CHROMOSOM: PAGTUKLAS, URI, PAG-ANDAR, ISTRAKTURA - BIOLOGY - 2025

Ang mga kromosom ay mga istruktura na binubuo ng isang molekula ng DNA at isang patuloy na nauugnay na mga protina. Malinis silang matatagpuan sa loob ng nucleus ng mga eukaryotic cells at naglalaman ng karamihan sa kanilang genetic material. Ang mga istrukturang ito ay pinaka-malinaw na nakikita sa panahon ng cell division.

Ang mga echaryosoma ng eukaryotic ay unang nakilala at pinag-aralan sa huling bahagi ng ika-18 siglo. Ngayon ang salitang "chromosome" ay isang malawak na kilalang termino, kahit na para sa mga taong pinag-aralan lamang ang pinaka-pangunahing aspeto ng biology o genetika.

Ang diagram ng kinatawan ng isang kromosoma at ang impormasyon na nilalaman nito (Pinagmulan: KES47 sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Sa mga kromosom ay mga gene, marami sa kung aling mga code para sa mga protina, enzymes, at impormasyong kinakailangan para sa buhay ng bawat cell. Gayunpaman, maraming mga chromosome ang tumutupad ng mga function na istruktura, na nangangahulugang pinapayagan nila ang isang tiyak na pag-aayos ng mga genes sa loob ng interior na nukleyar.

Kadalasan, ang lahat ng mga cell ng isang indibidwal ay may parehong bilang ng mga kromosom. Sa mga tao, halimbawa, ang bawat isa sa mga cell ng trilyon na tinantyang bumubuo sa katawan ng may sapat na gulang ay may 46 kromosom, na naayos sa 23 iba't ibang mga pares.

Ang bawat isa sa 46 kromosom sa mga tao at iba pang mga nabubuhay na organismo ay may natatanging katangian; ang mga kilala lamang bilang "homologous pares" ay nagbabahagi ng mga katangian sa bawat isa, ngunit hindi sa iba't ibang mga pares; iyon ay, ang lahat ng mga kromosom 1 ay magkapareho sa bawat isa, ngunit ang mga ito ay naiiba sa 2 at 3, at iba pa.

Kung ang lahat ng mga kromosom ng isang cell ng tao ay nakaayos sa isang guhit na paraan, bubuo sila ng isang kadena na higit pa o mas mababa sa 2 metro ang haba, kaya ang isa sa mga pangunahing pag-andar ng mga kromosom ay upang siksikin ang genetic na materyal upang "magkasya" ito sa nucleus, habang pinapayagan ang pag-access sa makinarya ng transkripsyon at pagtitiklop.

Sa kabila ng napakalaking pagkakaiba-iba na umiiral sa pagitan ng mga genetic ng bakterya at ng mga eukaryotic organismo, ang genetic na materyal ng prokaryotes (pati na rin ng ilang mga panloob na organelles ng eukaryotes) ay tinatawag ding isang kromosoma at binubuo ng isang pabilog na molekula .

Pagtuklas

Sa oras na tinukoy ni Mendel ang mga alituntunin ng pagmamana, wala siyang ideya tungkol sa pagkakaroon ng mga kromosoma. Gayunpaman, napagpasyahan niya na ang mga kapaki-pakinabang na elemento ay naipadala sa dobleng sa pamamagitan ng mga espesyal na partikulo, isang paniwala na mas maaga pa sa oras nito.

Dalawang siyentipiko noong ika-18 siglo, ang botanist na si K. Nageli at ang zoologist na si E. Beneden, ay nakikibahagi sa pagmamasid at pag-aaral ng mga selula ng halaman at hayop sa panahon ng mga kaganapan ng cell division; Ito ang una na naglalarawan ng mga istruktura na hugis tulad ng "maliit na tungkod" sa loob ng gitnang kompartimento na kilala bilang ang nucleus.

