Struktura chromozomu: Podrobné vysvětlení

Chromozomová struktura označuje způsob, jakým jsou chromatinová vlákna v buňce zhutněna.

Dlouhá vlákna DNA obsahující genetickou informaci tvoří chromozomy. Eukaryotické chromozomy jsou výrazně větší než prokaryotické chromozomy a jsou lineárními chromozomy.

DNA po replikaci kondenzuje do chromozomů. Po replikaceKaždý chromozom je tvořen souborem duplicitní sady chromatid, které obvykle drží pohromadě ve středu centromerou. Centromera je místo, kde se kinetochor (proteinová struktura, která spojuje vlákna vřeténka), připojuje k centromeře, která táhne sestru chromatidy na 2 protiklady buňky po chromatinu divize.

Níže vysvětlíme chromozom struktura v detailu.

Co jsou to chromozomy?

Chromozom je zhutněná molekula DNA nalezená v organismu nesoucí jeho genetickou informaci.

Chromozomy jsou vláknité struktury nacházející se ve všech organismech (prokaryota, eukaryota, ale ne viry), které přenášejí a dodávají genetickou informaci. Každý chromozom je tvořen jednou molekulou proteinu a jedna molekula deoxyribonukleové kyseliny (DNA), ale příležitostně to může být také RNA.

800px Chromosome.svg
Eukaryotický chromozom během metafáze ukazuje jeho části (1)Chromatid (2)Centromera (3)Krátké rameno (4)Dlouhé rameno
Obrázek: Wikipedia

 DNA se předává z jedné generace na další a nese přesné instrukce a informace, které odlišují každou živou bytost od druhé. Virový chromozomy se liší od chromozomů prokaryot a eukaryot ve tvaru i poloze.

DNA (deoxyribonukleová kyselina) (chromozomy neživých virů) a RNA (ribonukleová kyselina) (chromozomy prokaryotických organismů, jako jsou bakterie a modrozelené řasy) jsou jediné druhy chromozomů, které jsou schopné replikace. Od té doby prokaryota nemají jádro na svém chromozomu materiál není obklopen žádnou membránovou strukturou.

800px Fáze časné mitózy v buňce obratlovců s mikrofotografiemi chromatid.svg
Změna struktury chromatid během dělení Obrázek: Wikipedia

Chromozomální funkce:

  • Struktura DNA je v podstatě jako dlouhá vlákna, proto jsou pro kompaktnost a snadnou manipulaci samotnou buňkou navinuta kolem některých kruhových proteinů tzv. histony.
  • Pokud by molekuly DNA nebyly zabaleny tímto způsobem, bylo by pro buňku nemožné pojmout veškerý svůj genetický materiál v sobě.
  • Například, pokud bychom rozložili celý lidský genom a odmotali ho z histonových proteinů, prodloužil by se po položení od konce ke konci o 6 stop.
  • Je důležité, aby DNA byla neporušená a rovnoměrně rozptýlená v buňkách během buněčného dělení.
  • Ve velké většině buněčných dělení chromozomy hrají důležitou roli roli při zajišťování správného kopírování a distribuce DNA.
  • Každý eukaryotický organismus má specifický počet chromozomů, které určují jeho vlastnosti, vývoj a život.
  •  Při nepohlavním rozmnožování obsahují všechny buňky organismu včetně gamet stejný počet chromozomů.
  • Somatické buňky v těle jsou obecně diploidní (2n), tj. mají sadu nebo sady párové chromozomy. Na druhou stranu buňky jako gamety jsou to, co nazýváme haploidní (n), protože obsahují polovinu chromozomálních párů. Gamety jsou normálně produkovány meiózou.
  •  meiosis produkuje haploidní buňky nebo gamety, obsahující jeden chromozom z páru. Když se dvě gamety spojí během oplodnění a vytvoří zygotu, buňka se opět stane diploidní s párem chromozomů.

Struktura chromozomů v bakteriálních buňkách:

Kvůli jejich malé velikosti byly bakteriální chromozomy nalezeny podstatně později než jejich eukaryotické protějšky. Navíc na rozdíl od eukaryotické chromozomybakteriální chromozomy neprocházejí dramatickou metafázovou kondenzací, která činí eukaryotické chromozomy tak viditelnými.

chromozomová struktura
Rozdíl mezi organizací heterochromatinu a euchromatinu
Obrázek: Wikipedia

Většina bakteriálních chromozomů (také nazývaných genofory) se může pohybovat od pouhých 13,0000 14,000,000 párů bází až po více než XNUMX XNUMX XNUMX párů bází v závislosti na velikosti a složitosti prokaryota. U prokaryot nejsou jádra vidět. Místo toho je jejich DNA strukturována do struktury podobné nukleoidům. Nukleoid je samostatná struktura v bakteriální buňce, která zaujímá specifickou oblast.

Tato struktura je na druhé straně dynamická a je udržována a přetvářena skupinou proteinů podobných histonům, které se spojují s bakteriálním chromozomem. DNA v chromozomech archaea je mnohem lépe uspořádaná, přičemž DNA je obalena strukturami podobnými eukaryotickým nukleozomům.

Struktura chromozomů v rostlinných buňkách:

U rostlin většiny druhů krytosemenných rostlin chromozomální struktura sestává z centromery (primární konstrikce) tvořené kondenzovanými oblastmi chromatinu ohraničenými pericentromerními oblastmi bohatými na heterochromatin a telomery, které označují konce chromozomů.

 Diferenciální kondenzační vzor během fáze prometafáze/metafáze může být často použit k identifikaci jednotlivých chromozomů. Většina DNA vyšších organismů je tvořena opakujícími se sekvencemi DNA. Různé skupiny opakovaných prvků se rozptýlí po celém genomu různými způsoby; mohou tvořit odlišná území, jako jsou NOR nebo centromery, nebo mohou být rozptýleny v chromozomu nebo napříč genomem.

Struktura chromozomů v živočišných buňkách:

Vícenásobná velká lineární chromozomy jsou uloženy v jádře eukaryot. Každý chromozom má jednu centromeru a jedno nebo dvě ramena, která z něj vyčnívají, i když tato ramena jsou zřídka viditelná, pokud nejsou ve fázi dělení. Eukaryota mohou mít také mitochondriální genom, který může mít lineární nebo kruhový charakter, nicméně se nepodílejí na dědičnosti.

Ze všech eukaryotických chromozomů je chromozom u savců, konkrétněji u lidí, nejpočetnější a také nejsložitější. Autosomy (tělové chromozomy) a allosomy (pohlavní chromozomy) jsou dva druhy chromozomů, které se nacházejí u lidí. Pohlavní chromozomy předávají některé genetické rysy, které jsou spojeny s pohlavím osoby.

Autosomy obsahují zbytek relevantní a nezbytné genetické informace. Všechny se chovají během buněčného dělení stejně, protože autozomy jsou všechny navzájem klony. Člověk buňky mají 46 chromozomů, včetně 22 párů autozomů a jednoho páru pohlavních chromozomů nebo allosomů.

Hlavní rozdíl v mužské a ženské chromozomální konstituci je jednoduše rozdíl v konečném páru chromozomů nazývaných také alozomy. Zatímco ženy mají chromozomální strukturu 44 autozomů + XX allosomů, mužské chromozomální složení je 44 autozomů + XY allosomů.

1024px NHGRI lidský mužský karyotyp
Karyogram lidského mužského chromozomu
Obrázek: Wikipedia

Vzhledem k tomu, že samice mají pouze jeden typ allosomu, všechna vajíčka produkovaná mají stejné X allosomy. Pohlaví plodu je určeno X nebo Y chromozóm přítomný ve spermii, která oplodňuje vajíčko. Spermie s chromozomem Y produkuje chlapce (XY), zatímco spermie s X produkuje dívku (XX).

Také čtení: