Kromosomer: hva de er, egenskaper og hvordan de fungerer

DNAet vårt, som finnes i kjernen til cellene våre, er organisert i form av kromosomer, strukturer som er synlige under celledeling som arves fra både fedre og mødre.

I dem er genene som koder for våre anatomiske egenskaper og personlighetskarakteristikker. De er ikke noe unikt for mennesker, siden hver organisme har kromosomer, men i forskjellige former og størrelser.

La oss se nærmere på hva de er, hva deres deler er, hva de inneholder og hva som er forskjellen mellom eukaryote organismer og prokaryote organismer.

• Relatert artikkel: "Hovedcelletyper i menneskekroppen"

Hva er kromosomer

Kromosomer (fra gresk "chroma", "farge, farging" og "soma", "kropp eller element") er hver av de høyt organiserte strukturene som består av DNA og proteiner, hvor det meste av den genetiske informasjonen finnes. Årsaken til navnet deres skyldes at da de ble oppdaget, var det takket være at de er strukturer som flekker mørkt i mikroskoppreparater.

Mens kromosomer er i cellekjernen i eukaryote celler, er det under mitose og meiose, når cellen deler seg, presenterer kromosomene sin karakteristiske X (eller Y) form.

Antall kromosomer av individer av samme art er konstantDette er et mye brukt kriterium innen biologiske vitenskaper for å bestemme hvor en art begynner og slutter. Antall kromosomer av en art er spesifisert med et tall, det kalles Ploidy og det er symbolisert med 1n, 2n, 4n... avhengig av typen av celle og egenskapene til organismen. Mennesker har 23 par kromosomer, hvorav ett par avgjør kjønnet vårt.

Struktur og kjemisk sammensetning av kromatin

Kromosomene til eukaryote celler er lange doble helix-DNA-molekyler De er nært beslektet med proteiner av to typer, histoner og ikke-histoner.

Hvordan kromosomer kan bli funnet, avhenger av fasen i cellen. De kan bli funnet løst komprimerte og slappe, som i cellekjerner ved grensesnittet eller i normal tilstand, eller svært komprimert og synlig separat, slik som når mitotisk metafase oppstår, en av fasene i delingen mobil.

Kromatin er den formen DNA manifesterer seg i cellekjernen, og du kan si at det er det kromosomene er laget av. Denne komponenten består av DNA, histon og ikke-histonproteiner, samt RNA.

1. Histoner

Histoner er proteiner rike på lysin og arginin, som samhandler med DNA for å danne en underenhet, kalt et nukleosom, som gjentas gjennom hele kromatinet. De viktigste histonene som finnes i eukaryote organismer er: H1, H2A, H2B, H3 og H4.

Genene som koder for histoner er gruppert i nisjer eller "klynger", som gjentas fra titalls til hundrevis av ganger. Hver klynge inneholder gener som er rike på GC (guanin-cytosin) par, som koder for histoner i følgende rekkefølge H1-H2A-H3-H2B-H4.

2. Nukleosom

Kromatin, under grensesnittet, kan observeres ved elektronmikroskop, og presenterer en form som ligner den på et halskjede eller en rosenkrans. Hver perle på halskjedet er en sfærisk underenhet, kalt et nukleosom, koblet sammen med DNA-fibre, og er den grunnleggende enheten for kromatin.

Et nukleosom er normalt assosiert med 200 basepar DNA, dannet av en medulla og en linker. Medulla består av en oktamer laget av to underenheter av histonene H2A, H2B, H3 og H4. Rundt marg blir DNA såret, og gjør nesten to svinger. Resten av DNA er en del av linkeren, som interagerer med histon H1.

Assosiasjonen av DNA med histoner genererer nukleosomer, omtrent 100 Å (Ångström) i diameter. I sin tur kan nukleosomene vikles til å danne en solenoid, som utgjør kromatinfibrene i interfasekjernene (300 Å). De kan vri seg ytterligere og danne supersolenoider med en diameter på 6000 Å og danne fibrene til metafasekromosomer.

3. Ikke-histoniske proteiner

Ikke-histonproteiner er andre proteiner enn histoner som ekstraheres fra kromatinet i kjernene med natriumklorid (NaCl), har et høyt innhold av basiske aminosyrer (25%), høyt innhold av sure aminosyrer (20-30%), en høy andel prolin (7%) eller lavt innhold av hydrofobe aminosyrer.

Deler av kromosomer

Organiseringen av kromatin er ikke ensartet i hele kromosomet. En rekke differensierte elementer kan skilles ut: sentromerer, telomerer, nukleolorganiserende regioner og kronometre, som alle kan inneholde spesifikke DNA-sekvenser.

1. Sentromerer

Sentromeren er den delen av kromosomet som, når den er farget, virker mindre farget sammenlignet med resten. Det er kromosomområdet som samhandler med fibrene i den akromatiske spindelen fra profase til anafase, både i mitose og meiose. Det er ansvarlig for å utføre og regulere de kromosomale bevegelsene som oppstår i faser av celledeling.

2. Telomerer

Telomerer er de lemmedannende delene av kromosomer. De er regioner der det er ikke-kodende DNA, veldig repeterende, hvis hovedfunksjon er den strukturelle stabiliteten til kromosomene i eukaryote celler.

3. Nucleolus organiserende regioner

I tillegg til sentromerer og telomerer, som kalles primære innsnevringerI noen kromosomer kan andre typer tynne regioner bli funnet, kalt sekundære innsnevringer, som er nært knyttet til tilstedeværelsen av ribosomale DNA-sekvenser.

Disse regionene er nucleolus organizing regions (NORs). De ribosomale DNA-sekvensene er omfattet av nucleolus, som forblir omfattet av NOR i store deler av cellesyklusen.

4. Kromerer

Kromerer er de tykke og kompakte områdene av kromosomet, som er distribuert mer eller mindre jevnt langs kromosomet, og kan visualiseres i faser av mitose eller meiose med mindre kondensering av kromatin (profase).

• Du kan være interessert: "Forskjeller mellom DNA og RNA"

Kromosomform

Formen på kromosomene er den samme for alle somatiske (ikke-seksuelle) celler, og er karakteristisk for hver art. Formen avhenger, fundamentalt, av plasseringen av kromosomet og dets plassering på kromatiden.

Som vi allerede har nevnt, består kromosomet i utgangspunktet av sentromeren som deler kromosomet i en kort og en lang arm. Sentromerens posisjon kan variere fra kromosom til kromosom, og gir dem forskjellige former.

1. Metasentrisk

Det er det prototypiske kromosomet, sentromeren befinner seg midt i kromosomet, og de to armene har samme lengde.

2. Submetentrisk

Lengden på den ene armen av kromosomet er større enn den andre, men det er ikke noe veldig overdrevet.

3. Aksentrisk

Den ene armen er veldig kort og den andre er veldig lang.

4. Telosentrisk

Den ene armen i kromosomet er veldig kort og har sentromeren veldig mot den ene enden.

Lov om numerisk konstantitet

Normalt, i de fleste dyre- og plantearter, alle individer av samme har et konstant og bestemt antall kromosomer, som utgjør dens karyotype. Denne regelen kalles loven om den numeriske konstanten til kromosomer. For eksempel når det gjelder mennesker, presenterer de aller fleste av oss 23 par av dem.

Imidlertid er det sant at det er individer som på grunn av feil i fordelingen av kromosomer under dannelsen av kjønnsceller eller kjønnsceller, mottar de et annet antall kromosomer. Dette er tilfellet med medisinske tilstander som Downs syndrom (trisomi av kromosom 21), Klinefelter (XXY menn) XYY menn og XXX kvinner.

Antall kromosomer utstilt av diploide arterSom det er tilfelle, har den to par kromosomer av hver type, og er representert som 2n. I haploide organismer, det vil si som bare inneholder ett sett av hvert kromosom, er de representert med bokstaven n. Det er polyploide arter, som har mer enn to sett av hvert kromosom, som er representert som 3n, 4n ...

