染色体是如何遗传的?染色体有什么作用?

染色体有什么作用?

染色体的独特结构使DNA紧紧包裹在称为组蛋白的线轴状蛋白质上。如果没有这样的包装,DNA分子将太长而无法放入细胞内。例如,如果单个人类细胞中的所有DNA分子都从组蛋白中解开并首尾相连,它们将伸展6英尺。

为了使生物体正常生长和运作,细胞必须不断分裂以产生新细胞以取代旧的,磨损的细胞。在细胞分裂过程中,DNA必须保持完整并在细胞中均匀分布。染色体是确保DNA在绝大多数细胞分裂中准确复制和分布的过程的关键部分。尽管如此,错误确实会在极少数情况下发生。

新细胞中染色体数量或结构的变化可能会导致严重的问题。例如,在人类中,一种类型的白血病和其他一些癌症是由由断裂染色体连接片段组成的有缺陷的染色体引起的。

同样重要的是,生殖细胞,如卵子和精子,含有正确数量的染色体,并且这些染色体具有正确的结构。否则,由此产生的后代可能无法正常发育。例如,唐氏综合症患者有三份 21 号染色体,而不是在其他人身上发现的两份拷贝。

染色体是如何遗传的?染色体有什么作用?

所有生物都有相同类型的染色体吗?

生物之间的染色体数量和形状各不相同。大多数细菌都有一条或两条环状染色体。人类与其他动物和植物一样,具有线性染色体,这些染色体在细胞核内成对排列。

唯一不包含染色体对的人类细胞是生殖细胞或配子,它们只携带每条染色体的一个拷贝。当两个生殖细胞结合时,它们成为一个包含每个染色体两个拷贝的单个细胞。然后这个细胞分裂,它的继任者分裂无数次,最终产生一个成熟的个体,几乎在所有细胞中都有一套完整的成对染色体。

除了在细胞核中发现的线性染色体外,人类和其他复杂生物的细胞携带的染色体类型要小得多,类似于细菌中的染色体。这条环状染色体存在于线粒体中,线粒体是位于细胞核外的结构,是细胞的动力源。

科学家认为,在过去,线粒体是自由生活的细菌,具有将氧气转化为能量的能力。当这些细菌侵入缺乏利用氧气能量的能力的细胞时,细胞保留了它们,随着时间的推移,细菌进化成现代线粒体。

什么是着丝粒?

线性染色体的收缩区域称为着丝粒。虽然这种收缩被称为着丝粒,但它通常不完全位于染色体的中心,在某些情况下,几乎位于染色体的末端。着丝粒两侧的区域被称为染色体的臂。

着丝粒有助于在复杂的细胞分裂过程中保持染色体正确排列。当染色体被复制以准备产生新细胞时,着丝粒作为每个复制染色体的两半的附着位点,称为姐妹染色单体。

什么是端粒?

端粒是位于线性染色体末端的重复DNA片段。它们保护染色体的末端的方式类似于鞋带尖端防止它们解开的方式。

在许多类型的细胞中,端粒每次细胞分裂时都会失去一点DNA。最终,当所有的端粒DNA都消失时,细胞无法复制并死亡。

白细胞和其他具有经常分裂能力的细胞类型具有一种特殊的酶,可以防止其染色体失去端粒。因为它们保留了端粒,所以这些细胞通常比其他细胞活得更长。

端粒也在癌症中发挥作用。恶性细胞的染色体通常不会失去端粒,这有助于推动不受控制的生长,使癌症如此具有破坏性。

人类有多少条染色体?

人类有23对染色体,总共有46条染色体。

事实上,每种植物和动物都有一定数量的染色体。例如,果蝇有四对染色体,而水稻植物有12对染色体,狗有39对染色体。

染色体是如何遗传的?

在人类和大多数其他复杂生物中,每条染色体的一个拷贝遗传自女性父母,另一个遗传自男性父母。这就解释了为什么孩子从母亲那里继承了他们的一些特征,而从父亲那里继承了其他特征。

线粒体中发现的小环形染色体的遗传模式不同。只有卵细胞 – 而不是精子细胞 – 在受精过程中保持线粒体。因此,线粒体DNA总是从女性父母那里遗传的。在人类中,一些疾病,包括某些形式的听力障碍和糖尿病,与线粒体中发现的DNA有关。

男性的染色体与女性不同吗?

是的,它们在一对称为性染色体的染色体上有所不同。女性的细胞中有两条X染色体,而男性有一条X染色体和一条Y染色体。

遗传太多或没有足够的性染色体拷贝会导致严重的问题。例如,拥有额外X染色体拷贝的女性通常比平均水平高,有些人有精神残疾。具有一条以上X染色体的男性患有Klinefelter综合征,这是一种以身材高大和生育能力受损为特征的疾病。另一种由性染色体数量不平衡引起的综合征是特纳综合征。患有特纳的女性只有一条X染色体。他们很短,通常不会经历青春期,有些人可能有肾脏或心脏问题。

染色体是如何被发现的?

科学家在显微镜下观察细胞在1800年代后期首次观察到染色体。然而,当时这些细胞结构的性质和功能尚不清楚。

研究人员在1900年代早期通过托马斯·亨特·摩根(Thomas Hunt Morgan)的开创性研究对染色体有了更好的了解。摩根通过证明X染色体与果蝇的性别和眼睛颜色有关,将染色体和遗传性状联系起来。

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