5 Funkce chromozomu v buňce: eukaryotické, prokaryotické, podrobná fakta

by

Život na této planetě je zázračná věc a to, jak se život vyvíjel, je další záhadou, která ještě nebyla plně vyřešena. Všechny formy života nalezené na Zemi jsou široce rozděleny do dvou klasifikací: eukaryota a prokaryota.

Chromozomy jsou největší jednotky uspořádání DNA a proteinů. Primární funkce chromozomu v buňce zahrnuje přenášení DNA a přenos genetické informace od rodičů k jejich potomkům v další generaci. Při dělení buněk hrají nejdůležitější roli chromozomy.

Genom prokaryotické buňky se obecně vyskytuje ve tvaru a kruhový chromozom umístěné v chromozomu. Genetický materiál v eukaryotické buňky se nachází v jádře a je v něm pevně zabalen lineární chromozomy.

Složení chromozomů se skládá z komplexu nebo směsi DNA a proteiny, který je znám jako chromatin. Chromatin je dále organizován do menších podjednotek známých jako nukleososmy. Eukaryota jsou pevně zabalena a jejich chromatin je uspořádán tak, že na malém prostoru lze upravit velké množství DNA. To je také užitečné, protože může regulovat genová exprese.

V buňce se buněčná DNA nikdy nenachází sama a vždy je doprovázena různými proteiny. Spíše buněčná DNA vždy tvoří komplex nebo směsi s dalšími partnery proteinu, které jim pomáhají dostat se na malý prostor. Tento komplex DNA-protein je známý jako chromatin, kde je množství přítomné nukleové kyseliny a proteinu téměř ekvivalentní.. v buňkách, chromatin se složí do některých charakteristických útvarů, které jsou známé jako chromozomy. Jediný chromozom se skládá z jednoho kusu dvouřetězcové DNA kromě obalových proteinů, které byly zmíněny dříve.

Projekt chromozomy eukaryotických buněk obsahují jednotky chromatinu které se opakují a jsou známé jako nukleosomy. Chemická degradace buněčných jader a odlupování co největšího množství vnějšího proteinového obalu z DNA, jak je to možné, vedlo k jejich objevu. Nukleozomy jsou tvořeny DNA, která je dvouvláknová. Tvoří komplexy tzv histony, což jsou drobné proteinové fragmenty.

Jádrová částice každého z nukleozomů obsahuje molekuly osmi histonůjako pár dvou ze čtyř různých typů histonů: H2A, H2B, H3 a H4. Struktura a tvar histonů zůstaly v průběhu evoluce pozoruhodně konzistentní, což znamená, že role DNA je kritická pro všechny. buňky, které patří k eukaryotům. Histony jsou obecně kladně nabité molekuly a vážou se spolu s DNA, která má záporný náboj v konkrétní konformaci.

Typický chromozom má následující části a jejich funkce:

a) Centromera (primární zúžení):

Ve fázi metafáze, ο chromozom obsahuje dvě dvojčata známé jako chromatidy. Ty se k sobě vážou v bodě zvaném primární konstrikce nebo centromera. Ve fázi anafáze rozděluje centromera identické sestry za vzniku dvou anafázických chromozomů. Ramena označují chromozomální segmenty na obou stranách centromery.

Můžeme tedy říci, že chromozom metafáze má čtyři ramena, zatímco chromozomy anafáze mají pouze dvě ramena. Isobrachiální chromozomy mají stejná ramena, zatímco heterobrachiální chromozomy mají ramena asymetrická. Když jsou paže nerovné, je krátká paže označena jako „p“ a dlouhá paže je označena jako „q“.

V místě centromera, chromozomy se nazývají:

  1. Telocentrický (centromerový terminál)
  2.  akrocentrický (centromerový subterminální a zakončený telomerou),
  3.  Sub-metacentrický (centromera je submedián),
  4.  Metacentrický (střední centromer).

Obecně mají chromozomy jednu centromeru a nazývají se monocentrické. Chromozomy mohou být dicentrické, například v kukuřici a pšenici; nebo někdy polycentrické. Hlavním účelem centromery je položit základy pro kinetochore, proteinový komplex, který je nezbytný pro správnou chromozomální segregaci během mitózy..

(b) Kinetochore:

Kinetochore, specializovaný multiproteinový komplex na povrchu centromery, je místo, kde se připojují vřetenová vlákna (mikrotubuly).. Centromera metafázového chromozomu obsahuje dva kinktochory, které jsou obráceny v opačných směrech. Nižší rostliny mají trilamilární kinetochor, zatímco vyšší rostliny mají kinetochor kulový a miskovitý.

