Kromosomit: mitä ne ovat, ominaisuudet ja miten ne toimivat

DNA, joka löytyy solujemme ytimestä, on järjestetty kromosomien muodossa, solujen jakautumisen aikana näkyvät rakenteet, jotka ovat peritty sekä isiltä että äideiltä.

Niissä ovat geenit, jotka koodaavat anatomisia ja persoonallisuutemme ominaisuuksia. Ne eivät ole jotain ainutlaatuista ihmisille, koska jokaisella organismilla on kromosomeja, vaikka ne ovat eri muodoissa ja määrissä.

Katsotaanpa tarkemmin, mitä ne ovat, mitkä ovat niiden osat, mitä ne sisältävät ja mikä on ero eukaryoottisten organismien ja prokaryoottisten organismien välillä.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Tärkeimmät ihmiskehon solutyypit"

Mitä ovat kromosomit

Kromosomit (kreikan kielestä "chroma", "väri, värjäys" ja "soma", "runko tai elementti") ovat kukin erittäin organisoiduista rakenteista, jotka koostuvat DNA: sta ja proteiineista, jossa suurin osa geneettisestä tiedosta löytyy. Syy heidän nimensä johtuu siitä, että kun ne löydettiin, se johtui siitä, että ne ovat rakenteita, jotka tahraavat tummasti mikroskooppivalmisteissa.

Vaikka kromosomit ovat solun ytimessä eukaryoottisoluissa, se tapahtuu mitoosin aikana ja meioosi, kun solu jakautuu, kromosomeilla on ominainen X (tai Y) muoto.

Saman lajin yksilöiden kromosomien määrä on vakioTämä on yleisesti käytetty kriteeri biologisissa tieteissä sen määrittämiseksi, mistä laji alkaa ja päättyy. Lajin kromosomien lukumäärä määritetään numerolla, sitä kutsutaan Ploidyksi ja sitä symboloivat 1n, 2n, 4n... solutyypistä ja organismin ominaisuuksista riippuen. Ihmisillä on 23 kromosomiparia, joista yksi määrittää sukupuolemme.

Kromatiinin rakenne ja kemiallinen koostumus

Eukaryoottisten solujen kromosomit ovat pitkät kaksoiskierteen DNA-molekyylit Ne liittyvät läheisesti kahden tyyppisiin proteiineihin, histoneihin ja ei-histoneihin.

Se, kuinka kromosomeja löytyy, riippuu solun vaiheesta. Ne löytyvät löyhästi tiivistetyistä ja löyhistä, kuten rajapinnan solujen ytimissä tai normaalissa tilassa, tai erittäin tiivistetty ja erikseen näkyvä, kuten tapahtuu, kun mitoottinen metafaasi esiintyy, yksi jakautumisen vaiheista mobiili.

Kromatiini on muoto, jossa DNA ilmenee solutumassa, ja voit sanoa, että kromosomit ovat siitä tehty. Tämä komponentti koostuu DNA: sta, histonisista ja ei-histonisista proteiineista sekä RNA: sta.

1. Histonit

Histonit ovat runsaasti lysiiniä ja arginiinia sisältäviä proteiineja, jotka ovat vuorovaikutuksessa DNA: n kanssa muodostaen alayksikön, jota kutsutaan nukleosomiksi, joka toistuu koko kromatiinissa. Tärkeimmät eukaryoottisissa organismeissa löydetyt histonit ovat: H1, H2A, H2B, H3 ja H4.

Histoneja koodaavat geenit on ryhmitelty kapealle tai "klustereiksi", jotka toistuvat kymmenistä satoihin kertoihin. Jokainen klusteri sisältää geenejä, joissa on runsaasti G-C (guaniini-sytosiini) -pareja ja koodaavat histoneja seuraavassa järjestyksessä H1-H2A-H3-H2B-H4.

2. Nukleosomi

Kromatiinia voidaan rajapinnan aikana havaita elektronimikroskoopilla, jolla on samanlainen muoto kuin kaulakorulla tai rukousnauhalla. Jokainen kaulakorun helmi on pallomainen alayksikkö, jota kutsutaan nukleosomiksi, joka on kytketty yhteen DNA-kuitujen kanssa, ja se on kromatiinin perusyksikkö.

Nukleosomi liittyy normaalisti 200 emäspariin DNA: ta, jonka muodostavat medulla ja linkkeri. Medulla koostuu oktamerista, joka on valmistettu histonien H2A, H2B, H3 ja H4 kahdesta alayksiköstä. Ytimen ympärillä DNA on haavoitettu, melkein kaksi kierrosta. Loput DNA: sta on osa linkkeriä vuorovaikutuksessa histoni H1: n kanssa.

DNA: n liittyminen histonien kanssa tuottaa halkaisijaltaan noin 100 Å (Ångström) nukleosomeja. Puolestaan ​​nukleosomit voidaan kelata muodostamaan solenoidi, joka muodostaa välivaiheen ytimien (300 A) kromatiinikuidut. Ne voivat kiertyä entisestään muodostaen super-solenoidit, joiden halkaisija on 6000 Å, muodostaen metafaasikromosomien kuidut.

