Kromosomer: vad de är, egenskaper och hur de fungerar

Vårt DNA, som finns i kärnan i våra celler, är organiserat i form av kromosomer, strukturer som är synliga under celldelning som ärvs från både pappor och mödrar.

I dem finns generna som kodar för våra anatomiska egenskaper och personlighetsegenskaper. De är inte något unikt för människor, eftersom varje organism har kromosomer, men i olika former och mängder.

Låt oss titta närmare på vad de är, vad deras delar är, vad de innehåller och vad som är skillnaden mellan eukaryota organismer och prokaryota organismer.

• Relaterad artikel: "Huvudcellstyper i människokroppen"

Vad är kromosomer

Kromosomer (från grekiska "chroma", "färg, färgning" och "soma", "kropp eller element") är var och en av de högt organiserade strukturerna som består av DNA och proteiner, där det mesta av den genetiska informationen finns. Anledningen till deras namn beror på att när de upptäcktes var det tack vare det faktum att de är strukturer som fläckar mörkt i förberedelserna för mikroskopet.

Medan kromosomer finns i cellkärnan i eukaryota celler, är det under mitos och meios, när cellen delar upp, presenterar kromosomerna sin karakteristiska X (eller Y) form.

Antalet kromosomer hos individer av samma art är konstantDetta är ett allmänt använt kriterium inom biologiska vetenskaper för att bestämma var en art börjar och slutar. Antalet kromosomer av en art specificeras med ett nummer, det kallas Ploidy och det symboliseras av 1n, 2n, 4n... beroende på celltyp och organismens egenskaper. Människor har 23 par kromosomer, varav ett par avgör vårt kön.

Struktur och kemisk sammansättning av kromatin

Kromosomerna i eukaryota celler är långa dubbla helix-DNA-molekyler De är nära besläktade med proteiner av två typer, histoner och icke-histoner.

Hur kromosomer kan hittas beror på cellens fas. De kan hittas löst komprimerade och slappa, som i kärnorna i celler vid gränssnittet eller i ett normalt tillstånd, eller mycket komprimerad och separat synlig, som sker när mitotisk metafas inträffar, en av delningsfaserna mobil.

Kromatin är den form i vilken DNA manifesterar sig i cellkärnan, och man kan säga att det är vad kromosomer är gjorda av. Denna komponent består av DNA-, histon- och icke-histonproteiner samt RNA.

1. Histoner

Histoner är proteiner rika på lysin och arginin, som interagerar med DNA för att bilda en underenhet, kallad nukleosom, som upprepas genom hela kromatinet. De viktigaste histonerna som finns i eukaryota organismer är: H1, H2A, H2B, H3 och H4.

Generna som kodar för histoner är grupperade i nischer eller "kluster", som upprepas från tiotals till hundratals gånger. Varje kluster innehåller gener som är rika på GC-par (guanin-cytosin) som kodar för histoner i följande ordning H1-H2A-H3-H2B-H4.

2. Nukleosom

Kromatinet, under mellanfasen, kan observeras med hjälp av ett elektronmikroskop, som har en form som liknar ett halsband eller en radband. Varje pärla på halsbandet är en sfärisk underenhet, kallad nukleosom, kopplad till DNA-fibrer och är den grundläggande enheten för kromatin.

En nukleosom är normalt associerad med 200 baspar DNA, bildad av en medulla och en länkare. Medulla består av en oktamer gjord av två underenheter av histonerna H2A, H2B, H3 och H4. Runt märgen lindas DNA: t, vilket gör nästan två varv. Resten av DNA: n är en del av linkern och interagerar med histon H1.

Föreningen av DNA med histoner genererar nukleosomer, cirka 100 Å (Ångström) i diameter. I sin tur kan nukleosomerna lindas för att bilda en solenoid, som utgör kromatinfibrerna i interfaskärnorna (300 Å). De kan vridas ytterligare och bildar supersolenoider med diametrar på 6000 Å och bildar fibrerna i metafaskromosomer.

3. Nonhistoniska proteiner

Icke-histonproteiner är andra proteiner än histoner som extraheras från kärnornas kromatin med natriumklorid (NaCl), har ett högt innehåll av basiska aminosyror (25%), högt innehåll av sura aminosyror (20-30%), en hög andel prolin (7%) eller lågt innehåll av hydrofoba aminosyror.

Delar av kromosomer

Organisationen av kromatin är inte enhetlig i hela kromosomen. En serie differentierade element kan urskiljas: centromerer, telomerer, nukleolorganiserande regioner och kronometrar, som alla kan innehålla specifika DNA-sekvenser.

1. Centromerer

Centromeren är den del av kromosomen som, när den färgas, verkar mindre färgad jämfört med resten. Det är kromosomområdet som interagerar med fibrerna i den akromatiska spindeln från profas till anafas, både vid mitos och meios. Det är ansvarigt för att utföra och reglera de kromosomala rörelser som sker under faserna av celldelning.

2. Telomerer

Telomerer är kromosomer som bildar delar av lemmarna. De är regioner där det finns icke-kodande DNA, mycket repetitivt, vars huvudfunktion är den strukturella stabiliteten hos kromosomerna i eukaryota celler.

3. Nucleolus-organiserande regioner

Förutom centromerer och telomerer, som kallas primära sammandragningarI vissa kromosomer kan andra typer av tunna regioner hittas, kallade sekundära sammandragningar, som är nära besläktade med närvaron av ribosomala DNA-sekvenser.

Dessa regioner är kärnkraftsorganiserande regioner (NOR). De ribosomala DNA-sekvenserna omfattas av kärnan, som förblir omfattad av NOR: erna under mycket av cellcykeln.

4. Kromerer

Kromerer är de tjocka och kompakta områdena i kromosomen, som fördelas mer eller mindre enhetligt längs kromosomen och kan visualiseras under faserna av mitos eller meios med mindre kondensation av kromatin (profas).

• Du kanske är intresserad: "Skillnader mellan DNA och RNA"

Kromosomform

Kromosomernas form är densamma för alla somatiska (icke-sexuella) celler och är karakteristisk för varje art. Formen beror i grunden på placeringen av kromosomen och dess placering på kromatiden.

Som vi redan har nämnt består kromosomen i grunden av centromeren som delar kromosomen i en kort och en lång arm. Centromerens position kan variera från kromosom till kromosom, vilket ger dem olika former.

1. Metacentriska

Det är den prototypiska kromosomen, centromeren ligger mitt i kromosomen och de två armarna har samma längd.

2. Undermetriska

Längden på kromosomens ena arm är större än den andra, men det är inte något mycket överdrivet.

3. Acrocentric

Den ena armen är mycket kort och den andra är mycket lång.

4. Telocentrisk

En kromosoms arm är väldigt kort och har centromeren mycket mot ena änden.

Lag om numerisk beständighet

Normalt, i de flesta djur- och växtarter, alla individer av samma har ett konstant och bestämt antal kromosomer, som utgör dess karyotyp. Denna regel kallas lagen om den numeriska konstanten hos kromosomer. Till exempel, när det gäller människor, presenterar de allra flesta av oss 23 par av dem.

Det är dock sant att det finns individer som på grund av fel i distributionen av kromosomer under bildandet av könsceller eller könsceller får de ett annat antal kromosomer. Detta är fallet med medicinska tillstånd som Downs syndrom (trisomi av kromosom 21), Klinefelter (XXY män) XYY män och XXX kvinnor.

Antalet kromosomer som uppvisas av diploida arterSom i vårt fall har den två par kromosomer av varje typ och representeras som 2n. I haploida organismer, det vill säga som endast innehåller en uppsättning av varje kromosom, representeras de av bokstaven n. Det finns polyploida arter, som har mer än två uppsättningar av varje kromosom, som representeras som 3n, 4n ...

Så förvånande som det kan tyckas finns det inget samband mellan antalet kromosomer och deras grad av komplexitet. Det finns växtarter, såsom Haplopappus gracilis, som bara har fyra kromosomer, medan andra grönsaker, såsom brödveteplanten, har 42, mer än vår art, men det är fortfarande en grönsak utan hjärna eller andra organ. Organismen med de flesta kromosomer som hittills är kända kallas Aulacantha, är en mikroorganism som har 1600 kromosomer

Sexkromosomer

I många organismer skiljer sig ett av de homologa kromosomparet från resten och bestämmer individens kön. Detta Det händer i människans art och dessa kromosomer kallas könskromosomer eller heterokromosomer.

XY-bestämningssystem

Detta är könsbestämningssystemet hos människor och många andra djur:

Kvinnor är XX (homogen kvinna), det vill säga har två X-kromosomer och kommer bara att kunna leverera ägg med X-kromosomen.

Hanarna är å andra sidan XY (heterogametic male), med en X- och en Y-kromosom och kan ge spermier med antingen den ena eller den andra.

Föreningen mellan ägget och spermierna kommer att ge individer eller XX eller XY, sannolikheten är 50% av att vara av det ena eller det andra biologiska könet.

ZW-bestämningssystem

Detta är det för andra arter, som fjärilar eller fåglar. Motsatsen är fallet i det föregående fallet, och av denna anledning föredras det att använda andra bokstäver för att undvika förvirring.

Män är ZZ (homogametiska hane), och kvinnor är ZW (heterogametic hona).

XO-bestämningssystem

Och om det tidigare systemet inte visade sig vara mycket sällsynt, kommer det här säkert inte att lämna någon likgiltig.

Det förekommer främst hos fiskar och amfibier, och även i vissa andra insekter, eftersom de inte har någon annan sexkromosom än X, det vill säga har inte något som Y.

Sex bestäms av om de har två X-er eller bara en. Hanen är XO, det betyder att han bara har en sexkromosom, X, medan honan är XX och har två.

Mänskliga kromosomer

Människor har 23 par kromosomer, varav 22 är autosomer och ett par könskromosomer. Beroende på om du är man eller kvinna har du sexkromosomerna XY respektive XX.

Den totala storleken på det mänskliga genomet, det vill säga antalet gener som vår art har, är cirka 3200 miljoner DNA-baspar, som innehåller mellan 20.000-25.000 gener. Den kodade humana DNA-sekvensen innehåller den information som är nödvändig för expression av den humana proteomen, det vill säga den uppsättning proteiner som människor syntetiserar och det är orsaken till att vi är som vi är.

Det har uppskattats att cirka 95% av DNA-relaterat till gener skulle motsvara icke-kodande DNA, vanligtvis kallat "skräp-DNA": pseudogener, fragment av gener, introner... Även om man trodde att dessa DNA-sekvenser var kromosomala regioner utan funktion, har forskningen på senare tid ifrågasatt detta bekräftelse.

Den prokaryota kromosomen

Prokaryota organismer, vars kungarik är bakterier och archaea, har bara en kromosom i cirkulär form, även om det är sant att det finns undantag från denna regel. Denna typ av kromosom, vanligtvis kallad bakteriekromosom, kan innehålla cirka 160 000 baspar.

Denna kromosom är spridd över hela organismen, eftersom dessa levande varelser inte har en definierad kärna.

Bibliografiska referenser:

• Olins, D. OCH.; Olins, A. L. (2003), Chromatin history: our view from the bridge, Nature Reviews Molecular Cell Biology 4 (10): 809-13
• Crow, E. W. Crow, J. F. (2002), 100 år sedan: Walter Sutton and the Chromosome Theory of Heredity, Genetics 160 (1): 1-4
• Daintith, John, et al., (1994), Biographical Encyclopedia of Scientists, andra upplagan. Bristol, Storbritannien: Institute of Physics Publishing.