Ang parehong mga siyentipiko ay detalyado na, sa panahon ng cell division ng isang "tipikal" na cell, nabuo ang isang bagong nucleus, sa loob kung saan lumitaw ang isang bagong hanay ng "maliit na mga rod", na katulad ng nahanap sa cell sa una.

Ang prosesong ito ng dibisyon ay inilarawan nang mas tumpak nang masinsin ng siyentipikong Aleman na si W. Flemming noong 1879, na, gamit ang mga tina sa panahon ng pagmamasid, ay pinamunuan ang "maliit na pamalo" upang mas mailarawan ang mga ito.

Ipinakita ni TH Morgan na ang mga phenotypes ay minana sa paraang iminungkahi ni Mendel at ang mga yunit ng mana ay naninirahan sa mga kromosoma. Nagbigay si Morgan ng pisikal na katibayan na pinagsama ang "Mendelian Revolution."

Ang mga salitang chromosome at chromatin

Ang Flemming ay naitala ang pag-uugali ng "rods" sa pagitan ng interphase at cytokinesis (cell division). Noong 1882 ay naglathala siya ng isang pagsisiyasat kung saan una niyang pinagsama ang salitang "chromatin" para sa sangkap na namantsahan sa loob ng nucleus nang hindi nahahati ang cell.

Napagmasdan din niya na sa panahon ng cell division ay nagdoble ang bilang ng "rods" (chromosome) sa nucleus. Ang isa sa bawat pares ng mga dobleng kromosom ay nakalagay sa loob ng bawat nucleus ng mga nagresultang mga cell, kaya ang kromosomal na pandagdag sa mga cells na ito sa panahon ng mitosis ay magkapareho.

Larawan ng isang Human Karyotype (Pinagmulan: Plociam ~ commonswik, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Si W. Waldeyer, kasunod ng mga gawa ng Flemming, itinatag ang salitang "chromosome" (mula sa Greek "body na stain") upang ilarawan ang parehong sangkap na nakaayos sa isang maayos na paraan sa oras ng cell division.

Sa paglipas ng panahon, ang iba't ibang mga mananaliksik ay sumali sa pag-aaral ng genetic material, na kung saan ang kahulugan ng mga salitang "chromosome" at "chromatin" ay nagbago nang kaunti. Ngayon ang isang kromosom ay isang hiwalay na yunit ng materyal na genetic at ang chromatin ay ang halo ng DNA at mga protina na bumubuo.

Mga uri ng Chromosome at ang kanilang mga katangian

Si EB Wilson, sa pangalawang edisyon ng aklat na La Célula (The Cell) ay nagtatag ng unang pag-uuri ng mga kromosoma, na batay sa lokasyon ng centromere, isang katangian na nakakaimpluwensya sa pagdikit ng mga chromosome sa mitotic spindle sa panahon ng cell division.

Mayroong hindi bababa sa tatlong magkakaibang mga paraan upang maiuri ang mga kromosom, dahil may iba't ibang mga kromosom sa pagitan ng mga species at sa mga indibidwal ng parehong species mayroong mga kromosom na may iba't ibang mga istraktura at pag-andar. Ang pinaka-karaniwang pag-uuri ay:

Ayon sa cell

Ang genetic na materyal sa loob ng bakterya ay nakikita bilang isang siksik at iniutos na pabilog na masa, habang sa eukaryotic organism ay nakikita ito bilang isang siksik na masa na lumilitaw na "hindi naayos" sa loob ng nucleus. Depende sa cell, ang mga kromosom ay maaaring maiuri sa dalawang malaking grupo:

- Prokaryotic chromosome : bawat prokaryotic na organismo ay may isang solong kromosom na binubuo ng isang covalently sarado (pabilog) DNA molekula, nang walang mga protina ng histone at matatagpuan sa isang rehiyon ng cell na kilala bilang ang nucleoid.

- Eukaryotic chromosome : sa isang eukaryote maaaring mayroong dalawa o higit pang mga kromosom para sa bawat cell, ang mga ito ay matatagpuan sa loob ng nucleus at mas kumplikadong mga istraktura kaysa sa kromosoma ng bakterya. Ang DNA na bumubuo sa kanila ay lubos na nakabalot salamat sa pakikipag-ugnay nito sa mga protina na tinatawag na "histones".

Ayon sa lokasyon ng centromere

Ang sentromere ay isang bahagi ng mga kromosoma na naglalaman ng isang medyo kumplikadong kumbinasyon ng mga protina at DNA at may pangunahing pagpapaandar sa panahon ng cell division, dahil responsable ito sa "tiyaking" na nangyayari ang proseso ng paghiwalay ng chromosome.

Ayon sa istrukturang lokasyon ng "kumplikadong" na ito (ang sentromere), ang ilang mga siyentipiko ay inuri ang mga kromosoma sa 4 na kategorya, na:

- Metacentric chromosome: ito ang mga na ang sentromere ay nasa gitna, iyon ay, kung saan ang sentromere ay naghihiwalay sa istruktura ng chromosomal sa dalawang bahagi ng pantay na haba.

- Submetacentric chromosome: chromosome kung saan ang sentromere ay lumihis mula sa "sentro", na nag-aambag sa hitsura ng isang "kawalaan ng simetrya" sa haba sa pagitan ng dalawang bahagi na pinaghiwalay nito.

- Acrocentric chromosome: sa acrocentric chromosomes, ang "paglihis" ng sentromere ay malaki ang minarkahan, kung saan ang dalawang seksyon ng chromosome na ibang-iba ng mga sukat ay ginawa, ang isang napakatagal at ang isang tunay na maikli.

- Mga chromosom ng Telocentric: ang mga kromosoma na ang sentromere ay matatagpuan sa mga dulo ng istraktura (telomeres).

Ayon sa pagpapaandar

Ang mga organismo na mayroong sekswal na pagpaparami at may magkahiwalay na kasarian ay may dalawang uri ng mga kromosom na naiuri, ayon sa kanilang pagpapaandar, sa mga chromosome sa sex at mga autosomal chromosome.

Ang mga autosomal chromosome (o autosome) ay nakikilahok sa kontrol ng mana ng lahat ng mga katangian ng isang buhay na tao, maliban sa pagpapasiya ng sex. Halimbawa, ang mga tao ay may 22 pares ng autosomal chromosom.

Ang mga chromosome sa sex , ayon sa ipinapahiwatig ng kanilang pangalan, ay nagtutupad ng isang pangunahing pagpapaandar sa pagtukoy ng kasarian ng mga indibidwal, dahil dinala nila ang kinakailangang impormasyon para sa pagbuo ng marami sa mga sekswal na katangian ng mga babae at lalaki na nagpapahintulot sa pagkakaroon ng sekswal na pagpaparami.

Pag-andar

Ang pangunahing pag-andar ng chromosome, bilang karagdagan sa pabahay ng genetic na materyal ng isang cell, compacting ito upang maaari itong maimbak, maipadala at "basahin" sa loob ng nucleus, ay tiyakin na ang pamamahagi ng genetic material sa mga cell na nagreresulta mula sa paghahati.

Bakit? Dahil kapag ang mga kromosom ay nakahiwalay sa panahon ng cell division, ang makinarya ng pagtitiklop na matapat na "kopyahin" ang impormasyon na nilalaman sa bawat strand ng DNA upang ang mga bagong cells ay may parehong impormasyon tulad ng cell na nagbigay sa kanila.

Bukod dito, ang pakikipag-ugnayan ng DNA sa mga protina na bahagi ng chromatin ay nagbibigay-daan sa kahulugan ng isang tiyak na "teritoryo" para sa bawat kromosoma, na napakahalaga mula sa punto ng pananaw ng pagpapahayag at pagkakakilanlan ng gene. cellular.

Ang mga Chromosome ay malayo sa pagiging static o "inert" na mga molekula, sa katunayan ito ay kabaligtaran, mga protina ng histone, na ang mga nakikipagtulungan sa pag-compaction ng bawat molekula ng DNA sa isang kromosom, ay lumahok din sa dinamismo na dapat gawin kasama ang transkripsyon o silencing ng mga tiyak na bahagi ng genome.

