Kromosomer: hvad de er, egenskaber og hvordan de fungerer

Vores DNA, som findes i kernen i vores celler, er organiseret i form af kromosomer, strukturer, der er synlige under celledeling, som arves fra både fædre og mødre.

I dem er de gener, der koder for vores anatomiske og personlige egenskaber. De er ikke noget unikt for mennesker, da enhver organisme har kromosomer, selv om de er i forskellige former og størrelser.

Lad os se nærmere på, hvad de er, hvad deres dele er, hvad de indeholder, og hvad er forskellen mellem eukaryote organismer og prokaryote organismer.

• Relateret artikel: "Hovedcelletyper af den menneskelige krop"

Hvad er kromosomer

Kromosomer (fra græsk "chroma", "farve, farvning" og "soma", "krop eller element") er hver af de stærkt organiserede strukturer, der består af DNA og proteiner, hvor de fleste genetiske oplysninger findes. Årsagen til deres navn skyldes, at da de blev opdaget, var det takket være det faktum, at de er strukturer, der pletter mørkt i forberedelserne til mikroskopet.

Mens kromosomer er inden for cellekernen i eukaryote celler, er det under mitose og meiose, når cellen deler sig, præsenterer kromosomerne deres karakteristiske X (eller Y) form.

Antallet af kromosomer hos individer af samme art er konstantDette er et meget anvendt kriterium inden for biologiske videnskaber for at bestemme, hvor en art begynder og slutter. Antallet af kromosomer af en art er specificeret med et tal, det kaldes Ploidy og det er symboliseret med 1n, 2n, 4n... afhængigt af typen af ​​celle og organismenes egenskaber. Mennesker har 23 par kromosomer, hvoraf et par bestemmer vores køn.

Kromatins struktur og kemiske sammensætning

Kromosomerne i eukaryote celler er lange dobbelte helix-DNA-molekyler De er tæt beslægtet med proteiner af to typer, histoner og ikke-histoner.

Hvordan kromosomer kan findes afhænger af cellefasen. De kan findes løst pakket og slap, som i cellernes kerner ved grænsefladen eller i normal tilstand, eller stærkt komprimeret og synligt separat, som det forekommer, når mitotisk metafase forekommer, en af ​​delingsfaserne mobil.

Kromatin er den form, hvor DNA manifesterer sig i cellekernen, og man kan sige, det er hvad kromosomer er lavet af. Denne komponent består af DNA-, histon- og ikke-histonproteiner samt RNA.

1. Histoner

Histoner er proteiner rige på lysin og arginin, som interagerer med DNA for at danne en underenhed, kaldet et nukleosom, som gentages gennem hele kromatinet. De vigtigste histoner, der findes i eukaryote organismer, er: H1, H2A, H2B, H3 og H4.

De gener, der koder for histoner, er grupperet i nicher eller "klynger", som gentages fra titusinder til hundreder af gange. Hver klynge indeholder gener, der er rige på GC-par (guanin-cytosin), der koder for histoner i følgende rækkefølge H1-H2A-H3-H2B-H4.

2. Nukleosom

Kromatinet under grænsefladen kan observeres ved hjælp af et elektronmikroskop, der præsenterer en form svarende til en halskæde eller en rosenkrans. Hver perle på halskæden er en sfærisk underenhed, kaldet et nukleosom, bundet sammen med DNA-fibre og er den basale enhed af kromatin.

Et nukleosom er normalt forbundet med 200 basepar DNA, dannet af en medulla og en linker. Medullaen består af en octamer lavet af to underenheder af histonerne H2A, H2B, H3 og H4. Rundt om marven såres DNA'et og drejer næsten to omgange. Resten af ​​DNA'et er en del af linkeren og interagerer med histon H1.

Foreningen af ​​DNA med histoner genererer nukleosomer, ca. 100 Å (Ångström) i diameter. Til gengæld kan nukleosomerne vikles til dannelse af en solenoid, der udgør kromatinfibrene i interfasekerne (300 Å). De kan vride sig yderligere og danne supersolenoider med en diameter på 6000 Å og danne fibrene i metafasekromosomer.

3. Nonhistoniske proteiner

Nonhistoniske proteiner er andre proteiner end histoner, der ekstraheres fra kromatinet i kernerne med natriumchlorid (NaCl), har et højt indhold af basiske aminosyrer (25%), højt indhold af sure aminosyrer (20-30%), en høj andel prolin (7%) eller lavt indhold af hydrofobe aminosyrer.

Dele af kromosomer

Organiseringen af ​​kromatin er ikke ensartet i hele kromosomet. Der kan skelnes mellem en række differentierede elementer: centromerer, telomerer, nucleolus-organiserende regioner og kronometre, som alle kan indeholde specifikke DNA-sekvenser.

1. Centromerer

Centromeren er den del af kromosomet, der, når det farves, ser mindre plettet ud sammenlignet med resten. Det er kromosomområdet, der interagerer med fibrene i den akromatiske spindel fra profase til anafase, både i mitose og meiose. Det er ansvarligt for at udføre og regulere de kromosomale bevægelser, der opstår i faser af celledeling.

2. Telomerer

Telomerer er de lemmedannende dele af kromosomer. De er regioner, hvor der er ikke-kodende DNA, meget gentagne, hvis hovedfunktion er den strukturelle stabilitet af kromosomerne i eukaryote celler.

3. Nucleolus organiserende regioner

Ud over centromerer og telomerer, der kaldes primære indsnævringerI nogle kromosomer kan andre typer tynde regioner findes, kaldet sekundære indsnævringer, som er tæt beslægtet med tilstedeværelsen af ​​ribosomale DNA-sekvenser.

Disse regioner er nukleolusorganiserende regioner (NOR'er). De ribosomale DNA-sekvenser er omfattet af nucleolus, som forbliver omfattet af NOR'erne i meget af cellecyklussen.

4. Kromerer

Kromerer er de tykke og kompakte regioner i kromosomet, som er fordelt mere eller mindre ensartet langs kromosomet og kan visualiseres i mitosefaser eller meiose med mindre kondensation af kromatin (profase).

• Du kan være interesseret: "Forskelle mellem DNA og RNA"

Kromosomform

Kromosomernes form er den samme for alle somatiske (ikke-seksuelle) celler og er karakteristisk for hver art. Formen afhænger grundlæggende af placeringen af ​​kromosomet og dets placering på kromatidet.

Som vi allerede har nævnt, består kromosomet grundlæggende af centromeren, der opdeler kromosomet i en kort og en lang arm. Centromerens position kan variere fra kromosom til kromosom, hvilket giver dem forskellige former.

1. Metacentrisk

Det er det prototypiske kromosom, hvor centromeren er placeret midt i kromosomet, og de to arme har samme længde.

2. Undermetrisk

Længden af ​​kromosomets ene arm er større end den anden, men det er ikke noget meget overdrevet.

3. Akrocentrisk

Den ene arm er meget kort, og den anden er meget lang.

4. Telocentrisk

Den ene arm af kromosomet er meget kort og har centromeren meget i den ene ende.

Lov om numerisk konstantitet

Normalt i de fleste dyre- og plantearter, alle individer af det samme har et konstant og bestemt antal kromosomer, som udgør dens karyotype. Denne regel kaldes loven om den numeriske konstans af kromosomer. For eksempel, når det gælder mennesker, præsenterer langt størstedelen af ​​os 23 par af dem.

Det er dog rigtigt, at der er individer, der på grund af fejl i fordelingen af ​​kromosomer under dannelsen af ​​kønsceller eller kønsceller modtager de et andet antal kromosomer. Dette er tilfældet med medicinske tilstande som Downs syndrom (trisomi af kromosom 21), Klinefelter (XXY mænd) XYY mænd og XXX kvinder.

Antallet af kromosomer udstillet af diploide arterSom det er tilfældet, har det to par kromosomer af hver type og er repræsenteret som 2n. I haploide organismer, det vil sige, der kun indeholder et sæt af hvert kromosom, er de repræsenteret af bogstavet n. Der er polyploide arter, der har mere end to sæt af hvert kromosom, der er repræsenteret som 3n, 4n ...

Så overraskende som det kan synes, er der ingen sammenhæng mellem antallet af kromosomer og deres grad af kompleksitet. Der er plantearter, som f.eks Haplopappus gracilis, som kun har fire kromosomer, mens andre grøntsager, såsom brødhvede-planten, har 42, mere end vores art, men det er stadig en grøntsag uden hjerne eller andre organer. Organismen med de fleste kromosomer, der hidtil er kendt, kaldes Aulacantha, er en mikroorganisme, der har 1600 kromosomer

Sexkromosomer

I mange organismer er et af de homologe kromosompar forskellige fra resten og bestemmer individets køn. Det her sker i den menneskelige art, og disse kromosomer kaldes kønskromosomer eller heterokromosomer.

XY-bestemmelsessystem

Dette er kønsbestemmelsessystemet for mennesker og mange andre dyr:

Kvinder er XX (homogen kvinde), det vil sige har to X-kromosomer og vil kun være i stand til at levere æg med X-kromosomet.

Hannerne er derimod XY (heterogametisk mand), der har et X- og et Y-kromosom og er i stand til at give sæd med den ene eller den anden.

Foreningen mellem æg og sæd giver individer enten XX eller XY, hvor sandsynligheden er 50% af at være af det ene eller det andet biologiske køn.

ZW-bestemmelsessystem

Dette er det for andre arter, såsom sommerfugle eller fugle. Det modsatte er tilfældet i det foregående tilfælde, og det foretrækkes derfor at bruge andre bogstaver for at undgå forvirring.

Hannerne er ZZ (homogametiske mænd), og hunnerne er ZW (heterogametiske kvinder).

XO-bestemmelsessystem

Og hvis det tidligere system ikke viste sig at være meget sjældent, vil dette helt sikkert ikke efterlade nogen ligeglad.

Det forekommer hovedsageligt hos fisk og padder og også i nogle andre insekter, da de ikke har et andet kønskromosom end X, det vil sige ikke har noget som Y.

Sex bestemmes af, om de har to X'er eller bare en. Hanen er XO, det betyder, at han kun har et kønskromosom, X, mens kvinden er XX og har to.

Humane kromosomer

Mennesker har 23 par kromosomer, hvoraf 22 er autosomer og et par kønskromosomer. Afhængigt af om du er mand eller kvinde, har du kønskromosomerne henholdsvis XY eller XX.

Den samlede størrelse af det humane genom, det vil sige antallet af gener, som vores art har, er ca. 3.200 millioner DNA-basepar, der indeholder mellem 20.000-25.000 gener. Den humane DNA-sekvens koder for den information, der er nødvendig for ekspressionen af ​​det humane proteom, det vil sige det sæt proteiner, som mennesker syntetiserer, og det er årsagen til, at vi er, som vi er.

Det er blevet anslået, at ca. 95% af DNA'et, der er relateret til gener, svarer til ikke-kodende DNA, normalt kaldet "junk DNA": pseudogener, fragmenter af gener, introner... Selvom man troede, at disse DNA-sekvenser var kromosomale regioner uden funktion, har forskningen i det seneste stillet spørgsmålstegn ved dette bekræftelse.

Det prokaryote kromosom

Prokaryote organismer, hvis kongeriger er bakterier og arkæer, har kun et kromosom i en cirkulær form, selvom det er rigtigt, at der er undtagelser fra denne regel. Denne type kromosom, normalt kaldet et bakteriekromosom, kan indeholde ca. 160.000 basepar.

Dette kromosom er spredt gennem organismenes cytoplasma, da disse levende væsener ikke har en defineret kerne.

Bibliografiske referencer:

• Olins, D. OG.; Olins, A. L. (2003), Kromatinhistorie: vores udsigt fra broen, Nature Reviews Molecular Cell Biology 4 (10): 809-13
• Crow, E. W.; Crow, J. F. (2002), 100 år siden: Walter Sutton og kromosomteorien om arvelighed, genetik 160 (1): 1-4
• Daintith, John, et al., (1994), Biographical Encyclopedia of Scientists, anden udgave. Bristol, Storbritannien: Institute of Physics Publishing.