Scopri di cromosomi, tipi, funzione, struttura

IL Cromosomi Sono strutture composte da una molecola di DNA continua e proteine ​​associate. Sono all'interno del nucleo delle cellule eucariotiche e contengono la maggior parte del loro materiale genetico. Queste strutture sono osservate più chiaramente durante la divisione cellulare.

I cromosomi eucariotici sono stati identificati e studiati per la prima volta alla fine del 18 ° secolo. Al momento, la parola "cromosoma" è un termine ampiamente noto, anche per le persone che hanno studiato solo gli aspetti più elementari della biologia o della genetica.

Schema rappresentativo di un cromosoma e le informazioni che contiene (Fonte: Kes47 [CC per 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0)] via Wikimedia Commons)

Nei cromosomi sono geni, molti dei quali codificano per proteine, enzimi e informazioni necessarie per la vita di ogni cellula. Tuttavia, molti cromosomi svolgono funzioni puramente strutturali, il che significa che consentono una specifica disposizione di geni nel nucleare.

Generalmente, tutte le cellule di un individuo hanno lo stesso numero di cromosomi. Nell'essere umano, ad esempio, ciascuno dei trilioni di cellule che sono state stimate che compongono il corpo di un adulto ha 46 cromosomi, che sono organizzati in 23 diversi coetanei.

Ognuno dei 46 cromosomi nell'essere umano e negli altri organismi viventi ha caratteristiche uniche; Solo quelli noti come "coppie omologhe" condividono le caratteristiche reciproche, ma non con coetanei diversi; Cioè, tutti i cromosomi 1 sono simili tra loro, ma questi sono diversi da 2 e 3 e così via.

Se tutti i cromosomi di una cellula umana si organizzano in modo lineare, formare una catena di lunghezza più o meno di 2 metri, quindi una delle funzioni principali dei cromosomi è quella di compattare il materiale genetico in modo che "si adatti" al nucleo, consentendo allo stesso tempo l'accesso di macchinari trascrizionali e di replica.

Nonostante le enormi differenze tra i genomi batterici e quelli degli organismi eucariotici, il materiale genetico dei procarioti (così come quello di alcuni organelli interni di eucarioti), è anche chiamato cromosoma e consiste in una molecola circolare.

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Scoperta

All'epoca Mendel determinò i principi dell'eredità, non avevo idea dell'esistenza dei cromosomi. Tuttavia, ha concluso che gli elementi ereditari sono stati trasmessi da duplicato attraverso particelle speciali, una nozione molto avanzata per il suo tempo.

Due scienziati del 18 ° secolo, il botanico K. Nageli e lo zoologo e. Beneden, si è dedicato all'osservazione e allo studio delle cellule vegetali e animali durante gli eventi della divisione cellulare; Queste furono le prime a descrivere le strutture a forma di "piccole aste" all'interno del compartimento centrale noto come nucleo.

Entrambi gli scienziati hanno descritto in dettaglio che, durante la divisione cellulare di una cella "tipica", si è formato un nuovo nucleo, all'interno del quale è apparso un nuovo set di "piccole aste", simile a quella nella cellula inizialmente.

Questo processo di divisione è stato successivamente descritto più precisione dallo scienziato tedesco W. Flemming nel 1879, che, usando i coloranti durante l'osservazione, riuscì a tingere le "piccole aste" per visualizzarli meglio.

T. H. Morgan ha dimostrato quel fenotipo. Morgan ha fornito le prove fisiche che hanno consolidato la "rivoluzione mendeliana".

I termini cromosoma e cromatina

Flemming ha documentato il comportamento delle "aste" durante l'interfaccia e la citochinesi (divisione cellulare). Nel 1882 pubblicò un'indagine in cui per la prima volta coniò il termine "cromatina" per la sostanza che era tinta all'interno del nucleo quando la cellula non era in divisione.

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Aveva anche osservato che durante la divisione cellulare il numero di "canne" (cromosomi) nel nucleo era raddoppiato. Uno di ogni coppia di cromosomi duplicati era alloggiato all'interno di ciascun nucleo delle cellule risultanti, quindi il complemento cromosomico di questi durante la miitosi era identico.

Fotografia di un cariotipo umano (Fonte: Plociam ~ Commonswik, via Wikimedia Commons)

W. Waldeyer, seguendo le opere di Flemming, ha stabilito il termine "cromosoma" (dal "corpo greco che è colorato") per descrivere la stessa sostanza disposta in modo ordinato al momento della divisione cellulare.

Con il passare del tempo, diversi ricercatori si sono approfonditi nello studio del materiale genetico, quindi il significato dei termini "cromosoma" e "cromatina" sono cambiati un po '. Oggi un cromosoma è un'unità discreta di materiale genetico e cromatina è la miscela di DNA e proteine ​​che lo compongono.

