โครโมโซม: มันคืออะไร ลักษณะและวิธีการทำงาน

DNA ของเรา ซึ่งพบในนิวเคลียสของเซลล์ จัดอยู่ในรูปของโครโมโซม, โครงสร้างที่มองเห็นได้ระหว่างการแบ่งเซลล์ที่สืบทอดมาจากทั้งพ่อและแม่

ในพวกมันมียีนที่เข้ารหัสลักษณะทางกายวิภาคและบุคลิกภาพของเรา พวกมันไม่ใช่สิ่งพิเศษของมนุษย์ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีโครโมโซม แม้ว่าจะมีรูปร่างและปริมาณต่างกัน

เรามาดูกันดีกว่าว่ามันคืออะไร ส่วนต่างๆ ของพวกมันคืออะไร มันมีอะไรบ้าง และอะไรคือความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตที่เป็นยูคาริโอตและสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอต

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "ประเภทเซลล์หลักของร่างกายมนุษย์"

โครโมโซมคืออะไร

โครโมโซม (จากภาษากรีก "chroma", "color, staining" และ "soma", "body or element") เป็นโครงสร้างที่มีการจัดวางอย่างสูงซึ่งประกอบด้วย DNA และโปรตีนซึ่งข้อมูลทางพันธุกรรมส่วนใหญ่จะพบ ที่มาของชื่อนั้นมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อค้นพบแล้ว ต้องขอบคุณความจริงที่ว่าพวกมันเป็นโครงสร้างที่เปื้อนสีเข้มในการเตรียมกล้องจุลทรรศน์

ในขณะที่โครโมโซมอยู่ภายในนิวเคลียสของเซลล์ในเซลล์ยูคาริโอต โครโมโซมอยู่ระหว่างการแบ่งเซลล์ และไมโอซิส เมื่อเซลล์แบ่งตัว โครโมโซมจะแสดงรูปร่าง X (หรือ Y) ที่มีลักษณะเฉพาะ

จำนวนโครโมโซมของบุคคลในสปีชีส์เดียวกันมีค่าคงที่

นี่เป็นเกณฑ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิทยาศาสตร์ชีวภาพเพื่อกำหนดว่าสปีชีส์เริ่มต้นและสิ้นสุดที่ใด จำนวนโครโมโซมของสปีชีส์ถูกกำหนดด้วยตัวเลขเรียกว่า Ploidy และเป็นสัญลักษณ์ของ 1n, 2n, 4n… ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์และลักษณะของสิ่งมีชีวิต มนุษย์มีโครโมโซม 23 คู่ ซึ่ง 1 คู่เป็นตัวกำหนดเพศของเรา

โครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมีของโครมาติน

โครโมโซมของเซลล์ยูคาริโอตคือ โมเลกุลดีเอ็นเอเกลียวคู่ยาว long พวกเขามีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโปรตีนสองประเภทคือฮิสโตนและไม่ใช่ฮิสโตน

วิธีการหาโครโมโซมขึ้นอยู่กับเฟสของเซลล์. สามารถพบได้อย่างหลวม ๆ และหย่อนยาน เช่น ในนิวเคลียสของเซลล์ที่ส่วนต่อประสานหรือในสภาวะปกติ หรือ มีการอัดแน่นสูงและมองเห็นได้อย่างชัดเจน เมื่อเกิดขึ้นเมื่อไมโทติคเมตาเฟสเกิดขึ้น ระยะหนึ่งของการแบ่งตัว มือถือ

โครมาตินเป็นรูปแบบที่ DNA ปรากฏในนิวเคลียสของเซลล์และคุณอาจพูดได้ว่านั่นคือสิ่งที่โครโมโซมสร้างขึ้น ส่วนประกอบนี้ประกอบด้วย DNA, โปรตีนฮิสโตนและไม่ใช่ฮิสโตน รวมทั้งอาร์เอ็นเอ

1. ฮิสโตนส์

ฮิสโตนเป็นโปรตีนที่อุดมไปด้วยไลซีนและอาร์จินีน ซึ่งทำปฏิกิริยากับดีเอ็นเอเพื่อสร้างหน่วยย่อยที่เรียกว่านิวคลีโอโซม ซึ่งจะทำซ้ำตลอดทั้งโครมาติน histones หลักที่พบในสิ่งมีชีวิตที่มียูคาริโอต ได้แก่ H1, H2A, H2B, H3 และ H4

ยีนที่เข้ารหัสฮิสโตนจะถูกจัดกลุ่มตามซอกหรือ "กระจุก" ซึ่งทำซ้ำตั้งแต่สิบถึงหลายร้อยครั้ง แต่ละคลัสเตอร์มียีนที่อุดมไปด้วยคู่ G-C (guanine-cytosine) ซึ่งเข้ารหัสฮิสโตน ในลำดับต่อไปนี้ H1-H2A-H3-H2B-H4

2. นิวคลีโอโซม

โครมาตินในระหว่างส่วนต่อประสานสามารถสังเกตได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนซึ่งมีรูปร่างคล้ายกับสร้อยคอหรือลูกประคำ ไข่มุกแต่ละเม็ดบนสร้อยคอเป็นหน่วยย่อยทรงกลมที่เรียกว่านิวคลีโอโซม ซึ่งเชื่อมโยงเข้ากับเส้นใยดีเอ็นเอ และเป็นหน่วยพื้นฐานของโครมาติน

โดยปกตินิวคลีโอโซมจะสัมพันธ์กับ DNA เบส 200 คู่ pairเกิดจากไขกระดูกและตัวเชื่อมโยง ไขกระดูกประกอบด้วยอ็อกทาเมอร์ซึ่งประกอบด้วยหน่วยย่อยสองหน่วยของฮิสโตนคือ H2A, H2B, H3 และ H4 รอบๆ ไขกระดูกนั้น DNA มีบาดแผล ทำให้เกือบสองรอบ ส่วนที่เหลือของ DNA เป็นส่วนหนึ่งของตัวเชื่อมโยง ซึ่งทำปฏิกิริยากับฮิสโตน H1

การเชื่อมโยงระหว่าง DNA กับฮิสโตนทำให้เกิดนิวคลีโอโซมซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100 Å (Ångström) ในทางกลับกัน นิวคลีโอโซมสามารถขดเป็นโซลินอยด์ ซึ่งประกอบเป็นเส้นใยโครมาตินของนิวเคลียสระหว่างเฟส (300 Å) พวกมันสามารถบิดได้มากขึ้นไปอีก โดยสร้างซุปเปอร์โซลินอยด์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6000 Å ก่อตัวเป็นเส้นใยของโครโมโซมเมตาเฟส

3. โปรตีนที่ไม่ใช่ฮิสโทนิก

โปรตีนที่ไม่ใช่ฮิสโทนิกคือ โปรตีนอื่นที่ไม่ใช่ฮิสโตนที่สกัดจากโครมาตินของนิวเคลียสด้วยโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) มีปริมาณกรดอะมิโนพื้นฐานสูง (25%) ปริมาณกรดอะมิโนที่เป็นกรดสูง (20-30%) สัดส่วนของโพรลีนสูง (7%) หรือกรดอะมิโนที่ไม่ชอบน้ำในปริมาณต่ำ

ส่วนของโครโมโซม

การจัดระเบียบของโครมาตินไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งโครโมโซม ชุดขององค์ประกอบที่แตกต่างสามารถแยกแยะได้: เซนโทรเมียร์ เทโลเมียร์ บริเวณที่จัดระเบียบนิวเคลียส และโครโนมิเตอร์ ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถมีลำดับดีเอ็นเอจำเพาะได้

1. เซนโทรเมียร์

เซนโทรเมียร์เป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซมที่เมื่อย้อมสีแล้วจะมีคราบสกปรกน้อยกว่าเมื่อเทียบกับส่วนที่เหลือ เป็นพื้นที่ของโครโมโซมที่ทำปฏิกิริยากับเส้นใยของแกนหมุนที่ไม่มีสี จากการพยากรณ์ถึงแอนนาเฟสทั้งในไมโทซิสและไมโอซิส มีหน้าที่ดำเนินการและควบคุมการเคลื่อนไหวของโครโมโซมที่เกิดขึ้นระหว่างขั้นตอนของการแบ่งเซลล์

2. เทโลเมียร์

เทโลเมียร์เป็นส่วนที่สร้างแขนขาของโครโมโซม เป็นบริเวณที่มี DNA ที่ไม่เข้ารหัสซึ่งมีความซ้ำซากมากซึ่งหน้าที่หลักคือความเสถียรทางโครงสร้างของโครโมโซมในเซลล์ยูคาริโอต

3. พื้นที่จัดระเบียบนิวเคลียส

นอกจากเซนโทรเมียร์และเทโลเมียร์ซึ่งเรียกว่าการหดตัวเบื้องต้นในโครโมโซมบางชนิด สามารถพบบริเวณบางประเภทอื่น ๆ ได้ ซึ่งเรียกว่าการบีบรัดทุติยภูมิ ซึ่งสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการมีอยู่ของลำดับดีเอ็นเอของไรโบโซม

บริเวณเหล่านั้นคือบริเวณจัดระเบียบนิวเคลียส (NOR) ลำดับ DNA ไรโบโซมถูกห้อมล้อมอยู่ภายในนิวเคลียส ซึ่งยังคงถูก NOR ล้อมไว้สำหรับวัฏจักรเซลล์ส่วนใหญ่

4. โครโมเมอร์

โครโมโซมเป็นบริเวณที่หนาและกะทัดรัดของโครโมโซมซึ่งมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอมากหรือน้อยตามโครโมโซม และสามารถมองเห็นได้ในระหว่างเฟสของไมโทซิสหรือไมโอซิสที่มีการควบแน่นของโครมาติน (โพรเฟส) น้อยลง

• คุณอาจสนใจ: "ความแตกต่างระหว่าง DNA และ RNA"

รูปร่างโครโมโซม

รูปร่างของโครโมโซมจะเหมือนกันสำหรับเซลล์ร่างกาย (ไม่เกี่ยวกับเพศ) ทั้งหมด และลักษณะเฉพาะของแต่ละสปีชีส์ แบบฟอร์มขึ้นอยู่กับ, โดยพื้นฐาน, บน ตำแหน่งของโครโมโซมและตำแหน่งบนโครมาทิด.

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว โครโมโซมนั้นประกอบด้วยเซนโทรเมียร์ซึ่งแบ่งโครโมโซมออกเป็นแขนสั้นและแขนยาว ตำแหน่งของเซนโทรเมียร์อาจแตกต่างกันไปตามโครโมโซมไปจนถึงโครโมโซม ทำให้มีรูปร่างต่างกัน different.

1. Metacentric

เป็นโครโมโซมต้นแบบ มีเซนโทรเมียร์อยู่ตรงกลางโครโมโซม และแขนทั้งสองข้างมีความยาวเท่ากัน

2. Submetacentric

ความยาวของแขนข้างหนึ่งของโครโมโซมนั้นยาวกว่าอีกข้างหนึ่ง แต่ก็ไม่ใช่สิ่งที่เกินจริงมากนัก

3. Acrocentric

แขนข้างหนึ่งสั้นมากและอีกข้างหนึ่งยาวมาก

4. Telocentric

แขนข้างหนึ่งของโครโมโซมสั้นมาก โดยมีเซนโทรเมียร์ไปอยู่ที่ปลายข้างหนึ่ง

กฎความคงตัวของตัวเลข

โดยปกติในสัตว์และพืชส่วนใหญ่ แต่ละคนมีจำนวนโครโมโซมคงที่และแน่นอน determinedซึ่งเป็นคาริโอไทป์ของมัน กฎนี้เรียกว่ากฎความคงตัวเชิงตัวเลขของโครโมโซม ตัวอย่างเช่น ในกรณีของมนุษย์ พวกเราส่วนใหญ่นำเสนอ 23 คู่

อย่างไรก็ตาม มีบางคนที่เนื่องจากความผิดพลาดในการกระจายโครโมโซม ในระหว่างการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์หรือเซลล์เพศ พวกมันจะได้รับจำนวน โครโมโซม นี่เป็นกรณีของเงื่อนไขทางการแพทย์เช่นดาวน์ซินโดรม (trisomy ของโครโมโซม 21), Klinefelter (เพศผู้ XXY) เพศผู้ XYY และเพศเมีย XXX

จำนวนโครโมโซมที่แสดงโดยสปีชีส์ดิพลอยด์ในกรณีของเรา มันมีโครโมโซมสองคู่ของแต่ละประเภท และแสดงเป็น 2n ในสิ่งมีชีวิตเดี่ยวนั่นคือที่มีโครโมโซมแต่ละชุดเพียงชุดเดียวพวกมันจะถูกแทนด้วยตัวอักษร n มีโพลีพลอยด์สปีชีส์ซึ่งมีโครโมโซมแต่ละตัวมากกว่าสองชุดแสดงเป็น 3n, 4n ...

น่าแปลกใจที่ดูเหมือนว่าไม่มีความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนโครโมโซมกับระดับความซับซ้อนของโครโมโซม มีพันธุ์พืชหลายชนิด เช่น Haplopappus gracilisซึ่งมีโครโมโซมเพียง 4 โครโมโซม ในขณะที่ผักอื่นๆ เช่น ขนมปังโฮลวีต มี 42 โครโมโซม มากกว่าสายพันธุ์ของเรา แต่ก็ยังเป็นผักที่ไม่มีสมองหรืออวัยวะอื่นๆ สิ่งมีชีวิตที่มีโครโมโซมมากที่สุดที่รู้จักในปัจจุบันเรียกว่า Aulacanthaเป็นจุลินทรีย์ที่มีโครโมโซมถึง 1600 โครโมโซม

โครโมโซมเพศ

ในสิ่งมีชีวิตจำนวนมาก โครโมโซมคู่ที่คล้ายคลึงกันคู่หนึ่งจะแตกต่างจากที่เหลือและเป็นตัวกำหนดเพศของแต่ละบุคคล นี้ มันเกิดขึ้นในเผ่าพันธุ์มนุษย์และโครโมโซมเหล่านี้เรียกว่าโครโมโซมเพศหรือเฮเทอโรโครโมโซม.

ระบบกำหนด XY

นี่คือระบบกำหนดเพศของมนุษย์และสัตว์อื่น ๆ มากมาย:

ตัวเมียคือ XX (ตัวเมียที่เป็นเนื้อเดียวกัน) นั่นคือ มีโครโมโซม X สองตัว และจะสามารถส่งไข่ได้ด้วยโครโมโซม X เท่านั้น.

ในทางกลับกัน เพศผู้เป็น XY (เพศผู้ต่างกัน) มีโครโมโซม X และ Y และสามารถให้อสุจิกับตัวใดตัวหนึ่งได้

การรวมตัวระหว่างไข่กับอสุจิจะทำให้บุคคลเป็น XX หรือ XY orความน่าจะเป็น 50% ของการเป็นเพศใดเพศหนึ่งหรือเพศอื่น

ระบบกำหนด ZW

นี่คือของสายพันธุ์อื่นๆ เช่น ผีเสื้อหรือนก. ตรงกันข้ามกับกรณีก่อนหน้านี้ และด้วยเหตุนี้ จึงควรใช้ตัวอักษรอื่นเพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน

เพศชายคือ ZZ (เพศชายที่เป็น homogametic) และเพศหญิงคือ ZW (เพศหญิงที่ต่างกัน)

ระบบกำหนด XO

และถ้าระบบก่อนหน้านี้ไม่ได้กลายเป็นว่าหายากมาก ระบบนี้จะไม่ปล่อยให้ใครเฉยแน่นอน

มันเกิดขึ้นส่วนใหญ่ในปลาและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำและในแมลงอื่น ๆ เนื่องจากพวกมันไม่มีโครโมโซมเพศอื่นนอกจาก X นั่นคือ ไม่มีอะไรเหมือนY.

เพศถูกกำหนดโดยว่าพวกเขามี X สองตัวหรือตัวเดียว เพศชายคือ XO ซึ่งหมายความว่าเขามีโครโมโซมเพศเพียงอันเดียวคือ X ในขณะที่เพศหญิงคือ XX โดยมีสองตัว

โครโมโซมของมนุษย์

มนุษย์มีโครโมโซม 23 คู่ โดย 22 คู่เป็นออโตโซม และโครโมโซมเพศ 1 คู่. ขึ้นอยู่กับว่าคุณเป็นชายหรือหญิง คุณมีโครโมโซมเพศ XY หรือ XX ตามลำดับ

ขนาดรวมของจีโนมมนุษย์ นั่นคือ จำนวนยีนที่สปีชีส์ของเรามี คือประมาณ 3,200 ล้านคู่เบสของ DNA ซึ่งประกอบด้วยยีนระหว่าง 20,000-25,000 ยีน ลำดับดีเอ็นเอของมนุษย์ที่เข้ารหัสมีข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการแสดงออกของโปรตีโอมของมนุษย์กล่าวคือ ชุดของโปรตีนที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นและนั่นคือสาเหตุที่ทำให้เราเป็นอย่างที่เราเป็น

มีการประเมินว่า DNA ที่เกี่ยวข้องกับยีนประมาณ 95% จะสัมพันธ์กับ DNA ที่ไม่เข้ารหัส ซึ่งมักเรียกว่า “ดีเอ็นเอขยะ” ได้แก่ ซูโดจีนีส ชิ้นส่วนของยีน introns... แม้ว่าจะคิดว่าลำดับดีเอ็นเอเหล่านี้เป็นบริเวณโครโมโซมที่ไม่มีการทำงาน แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้การวิจัยได้ตั้งคำถามเรื่องนี้ การยืนยัน

โครโมโซมโปรคาริโอต

สิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตซึ่งมีอาณาจักรของแบคทีเรียและอาร์เคียมีโครโมโซมเพียงตัวเดียวในรูปแบบวงกลมแม้ว่าจะมีข้อยกเว้นสำหรับกฎนี้ก็ตาม โครโมโซมประเภทนี้ มักเรียกว่าโครโมโซมของแบคทีเรีย สามารถมีเบสคู่ได้ประมาณ 160,000 คู่

โครโมโซมนี้กระจัดกระจายไปทั่วไซโตพลาสซึมของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ไม่มีนิวเคลียสที่กำหนดไว้

การอ้างอิงบรรณานุกรม:

• โอลินส์, ดี. และ.; โอลินส์, เอ. ล. (2003), ประวัติศาสตร์โครมาติน: มุมมองของเราจากสะพาน, รีวิวธรรมชาติ ชีววิทยาเซลล์โมเลกุล 4 (10): 809-13
• โครว์, อี. ว.; โครว์, เจ. เอฟ (2002), 100 ปีที่แล้ว: วอลเตอร์ ซัตตันกับทฤษฎีโครโมโซมแห่งการถ่ายทอดทางพันธุกรรม, พันธุศาสตร์ 160 (1): 1-4
• Daintith, John, et al., (1994), สารานุกรมชีวประวัติของนักวิทยาศาสตร์, ฉบับที่สอง. บริสตอล สหราชอาณาจักร: สำนักพิมพ์สถาบันฟิสิกส์.