Så overraskende som det kan virke, er det ingen sammenheng mellom antall kromosomer og deres grad av kompleksitet. Det er plantearter, for eksempel Haplopappus gracilis, som bare har fire kromosomer, mens andre grønnsaker, som brødhveteplanten, har 42, mer enn vår art, men det er fortsatt en grønnsak uten hjerne eller andre organer. Organismen med flest kromosomer hittil kjent er Aulacantha, er en mikroorganisme som har 1600 kromosomer

Sexkromosomer

I mange organismer er et av de homologe kromosomparene forskjellig fra resten, og bestemmer individets kjønn. Dette skjer i den menneskelige arten, og disse kromosomene kalles sexkromosomer eller heterokromosomer.

XY bestemmelsessystem

Dette er kjønnsbestemmelsessystemet til mennesker og mange andre dyr:

Kvinner er XX (homogen kvinne), det vil si har to X-kromosomer og vil bare kunne levere egg med X-kromosomet.

Hannene er derimot XY (heterogametic hann), som har et X- og et Y-kromosom, og som kan gi sæd med den ene eller den andre.

Foreningen mellom egg og sæd vil gi individer eller XX eller XY, sannsynligheten er 50% av å være av ett eller annet biologisk kjønn.

ZW bestemmelsessystem

Dette er det for andre arter, som sommerfugler eller fugler. Det motsatte er tilfelle i den forrige saken, og av denne grunn foretrekkes det å bruke andre bokstaver for å unngå forvirring.

Hannene er ZZ (homogametic hann), og kvinnene er ZW (heterogametic female).

XO bestemmelsessystem

Og hvis det forrige systemet ikke viste seg å være veldig sjeldent, vil dette sikkert ikke la noen være likegyldige.

Det forekommer hovedsakelig hos fisk og amfibier, og også i noen andre insekter, siden de ikke har et annet sexkromosom enn X, det vil si ikke har noe som Y.

Sex bestemmes av om de har to Xer eller bare en. Hannen er XO, dette betyr at han bare har ett kjønnskromosom, X, mens hunnen er XX og har to.

Menneskelige kromosomer

Mennesker har 23 par kromosomer, hvorav 22 er autosomer og ett par kjønnskromosomer. Avhengig av om du er mann eller kvinne, har du kjønnskromosomene henholdsvis XY eller XX.

Den totale størrelsen på det menneskelige genomet, det vil si antall gener som arten vår har, er omtrent 3200 millioner DNA-basepar, som inneholder mellom 20.000-25.000 gener. Den kodede humane DNA-sekvensen inneholder informasjonen som er nødvendig for ekspresjon av det humane proteomet, det vil si det sett med proteiner som mennesker syntetiserer, og det er årsaken til at vi er som vi er.

Det er anslått at omtrent 95% av DNA-relatert til gener vil tilsvare ikke-kodende DNA, vanligvis kalt "søppel-DNA": pseudogener, fragmenter av gener, introner... Selv om man trodde at disse DNA-sekvensene var kromosomale regioner uten funksjon, har forskning i det siste stilt spørsmålstegn ved dette bekreftelse.

Det prokaryote kromosomet

Prokaryote organismer, hvis riker er bakterier og arkeaer, har bare ett kromosom, i sirkulær form, selv om det er sant at det er unntak fra denne regelen. Denne typen kromosom, vanligvis kalt et bakteriekromosom, kan inneholde omtrent 160 000 basepar.

Dette kromosomet er spredt gjennom cytoplasmaet i organismen, siden disse levende vesener ikke har en definert kjerne.

Bibliografiske referanser:

• Olins, D. OG.; Olins, A. L. (2003), Kromatinhistorie: vårt syn fra broen, Nature Reviews Molecular Cell Biology 4 (10): 809-13
• Crow, E. W.; Crow, J. F. (2002), 100 år siden: Walter Sutton and the Chromosome Theory of Arvelighet, genetikk 160 (1): 1-4
• Daintith, John, et al., (1994), Biographical Encyclopedia of Scientists, andre utgave. Bristol, Storbritannia: Institute of Physics Publishing.