کروموزوم

تعریف - کروموزوم ها چیست؟

مواد ژنتیکی سلول به صورت DNA (اسید دئوکسی ریبونوکلئیک) و بازهای آن (آدنین ، تیمین ، گوانین و سیتوزین) ذخیره می شود. در تمام سلولهای یوکاریوتی (حیوانات ، گیاهان ، قارچ ها) این در وجود است هسته سلول به شکل کروموزوم. یک کروموزوم از یک مولکول منسجم و منفرد DNA تشکیل شده است که به برخی از موارد متصل است پروتئین ها.

نام کروموزوم از یونانی گرفته شده است و تقریباً می تواند به عنوان "بدنه رنگی" ترجمه شود. این نام از آنجا ناشی می شود که دانشمندان در اوایل تاریخ سیتولوژی (1888) موفق به رنگ آمیزی آن با رنگهای اساسی خاص و شناسایی آن در زیر میکروسکوپ نوری شدند. با این حال ، آنها فقط در یک نقطه خاص از چرخه سلولی ، میتوز واقعاً قابل مشاهده هستند (میوزیس در سلولهای زایایی) ، هنگامی که کروموزوم به شکل متراکم (متراکم) وجود دارد.

ساختار کروموزوم ها چگونه است؟

اگر قرار باشد که کل مارپیچ دوگانه DNA یک سلول ، یعنی حدود 3.4/109 115 XNUMX جفت باز ، به یکدیگر متصل شوند ، نتیجه بیش از یک متر خواهد بود. با این حال ، طول کل تمام کروموزوم های جمع شده فقط حدود XNUMX میکرومتر است. این اختلاف طول با ساختار بسیار فشرده کروموزوم ها توضیح داده می شود که در آن DNA چندین بار به روشی کاملاً خاص پیچیده یا پیچ خورده است.

هیستون ها ، فرم خاصی از پروتئین ، در این روند نقش مهمی دارند. در کل 5 هیستون مختلف وجود دارد: H1 ، H2A ، H2B ، H3 و H4. دو مورد از چهار هیستون آخر یک ساختار استوانه ای ، هشت تایی تشکیل می دهند که مارپیچ دوتایی در اطراف آن حدود دو بار می پیچد (= ابرقهرمان).

H1 برای ایجاد ثبات در ساختار خود متصل می شود. به این مجموعه DNA ، اکتامر و H1 نوکلئوزوم گفته می شود. اکنون تعداد زیادی از این نوکلئوزومها در فواصل نسبتاً کوتاه (10-60 جفت باز) پشت سر دیگری "مانند مروارید" قرار دارند.

به بخشهای بین کروموزومها DNA spacer گفته می شود. نوکلئوزومهای منفرد اکنون از طریق H1 مجدداً در تماس قرار می گیرند و منجر به مارپیچ شدن بیشتر و در نتیجه فشرده سازی می شوند. رشته حاصل به نوبه خود حلقه هایی است که توسط ستون فقرات اسید غیرهستون تثبیت می شود پروتئین ها، همچنین به عنوان هرتونز شناخته می شود.

این حلقه ها به نوبه خود در مارپیچ های تثبیت شده توسط وجود دارند پروتئین ها، که منجر به مرحله نهایی تراکم می شود. با این حال ، این درجه بالای تراکم فقط در هنگام تقسیم سلول در میتوز رخ می دهد. در این فاز ، شکل مشخص کروموزوم ها که از دو کروماتید تشکیل شده است نیز دیده می شود.

مکانی که اینها متصل می شوند سانترومر نامیده می شود. هر کروموزوم متافاز را به دو بازوی کوتاه و دو باز تقسیم می کند ، بازوی p و q نیز نامیده می شوند. اگر سانترومر تقریباً در وسط کروموزوم واقع شده باشد ، به آن کروموزوم متا مرکز می گویند. اگر در یکی از انتهای آن واقع شده باشد ، آن را کروموزوم آکروسانسریک می نامند.

به آنهایی که در این بین هستند ، کروموزوم های submetacentric گفته می شود. این اختلافات ، که قبلاً در زیر میکروسکوپ نوری دیده می شود ، همراه با طول کروموزوم ها ، امکان تقسیم اولیه کروموزوم ها را فراهم می کند. تلومرها انتهای کروموزوم ها هستند که حاوی توالی های تکرار شونده هستند (TTAGGG).

اینها هیچ اطلاعات مرتبطی را حمل نمی کنند ، اما به منظور جلوگیری از از دست دادن بخشهای مرتبط تر DNA هستند. با هر تقسیم سلولی ، بخشی از کروموزوم به دلیل مکانیسم تکثیر DNA از بین می رود. تلومرها بنابراین به نوعی به عنوان بافر عمل می کند ، لحظه ای را که سلول اطلاعات مهم را از طریق تقسیم از دست می دهد ، به تأخیر می اندازد.

اگر تلومرها سقوط یک سلول به طول تقریباً 4,000 جفت باز ، مرگ برنامه ریزی شده سلول (آپوپتوز) آغاز شده است. این از گسترش مواد ژنتیکی معیوب در ارگانیسم جلوگیری می کند. چند سلول دارای تلومراز هستند ، یعنی آنزیم ها که قادر به تمدید تلومرها هستند.

این سلولها علاوه بر سلولهای بنیادی ، که همه سلولهای دیگر از آنها مشتق شده اند ، سلولهای زایایی و سلولهای خاصی از سلولهای بنیادی هستند سیستم ایمنی بدن. علاوه بر این ، تلومرازها نیز در وجود دارند سرطان سلولها ، به همین دلیل است که شخص در مورد جاودانگی سلول در این زمینه صحبت می کند. کروماتین کل محتوای هسته سلول است که می تواند با یک لکه اساسی رنگ آمیزی شود.

بنابراین ، این اصطلاح نه تنها DNA بلکه پروتئینهای خاصی را شامل می شود ، به عنوان مثال هیستون ها و هرتون ها (ساختار را ببینید) ، و همچنین برخی قطعات RNA خاص (hn- و snRNA). بسته به مرحله چرخه سلولی یا فعالیت ژنتیکی ، این ماده در تراکم های مختلفی وجود دارد. فرم متراکم تر ، هتروکروماتین نامیده می شود.

برای درک آسان تر ، می توان آن را به عنوان یک "فرم ذخیره سازی" در نظر گرفت و در اینجا دوباره تمایز بین هتروکروماتین ساختاری و اختیاری ایجاد می شود. هتروکروماتین سازنده متراکم ترین شکل است که در بالاترین مرحله چگالش در تمام مراحل چرخه سلولی وجود دارد. این حدود 6.5٪ از ژنوم انسان را تشکیل می دهد و عمدتا در نزدیکی سانترومرها و انتهای بازوهای کروموزوم (تلومرها) به نسبت کوچک بلکه در مکان های دیگر (عمدتا کروموزوم 1,9,16,19،XNUMX،XNUMX،XNUMX و Y) واقع شده است.

علاوه بر این ، اکثر هتروکروماتین سازنده در نزدیکی غشای هسته ای ، یعنی در لبه های آن واقع شده است هسته سلول. بنابراین فضای موجود در وسط برای فعالان اختصاص یافته است کروماتین، یوکروماتین. هتروکروماتین عاملی دارای چگالی کمی کمتری است و می تواند در صورت لزوم فعال و غیرفعال شود یا بسته به مرحله رشد دارد.

یک مثال خوب ، کروموزوم X دوم در کاریوتایپ های زن است. از آنجا که اساساً یک کروموزوم X برای بقای سلول کافی است ، زیرا در نهایت در مردان نیز کافی است ، یکی از این دو در مرحله جنینی غیرفعال می شود. کروموزوم X غیرفعال شده به عنوان بدن بار شناخته می شود.

فقط در هنگام تقسیم سلول ، در هنگام میتوز ، کاملاً متراکم می شود و به بالاترین تراکم در متافاز می رسد. با این حال ، از آنجا که ژنهای مختلف در فرکانسهای مختلف خوانده می شوند - به هر حال ، همه پروتئین ها در همه زمانها به مقدار یکسان مورد نیاز نیستند - در اینجا نیز بین اوکروماتین فعال و غیر فعال تفاوت قائل می شود. هاپلوئید (گرم

haploos = منفرد) به این معنی است که همه کروموزومهای سلول به صورت جداگانه وجود دارند ، یعنی نه بصورت جفت (دیپلوئید) مانند معمول. این حالت طبیعی همه تخمها و نطفه سلولهایی که در آن زمان دو کروماتید یکسان در اولین تقسیم بلوغ از هم جدا نشده اند میوزیس، بلکه همه جفتهای کروموزوم ابتدا جدا می شوند. در نتیجه ، بعد از تقسیم اول در انسان ، سلولهای دختر فقط 23 کروموزوم معمول دارند که مربوط به نیمی از مجموعه هاپلوئید کروموزوم ها است.

با این حال ، از آنجایی که این سلولهای دختر هنوز کپی یکسانی از هر کروموزوم متشکل از 2 کروموزوم دارند ، تقسیم دوم لازم است که در آن دو کروماتید از یکدیگر جدا شده اند. کروموزوم پلیتن کروموزومی است که از بسیاری کروماتیدهای ژنتیکی یکسان تشکیل شده است. از آنجا که چنین کروموزوم هایی از قبل با بزرگنمایی کم به راحتی قابل تشخیص هستند ، گاهی آنها را کروموزوم های غول پیکر می نامند. یک پیش نیاز برای این کار تکثیر مجدد است ، که در آن کروموزوم ها چندین بار در داخل تکثیر می شوند هسته سلول بدون تقسیم سلولی.