri anadan, biri atadan olan iki xromosom dəsti (insanlarda 23 cüt) olan diploid [2n] olan somatik hüceyrələrə (bədən hüceyrələri) malikdir. Gametes, reproduktiv hüceyrələr haploiddir [n]: Onlarda bir xromosom dəsti var. Gametlər diploid mikrob xətti hüceyrəsinin mayozu ilə əmələ gəlir. Meyoz zamanı ata və ananın uyğun gələn xromosomları özlərinin kiçik hissələrini (krossover) mübadilə edə bilər və beləliklə, yalnız valideynlərdən heç birindən miras alınmayan yeni xromosomlar yarada bilər. Kişi və dişi gamet birləşdikdə (mayalanma) yeni diploid orqanizm əmələ gəlir.

    Bəzi heyvan və bitki növləri poliploiddir [Xn]: Onların ikidən çox homoloji xromosom dəsti var. Tütün və ya buğda kimi kənd təsərrüfatında vacib olan bitkilər, ata-baba növləri ilə müqayisədə çox vaxt poliploid olurlar. Buğdanın haploid sayı yeddi xromosom var, hələ də bəzi sortlarda və yabanı əcdadlarda müşahidə olunur. Daha çox yayılmış makaron və çörəkli buğda növləri yabanı buğdada 14 (diploid) xromosomla müqayisədə 28 (tetraploid) və 42 (hexaploid) xromosoma malik poliploiddir. [66]

    Prokaryotlarda Edit

    Prokaryot növləri ümumiyyətlə hər bir əsas xromosomun bir nüsxəsinə malikdir, lakin əksər hüceyrələr birdən çox nüsxə ilə asanlıqla sağ qala bilirlər. [67] Məsələn, Buchnera, aphid simbiontunun xromosomunun çoxlu nüsxəsi var, hər hüceyrədə 10-400 nüsxə arasında dəyişir. [68] Bununla belə, bəzi böyük bakteriyalarda, məsələn Epulopiscium fishelsoni 100.000-ə qədər xromosom nüsxəsi ola bilər. [69] Plazmidlər və plazmidəbənzər kiçik xromosomlar eukariotlarda olduğu kimi surət sayına görə çox dəyişkəndirlər. Hüceyrədəki plazmidlərin sayı demək olar ki, tamamilə plazmidin bölünmə sürəti ilə müəyyən edilir - sürətli bölünmə yüksək nüsxə sayına səbəb olur.

    Ümumiyyətlə, karyotip eukaryot növünün xarakterik xromosom tamamlayıcısıdır. [70] Karyotiplərin hazırlanması və öyrənilməsi sitogenetikanın bir hissəsidir.

    Eukariotlarda DNT-nin təkrarlanması və transkripsiyası yüksək səviyyədə standartlaşdırılsa da, eyni şeyi onların çox vaxt çox dəyişkən olan karyotipləri üçün söyləmək olmaz. Xromosom sayında və təfərrüatlı quruluşda növlər arasında fərq ola bilər. Bəzi hallarda növlər arasında əhəmiyyətli fərq var. Tez-tez olur:

    1. iki cins arasında variasiya 2. mikrob xətti ilə soma arasında dəyişiklik (qametlər və bədənin qalan hissəsi arasında) 3. balanslaşdırılmış genetik polimorfizmə görə populyasiya üzvləri arasında variasiya 4. irqlər arasında coğrafi variasiya 5. mozaika və ya başqa anormal şəxslər.

    Həmçinin, mayalanmış yumurtanın inkişafı zamanı karyotipdə dəyişiklik baş verə bilər.

    Karyotipin təyin edilməsi texnikası adətən adlanır karyotipləşdirmə. Hüceyrələr kolxisin ilə in vitro (reaksiya flakonunda) bölünərək (metafazada) qismən bağlana bilər. Bu hüceyrələr daha sonra rənglənir, fotoşəkilləri çəkilir və a karyogram, düzülmüş xromosomlar dəsti ilə, uzunluq sırasına görə autosomlar və sonunda cinsi xromosomlar (burada X/Y).

    Bir çox cinsi yolla çoxalan növlər kimi, insanların da xüsusi qonosomları (otosomlardan fərqli olaraq cinsi xromosomlar) var. Bunlar qadınlarda XX, kişilərdə isə XY-dir.

    Tarix və təhlil üsulları Redaktə edin

    İnsan karyotipinin tədqiqi ən əsas sualı həll etmək üçün uzun illər çəkdi: Normal diploid insan hüceyrəsində neçə xromosom var? 1912-ci ildə Hans von Vinivarter XX/XO cinsinin təyini mexanizmini yekunlaşdıraraq, spermatoqoniyada 47, ooqoniyada 48 xromosom olduğunu bildirdi. [71] 1922-ci ildə rəssam, insanın diploid sayının 46 və ya 48 olduğuna əmin deyildi, əvvəlcə 46-ya üstünlük verdi. [72] Sonradan fikrini 46-dan 48-ə dəyişdirdi və insanların XX/XY sisteminə malik olmasında düzgün təkid etdi. . [73]

    Problemi qəti şəkildə həll etmək üçün yeni texnikalara ehtiyac var idi:

    1. Mədəniyyətdə hüceyrələrdən istifadə
    2. Kolxisin məhlulu ilə metafazada mitozun dayandırılması
    3. Hüceyrələri 0,075 M KCl hipotonik məhlulda əvvəlcədən müalicə etmək, onları şişirdir və xromosomları yayır.
    4. Xromosomları tək bir müstəviyə məcbur edən slaydda preparatın sıxılması
    5. Fotomikroqrafı kəsmək və nəticəni mübahisəsiz karyograma çevirmək.

    İnsan diploid sayının 46 olaraq təsdiqlənməsi 1954-cü ilə qədər çəkdi. [74] [75] Winiwarter və Painterin texnikalarını nəzərə alsaq, onların nəticələri olduqca diqqətəlayiq idi. [76] Müasir insanların yaşayan ən yaxın qohumları olan şimpanzelərin digər böyük meymunlar kimi 48 xromosomu var: insanlarda iki xromosom birləşərək 2-ci xromosom əmələ gətirir.

    Xromosom aberrasiyaları hüceyrənin normal xromosom tərkibinin pozulmasıdır və insanlarda Daun sindromu kimi genetik vəziyyətlərin əsas səbəbidir, baxmayaraq ki, əksər aberrasiyaların heç bir təsiri yoxdur. Bəzi xromosom anomaliyaları daşıyıcılarda, məsələn, translokasiyalar və ya xromosom inversiyaları kimi xəstəliklərə səbəb olmur, baxmayaraq ki, onlar xromosom pozğunluğu olan uşaq dünyaya gətirmək şansını artıra bilər. Anormal sayda xromosomlar və ya xromosom dəstləri anevloidiya adlanır, ölümcül ola bilər və ya genetik pozğunluqlara səbəb ola bilər. [77] Xromosomların dəyişdirilməsini daşıya bilən ailələr üçün genetik məsləhət verilir.

    DNT-nin xromosomlardan əldə edilməsi və ya itirilməsi müxtəlif genetik pozğunluqlara səbəb ola bilər. İnsan nümunələrinə aşağıdakılar daxildir:

      , 5-ci xromosomun qısa qolunun bir hissəsinin silinməsi nəticəsində yaranır. "Cri du chat" fransızca "pişiyin ağlaması" deməkdir. Bu vəziyyət belə adlandırılmışdır, çünki təsirlənmiş körpələr 5-ci xromosomun qısa qolunun bir hissəsi kimi səslənən yüksək tonlu ağlayırlar. Bir pişik. Təsirə məruz qalan şəxslərin geniş gözləri, kiçik başı və çənəsi, orta və ya ağır psixi sağlamlıq problemləri var və çox qısadır. , adətən 21-ci xromosomun əlavə surətinin (trisomiya 21) səbəb olduğu ən çox yayılmış trisomiya. Xüsusiyyətlərə əzələ tonusunun azalması, daha dolğun quruluş, asimmetrik kəllə, əyilmiş gözlər və yüngül və orta inkişaf qüsurları daxildir. [78] , və ya trisomiya-18, ikinci ən çox görülən trisomiya. [79] Simptomlara motor geriliyi, inkişaf qüsuru və ciddi sağlamlıq problemlərinə səbəb olan çoxsaylı anadangəlmə anomaliyalar daxildir. Təsirə məruz qalanların 90 faizi körpəlikdə ölür. Onların xarakterik sıxılmış əlləri və üst-üstə düşən barmaqları var. , həmçinin idic(15), qismən tetrasomiya 15q və ya ters çevrilmiş duplikasiya 15 (inv dup 15) adlanır. , bu çox nadirdir. Buna terminal 11q delesiya pozğunluğu da deyilir. [80] Təsirə məruz qalanlar normal intellektə və ya zəif ifadəli dil bacarıqlarına malik yüngül inkişaf qüsuruna malikdirlər. Əksəriyyətində Paris-Trousseau sindromu adlı qanaxma pozğunluğu var. (XXY). Klinefelter sindromlu kişilər adətən sterildirlər və yaşıdlarından daha uzun, qolları və ayaqları daha uzun olur. Sindromu olan oğlanlar çox vaxt utancaq və sakitdirlər və nitq gecikməsi və disleksiyaya daha çox rast gəlinir. Testosteron müalicəsi olmadan, bəziləri yetkinlik dövründə jinekomastiya inkişaf etdirə bilər. , həmçinin D-Sindromu və ya trisomiya-13 adlanır. Semptomlar, xarakterik bükülmüş əl olmadan, trisomiya-18 ilə bir qədər oxşardır. . Bu, əlavə, anormal bir xromosomun olması deməkdir. Xüsusiyyətlər əlavə genetik materialın mənşəyindən asılıdır. Pişik gözü sindromu və izodisentrik xromosom 15 sindromu (və ya Idic15) hər ikisi Pallister-Killian sindromu kimi çox sayda marker xromosomundan qaynaqlanır. (XXX). XXX qızlar hündür və arıq olmağa meyllidirlər və disleksiyaya daha çox rast gəlinir. (XX və ya XY əvəzinə X). Turner sindromunda qadın cinsi xüsusiyyətləri mövcuddur, lakin inkişaf etməmişdir. Turner sindromu olan qadınlarda tez-tez qısa boy, aşağı saç xətti, anormal göz xüsusiyyətləri və sümük inkişafı və sinənin "yerləşmiş" görünüşü var. , 4-cü xromosomun qısa qolunun qismən silinməsi nəticəsində yaranır. Bu, böyümənin geriləməsi, motor bacarıqlarının inkişafının ləngiməsi, "Yunan Dəbilqəsi" üz cizgiləri və yüngül və ya dərin psixi sağlamlıq problemləri ilə xarakterizə olunur. . XYY oğlanlar adətən bacılarından uzun olurlar. XXY yaşlı oğlanlar və XXX qızlar kimi onlar da öyrənmədə çətinlik çəkirlər.

    Sperma anöploidiyası Edit

    Kişilərin müəyyən həyat tərzinə, ətraf mühitə və/yaxud peşə təhlükələrinə məruz qalması anevloid spermatozoidlərin əmələ gəlməsi riskini artıra bilər. [81] Xüsusilə, tütün çəkmə, [82] [83] və benzol, [84] insektisidlər, [85] [86] və perftorlu birləşmələrə peşə məruz qalma anevloidiya riskini artırır. [87] Artan anevloidiya tez-tez spermatozoidlərdə artan DNT zədələnməsi ilə əlaqələndirilir.


    Genlər

    İnsanlarda təxminən 20.000-23.000 gen var.

    Genlər deoksiribonuklein turşusundan (DNT) ibarətdir. DNT bir zülal sintez etmək üçün istifadə olunan kod və ya planı ehtiva edir. Genlər kodlaşdırdıqları zülalların ölçülərindən asılı olaraq ölçüləri dəyişir. Hər bir DNT molekulu milyonlarla pillədən ibarət spiral pilləkənə bənzəyən uzun qoşa sarmaldır. Pilləkənlərin pillələri əsaslar (nukleotidlər) adlanan dörd növ molekuldan ibarət cütlərdən ibarətdir. Hər addımda əsas adenin (A) əsas timin (T) ilə və ya əsas guanin (G) əsas sitozin (C) ilə qoşalaşır. Hər bir son dərəcə uzun DNT molekulu xromosomlardan birinin içərisində bükülür.

    DNT-nin strukturu

    DNT (dezoksiribonuklein turşusu) hüceyrənin genetik materialıdır, hüceyrə nüvəsində və mitoxondriyada olan xromosomlarda olur.

    Müəyyən hüceyrələr (məsələn, sperma və yumurta hüceyrələri və qırmızı qan hüceyrələri) istisna olmaqla, hüceyrə nüvəsində 23 cüt xromosom var. Bir xromosom çoxlu gen ehtiva edir. Gen, zülalların qurulması üçün kodu təmin edən DNT seqmentidir.

    DNT molekulu spiral pilləkənə bənzəyən uzun, qıvrılmış ikiqat spiraldır. İçində şəkər (dezoksiriboza) və fosfat molekullarından ibarət iki zəncir, pilləkən pilləkənlərini təşkil edən əsas adlanan dörd molekul cütləri ilə birləşir. Addımlarda adenin timinlə, guanin isə sitozinlə qoşalaşır. Hər bir əsas cütü bir hidrogen bağı ilə birlikdə tutulur. Gen bir sıra əsaslardan ibarətdir. Üç əsasın ardıcıllığı bir amin turşusu (amin turşuları zülalların tikinti bloklarıdır) və ya digər məlumatları kodlayır.

    Zülalların sintezi

    Zülallar bir-birinin ardınca bağlanan uzun amin turşuları zəncirindən ibarətdir. Zülal sintezində istifadə edilə bilən 20 müxtəlif amin turşusu var - bəziləri pəhrizdən gəlməlidir (əsas amin turşuları), bəziləri isə bədəndəki fermentlər tərəfindən hazırlanır. Bir amin turşusu zənciri birləşdirildikdə, kompleks üç ölçülü bir quruluş yaratmaq üçün öz üzərinə qatlanır. Bədəndəki funksiyasını təyin edən qatlanmış quruluşun formasıdır. Qatlanma amin turşularının dəqiq ardıcıllığı ilə müəyyən edildiyi üçün, hər bir fərqli ardıcıllıq fərqli bir zülalla nəticələnir. Bəzi zülallar (məsələn, hemoglobin) bir neçə fərqli bükülmüş zəncirdən ibarətdir. Zülalların sintezi üçün təlimatlar DNT-də kodlanır.

    Kodlaşdırma

    Məlumat DNT daxilində əsasların (A, T, G və C) düzülmə ardıcıllığı ilə kodlanır. Kod üçlü yazılır. Yəni, əsaslar üç nəfərdən ibarət qruplarda düzülür. DNT-də üç əsasın xüsusi ardıcıllığı, zəncirə bir amin turşusunun əlavə edilməsi kimi xüsusi göstərişlər üçün kodlanır. Məsələn, GCT (guanin, sitozin, timin) amin turşusu alaninin əlavə edilməsini, GTT (guanin, timin, timin) amin turşusu valinin əlavə edilməsini kodlayır. Beləliklə, zülaldakı amin turşularının ardıcıllığı DNT molekulunda həmin zülalın genindəki üçlü əsas cütlərinin sırası ilə müəyyən edilir. Kodlanmış genetik məlumatın zülala çevrilməsi prosesi transkripsiya və tərcüməni əhatə edir.

    Transkripsiya və tərcümə

    Transkripsiya DNT-də kodlanmış məlumatın ribonuklein turşusuna (RNT) köçürülməsi (transkripsiya) prosesidir. RNT DNT zəncirinə bənzəyir, əsas urasil (U) əsas timini (T) əvəz edir. Beləliklə, RNT də DNT kimi üçlü kodlu məlumatları ehtiva edir.

    Transkripsiya başlandıqda, DNT cüt spiralının bir hissəsi açılır və açılır. DNT-nin açılmamış zəncirlərindən biri, tamamlayıcı RNT zəncirinin meydana gəldiyi şablon rolunu oynayır. RNT-nin tamamlayıcı zəncirinə xəbərçi RNT (mRNT) deyilir. mRNT DNT-dən ayrılır, nüvəni tərk edir və hüceyrənin sitoplazmasına daxil olur (hüceyrənin nüvədən kənar hissəsi—bax Şəkil: Hüceyrə daxilində). Orada mRNT protein sintezinin baş verdiyi hüceyrədə kiçik bir quruluş olan ribosoma bağlanır.

    ilə tərcümə, mRNA kodu (DNT-dən) ribosoma amin turşularının növünü və sırasını bildirir. Amin turşuları ribosoma transfer RNT (tRNA) adlanan daha kiçik bir RNT növü ilə gətirilir. tRNT-nin hər bir molekulu böyüyən zülal zəncirinə daxil edilmək üçün bir amin turşusu gətirir və bu, şaperon molekulları adlanan yaxınlıqdakı molekulların təsiri altında mürəkkəb üçölçülü quruluşa bükülür.

    Gen ifadəsinə nəzarət

    İnsan bədənində ürək hüceyrələri, qaraciyər hüceyrələri və əzələ hüceyrələri kimi bir çox hüceyrə növü var. Bu hüceyrələr fərqli görünür və hərəkət edir və çox fərqli kimyəvi maddələr istehsal edirlər. Bununla belə, hər hüceyrə tək bir mayalanmış yumurta hüceyrəsinin nəslindəndir və buna görə də eyni DNT-ni ehtiva edir. Cells acquire their very different appearances and functions because different genes are expressed in different cells (and at different times in the same cell). The information about when a gene should be expressed is also coded in the DNA. Gene expression depends on the type of tissue, the age of the person, the presence of specific chemical signals, and numerous other factors and mechanisms. Knowledge of these other factors and mechanisms that control gene expression is growing rapidly, but many of these factors and mechanisms are still poorly understood.

    The mechanisms by which genes control each other are very complicated. Genes have chemical markers to indicate where transcription should begin and end. Various chemical substances (such as histones) in and around the DNA block or permit transcription. Also, a strand of RNA called antisense RNA can pair with a complementary strand of mRNA and block translation.

    Replikasiya

    Cells reproduce by dividing in two. Because each new cell requires a complete set of DNA molecules, the DNA molecules in the original cell must reproduce (replicate) themselves during cell division. Replication happens in a manner similar to transcription, except that the entire double-strand DNA molecule unwinds and splits in two. After splitting, bases on each strand bind to complementary bases (A with T, and G with C) floating nearby. When this process is complete, two identical double-strand DNA molecules exist.

    Mutasiya

    To prevent mistakes during replication, cells have a “proofreading” function to help ensure that bases are paired properly. There are also chemical mechanisms to repair DNA that was not copied properly. However, because of the billions of base pairs involved in, and the complexity of, the protein synthesis process, mistakes may happen. Such mistakes may occur for numerous reasons (including exposure to radiation, drugs, or viruses) or for no apparent reason. Minor variations in DNA are very common and occur in most people. Most variations do not affect subsequent copies of the gene. Mistakes that are duplicated in subsequent copies are called mutations.

    Inherited mutations are those that may be passed on to offspring. Mutations can be inherited only when they affect the reproductive cells (sperm or egg). Mutations that do not affect reproductive cells affect the descendants of the mutated cell (for example, becoming a cancer) but are not passed on to offspring.

    Mutations may be unique to an individual or family, and most harmful mutations are rare. Mutations that become so common that they affect more than 1% of a population are called polymorphisms (for example, the human blood types A, B, AB, and O). Most polymorphisms have little or no effect on the phenotype (the faktiki structure and function of a person’s body).

    Mutations may involve small or large segments of DNA. Depending on its size and location, the mutation may have no apparent effect or it may alter the amino acid sequence in a protein or decrease the amount of protein produced. If the protein has a different amino acid sequence, it may function differently or not at all. An absent or nonfunctioning protein is often harmful or fatal. For example, in phenylketonuria, a mutation results in the deficiency or absence of the enzyme phenylalanine hydroxylase. This deficiency allows the amino acid phenylalanine (absorbed from the diet) to accumulate in the body, ultimately causing severe intellectual disability. In rare cases, a mutation introduces a change that is advantageous. For example, in the case of the sickle cell gene, when a person inherits two copies of the abnormal gene, the person will develop sickle cell disease. However, when a person inherits only one copy of the sickle cell gene (called a carrier), the person develops some protection against malaria (a blood infection). Although the protection against malaria can help a carrier survive, sickle cell disease (in a person who has two copies of the gene) causes symptoms and complications that may shorten life span.

    Təbii seleksiya refers to the concept that mutations that impair survival in a given environment are less likely to be passed on to offspring (and thus become less common in the population), whereas mutations that improve survival progressively become more common. Thus, beneficial mutations, although initially rare, eventually become common. The slow changes that occur over time caused by mutations and natural selection in an interbreeding population collectively are called təkamül.


    How many genes do humans have?

    There are estimated to be between 20,000 and 25,000 genes that code for human proteins, but this number has changed a lot over the last few decades.

    Around the year 2000, when gene sequencing was still quite a new idea, scientists estimated they might find as many as 100,000 human genes.

    Part of the problem with counting the number of human genes is that scientists still don’t agree on exactly what a gene is.

    Some geneticists think a gene is a sequence of DNA that codes for a human protein.

    Others consider DNA sequences that regulate the function or expression of others as genes.

    However it is defined, there can be more than one gene that codes for a particular characteristic.

    Also, each gene in the body may hold the code for as many as 10 different proteins.


    DNA is made up of genes or genes are made up of DNA?

    Chromosomes are composed of DNA and the protein histone. DNA is made of nucleotides. Genes are made up of unique segments of DNA.

    İzahat:

    A gene is a segment of DNA that codes for a particular polypeptide or protein. The genes are located on the chromosomes and determine all of our hereditary traits. Humans have approximately 20000 genes. Only about 1-1.5% of the human genome contains protein-coding sequences of DNA, which are the genes. Scientists are studying the purpose of the rest of the 99% of the DNA.
    (https://www.genome.gov/27551473)
    (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Human_genome)
    (http://www.genomenewsnetwork.org/resources/whats_a_genome/Chp1_4_1.shtml)
    (http://m.hmg.oxfordjournals.org/content/early/2014/07/01/hmg.ddu309.full)

    The diagram below shows the structure of a chromosome.

    In the diagram below you can see that a gene is a sequence of DNA that codes for a protein. Therefore, the gene is made of DNA.

    The diagram below shows that genes are located at specific places on the chromosomes called loci (singular: locus). The different forms of the same gene are called alleles, and they are at the same locus on the homologous chromosomes.

    Both of the sentences are correct, it is just a matter of interpretation.

    İzahat:

    DNA stands for Deoxyribonucleic Acid , in opposition to Ribonucleic acid, for RNA, or amino acids, for proteins.

    DNA is made up of genes or genes are made up of DNA?

    Both of the sentence can be found on the literature. It is likely due to the fact that the genetic code was discovered step by step, DNA is used to designate "how far you want to go". See: http://www.researchgate.net/publication/281836484_On_the_Applicability_of_Computational_Intelligence_in_Transcription_Network_Modelling. This work may be advanced, just follow the references, or look for something more basic.

    In general people also use genome to designate all the genetic code, including DNA.

