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染色体

标签: 基因工程:染色体

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      染色体(chromosome) 是真核细胞在有丝分裂或减数分裂时遗传物质存在的特定形式,是间期细胞染色质结构紧密包装的结果,是染色质的高级结构,仅在细胞分裂时才出现。染色体有种属特异性,随生物种类、细胞类型及发育阶段不同,其数量、大小和形态存在差异。

目录

简介编辑本段回目录

      染色体是细胞核中载有遗传信息的物质,在显微镜下呈圆柱状或杆状,主要由DNA和蛋白质组成,在细胞发生有丝分裂时期容易被碱性染料(例如龙胆紫和醋酸洋红)着色,因此而得名。 在无性繁殖物种中,生物体内所有细胞的染色体数目都一样;而在有性繁殖大部分物种中,生物体的体细胞染色体成对分布,含有两个染色体组,称为二倍体。 性细胞如精子、卵子等是单倍体,染色体数目只是体细胞的一半。哺乳动物雄性个体细胞的性染色体对为XY,雌性则为XX。鸟类.两栖类.爬行类和某些昆虫的性染色体与哺乳动物不同:雄性个体的是ZZ,雌性个体为ZW。

发现编辑本段回目录

       1879年德国生物学家弗莱明(Fleming·w)把细胞核中的丝状和粒状的物质,用染料染红,观察发现这些物质平时散漫地分布在细胞核中,当细胞分裂时,散漫的染色物体便浓缩,形成一定数目和一定形状的条状物,到分裂完成时,条状物又疏松为散漫状。

       1883年美国遗传学家、生物学家沃尔特·萨顿提出了遗传基因在染色体上的学说。 

       1888年正式被命名为染色体。 1902年美国生物学家沃尔特·萨顿和鲍维里通过观察发现细胞的减数分裂时染色体与基因具有明显的平行关系,并推测基因位于染色体上。 1928年摩尔根通过果蝇杂交实验证实了染色体是基因的载体,从而获得了生理医学诺贝尔奖。 

      1953年4月《自然》杂志刊登了美国的沃森和英国的克里克在英国剑桥大学合作的研究成果:DNA双螺旋结构的分子模型,被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现。            1956年,美籍华裔遗传学家Joe Hin Tjio(1919–2001,资料译为庄有兴或蒋有兴)和Levan首次发现人的体细胞的染色体数目为46条,标志着人类细胞遗传学的建立。46条染色体按其大小、形态配成23对,第一对到第二十二对叫做常染色体,为男女共有,第二十三对是一对性染色体(Sex Chromosome),雄性个体细胞的性染色体对为XY;雌性则为XX。

DNA序列

      染色体要确保在细胞世代中保持稳定,必须具有自主复制、保证复制的完整性、遗传物质能够平均分配的能力,与这些能力相关的结构序列是: 

      自主复制 

      20世纪70年代末首次在酵母菌中发现。自主复制DNA序列具有一个复制起始点,能确保染色体在细胞周期中能够自我复制,从而保证染色体在世代传递中具有稳定性和连续性。 着丝粒 着丝粒DNA序列与染色体的分离有关。着丝粒DNA序列能确保染色体在细胞分裂时能被平均分配到2个子细胞中去。 着丝粒DNA序列特点: (1)一方面在所有的真核生物中它们的功能是高度保守的,另一方面即使在亲缘关系非常相近的物种之间它们的序列也是多样的。 (2)绝大多数生物的着丝粒都是由高度重复的串联序列构成的,然而,在着丝粒的核心区域,重复序列的删除,扩增以及突变发生的非常频繁,种种研究表明,重复序列并不是着丝粒活性所必须的。 (3)有些科学家提出了可能是DNA的二级结构甚至是高级结构是决定着丝粒位置和功能的因素。即功能的序列无关性。

      端粒 

      为一段短的正向重复序列,在人类为TTAGGG的高度重复序列。端粒DNA功能是保证染色体的独立性和遗传稳定性。 染色体的分裂分三种; 一是母钟分裂,这个一般发生在受精卵的早期,人类具体就是从一条受精卵分裂为个体的23对染色体的过程,意思是按照母体蓝图进行子代分裂,被分裂的23对染色体分别可以造出各种组织器官,如果第一条是造肝的,那么它上面的所有造肝的基因片段都被打开,相反其它器官的制造信息都被关闭,这个过程母体蓝图染色体要分裂4次(按几何级数分裂); 二是子钟分裂,按照母体蓝图分裂的23对人类染色体已经在“母钟分裂”过程中分别被打开,它们各自按照各自的“子代蓝图”进行下面造器官的分裂,一个个有机的器官从此被造出,并且开始发挥各自的功能,这个过程子体蓝图染色体要分裂24次(个物种染色体的不同,其分裂的次数也不同,不过一个总的原则是按染色体数分裂),在24次分裂后,一个完整的人体就被造出来;三是孙钟分裂,一个独立的人体,在生长发育的过程中,还有一些器质性和功能性的东西没有出现,所以必须再打开,进行再分裂。比如七岁儿童脱牙,十多岁少年具有生育能力,有些遗传病到一定时候的发作,等等。 对应三种分裂,必须有三种控制分裂发生的手段。母钟分裂是“端点(又叫端粒)控制体系”,这种分裂的原始触发点在外界,比如飘荡在空气中的细菌,它只要没有接触食物或易感物,就永远是不产生分裂的原命(见百度词条“双命”),一旦接触,在端点的作用下就开始母钟分裂。子钟分裂是受制于子钟染色体的端点,与外界刺激无关。孙钟染色体分裂受制于染色体外相对应的一些蛋白质,它们的功能仅仅是到一定时间将这个包含某信息的片段打开。 依此看来,染色体就是人体的生物钟。所以我们将第一条受精卵叫“母钟”,将母钟分裂出来的23对染色体叫子钟,将23对染色体造出的各种组织器官所包含的染色体叫“孙钟”,改变子钟、孙钟的染色体都不可以改变遗传,只有改变母钟的基因才可以造成“变异”。 染色体可以携带“遗传基因”但是不能传递“打开信息”,打开某个基因段的所有信息都是通过染色体端点或染色体外的蛋白质发挥作用才完成分裂或复制的。分裂是染色体整体的,复制是染色体某个基因片段的。

不同状态编辑本段回目录

       基因和染色体 

       基因在细胞里并非一盘“散沙”或“散兵游勇”,它们大多有规律地集中在细胞核内的染色体上,而且每一种生物细胞内染色体的形态和数目都是一定的。 

       染色体复制时 

       染色体在复制以后,含有纵向并列的两个染色单体,只有在着丝粒(centromere)区域仍联在一起。着丝粒在染色体上的位置是固定的。由于着丝粒位置的不同,把染色体分成大致相等或长短不等的两臂(arms)。着丝粒的位置在染色体中间或中间附近时,染色体两臂的长度差不多,这着丝粒叫做中间着丝粒或亚中间着丝粒。着丝粒的位置靠近染色体的一端时,根据着丝粒离开端部的远近,这着丝粒叫做近端部着丝粒或端部着丝粒。着丝粒所在的地方往往表现为一个缢痕,所以着丝粒又称初级缢痕(primary constriction)。 有些染色体上除了初级缢痕以外,还有一个次级缢痕(secon-dary constriction),连上一个叫做随体(satellite)的远端染色体小段。次级缢痕的位置也是固定的。在细胞分裂将结束时,核内出现一个到几个核仁,核仁总是出现在次级缢痕的地方,所以次级缢痕也叫做核仁形成区(nucleolar organizer)着丝粒是有丝分裂或减数分裂中的染色体高度压缩的一个区域,在此纺锤体纤维与其结合。复杂的DNA序列构成了着丝粒。发育的面包酵母(啤酒酵母)的着丝粒长度约为220个碱基对,并且通过多种与剩余DNA结合组蛋白有明显区别的蛋白质共同保护其免受限制性核酸内切酶(简称限制酶)的消化。虽然着丝粒区域通过特殊的蛋自质保护其免受限制性内切核酸酶的攻击,但该区域投有核小体而且被去凝聚,这似乎说明了在有丝分裂和减数分裂过程中着丝粒区域被高度缩窄原因。着丝粒的220对碱基序列两侧是限制性内切核酸酶敏感位点,该位点的功能也许是促进DNA的断裂,有助于染色单体在后期的相互分离。限制性内切核酸酶是一种在核酸内特殊位点进行切割的酶类。 

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  • 更新时间: 2019-07-11