Kaya, ang istruktura ng chromosomal ay hindi lamang gumagana sa samahan ng DNA sa loob ng nucleus, ngunit tinutukoy din kung aling mga gene ang "nabasa" at kung saan hindi, direktang nakakaimpluwensya sa mga katangian ng mga indibidwal na nagdadala nito.

Istraktura (bahagi)

Ang istraktura ng isang kromosom ay maaaring masuri mula sa isang "mikroskopiko" (molekular) na punto at tingnan mula sa isang "macroscopic" (cytological) point of view.

- Molekular na istraktura ng isang eukaryotic chromosome

Ang isang pangkaraniwang eukaryotic chromosome ay binubuo ng isang guhit na dobleng-stranded na molekula ng DNA na maaaring daan-daang milyon-milyong mga pares ng haba na haba. Ang DNA na ito ay lubos na nakaayos sa iba't ibang mga antas, na nagbibigay-daan upang maging compact.

Mga Nukleosom

Ang DNA ng bawat kromosom ay paunang pinagsama sa pamamagitan ng "paikot-ikot" nito sa paligid ng isang octamer ng mga histone protein (H2A, H2B, H3 at H4), na bumubuo ng kung ano ang kilala bilang isang nucleosome , na 11 nanometro sa diameter.

Ang ugnayan sa pagitan ng mga protina ng histone at DNA ay posible salamat sa isang pakikipag-ugnayan sa electrostatic, dahil ang DNA ay negatibong sisingilin at ang mga histone ay pangunahing mga protina, mayaman sa positibong sisingilin ng mga residue ng amino acid.

Ang isang nucleosome ay kumokonekta sa isa pa sa pamamagitan ng isang rehiyon ng kantong nabuo sa pamamagitan ng bahagi ng strand ng DNA at isang protina ng histone, H1. Ang istraktura na nagreresulta mula sa compaction na ito ay mukhang katulad ng isang string ng kuwintas at binabawasan ang haba ng strand ng DNA nang 7 beses.

30nm hibla

Ang DNA ay nagiging mas compact kapag ang chromatin (DNA + histones) sa anyo ng mga coos na nucleosomes sa sarili nito, na bumubuo ng isang hibla ng humigit-kumulang na 30 nm ang lapad, na pinapalo ang strand ng DNA ng isa pang 7 beses,

Ang nuclear matrix

Ang 30 nm hibla ay nauugnay, sa pagliko, kasama ang mga filamentous protein ng nuclear matrix (ang laminae), na kung saan ang linya ng panloob na ibabaw ng panloob na lamad nukleyar. Pinapayagan ng asosasyong ito ang progresibong compaction ng hibla, dahil ang mga "domain domain" ay nabuo na naka-angkla sa matrix, na nag-aayos ng mga kromosoma sa tinukoy na mga rehiyon sa loob ng nucleus.

Mahalagang tandaan na ang antas ng compaction ng chromosome ay hindi pantay sa buong kanilang istraktura. Mayroong mga lugar na hyper compact, na kilala bilang heterochromatin at sa pangkalahatan ay "tahimik" na genetically na nagsasalita.

Ang looser o higit pang mga nakakarelaks na mga site ng istraktura, ang mga kung saan maaaring ma-access ang pagtitiklop o makinarya ng transkripsyon na may kamag-anak na kadalian, ay kilala bilang mga site ng euchromatic, na mga rehiyon ng genome transcriptionally active.

- "Macroscopic" o cytological na istraktura ng isang eukaryotic chromosome

Kapag ang cell ay hindi naghahati, ang chromatin ay nakikita bilang "lax" at kahit na "nagkagulo". Gayunpaman, habang ang pag-ikot ng cell, ang materyal na ito ay nagpapahintulot o nakikipag-ugnay at pinapayagan ang paggunita ng mga istruktura ng chromosomal na inilarawan ng mga cytologist.

Istraktura ng isang kromosoma: 1) Chromatid; 2) Centromere; 3) Maikling braso (p) at 4) Mahabang braso (q) (Pinagmulan:! File: Chromosome-patayo.png Orihinal na bersyon: Magnus Manske, ang bersyon na ito na may patayo na kromosoma: Gumagamit: Dietzel65Vector: derivative work Tryphon sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang sentromere

Sa panahon ng metaphase ng cell division, ang bawat kromosoma ay nakikita bilang binubuo ng isang pares ng cylindrical "chromatids" na naka-link na magkasama salamat sa isang istraktura na kilala bilang isang sentromere.

Ang sentromere ay isang napakahalagang bahagi ng mga kromosoma, dahil ito ang site kung saan nagbubuklod ang mitotic spindle sa panahon ng paghahati. Pinapayagan ng unyon na ito ang mga chromatids na nakalakip sa pamamagitan ng sentromere na paghiwalayin, isang proseso pagkatapos na kilala sila bilang "anak na chromosom."

Ang sentromere ay binubuo ng isang kumplikadong mga protina at DNA na hugis tulad ng isang "buhol" at ang lokasyon nito kasama ang istraktura ng isang chromatid na direktang nakakaimpluwensya sa morpolohiya ng bawat kromosoma sa panahon ng nuclear division.

Sa isang dalubhasang rehiyon ng sentromere ay ang nalalaman ng mga siyentipiko bilang kinetochore, na kung saan ay ang partikular na site kung saan sumali ang mitotic spindle upang paghiwalayin ang mga chromatids ng kapatid sa panahon ng cell division.

Ang mga bisig

Ang posisyon ng sentromere ay tinutukoy din ang pagkakaroon ng dalawang bisig: isang maikli o maliit na isa (p) at isang mas malaki (q). Sa pagtingin sa katotohanan na ang posisyon ng sentromeres ay praktikal na hindi mapapansin, ginagamit ng mga cytologist ang nomenclature na "p" at "q" sa paglalarawan ng bawat kromosoma.

Telomeres

Ang mga ito ay dalubhasang mga pagkakasunud-sunod ng DNA na "protektahan" ang mga dulo ng bawat kromosom. Ang proteksiyon na pag-andar nito ay upang maiwasan ang iba't ibang mga kromosom na sumali sa bawat isa sa pamamagitan ng kanilang mga dulo.

Ang mga rehiyon na ito ng mga kromosom ay nakatanggap ng malaking pansin, dahil isinasaalang-alang ng mga siyentipiko na ang mga pagkakasunud-sunod ng telomeric (kung saan ang mga form ng DNA ay mga istraktura na medyo mas kumplikado kaysa sa isang dobleng helix) na nakakaimpluwensya sa aktibidad ng nakapaligid na mga gene at, bukod dito, sa pagpapasiya ng ang kahabaan ng isang cell.

Mga Sanggunian

1. Bostock, CJ, & Sumner, AT (1978). Ang eukaryotic chromosome (pp. 102-103). Amsterdam, New Srb, AM, Owen, RD, & Edgar, RS (1965). Pangkalahatang genetika (Hindi. 04; QH431, S69 1965.). San Francisco: WH Freeman. York, Oxford: North-Holland Publishing Company.
2. Brooker, R. (2014). Mga Prinsipyo ng Biology. McGraw-Hill Mas Mataas na Edukasyon.
3. Gardner, EJ, Simmons, MJ, Snustad, PD, & Santana Calderón, A. (2000). Mga prinsipyo ng genetika.
4. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Isang pagpapakilala sa genetic analysis. Macmillan.
5. Mga Markings, S. (2018). Sciencing. Nakuha noong Disyembre 3, 2019, mula sa www.sciencing.com/four-major-types-chromosomes-14674.html
6. Watson, JD (2004). Molekular na biyolohiya ng gene. Edukasyon sa Pearson Indya.