6.1: הגנום
- Page ID
- 208780
להמשכיות החיים מתא אחד למשנהו יש את הבסיס שלו בהתרבות של תאים בדרך של מחזור התא. מחזור התא הוא רצף אירועים מסודר בחייו של תא החל מחלוקת תא חד הורית לייצור שני תאי בת חדשים, ועד לחלוקה שלאחר מכן של אותם תאי בת. המנגנונים המעורבים במחזור התא נשמרים מאוד על פני אוקריוטים. אורגניזמים מגוונים כמו פרוטיסטים, צמחים ובעלי חיים משתמשים בצעדים דומים.
DNA גנומי
לפני שנדון בצעדים שתא מתחייב לשכפל, יש צורך בהבנה מעמיקה יותר של המבנה והתפקוד של המידע הגנטי של התא. ההשלמה המלאה של התא של ה- DNA נקראת הגנום שלו. בפרוקריוטים הגנום מורכב ממולקולת DNA אחת דו-גדילית בצורת לולאה או מעגל. האזור בתא המכיל חומר גנטי זה נקרא נוקלאואיד. לחלק מהפרוקריוטים יש גם לולאות קטנות יותר של DNA הנקראות פלסמידים שאינן חיוניות לצמיחה תקינה.
באאוקריוטים, הגנום כולל מספר מולקולות DNA דו-גדיליות ליניאריות (איור\(\PageIndex{1}\)) הקשורות לחלבונים ליצירת קומפלקסים הנקראים כרומוזומים. לכל מין של אוקריוט יש מספר אופייני של כרומוזומים בגרעינים של תאיו. לתאי גוף האדם (תאים סומטיים) יש 46 כרומוזומים. תא סומטי מכיל שתי קבוצות תואמות של כרומוזומים, תצורה המכונה דיפלואיד. האות n משמשת לייצוג קבוצה אחת של כרומוזומים; לכן אורגניזם דיפלואידי מיועד 2 n. תאים אנושיים המכילים קבוצה אחת של 23 כרומוזומים נקראים גמטות, או תאי מין; ביצים וזרע אלה נקראים n, או haploid.
זוגות הכרומוזומים התואמים באורגניזם דיפלואידי נקראים כרומוזומים הומולוגיים. כרומוזומים הומולוגיים הם באותו אורך ויש להם מקטעי נוקלאוטידים ספציפיים הנקראים גנים באותו מיקום בדיוק, או לוקוס. גנים, היחידות הפונקציונליות של הכרומוזומים, קובעים מאפיינים ספציפיים על ידי קידוד לחלבונים ספציפיים. תכונות הן הצורות השונות של מאפיין. לדוגמה, צורת תנוכי האוזניים היא מאפיין עם תכונות של חופשי או מחובר.
כל עותק של זוג הכרומוזומים ההומולוגיים מקורו בהורה אחר; לכן יתכן שהעותקים של כל אחד מהגנים עצמם אינם זהים. השונות של פרטים בתוך מין נגרמת על ידי השילוב הספציפי של הגנים שירשו משני ההורים. לדוגמה, ישנם שלושה רצפי גנים אפשריים בכרומוזום האנושי המקודדים לסוג הדם: רצף A, רצף B ורצף O מכיוון שלכל התאים האנושיים הדיפלואידים יש שני עותקים של הכרומוזום שקובע את סוג הדם, סוג הדם (התכונה) נקבע על ידי אילו שתי גרסאות של גן הסמן עוברות בתורשה. אפשר לקבל שני עותקים של אותו רצף גנים, אחד על כל כרומוזום הומולוגי (לדוגמה, AA, BB או OO), או שני רצפים שונים, כגון AB.
וריאציות קלות בתכונות כגון אלו לסוג הדם, צבע העיניים והגובה תורמות לשונות הטבעית שנמצאת בתוך מין. כרומוזומי המין, X ו- Y, הם היוצא מן הכלל היחיד לכלל הכרומוזומים ההומולוגיים; מלבד כמות קטנה של הומולוגיה הנחוצה לייצור אמין של גמטות, הגנים הנמצאים בכרומוזומי X ו- Y אינם זהים.
סיכום
לפרוקריוטים יש כרומוזום לולאה אחת, בעוד שלאוקריוטים יש כרומוזומים ליניאריים מרובים המוקפים בממברנה גרעינית. לתאים סומטיים אנושיים יש 46 כרומוזומים המורכבים משתי קבוצות של 22 כרומוזומים הומולוגיים וזוג כרומוזומי מין לא הומולוגיים. זהו המצב 2 n, או דיפלואידי. לגמטות אנושיות יש 23 כרומוזומים או קבוצה שלמה אחת של כרומוזומים. זהו המצב n, או הפלואידי. גנים הם מקטעי DNA המקודדים לחלבון או מולקולת RNA ספציפית. תכונותיו של אורגניזם נקבעות במידה רבה על ידי הגנים שירשו מכל הורה, אך גם על ידי הסביבה שהם חווים. גנים מתבטאים כמאפיינים של האורגניזם ולכל מאפיין עשויים להיות גרסאות שונות הנקראות תכונות הנגרמות על ידי הבדלים ברצף ה-DNA של גן.
רשימת מילים
- דיפלואיד
- מתאר תא, גרעין או אורגניזם המכיל שתי קבוצות של כרומוזומים (2 n)
- גמטה
- תא רבייה הפלואידי או תא מין (זרע או ביצית)
- גן
- היחידה הפיזית והתפקודית של התורשה; רצף של DNA המקודד לפפטיד ספציפי או מולקולת RNA
- גנום
- כל המשלים הגנטי (DNA) של אורגניזם
- הפלואידי
- מתאר תא, גרעין או אורגניזם המכיל קבוצה אחת של כרומוזומים (n)
- כרומוזומים הומולוגיים
- כרומוזומים באותו אורך עם גנים באותו מיקום; לאורגניזמים דיפלואידים יש זוגות של כרומוזומים הומולוגיים, וחברי כל זוג מגיעים מהורים שונים
- לוקוס
- מיקומו של גן בכרומוזום