    You can find the sentences: "gene is composed of strands of DNA", or "the human DNA is composed of a precise number of chromosomes". In the former you are talking about DNA as the small pieces of the genome, whereas in the former, you are designating the three-dimensional-double-strands.

    If you are still confused, use DNA as something abstract, see the context and guess. For instance, one can say " the primary structure of DNA", in this case you are talking about the DNA as a double-helix "spiderman suffered a DNA overlapping", here we are talking about DNA as the pieces.

    The definition of gene as well is abstract, do not fall into the trap that gene is just a sequential amount of bases, you can have gene inside gene.

    Indeed, DNA is made of DNA if you interpret all you read in the literature remember that biology is not a mathematical science!

    [Video version of the question ]
    ()


    NƏTİCƏLƏR

    Human Chromosomes Confer to Hamster Cells the Ability to Form Stress-Induced Nuclear Bodies

    Stress-induced SNBs are exclusively detectable in human cells. Indeed, we failed to observe similar structures in a number of non-human cell lines, including green monkey Cos7 and mouse NIH-3T3 cells (our unpublished results), indicating that specific human DNA sequences or genes could be involved in the formation of these bodies. We decided to exploit this species specificity to identify, by means of hamster>human somatic cell hybrids, human chromosomes able to direct the assembly of stress bodies in hamster cells. For the sake of clarity, hereafter we will use “stress-induced SNBs” and “stress bodies” to refer to the structures detectable, respectively, in human cells and in hamster>human cell hybrids.

    We initially tested the rabbit antibodies against human HAP in Western blot analysis of extracts of hamster B14-150 cells. As shown in Figure1, these antibodies recognized a single protein band with an apparent molecular mass of ∼110 kDa, significantly smaller than human HAP (∼150 kDa, 917 amino acids) (Weighardt və b., 1999). The recognition was specific because it was competed by the recombinant glutathioneS-transferase-HAP antigen (Figure 1). Although we presently do not know the reason of this difference in size, the fact that a minor band with the same electrophoretic mobility of the hamster protein is detectable also in HeLa cells raises the possibility that it could originate from alternative splicing. Similar to human HAP, the hamster protein (HAP*) had a punctuated distribution in the cell nucleus with exclusion of nucleoli (Figure2). However, in B14-150 hamster cells, neither a moderate heat shock (1 h at 42°C followed by 1 h recovery at 37°C, Figure 2) nor a more drastic treatment (1 h at 45°C, our unpublished results) caused the recruitment of HAP* to stress bodies.

    Fig. 1. Western blotting analysis of hamster B14-150 cells with anti-HAP antibodies. (Left panel) Total extracts of human HeLa cells (H) hamster B14-150 cells (B) and hamster>human somatic cell hybrid HY-1916 were fractionated onto a 7.5% SDS-PAGE and analyzed in Western blotting with an immunopurified polyclonal antibody directed against the recombinant human HAP protein (Weighardt və b., 1999). HY-1916 cells were analyzed both before (−) and after (+) heat shock. (Right panel) To prove the antibody specificity, Western blotting analysis of B14-150 cells was also performed in the absence (−) or in the presence (+) of purified recombinant antigen (see “Materials and Methods”). The same filter was hybridized with the G.T.U-88 mAb to γ-tubulin as a control for protein loading. The antibody–antigen complex was revealed with a peroxidase-conjugated anti-rabbit antibody and the enhanced chemiluminescence system. Molecular mass markers are indicated.

    Fig. 2. The heat shock-induced redistribution of HAP in hamster cells requires specific human chromosomes. Human HeLa cells, hamster B14-150 recipient cells, and HY-8F6, HY-1916, and HY-75E1 multi-chromosomal hamster>human cell hybrids were fixed with formaldehyde and analyzed by indirect immunofluorescence with anti-HAP rabbit polyclonal antibodies. The antigen–antibody complex was revealed with a rhodamine-conjugated sheep anti-rabbit secondary antibody. HAP distribution was revealed by confocal laser microscopy both in unstressed (37°C) and in heat-shocked (42°C) cells.

    We next analyzed whether stress bodies could be detectable with anti-HAP antibodies in hamster>human somatic cell hybrids. We initially tested a panel of eight multi-chromosomal cell hybrids altogether accounting for the whole set of human chromosomes (Table 1). Nuclear bodies, similar to those observed in heat-shocked HeLa cells, were detected in six cell hybrids incubated 1 h at 42°C and allowed to recover 1 h at 37°C. We concluded that the human chromosomes present in the remaining two hybrids YXY-95S and GM-10662A, namely HSA 2, 3, 6, 7, 8, 13, 14, 16, 21, and X, were unable to direct the formation of these structures (Table 1). Differences, however, existed between the six positive hybrids concerning the number and size of stress bodies, suggesting that some chromosomal sets were more compatible with the formation of these structures. In particular, the recruitment of HAP* was very efficient in two hybrid clones, HY-1916 and HY-75E1, in which multiple bodies were detectable in most of the cells (Figure 2). It is worth noticing that none of these two clones contains HSA19 on which the single human HAP gene has been mapped (DuPont və b., 1997), ruling out the possibility that the formation of stress bodies is due to the expression of the human protein in hamster cells. In fact, Western blot analysis showed that the electrophoretic mobility of HAP* was identical in B14-150 and in YH-1916 and was not affected by stress (Figure 1).

    Individual Human Chromosomes Direct the Formation of Stress Bodies in Hamster Cells

    The analysis in the previous section demonstrated that certain sets of human chromosomes could confer to hamster cells the ability to form stress bodies in response to heat shock. We next investigated whether the same result could be obtained with single chromosomes.

    We observed that HSA12 was shared by all the hybrids displaying stress bodies. To assess whether this chromosome was responsible for the assembly of these structures, we analyzed Y-E210TC cells, which contained a single copy of HSA12 as the only human chromosome. As shown in Table 1, stress bodies were detectable in 83% of heat-shocked Y-E210TC cells. However, contrary to what was observed with multi-chromosomal hamster>human cell hybrids, a single body was detectable in Y-E210TC cells, suggesting that additional human chromosomes could be involved in the redistribution of HAP*. To verify this hypothesis, we analyzed the distribution of HAP* in a number of monochromosomal cell hybrids (Table 1). Stress bodies were not observed in GM-10156C and GM-10479A cells containing, respectively, only HSA7 and HSA14, namely two chromosomes excluded on the basis of the analysis in the previous section. Also, no redistribution of HAP* was observed in hybrids containing HSA18 and HSA20 (GM-11010A and GM-13140), which were instead present in multi-chromosomal hamster>human somatic cell hybrids that scored positive (Table 1). On the contrary, stress bodies occurred in most of the cells containing a single copy of HSA15 or HSA9 (GM-11418 and GM-10611A in Table 1), two of the chromosomes present in the hamster>human hybrids with multiple bodies. Although the different number of stress bodies in GM10501 and HY1916 cells (Table 1), which contain both HSA12 and 15, seems to suggest the involvement of additional chromosomes, our analysis demonstrates that at least three human chromosomes (HSA9, 12, and 15) can individually direct the recruitment of HAP* to stress bodies after heat shock.

    Stress Bodies in Hamster>Human Cell Hybrids Are Similar to Stress-Induced SNBs

    To understand whether the stress bodies in hamster>human hybrids were comparable with stress-induced SNBs observed in human cells, we investigated in more detail the nature of these structures. We initially determined the distribution of HSF1, another protein recruited to stress-induced SNBs (Jolly və b., 1997Weighardt və b., 1999). As shown in Figure3, HSF1 was distributed throughout the nuclear volume of parental B14-150 hamster cells both before and after heat shock. Because HSF1 is recruited to stress-induced SNBs before HAP (Jolly və b., 1999 Weighardt və b., 1999), this result indicates that hamster cells are defective for the formation of the whole structure and not simply for the recruitment of HAP*. The presence of HSA9 in hamster>human hybrids (GM-10611A in Figure 4) was sufficient to direct the recruitment of both HSF1 and HAP* to stress bodies. An identical result was obtained with hybrid cells containing HSA12 or HSA15 (our unpublished results), indicating that each of these three chromosomes provided all the elements necessary for the formation of these structures.

    Fig. 3. Human chromosome 9 directs the recruitment of HAP and HSF1 to stress-induced SNBs in hamster cells. Unstressed (37°C) and heat-shocked (42°C) recipient B14-150 hamster cells and monochromosomal GM-10611A hamster>human cell hybrids containing HSA 9 were analyzed by indirect immunofluorescence with the anti-HSF1 10H8 mAb and the anti-HAP polyclonal antibody. The distribution of HSF1 and HAP proteins was revealed with FITC-conjugated goat anti-rat IgG antibody and rhodamine-conjugated goat anti-rabbit IgG antibody, respectively. Confocal laser images of the same GM-10611A cells stained with anti-HSF1 and anti-HAP antibodies are shown.

    Fig. 4. Ultrastructural analysis of stress bodies in human cells and hamster>human cell hybrids. HeLa cells and GM-10611A hamster>human hybrid were heat shocked at 42°C for 1 h and after 1 h of recovery at 37°C, were fixed with formaldehyde, stained with the EDTA technique, and analyzed in electron microscopy. The dense “core” of the stress bodies and the clustering of perichromatin granules are detectable in both cell lines. Scale bars, 0.1 μm.

    We next analyzed the ultrastructure of the bodies present in GM-10611A cells containing HSA9. As shown in Figure 4, similar to stress-induced SNBs in HeLa cells (Chiodi və b., 2000), they consisted of clusters of perichromatin granules. These structures were also detectable in cell hybrids containing HSA12 or HSA15, but not in parental B14-150 hamster cells (our unpublished results).

    Thus, our analysis indicates that at least three different human chromosomes can, individually, confer to hamster cells the ability to form nuclear stress bodies with the same protein composition and ultrastructure of stress-induced SNBs described in human cells.

    Stress-Induced SNBs Colocalize with the Pericentromeric Heterochromatin of HSA9

    To define more precisely the chromosomal domain involved in the formation of stress bodies, we analyzed two cell hybrids containing, respectively, most of the long arm of HSA9 along with the p13-cen region (RH-9L159 in Figure 5) or the entire short arm and the q13-cen region (RH-9L132 in Figure 5) of the same chromosome. After heat shock, stress bodies were detectable in both cell hybrids, thus mapping the region involved in this process to the p13 to q13 of HSA9 shared by the two chromosomal fragments (our unpublished results). To confirm this conclusion, we took advantage of the fact that a human supernumerary mini-chromosome spanning the 9p13-q13 region had been previously characterized in our laboratory (Raimondi və b., 1991). MCH cells containing a single mini-chromosome as the only human chromosome (Raimondivə b., 1996) were therefore challenged for the ability to form stress bodies after heat shock. As shown in Figure 5, indirect immunofluorescence analysis showed that stress bodies were, indeed, detectable in MCH cells.

    Fig. 5. Ideogram of HSA9. The different chromosomal fragments present in GM-10611A, RH-9L132, RH-9L159, and in MCH hamster>human cell hybrids are shown. On the right part of the figure are shown confocal laser microscopy images of MCH cells, either unstressed (37°C) or heat shocked (42°C), stained with anti-HAP antibodies and rhodamine-conjugated goat anti-rabbit IgG antibodies.

    A distinguishing feature of this portion of HSA9 is the presence of an extended heterochromatic region that forms the pericentromeric q12 band and is composed of arrays of different types of satellite DNA (Finellivə b., 1996). Because satellite DNAs are among the most divergent sequences in evolution, we hypothesized that they could correspond to the missing genetic elements required for the formation of stress bodies in hamster cells. Moreover, taking into account the fact that heterochromatic regions are thought transcriptionally silent and that stress-induced SNBs do not correspond to sites of transcription (Chiodi və b., 2000), we reasoned that this pericentromeric heterochromatic region could act as a scaffold for the assembly of these structures. To verify this hypothesis, we studied the distribution of the q12 band (7–8 Mb) of HSA9 relative to that of stress-induced SNBs. HeLa cells were heat shocked and hybridized to the biotinylated pHuR98 probe directed to a subfamily of satellite III DNA specific for the heterochromatic region of HSA9 (Rocchi və b., 1991). On mitotic chromosomal spreads, this probe specifically decorated, as expected, the pericentromeric region of HSA9 (Rocchi və b., 1991), and most of the cells (87%) contained two or three copies of this chromosome (not shown). Cells were costained with anti-HAP antibodies and were analyzed by confocal laser microscopy (see “Materials and Methods”). In most of the cells (scored as positive in Table 2), at least one hybridization signal colocalized with a stress body, and the colocalization extended through successive optical sections (Figure6). In the remaining cells, the hybridization signals were neither embedded nor adjacent to the stress bodies, and these cells were therefore scored as negative (Table 2). The chi-square test indicated that the association between HSA9 and stress-induced SNBs was statistically significant under the null hypothesis of a 50% association. As a control, we studied the spatial relationship between HAP bodies and the centromeric region of X chromosome that, on the basis of the data in Table 1, did not appear to be involved in the formation of these bodies. As exemplified in Figure6, most the hybridization signals obtained with the pDMX1 probe, directed against the X chromosome specific α-satellite (Archidiaconovə b., 1995), did not colocalize with stress-induced SNBs. The significant chi-square test of the data in Table 2, under the same null hypothesis as above, confirmed the absence of colocalization between the X chromosome and stress bodies.

    Table 2. Frequency of association of specific chromosomal bands with stress-induced SNBs

    Stress-induced SNBs and interphase territories were labeled, optical sections through whole nuclei were collected at 0.5 μm intervals, and overlap between the stress-induced SNBs and signals obtained with satellite specific probes was scored as (+) or (−). The assignment to either (+) or (−) classes was independently done by two individuals. The number of cells (n) analysed as indicated.

    F2-a Probability of a specific association between HSA9 and stress- induced SNBs: χ 2 1 = 69.25P << 0.0001.

    F2-b Probability of a specific association between HSA12 and stress-induced SNBs: χ 2 1 = 12.65P << 0.0001.

    F2-c Probability of a specific association between HSA15 and stress-induced SNBs: χ 2 1 = 30.37P << 0.0001.

    F2-d Probability of a random association between X chromosome and stress-induced SNBs: χ 2 1 = 24.04P << 0.0001.

    Fig. 6. Stress-induced SNBs colocalize with pericentromeric heterochromatin of HSA9, and centromeric regions of HSA12 and 15. HeLa cells were heat shocked at 42°C for 1 h and were allowed to recover 1 h at 37°C. After fixation in formaldehyde, cells were hybridized to biotinylated probes specific for satellite III DNA of HSA9, and α-satellite sequences on chromosome X, HSA12, and HSA15 (see “Materials and Methods”). Cells were costained with anti-HAP polyclonal antibodies to detect stress-induced SNBs. The distribution of HAP and of the biotinylated probes was revealed by indirect immunofluorescence with a rhodamine-conjugated goat anti-rabbit antibody and with FITC-conjugated avidin (see “Materials and Methods” for details). Confocal laser microscopy images of hybridized cells were taken to reveal the distribution of HAP (in red) and of the biotinylated probe (green). Images were merged to detect colocalization between satellite DNA sequences and stress bodies. On the left, confocal laser microscopy images of four consecutive optical sections (I–IV, 0.5 μm in depth) of the same cell hybridized to a probe (pHuR98) that recognizes the pericentromeric heterochromatin of HSA9. On the right, images of cells hybridized to probes specific for α-satellite of HSA12, HSA15, and chromosome X.

    Therefore, considering the results obtained with the X chromosome as a reference value for a random association between a chromosomal domain and stress-induced SNBs, a chi-square test based on the comparison of the data obtained with HSA9 and X chromosomes reinforced the conclusion of a specific association between HSA9 and stress-induced bodies (one-tailed chi-square[1] = 78.597 P ≪ 0.0001).

    Stress-Induced SNBs Colocalize with the Centromeric Regions of HSA12 and HSA15

    The results in the previous section demonstrate that although statistically significant, the association between the pericentromeric region of HSA9 and stress-induced SNBs is incomplete. Indeed, HSA9 failed to colocalize with stress-induced SNBs in 25% of the cells (see Table 2), as if this chromosome were not always involved in the formation of these structures. Two additional evidences supported this interpretation. First, even in cells scored as positive, we rarely observed colocalization of all the hybridization signals with stress bodies. Second, stress bodies usually outnumbered the HSA9 homologs. Indeed, most of the cells contained two to three copies of HSA9, whereas stress bodies ranged in number between one and seven, and cells with two, three, four, and five bodies had approximately the same frequency (∼17%). We wondered whether the additional chromosomes able to direct the formation of stress bodies in hamster cells, namely HSA12 and 15, could colocalize with stress-induced SNBs in HeLa cells. On the basis of the results obtained with HSA9, we hypothesized that the centromeric heterochromatin of these two chromosomes could contain recruiting centers for the assembly of these structures and could colocalize with stress bodies. HeLa cells were, therefore, hybridized to either pBR12 or pMC15 containing, respectively, α-satellite DNA sequences exclusively present on HSA12 and 15 (Baldini və b., 1990 Archidiacono və b., 1995). Analysis of mitotic spreads showed that most of the cells had two to three copies of HSA12 and 15 (78 and 83%, respectively, our unpublished results). Exponentially growing HeLa cells were heat shocked, hybridized to either one of the two probes, and then stained with anti-HAP antibodies. As shown in Figure 6, both centromeric regions colocalized with stress-induced SNBs, and the association was statistically significant (Table 2). However, similar to what was observed with HSA9, each chromosome colocalized with a subset of stress-induced SNBs (see Figure 6). This phenomenon was particularly evident in cells containing more than three bodies.

    To make our analysis more quantitative, we counted for each chromosome (HAS9, 12, 15, and X) the number of hybridization signals colocalizing with stress-induced SNBs. We considered two groups of cells: those containing one or two stress-induced SNBs (Figure7A) and those in which more than two bodies were detectable (Figure 7B). As shown in Figure 7, most of the signals obtained with the probe specific for chromosome X did not colocalize with stress-induced SNBs, regardless of their number in the cell. A completely different behavior was observed with HSA 9, 12, and 15, which instead associated with stress-induced SNBs. However, as shown in Figure 7A, in cells containing at most two stress-induced SNBs, usually only one homolog of each chromosome colocalized with stress bodies, implying that the recruiting centers for the two bodies were located on different chromosomes (for instance, HSA9 and HSA15). Although this asymmetric behavior of the two chromosomal homologs was less marked in cells with more than two stress bodies (Figure 7B), it was still evident in the case of HSA9. This result suggests a difference in the chromatin structure the two homologs, at least for what concerns the nucleation site of stress-induced SNBs. In conclusion, this analysis indicates that a subset of human chromosomes, including HSA9, 12, and 15, contains recruiting centers for the formation of stress-induced SNBs.

    Fig. 7. Quantitative analysis of the colocalization between specific chromosomes and stress-induces SNBs. Heat-shocked HeLa cells were independently hybridized to biotinylated probes the for heterochromatic region of HSA9 (pHuR98), HSA12 (pBR12), HSA15 (pMC15), and chromosome X (pDMX1). Cells were costained with anti-HAP polyclonal antibodies to detect stress-induced SNBs. The distribution of HAP and of the biotinylated probe was revealed by indirect immunofluorescence with a rhodamine-conjugated goat anti-rabbit antibody and with FITC-conjugated avidin. Confocal laser microscopy images were taken, and for each chromosome, we counted the number hybridization signals colocalizing with stress bodies. (A) Colocalizing signals in cells with one or two stress-induced SNBs. We analyzed 68 cells (25 of which had a single body) stained for HSA9, 17 cells (8 with one body) stained for HSA12, 15 cells (7 with one body) stained for HSA15, and 16 cells (7 with one body) stained for chromosome X. (B) Cells with more than two stress-induced SNBs were analyzed as in A. We analyzed 211 cells for HSA9, 47 cell for HSA12, 43 cells for HSA15, and 80 cells for chromosome X. •, HSA9. ▴, HSA12. ●, HSA15. ○ and dashed line, chromosome X.


    Sex Determination

    Recall that gametes are formed by meiotic cell division, a process that places one member of each chromosome pair in each gamete. Each human gamete contains 23 chro- mosomes-22 autosomes and 1 sex chromosome. We will consider only the sex chromosomes here.

    Because a female has two X chromosomes in her cells, all of her gametes contain an X chromosome. A male has both an X chromosome and a Y chromosome in his cells. Therefore, half of his gametes are X-bearing, and half are Y-bearing. If a secondary oocyte is fertilized by an X-bearing sperm, the child will be a girl. If a secondary oocyte is fertilized by a Y-bearing sperm, the child will be a boy. Obviously, the probability of any zygote becoming a girl (or a boy) is one-half or 50%. Figure 18.15 illustrates the determination of sex.


    Why study our genome?

    Working out the sequence of the base pairs in all our genes enables us to understand the code that makes us who we are. This knowledge can then give us clues on how we develop as embryos, why humans have more brainpower than other animals and plants, and what happens in the body to cause cancer. But establishing the sequence of three billion base pairs is a BIG task. The great and ambitious research program that sought to do this was called the Human Genome Project.

    The idea of the Human Genome Project was born in the 1970s, when scientists learned how to ‘clone’ small bits of DNA, around the size of a gene. To clone DNA, scientists cut out a fragment of human DNA from the long strand and then incorporate it into the genome of a bacteria, or a bacterial virus. The fragment is then is replicated within the bacterial cell many times and every time the bacterial cell divides, the new cells also contain the introduced DNA fragment. Bacterial cells reproduce prolifically, and so this process ends up making millions of cells that all contain the introduced DNA fragment, enough that researchers can study it in detail and figure out the sequence of the base pairs.

    With time, researchers have been able to study an ever greater number of different DNA fragments, that is, different genes. It became clear that certain variant DNA sequences were associated with particular conditions: diseases such as cystic fibrosis or breast cancer, or normal, non-harmful variants like red hair.

    There was initially a lot of opposition to the Human Genome Project, even from some scientists. Considering only around 1.5 per cent of our genome is actual genes that code for proteins, it was thought that much of the $3 billion cost to sequence the entire human genome would be wasted on the ‘junk’ DNA that scientists thought didn’t get used. The important role the ‘junk’ DNA plays in gene regulation wasn’t yet appreciated.

    Research groups in many countries, including Australia, began to sequence different genes, providing the beginnings of a total human gene map. In 1989, the Human Genome Organisation (HUGO) was founded by leading scientists to coordinate the massive international effort involved in collecting sequence data to unravel the secrets of our genes.

    Francis Collins, former director of the National Human Genome Research Institute, led the Human Genome Project. Image credit: World Economic Forum on Flickr.


    TISSUE CULTURE and MEDICINE

    Some tumour cells can be grown outside the body, even after the human (or animal) donor has died. These cells may produce chemicals such as hormones, required by the body to regulate its normal growth and development, or antibodies to fight disease. In some cases these cells can accept DNA containing genes from a completely different source, and there are a wide number of possible benefits in medicine as well as industrial manufacturing. Stem cells - which divide in the body and may develop into many different cell types - may conceivably be used in klonlaşdırma. Other recent lines of research have centred on attempts to understand the mechanism of cell differentiation so as to allow the production of replacement tissues. This is a form of biotechnology - genetic engineering - which may have much promise in the future.


    Videoya baxın: Genetik xestelik - Super Kisi XYY (BiləR 2022).