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:
- Podwójna helisa DNA o szerokości 2 nm.
- 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).
- Solenoid o szerokości 30 nm.
- Domeny szerokości ok. 300 nm.
- Grona pierwszego i drugiego rzędu szerokości ok. 700 nm.
- Chromosomy o szerokości ok. 1400 nm.
Sposób upakowania materiału genetycznego w komórce: podwójna helisa DNA, nukleosomy, solenoidy, domeny, struktury I i II rzędu, chromosomy (Pixabay).
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.Chromosom taki składa się z:
- ramion chromosomu;
- centromer, inaczej zwany przewężeniem pierwotnym;
- organizator jąderka, inaczej zwany przewężeniem wtórnym;
- satelity (nie zawsze występuje).
Model chromosomu metafazowego (przedstawiona jedna chromatyda).
- 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).
Typy najczęściej występujących chromosomów metafazowych (przedstawiono po jednej chromatydzie).
Oprócz przewężenia pierwotnego w niektórych chromosomach występuje organizator jąderka, zwany inaczej przewężeniem wtórny. Odcina on satelitę.
Chromatydy mogą być ze sobą splecione na dwa sposoby:
- plektonemiczny – jest to luźny splot, umożliwia łatwe rozplecenie się chromatyd;
- 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.
Kolejne stopnie upakowania materiału genetycznego, źródło: Wikipedia
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.
Chromosomy olbrzymie dzieli się na:
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.
Kariogram mężczyzny uzyskany w wyniku barwienia metodą Giemsa (zestaw chromosomów jest tutaj zestawem diploidalnym) By Courtesy: National Human Genome Research Institute [Public domain], via Wikimedia Commons
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.
Chromosomy dzielą się na:
- 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.
Mejoza - schemat. By Marek Kultys [CC BY-SA 3.0 ], from Wikimedia Commons
Bibliografia
- Phil C. Turner, Alexander G. McLennan, Andy D. Bates, Mike R.H. White; “Biologia molekularna – krótkie wykłady ”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011.;
- Eldra Pearl Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin, Claude A. Villee; “Biologia”; Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa 1996;
- Hugh Fletcher, Ivor Hickey, Paul Winter; “Genetyka – krótkie wykłady, , ”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2013;
- Terry A. Brown; “Genomy”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009;
- promil
