Kromosoomid: mis need on, omadused ja kuidas nad töötavad

Meie rakkude tuumas leiduv DNA on organiseeritud kromosoomide kujul, rakkude jagunemisel nähtavad struktuurid, mis on päritud nii isadelt kui ka emadelt.

Neis on geenid, mis kodeerivad meie anatoomilisi ja isiksuseomadusi. Need pole inimesele ainuomased, kuna igal organismil on kromosoomid, ehkki erineva kuju ja kogusega.

Vaatame lähemalt, mis need on, mis on nende osad, mida nad sisaldavad ja mis vahe on eukarüootsetel organismidel prokarüootsetest organismidest.

• Seotud artikkel: "Inimkeha peamised rakutüübid"

Mis on kromosoomid

Kromosoomid (kreeka keeles: "chroma", "värv, värvimine" ja "soma", "keha või element") on kõik kõrgelt organiseeritud struktuurid, mis koosnevad DNA-st ja valkudest, milles leidub suurem osa geneetilisest teabest. Nende nime põhjus on see, et kui nad avastati, siis tänu sellele, et need on struktuurid, mis värvuvad mikroskoobi preparaatides tumedalt.

Kui kromosoomid asuvad eukarüootsetes rakkudes rakutuumas, toimub see mitoosi ajal ja meioos, kui rakk jaguneb, on kromosoomidel neile iseloomulik X (või Y) kuju.

Sama liigi isendite kromosoomide arv on konstantneSee on bioloogiateadustes laialt kasutatav kriteerium, et teha kindlaks, kus liik algab ja lõpeb. Liigi kromosoomide arv on määratud numbriga, seda nimetatakse Ploidy'ks ja sümboliseerivad 1n, 2n, 4n... sõltuvalt rakutüübist ja organismi omadustest. Inimesel on 23 kromosoomipaari, millest üks paar määrab meie soo.

Kromatiini struktuur ja keemiline koostis

Eukarüootsete rakkude kromosoomid on pikad topeltheeliksi DNA molekulid Need on tihedalt seotud kahte tüüpi valkudega, histoonidega ja mitteh histoonidega.

Kuidas kromosoome leida võib, sõltub raku faasist. Neid võib leida lõdvalt tihendatud ja lõtvana, nagu näiteks liidese rakkude tuumades või tavalises olekus või väga tihendatud ja eraldi nähtav, mis juhtub mitootilise metafaasi tekkimisel, mis on üks jagunemise faase mobiilne.

Kromatiin on vorm, milles DNA avaldub rakutuumasja võite öelda, et sellest koosnevad kromosoomid. See komponent koosneb DNA-st, histooni ja mitte-histooni valkudest, samuti RNA-st.

1. Histoonid

Histoonid on lüsiini- ja arginiinirikkad valgud, mis interakteeruvad DNA-ga ja moodustavad alaühiku, mida nimetatakse nukleosoomiks ja mida korratakse kogu kromatiinis. Peamised eukarüootsetes organismides leiduvad histoonid on: H1, H2A, H2B, H3 ja H4.

Histooni kodeerivad geenid on rühmitatud niššidesse või "klastritesse", mida korratakse kümneid kuni sadu kordi. Iga klaster sisaldab geene, mis on rikkad G-C (guaniin-tsütosiin) paarides, kodeerides histoone järgmises järjekorras H1-H2A-H3-H2B-H4.

2. Nukleosoom

Kromatiini saab interfaasi ajal jälgida elektronmikroskoobi abil, mille kuju sarnaneb kaelakee või roosikrantsi kujuga. Iga kaelakee pärl on sfääriline alaühik, mida nimetatakse nukleosoomiks, mis on seotud DNA kiududega, ja see on kromatiini põhiühik.

Nukleosoom on tavaliselt seotud 200 aluspaariga DNA-ga, mille moodustavad medulla ja linker. Medulla koosneb oktaamist, mis koosneb histoonide H2A, H2B, H3 ja H4 kahest alaühikust. Ümbris ümbritseb DNA, tehes peaaegu kaks pööret. Ülejäänud DNA on osa linkerist, interakteerudes histoon H1-ga.

DNA seostamine histoonidega tekitab umbes 100 Å (Ångström) läbimõõduga nukleosoome. Omakorda saab nukleosoome keerata solenoidi moodustamiseks, mis moodustab faaside vaheliste tuumade kromatiinikiud (300 A). Nad võivad veelgi keerduda, moodustades super solenoide läbimõõduga 6000 Å, moodustades metafaasiliste kromosoomide kiud.

3. Mittehistonilised valgud

Mitteh histoonvalgud on muud valgud kui histoonid, mis ekstraheeritakse tuumade kromatiinist naatriumkloriidiga (NaCl) on kõrge aluseliste aminohapete sisaldus (25%), kõrge happeliste aminohapete sisaldus (20-30%), suur proliini osakaal (7%) või madal hüdrofoobsete aminohapete sisaldus.

Kromosoomide osad

Kromatiini organisatsioon ei ole kogu kromosoomis ühtlane. Eristada saab rida diferentseeritud elemente: tsentromeerid, telomeerid, tuuma korraldavad piirkonnad ja kronomeetrid, mis kõik võivad sisaldada spetsiifilisi DNA järjestusi.

1. Centromeres

Tsentromeer on see kromosoomi osa, mis värvituna tundub ülejäänud osaga võrreldes vähem plekiline. See on kromosoomi piirkond, mis interakteerub akromaatilise spindli kiududega profaasist anafaasini nii mitoosis kui ka meioosis. Ta vastutab rakkude jagunemise faasides esinevate kromosomaalsete liikumiste teostamise ja reguleerimise eest.

2. Telomeerid

Telomeerid on kromosoomide jäsemeid moodustavad osad. Need on piirkonnad, kus on mittekodeeriv, väga korduv DNA, mille peamine ülesanne on kromosoomide struktuurne stabiilsus eukarüootsetes rakkudes.

3. Nucleoluse organiseerimispiirkonnad

Lisaks tsentromeeridele ja telomeeridele, mida nimetatakse esmaseks kitsenduseksMõnes kromosoomis võib leida teist tüüpi õhukesi piirkondi, mida nimetatakse sekundaarseteks kitsendusteks ja mis on tihedalt seotud ribosoomsete DNA järjestuste olemasoluga.

Need piirkonnad on tuuma korraldavad piirkonnad (NOR). Ribosomaalsed DNA järjestused on hõlmatud tuumaga, mis jääb NOR-i poolt hõlmatud suureks osaks rakutsüklist.

4. Kromomeerid

Kromomeerid on kromosoomi paksud ja kompaktsed piirkonnad, mis paiknevad kromosoomis enam-vähem ühtlaselt ja mida saab visualiseerida mitoosi või meioosi faasides, vähem kromatiini (propaasi) kondenseerudes.

• Võite olla huvitatud: "Erinevused DNA ja RNA vahel"

Kromosoomi kuju

Kromosoomide kuju on kõigi somaatiliste (mittesuguliste) rakkude puhul sama ja iseloomulik igale liigile. Vorm sõltub põhimõtteliselt sellest kromosoomi asukoht ja asukoht kromatiidil.

Nagu me juba mainisime, koosneb kromosoom põhimõtteliselt tsentromeerist, mis jagab kromosoomi lühikeseks ja pikaks käsivarreks. Tsentromere asend võib kromosoomiti varieeruda, andes neile erineva kuju.

1. Metatsentriline

See on prototüüpne kromosoom, tsentromeer paikneb kromosoomi keskel ja kahel käsivarrel on sama pikkus.

2. Submetatsentriline

Kromosoomi ühe käe pikkus on suurem kui teine, kuid see pole midagi väga liialdatud.

3. Akrotsentriline

Üks käsi on väga lühike ja teine ​​on väga pikk.

4. Telotsentriline

Kromosoomi üks käsi on väga lühike, selle tsentromeer on väga ühes otsas.

Arvulise püsivuse seadus

Tavaliselt on enamikul looma- ja taimeliikidel kõigil samadel isikutel on konstantne ja määratud arv kromosoome, mis moodustavad selle karüotüübi. Seda reeglit nimetatakse kromosoomide arvulise püsivuse seaduseks. Näiteks inimeste puhul esitab valdav enamik meist 23 paari neist.

Siiski on tõsi, et on isikuid, kes kromosoomide jaotuse vigade tõttu sugurakkude või sugurakkude moodustumise ajal saavad nad erineva arvu kromosoomid. See kehtib selliste haigusseisundite kohta nagu Downi sündroom (21. kromosoomi trisoomia), Klinefelteri (XXY isased) XYY isased ja XXX naised.

Diploidsete liikide poolt eksponeeritud kromosoomide arvNagu meie juhtumil, on sellel mõlemat tüüpi kaks kromosoomipaari ja seda tähistatakse kui 2n. Haploidsetes organismides, see tähendab, et igas kromosoomis on ainult üks komplekt, tähistab neid täht n. On polüploidseid liike, millel on rohkem kui kaks komplekti igast kromosoomist ja mida tähistatakse kui 3n, 4n ...

Nii üllatav kui see ka ei tundu, pole kromosoomide arvu ja nende keerukuse astme vahel mingit seost. On taimeliike, näiteks Haplopappus gracilis, millel on ainult neli kromosoomi, samal ajal kui teistes köögiviljades, näiteks leivanisutaimes, on neid 42, rohkem kui meie liikides, kuid see on siiski aju või muude organiteta köögivili. Organismi, millel on seni teadaolevalt kõige rohkem kromosoome, nimetatakse Aulacanthaks, on mikroorganism, millel on 1600 kromosoomi

Sugukromosoomid

Paljudes organismides erineb üks homoloogsetest kromosoomipaaridest teistest ja määrab indiviidi soo. See See juhtub inimliikidel ja neid kromosoome nimetatakse sugukromosoomideks või heterokromosoomideks.

XY määramise süsteem

See on inimeste ja paljude teiste loomade soo määramise süsteem:

Emased on XX (homogeenne emane), see tähendab on kaks X-kromosoomi ja suudavad munarakke toimetada ainult X-kromosoomiga.

Isased seevastu on XY (heterogameetiline isane), neil on X- ja Y-kromosoom ning nad suudavad sperma anda ühe või teise abil.

Munaraku ja sperma liitumine annab üksikisikutele kas XX või XY, mille tõenäosus on 50% ühest või teisest bioloogilisest soost.

ZW määramise süsteem

See on teiste liikide, näiteks liblikate või lindude oma. Eelmisel juhul on vastupidine olukord ja sel põhjusel eelistatakse segaduste vältimiseks kasutada muid tähti.

Isased on ZZ (homogameetiline mees) ja naised on ZW (heterogameetilised emased).

XO määramise süsteem

Ja kui eelmine süsteem ei osutunud väga haruldaseks, ei jäta see kindlasti kedagi ükskõikseks.

Seda esineb peamiselt kaladel ja kahepaiksetel ning ka mõnel teisel putukal, kuna neil pole muud sugukromosoomi peale X, see tähendab pole midagi Y-taolist.

Sugu määratakse selle järgi, kas neil on kaks X-d või ainult üks. Isane on XO, see tähendab, et tal on ainult üks sugukromosoom X, samal ajal kui emasel on XX, kellel on kaks.

Inimese kromosoomid

Inimesel on 23 kromosoomipaari, millest 22 on autosoomid ja üks paar sugukromosoome. Sõltuvalt sellest, kas olete mees või naine, on teil vastavalt sugukromosoomid XY või XX.

Inimese genoomi kogumaht, see tähendab meie geenide geenide arv, on umbes 3200 miljonit DNA aluspaari, mis sisaldavad vahemikus 20 000-25 000 geeni. Kodeeritud inimese DNA järjestus sisaldab inimese proteoomi ekspresseerimiseks vajalikku teavet, see tähendab valkude kogum, mida inimene sünteesib ja see on põhjus, miks me oleme sellised, nagu me oleme.

Hinnanguliselt vastab umbes 95% geenidega seotud DNA-st mittekodeerivale DNA-le, mida tavaliselt nimetatakse “rämps-DNA-ks”: pseudogeenid, geenifragmendid, intronid... Ehkki arvati, et need DNA järjestused on funktsioneerimata kromosoomipiirkonnad, on viimasel ajal uuringud selle kahtluse alla seadnud kinnitus.

Prokarüootne kromosoom

Prokarüootsetel organismidel, mille kuningriigid on bakterid ja arheed, on ainult üks ringikujuline kromosoom, kuigi on tõsi, et sellest reeglist on erandeid. Seda tüüpi kromosoom, mida tavaliselt nimetatakse bakteriaalseks kromosoomiks, võib sisaldada umbes 160 000 aluspaari.

See kromosoom on hajutatud kogu organismi tsütoplasmas, kuna neil elusolenditel pole määratletud tuuma.

Bibliograafilised viited:

• Olins, D. JA.; Olins, A. L. (2003), kromatiini ajalugu: meie vaade sillalt, Nature Reviews Molecular Cell Biology 4 (10): 809-13
• Vares, E. W. Vares, J. F. (2002), 100 aastat tagasi: Walter Sutton ja pärilikkuse kromosoomiteooria, geneetika 160 (1): 1–4
• Daintith, John jt (1994), Teadlaste biograafiline entsüklopeedia, teine ​​trükk. Bristol, Suurbritannia: Füüsika Instituudi kirjastamine.