Struktura chromosomu: szczegółowe wyjaśnienia

Struktura chromosomu odnosi się do sposobu, w jaki włókna chromatyny są zagęszczane w komórce.

Długie nici DNA zawierające informacje genetyczne tworzą chromosomy. Chromosomy eukariotyczne są znacznie większe niż chromosomy prokariotyczne i są chromosomami liniowymi.

Po replikacji DNA kondensuje się w chromosomy. Później replikacja, każdy chromosom składa się ze zbioru zduplikowanych zestawów chromatyd, zwykle utrzymywanych razem w środku przez centromer. Centromer to miejsce, w którym kinetochor (struktura białkowa łącząca włókna wrzeciona) łączy się z centromerem, który ciągnie siostrę chromatydy do 2 przeciwieństw komórki po chromatynie podział.

Poniżej wyjaśnimy chromosom struktura w szczegółach.

Co to są chromosomy?

Chromosom odnosi się do zbitej cząsteczki DNA znajdującej się w organizmie niosącej informację genetyczną.

Chromosomy to nitkowate struktury występujące we wszystkich organizmach (prokariotach, eukariotach, ale nie wirusach), które przenoszą i dostarczają informacje genetyczne. Każdy chromosom składa się z jednej cząsteczki białka i jedną cząsteczkę kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), ale czasami może to być również RNA.

800px Chromosom.svg
Chromosom eukariotyczny podczas metafazy pokazujący swoje części (1)Chromatyd (2)Centromer (3)Krótkie ramię (4)Długie ramię
Obraz: Wikipedia

 DNA jest przekazywany z pokolenia na pokolenie i zawiera dokładne instrukcje i informacje, które odróżniają każdą żywą istotę od drugiej. Wirusowy chromosomy różnią się od chromosomów prokariontów i eukariotów zarówno pod względem kształtu, jak i położenia.

DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) (chromosomy nieżywych wirusów) i RNA (kwas rybonukleinowy) (chromosomy organizmów prokariotycznych, takich jak bakterie i sinice) to jedyne odmiany chromosomów zdolne do replikacji. Odkąd prokarionty nie mają jądra ich chromosomów materiał nie jest otoczony żadną błoniastą strukturą.

800px Etapy wczesnej mitozy w komórce kręgowca z mikrografiami chromatids.svg
Zmiana struktury chromatyd podczas podziału Zdjęcie: Wikipedia

Funkcja chromosomowa:

  • Struktura DNA przypomina w zasadzie długie nitki, stąd dla zwartości i łatwego manipulowania przez samą komórkę są one nawinięte wokół pewnych okrągłych białek zwanych histony.
  • Gdyby cząsteczki DNA nie były upakowane w ten sposób, komórka nie byłaby w stanie utrzymać w sobie całego materiału genetycznego.
  • Na przykład, gdybyśmy rozłożyli cały ludzki genom i odwinęli go z białek histonowych, wydłużyłby się o 6 stóp, gdy ułożymy go od końca do końca.
  • Bardzo ważne jest, aby DNA było nienaruszone i równomiernie rozproszone w komórkach podczas podziału komórki.
  • W zdecydowanej większości podziałów komórkowych chromosomy odgrywają ważną rolę rola w zapewnieniu, że DNA jest odpowiednio kopiowane i rozpowszechniane.
  • Każdy organizm eukariotyczny ma określoną liczbę chromosomów, która determinuje jego cechy, rozwój i życie.
  •  Podczas rozmnażania bezpłciowego wszystkie komórki organizmu, w tym gamety, zawierają taką samą liczbę chromosomów.
  • Komórki somatyczne w organizmie są na ogół diploidalne (2n), tj. mają zestaw lub zestawy sparowane chromosomy. Z drugiej strony komórki takie jak gamety są tym, co nazywamy haploidami (n), ponieważ zawierają połowę par chromosomalnych. Gamety są zwykle wytwarzane przez mejozę.
  •  Mejoza wytwarza haploidalne komórki lub gamety, zawierające jeden chromosom pary. Kiedy dwie gamety łączą się podczas zapłodnienia, tworząc zygotę, komórka ponownie staje się diploidalna, mając parę chromosomów.

Struktura chromosomowa w komórkach bakteryjnych:

Ze względu na swój niewielki rozmiar chromosomy bakteryjne zostały znalezione znacznie później niż ich odpowiedniki eukariotyczne. Ponadto, w przeciwieństwie do chromosomy eukariotyczne, chromosomy bakteryjne nie przechodzą dramatycznej kondensacji metafazy, która sprawia, że ​​chromosomy eukariotyczne są tak widoczne.

struktura chromosomu
Różnica między organizacją heterochromatyny i euchromatyny
Obraz: Wikipedia

Większość chromosomów bakteryjnych (zwanych również genofory) może wynosić od zaledwie 13,0000 14,000,000 par zasad do ponad XNUMX XNUMX XNUMX par zasad, w zależności od wielkości i złożoności prokariota. Jądra nie są widoczne u prokariotów. Zamiast tego ich DNA ma strukturę przypominającą nukleoid. Nukleoid jest odrębną strukturą w komórce bakteryjnej, która zajmuje określony obszar.

Z drugiej strony ta struktura jest dynamiczna i jest utrzymywana i przekształcana przez grupę białek podobnych do histonów, które łączą się z chromosomem bakteryjnym. DNA w chromosomach archeonów jest znacznie lepiej uporządkowane, z DNA owiniętym w struktury podobne do nukleosomów eukariotycznych.

Struktura chromosomowa w komórkach roślinnych:

W przypadku roślin większości gatunków okrytozalążkowych struktura chromosomowa składa się z centromeru (głównego zwężenia) złożonego ze skondensowanych regionów chromatyny otoczonych obszarami pericentromerowymi bogatymi w heterochromatynę i telomery, które wyznaczają końce chromosomów.

 Różnicowy wzór kondensacji podczas etapu prometafazy/metafazy może być często wykorzystywany do identyfikacji poszczególnych chromosomów. DNA większości wyższych organizmów składa się z powtarzających się sekwencji DNA. Różne grupy powtarzających się elementów rozpraszają się w genomie na różne sposoby; mogą tworzyć odrębne terytoria, takie jak NOR lub centromery, lub mogą być rozproszone w chromosomie lub w całym genomie.

Struktura chromosomowa w komórkach zwierzęcych:

Wiele dużych liniowych chromosomy znajdują się w jądrze eukariontów. Każdy chromosom ma jeden centromer i jedno lub dwa ramiona, które z niego wystają, chociaż te ramiona są rzadko widoczne, chyba że są w fazie podziału. Eukarionty mogą również mieć genom mitochondrialny, który może mieć charakter liniowy lub kołowy, jednak nie uczestniczą w dziedziczeniu.

Spośród wszystkich chromosomów eukariotycznych chromosomy ssaków, a dokładniej ludzi, są najliczniejsze, a także najbardziej złożone. Autosomy (chromosomy ciała) i allosomy (chromosomy płci) to dwa rodzaje chromosomów występujących u ludzi. Chromosomy płciowe przekazują pewne cechy genetyczne związane z płcią danej osoby.

Autosomy zawierają resztę istotnych i niezbędnych informacji genetycznych. Wszystkie zachowują się w ten sam sposób podczas podziału komórki, ponieważ wszystkie autosomy są klonami siebie nawzajem. Człowiek komórki mają 46 chromosomy, w tym 22 pary autosomów i jedna para chromosomów płci lub allosomów.

Główną różnicą w męskiej i żeńskiej budowie chromosomów jest po prostu różnica w końcowej parze chromosomów, zwanej również allosomami. Podczas gdy samice mają strukturę chromosomową 44 autosomów + allosom XX, skład chromosomów męskich to 44 autosomów + allosom XY.

1024px NHGRI ludzki kariotyp męski
Kariogram ludzkiego męskiego chromosomu
Obraz: Wikipedia

Ponieważ samice mają tylko jeden typ allosomów, wszystkie jaja mają te same allosomy X. Płeć płodu jest określana przez X lub Y chromosom obecne w nasieniu zapładniającym komórkę jajową. Plemnik z chromosomem Y rodzi chłopca (XY), podczas gdy jeden z chromosomem X rodzi dziewczynkę (XX).

Przeczytaj także: