โครโมโซม

ความหมาย - โครโมโซมคืออะไร?

สารพันธุกรรมของเซลล์ถูกเก็บไว้ในรูปของ DNA (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) และเบส (อะดีนีนไทมีนกัวนีนและไซโตซีน) ในเซลล์ยูคาริโอตทั้งหมด (สัตว์พืชเชื้อรา) มีอยู่ใน นิวเคลียสของเซลล์ ในรูปแบบของโครโมโซม โครโมโซมประกอบด้วยโมเลกุลดีเอ็นเอเดี่ยวที่เชื่อมต่อกันซึ่งเชื่อมต่อกับบางโมเลกุล โปรตีน.

โครโมโซมชื่อนี้มาจากภาษากรีกและสามารถแปลได้คร่าวๆว่า“ color body” ชื่อนี้มาจากข้อเท็จจริงที่ว่านักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในช่วงต้นของประวัติศาสตร์เซลล์วิทยา (พ.ศ. 1888) ในการย้อมสีด้วยสีย้อมขั้นพื้นฐานพิเศษและระบุได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง อย่างไรก็ตามพวกมันสามารถมองเห็นได้จริง ณ จุดหนึ่งในวัฏจักรของเซลล์ไมโทซิส (ไมโอซิส ในเซลล์สืบพันธุ์) เมื่อโครโมโซมอยู่ในรูปแบบที่หนาแน่นเป็นพิเศษ (ควบแน่น)

โครโมโซมมีโครงสร้างอย่างไร?

ถ้าดีเอ็นเอเกลียวคู่ทั้งหมดของเซลล์คือประมาณ 3.4 x 109 คู่เบสเชื่อมต่อกันผลลัพธ์จะมีความยาวมากกว่าหนึ่งเมตร อย่างไรก็ตามความยาวรวมของโครโมโซมทั้งหมดที่รวมกันมีค่าประมาณ 115 μmเท่านั้น ความแตกต่างของความยาวนี้อธิบายได้จากโครงสร้างที่กะทัดรัดมากของโครโมโซมซึ่งดีเอ็นเอมีบาดแผลหรือเกลียวหลายครั้งด้วยวิธีที่เฉพาะเจาะจงมาก

ฮิสโตนซึ่งเป็นโปรตีนรูปแบบพิเศษมีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้ มีฮิสโตนทั้งหมด 5 แบบ ได้แก่ H1, H2A, H2B, H3 และ H4 ฮิสโตนสองในสี่ตัวสุดท้ายก่อตัวเป็นโครงสร้างทรงกระบอกออคทาเมอร์รอบ ๆ เกลียวคู่หมุนวนประมาณสองครั้ง (= superhelix)

H1 ยึดติดกับโครงสร้างนี้เพื่อทำให้เสถียร DNA, octamer และ H1 ที่ซับซ้อนนี้เรียกว่านิวคลีโอโซม ปัจจุบันนิวคลีโอโซมเหล่านี้หลายตัวอยู่“ เหมือนโซ่มุก” ในช่วงเวลาที่ค่อนข้างสั้น (10-60 คู่เบส) ข้างหลังอีกคู่หนึ่ง

ส่วนระหว่างโครโมโซมเรียกว่าสเปเซอร์ดีเอ็นเอ ตอนนี้นิวคลีโอโซมแต่ละตัวกลับมาสัมผัสกันอีกครั้งผ่านทาง H1 ส่งผลให้เกิดการเกิดเกลียวต่อไปและบีบอัด เส้นใยที่เกิดขึ้นจะอยู่ในลูปที่ถูกทำให้เสถียรโดยกระดูกสันหลังของ non-histone ที่เป็นกรด โปรตีนหรือที่เรียกว่า Hertones

ลูปเหล่านี้จะปรากฏในเกลียวที่เสถียรโดย โปรตีนซึ่งส่งผลให้ขั้นตอนสุดท้ายของการบดอัด อย่างไรก็ตามความหนาแน่นระดับสูงนี้จะเกิดขึ้นในระหว่างการแบ่งเซลล์ในแบบไมโทซิสเท่านั้น ในระยะนี้สามารถมองเห็นรูปร่างลักษณะของโครโมโซมซึ่งประกอบด้วยโครโมโซมสองตัว

สถานที่ที่เชื่อมต่อกันเรียกว่า centromere มันแบ่งโครโมโซม metaphase แต่ละตัวออกเป็นสองแขนสั้นและสองแขนยาวเรียกอีกอย่างว่าแขน p และ q ถ้าเซนโทรเมียร์ตั้งอยู่ตรงกลางโครโมโซมเรียกว่าโครโมโซมเมตาเซนตริก ถ้ามันอยู่ที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งจะเรียกว่าโครโมโซมอะโครเซนตริก

สิ่งที่อยู่ระหว่างนั้นเรียกว่าโครโมโซมกึ่งกลาง ความแตกต่างเหล่านี้ซึ่งสามารถมองเห็นได้แล้วภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงร่วมกับความยาวของโครโมโซมทำให้มีการแบ่งโครโมโซมเริ่มต้น telomeres คือส่วนปลายของโครโมโซมที่มีลำดับการทำซ้ำ (TTAGGG)

ข้อมูลเหล่านี้ไม่ได้มีข้อมูลที่เกี่ยวข้อง แต่ทำหน้าที่ป้องกันการสูญเสียส่วนของ DNA ที่เกี่ยวข้องมากขึ้น เมื่อมีการแบ่งเซลล์ทุกส่วนโครโมโซมส่วนหนึ่งจะสูญเสียไปเนื่องจากกลไกของการจำลองแบบดีเอ็นเอ telomeres ดังนั้นจึงทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ชะลอช่วงเวลาที่เซลล์สูญเสียข้อมูลสำคัญผ่านการแบ่งตัว

ถ้า telomeres ของเซลล์ที่อยู่ต่ำกว่าความยาวประมาณ 4,000 คู่เบสจะเริ่มการตายของเซลล์ตามโปรแกรม (apoptosis) เพื่อป้องกันการแพร่กระจายของสารพันธุกรรมที่มีข้อบกพร่องในสิ่งมีชีวิต เซลล์สองสามเซลล์มี Telomerases เช่น เอนไซม์ ที่สามารถขยายเทโลเมียร์ได้อีกครั้ง

นอกจากเซลล์ต้นกำเนิดซึ่งเซลล์อื่น ๆ ได้มาทั้งหมดแล้วยังเป็นเซลล์สืบพันธุ์และเซลล์บางชนิดของ ระบบภูมิคุ้มกัน. นอกจากนี้ยังพบ Telomerases ใน โรคมะเร็ง เซลล์ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเราถึงพูดถึงการเป็นอมตะของเซลล์ในบริบทนี้ โครมาติ คือเนื้อหาทั้งหมดของนิวเคลียสของเซลล์ที่สามารถย้อมด้วยคราบพื้นฐานได้

ดังนั้นคำนี้ไม่เพียง แต่รวมถึง DNA เท่านั้น แต่ยังรวมถึงโปรตีนบางชนิดเช่นฮิสโตนและเฮอร์โทน (ดูโครงสร้าง) รวมถึงชิ้นส่วน RNA บางชนิด (hn- และ snRNA) ขึ้นอยู่กับระยะในวัฏจักรของเซลล์หรือกิจกรรมทางพันธุกรรมสารนี้มีอยู่ในความหนาแน่นที่แตกต่างกัน รูปแบบหนาแน่นเรียกว่าเฮเทอโรโครมาติน

เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้นจึงอาจถือได้ว่าเป็น "รูปแบบการจัดเก็บ" และที่นี่ความแตกต่างอีกครั้งคือการสร้างความแตกต่างระหว่างเฮเทอโรโครมาตินที่เป็นส่วนประกอบและเชิงปัญญา เฮเทอโรโครมาตินที่เป็นส่วนประกอบเป็นรูปแบบที่หนาแน่นที่สุดซึ่งมีอยู่ในทุกขั้นตอนของวัฏจักรของเซลล์ในขั้นตอนการควบแน่นสูงสุด ประกอบด้วยจีโนมมนุษย์ประมาณ 6.5% และส่วนใหญ่ตั้งอยู่ใกล้เซนโทรเมียร์และส่วนปลายของแขนโครโมโซม (เทโลเมียร์) ในสัดส่วนที่น้อย แต่ยังอยู่ในตำแหน่งอื่น ๆ ด้วย (ส่วนใหญ่โครโมโซม 1,9,16,19 และ Y)

นอกจากนี้เฮเทอโรโครมาตินที่เป็นส่วนประกอบส่วนใหญ่ยังอยู่ใกล้กับเยื่อหุ้มนิวเคลียสนั่นคือที่ขอบของ นิวเคลียสของเซลล์. ดังนั้นพื้นที่ตรงกลางจึงถูกสงวนไว้สำหรับผู้ใช้งาน โครมาติ, ยูโครมาติน. Facultative heterochromatin มีความหนาแน่นน้อยกว่าเล็กน้อยและสามารถเปิดใช้งานและปิดการใช้งานได้ตามต้องการหรือขึ้นอยู่กับระยะของการพัฒนา

ตัวอย่างที่ดีคือโครโมโซม X ตัวที่สองในคาริโอไทป์เพศหญิง เนื่องจากโดยทั่วไปโครโมโซม X หนึ่งตัวก็เพียงพอสำหรับการอยู่รอดของเซลล์เนื่องจากในที่สุดก็เพียงพอแล้วในเพศชายหนึ่งในสองโครโมโซมจะถูกปิดใช้งานในระยะตัวอ่อน โครโมโซม X ที่ถูกปิดใช้งานเรียกว่าร่างกายของ Barr

เฉพาะในระหว่างการแบ่งเซลล์ในระหว่างไมโทซิสเท่านั้นที่จะรวมตัวกันอย่างสมบูรณ์ถึงความหนาแน่นสูงสุดในเมตาเฟส อย่างไรก็ตามเนื่องจากยีนต่างๆถูกอ่านออกด้วยความถี่ที่แตกต่างกันดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีโปรตีนทุกตัวในปริมาณเดียวกันตลอดเวลาจึงมีการสร้างความแตกต่างระหว่าง euchromatin ที่ใช้งานและไม่แอคทีฟ แฮพลอยด์ (gr.

haploos = single) หมายความว่าโครโมโซมทั้งหมดของเซลล์มีอยู่ทีละเซลล์กล่าวคือไม่ได้เป็นคู่ (diploid) ตามปกติ นี่คือสภาพธรรมชาติของไข่ทั้งหมดและ สเปิร์ม เซลล์ที่โครมาทิดที่เหมือนกันทั้งสองจะไม่ถูกแยกออกจากกันในระหว่างการแบ่งตัวครั้งแรกของ ไมโอซิสแต่คู่ของโครโมโซมทั้งหมดจะถูกแยกออกก่อน เป็นผลให้หลังจากการแบ่งตัวครั้งแรกในมนุษย์เซลล์ของลูกสาวจะมีเพียง 23 แทนที่จะเป็นโครโมโซม 46 ปกติซึ่งตรงกับครึ่งหนึ่งของโครโมโซมชุดเดี่ยว

อย่างไรก็ตามเนื่องจากเซลล์ลูกสาวเหล่านี้ยังคงมีสำเนาที่เหมือนกันของโครโมโซมแต่ละตัวซึ่งประกอบด้วยโครโมโซม 2 ตัวจึงจำเป็นต้องมีการแบ่งส่วนที่สองซึ่งโครโมโซมทั้งสองจะแยกออกจากกัน โครโมโซม polytene เป็นโครโมโซมที่ประกอบด้วยโครโมโซมที่เหมือนกันทางพันธุกรรมจำนวนมาก เนื่องจากโครโมโซมดังกล่าวสามารถจดจำได้ง่ายในอัตราขยายต่ำบางครั้งจึงเรียกว่าโครโมโซมยักษ์ ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับสิ่งนี้คือ endoreplication ซึ่งโครโมโซมจะถูกคูณหลาย ๆ ครั้งภายใน นิวเคลียสของเซลล์ โดยไม่มีการแบ่งเซลล์เกิดขึ้น