כרומוזומים: מה הם, מאפיינים ואיך הם עובדים

ה- DNA שלנו, שנמצא בגרעין התאים שלנו, מאורגן בצורה של כרומוזומים, מבנים הנראים במהלך חלוקת התאים שעוברים בתורשה מאבות ואמהות.

בהם נמצאים הגנים המקודדים את מאפיינינו האנטומיים והאישיותיים. הם אינם משהו ייחודי לבני אדם, שכן לכל אורגניזם יש כרומוזומים, אם כי בצורות ובכמויות שונות.

בואו נסתכל מקרוב על מה הם, מה החלקים שלהם, מה הם מכילים ומה ההבדל בין אורגניזמים אוקריוטים לבין אורגניזמים פרוקריוטים.

• מאמר קשור: "סוגי תאים עיקריים בגוף האדם"

מהם כרומוזומים

כרומוזומים (מה"כרומה "היוונית," צבע, מכתים "ו"סומה", "גוף או יסוד") הם כל אחד מהמבנים המאורגנים מאוד המורכבים מ- DNA וחלבונים, בו נמצא רוב המידע הגנטי. הסיבה לשמם נובעת מכך שכאשר הם התגלו זה הודות לעובדה שהם מבנים שמוכתמים כהים בתכשירי מיקרוסקופ.

בעוד שכרומוזומים נמצאים בתוך גרעין התא בתאים אוקריוטיים, זה נמצא במהלך המיטוזה ומיוזה, כאשר התא מתחלק, הכרומוזומים מציגים את צורת ה- X (או Y) האופיינית להם.

מספר הכרומוזומים של אנשים מאותו המין קבועזה קריטריון שנמצא בשימוש נרחב במדעים הביולוגיים כדי לקבוע היכן מין מתחיל ומסתיים. מספר הכרומוזומים של מין מוגדר במספר, הוא נקרא פלואידי והוא מסומל על ידי 1n, 2n, 4n... תלוי בסוג התא ומאפייני האורגניזם. לבני אדם 23 זוגות כרומוזומים, זוג אחד מהם קובע את המין שלנו.

מבנה והרכב כימי של הכרומטין

הכרומוזומים של תאים אוקריוטים הם מולקולות DNA כפולות של סליל כפול הם קשורים קשר הדוק לחלבונים משני סוגים, היסטונים ולא היסטונים.

האופן שבו ניתן למצוא כרומוזומים תלוי בשלב התא. ניתן למצוא אותם דחוסים ורופפים באופן רופף, כמו בגרעיני התאים בממשק או במצב רגיל, או דחוס מאוד ונראה בנפרד, כפי שקורה כאשר מתרחשת מטאפאזה מיטוטית, אחד משלבי החלוקה נייד.

הכרומטין הוא הצורה בה מתבטא ה- DNA בגרעין התאואפשר לומר שממנו עשויים כרומוזומים. רכיב זה מורכב מחלבוני DNA, היסטונים ולא היסטוניים, כמו גם RNA.

1. היסטונים

היסטונים הם חלבונים עשירים בליזין וארגינין, אשר מתקשרים עם DNA ליצירת יחידת משנה, הנקראת נוקלאוזום, החוזרת על עצמה בכל הכרומטין. ההיסטונים העיקריים המצויים באורגניזמים אוקריוטיים הם: H1, H2A, H2B, H3 ו- H4.

הגנים המקודדים היסטונים מקובצים בנישות או "אשכולות", החוזרים על עצמם מעשרות עד מאות פעמים. כל אשכול מכיל גנים עשירים בזוגות GC (גואנין-ציטוזין), המקודדים היסטונים בסדר הבא H1-H2A-H3-H2B-H4.

2. גרעין

ניתן לראות את הכרומטין במהלך אינטראפאזה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים, המציג צורה דומה לזו של שרשרת או מחרוזת. כל פנינה על השרשרת היא יחידת משנה כדורית, הנקראת נוקלאוזום, המקושרת יחד עם סיבי DNA, והיא היחידה הבסיסית של הכרומטין.

נוקלאוזום נקשר בדרך כלל עם 200 זוגות בסיס של DNA, נוצר על ידי מדולה וקישור. המדולה מורכבת מאוקטמר העשוי משתי יחידות משנה של ההיסטונים H2A, H2B, H3 ו- H4. מסביב למוח ה- DNA נפצע, ועושה כמעט שתי סיבובים. שאר ה- DNA הוא חלק מקשר, אינטראקציה עם היסטון H1.

הקשר של ה- DNA עם ההיסטונים מייצר נוקלאוזומים בקוטר של כ- 100 Å (Ångström). בתורו, ניתן לסלל את הנוקלאוזומים ליצירת סולנואיד, המהווה את סיבי הכרומטין של גרעיני הבין-פאזה (300 Å). הם יכולים להתפתל עוד יותר, ויוצרים סולנואידים סופר בקטרים ​​של 6000 Å, ויוצרים סיבי כרומוזומי מטאפאזה.

3. חלבונים לא היסטוניים

חלבונים שאינם היסטון הם חלבונים שאינם היסטונים המופקים מהכרומטין של הגרעינים עם נתרן כלורי (NaCl), יש תכולה גבוהה של חומצות אמינו בסיסיות (25%), תוכן גבוה של חומצות אמינו חומציות (20-30%), שיעור גבוה של פרולין (7%) או תוכן נמוך של חומצות אמינו הידרופוביות.

חלקי כרומוזומים

ארגון הכרומטין אינו אחיד בכל הכרומוזום. ניתן להבחין בסדרה של אלמנטים מובחנים: צנטרומרים, טלומרים, אזורי ארגון גרעינים וכרונומטרים, אשר כולם יכולים להכיל רצפי DNA ספציפיים.

1. צנטרומרים

הצנטרומר הוא החלק של הכרומוזום, שכאשר הוא מוכתם נראה פחות מוכתם לעומת השאר. זהו אזור הכרומוזום אשר מתקשר עם סיבי הציר האכרומטי מפרופאזה לאנאפאזה, הן במיטוזה והן במיוזה. היא אחראית לביצוע ויסות התנועות הכרומוזומליות המתרחשות בשלבי חלוקת התאים.

2. טלומרים

הטלומרים הם החלקים היוצרים גפיים בכרומוזומים. הם אזורים בהם קיים DNA לא מקודד, החוזר על עצמו מאוד, שתפקידם העיקרי הוא היציבות המבנית של הכרומוזומים בתאים האאוקריוטים.

3. אזורי ארגון גרעינים

בנוסף לצנטרומרים ולטלומרים, הנקראים כיווצים ראשונייםבחלק מהכרומוזומים ניתן למצוא סוגים אחרים של אזורים דקים, הנקראים כיווצים משניים, שקשורים קשר הדוק לנוכחות רצפי DNA ריבוזומליים.

אזורים אלה הם האזורים המארגנים את הגרעין. רצפי ה- DNA הריבוזומליים מוקפים בתוך הגרעין, שנשאר מוקף על ידי ה- NOR במשך רוב מחזור התא.

4. כרומומרים

כרומומרים הם האזורים העבים והקומפקטיים של הכרומוזום, אשר מופצים פחות או יותר באופן אחיד לאורך הכרומוזום, וניתן לדמיין אותם בשלבי המיטוזה או המיוזה עם פחות עיבוי הכרומטין (פרובאז).

• יכול להיות שאתה מעוניין: "הבדלים בין DNA ו- RNA"

צורת כרומוזום

צורת הכרומוזומים זהה לכל התאים הסומטיים (שאינם מיניים), ואופיינית לכל אחד מהמינים. הצורה תלויה, מיסודה, ב מיקום הכרומוזום ומיקומו על הכרומטיד.

כפי שכבר הזכרנו, הכרומוזום מורכב בעצם מהצנטרומר המחלק את הכרומוזום לזרוע קצרה וארוכה. המיקום של הצנטרומר יכול להשתנות מכרומוזום לכרומוזום, מה שמקנה להם צורות שונות.

1. מטצנטרי

זהו הכרומוזום הפרוטוטיפי, שהצנטרומר נמצא באמצע הכרומוזום ושתי הזרועות באורך זהה.

2. תת-מרכזי

אורכו של זרוע אחת של הכרומוזום גדול מהשני, אך אין זה דבר מוגזם במיוחד.

3. אקרוצנטרי

זרוע אחת קצרה מאוד והשנייה ארוכה מאוד.

4. טלוצנטרי

זרוע אחת של הכרומוזום קצרה מאוד, והצנטרומר נמצא מאוד לקצה אחד.

חוק קביעות מספרית

בדרך כלל, ברוב מיני בעלי החיים והצמחים, לכל הפרטים של אותו מספר מספר קבוע וכרומוזומים קבועים, המהווים את הקריוטיפ שלו. כלל זה נקרא חוק הקביעות המספרית של הכרומוזומים. לדוגמא, במקרה של בני אדם, הרוב המכריע מאיתנו מציג 23 זוגות מהם.

עם זאת, נכון שיש אנשים שעקב שגיאות בהתפלגות הכרומוזומים במהלך היווצרותם של תאי מין או תאי מין, הם מקבלים מספר שונה של כרומוזומים. זה המקרה של מצבים רפואיים כמו תסמונת דאון (טריזומיה של כרומוזום 21), קלינפלטר (גברים XXY) גברים XYY ו- XXX נשים.

מספר הכרומוזומים המוצגים על ידי מינים דיפלואידיםכמו במקרה שלנו, יש לו שני זוגות כרומוזומים מכל סוג, והוא מיוצג כ- 2n. באורגניזמים הפלואידים, כלומר המכילים רק קבוצה אחת מכל כרומוזום, הם מיוצגים על ידי האות n. ישנם מינים פוליפלואידים, שיש להם יותר משתי קבוצות של כל כרומוזום, המיוצגים כ- 3n, 4n ...

עד כמה שזה נראה מפתיע, אין קשר בין מספר הכרומוזומים למידת המורכבות שלהם. ישנם מיני צמחים, כגון Haplopappus gracilis, שיש בו רק ארבעה כרומוזומים, בעוד שלירקות אחרים, כמו צמח חיטת הלחם, יש 42, יותר מהמין שלנו, אך הוא עדיין ירק ללא מוח או איברים אחרים. האורגניזם עם הכי הרבה כרומוזומים הידועים עד כה נקרא Aulacantha, הוא מיקרואורגניזם שיש לו 1600 כרומוזומים

כרומוזומי מין

באורגניזמים רבים אחד מזוגות הכרומוזומים ההומולוגיים שונה מהשאר, וקובע את מין הפרט. זֶה זה קורה במין האנושי וכרומוזומים אלה נקראים כרומוזומי מין או הטרוכרומוזומים.

מערכת קביעת XY

זו מערכת קביעת המין של בני אדם ובעלי חיים רבים אחרים:

נקבות הן XX (נקבה הומוגנית), כלומר בעלי שני כרומוזומי X והם יוכלו לספק ביציות רק עם כרומוזום X.

לעומת זאת, הזכרים הם XY (זכר הטרוגמטי), בעלי כרומוזום X ו- Y ויכולים לתת זרע זה עם זה או אחר.

האיחוד בין הביצית לזרע יעניק ליחידים או XX או XY, ההסתברות היא 50% מהיותו מין ביולוגי כזה או אחר.

מערכת קביעת ZW

זה של מינים אחרים, כמו פרפרים או ציפורים. ההפך הוא המקרה במקרה הקודם, ומסיבה זו עדיף להשתמש באותיות אחרות כדי למנוע בלבול.

גברים הם ZZ (זכר הומוגמטי), ונקבות הן ZW (נקבה הטרוגמטית).

מערכת קביעת XO

ואם המערכת הקודמת לא התבררה כנדירה מאוד, זו בוודאי לא תשאיר אף אחד אדיש.

זה קורה בעיקר אצל דגים ודו-חיים, וגם אצל חרקים אחרים, מכיוון שאין להם כרומוזום מיני שאינו X, כלומר אין לי משהו כמו Y.

המין נקבע על ידי האם יש להם שני איקסים או רק אחד. הזכר הוא XO, המשמעות היא שיש לו כרומוזום מיני אחד בלבד, X, בעוד הנקבה היא XX, שיש לו שניים.

כרומוזומים אנושיים

לבני אדם 23 זוגות כרומוזומים, 22 מהם אוטוזומים וזוג כרומוזומי מין. תלוי אם אתה זכר או נקבה, יש לך כרומוזומי המין XY או XX, בהתאמה.

הגודל הכולל של הגנום האנושי, כלומר מספר הגנים שיש למין שלנו, הוא כ -3,200 מיליון זוגות בסיסי DNA המכילים בין 20,000-25,000 גנים. רצף ה- DNA האנושי המקודד מכיל את המידע הדרוש לביטוי הפרוטאום האנושיכלומר, קבוצת החלבונים שבני אדם מסנתזים וזה הסיבה שאנחנו כמו שאנחנו.

ההערכה היא שכ- 95% מה- DNA הקשור לגנים יתאים ל- DNA שאינו מקודד, המכונה בדרך כלל "זבל DNA": פסאודוגנים, שברי גנים, אינטרונים... למרות שלמרות שחשבו שרצפי ה- DNA האלה הם אזורים כרומוזומליים ללא תפקוד, לאחרונה המחקר הטיל ספק בכך חִיוּב.

הכרומוזום הפרוקריוטי

לאורגניזמים פרוקריוטים, שממלכותיהם הם של חיידקים וארכיות, יש כרומוזום אחד בלבד, בצורה מעגלית, אם כי נכון שיש חריגים לכלל זה. סוג זה של כרומוזום, המכונה בדרך כלל כרומוזום חיידקי, יכול להכיל כ -160,000 זוגות בסיס.

כרומוזום זה מפוזר ברחבי הציטופלזמה של האורגניזם, מכיוון שליצורים חיים אלה אין גרעין מוגדר.

הפניות ביבליוגרפיות:

• אולינס, ד. AND.; אולינס, א. ל. (2003), היסטוריית הכרומטין: מבטנו מהגשר, ביקורות טבע ביולוגיה של תאים מולקולריים 4 (10): 809-13
• עורב, E. W.; קרואו, ג'יי. פ. (2002), לפני 100 שנה: וולטר סאטון ותורת התורשה בכרומוזום, גנטיקה 160 (1): 1-4
• Daintith, John, et al., (1994), אנציקלופדיה ביוגרפית של מדענים, מהדורה שנייה. בריסטול, בריטניה: המכון להוצאת פיזיקה.