ХРОМОСОМИ: ОТКРИЋЕ, ВРСТЕ, ФУНКЦИЈА, СТРУКТУРА - БИОЛОГИЈА - 2025

У Хромозоми су структуре састављене од ДНК молекула и континуираног пратећим протеина. Они се лепо налазе у језгру еукариотских ћелија и садрже већину њиховог генетског материјала. Ове структуре се најјасније виде током дељења ћелија.

Еукариотски хромозоми су први пут идентификовани и проучавани крајем 18. века. Данас је реч "хромосом" опште познати термин, чак и за људе који су проучавали само најолементарније аспекте биологије или генетике.

Репрезентативни дијаграм хромозома и информације које они садрже (Извор: КЕС47 путем Викимедиа Цоммонс)

На хромозомима су гени, од којих многи кодирају протеине, ензиме и информације неопходне за живот сваке ћелије. Међутим, многи хромозоми испуњавају искључиво структурне функције, што значи да омогућавају специфичан распоред гена унутар нуклеарне унутрашњости.

Генерално, све ћелије појединца имају исти број хромозома. На пример, код људи свака од трилијуна ћелија за које се процењује да чине тело одраслих има 46 хромозома, који су организовани у 23 различита пара.

Сваки од 46 хромозома код људи и других живих организама има јединствене карактеристике; само они познати као "хомологни парови" деле карактеристике једни са другима, али не и са различитим паровима; то јест, сви хромозоми 1 су слични једни другима, али се разликују од 2 и 3, и тако даље.

Ако би сви хромозоми људске ћелије били распоређени линеарно, формирали би ланац дужине више од мање од 2 метра, тако да је једна од главних функција хромозома збијање генетског материјала тако да се "уклапа" у језгра, док омогућава приступ машинама за копирање и копирање.

Упркос огромним разликама које постоје између бактеријских генома и оних еукариотских организама, генетски материјал прокариота (као и неких унутрашњих органела еукариота) се такође назива хромозом и састоји се од кружне молекуле .

Откриће

У време када је Мендел одредио принципе наследности није имао појма о постојању хромозома. Међутим, закључио је да се наслеђени елементи преносе у дупликату кроз посебне честице, што је појава знатно испред свог времена.

Два научника из 18. века, ботаничар К. Нагели и зоолог Е. Бенеден, који су се бавили посматрањем и проучавањем биљних и животињских ћелија током догађаја ћелијске деобе; Они су први описали структуре у облику „малих штапова“ унутар централног одељка познатог као језгро.

Оба научника детаљно су објаснила да је током ћелијске деобе „типичне“ ћелије формирано ново језгро, унутар којега се појавио нови низ „малих штапова“, сличан ономе који је у почетку пронађен у ћелији.

Овај поступак поделе касније је прецизније описао немачки научник В. Флемминг 1879. године, који је помоћу боја током посматрања успео да обоји „мале штапове“ како би их боље визуализовао.

ТХ Морган је показао да се фенотипи наслеђују на начин који је предложио Мендел и да јединице наслеђивања леже на хромозомима. Морган је пружио физичке доказе који су учврстили „Мендељеву револуцију“.

Појмови хромосом и хроматин

Флемминг је документовао понашање "штапова" током интерфазе и цитокинезе (деоба ћелија). 1882. објавио је истрагу где је први пут сковао израз "хроматин" за супстанцу која је обојена унутар језгра када ћелија није била подељена.

Такође је приметио да се током деобе ћелија број „штапова“ (хромозома) у језгру удвостручио. Један од сваког пара дуплираних хромозома био је смештен у сваком језгру резултирајућих ћелија, па је хромозомски комплемент ових ћелија током митозе био идентичан.

Фотографија људског кариотипа (Извор: Плоциам ~ цоммонсвик, виа Викимедиа Цоммонс)

В. Валдеиер је, пратећи Флеммингова дела, успоставио термин "хромозом" (од грчког "тело које је обојено") како би описао исту супстанцу која је била уредно уређена у време деобе ћелије.

Временом су се различити истраживачи удубили у проучавање генетског материјала, са значењем термина "хромозом" и "хроматин" мало су се променили. Данас је хромозом дискретна јединица генетског материјала, а хроматин је смеша ДНК и протеина који је сачињавају.

Типови хромосома и њихове карактеристике

ЕБ Вилсон је у другом издању књиге Ла Целула (Ћелија) успоставио прву класификацију хромозома која се заснива на локацији центромера, карактеристици која утиче на причвршћивање хромозома на митотичко вретено током деобе ћелија.

Постоје најмање три различита начина за класификацију хромозома, јер постоје различити хромозоми међу врстама, а код појединаца исте врсте постоје хромозоми различитих структура и функција. Најчешће класификације су:

Према ћелији

Генетски материјал унутар бактерија посматра се као густа и наручена кружна маса, док се у еукариотским организмима види као густа маса која се чини „неорганизована“ унутар језгра. Зависно од ћелије, хромозоми се могу сврстати у две велике групе:

- прокариотски хромозоми : сваки прокариотски организам има по један хромосом састављен од ковалентно затвореног (кружног) молекула ДНК, без хистонских протеина и смештеног у подручју ћелије познатом као нуклеоид.

- Еукариотски хромозоми : у еукариоту може постојати два или више хромозома за сваку ћелију, они се налазе унутар језгра и сложеније су структуре од бактеријског хромозома. ДНК који их чине је високо упакован захваљујући повезаности са протеинима званим "хистони".

Према локацији центромера

Центромере је део хромозома који садржи прилично сложену комбинацију протеина и ДНК и који има примарну функцију током деобе ћелија, јер је одговоран за „обезбеђивање“ да се догоди процес сегрегације хромозома.

Према структурној локацији овог "комплекса" (центромера), неки научници су хромозоме сврстали у 4 категорије, и то:

- Метацентрични хромозоми: то су они чији је центрометар у центру, односно где центромере раздваја хромосомску структуру на два дела једнаке дужине.

- Субметацентрични хромозоми: хромозоми код којих је центромере одступан од "центра", доприносећи појави "асиметрије" у дужини између два дела која раздваја.

- Акроцентрични хромозоми: код акроцентричних хромозома знатно је обележено "одступање" центромера, при чему се стварају два одсека хромозома врло различитих величина, један веома дугачак и један заиста кратак.

- Телоцентрични хромозоми: они хромозоми чији се центромере налазе на крајевима структуре (теломери).

Према функцији

Организми који имају сексуалну репродукцију и имају одвојене полове имају две врсте хромозома који су према својој функцији класификовани у полне хромозоме и аутосомне хромозоме.

Аутосомни хромозоми (или аутосоми) учествују у контроли наслеђивања свих карактеристика живог бића, са изузетком одређивања пола. На пример, људи имају 22 пара аутосомних хромозома.

Сполни хромозоми , како им само име говори, испуњавају елементарну функцију у одређивању пола јединки, јер носе неопходне информације за развој многих сексуалних карактеристика жена и мушкараца који омогућавају постојање сексуално размножавање.

Функција

Главна функција хромозома, поред смештања генетског материјала ћелије, компактовања тако да се она може складиштити, транспортовати и „читати“ у језгру, је да обезбеди расподелу генетског материјала међу ћелијама који настају дељењем.

Зашто? Јер када се хромозоми раздвоје током ћелијске деобе, машина за умножавање верно „копира“ информације садржане у сваком ланцу ДНК тако да нове ћелије имају исту информацију као ћелија која их је створила.

Поред тога, повезаност ДНК са протеинима који су део хроматина омогућава дефинисање специфичне „територије“ за сваки хромозом, што је од великог значаја са становишта експресије и идентитета гена. ћелијски.

Хромосоми нису далеко од статичких или "инертних" молекула, у ствари је сасвим супротно, хистонски протеини, који сарађују са сабијањем сваког молекула ДНК у хромозому, такође учествују у динамизму који треба да учини. са транскрипцијом или ушуткивањем одређених делова генома.

Дакле, хромозомска структура не само да функционише на организацији ДНК у језгру, већ одређује који гени се "читају", а који не, директно утичући на карактеристике појединаца који га носе.

Структура (делови)

Структура хромозома може се анализирати са „микроскопског“ (молекуларног) гледишта и са „макроскопског“ (цитолошког) становишта.

- Молекуларна структура еукариотског хромозома

Типични еукариотски хромозом састоји се од линеарног дволанчаног молекула ДНК који може бити дугачак стотине милиона базних парова. Овај ДНК је високо организован на различитим нивоима, што му омогућава да се сабије.

Нуклеозоми

ДНК сваке хромозома иницијално сабија своим "намотај" око једног оцтамер хистон протеина (Х2А, Х2Б, Х3 и Х4), формирајући оно што је познато као нуклеазома , што је за 11 нанометара у пречнику.

Повезаност хистонских протеина и ДНК је могућа захваљујући електростатској интеракцији, пошто је ДНК негативно наелектрисан, а хистони основни протеини, богати позитивно набијеним аминокиселинским остацима.

Један нуклеосом повезује се са другим преко спојног подручја формираног делом ДНК ланца и протеином хистона, Х1. Структура која је резултат овог збијања изгледа слично низу куглица и смањује дужину ланца ДН-а за 7 пута.

30 нм влакана

ДНК се даље сабија када се кроматин (ДНК + хистони) у облику нуклеозома намота на себе, формирајући влакно пречника приближно 30 нм, које компакује ДНК ланац још 7 пута,

Нуклеарна матрица

Влакна од 30 нм повезана су, са своје стране, са влакнастим протеинима нуклеарног матрикса (ламине), који линију унутрашњу површину унутрашње нуклеарне мембране. Ова асоцијација омогућава прогресивно збијање влакана, јер се формирају „петљасти домени“ који су сидрени у матрицу, организујући хромозоме у дефинисаним регионима унутар језгра.

Важно је напоменути да ниво сабијања хромозома није једнак у целој њиховој структури. Постоје места која су хиперкомпликована, која су позната као хетерохроматин и која генетски говоре „тихо“.

Лабавија или опуштенија места у структури, она до којих уређаји за репликацију или транскрипцију могу приступити релативно лако, позната су као еукроматска места, која су регије генома транскриптивно активна.

- „макроскопска“ или цитолошка структура еукариотског хромозома

Када се ћелија не дели, хроматин се види као "лабав" и чак "неуредан". Међутим, како ћелијски циклус напредује, овај материјал се кондензира или збија и омогућава визуализацију хромосомских структура које описују цитолози.

Структура хромозома: 1) хроматид; 2) Центромере; 3) Кратка рука (п) и 4) Дуга рука (к) (Извор: Датотека: Цхромосоме-упригхт.пнг Оригинална верзија: Магнус Манске, ова верзија са усправним хромозомом: Корисник: Диетзел65Вецтор: изведбени рад Трипхон путем Викимедиа Цоммонс)

Центромере

Током метафазе ћелијске деобе, сваки хромозом се види као састављен од пара цилиндричних „хроматида“ који су повезани заједно захваљујући структури познатој као центромера.

Центромере је врло важан део хромозома, јер је то место на које се митотичко вретено веже током дељења. Ова унија омогућава одвајање кроматида који су причвршћени кроз центромере, процес након кога су познати као "кћерни хромозоми".

Центромере се састоји од комплекса протеина и ДНК који је обликован као "чвор" и његова локација дуж структуре хроматида директно утиче на морфологију сваког хромозома током нуклеарне деобе.

У специјализованом региону центромера научници знају као кинетохоре, што је посебно место где се митотичко вретено придружује раздвајању сестринских кроматида током ћелијске деобе.

Оружје

Надаље, положај центромера одређује постојање два крака: кратког или малог (п) и већег (к). Пошто је положај центромера практично непромењен, цитолози током описа сваког хромозома користе номенклатуру "п" и "к".

Теломерес

Ово су специјализоване ДНК секвенце које „штите“ крајеве сваког хромозома. Његова заштитна функција је спречавање да се различити хромозоми спајају једни са другима кроз њихове крајеве.

Ове регије хромозома привукле су велику пажњу, јер научници сматрају да теломерни низови (где ДНК формира структуре нешто сложеније од двоструке спирале) утичу на активност околних гена и, даље, на одређивање дуговечност ћелије.

Референце

1. Бостоцк, ЦЈ и Сумнер, АТ (1978). Еукариотски хромозом (стр. 102-103). Амстердам, Нев Срб, АМ, Овен, РД и Едгар, РС (1965). Општа генетика (бр. 04; КХ431, С69 1965.). Сан Францисцо: ВХ Фрееман, Иорк, Окфорд: Нортх-Холланд Публисхинг Цомпани.
2. Броокер, Р. (2014). Принципи биологије. МцГрав-Хилл високо образовање.
3. Гарднер, ЕЈ, Симмонс, МЈ, Снустад, ПД, и Сантана Цалдерон, А. (2000). Принципи генетике.
4. Гриффитхс, АЈ, Весслер, СР, Левонтин, РЦ, Гелбарт, ВМ, Сузуки, ДТ, и Миллер, ЈХ (2005). Увод у генетску анализу. Мацмиллан.
5. Маркингс, С. (2018). Сциацхинг. Преузето 3. децембра 2019. са ввв.сциенцинг.цом/фоур-мајор-типес-цхромосомес-14674.хтмл
6. Ватсон, ЈД (2004). Молекуларна биологија гена. Пеарсон Едуцатион Индиа.