Chromosomen: wat ze zijn, kenmerken en hoe ze werken

Ons DNA, dat zich in de kern van onze cellen bevindt, is georganiseerd in de vorm van chromosomen, structuren zichtbaar tijdens celdeling die worden geërfd van zowel vaders als moeders.

Daarin zitten de genen die coderen voor onze anatomische en persoonlijkheidskenmerken. Ze zijn niet uniek voor de mens, aangezien elk organisme chromosomen heeft, zij het in verschillende vormen en hoeveelheden.

Laten we eens nader bekijken wat ze zijn, wat hun onderdelen zijn, wat ze bevatten en wat het verschil is tussen eukaryote organismen en prokaryotische organismen.

• Gerelateerd artikel: "Belangrijkste celtypen van het menselijk lichaam"

Wat zijn chromosomen?

Chromosomen (van het Griekse "chroma", "kleur, kleuring" en "soma", "lichaam of element") zijn elk van de sterk georganiseerde structuren bestaande uit DNA en eiwitten?, waarin de meeste genetische informatie wordt gevonden. De reden voor hun naam is te danken aan het feit dat toen ze werden ontdekt, dit te danken was aan het feit dat het structuren zijn die donker kleuren in microscooppreparaten.

Terwijl chromosomen zich in de celkern in eukaryote cellen bevinden, is dit tijdens mitose en meiose, wanneer de cel zich deelt, presenteren de chromosomen hun karakteristieke X (of Y) vorm.

Het aantal chromosomen van individuen van dezelfde soort is constantDit is een veelgebruikt criterium binnen de biologische wetenschappen om te bepalen waar een soort begint en eindigt. Het aantal chromosomen van een soort wordt aangegeven met een getal, het wordt Ploïdie genoemd en het wordt gesymboliseerd door 1n, 2n, 4n... afhankelijk van het type cel en de kenmerken van het organisme. De mens heeft 23 paar chromosomen, waarvan één paar ons geslacht bepaalt.

Structuur en chemische samenstelling van chromatine

De chromosomen van eukaryote cellen zijn: lange dubbele helix DNA-moleculen Ze zijn nauw verwant aan eiwitten van twee soorten, histonen en niet-histonen.

Hoe chromosomen gevonden kunnen worden, hangt af van de fase van de cel. Ze kunnen losjes verdicht en slap worden gevonden, zoals in de celkernen aan het grensvlak of in een normale toestand, of sterk gecomprimeerd en afzonderlijk zichtbaar, zoals gebeurt wanneer mitotische metafase optreedt, een van de fasen van deling mobiel.

Chromatine is de vorm waarin DNA zich manifesteert in de celkern, en je zou kunnen zeggen dat daar chromosomen van zijn gemaakt. Deze component bestaat uit DNA, histonische en niet-histonische eiwitten, evenals RNA.

1. histonen

Histonen zijn eiwitten die rijk zijn aan lysine en arginine, die een interactie aangaan met DNA om een ​​subeenheid te vormen, een nucleosoom genaamd, die door het hele chromatine wordt herhaald. De belangrijkste histonen die worden gevonden in eukaryote organismen zijn: H1, H2A, H2B, H3 en H4.

De genen die voor histonen coderen, zijn gegroepeerd in niches of "clusters", die tientallen tot honderden keren worden herhaald. Elke cluster bevat genen die rijk zijn aan G-C (guanine-cytosine) paren, die coderen voor histonen in de volgende volgorde H1-H2A-H3-H2B-H4.

2. nucleosoom

Chromatine kan tijdens het grensvlak worden waargenomen met een elektronenmicroscoop en heeft een vorm die lijkt op die van een halsketting of een rozenkrans. Elke parel aan de ketting is een bolvormige subeenheid, een nucleosoom genaamd, die aan elkaar is verbonden met DNA-vezels, en is de basiseenheid van chromatine.

Een nucleosoom wordt normaal gesproken geassocieerd met 200 basenparen DNA, gevormd door een medulla en een linker. De medulla bestaat uit een octameer bestaande uit twee subeenheden van de histonen H2A, H2B, H3 en H4. Om het merg wordt het DNA gewikkeld, bijna twee slagen makend. De rest van het DNA maakt deel uit van de linker en interageert met histon H1.

De associatie van DNA met histonen genereert nucleosomen, ongeveer 100 Å (Ångström) in diameter. Op hun beurt kunnen de nucleosomen worden opgerold om een ​​solenoïde te vormen, die de chromatinevezels van de interfase-kernen vormt (300 Å). Ze kunnen nog verder draaien en supersolenoïden vormen met een diameter van 6000, waardoor de vezels van metafasechromosomen worden gevormd.

3. Niet-histonische eiwitten

Niet-histoneiwitten zijn andere eiwitten dan histonen die met natriumchloride uit het chromatine van de kernen worden geëxtraheerd (NaCl), een hoog gehalte aan basische aminozuren (25%), een hoog gehalte aan zure aminozuren (20-30%), een hoog gehalte aan proline (7%) of een laag gehalte aan hydrofobe aminozuren.

Delen van chromosomen

De organisatie van chromatine is niet uniform over het chromosoom. Er kan een reeks gedifferentieerde elementen worden onderscheiden: centromeren, telomeren, nucleolus-organiserende regio's en chronometers, die allemaal specifieke DNA-sequenties kunnen bevatten.

1. Centromeren

Het centromeer is het deel van het chromosoom dat, wanneer gekleurd, minder gekleurd lijkt in vergelijking met de rest. Het is het gebied van het chromosoom dat interageert met de vezels van de achromatische spil van profase naar anafase, zowel in mitose als in meiose. Het is verantwoordelijk voor het uitvoeren en reguleren van de chromosomale bewegingen die optreden tijdens de fasen van celdeling.

2. telomeren

Telomeren zijn de ledematenvormende delen van chromosomen. Het zijn regio's met niet-coderend DNA, zeer repetitief, waarvan de belangrijkste functie de structurele stabiliteit van de chromosomen in eukaryote cellen is.

3. Nucleolus organiserende regio's

Naast centromeren en telomeren, die primaire vernauwingen worden genoemd,In sommige chromosomen kunnen andere soorten dunne gebieden worden gevonden, secundaire vernauwingen genaamd, die nauw verband houden met de aanwezigheid van ribosomale DNA-sequenties.

Die regio's zijn de nucleolus organiserende regio's (NOR's). De ribosomale DNA-sequenties zijn opgenomen in de nucleolus, die gedurende een groot deel van de celcyclus door de NOR's wordt omvat.

4. Chromeren

Chromomeren zijn de dikke en compacte delen van het chromosoom, die min of meer uniform over het chromosoom zijn verdeeld en kunnen worden gevisualiseerd tijdens de fasen van mitose of meiose met minder condensatie van chromatine (profase).

• Misschien ben je geïnteresseerd: "Verschillen tussen DNA en RNA"

Chromosoomvorm

De vorm van de chromosomen is hetzelfde voor alle somatische (niet-seksuele) cellen en kenmerkend voor elke soort. De vorm hangt in wezen af ​​van: de locatie van het chromosoom en de locatie op de chromatide.

Zoals we al hebben vermeld, bestaat het chromosoom in feite uit het centromeer dat het chromosoom in een korte en een lange arm verdeelt. De positie van de centromeer kan variëren van chromosoom tot chromosoom, waardoor ze verschillende vormen krijgen.

1. metacentrisch

Het is het prototypische chromosoom, het centromeer bevindt zich in het midden van het chromosoom en de twee armen hebben dezelfde lengte.

2. submetacentrisch

De lengte van de ene arm van het chromosoom is groter dan de andere, maar het is niet iets erg overdreven.

3. Acrocentrisch

De ene arm is erg kort en de andere erg lang.

4. telocentrisch

Een arm van het chromosoom is erg kort, met het centromeer erg naar het ene uiteinde toe.

Wet van numerieke constantheid

Normaal gesproken, bij de meeste dier- en plantensoorten, alle individuen van hetzelfde hebben een constant en bepaald aantal chromosomen, die zijn karyotype vormen. Deze regel wordt de wet van de numerieke constantheid van chromosomen genoemd. In het geval van mensen bijvoorbeeld, presenteert de overgrote meerderheid van ons 23 paren.

Het is echter waar dat er individuen zijn die door fouten in de verdeling van chromosomen tijdens de vorming van gameten of geslachtscellen krijgen ze een ander aantal chromosomen. Dit is het geval bij medische aandoeningen zoals het syndroom van Down (trisomie van chromosoom 21), Klinefelter (XXY-mannetjes), XYY-mannetjes en XXX-vrouwtjes.

Het aantal chromosomen tentoongesteld door diploïde soortenZoals bij ons het geval is, heeft het twee paar chromosomen van elk type en wordt het weergegeven als 2n. In haploïde organismen, dat wil zeggen, die slechts één set van elk chromosoom bevatten, worden ze weergegeven door de letter n. Er zijn polyploïde soorten, die meer dan twee sets van elk chromosoom hebben, weergegeven als 3n, 4n ...

Hoe verrassend het ook mag lijken, er is geen verband tussen het aantal chromosomen en hun mate van complexiteit. Er zijn plantensoorten, zoals de Haploappus gracilis, die maar vier chromosomen heeft, terwijl andere groenten, zoals de broodtarweplant, er 42 hebben, meer dan onze soort, maar het is nog steeds een groente zonder hersenen of andere organen. Het organisme met de meeste tot nu toe bekende chromosomen heet Aulacantha, is een micro-organisme met 1600 chromosomen

Geslachtschromosomen

In veel organismen verschilt een van de homologe chromosoomparen van de rest en bepaalt het het geslacht van het individu. Dit Het komt voor bij de menselijke soort en deze chromosomen worden geslachtschromosomen of heterochromosomen genoemd.

XY-bepalingssysteem

Dit is het geslachtsbepalingssysteem van mensen en vele andere dieren:

Vrouwtjes zijn XX (homogeen vrouwtje), dat wil zeggen, twee X-chromosomen hebben en alleen eieren kunnen leveren met het X-chromosoom.

De mannetjes daarentegen zijn XY (heterogametisch mannetje), hebben een X- en een Y-chromosoom en kunnen sperma geven met het een of het ander.

De vereniging tussen de eicel en het sperma geeft individuen of XX of XY, waarbij de kans 50% is om van het ene of het andere biologische geslacht te zijn.

ZW-bepalingssysteem

Dit is dat van andere soorten, zoals vlinders of vogels. In het vorige geval is het tegenovergestelde het geval en om deze reden heeft het de voorkeur om andere letters te gebruiken om verwarring te voorkomen.

Mannetjes zijn ZZ (homogametisch mannetje) en vrouwtjes zijn ZW (heterogametisch vrouwtje).

XO-bepalingssysteem

En als het vorige systeem niet erg zeldzaam bleek te zijn, zal dit zeker niemand onverschillig laten.

Het komt voornamelijk voor bij vissen en amfibieën, en ook bij sommige andere insecten, omdat ze geen ander geslachtschromosoom hebben dan X, dat wil zeggen, heb niet zoiets als Y.

Het geslacht wordt bepaald door of ze twee X'en hebben of slechts één. Het mannetje is XO, dit betekent dat hij maar één geslachtschromosoom heeft, X, terwijl het vrouwtje XX is en er twee heeft.

Menselijke chromosomen

Mensen hebben 23 paar chromosomen, waarvan 22 autosomen en één paar geslachtschromosomen. Afhankelijk van of je een man of een vrouw bent, heb je respectievelijk de geslachtschromosomen XY of XX.

De totale grootte van het menselijk genoom, dat wil zeggen het aantal genen dat onze soort heeft, is ongeveer 3.200 miljoen DNA-basenparen, met tussen de 20.000-25.000 genen. De gecodeerde menselijke DNA-sequentie bevat de informatie die nodig is voor de expressie van het menselijke proteoom, dat wil zeggen, de verzameling eiwitten die mensen synthetiseren en dat is de oorzaak dat we zijn zoals we zijn.

Geschat wordt dat ongeveer 95% van het DNA dat verband houdt met genen zou overeenkomen met niet-coderend DNA, gewoonlijk "junk-DNA" genoemd: pseudogenen, fragmenten van genen, introns... Hoewel men dacht dat deze DNA-sequenties chromosomale regio's waren zonder functie, heeft recent onderzoek dit in twijfel getrokken bevestiging.

Het prokaryotische chromosoom

Prokaryotische organismen, waarvan de koninkrijken die van bacteriën en archaea zijn, hebben slechts één chromosoom, in een cirkelvorm, hoewel het waar is dat er uitzonderingen op deze regel zijn. Dit type chromosoom, gewoonlijk een bacterieel chromosoom genoemd, kan ongeveer 160.000 basenparen bevatten.

Dit chromosoom is verspreid over het cytoplasma van het organisme, omdat deze levende wezens geen gedefinieerde kern hebben.

Bibliografische referenties:

• Olins, D. EN.; Olins, A. L. (2003), Chromatine-geschiedenis: ons uitzicht vanaf de brug, Nature Reviews Molecular Cell Biology 4 (10): 809-13
• Kraai, E. W.; Kraai, J. F. (2002), 100 jaar geleden: Walter Sutton en de chromosoomtheorie van erfelijkheid, genetica 160 (1): 1-4
• Daintith, John, et al., (1994), Biographical Encyclopedia of Scientists, tweede editie. Bristol, VK: Institute of Physics Publishing.