Kinetochore je vícepodjednotkový proteinový konstrukt v eukaryotech, který generuje nosné vazby sesterských chromatid (replikované chromozomy držené pohromadě proteinovým komplexem kohezinem) k vřetenovým mikrotubulům během buněčného dělení.

(c) Sekundární omezení:

Kromě centromery se může achromozom vyznačovat jedním nebo více sekundárními zúženími. Satelit nebo trabant označuje chromozomální segment, který je spojen s hlavní oblastí chromozomu chromatinovým závitem. Chromozom se satelity se označuje jako sat chromozom.

Existují dva typy sekundárních zúžení: NOR a Joint. Udržují konzistentní umístění a často se používají jako značky. Oblast nukleolárního organizátoru (NOR) je zodpovědná za produkci jadérko a rRNA. Rozbití a splynutí chromozomálních segmentů může vést ke vzniku kloubů. Slouží jako markery pro to, kde jsou sestavena jadérka. Podílí se na přestavbě jadérka na konci buněčného dělení a je spojen s jadérkem v průběhu interfáze buněčného dělení..

funkce chromozomů v buňce
Obrazový kredit: Chromozomová struktura-Wikipedia

(d) telomery:

Koncové konce chromozomů se nazývají telomery. Telomera je krátká opakovaná sekvence DNA (bohatá na GC) komplex s proteiny. Jsou syntetizovány odděleně a později přidány ke špičkám chromozomů. Hlavní funkcí telomer je zakrýt chromozomální konce, aby se zabránilo ztrátě DNA během cyklů replikace buněk.

Telomery pomáhají různými způsoby:

(i) Zajistit stabilitu tím, že zabrání koncovým fúzím chromozomů,

(ii) působit jako iniciátoři synapse,

(iii) Zkracování telomer způsobuje stárnutí a stárnutí.

(e) Chromomery:

Kvůli nahromadění chromatinu se mohou interfázové chromozomy jevit jako korálky po celé jejich délce. Chromomery jsou tyto korálky podobné struktury. Chromomery jsou pevně stočené a během metafáze již nejsou viditelné. Řízení genové exprese může být podpořeno uspořádáním struktura chromozomu. Chromozomové mapy mohou být vytvořeny pro použití v genetickém a evolučním výzkumu.

Funkce chromozomů v eukaryotických buňkách:

Eukaryotické buňky mají geny, které se skládají z dědičné informace a působí jako dědičný nosič. Buněčné dělení, růst, metabolismus a diferenciace jsou jimi řízeny.

Jádro buňky obsahuje eukaryotické chromozomy. Toto jádro je známé jako „řídící centrum“ buňky, které pomáhá při ukládání genetického materiálu celé buňky nebo DNA. Jaderný obal, také známý jako jaderná membrána, se skládá z kanálů známých jako póry, které pomáhají při regulaci pohybu molekul jádrem.

DNA přítomná v jádře je uspořádána ve formě chromozomů. Chromozom je molekula DNA, která je velmi těsně stočena kolem proteinů, aby se vytvořila histony. Eukaryotické buňky obsahují několik chromozomy, které mají lineární strukturu. Chromatin zahrnuje celou DNA přítomnou v jádře a také proteiny s ní spojené. Chromatin se skládá ze tří základních vrstev lešení, které dává vznik a kondenzovaná molekula DNA.

Přítomnost membránově vázaného jádra je nejdůležitějším znakem, který odlišuje prokaryotika buňka z eukaryotické buňky buňka. Toto jádro se nazývá „buněčné jádro“.kontrolní centrum” protože pomáhá při ukládání kompletního buněčného genetického materiálu nebo DNA. Póry v jaderném obalu, také známé jako jaderná membrána, pomáhají při regulaci molekulárního transportu přes jádro.

eukaryotická buňka
Obrazový kredit: Eukaryotické buňky- Wikipedia

Dvouřetězcová helixová molekula DNA společně tvoří chromozom, ale předtím jsou stočeny kolem shluku proteinů známých jako histony. Nukleozom, který je nejmenší jednotkou struktury DNA, se vytvoří, když jednotka o zhruba 200 párech bází DNA je stočena kolem osmi histonových proteinů.

Linker DNA a nukleozomy se spojí, stejně jako kuličky na provázku, aby se vytvořily 30nm solenoidová vlákna které těsně zabalené. Tato vytvořená vlákna jsou dále navíjena a složena do smyček, které jsou také pevně sbaleny dohromady. Toto lešení je poslední fází, kde lze chromozomy pozorovat ve fázi známé jako metafáze meiózy a mitózy.

Proces supercoiling tvoří ta 30nm vlákna. Aplikace napětí se využívá při supercoilingu tak, že dokáže zkroutit molekulu DNA, takže vytvoří smyčky a přitom se obtočí. S proces buněčného dělení, mitóza nebo meióza, jedinec chromozomy jsou jasně vidět, že jsou přítomny v jádře s pomocí mikroskopu.

Projekt funkce chromozomu v prokaryotických buňkách:

Podobně jako u chromozomu eukaryotických buněk, prokaryotické chromozomy buňky pomáhají při ukládání a přenosu genetické informace do jiné buňky. Za účelem vytvoření RNA, DNA a proteinu se přepisuje, replikuje a překládá. 

Chromozom přítomný v prokaryotech tvoří nepravidelný druh struktury nazývaný nukleoid. Mnoho prokaryotických buněk se řídí procesem supercoilingu, aby produkovaly chromozom. Jediný chromozom prokaryot je kruhového tvaru, postrádá histony. Sledují proces navíjení a kroucení a stávají se kompaktními, takže je lze zasadit do nukleoidu.

Prokaryotické chromozomy jsou jednotlivé molekuly DNA, které mají buď lineární nebo kruhový tvar a nacházejí se v cytoplazmě prokaryotického organismu. Prokaryota jsou mikroskopické organismy, které mají jednobuněčnou a primitivní povahu. Na druhou stranu, eukaryota mají více buněk a patří k organizaci na vysoké úrovni. Význam prokaryota znamená „před“ jádrem. Vyvinul se ještě před jádrem, a proto postrádá rozpoznatelný vzor podobný jádru.

prokaryotní buňka
Image Credit: Prokaryotická buňka- Wikipedia

Celý genom nebo prokaryotická genetická informace se nachází na osamoceném chromozomu který je lineárního tvaru a je přítomen v cytoplazmě. Tento prokaryotický chromozom je strukturálně odlišný od eukaryotického chromozom, i když také přenáší genetickou informaci z jedné buňky do druhé. Prokaryotický genom obsahuje nejen chromozomy, ale také plazmidy který působí jako dědičnost vlastností.

Plazmid má kruhový tvar a je to jednovláknová DNA. Dědí mnoho významných genů pro organismy. Na rozdíl od eukaryotických buněk jsou prokaryota zbavena membránově vázaných organel v nich. Některé příklady prokaryot mohou zahrnovat řasy, Archea, bakterie a a málo hub.

Vlastnosti prokaryotických chromozóm

  • Chromozom z prokaryota je buď lineární nebo kruhový ve tvaru.
  • Pokud jde o plazmid, sestává z extrachromozomální DNA.
  • Má genom, který má haploidní povahu. 
  • Chromozom nese pouze jednu kopii přítomného genu.  
  • Prokaryota v sobě obsahují jeden chromozom.

Projekt geny přítomné v chromozomech prokaryotických buněk vlastní zvláštní druh mechanismu, který je známý jako operon. Pomocí tohoto mechanismu může mnoho genů produkovat protein. Genové sekvence, které nejsou tak vitální, se na chromozomu nenacházejí; spíše se nacházejí na plazmidech. The chromozomy přítomné v prokaryotických buňkách má malý počet opakujících se a odpadních DNA v nich.

Geny přítomné na chromozomu jsou umístěny velmi blízko každého z nich. Z celku se pouze 12 % odpadní DNA nachází v genomu prokaryotických buněk. Obvykle jsou těsně uzavřeny jedna k druhé a sestávají z méně odpadkového genetického materiálu v nich. Jak proces, tak překlad a dochází k transkripci v cytoplazmě.

Je to umožněno řadou proteiny a enzymy, počítaje v to topoizomeráza I a II, gyráza, HU, H0NS, a IHF. Všechny pomáhají při regulaci a zachování supercoilingu u prokaryot.

Supercoiling může nastat ve stejném pořadí nebo směru jako dvouřetězcová DNA, a proto je známá jako „negativní supercoiling.” Zatímco pokud supercoiling probíhá v opačném směru, supercoiling je známý jako pozitivní supercoiling. Prokaryota, zvláště bakterie, se řídí procesem negativního supercoilingu. Topoisimeráza je název třídy enzymů, které pomáhají při regulaci napětí, které je způsobeno mechanismem supercoilingu během replikace.

Prokaryotické chromozomy jsou těsně nadšroubovicové. Hodnota replikace je zde tedy ve srovnání s eukaryoty velmi pomalá. Také díky jeho umístění v cytoplazmě probíhají mechanismy translace a transkripce vedle sebe na stejné pozici.

Také čtení: