Kromosomi: što su, karakteristike i kako djeluju

Naša DNA koja se nalazi u jezgri naših stanica organizirana je u obliku kromosoma, strukture vidljive tijekom diobe stanica koje su naslijeđene od očeva i majki.

U njima su geni koji kodiraju naše anatomske i osobine ličnosti. Oni nisu nešto jedinstveno za ljude, jer svaki organizam ima kromosome, iako u različitim oblicima i količinama.

Pogledajmo pobliže što su, koji su njihovi dijelovi, što sadrže i koja je razlika između eukariotskih organizama i prokariontskih organizama.

• Povezani članak: "Glavne vrste stanica ljudskog tijela"

Što su kromosomi

Kromosomi (od grčkog "chroma", "boja, bojenje" i "soma", "tijelo ili element") su svaka od visoko organiziranih struktura koje se sastoje od DNA i proteina, u kojem se nalazi većina genetskih informacija. Razlog za njihovo ime je zbog činjenice da su, kad su otkriveni, to zahvaljujući činjenici da su to strukture koje tamno mrlje u pripravcima mikroskopa.

Dok su kromosomi unutar stanične jezgre u eukariotskim stanicama, to je tijekom mitoze i mejoza, kada se stanica dijeli, kromosomi predstavljaju svoj karakteristični X (ili Y) oblik.

Broj kromosoma jedinki iste vrste je stalanTo je često korišten kriterij u biološkim znanostima da bi se utvrdilo gdje vrsta počinje i završava. Broj kromosoma neke vrste naveden je brojem, naziva se Ploidy, a simboliziraju je 1n, 2n, 4n... ovisno o vrsti stanice i karakteristikama organizma. Ljudska bića imaju 23 para kromosoma, od kojih jedan par određuje naš spol.

Građa i kemijski sastav kromatina

Kromosomi eukariotskih stanica su duge molekule DNA s dvostrukom zavojnicom Oni su usko povezani s proteinima dvije vrste, histonima i nehistonima.

Kako se mogu pronaći kromosomi, ovisi o fazi stanice. Mogu se naći labavo zbijene i labave, kao u jezgrama stanica na sučelju ili u normalnom stanju, ili vrlo zbijen i odvojeno vidljiv, kao što se događa kada se dogodi mitotička metafaza, jedna od faza podjele mobilni.

Kromatin je oblik u kojem se DNA manifestira u staničnoj jezgri, i moglo bi se reći da su od toga napravljeni kromosomi. Ova se komponenta sastoji od DNA, histonskih i nehistonskih proteina, kao i RNA.

1. Histoni

Histoni su proteini bogati lizinom i argininom, koji u interakciji s DNK tvore podjedinicu, koja se naziva nukleosom i koja se ponavlja kroz kromatin. Glavni histoni pronađeni u eukariotskim organizmima su: H1, H2A, H2B, H3 i H4.

Geni koji kodiraju histone grupirani su u niše ili "nakupine", koje se ponavljaju od desetaka do stotina puta. Svaka skupina sadrži gene bogate parovima G-C (gvanin-citozin), koji kodiraju histone sljedećim redoslijedom H1-H2A-H3-H2B-H4.

2. Nukleosom

Kromatin se tijekom međufaze može promatrati pomoću elektronskog mikroskopa koji ima oblik sličan obliku ogrlice ili krunice. Svaki je biser na ogrlici sferna podjedinica, koja se naziva nukleosom, povezana zajedno s DNK vlaknima i osnovna je jedinica kromatina.

Nukleosom je normalno povezan s 200 parova baza DNA, koju tvore medula i karika. Medula se sastoji od oktamera načinjenog od dvije podjedinice histona H2A, H2B, H3 i H4. Oko srži DNA je namotana, čineći gotovo dva zavoja. Ostatak DNA dio je veznika, koji djeluje u interakciji s histonom H1.

Povezanost DNA s histonima stvara nukleosome, promjera oko 100 Å (Ångström). Zauzvrat, nukleosomi se mogu namotati tako da tvore solenoid, koji čini vlakna kromatina međufaznih jezgri (300 Å). Oni se mogu još više uviti, tvoreći super solenoide promjera 6000 Å, tvoreći vlakna metafaznih kromosoma.

3. Nehistonični proteini

Nehistonski proteini su proteini osim histona koji se ekstrahiraju iz kromatina jezgri natrijevim kloridom (NaCl), imaju visok sadržaj osnovnih aminokiselina (25%), visok sadržaj kiselih aminokiselina (20-30%), visok udio prolina (7%) ili nizak sadržaj hidrofobnih aminokiselina.

Dijelovi kromosoma

Organizacija kromatina nije jednolična u čitavom kromosomu. Može se razlikovati niz diferenciranih elemenata: centromere, telomeri, regije za organiziranje nukleusa i kronometri, koji svi mogu sadržavati specifične sekvence DNA.

1. Centromere

Centromera je dio kromosoma koji, kad se oboji, izgleda manje obojen u usporedbi s ostatkom. To je područje kromosoma koje djeluje s vlaknima akromatskog vretena od profaze do anafaze, i u mitozi i u mejozi. Odgovorna je za izvođenje i regulaciju kromosomskih pokreta koji se javljaju u fazama stanične diobe.

2. Telomeri

Telomeri su dijelovi kromosoma koji tvore udove. To su regije u kojima postoji nekodirajuća DNA, koja se jako ponavlja, čija je glavna funkcija strukturna stabilnost kromosoma u eukariotskim stanicama.

3. Regije koje organiziraju nukleol

Pored centromera i telomera, koji se nazivaju primarnim suženjimaU nekim kromosomima mogu se naći i druge vrste tankih područja, nazvane sekundarnim suženjima, koja su usko povezana s prisutnošću ribosomskih sekvenci DNA.

Te regije su regije koje organiziraju nukleus (NOR). Slijedovi ribosomske DNA obuhvaćeni su nukleolom, koji ostaje obuhvaćen NOR-ovima veći dio staničnog ciklusa.

4. Kromomeri

Kromomeri su gusta i kompaktna područja kromosoma, koji su raspoređeni manje-više jednoliko duž kromosoma, a mogu se vizualizirati tijekom faza mitoze ili mejoze s manje kondenzacije kromatina (profaze).

• Možda vas zanima: "Razlike između DNA i RNA"

Oblik kromosoma

Oblik kromosoma jednak je za sve somatske (neseksualne) stanice i karakterističan za svaku vrstu. Oblik u osnovi ovisi o mjesto kromosoma i njegovo mjesto na kromatidi.

Kao što smo već spomenuli, kromosom se u osnovi sastoji od centromere koja dijeli kromosom na kratki i dugi krak. Položaj centromere može se razlikovati od kromosoma do kromosoma, dajući im različite oblike.

1. Metacentrična

To je prototipski kromosom, a centromera se nalazi u sredini kromosoma, a dva kraka imaju jednaku duljinu.

2. Submetacentrični

Duljina jednog kraka kromosoma veća je od drugog, ali nije nešto pretjerano.

3. Acrocentric

Jedna ruka je vrlo kratka, a druga vrlo duga.

4. Telocentrična

Jedan krak kromosoma vrlo je kratak, a centromera ima vrlo jedan kraj.

Zakon numeričke postojanosti

Obično u većine životinjskih i biljnih vrsta, sve jedinke iste imaju konstantan i utvrđen broj kromosoma, koji čine njegov kariotip. To se pravilo naziva zakonom numeričke postojanosti kromosoma. Na primjer, u slučaju ljudskih bića, velika većina nas predstavlja njih 23 para.

Međutim, istina je da postoje pojedinci koji zbog pogrešaka u raspodjeli kromosoma tijekom stvaranja spolnih stanica ili spolnih stanica, oni dobivaju različit broj kromosomi. To je slučaj medicinskih stanja poput Downovog sindroma (trisomija 21. kromosoma), Klinefeltera (XXY muškarci) XYY muškarca i XXX žene.

Broj kromosoma izloženih od diploidnih vrstaKao i u našem slučaju, on ima dva para kromosoma svake vrste i predstavljen je kao 2n. U haploidnim organizmima, odnosno koji sadrže samo jedan set svakog kromosoma, oni su predstavljeni slovom n. Postoje poliploidne vrste koje imaju više od dva kompleta svakog kromosoma, predstavljene kao 3n, 4n ...

Koliko god iznenađujuće izgledalo, ne postoji veza između broja kromosoma i njihovog stupnja složenosti. Postoje biljne vrste, poput Haplopappus gracilis, koji ima samo četiri kromosoma, dok ostalo povrće, poput biljke krušne pšenice, ima 42, više od naše vrste, ali svejedno je povrće bez mozga ili drugih organa. Organizam s najviše dosad poznatih kromosoma naziva se Aulacantha, je mikroorganizam koji ima 1600 kromosoma

Spolni kromosomi

U mnogim se organizmima jedan od homoloških parova kromosoma razlikuje od ostalih i određuje spol jedinke. Ovaj To se događa u ljudskoj vrsti i ti se kromosomi nazivaju spolnim kromosomima ili heterokromosomima.

XY sustav određivanja

Ovo je sustav za određivanje spola ljudi i mnogih drugih životinja:

Ženke su XX (homogena ženka), tj. imaju dva X kromosoma i moći će isporučiti jajašca samo s X kromosomom.

S druge strane, muškarci su XY (heterogametni mužjak), imaju X i Y kromosom i mogu dati spermu bilo jednim ili drugim.

Unija između jajne stanice i sperme dat će pojedincima ili XX ili XY, vjerojatnost je 50% jednog ili drugog biološkog spola.

ZW sustav određivanja

To je slučaj kod drugih vrsta, poput leptira ili ptica. Suprotan je slučaj u prethodnom slučaju i zbog toga je poželjno koristiti druga slova kako bi se izbjegla zabuna.

Mužjaci su ZZ (homogametni mužjak), a ženke ZW (heterogametna ženka).

XO sustav za određivanje

A ako se prethodni sustav nije pokazao vrlo rijetkim, ovaj zasigurno nikoga neće ostaviti ravnodušnim.

Javlja se uglavnom u riba i vodozemaca, a također i kod nekih drugih insekata, jer nemaju spolni kromosom osim X, tj. nemaju nešto poput Y.

Spol se određuje prema tome imaju li dva X-a ili samo jedan. Mužjak je XO, to znači da ima samo jedan spolni kromosom, X, dok je ženka XX, ima dva.

Ljudski kromosomi

Ljudi imaju 23 para kromosoma, od kojih su 22 autosomi i jedan par spolnih kromosoma. Ovisno o tome jeste li muško ili žensko, imate spolne kromosome XY odnosno XX.

Ukupna veličina ljudskog genoma, odnosno broja gena koje naša vrsta ima, iznosi oko 3.200 milijuna parova baza DNA, koji sadrže između 20.000-25.000 gena. Kodirana sekvenca ljudske DNA sadrži informacije potrebne za ekspresiju humanog proteoma, to jest skup proteina koje ljudi sintetiziraju i to je uzrok da smo takvi kakvi jesmo.

Procjenjuje se da bi oko 95% DNA povezane s genima odgovaralo nekodirajućoj DNA, obično zvanoj "smeća DNA": pseudogeni, fragmenti gena, introni... Iako, iako se mislilo da su te sekvence DNA kromosomske regije bez funkcije, u posljednje vrijeme istraživanja to dovode u pitanje afirmacija.

Prokariotski kromosom

Prokariotski organizmi, čija su kraljevstva bakterija i arheja, imaju samo jedan kromosom, u kružnom obliku, iako je istina da postoje iznimke od ovog pravila. Ova vrsta kromosoma, koja se obično naziva bakterijskim kromosomom, može sadržavati oko 160 000 baznih parova.

Ovaj je kromosom raspršen po citoplazmi organizma, jer ta živa bića nemaju definiranu jezgru.

Bibliografske reference:

• Olins, D. I.; Olins, A. L. (2003), Povijest kromatina: naš pogled s mosta, Nature Reviews Molecular Cell Biology 4 (10): 809-13
• Vrana, E. W.; Vrana, J. F. (2002), Prije 100 godina: Walter Sutton i teorija nasljedstva kromosoma, Genetika 160 (1): 1-4
• Daintith, John i sur., (1994.), Biografska enciklopedija znanstvenika, drugo izdanje. Bristol, UK: Institut za fiziku, izdavaštvo.