Hromosomas: kādas tās ir, īpašības un kā tās darbojas

Mūsu DNS, kas atrodas mūsu šūnu kodolā, ir sakārtota hromosomu formā, šūnu dalīšanās laikā redzamas struktūras, kuras ir pārmantotas gan no tēviem, gan no mātēm.

Tajos ir gēni, kas kodē mūsu anatomiskās un personības īpašības. Tie nav kaut kas unikāls cilvēkiem, jo ​​katram organismam ir hromosomas, kaut arī dažādās formās un daudzumos.

Apskatīsim tuvāk, kādi tie ir, kādas ir to daļas, ko tie satur un kāda ir atšķirība starp eikariotu organismiem un prokariotu organismiem.

• Saistītais raksts: "Galvenie cilvēka ķermeņa šūnu tipi"

Kas ir hromosomas

Hromosomas (no grieķu valodas “chroma”, “krāsa, krāsošana” un “soma”, “ķermenis vai elements”) ir katra no ļoti organizētajām struktūrām, kas sastāv no DNS un olbaltumvielām, kurā atrodama lielākā daļa ģenētiskās informācijas. Viņu vārds ir saistīts ar faktu, ka to atklāšanas laikā tas notika pateicoties faktam, ka tās ir struktūras, kas mikroskopu preparātos tumši nokrāsojas.

Kamēr hromosomas atrodas šūnu kodolā eikariotu šūnās, tas notiek mitozes laikā un mejoze, kad šūna sadalās, hromosomām ir raksturīga X (vai Y) forma.

Vienas sugas indivīdu hromosomu skaits ir nemainīgsTas ir plaši izmantots kritērijs bioloģiskajās zinātnēs, lai noteiktu, kur suga sākas un beidzas. Sugas hromosomu skaits ir norādīts ar skaitli, to sauc par Ploidiju un to simbolizē 1n, 2n, 4n... atkarībā no šūnas veida un organisma īpašībām. Cilvēkiem ir 23 hromosomu pāri, no kuriem viens pāris nosaka mūsu dzimumu.

Hromatīna struktūra un ķīmiskais sastāvs

Eikariotu šūnu hromosomas ir garas dubultās spirāles DNS molekulas Tie ir cieši saistīti ar divu veidu olbaltumvielām - histoniem un nehistoniem.

Tas, kā var atrast hromosomas, ir atkarīgs no šūnas fāzes. Tie var būt brīvi saspiesti un vaļīgi, tāpat kā šūnu kodolos saskarnē vai normālā stāvoklī, vai ļoti saspiests un atsevišķi redzams, kā tas notiek, kad notiek mitotiskā metafāze, viena no dalīšanās fāzēm mobilais.

Hromatīns ir forma, kurā DNS izpaužas šūnas kodolā, un jūs varētu teikt, ka no tā sastāv hromosomas. Šo komponentu veido DNS, histona un nehistona proteīni, kā arī RNS.

1. Histoni

Histoni ir olbaltumvielas, kas bagātas ar lizīnu un arginīnu, kas mijiedarbojas ar DNS, veidojot apakšvienību, ko sauc par nukleosomu, kas atkārtojas visā hromatīnā. Galvenie histoni, kas atrodami eikariotu organismos, ir: H1, H2A, H2B, H3 un H4.

Gēni, kas kodē histonus, ir sagrupēti nišās vai "kopās", kuras tiek atkārtotas no desmitiem līdz simtiem reižu. Katrā kopā ir gēni, kas bagāti ar G-C (guanīna-citozīna) pāriem, kodējot histonus šādā secībā H1-H2A-H3-H2B-H4.

2. Nukleosoma

Starpfāzes laikā hromatīnu var novērot, izmantojot elektronu mikroskopu, kura forma ir līdzīga kaklarotai vai rožukronim. Katra kaklarotas pērle ir sfēriska apakšvienība, ko sauc par nukleosomu, kas savienota kopā ar DNS šķiedrām, un tā ir hromatīna pamatvienība.

Nukleosoma parasti ir saistīta ar 200 bāzes DNS pāriem, ko veido medulla un saite. Medulla sastāv no oktamēra, kas sastāv no divām histonu H2A, H2B, H3 un H4 apakšvienībām. Ap smadzenēm DNS tiek ievilkts, veicot gandrīz divus pagriezienus. Pārējā DNS ir daļa no saistītāja, kas mijiedarbojas ar histonu H1.

Asociējot DNS ar histoniem, rodas nukleosomas, kuru diametrs ir aptuveni 100 Å (Ångström). Savukārt nukleosomas var satīt, veidojot solenoīdu, kas veido starpfāžu kodolu hromatīna šķiedras (300 Å). Viņi var savīties vēl tālāk, veidojot super solenoīdus ar diametru 6000 Å, veidojot metafāzes hromosomu šķiedras.

3. Nonhistoniskās olbaltumvielas

Ar histonu nesaistīti proteīni ir olbaltumvielas, izņemot histonus, kuras no kodolu hromatīna ekstrahē ar nātrija hlorīdu (NaCl), ir augsts bāzisko aminoskābju saturs (25%), augsts skābo aminoskābju saturs (20–30%), augsts prolīna īpatsvars (7%) vai zems hidrofobo aminoskābju saturs.

Hromosomu daļas

Hromatīna organizācija nav vienmērīga visā hromosomā. Var atšķirt virkni diferencētu elementu: centromeres, telomerus, kodolu organizējošos reģionus un hronometrus, kas visi var saturēt specifiskas DNS sekvences.

1. Centromeres

Centromēra ir tā hromosomas daļa, kas, iekrāsojoties, šķiet mazāk iekrāsota salīdzinājumā ar pārējo. Tas ir hromosomas laukums, kas mijiedarbojas ar ahromatiskās vārpstas šķiedrām no profāzes līdz anafāzei gan mitozes, gan mejozes gadījumā. Tas ir atbildīgs par hromosomu kustību veikšanu un regulēšanu, kas rodas šūnu dalīšanās fāzēs.

2. Telomeres

Telomeres ir ekstremitāšu veidojošās hromosomu daļas. Tie ir reģioni, kuros ir nekodējama DNS, kas ļoti atkārtojas, un kuru galvenā funkcija ir hromosomu strukturālā stabilitāte eikariotu šūnās.

3. Kodolu organizēšanas reģioni

Papildus centromeriem un telomeriem, kurus sauc par primārajiem sašaurinājumiemDažās hromosomās var atrast cita veida plānos reģionus, ko dēvē par sekundāriem sašaurinājumiem, kas ir cieši saistīti ar ribosomu DNS sekvenciju klātbūtni.

Šie reģioni ir kodolu organizējošie reģioni (NOR). Ribosomālās DNS sekvences ir ietvertas kodolā, kuru NOR aptver gandrīz visu šūnu ciklu.

4. Hromomēri

Hromomēri ir biezi un kompakti hromosomu reģioni, kas ir sadalīti vairāk vai mazāk vienmērīgi gar hromosomu, un tos var vizualizēt mitozes vai mejozes fāzēs ar mazāku hromatīna (propāzes) kondensāciju.

• Jūs varētu interesēt: "Atšķirības starp DNS un RNS"

Hromosomu forma

Hromosomu forma visām somatiskajām (ne-seksuālajām) šūnām ir vienāda un raksturīga katrai sugai. Forma būtībā ir atkarīga no hromosomas atrašanās vieta un tā atrašanās vieta hromatīdā.

Kā jau minējām, hromosomu pamatā veido centromēra, kas sadala hromosomu īsā un garā rokā. Centromēra stāvoklis dažādās hromosomās var atšķirties, piešķirot tām dažādas formas.

1. Metacentrisks

Tā ir prototipiskā hromosoma, centrromere atrodas hromosomas vidū, un abām rokām ir vienāds garums.

2. Submetacentrisks

Hromosomas vienas rokas garums ir lielāks nekā otrs, taču tas nav kaut kas ļoti pārspīlēts.

3. Acrocentriski

Viena roka ir ļoti īsa, bet otra - ļoti gara.

4. Telocentriskais

Viena hromosomas roka ir ļoti īsa, tās centromēra ir ļoti tuvu vienam galam.

Skaitliskās pastāvības likums

Parasti lielākajā daļā dzīvnieku un augu sugu visiem tā paša indivīdiem ir nemainīgs un noteikts hromosomu skaits, kas veido tā kariotipu. Šo noteikumu sauc par hromosomu skaitliskās pastāvības likumu. Piemēram, cilvēku gadījumā lielākā daļa no mums uzrāda 23 viņu pārus.

Tomēr taisnība, ka ir indivīdi, kuri kļūdu dēļ hromosomu izplatībā dzimumšūnu vai dzimumšūnu veidošanās laikā viņi saņem atšķirīgu skaitu hromosomas. Tas attiecas uz tādiem medicīniskiem apstākļiem kā Dauna sindroms (21. hromosomas trisomija), Klinefelter (XXY vīrieši) XYY vīrieši un XXX sievietes.

Diploīdu sugu parādīto hromosomu skaitsTāpat kā mūsu gadījumā, tajā ir divi katra veida hromosomu pāri, un to attēlo kā 2n. Haploīdos organismos, tas ir, kas satur tikai vienu katras hromosomas kopu, tos attēlo burts n. Ir poliploīdas sugas, kurām ir vairāk nekā divi katras hromosomas komplekti, kas attēloti kā 3n, 4n ...

Lai cik pārsteidzoši tas varētu šķist, starp hromosomu skaitu un to sarežģītības pakāpi nav sakarības. Ir augu sugas, piemēram, Haplopappus gracilis, kurā ir tikai četras hromosomas, savukārt citiem dārzeņiem, piemēram, maizes kviešu augam, ir 42, vairāk nekā mūsu sugām, taču tas joprojām ir dārzenis bez smadzenēm vai citiem orgāniem. Organismu ar visvairāk līdz šim zināmajām hromosomām sauc par Aulacantha, ir mikroorganisms, kuram ir 1600 hromosomu

Dzimuma hromosomas

Daudzos organismos viens no homoloģiskajiem hromosomu pāriem atšķiras no pārējiem un nosaka indivīda dzimumu. Šis notiek cilvēku sugās, un šīs hromosomas sauc par dzimuma vai heterohromosomām.

XY noteikšanas sistēma

Šī ir cilvēku un daudzu citu dzīvnieku dzimuma noteikšanas sistēma:

Sievietes ir XX (viendabīgas sievietes), tas ir, ir divas X hromosomas, un olšūnas varēs piegādāt tikai ar X hromosomu.

Turpretī tēviņi ir XY (heterogamētisks tēviņš), kuriem ir X un Y hromosoma un kuri spēj dot spermu ar vienu vai otru.

Savienojums starp olšūnu un spermu indivīdiem dos vai nu XX, vai XYvarbūtība ir 50% no viena vai otra bioloģiskā dzimuma.

ZW noteikšanas sistēma

Tas attiecas uz citām sugām, piemēram, tauriņiem vai putniem. Pretējā situācija ir iepriekšējā gadījumā, un šī iemesla dēļ ir ieteicams izmantot citus burtus, lai izvairītos no neskaidrībām.

Tēviņi ir ZZ (homogamētisks tēviņš), un sievietes ir ZW (heterogamētiskas mātītes).

XO noteikšanas sistēma

Un, ja iepriekšējā sistēma neizrādījās ļoti reta, šī noteikti neatstās vienaldzīgu nevienu.

Tas galvenokārt notiek zivīs un abiniekos, kā arī dažos citos kukaiņos, jo tiem nav citas dzimuma hromosomas kā X, tas ir, nav kaut kas līdzīgs Y.

Dzimumu nosaka pēc tā, vai viņiem ir divas X vai tikai viena. Tēviņš ir XO, tas nozīmē, ka viņam ir tikai viena dzimuma hromosoma X, savukārt sievietei ir XX, kurai ir divas.

Cilvēka hromosomas

Cilvēkiem ir 23 hromosomu pāri, no kuriem 22 ir autosomas un viens dzimuma hromosomu pāris. Atkarībā no tā, vai esat vīrietis vai sieviete, jums ir attiecīgi XY vai XX dzimuma hromosomas.

Cilvēka genoma kopējais lielums, tas ir, mūsu sugas gēnu skaits ir aptuveni 3200 miljoni DNS bāzes pāru, kas satur no 20 000 līdz 25 000 gēnu. Kodētā cilvēka DNS secība satur informāciju, kas nepieciešama cilvēka proteoma ekspresijai, tas ir, olbaltumvielu kopums, ko sintezē cilvēki, un tas ir iemesls tam, ka mēs esam tādi, kādi esam.

Ir aprēķināts, ka aptuveni 95% ar gēniem saistītās DNS atbilstu nekodējošai DNS, ko parasti dēvē par “nevēlamo DNS”: pseidogēni, gēnu fragmenti, introni... Lai gan, lai arī tika uzskatīts, ka šīs DNS sekvences ir hromosomu reģioni bez funkcijas, pēdējā laikā pētījumi to apšauba apstiprinājums.

Prokariotu hromosoma

Prokariotu organismiem, kuru karaļvalstis ir baktērijas un arhejas, ir tikai viena hromosoma apļveida formā, lai gan ir taisnība, ka šim noteikumam ir izņēmumi. Šāda veida hromosomās, ko parasti sauc par baktēriju hromosomām, var būt aptuveni 160 000 bāzes pāru.

Šī hromosoma ir izkaisīta visā organisma citoplazmā, jo šīm dzīvajām būtnēm nav noteikta kodola.

Bibliogrāfiskās atsauces:

• Olins, D. UN.; Olins, A. L. (2003), hromatīna vēsture: mūsu skats no tilta, Nature Reviews Molecular Cell Biology 4 (10): 809-13
• Vārna, E. W. Vārna, Dž. F. (2002), pirms 100 gadiem: Valters Satons un iedzimtības hromosomu teorija, ģenētika 160 (1): 1–4
• Daintith, John, et al., (1994), Zinātnieku biogrāfiskā enciklopēdija, otrais izdevums. Bristole, Lielbritānija: Fizikas institūta izdevniecība.