3. Ei-histoniset proteiinit

Ei-histoniproteiinit ovat muut proteiinit kuin histonit, jotka uutetaan ytimien kromatatiinista natriumkloridilla (NaCl), sisältää runsaasti emäksisiä aminohappoja (25%), runsaasti happamia aminohappoja (20-30%), suurta osaa proliinia (7%) tai vähän hydrofobisia aminohappoja.

Kromosomien osat

Kromatiinin organisointi ei ole yhtenäinen koko kromosomissa. Voidaan erottaa joukko erilaistuneita elementtejä: sentromeerit, telomeerit, nukleoleja järjestävät alueet ja kronometrit, jotka kaikki voivat sisältää spesifisiä DNA-sekvenssejä.

1. Centromeres

Sentromeri on kromosomin osa, joka värjäytyneenä näyttää vähemmän tahraantuneelta muuhun verrattuna. Kromosomin alue on vuorovaikutuksessa akromaattisen karan kuitujen kanssa profaasista anafaasiin, sekä mitoosissa että meioosissa. Se on vastuussa solujen jakautumisen vaiheiden aikana tapahtuvien kromosomaalisten liikkeiden suorittamisesta ja säätämisestä.

2. Telomeerit

Telomeerit ovat kromosomien raajaa muodostavia osia. Ne ovat alueita, joilla on erittäin toistuvaa ei-koodaavaa DNA: ta, jonka päätehtävä on kromosomien rakenteellinen vakaus eukaryoottisoluissa.

3. Nucleolus-järjestelyalueet

Centromerien ja telomeerien lisäksi, joita kutsutaan ensisijaisiksi supistuksiksiJoistakin kromosomeista löytyy muun tyyppisiä ohuita alueita, joita kutsutaan sekundaarisiksi supistuksiksi, jotka liittyvät läheisesti ribosomaalisten DNA-sekvenssien läsnäoloon.

Nämä alueet ovat nukleoleja järjestäviä alueita (NOR). Ribosomaaliset DNA-sekvenssit sisältyvät nukleolukseen, jonka NOR: t ympäröivät suuren osan solusyklistä.

4. Kromomeerit

Kromomeerit ovat kromosomin paksuja ja pienikokoisia alueita, jotka ovat jakautuneet enemmän tai vähemmän tasaisesti kromosomia pitkin, ja ne voidaan visualisoida mitoosin tai meioosin vaiheiden aikana, kun kromatiini (propaasi) kondensoituu vähemmän.

• Saatat olla kiinnostunut: "Erot DNA: n ja RNA: n välillä"

Kromosomin muoto

Kromosomien muoto on sama kaikille somaattisille (ei-seksuaalisille) soluille, ja se on ominaista jokaiselle lajille. Muoto riippuu pohjimmiltaan kromosomin sijainti ja sijainti kromatidissa.

Kuten olemme jo maininneet, kromosomi koostuu periaatteessa sentromeeristä, joka jakaa kromosomin lyhyeksi ja pitkäksi käsivarreksi. Sentromeerin sijainti voi vaihdella kromosomista toiseen ja antaa niille erilaisen muodon.

1. Metasentrinen

Se on prototyyppinen kromosomi, sentromeri sijaitsee kromosomin keskellä ja molemmilla käsivarsilla on sama pituus.

2. Submetasentrinen

Kromosomin yhden haaran pituus on suurempi kuin toisen, mutta se ei ole jotain liioiteltuja.

3. Acrocentrinen

Yksi käsivarsi on hyvin lyhyt ja toinen hyvin pitkä.

4. Telocentrinen

Kromosomin yksi käsivarsi on hyvin lyhyt, sentromeerin ollessa hyvin kohti toista päätä.

Numeerisen vakauden laki

Normaalisti useimmissa eläin- ja kasvilajeissa kaikilla saman yksilöillä on vakio ja määritetty määrä kromosomeja, jotka muodostavat sen karyotyypin. Tätä sääntöä kutsutaan kromosomien numeerisen vakauden laiksi. Esimerkiksi ihmisten tapauksessa valtaosa meistä esittää 23 paria heistä.

On kuitenkin totta, että on ihmisiä, jotka kromosomien jakautumisvirheiden vuoksi sukusolujen tai sukupuolisolujen muodostumisen aikana he saavat eri määrän kromosomit. Tämä koskee lääketieteellisiä sairauksia, kuten Downin oireyhtymä (kromosomin 21 trisomia), Klinefelter (XXY urokset) XYY urokset ja XXX naaraat.

Diploidilajien osoittamien kromosomien lukumääräKuten meidän tapauksessamme, sillä on kaksi kromosomiparia kutakin tyyppiä, ja sitä edustaa 2n. Haploidisissa eliöissä, jotka sisältävät vain yhden kussakin kromosomissa, niitä edustaa n-kirjain. On olemassa polyploidilajeja, joissa on enemmän kuin kaksi kromosomiryhmää, edustettuna 3n, 4n ...

Niin yllättävältä kuin se saattaa tuntua, kromosomien lukumäärän ja niiden monimutkaisuusasteen välillä ei ole yhteyttä. On kasvilajeja, kuten Haplopappus gracilis, jolla on vain neljä kromosomia, kun taas muilla vihanneksilla, kuten leivän vehnäkasvilla, on 42 enemmän kuin lajillamme, mutta se on silti vihannes, jolla ei ole aivoja tai muita elimiä. Organismia, jolla on eniten kromosomeja, tunnetaan tähän mennessä, kutsutaan Aulacanthaksi, on mikro-organismi, jolla on 1600 kromosomia

Sukukromosomit

Monissa organismeissa yksi homologisista kromosomipareista eroaa muista ja määrittelee yksilön sukupuolen. Tämä Se tapahtuu ihmislajissa ja näitä kromosomeja kutsutaan sukupuolikromosomeiksi tai heterokromosomeiksi.

XY-määritysjärjestelmä

Tämä on ihmisten ja monien muiden eläinten sukupuolenmääritysjärjestelmä:

Naiset ovat XX (homogeeninen naaras), toisin sanoen on kaksi X-kromosomia ja pystyy toimittamaan munia vain X-kromosomin kanssa.

Miehet ovat toisaalta XY (heterogameettinen uros), joilla on X- ja Y-kromosomi ja jotka voivat antaa siittiöitä joko yhdessä tai toisessa.

Munasolun ja siittiöiden välinen liitos antaa yksilöille tai XX tai XY, jonka todennäköisyys on 50% yhdestä tai toisesta biologisesta sukupuolesta.

ZW-määritysjärjestelmä

Tämä on muiden lajien, kuten perhosten tai lintujen, laji. Päinvastoin on tapaus edellisessä tapauksessa, ja tästä syystä on suositeltavaa käyttää muita kirjaimia sekaannusten välttämiseksi.

Miehet ovat ZZ (homogameettinen uros) ja naiset ZW (heterogameettinen naaras).

XO-määritysjärjestelmä

Ja jos edellinen järjestelmä ei osoittautunut kovin harvinaiseksi, tämä ei varmasti jätä ketään välinpitämättömäksi.

Sitä esiintyy pääasiassa kaloilla ja sammakkoeläimillä sekä joillakin muilla hyönteisillä, koska niillä ei ole muuta sukupuolikromosomia kuin X, ei ole jotain Y: tä.

Sukupuoli määräytyy sen mukaan, onko heillä kaksi X: tä vai vain yksi. Uros on XO, mikä tarkoittaa, että hänellä on vain yksi sukupuolikromosomi, X, kun taas naaras on XX, jolla on kaksi.

Ihmisen kromosomit

Ihmisillä on 23 kromosomiparia, joista 22 on autosomeja ja yksi pari sukupuolikromosomeja. Riippuen siitä, oletko mies vai nainen, sinulla on sukupuolikromosomit XY tai XX.

Ihmisen genomin kokonaiskoko eli lajissamme olevien geenien lukumäärä on noin 3200 miljoonaa DNA-emäsparia, jotka sisältävät 20 000-25 000 geeniä. Koodattu ihmisen DNA-sekvenssi sisältää ihmisen proteomin ilmentämiseen tarvittavat tiedot, toisin sanoen joukko proteiineja, joita ihmiset syntetisoivat, ja se on syy siihen, että olemme sellaisia ​​kuin olemme.

On arvioitu, että noin 95% geeneihin liittyvästä DNA: sta vastaisi koodaamatonta DNA: ta, jota yleensä kutsutaan "roskapostiksi": pseudogeenit, geenifragmentit, intronit... Vaikka vaikka näiden DNA-sekvenssien uskottiin olevan kromosomaalisia alueita, joilla ei ole toimintaa, tutkimus on viime aikoina kyseenalaistanut tämän vakuutus.

Prokaryoottinen kromosomi

Prokaryoottisilla organismeilla, joiden valtakunnat ovat bakteerien ja arkkien valtakuntia, on vain yksi kromosomi pyöreässä muodossa, vaikka onkin totta, että tästä säännöstä on poikkeuksia. Tämän tyyppinen kromosomi, jota yleensä kutsutaan bakteerikromosomiksi, voi sisältää noin 160 000 emäsparia.

Tämä kromosomi on hajallaan koko organismin sytoplasmassa, koska näillä elävillä olennoilla ei ole määriteltyä ydintä.

Bibliografiset viitteet:

• Olins, D. JA.; Olins, A. L. (2003), Kromatiinihistoria: näkymämme sillalta, Nature Reviews Molecular Cell Biology 4 (10): 809-13
• Crow, E. W. Crow, J. F. (2002), 100 vuotta sitten: Walter Sutton ja perinnöllisyyden kromosomiteoria, genetiikka 160 (1): 1-4
• Daintith, John et ai., (1994), Biographic Encyclopedia of Scientists, toinen painos. Bristol, Iso-Britannia: Fysiikan tutkimuslaitos.