Chromosomos: kokie jie yra, savybės ir kaip jie veikia

Mūsų DNR, esanti ląstelių branduolyje, yra organizuota chromosomų pavidalu, ląstelių dalijimosi metu matomos struktūros, paveldėtos tiek iš tėvų, tiek iš motinų.

Juose yra genai, koduojantys mūsų anatomines ir asmenybės savybes. Jie nėra kažkas unikalaus žmonėms, nes kiekvienas organizmas turi chromosomas, nors ir skirtingos formos bei kiekio.

Pažvelkime atidžiau, kokie jie yra, kokios yra jų dalys, ko jie turi ir kuo skiriasi eukariotiniai organizmai nuo prokariotinių organizmų.

• Susijęs straipsnis: "Pagrindiniai žmogaus kūno ląstelių tipai"

Kas yra chromosomos

Chromosomos (iš graikų kalbos „chroma“, „spalva, dažymas“ ir „soma“, „kūnas ar elementas“) yra kiekviena iš labai organizuotų struktūrų, sudaryta iš DNR ir baltymų, kuriame randama didžioji genetinės informacijos dalis. Jų vardo priežastis yra ta, kad kai jie buvo atrasti, tai buvo dėka to, kad jie yra struktūros, tamsiai dėmės mikroskopo preparatuose.

Nors eukariotinėse ląstelėse chromosomos yra ląstelės branduolyje, tai vyksta mitozės metu ir mejozė, kai ląstelė dalijasi, chromosomos pateikia jiems būdingą X (arba Y) formą.

Tos pačios rūšies individų chromosomų skaičius yra pastovusTai yra plačiai naudojamas kriterijus biologijos moksluose siekiant nustatyti, kur rūšis prasideda ir baigiasi. Rūšių chromosomų skaičius nurodomas skaičiumi, jis vadinamas Ploidy ir jį simbolizuoja 1n, 2n, 4n... priklausomai nuo ląstelės tipo ir organizmo savybių. Žmonės turi 23 chromosomų poras, viena pora lemia mūsų lytį.

Chromatino struktūra ir cheminė sudėtis

Eukariotų ląstelių chromosomos yra ilgos dvigubos spiralės DNR molekulės Jie yra glaudžiai susiję su dviejų tipų - histonų ir nehistonų - baltymais.

Tai, kaip galima rasti chromosomas, priklauso nuo ląstelės fazės. Jie gali būti laisvai suspausti ir laisvi, pavyzdžiui, sąsajos ląstelių branduoliuose arba įprastoje būsenoje, arba labai suspaustas ir atskirai matomas, kaip būna, kai įvyksta mitozinė metafazė, viena iš dalijimosi fazių mobilusis.

Chromatinas yra forma, kurioje DNR pasireiškia ląstelės branduolyjeir, galima sakyti, iš to yra chromosomos. Šis komponentas susideda iš DNR, histono ir ne histono baltymų, taip pat RNR.

1. Histonai

Histonai yra baltymai, kuriuose gausu lizino ir arginino, kurie sąveikauja su DNR ir sudaro subvienetą, vadinamą nukleosoma, kuris kartojasi visame chromatine. Pagrindiniai histonai, randami eukariotų organizmuose, yra šie: H1, H2A, H2B, H3 ir H4.

Histonus koduojantys genai yra sugrupuoti į nišas arba „grupes“, kurios kartojasi nuo dešimčių iki šimtų kartų. Kiekviename klasteryje yra genų, kuriuose gausu G-C (guanino-citozino) porų, koduojančių histonus tokia tvarka H1-H2A-H3-H2B-H4.

2. Nukleosoma

Interfazės metu chromatiną galima stebėti naudojant elektroninį mikroskopą, kurio forma panaši į karolį ar rožinį. Kiekvienas karolių perlas yra sferinis subvienetas, vadinamas nukleosoma, sujungtas su DNR skaidulomis, ir yra pagrindinis chromatino vienetas.

Nukleosoma paprastai siejama su 200 bazinių DNR porų, suformuota iš smegenų ir linkerio. Medulą sudaro oktameras, sudarytas iš dviejų histonų H2A, H2B, H3 ir H4 subvienetų. Aplink čiulpus DNR suvyniojama, atliekant beveik du posūkius. Likusi DNR yra linkerio dalis, sąveikaujanti su histonu H1.

Susiejus DNR su histonais, susidaro apie 100 Å (Ångström) skersmens nukleosomos. Savo ruožtu nukleosomos gali būti suvyniotos, kad susidarytų solenoidas, kuris sudaro tarpfazių branduolių chromatino skaidulas (300 Å). Jie gali dar labiau pasisukti, formuodami super solenoidus, kurių skersmuo yra 6000 Å, formuojant metafazių chromosomų skaidulas.

3. Nonhistoniniai baltymai

Ne histono baltymai yra baltymai, išskyrus histonus, kurie ekstrahuojami iš branduolių chromatino natrio chloridu (NaCl), turi daug bazinių amino rūgščių (25%), daug rūgščių aminorūgščių (20-30%), didelę prolino dalį (7%) arba mažai hidrofobinių amino rūgščių.

Chromosomų dalys

Chromatino organizacija nėra vienoda visoje chromosomoje. Galima išskirti diferencijuotų elementų seriją: centromerai, telomerai, branduolius organizuojantys regionai ir chronometrai, kuriuose visuose gali būti specifinių DNR sekų.

1. Centromeres

Centromera yra chromosomos dalis, kuri, nudažyta, atrodo mažiau beicuota, palyginti su likusia. Būtent chromosomos plotas sąveikauja su achromatinės verpstės skaidulomis nuo profazės iki anafazės - tiek mitozės, tiek mejozės atveju. Ji yra atsakinga už chromosomų judesių, vykstančių ląstelių dalijimosi fazėse, atlikimą ir reguliavimą.

2. Telomerai

Telomerai yra galūnes formuojančios chromosomų dalys. Tai yra regionai, kuriuose yra nekoduojanti, labai besikartojanti DNR, kurių pagrindinė funkcija yra struktūrinis chromosomų stabilumas eukariotinėse ląstelėse.

3. Branduolių organizavimo regionai

Be centromerų ir telomerų, kurie vadinami pirminiais susiaurėjimaisKai kuriose chromosomose galima rasti kitų tipų plonų sričių, vadinamų antrinėmis susiaurėjimais, kurios yra glaudžiai susijusios su ribosomų DNR sekų buvimu.

Tie regionai yra branduolį organizuojantys regionai (NOR). Ribosominės DNR sekos yra branduolyje, kurį NORai išlieka didžiąją ląstelės ciklo dalį.

4. Chromomerai

Chromomerai yra stori ir kompaktiški chromosomos regionai, kurios pasiskirsto daugmaž vienodai chromosomoje, ir gali būti vizualizuojamos mitozės ar mejozės fazėse, mažiau kondensuojant chromatiną (propazę).

• Galbūt jus domina: "DNR ir RNR skirtumai"

Chromosomos forma

Chromosomų forma yra vienoda visoms somatinėms (ne seksualinėms) ląstelėms ir būdinga kiekvienai rūšiai. Forma iš esmės priklauso nuo chromosomos vieta ir jos vieta ant chromatidės.

Kaip jau minėjome, chromosomą iš esmės sudaro centromera, padalijanti chromosomą į trumpą ir ilgą ranką. Centromeros padėtis įvairiose chromosomose gali skirtis, suteikdama joms skirtingas formas.

1. Metacentrinis

Tai yra prototipinė chromosoma, centromera yra chromosomos viduryje, o abi rankos yra vienodo ilgio.

2. Submetacentrinis

Vienos chromosomos rankos ilgis yra didesnis nei kitos, tačiau tai nėra kažkas perdėto.

3. Acrocentrinis

Viena ranka yra labai trumpa, o kita - labai ilga.

4. Telocentrinis

Viena chromosomos ranka yra labai trumpa, o centromera yra labai link vieno galo.

Skaitinio pastovumo dėsnis

Paprastai daugumoje gyvūnų ir augalų rūšių visų tų pačių asmenų chromosomų skaičius yra pastovus ir nustatytas, kurie sudaro jos kariotipą. Ši taisyklė vadinama skaitinių chromosomų pastovumo dėsniu. Pavyzdžiui, žmonių atveju didžioji dauguma mūsų pateikia 23 jų poras.

Tačiau tiesa, kad yra asmenų, kurie dėl chromosomų pasiskirstymo klaidų formuojantis lytinėms ląstelėms ar lytinėms ląstelėms, jos gauna skirtingą skaičių chromosomos. Tai pasakytina apie sveikatos sutrikimus, tokius kaip Dauno sindromas (21 chromosomos trisomija), Klinefelter (XXY patinai), XYY vyrai ir XXX moterys.

Chromosomų, kurias rodo diploidinės rūšys, skaičiusKaip ir mūsų atveju, jis turi dvi kiekvieno tipo chromosomų poras ir yra pavaizduotas kaip 2n. Haploidiniuose organizmuose, tai yra, kuriuose yra tik vienas kiekvienos chromosomos rinkinys, juos žymi raide n. Yra poliploidinių rūšių, turinčių daugiau nei du kiekvienos chromosomos rinkinius, vaizduojamus kaip 3n, 4n ...

Kad ir kaip keista, atrodo, kad nėra ryšio tarp chromosomų skaičiaus ir jų sudėtingumo laipsnio. Yra augalų rūšių, tokių kaip Haplopappus gracilis, kuriame yra tik keturios chromosomos, o kitose daržovėse, pavyzdžiui, duoniniame kviečių augale, yra 42 daugiau nei mūsų rūšyje, tačiau ji vis dar yra daržovė be smegenų ar kitų organų. Organizmas, turintis daugiausiai iki šiol žinomų chromosomų, vadinamas Aulacanthayra mikroorganizmas, turintis 1600 chromosomų

Lytinės chromosomos

Daugelyje organizmų viena iš homologinių chromosomų porų skiriasi nuo kitų ir lemia individo lytį. Tai Tai atsitinka žmonių rūšims ir šios chromosomos vadinamos lytinėmis arba heterochromosomomis.

XY nustatymo sistema

Tai yra žmonių ir daugelio kitų gyvūnų lyties nustatymo sistema:

Patelės yra XX (vienalytė patelė), tai yra turi dvi X chromosomas ir kiaušinius galės pristatyti tik su X chromosoma.

Kita vertus, vyrai yra XY (heterogametiniai patinai), turintys X ir Y chromosomas ir galintys duoti spermatozoidų arba su vienu, ir su kitu.

Kiaušialąstės ir spermos susijungimas suteiks asmenims arba XX arba XYtikimybė 50% būti vienos ar kitos biologinės lyties atstovams.

ZW nustatymo sistema

Tai yra kitų rūšių gyvūnai, pavyzdžiui, drugeliai ar paukščiai. Ankstesniu atveju yra priešingai, todėl norint išvengti painiavos, pageidautina naudoti kitas raides.

Patinai yra ZZ (homogametiškas patinas), o moterys - ZW (heterogametinė patelė).

XO nustatymo sistema

Ir jei ankstesnė sistema nepasirodė labai reta, ši tikrai nepaliks abejingų.

Tai daugiausia pasitaiko žuvims ir varliagyviams, taip pat kai kuriems kitiems vabzdžiams, nes jie neturi kitos lytinės chromosomos, išskyrus X, neturi kažko panašaus į Y.

Lytį lemia tai, ar jie turi du X, ar tik vieną. Vyras yra XO, tai reiškia, kad jis turi tik vieną lytinę chromosomą - X, o moteris yra XX, turinti dvi.

Žmogaus chromosomos

Žmonės turi 23 chromosomų poras, iš kurių 22 yra autosomos ir viena lytinių chromosomų pora. Priklausomai nuo to, ar esate vyras, ar moteris, turite atitinkamai XY arba XX lytines chromosomas.

Bendras žmogaus genomo dydis, ty genų, kuriuos turi mūsų rūšis, skaičius yra apie 3200 milijonų DNR bazių porų, kuriose yra nuo 20 000 iki 25 000 genų. Užkoduotoje žmogaus DNR sekoje yra informacija, reikalinga žmogaus proteomo ekspresijai, tai yra, baltymų rinkinys, kurį sintetina žmonės, ir tai yra priežastis, kodėl mes esame tokie, kokie esame.

Apskaičiuota, kad apie 95% su genais susijusios DNR atitiktų nekoduojančią DNR, paprastai vadinamą „šiukšlių DNR“: pseudogenai, genų fragmentai, intronai... Nors, nors buvo manoma, kad šios DNR sekos yra chromosomų regionai, neturintys jokios funkcijos, pastaruoju metu tyrimai tai suabejojo patvirtinimas.

Prokariotinė chromosoma

Prokariotiniai organizmai, kurių karalystės yra bakterijos ir archėjos, turi tik vieną žiedinę chromosomą, nors tiesa, kad yra šios taisyklės išimčių. Šio tipo chromosomose, paprastai vadinamose bakterijų chromosomomis, gali būti apie 160 000 bazinių porų.

Ši chromosoma yra išsibarsčiusi per organizmo citoplazmą, nes šios gyvos būtybės neturi apibrėžto branduolio.

Bibliografinės nuorodos:

• Olins, D. IR.; Olins, A. L. (2003), Chromatino istorija: mūsų vaizdas nuo tilto, Nature Reviews Molecular Cell Biology 4 (10): 809-13
• Varna, E. W. Varna, Dž. F. (2002), prieš 100 metų: Walteris Suttonas ir paveldimumo chromosomų teorija, genetika 160 (1): 1–4
• Daintith, John ir kt. (1994), Biografinė mokslininkų enciklopedija, antrasis leidimas. Bristolis, JK: Fizikos institutas Leidyba.