chromosom

Chromosom — to struktura wewnątrzkomórkowa będąca nośnikiem informacji genetycznej. U organizmów prokariotycznych chromosomem jest pojedyncza, kolista cząsteczka DNA, u organizmów eukariotycznych liniowa cząsteczka DNA zlokalizowana w jądrze komórkowym. Chromosom zbudowany jest z DNA, białek histonowych i białek niehistonowych.

Nazwa pochodzi z greki, gdzie χρῶμα (chroma, kolor) i σῶμα (soma, ciało). Pierwszy raz terminu tego użył Heinrich Wilhelm Waldeyer w roku 1888.

W jądrze komórkowym nić można wyróżnić następujące stopnie upakowania DNA:

1. Podwójna helisa DNA o szerokości 2 nm.
2. Nukleosom o szerokości 11 nm to kompleks nici DNA o długości 146 par zasad nawinięta na 8 histonów. Połączenie histonów z DNA zapewniają odmienne ładunki elektryczne: dodatni histonów – dzięki dużej liczbie aminokwasów z zasadowymi łańcuchami bocznymi, ujemny DNA dzięki obecności grup fosforanowych. Prawie wszystkie organizmy eukariotyczne posiadają nukleosomy, wyjątkiem jest specyficzna grupa, której nadaje się różną rangę systematyczną i zalicza do różnych królestw: bruzdnice (Dinophyta, Dinozaoa, Dinophyceae).
3. Solenoid o szerokości 30 nm.
4. Domeny szerokości ok. 300 nm.
5. Grona pierwszego i drugiego rzędu szerokości ok. 700 nm.
6. Chromosomy o szerokości ok. 1400 nm.

Budowa chromosomów

Materiał genetyczny komórki w profazie mitozy zostaje skrócony do kilkumikrometrowych chromosomów. Najlepiej widoczne są chromosomy w metafazie podziału komórkowego, gdy są maksymalnie skondensowane. Zwykle do takich chromosomów odnoszą się opisy ogólne. Maksymalnie skondensowany chromosom budują dwie chromatydy. Chromosomy są zbudowane z dwóch chromatyd siostrzanych połączonych w jednym punkcie centromerem.

1. ramion chromosomu;
2. centromer, inaczej zwany przewężeniem pierwotnym;
3. organizator jąderka, inaczej zwany przewężeniem wtórnym;
4. satelity (nie zawsze występuje).

Ze względu na położenie centromeru wyróżnia się chromosomy:

• metacentryczne (przypominają literę V, u podstawy litery znajduje się centromer, ramiona są równej długości);
• submetacentryczne (jedno ramię jest krótsze, przez co chromosom jest asymetryczny);
• akrocentryczne (tak jak w poprzednim typie jedno ramię jest krótsze, przez co chromosom jest asymetryczny, cechy te są bardziej nasilone w porównaniu do poprzedniego typu, krótsze ramię jest słabo widoczne;
• telocentryczne (chromosom jedno ramię, na jego końcu znajduje się centromer).

Centromer inaczej zwany przewężeniem pierwotnym chromosomu – element chromosomu dzielący go na dwa ramiona. Do centromeru w anafazie mitozy i anafazie I mejozy dołączają białka kinetochoru wiążące włókna wrzeciona kariokinetycznego (mikrotubule).

Oprócz przewężenia pierwotnego w niektórych chromosomach występuje organizator jąderka, zwany inaczej przewężeniem wtórny. Odcina on satelitę.

1. plektonemiczny – jest to luźny splot, umożliwia łatwe rozplecenie się chromatyd;
2. paranemiczny – silny, trudny do rozplecenia, chromosomy oplecione są względem siebie helikalnie.

Telomer – to odcinek nici DNA znajdujący się na każdym końcu chromosomu, składa się z krótkich, powtarzających się sekwencji nukleotydów, bogatych w zasady G i T ( u człowieka setki tysięcy powtórzeń TTAGGG). Telomery odpowiadają za stabilizację chromosomów i za replikację jego części. Przy każdym podziale chromosomów odcinki telomerowe są skracane. Zjawisko to nie zachodzi tylko w komórkach rozrodczych i nowotworowych.

Wielkość chromosomów

Chromosomy różnych grup systematycznych maja różną wielkość: od 160-220 par zasad u drożdży, przez ok. 400 par zasad u muszek owocowych, do 2-4 milionów par zasad u ssaków.

Jeśli chodzi długość to chromosomy metafazowe mają zwykle kilka mikrometrów. Wyjątkiem są chromosomy olbrzymie, które mogą mieć długość do 1 mm.

1. Chromosomy politeniczne

Występują  u owadów, m.in.: w gruczołach ślinowych larw muchówek i ochotkowatych, a także u innych grup systematycznych w różnych strukturach. Powstają w wyniku wielu endoreplikacji chromatyd, po których nie następuje mitoza.

2. Chromosomy szczoteczkowe

Występują w profazie I mejozy w stadium diplotenu w oocytach wielu kręgowców.

Kariotyp to charakterystyczny dla danego gatunku kompleks chromosomów.

Liczba chromosomów

Somatyczna liczba chromosomów to charakterystyczna dla komórek danego organizmu liczba, oznaczana symbolem 2n.

Liczba chromosomów u różnych gatunków może być różna – od pojedynczych par ( u glisty końskiej) aż do kilkuset par, ale zazwyczaj wynosi kilka do kilkudziesięciu par (4 pary u muszki owocowej, 20 par u myszy, 23 pary u człowieka, 24 pary u szympansa, 39 u psa), najwięcej chromosomów wśród roślin – 1260 stwierdzono u nasięźrzału Ophioglossum reticulatum.

• autosomy – chromosomy niezwiązane z płcią,
• allosomy lub heterosomy czyli chromosomy płci.

W zależności od ilości kopii autosomów komórki mogą być:

• haploidalne – zawierają pojedynczą kopię każdego z autosomów oraz kopie allosomów (chromosomów płciowych) własnej płci,
• diploidalne – zawierają podwójną kopię każdego z autosomów oraz kopie allosomów własnej płci,
• poliploidalne – o zwielokrotnionym ponad dwukrotnie garniturze chromosomów.

U gatunków rozmnażających się bezpłciowo każda komórka organizmu ma tę samą liczbę chromosomów.

W przypadku wielu organizmów, takich jak zdecydowana większości kręgowców, liczba chromosomów w komórkach somatycznych jest dwa razy większa (diploidalna) niż w gametach (haploidalna). Do powstania haploidalnych gamet dochodzi w wyniku mejozy. Podział komórek somatycznych (diploidach) zachodzi na drodze mitozy, w której najpierw dochodzi do podwojenia materiału genetycznego.

W przypadku innych organizmów, takich jak rośliny lądowe, występuje przemiana pokoleń – pokolenie haploidalne występuje po pokoleniu diploidalnym. Są one przeważnie bardzo od siebie odmienne.