염색체 : 발견, 유형, 기능, 구조 - 생물학 - 2025

염색체 DNA 분자 및 연속 연관된 단백질로 이루어진 구조이다. 그들은 진핵 세포의 핵 내에서 깔끔하게 발견되며 대부분의 유전 물질을 포함합니다. 이러한 구조는 세포 분열 중에 가장 명확하게 보입니다.

진핵 염색체는 18 세기 후반에 처음으로 확인되고 연구되었습니다. 오늘날 "염색체"라는 단어는 생물학이나 유전학의 가장 기본적인 측면만을 연구 한 사람들에게도 널리 알려진 용어입니다.

염색체의 대표적인 다이어그램과 포함 된 정보 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 KES47)

염색체에는 유전자가 있으며, 그 중 다수는 단백질, 효소 및 각 세포의 생명에 필요한 정보를 암호화합니다. 그러나 많은 염색체는 순전히 구조적 기능을 수행하므로 핵 내부에 특정 유전자 배열을 허용합니다.

일반적으로 개인의 모든 세포는 동일한 수의 염색체를 가지고 있습니다. 예를 들어, 인간의 경우 성인 신체를 구성하는 것으로 추정되는 1 조 개의 세포는 각각 23 개의 서로 다른 쌍으로 구성된 46 개의 염색체를 가지고 있습니다.

인간과 다른 생물체의 46 개 염색체는 각각 고유 한 특성을 가지고 있습니다. "상동 쌍"으로 알려진 것만이 서로 특성을 공유하지만 다른 쌍은 아닙니다. 즉, 모든 1 번 염색체는 서로 비슷하지만 2 번과 3 번과는 다릅니다.

인간 세포의 모든 염색체가 선형으로 배열되어 있다면, 길이가 2 미터 이하인 사슬을 형성 할 것입니다. 따라서 염색체의 주요 기능 중 하나는 유전 물질을 압축하여 핵, 전사 및 복제 기계에 대한 액세스를 허용합니다.

박테리아 게놈과 진핵 생물 사이에 존재하는 엄청난 차이에도 불구하고, 원핵 생물의 유전 물질 (진핵 생물의 일부 내부 세포 기관의 유전 물질)은 염색체라고도하며 원형 분자로 구성됩니다. .

발견

Mendel이 유전 원칙을 결정할 당시 그는 염색체의 존재에 대해 전혀 몰랐습니다. 그러나 그는 유전 적 요소가 시대를 훨씬 앞선 개념 인 특수 입자를 통해 중복으로 전달되었다고 결론지었습니다.

두 명의 18 세기 과학자, 식물 학자 K. Nageli와 동물 학자 E. Beneden은 세포 분열 동안 식물과 동물 세포의 관찰과 연구에 참여했습니다. 이들은 핵으로 알려진 중앙 구획 내부의 "작은 막대"모양의 구조를 최초로 설명했습니다.

두 과학자는 "전형적인"세포의 세포 분열 중에 새로운 핵이 형성되었고, 그 안에 초기 세포에서 발견 된 것과 유사한 새로운 "작은 막대"세트가 나타났다고 설명했습니다.

이 분할 과정은 1879 년 독일 과학자 W. Flemming에 의해 더 정확하게 설명되었습니다. 그는 관찰 중에 염료를 사용하여 "작은 막대"를 더 잘 시각화하기 위해 염색 할 수있었습니다.

TH Morgan은 표현형이 Mendel이 제안한 방식으로 유전되며 유전 단위가 염색체에 있음을 입증했습니다. Morgan은 "Mendelian Revolution"을 통합하는 물리적 증거를 제공했습니다.

염색체와 염색질이라는 용어

플레밍은 간기 및 세포질 분열 (세포 분열) 동안 "막대"의 행동을 문서화했습니다. 1882 년에 그는 세포가 분열하지 않을 때 핵 내부에서 염색 된 물질에 대해 "크로 마틴"이라는 용어를 처음으로 만든 조사를 발표했습니다.

그는 또한 세포 분열 중에 핵에있는 "막대"(염색체)의 수가 두 배가되는 것을 관찰했습니다. 복제 된 염색체의 각 쌍 중 하나는 생성 된 세포의 각 핵 내에 수용되었으므로 유사 분열 동안 이러한 세포의 염색체 보완 체는 동일했습니다.

인간 핵형의 사진 (출처 : Plociam ~ commonswik, via Wikimedia Commons)

W. Waldeyer는 Flemming의 저작에 이어 "염색체"(그리스어 "염색 된 몸"에서 유래)라는 용어를 만들어 세포 분열 당시에 질서있게 배열 된 동일한 물질을 설명했습니다.

시간이 지남에 따라 다른 연구자들은 유전 물질에 대한 연구를 조사했으며, 이로 인해 "염색체"와 "염색체"라는 용어의 의미가 약간 변경되었습니다. 오늘날 염색체는 유전 물질의 개별 단위이며 염색질은 DNA와 단백질의 혼합물입니다.

염색체 유형 및 특성

EB Wilson은 La Célula (The Cell) 책의 두 번째 판에서 염색체의 첫 번째 분류를 확립했는데, 이는 세포 분열 중에 유사 분열 방추에 대한 염색체의 부착에 영향을 미치는 특성 인 중심체의 위치를 ​​기반으로합니다.

염색체를 분류하는 데는 최소한 세 가지 다른 방법이 있습니다. 종간에 다른 염색체가 있고 동일한 종의 개체에는 구조와 기능이 다른 염색체가 있기 때문입니다. 가장 일반적인 분류는 다음과 같습니다.

세포에 따르면

박테리아 내부의 유전 물질은 조밀하고 질서있는 원형 덩어리로 보이지만 진핵 생물에서는 핵 내부에서 "무질서한"것처럼 보이는 조밀 한 덩어리로 보입니다. 세포에 따라 염색체는 두 가지 큰 그룹으로 분류 될 수 있습니다.

- 원핵 생물 염색체 : 각 원핵 생물은 히스톤 단백질없이 공유 적으로 폐쇄 된 (원형) DNA 분자로 구성된 단일 염색체를 가지고 있으며 핵체라고 알려진 세포 영역에 위치합니다.

- 진핵 염색체 : 진핵 생물에는 각 세포마다 2 개 이상의 염색체가있을 수 있으며, 이들은 핵 내부에 위치하며 박테리아 염색체보다 더 복잡한 구조입니다. 그것들을 구성하는 DNA는 "히스톤"이라는 단백질과의 연관성 덕분에 고도로 포장되어 있습니다.

centromere의 위치에 따라

중심체는 단백질과 DNA의 상당히 복잡한 조합을 포함하고 염색체 분리 과정이 발생하는 것을 "확인"하는 책임이 있기 때문에 세포 분열 중에 주요 기능을하는 염색체의 일부입니다.

이 "복합체 (centromere)"의 구조적 위치에 따라 일부 과학자들은 염색체를 다음과 같은 4 가지 범주로 분류했습니다.

- 메타 센터 염색체 : 이들은 그 센트로 동원체는 동일한 길이의 두 부분으로 구성 염색체 분리되는 중심, 인 것들이다.

- Submetacentric 염색체 : 동원체가 그것을 분리하는 두 부분 사이의 길이에서 "비대칭"의 출현에 기여 "센터"에서 어긋나 염색체.

- Acrocentric 염색체 : acrocentric 염색체의 동원체의 "편차"상당히 하나 매우 길고 짧은 진정 하나되는 매우 상이한 크기의 두 개의 염색체 부분이 생성되어, 표시된다.

- Telocentric 염색체 : 그 센트로 구조 (말단 소립)의 단부에 위치하고 그 염색체.

기능에 따라

성 생식을하고 성별이 분리 된 유기체는 기능에 따라 성 염색체와 상 염색체로 분류되는 두 가지 유형의 염색체를 가지고 있습니다.

상 염색체 염색체 (또는 상 염색체)는 성별 결정을 제외하고는 살아있는 존재의 모든 특성에 대한 유전 제어에 참여합니다. 예를 들어 인간은 22 쌍의 상 염색체 염색체를 가지고 있습니다.

성 염색체 는 이름에서 알 수 있듯이 개인의 성별을 결정하는 기본 기능을 수행합니다. 왜냐하면 성 염색체 는 여성과 남성의 많은 성적 특성을 개발하는 데 필요한 정보를 가지고 있기 때문에 성적 재생산.

함수

염색체의 주요 기능은 세포의 유전 물질을 수용하는 것 외에도 핵 내에서 저장, 운반 및 "읽을"수 있도록 압축하는 것 외에도 분열로 인한 세포간에 유전 물질의 분포를 보장하는 것입니다.

왜? 염색체가 세포 분열 중에 분리되면 복제 기계가 각 DNA 가닥에 포함 된 정보를 충실하게 "복사"하여 새로운 세포가이를 생성 한 세포와 ​​동일한 정보를 갖기 때문입니다.

또한 염색질의 일부인 단백질과 DNA의 연관성을 통해 각 염색체에 대한 특정 "영역"을 정의 할 수 있으며, 이는 유전자 발현 및 동일성의 관점에서 매우 중요합니다. 세포질.

염색체는 정적 또는 "불활성"분자와는 거리가 멀습니다. 사실 염색체에서 각 DNA 분자의 압축과 협력하는 히스톤 단백질은 역동성에 참여합니다. 게놈의 특정 부분의 전사 또는 침묵과 함께.

따라서 염색체 구조는 핵 내의 DNA 조직에 작용할뿐만 아니라 어떤 유전자가 "읽고"읽히지 않는지 결정하여이를 운반하는 개인의 특성에 직접 영향을 미칩니다.

구조 (부품)

염색체의 구조는 "미시적"(분자) 관점과 "거시적"(세포 학적) 관점에서 분석 할 수 있습니다.

-진핵 염색체의 분자 구조

전형적인 진핵 염색체는 길이가 수억 개의 염기쌍이 될 수있는 선형 이중 가닥 DNA 분자로 구성됩니다. 이 DNA는 여러 수준에서 고도로 조직되어 압축이 가능합니다.

뉴 클레오 솜

각 염색체의 DNA는 초기에 히스톤 단백질 (H2A, H2B, H3 및 H4)의 8 량체 주위에 "감김"으로 압축 되어 직경이 11 나노 미터 인 뉴 클레오 솜으로 알려진 것을 형성합니다 .

히스톤 단백질과 DNA 사이의 결합은 정전 기적 상호 작용 덕분에 가능합니다. DNA는 음전하를 띠고 히스톤은 양전하를 띤 아미노산 잔기가 풍부한 염기성 단백질이기 때문입니다.

하나의 뉴 클레오 솜은 DNA 가닥의 일부와 히스톤 단백질 H1에 의해 형성된 접합 영역을 통해 다른 뉴 클레오 솜에 연결됩니다. 이 압축으로 인한 구조는 구슬의 줄과 비슷해 보이며 DNA 가닥의 길이를 7 배 줄입니다.

30nm 섬유

DNA는 뉴 클레오 솜 형태의 염색질 (DNA + 히스톤)이 그 자체로 감겨 서 직경 약 30nm의 섬유를 형성하여 DNA 가닥을 7 번 더 압축 할 때 더욱 압축됩니다.

핵 매트릭스

30nm 섬유는 차례로 내부 핵막의 내부 표면에 선을 이루는 핵 매트릭스 (층판)의 섬유질 단백질과 연결됩니다. 이 결합은 섬유의 점진적인 압축을 가능하게하는데, 이는 매트릭스에 고정 된 "루프 도메인"이 형성되어 핵 내부의 정의 된 영역에서 염색체를 구성하기 때문입니다.

염색체의 압축 수준이 전체 구조에서 동일하지 않다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 헤테로 크로 마틴 (heterochromatin)으로 알려진 초 압축 된 장소가 있으며 일반적으로 유 전적으로 "침묵"합니다.

복제 또는 전사 기계가 비교적 쉽게 접근 할 수있는 구조의 더 느슨하거나 더 이완 된 부위는 게놈 전사 활성 부위 인 유색 성 부위로 알려져있다.

-진핵 염색체의 "거시적"또는 세포 학적 구조

세포가 분열되지 않을 때 염색질은 "느슨한"것으로 보이며 심지어 "무질서한"것으로 보입니다. 그러나 세포주기가 진행됨에 따라이 물질은 응축되거나 압축되어 세포 학자가 설명하는 염색체 구조를 시각화 할 수 있습니다.

염색체의 구조 : 1) 염색체; 2) Centromere; 3) 짧은 팔 (p)과 4) 긴 팔 (q)

중심

세포 분열의 중기 동안 각 염색체는 중심체 (centromere)로 알려진 구조 덕분에 서로 연결된 한 쌍의 원통형 "염색체"로 구성된 것으로 보입니다.

중심체는 분열 중에 유사 분열 방 추가 결합하는 부위이기 때문에 염색체의 매우 중요한 부분입니다. 이 결합은 중심체를 통해 부착 된 염색체가 분리되도록 허용하며, 그 후 "딸 염색체"로 알려진 과정입니다.

centromere는 "매듭"모양의 단백질과 DNA의 복합체로 구성되며 염색체 구조를 따라 위치는 핵 분열 동안 각 염색체의 형태에 직접적인 영향을 미칩니다.

중심체의 특수한 영역에는 과학자들이 키 네토 코레 (kinetochore)로 알려진 것이 있는데, 이는 유사 분열 방 추가 세포 분열 중에 자매 염색 분체를 분리하기 위해 결합하는 특정 부위입니다.

팔

centromere의 위치는 또한 두 팔의 존재를 결정합니다 : 짧거나 작은 팔 (p)과 큰 팔 (q). 중심체의 위치가 사실상 변하지 않는다는 사실을 고려하여 세포 학자들은 각 염색체를 설명하는 동안 명명법 "p"와 "q"를 사용합니다.

텔로미어

이들은 각 염색체의 끝을 "보호"하는 특수한 DNA 서열입니다. 그것의 보호 기능은 다른 염색체가 끝을 통해 서로 결합하는 것을 방지하는 것입니다.

염색체의 이러한 영역은 과학자들이 텔 로머 서열 (DNA가 이중 나선보다 다소 복잡한 구조를 형성하는 곳)이 주변 유전자의 활동에 영향을 미치고 나아가 결정에 영향을 미친다고 생각하기 때문에 큰 관심을 받았습니다. 세포의 수명.

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