Tipi di cromosomi e le loro caratteristiche

E.B. Wilson, nella seconda edizione del libro La cellula (La cellula) stabilito la prima classificazione dei cromosomi, che si basa sulla posizione del centromero, una caratteristica che influenza l'unione dei cromosomi mitotici del fuso durante la divisione cellulare.

Esistono almeno tre modi diversi per classificare i cromosomi, poiché ci sono cromosomi diversi e in individui della stessa specie ci sono cromosomi con strutture e funzioni diverse. Le classificazioni più comuni sono:

Secondo la cellula

Il materiale genetico all'interno dei batteri è osservato come una massa densa e ordinata in modo circolare, mentre negli organismi eucariotici si osserva come una massa densa che sembra "disorganizzata" all'interno del nucleo. A seconda della cellula, i cromosomi possono essere classificati in due grandi gruppi:

- IL cromosomi procariotici: Ogni organismo procariotico ha un singolo cromosoma composto da una molecola di DNA (circolare) covalentemente chiusa, senza proteine ​​dell'istone e situata in una regione della cellula nota come nucleoide.

- IL cromosomi eucariotici: In un eucariota potrebbero esserci due o più cromosomi per ogni cellula, questi si trovano all'interno del nucleo e sono strutture più complesse del cromosoma batterico. Il DNA che li forma è altamente confezionato grazie alla sua associazione con proteine ​​chiamate "istoni".

Secondo la posizione del centromero

Il centromero è una parte dei cromosomi che contiene una combinazione di proteine ​​e DNA piuttosto complesso e che ha una funzione primaria durante la divisione cellulare, poiché è responsabile di "garantire" che il processo di segregazione dei cromosomi si verifichi.

Secondo la posizione strutturale di questo "complesso" (il centromero), alcuni scienziati hanno classificato i cromosomi in 4 categorie, vale a dire:

- Cromosomi metacentrici: Questi sono quelli il cui centromero è al centro, cioè dove il centromero separa la struttura cromosomica in due porzioni di uguale lunghezza.

- Cromosomi sottomacentrici: I cromosomi in cui il centromero viene deviato dal "centro", contribuendo alla comparsa di una "asimmetria" di lunghezza tra le due porzioni che separa.

- Cromosomi acrocentrici: Nei cromosomi acrocentrici, la "deviazione" del centromero è notevolmente marcata, che produce due sezioni cromosomiche di dimensioni molto diverse, molto lunghe e veramente corti.

- Cromosomi telocentrici: Quei cromosomi il cui centromero si trova alle estremità della struttura (telomeri).

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Secondo la funzione

Gli organismi che hanno una riproduzione sessuale e che hanno sessi separati hanno due tipi di cromosomi che sono classificati, secondo la loro funzione, nei cromosomi sessuali e nei cromosomi autosomici.

I cromosomi autosomico (o autosomi) Partecipa al controllo dell'eredità di tutte le caratteristiche di un essere vivente, ad eccezione della determinazione del sesso. Gli umani, ad esempio, hanno 22 coppie di cromosomi autosomici.

I cromosomi sessuale, Come suggerisce il nome, svolgono una funzione elementare nel determinare il sesso degli individui, poiché portano le informazioni necessarie per lo sviluppo di molte delle caratteristiche sessuali delle femmine e dei maschi che consentono l'esistenza della riproduzione sessuale.

Funzione

La funzione principale dei cromosomi, oltre a ospitare il materiale genetico di una cellula, compattandolo in modo che possa essere immagazzinato, trasportato e "letto" all'interno del nucleo, è garantire la distribuzione del materiale genetico tra le cellule risultanti divisione.

Perché? Perché quando i cromosomi sono separati durante la divisione cellulare, il macchinario di replicazione "copia" le informazioni contenute in ciascun filamento di DNA in modo che le nuove celle abbiano le stesse informazioni della cella che le ha dato origine a loro.

Inoltre, l'associazione del DNA con le proteine ​​che fanno parte della cromatina consente allo stesso tempo la definizione di un "territorio" specifico per ciascun cromosoma, che ha una grande importanza dal punto di vista dell'espressione dei geni e delle cellule di identità telefono.

I cromosomi sono considerevolmente di essere molecole statiche o "inerte", in realtà sono esattamente l'opposto, le proteine ​​dell'istone, che sono quelle che collaborano con la compattazione di ciascuna molecola di DNA in un cromosoma, partecipano anche al dinamismo che deve vedere con trascrizione o silenziamento di parti specifiche del genoma.

Pertanto, la struttura cromosomica non solo funziona nell'organizzazione del DNA all'interno del nucleo, ma determina anche quali geni vengono "letti" e quali no, influenzando direttamente le caratteristiche degli individui che lo portano.

Struttura (parti)

La struttura di un cromosoma può essere analizzata dal punto di vista "microscopico" (molecolare) e dal punto di vista "macroscopico" (citologico) (citologico).

- Struttura molecolare di un cromosoma eucariotico

Un tipico cromosoma eucariotico è costituito da una molecola di DNA a doppia banda lineare che può avere centinaia di milioni di coppie di basi di lunghezza. Questo DNA è molto organizzato a diversi livelli, il che consente la sua compattazione.

I nucleosomi

Il DNA di ciascun cromosoma è inizialmente compatto dal suo "rotolamento" attorno a un ottamero di proteina istone (H2A, H2B, H3 e H4), formando quello che è noto come A Nucleosoma, che ha 11 nanometri di diametro.

L'associazione tra proteine ​​dell'istone e DNA è possibile grazie all'interazione elettrostatica, poiché il DNA ha un carico negativo e gli istoni sono proteine ​​di base, ricche di rifiuti di aminoacidi con carico positivo.

Un nucleosoma si collega a un altro attraverso una regione dell'Unione formata dal filamento di DNA e una proteina dell'istone, H1. La struttura risultante di questa compatta sembra simile a un colletto di account e riduce la lunghezza del filamento di DNA circa 7 volte.

Fibra da 30 nm

Il DNA è ancora più compatto quando la cromatina (istonia) sotto forma di nucleosomi viene lanciato su se stesso, formando una fibra di circa 30 nm di diametro, che compatta il filamento di DNA altri 7 volte 7 volte,

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La matrice nucleare

La fibra da 30 nm è associata, a sua volta, con le proteine ​​filamentose della matrice nucleare (i fogli), che hanno la superficie interna della membrana nucleare interna. Questa associazione consente la compattazione progressiva della fibra, poiché alcuni "domini ad anello" che ancorano la matrice si formano, organizzando i cromosomi nelle regioni definite all'interno del nucleo.

È importante notare che il livello di compattazione dei cromosomi non è equo in tutta la sua struttura. Ci sono luoghi che sono iper compatti, che sono noti come eterocromatina e che generalmente parlano geneticamente.

I siti più rilassati o rilassati della struttura, quelli a cui è possibile accedere alla replica o alla macchina di trascrizione.

- "Macroscopica" o struttura citologica di un cromosoma eucariotico

Quando la cellula non è in divisione, la cromatina viene osservata come "lassista" e persino "disordinata". Tuttavia, man mano che il ciclo cellulare avanza, questo materiale si condensa o compatti e consente la visualizzazione di strutture cromosomiche descritte dai citologi.

Struttura di un cromosoma: 1) cromatide; 2) Centromo; 3) braccio corto (p) e 4) braccio lungo (q) (fonte: !File: cromosoma-upright.Versione pngoriginal: Magnus Manske, questa versione con cromosoma verticale: Utente: Dietzel65 Vector: derivando la repubblica Tryphon [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/)] via Wikimedia Commons)

Il centromero

Durante la metafase della divisione cellulare ogni cromosoma viene osservato come composto da una coppia di "cromatidi" cilindrici che sono collegati tra loro grazie a una struttura nota come centromero.

Il centromero è una parte molto importante dei cromosomi, poiché è il sito in cui il fuso mitotico è unita durante la divisione. Questa unione consente di separare i cromatidi che sono uniti attraverso il centromero, dopodiché sono noti come "cromosomi figlie".

Il centromero è costituito da un complesso proteico e di DNA che ha una forma "nodo" e la sua posizione lungo la struttura di un cromatide influenza direttamente la morfologia di ciascun cromosoma durante la divisione nucleare.

In una regione specializzata del centromero è ciò che gli scienziati conoscono come Cinetocoro, che è il sito particolare in cui il fuso mitotico si unisce per separare i cromatidi gemelli durante la divisione cellulare.

Le braccia

La posizione del centromero, inoltre, determina l'esistenza di due bracci: uno corto o piccolo (P) e uno più grande (Q). In considerazione del fatto che la posizione dei centromeri è praticamente invariabile, i citologi usano la nomenclatura "P" e "Q" durante la descrizione di ciascun cromosoma.

I telomeri

Queste sono sequenze di DNA specializzate che "proteggono" le estremità di ciascun cromosoma. La sua funzione di protezione è impedire a diversi cromosomi di unirsi tra loro attraverso le loro estremità.

Grande attenzione hanno ricevuto queste regioni di cromosomi, come considerano gli scienziati che le sequenze telomeriche (in cui il DNA forma alcune strutture più complesse di una doppia elica) influenzano l'attività dei geni circostanti e, inoltre, nella determinazione della longevità di A cellula.

Riferimenti

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