Генетика және жаратылыстану ғылымы жүйесіндігі орны

Жоспар: 

1. Кіріспе
2. Негізгі бөлім

1. Генетика және жаратылыстану ғылымы жүйесіндігі орны
2. Генетика ғылымдарының даму кезеңдері
3. Микроорганизмдардың генетикасы мен физиологиясы
4. Тұқымқуалаушылықтың хромосомалық теориясы
5. Тұқым қуалаудың цитологиялық негізі.
6. Генетикалық код

3. Қорытынды

4. Пайдаланған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Генетика және оның жаратылыстану ғылымдары жүйесіндегі орны

Генетика — тірі организмдердің тұқым қуалаушылық және өзгергіштік қасиетін зерттейтін ғылым. Тұқым қуалаушылық және өзгергіштік бұл барлық тірі организмдерге тән қасиет.

Адам баласы ерте кезден үй жануарлары мен өсімдіктердің түрлерін көбейту мақсатында будандастыру жүргізген. Олар бір түрге жататын мал тұқымдарын, өсімдік сорттарын жөне бір-бірінен ерекше белгілері бар дақылдарды таңдап алып, будандастырып отырған. Алынған ұрпакты ата-анасымен салыстыру нәтижесінде белгілері мен ерекше қасиеттерінің тұқым қуалау ерекшелігін байқаған. Адамдарды тұқым куалаушылықтың үш касиеті қызықтырған:

• бірінші — ата-ана белгілері мен ұрпақ белгілерінің ұқсас болуы;

• екінші — ұрпақ белгілерінің ата-ана белгілерінен өзгеше болуы;

• үшінші — кейбір ұрпақтарда арғы ата-баба қасиеттерінің кайталануы.

Біздің заманымызға дейінгі I ғасырда Рим философы Лукреций кейде балалар өздерінің ата-әжелеріне ұқсас болатынын байқаған, ал жүз жыл өткен соң, Плиний дені сау ата-анадан кемтар бала дүниеге келе тінін, кемтар ата-анадан сау немесе дәл ата-анасындай кемтар бала туатынын жазған.

Генетика ғылымының даму кезендері

Ерте заманнан-ақ адам саналы түрде қолдан будандастыру тәсілін қолданып, өсімдіктер мен жануарлардың жабайы түрлерінен қазіргі мәдени түрлерін шығарды. Сол уакыттың өзінде бір егістік алаңға екі түрге жататын дақылдардың тұқымдарын егуге болмайтынын білген. Сондай-ақ асыл тұқымды малдарды шыққан тегі белгісіз малдармен будандастырмаған.

Генетиканың даму тарихын зерттеушілер үш кезеңге бөледі.

• Бірінші кезең — 1900—1910 жылға дейін.

• Екінші кезең — 1911—1953 жылға дейін.

• Үшінші кезең — 1953 жылдан казірге дейін.

Генетика ғылымы даму тарихының баска биология ғылымдарының дамуымен салыстырғанда өз ерекшелігі бар. Бұл ғылымның негізгі заңдарын ашқан физика пәнінің мұғалімі Брно (Чехословакия) қаласындағы Августин шіркеуінің қызметкері чех Иоганн Грегор Мендель болды. Мендель өзінің 8 жыл бойы жүргізген тәжірибелерінің нәтижелерін, Брно қаласындағы табиғатты зерттеушілер коғамының отырысында баяндады, ол еңбегі осы коғамның ғылыми хаттарында 1865 жылы басылып шықты. Бұл еңбегінде белгілер бір-бірінен тәуелсіз тұқым қуалайтынын, будан ұрпақта гаметалар өз тазалығын сақтайтынын, бір белгілердің екінші белгілерден басымдылық көрсететінін жөне олардың ажырауын көрсеткен.

Микроорганизмдардың генетикасы мен физиологиясы

Микробтық жасуша – тұқым қуалаушылық және жаңа өңделулердің негізі ретінде. Тіршілік иесінің жасушалық және жасушалық емес формасының ұйымдасуы. Ядро құрылысы, оның тұқым қуалаушылықта атқаратын қызметі. Плазмидтер мен бактериалды хромасомалардың ұйымдасуының молекулярлық негіздері. Хромасомдардан тыс генетикалық детерминантаның сипаттамасы, олардың түрлері және қасиеттері. Тұқым қуалаушылық және өзгергіштік туралы түсінік. Генотип және фенотип, геном туралы тусінік. Жасушалық метоболизмде гистондар және ДНҚ, РНҚ атқаратын қызметі. Мутация және рекомбинация (коньюгации, трансдукция и трансформация). Гендік ауытқушылықтың молекулярлық механизмі, генетикалық қадағалау. Мутагендер, олардың әсер ету механизмдерінің ерекшеліктерінің пайда болу классификациясы. Гендік инженерия. Селекция, генетикалық негіздері. Селекция. Эволюцияның генетикалық негіздері және популяция генетикасы, сұрыптау, өзгергіштік, реттілік. Микроорганизмдердің қоректенуі. Қоректену механизмі мен түрлері, қоректену элементтері, биосинтез процесіне кеткен шығын мен жетіспеушілігінің маңызы. Гетеро- және автотрофтар, ауксо- және прототрофтар; өсу факторлары (дәрумендер, аминоқышқылдары, нуклеопротеидтер, майлар және т.б.). Қоректік орталар: қарапайым және күрделі, қоректік орта құрамы, оларды қолдану. Құрамы, белгіленуі, консистенциясы бойынша қоректік орта классификациясы. Ажыратып-балау орталары, негізгі және элективтік. Қоректік ортаға қойылатын талаптар. Стерильдеу әдістері: физикалық факторлардың әсер етуі, ультра күлгін сәулелері, радиациялық сәуле шығару, автоклавтау. Микроорганизмдердің тыныс алуы, тыныс алу түрлері. Аэробты және анаэробты тыныс алу жолдары. Энергетикалық алмасудың физиологиясы: энергияберуші үрдістерді жасушалармен қолдануы, олардың тиімділігі және орта шарттарына тәуелділігі. Субстрат ассимиляциясының негізгі жолдары: ақуыздар, майлар, көмірсулар, амин қышқылдары, көмірсутектер, спирттер, органикалық қышқылдар, минералдық компоненттер. Гликолиз және ашу. Кребс циклы, цикл жүйесіндегі ферменттер белсенділігін қадағалау. Ферменттер, олардың микроорганизмдер тіршілігінде атқаратын рөлі. Ферменттердің химиялық құрамы, әсер ету механизмі бойынша классификациясы. Конституитивті және индуциябелді ферменттер, эндогендік және экзогендік ферменттер, олардың сипаттамасы. Биокатализ механизмінде белсенді ортаның химиялық табиғаты. Коферменттер және дәрумендер, ферменттердің қалыптасуында кофактор және металдардың рөлі. Жасушада ферменттердің жиналуы. Орта компоненттерінің микроб жасушасына тасымалдануы: белсенді тасымалдау, диффузия. Мембраналық потенциал. Биологиялық жүйелердегі редокс-потенциалдар. Заттардың мембрана арқылы ауысуы. Мембраналық теңдік. Дониандық теңесу. Ферменттерді инактивтеу, ферменттердің белсенділігіне сәйкес рH және температура. Өсінді ортасы мен микроб жасушасының қарым – қатынасы, микроорганизмдердің өсуі мен биосинтезіне физико – химиялық және сыртқы физикалық факторлардың әсер етуі.

Тұқымқуалаушылықтың хромосомалық теориясы

Тұқымқуалаушылықтың хромосомалық теориясы – ядрода орналасқан хромосомалар гендерінің тасымалдаушысы болатындығын және олардың тұқымқуалау негізі екендігін дәлелдейтін теория. Т. х. т. 20 ғ-дың басында клетка теориясы негізінде қалыптасты. 1902 – 07 ж. неміс ғалымы Т.Бовери және 1902 – 03 ж. АҚШ ғалымы У.Сеттон мендельдік тұқымқуалау факторы (қазір ол «ген» деп аталады) хромосомада локализденген (орналасқан) деген тұқымқуалаушылықтың хромосомалық гипотезасын ұсынды. Бұл гипотезаның алғашқы дәлелі жануарларда жынысты анықтаудың генетикалық механизмдерін зерттеу кезінде алынды. Теорияны тәжірибе

арқылы американдық ғалым Т. Морган (1866 – 1945) дәлелдеді. Ол кейбір гендердің ұрпақтан-ұрпаққа берілуі жыныс хромосомаларына байланысты болатындығын, яғни, жыныспен тіркесіп тұқымқуалайтындығын байқады. Тұқымқуалаушылық хромосомалық теориясының дамуы арқасында бір хромосомада орналасқан гендер бір тіркесу тобын құрайтындығы және келесі ұрпаққа бірге берілетіндігі, яғни, тіркесу тобының саны клеткадағы жұп хромосомалар санына тең болатындығы анықталды (мыс., адамда, 23 жұп хромосома болса, тіркесу тобының саны да 23-ке тең). Морган және оның қызметкерлері (А.Стертевант, т.б.) гендердің толық емес тіркесу құбылысын зерттеп, соның нәтижесінде гендердің хромосомада бір түзу сызық бойында орналасатындығын анықтады. Гомологты хромосомаларда тіркескен гендер гетерозиготалы жағдайда мейоз кезінде жаңа комбинациялы гаметалар береді. Мұндай хромосомалық қайта құрылулар немесе кроссинговер құбылысын (қ. Кроссинговер) дрозофила шыбынына жасалған тәжірибелер арқылы К.Штерн, жүгеріде Х.Критон және Б.Мак-Клиток дәлелдеп берді (1933). Хромосомада гендер бір-бірінен қаншалықты қашықта (алыс) орналасса, онда олардың арасында кроссинговердің жүруі соғұрлым жиілей түседі. Осы құбылыс, яғни, тіркескен гендер арасындағы қашықтық пен кроссинговер жиілігінің бір-біріне тәуелділігі хромосомалардың генет. картасын жасауға мүмкіндік берді. Тұқымқуалаушылық хромосомалық теориясы өсімдіктер мен жануарлар организміндегі белгілердің тұқымқуалау заңдылықтарын түсіндіре отырып, а. ш. ғылымы мен тәжірибесінде маңызды рөл атқарады. Сондай-ақ хромосомалардың қайта құрылу заңдылықтарын білу адамдағы тұқымқуалайтын ауруларды жан-жақты зерттеуге негіз болады.

Тұқым қуалаудың цитологиялық негізі.

 

 Клетка – тіршіліктің негізі, яғни ол тірі материяның құрылымыды – функционалдық байланысның универсалды бірлігі болып табылады. Ағылшын ғалымы Роберт Гук 1665 жылы алғаш рет өзі ойлап тапқан микроскоп арқылы тоздың (пробка) жұқа кесіндісінен ұсақ ұяшықтар көрді, сондықтан осы жылды клетканы зерттеудің бастамасы деп қарауға болды. Ол тоз құрылысынң бірдей емес екендігін, оның торшаларға ұсақ өте ұсақ қуыстардан тұратындығын анықтады және сол қуыстарды клеткалар (клетка – латын тілінен .... - ұя, үйшік тор деген мағанадағы сөз) деп атады. Микормкоптардың жетілдірілуіне сәйкес өсімдіктер мен жауарлар организмдерінің клеткалық құрылысы туралы жаңа мәліметтер жинақталды. 1839 жылы Чехословакия ғалымы Пуркинье клетка ішіндегі тірі бөлшектерді айқындау үшін цитоплазма деген атауды енгізді. Шамамен сол жылдары немістің екі ғалымы – ботаник М.Шлейден мен зоолог Т.Шванн клетка туралы жалпы өздерінің шолуларын жасады, ол шолулар кейінірек клеткалық теория деп аталды. Клеткалық теория бойынша барлық жануарлар мен өсімдіктердің денесі клеткалардан тұрады, клетка – тіршіліктің негізгі бірлігі. 1855 жылы неміс биологы Рудольф Вирхов бірінші рет жаңа клеткалар тек қана өзіне дейінгі клеткалардың бөлінуі нәтижесінде пайда бола алдаы деген пікір айтты. Клеткалық теория ХІХ ғасырдағы ең ірі ғылыми ғылыми жаңалықтардың бірі болып табылады. Сонымен қатар ол тірі табиғаттың бәріне ортақ және олардың шығу тегі мен эволюциялық дамуының бір тұтастығын туралы түсінігіміздің негізі болып табылады. Клеткалық теория ұғымына тек клетканың құрылымдық бірлігі ғана емес, функциялық бірлігі де кіреді. Клеткада тірі организмдерге тән барлық ерекшеліктерболады. Клеткалық теория жалпы биологиялық мәні бар тұжырымды теориялардың бірі болып есептеледі. Өсімдіктер мен жануарлардың сан алуан клеткалары, тіпті бір организмнің әртүрлі органдарының клеткалары өздерінің көлемдері, формалары, ішкі құрылыстары жөнінен бірінен-бірі таң қаларлықтай өзгеше болып келеді, бірақ ол клеткалардың бәрінің де бірқатар жалпы ерекшеліктері де бар. Клеткаларды зерттеу үшін жарық микроскоптарының көмегімен көруге болатын тұрақты немесе уақытша препараттар пайдаланылады. 
Мұндағы клеткалар немесе олардың ұсақ құрылымдары арнаулы бояулармен боялады немесе олар боялмаған күйінде зерттеледі. Клеткалардың өте ұсақ құрылымдарын зерттеу үшін электрондық микроскоп пайдаланылады. 
Жануарлар, өсімдіктер, саңырауқұлақтар клеткаларының жалпы құрылысы негізінен бірдей. 
Клетка құрылысының жинақы схемасында құрамында хромосомалары бар ядросы және ішінде өзін-өзі ұдайы өндіретін органоидтары- митохондриялары мен хлоропластары (өсімдіктерде) бар цитоплазмасы болатыны көрсетіледі.  
Олардан басқа, эукариоттар цитоплазмасында әр уақытта тұрақты түрде болатын, бірақ өзін-өзі өндіруге қаблетсіз органоидтарда болады. Оларға Гольджи аппараты, вакуольдар, лизосомолар жатады. Бактериялардың (прокариоттардың) басқаша типте құрылған. Оларда қалыптасқан клеткалық ядро болмайды. Ядроның орнына эукариоттар клеткасының ядросына ұқсас – нуклеотидтары болады. әр клетка клеткалық мембаранмен қоршалған. Клеткалық мембрана цитоплазманы қоршап тұрады және клетканың ішіндегі зат алмасуының реттелуінде аса маңызды роль атқаратын клетканың функционалды бөлігі болып табылады. Клеткаға түсетін барлық қоректік заттар мен клеткадан шығарылатын бүкіл қалдықтар немесе секреция өнімдері осы мембрана арқалы өтеді.  
Тыныштықта тұрған клеткалардан екі қабат ядролық мембранамен қоршалған сфералық ядроны ажыратуға болады. Ядро көбіне клетканың ортасында орналасады. Бірақ кейбір клеткаларда ол еркін орын ауыстыра алады және клетканың кез келген бөлігінде орналаса алады. Ядро клеткада өте маңызды роль атқарады, ол клетка қызметінің активтілігіне бағыт береді. Бөлінуі басталмаған клетканың ядросы микроскоппен қарағанда біркелкі сияқты болып көрінеді. Ондай ядродан қабықшаны, бір немесе бірнеше ірірек денешіктерді яғни – ядрошықтары, кейде тағыда бір ұсақ гранулаларды байқауға болады. Бірақ бөлінуге кіріспеген кейбір ядролардан недәуір үлкен құрылымдар – хромосомаларды да табуға болады. Хромосомалар - құрамында тұқым қуалау бірілктері немесе гендері бар таяқша тәріздес денешіктер. Клеткалардың бөлінулері аралығында хромосомалар ұзын, өте нәзік хроматин жіпшелеріне айналады. Оларды тек электронды микроскоппен ғана көруге болады. Ядрошықтардың ішінде рибосомалар түзіледі. Клетканың бөлінуге дайындалуы кезінде ядрошықтар жойылады да кейіннен қайта пайда болады.  
Хромосомарлардың құрамындағы ДНҚ арқылы ядро клетканың дамуы мен оның тіршілік әрекеттерін басқаруда маңызды қызмет атқарады.  
Ядрода тек белгілі бір клетканың белгілері мен қасиеттерінің немесе ол клетканың ішінде жүретін тіршілік процестерінің (мысалы, белоктың синтезделуі) ғана емес, сол сияқты организмнің барлық белгілері туралы да тұқым қуалау ақпараты сақталады. Ақпарат – хромосомалардың құрамына кіретін оның ең маңызды бөлігі – ДНҚ молекулаларына жазылады. 
Клетка тыныштық күйде тұрғанда (яғни, клеткалардың екі бөлінулері аралығындағы кезең) хроматиндер ядрода шашырап жатады.. клетканың бөлінуге дайындалу процесінде хроматин жинақталып тығыздалады, сөйтіп, хромосомалар түзіледі, содан соң пайда болған хромосомалар бөлінген екі жаңа клеткаға бірдей тарайды. 
Бөлінуге кіріскен кез-келген клетка бірқатар өзгерістерге ұшырайды, сол өзгкрістерден клеткалық цикл құралады. Клеткалық цикл төрт кезеңнңне тұрады: синтезге дейінгі (G), ДНҚ синтезі (S), синтезден кейінгі (G) және митоз (М). 
Көпшілік организмдер үшін клеткалық циклдің ұзақтығы 10-нан 50 сағатқа дейін болады. Митоздың дәл өзі клеткалық циклдің 1/7 – 1/10 бөлігінен аспайтын уақытта өтеді. Мысалы, сүтқоректілерде М-1,0 – 1,5 сағатқа, G – 8-12 сағатқа, G – 2 – 5 сағатқа, S – 6-10 сағатқа созылады. 
Көп клеткалы организмдердің бәрінде де митоздық бөліну жүреді. Митоз ядроның өзінің бөлінуі –кариокинезден және цитоплазманың бөлінуі – цитокинезден тұрады. Клетка бөлінулерінің арасындағы кезеңинтерфаза деп аталады. Интерфаза мен митоз клеткалық циклді құрайды. Митоз барысында клетқа бірқатар өзгерістерге ұшырайды, ол өзгерістер бірнеше фазаларға бөлінеді: профаза, метафаза, анафаза жәнетелофаза.  
Клетка бөлінбей тұрған кезде, яғни интерфазада, метоболиттік процестер интенсивті түрде жүреді. Соның негізінде клетканың өсуі мен оның келесі бөлінуіне қажетті әр түрлі заттар синтезделеді. 
Интерфазаның G – кезеңінде клетка тіршілігі үшін аса қажетті заттар – нуклеотидтер, аминқышқылдары, ферменттер т.б. синтезделеді. Бұл ең ұзақ кезең, сонан соң ДНҚ синтезі жүретін - S - кезеңі келеді. Клеткадағы ДНҚ мөлшері екі есе артады. Осы уақыт ішінде басқа да заттар- РНҚ және белоктар синтезделеді. Синтезден кейінгі G – кезеңінде РНҚ және басқа да заттар синтезделе береді. Бұл кезеңде клетка келесі митозға қажетті энергия жинақтайды. Осы кезеңде ДНҚ-ның жаңадан түзілген тізбектерінің негізінде, клеткада әр хромосоманың екі еселенуі басталады. Интерфаза негізінде хромосомалар активті түрде қызмет жасайды, және микроскоппен қарағанда олар көрінбейді. Митоздың профазасында хромосомалар ширатылады, қысқарады және жуандайды. Сондықтан олар осы кезеңде бір центромера арқылы біріккен екі хроматидтен тұратын құрылым ретінде көрінеді. Хроматидтер интерфазадағы хромосомалардың екі еселену процесінде пайда болады. Профазаның соңына қарай ядрошықтар жойылады, ядролық мембрана ериді, сөйтіп хромосомалар цитоплазмада жатқандай болып шығады. Клеткада бөлінудің арнайы механизмі болады. Профазаның басында хромосомалар бүкіл ядро бойынша біркелкі таралады, ал профазаның соңында ядролық мембранаға жақындайды. Жіпшелердің күшті ширатылуына байланысты хромосомардың ұзындығы недәуір қысқарады. 
Ядролық мембрана еріген соң хромосомалар экватор бағытына қарай жылжиды. Митоздың бұл стадиясы прометафаза деп аталады. Хромосомалардың жылжуы центромера учаскелеріне бекіген ахроматин жіпшелері (ұршық тәрізді) арқылы жүзеге асады. Барлық хромосомалардың центромералары экватор жазықтығына жеткен кезде, клетка метафаза стадиясына көшеді деп айтуға болады. Егер осы стадиядағы клетканы микроскоппен қараса , онда барлық хромосомалардың бір жазықтықта орналасқандығын және экваторлық немесе метафазалық пластинка деп аталатын құрылым түзілетінін жақсы көруге болады. Осы стадиядағы хромосомалрдың санын есептеу, олардың құрылымын зерттеу және мөлшерін анықтау жұмыстары оңай жүргізіледі. Метафазада байқалатын хромосомардың саны мен пішіні түрдің кариотипін сипаттайды.  
Митоздың келесі фазасы – анафаза бұл центромера учаскесінің бөлінуімен сипатталады. Осы бөлінудің нәтижесінде хромотидтер хромосомаларға айналады. Екі полюстерден келетін ұршық тәріздес жіпшелер хромомсомаларды қарама-қарсы полюстерге тарта бастайды. Клетканың профазасында қанша хромосома болса, анафазаның соңында әр полюстерде сонша хромосомадан болады.  
Телофаза –митоздың ақырғы стадиясы бұл хромосомалардың полюстерге толық ажырауымен бітеді. Профазада болатын барлық процестер телофазада да қайталанады, бірақ олар керісінше жүреді, яғни ядролық мембрана түзіледі, ядрошықтар пайда болады, хромосомалар тарқатылады (деспирализация) және олар жіңішкеріп ұзара түседі. Микроскоппен қарағанда қайтадан тек тор құрылым көрінеді. Осымен ядроның бөлінуі – кариокинез аяқталады. Осы уақытта цитоплазманың бөлінуі – цитокинез де қоса жүреді. Жануарлар клеткаларында, олардың ортасында, шетінен орталығына қарай тартылу пайда болады да, біртіндеп клетканы екіге бөледі. Өсімдіктер клеткаларында керісінше, клетка қабығы фрагмопласт элементтері есебінен пайда болады да орталықтан шетке қарай жүреді. Митоздың нәтижесінде бір клеткадан ұсақ хромосомалары бар екі клетка пайда болады. Сонымен, митоз организмдегі сабақтастылықты және хромомсомалар жиынтығы меноның санының тұрақтылығын қмтамасыз етеді. Митоздың негізгі стадияларының кей организмдерде өзгеше жүруі мүмкін. Мысалы, сахаромицеттерде (саңырауқұлақтарда) барлық митоз процесі ядролық мембрана ішінде өтеді. Жалпы клеткалық цикл мен митоздық бөлінудің генетикалық бақылауда болатынын атап айтқан жөн. Гендер ДНҚ репликациясының, цитокинездің, хромосома жіпшелерінің ширатылуымен тарқатылуының тағы басқаларының жүзеге асуына бақылау жасайды. 

Әрбір ядрода хромосомалардың тұрақты саны және олардың әрқайсысының өзіне тән генетикалық мәні болады. Әрбір хромосома хромонема деп аталатын ДНҚ жіпшесінен тұрады, ол жіпшенің бойында тізілген моншақ сияқты құрылымдар – хромомерлер орналасқан. Хромосоманың міндетті түрде болатын құрылым ерекшелігіне бірінші буанқаталу (перетяжка) жатады, ол хромосоманы екі бөлікке бөледі. Бірінші бунақталудың ішінде ерекше түзіліс – центромера болады, ол хромосомалардың митоздық таралуында маңызды роль атқарады. Центромера метофазадағы хромосомалардың пішінін анықтайды.  
Егер центромера хромосоманың ортасында орналасса және хромосоманы тең екі иыққа бөлсе, онда хромосоманың құрылымы Х - тәріздес болады, оны метацентірлі хромосома деп атайды. Центромера хромомсоманы тең екі иыққа бөлмесе, ондай хромосомаларды акроцентірлі хромосома деп атайды. Егер центромера хромосоманың ұшына жақын орналасса және хромосома иықтарының біреуі ғана анық көрінсе,телоцентрлі хромосома деп атайды. Кейбір хромосомалар ішінде екінші бунақталу болады. Кейде екінші бунақталудың көрінуі соншалықты анық, хромосома иықтарының біреуінің шеткі бөлігі ол хромосома мен тек жіңішке жіп арқылы ғана жалғанған сияқты болып көрінеді. Одай хромосома «спутникті» (қосшы) хромосома деп аталынады.  
Клеткалар бөлінгенде хромосомаларың морфологиялық ерекшеліктері өзгермей сақталады. Клетка бөлінер алдында әр хромосома да бөлінеді.бұл процес ядродағы хромосомалар санының екі еселенуіне әкеледі. Сомалық клетка ядроларындағы ДНҚ-ның мөлшері жыныс клеткаларының ядроларына қарағанда екі есе көп болады. Клеткалардың бұл екі типі бір-бірінен хромосомалар саны арқылы ажыратылады. Жыныс клеткаларындағы хромосомалар саны гаплоидты деп аталады және «п» белгісі арқылы белгіленеді. Көп клеткалы организм денесінің сомалық клеткаларында хромосомалардың саны екі есе көп болады, және оныдиплоидты деп атайды. Гомологты хромосомалардың әр жұбының біреуі аналық, екіншісі аталық организмнен келеді. Әр түрлі организмдердің сомалық тканьдері клеткаларындағы хромосомаларды зерттеу тканьдердің тек өзіне ғана тән хромосомасы болатынын көрсетті. Әр түрге тән хромосомалар жиынтығының ерекшеліктері – хромосомалардың саны, көлемі және формасы (пішіні) оның кариотипі деп аталады.  
Кариотиптегі хромосомалар саны жануарлар мен өсімдіктердің құрылым деңгейімен байланысты емес. Жоғары сатыдағы организмдерге қарағанда қарапайым организмдердің хромосомалар саны көп болуы мүмкін. 
Хромосомалар жұбымен топтастыра отырып, профазалық немесе метафазалық хромосомалардың микрофотографиялары бойынша идиограмма (хромосомаларды ұзындығы бойынша орналастыру) құруға болады.  
Дифференциалдық бояудың С- әдісі хромосома құрамындағы гетерохроматин бөлігін, яғни хромосомалардың басқа эухроматин бөліктеріне қарағанда, өте тығыз спиральға оралған хромосомаларды табуға мүмкіндік берді. Гетерохроматин констутивті және факультативті болып екіге бөлінеді. Мұның біріншісін хромосоманың белгілі учаскелерінен үнемі табуға болады, ал екіншісін клетка тіршілігінің белгілі бір кезеңдерінде ғана тек кейбір тканьдер клеткаларының хромосомасныда ғана көруге болады. Констутивті гетерохроматин үнемі гомологты хромосомаларлың ұқсас учаскелерінде болады, көпшілігнде центромераға жақын орналасады. Факультативті гетерохроматин – генетикалық активтіліктен толық айырылған хромосомалардың эухроматинді бөлігі. Мұндай хроматин гомологты хромосоманың бір сыңарында ғана болады. Кейбір жағдайларда жеке хромосомалар тұтасымен тек гетерохромтиндерден тұруы мүмкін. 
Кейбір қосқанаттылар (диптера) органдарының клеткаларынан алып (политенді) хромосомалар табылған. Мұндай хромосомаларды бірінші рет 1881 жылы Италия ғалымы Е.Бальбиани хирономустың (масаққұрттың) сілекей бездері клеткаларынан тапты. Одан кейін осындай алып хромосомалар қосқанаттылардың личинкаларынан (мысалы, дрозофиланың), ішек клеткаларының, мальпиги түтікшелерінің клеткалары ядроларынан табылды.  
Алып хромосомалар, сол сияқты кейбір өсімдіктер синергидтерінің ядроларына, қарапайым жануарлардан да табылады. Интерфазалық сомалық және жыныс клеткаларындағы хромосомаларға қарағанда, алып хромосомалар олардан 100-200 есе ұзын және 1000 есе жуан. Алып хромосомаларды қарағанда, олардан көлденең жолақтар көрінеді. Ондай жолақтар ашығырақ және күңгірттеу – дискілердің кезектесуінен түзіледі. Ол жолақтар – дискілер бір-біріне тығыз жанасқан, күшті ширатылған хромонемалар учаскелері немесе хромомерлер болып табылады. Бұл хромомерлер политенді хромосомалар деп аталады. Дискілердің көлемі мен морфологиясы өте өзгергіш келеді, бірақ әр хромосома үшін ол тұрақты және оны ұқсастыру (идентификациялау) үшін маркер қызметін атқара алады.  
Алып хромосомаларға тән аса үлкен көлемділік пен пішіндер, олардың барынша көп тарқатылуы және хромосомалардың ажырап кетпей ұдайы өзін өзі өндіруі нәтижесінде пайда болады. 
Ядро мен клетканың бөлінуінсіз-ақ, өзін-өзі өндіру есебінен хромосомалар санының көбеюін эндомитоз деп атайды. Осының арқасында өндірілген хромотидтер ажырап кетпейді және бір-біріне тығыз жанасып қала береді. 
Клеткалар мейоздық жолмен бөлінгенде хромосомалардың тұрақты саны сақталады. Онда да , бастапқы және жаңа екі клеткалардағы хромосомалар жинақтары өзара ұқсас болады. Егер жыныс клеткаларының түзілуі де осындай жолмен жүрсе онда ұрықтанғаннан кейін хромосомалар саны әруақытта еселеніп артып отырған болар еді. Мейоз нәтижесінде гаметалар – жұмыртқа клеткалары мен сперматазоидтар яғни жыныс клеткалары пайда болады. Гаметалар түзілуі кезінде редукциялану, яғни гаметалар санының екі есе азаю процесі жүреді. Редукциялық бөліну жануарларда гаметалар түзілуі кезінде (генетикалық редукция), өсімдіктерде споралар (споралық редукция) түзілуі кезінде байқалады. Мейоз нәтижесінде пайда болған гаметаларда хромосомалардың бір ғана, яғни гаплоидты жиынтығы (п) болады.  
Мейоз барлық организмдерде ұқса жолмен жүреді. Мейоздың екі бөлінуі шартты түрде бірінші мейоз (мейоз І, редукциялық) және екінші мейоз (мейоз ІІ, эквациялық) деп аталынады. Митоз сияқты мейоздық бөліну де профаза, метафаза, анафаза, телофаза стадияларынан тұрады. Мейоздың алдвнда интерфаза процесі, ал онда хромосомалар редупликациясы – ДНҚ-ның синтезі жүреді.  
Редкуциялық бөліну І-ші профазадан басталады және ол митоздың профазасынан принципті түрде өзгеше болады. І-профаза күрделі стадия. Ол бес кезеңге бөлінеді: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена және диакинез. 
Лептотена (нәзік жіпшелер стадиясы) – митоздың алғашқы профазасын еске түсіреді. Хромосомалар әлсіз, өте нәзік әрі ұзын (метофазадағыдан 2-5 рет ұзынырақ) жіпшелер түрінде көрінеді. Электронды микроскоппен бұл кезде хромосомалардың центромера арқылы қосылған екі хромотидтен тұратындығынкөруге болады. Ал бұл жағдай, мейоздың алдындағы интерфазада хромосомалардың екі еселенуі болып кеткенін байқатады. 
Зиготена (қосарлы жіптер) – көлемі бірдей хромосомалар коньюгацияланып қосылады. Ең басындажекелеген гомологты хромосомалар коньюгациялары жүреді. Бұл гомологты хромосомалардың қосылуын синапсис деп атайды. Зиготенаның соңына қарай олардың қосылуы бүкіл ұзындығы бойынша аяқталады. Коньюгацияланушы гомологты хромосомалардың әр жұбы бивалент түзеді. Бұл стадияғасиноптемалық комплекстің көрінуі тән. Электрондық микроскоппен қарағанда синоптемалық комплекс коньюгацяланушы хромосомалар арасында орналасқан жіпше түрінде болады. 
Пахитена (жуан жіпшелер стадиясы) – ширатылу және конденсациялану есебінен хромосомалардың жуандауымен қысқаруы арқылы сипатталады. Биваленттердің саны хромосомалардың гаплоидты санына (п) тең. Бұл стадияда хромосомалардың хромомерлік бейнесі жақсы көрінеді. Пахитенада синоптемалық комплекстің түзілуі аяқталады. 
Диплотенада биваленттер және олардың әрқайсысын құрайтын төрт хромотидтер анық көрінеді. Бұл стадияда гомологтардың серпіліп жіберілуі басталады және хиазмалар деп аталатын, гректің «хи» әрпіне ұқсас әртүрлі фигуралар пайда болады. Хиазмалар биваленттегі хромосомалардың гомологты учаскелерінің алмасуының дәлелі. Диплотена стадиясында көптеген ядрошықтар пайда болады. Диплотена стадиясында зигонемада жүрген процестерге қарама-қарсы процестер жүреді, яғни тартылудың орнына гомологты хромосомалар сыртқа тебіледі.  
Диакинезде ширатылу күшейе түседі. Де, хиазмалардың саны азайып, биваленттер ядроның шет жағына орналасады. Ядроның қабығы мен ядрошықтар жойылады және ұршықтың толық түзілуімен І-профаза аяқталады. 
І-ші метофазада биваленттер метафазалық пластинканы құра отырып, клетканың экватор жазықтығына орналаса бастайды. Хромосомалар толық жуандайды және қысқарады. Организмнің смалық клеткасындағы хромосомалар санынан биваленттер саны екі есе кем, яғни гаплоидты санға тең болады. 
І-ші анафазада бір центромераға бекіген екі хромотидтен тұратын хромосомалар қарама-қарсы полюстерге тартылады. Митоздың анафазасынан мейоздың І-ші анафазасының басты айырмашылығы осы болып табылады. Әр биваленттің аталық және аналық центромералары қарама-қарсы полюстерге тарайды және олар бір-біріне тәуелсіз қозғалады. Одан әрі қарай центромералардың редукциясы жүреді. І-ші телофазада ядролық мембрананың түзілуімен және ядро құрылымының қалпына келуімен сипатталады.  
Содан кейін қыста стадия интерфаза немесе интеркинез басталады. Кәдімгі интерфазадан интеркинездің айырмашылығы сол, интеркинезде хромосомалар ек еселенбейді және ДНҚ синтезі дүрмейді. 
Интеркинездің ізінше мейоздың екінші бөлінуі – эвкациялық бөліну басталады. Ол бөліну митоз типімен жүреді. 
ІІ-ші профазада хромосомалардың ширатылуы есебімен олар жақсы көріне бастайды. Ядролық қабықша, ядрошық жойылады, ұршық тәрізді жіпшелер түзіледі. 
ІІ-ші метафазада барлық хромосомалардың центромералары экватор жазықтығына орналасады. Полюстен қараған кезде, клеткалардың хромосомалар саны гаплоидты, ал бірақ әр хромосома екі хромотидтерден тұратындығы анық көрінеді. 
ІІ-ші анафазада екі еселенген центромералар бір-бірінен ажырайды нәтижесінде жаңа түзілген хромотидтер әр полюстерге тарайды. 
ІІ-ші телофазада гаплоидты төрт ядролар түзіледі. Содан соң цитокинез жүреді де, нәтижесінде төрт клетка пайда болады. 
Сонымен, екі бөлінуден (редукциялық және эвкациялық) тұратын мейоз бастапқы клеткаға қарағанда саны екі есе кем болатын төрт клетканың пайда болуын қамтамасыз етеді.  
Генетикалық код

Генетикалық код — тірі организмдерге тән нуклеин қышқылдары молекуласындағы тұқым қуалаушы (генетикалық) ақпараттың нуклеотидтер тізбегі түріндегі біртұтас “жазылу” жүйесі. Бұл — барлық тірі организмдерге ортақ заңдылық.

 

Генетикалық код туралы қазіргі қалыптасқан көзқарасқа 1960 жылы Америка ғалымдары М. Ниренберг, Г. Корана және П. Ледердің жүргізген зерттеулері көп әсерін тигізді. Генетикалық код бірлігі — ДНҚ мен РНҚ молекуласындағы 3 нуклеотид (триплет) тізбектерінен тұратын кодон (аРНҚ нуклеотидтерінің триплеттері) болып табылады. Гендегі кодондар тізбегі осы генді “жазатын” (кодтайтын) ақуыздағы амин қышқылдар тізбегін анықтайды. Клеткадағы генетикалық код екі сатыда іске асады:

1. транскрипция сатысы ядрода жүреді және ДНҚ-ның сәйкес бөліктерінде ақпараттық (информациялық) рибонуклеин қышқылдарының молекулалары (аРНҚ) жасалады. Сонымен қатар, ДНҚ нуклеотидтер тізбегіаРНҚ нуклеотидтер тізбегі ретінде қайта жазылады;

2. трансляция сатысы цитоплазмада, ақуыз синтезделетін рибосомада жүреді. Сондай-ақ, аРНҚ нуклеотидтер тізбегі, полипептидтер құрайтын амин қышқылдар қалдықтарының белгілі бір тізбегіне көшеді.

Генетикалық кодтың бір ерекшелігі, әмбебап екендігі, яғни барлық организмдерде белгілі бір 3 нуклеотид (триплет) белгілі бір амин қышқылдарын “жазады” (кодтайды). Бір амин қышқылы бірнеше триплетпен “жазылуы” (кодталуы) мүмкін. Кодондар арасында “үтір” болмайды, яғни олар бір-бірінен бөлінбеген. Ол бір геннің аймағында белгіленген нүктеден бастап, бір бағытта есептелінеді. 64 кодонның 61-і ақуыз құрайтын 20 амин қышқылдарын “жазады” (кодтайды), ал қалған үш “нонсенс” (мағынасыз)кодондар (УАГ, УАА және УГА) полипептид синтезін аяқтайтын “нүкте” қызметін атқарады. Олар ақуыз биосинтезінінің аяқталғанын білдіреді.

аРНҚтың кодондарды сәйкестiгiнiң кестелерi және амин қышқылдары

		2-ші негiз
		U	C	A	G
1-ші  негiз	U	UUU (Phe/F)Фенилаланин  UUC (Phe/F)Фенилаланин  UUA (Leu/L)Лейцин  UUG (Leu/L)Лейцин	UCU (Ser/S)Серин  UCC (Ser/S)Серин  UCA (Ser/S)Серин  UCG (Ser/S)Серин	UAU (Tyr/Y)Тирозин  UAC (Tyr/Y)Тирозин  UAA Ochre (Тоқта)  UAG Amber (Тоқта)	UGU (Cys/C)Цистеин  UGC (Cys/C)Цистеин  UGA Opal (Тоқта)  UGG (Trp/W)Триптофан
	C	CUU (Leu/L)Лейцин  CUC (Leu/L)Лейцин  CUA (Leu/L)Лейцин  CUG (Leu/L)Лейцин	CCU (Pro/P)Пролин  CCC (Pro/P)Пролин  CCA (Pro/P)Пролин  CCG (Pro/P)Пролин	CAU (His/H)Гистидин  CAC (His/H)Гистидин  CAA (Gln/Q)Глутамин  CAG (Gln/Q)Глутамин	CGU (Arg/R)Аргинин  CGC (Arg/R)Аргинин  CGA (Arg/R)Аргинин  CGG (Arg/R)Аргинин
	A	AUU (Ile/I)Изолейцин  AUC (Ile/I)Изолейцин  AUA (Ile/I)Изолейцин  AUG (Met/M)Метионин, Start[2]	ACU (Thr/T)Треонин  ACC (Thr/T)Треонин  ACA (Thr/T)Треонин  ACG (Thr/T)Треонин	AAU (Asn/N)Аспарагин  AAC (Asn/N)Аспарагин  AAA (Lys/K)Лизин  AAG (Lys/K)Лизин	AGU (Ser/S)Серин  AGC (Ser/S)Серин  AGA (Arg/R)Аргинин  AGG (Arg/R)Аргинин
	G	GUU (Val/V)Валин  GUC (Val/V)Валин  GUA (Val/V)Валин  GUG (Val/V)Валин	GCU (Ala/A)Аланин  GCC (Ala/A)Аланин  GCA (Ala/A)Аланин  GCG (Ala/A)Аланин	GAU (Asp/D)Аспарагин қышқылы  GAC (Asp/D)Аспарагин қышқылы  GAA (Glu/E)Глутамин қышқылы  GAG (Glu/E)Глутамин қышқылы	GGU (Gly/G)Глицин  GGC (Gly/G)Глицин  GGA (Gly/G)Глицин  GGG (Gly/G)Глицин