Chromosomy: struktura, funkcje i inne szczegóły dotyczące chromosomów

Chromosomy: Struktura, funkcje i inne szczegóły dotyczące chromosomów!

Chromosomy (Gr., Chrom = kolor, soma = ciało) są prętowymi, ciemnymi zabarwionymi ciałami widzianymi podczas etapu mitozy w metafazie, gdy komórki są wybarwione odpowiednim barwnikiem zasadowym i oglądane pod mikroskopem świetlnym. Chromosomy zostały po raz pierwszy opisane przez Strasburgera (1815), a termin "chromosom" został po raz pierwszy użyty przez Waldeyera w 1888 roku.

Kolejne badania wyraźnie pokazały, że chromosomy składają się z cienkich nici chromatyny zwanych chromonematami, które ulegają zwinięciu i superzwinięciu podczas profazy, dzięki czemu chromosomy stają się coraz grubsze i mniejsze i stają się łatwo widoczne w świetle mikroskopu.

Numer chromosomu:

Liczba chromosomów jest stała dla danego gatunku. Dlatego mają one ogromne znaczenie w określaniu filogenezy i taksonomii gatunku. Liczba lub zestaw chromosomów komórek gametowych, takich jak plemniki i komórki jajowe, jest określany jako gametowy, zredukowany lub haploidalny zestaw chromosomów.

Haploidalny zestaw chromosomów jest również znany jako genom. Komórki somatyczne lub komórkowe większości organizmów zawierają dwa haploidalne zestawy lub genomy i są znane jako komórki diploidalne. Komórki diploidalne osiągają diploidalny zbiór chromosomów dzięki połączeniu haploidalnych gamet męskich i żeńskich w rozmnażaniu płciowym.

Liczba chromosomów w każdej komórce somatycznej jest taka sama dla wszystkich członków danego gatunku. Organizm o najniższej liczbie chromosomów to nicień, Ascaris megalocephalus univalens, który ma tylko dwa chromosomy w komórkach somatycznych (2n = 2).

W promieniotwórczym pierwotniaku Aulacantha znajduje się diploidalna liczba około 1600 chromosomów. Wśród roślin liczba chromosomów waha się od 2n = 4 w Haplopappus gracilis (Compositae) do 2n => 1200 w niektórych pteridofitach. Poniżej przedstawiono liczbę chromosomów kilku pospolitych zwierząt i roślin:

Autosomy i chromosomy płciowe:

W diploidalnej komórce są dwa z każdego rodzaju chromosomu określane jako chromosomy homologiczne, z wyjątkiem chromosomów płciowych. Na przykład u człowieka istnieją 23 pary homologicznych chromosomów (tj. 2n = 46).

Ludzki samiec ma 44 chromosomów niezwiązanych z płcią, określanych jako autosomy i jedną parę heteromorficznych lub morfologicznie odmiennych chromosomów płciowych, tj. Jeden chromosom X i jeden chromosom Y. Ludzka samica ma 44 chromosomy nie będące płciami (autosomy) i jedną parę homomorficznych (morfologicznie podobnych) chromosomów płci oznaczonych jako XX.

Morfologia:

Morfologia chromosomu zmienia się wraz z etapem podziału komórki, a chromosomy mitotycznej metafazy są najbardziej odpowiednie do badań nad morfologią chromosomów. W chromosomach metafazy mitotycznej, pod mikroskopem świetlnym można zobaczyć następującą cechę strukturalną (z wyjątkiem chromomeru):

(1) Chromatyd,

(2) Chromonema,

(3) Chromomeres,

(4) Centromer

(5) Zwężenie wtórne lub organizator Nucleolar,

(6) Telomere i

(7) Satelita.

Struktura i regiony rozpoznawane w chromosomach:

Strukturalnie każdy chromosom jest podzielony na trzy części -

(a) Błonka,

(b) Matryca

(c) Chromonemata.

(a) Peletka:

Jest to zewnętrzna otoczka wokół substancji chromosomu. Jest bardzo cienki i składa się z substancji achromatycznych. Niektórzy naukowcy Darlington (1935) i Ris (1940) zaprzeczyli jej obecności.

(b) Matryca:

Jest to podstawowa substancja chromosomu, która zawiera chromematy. Jest również utworzony z materiałów niedenowskich.

(c) Chromonemata:

W matrycy każdego chromosomu znajdują się dwa identyczne spiralnie zwinięte nici, chromematy. Dwa chromonemy są również ciasno zwinięte razem, aby pojawiły się jako pojedynczy gwint o grubości około 800A. Każda chromikonata składa się z około 8 mikrofibryli, z których każda składa się z podwójnej helisy DNA.

Chromomeres:

W korzystnych preparatach, chromomery w postaci małych gęstych mas są obserwowane w regularnych odstępach czasu na chromonikach. Są one bardziej wyraźne na etapie proffazy, gdy chromonematy są mniej zwinięte i najsilniej widoczne w stadiach leptotenu i zygotenu profazy mejotycznej.

Cienkie i lekko zabarwione części pomiędzy sąsiednimi chromosomami są określane jako międzymieszczot. Pozycja chromomerów na chromemacie jest stała dla danego chromosomu.

Podczas parowania podczas zygotenu mejotycznej profazy, homologiczne chromosomy łączą chromomer z chromomerem. Chromomerzy są regionami ściśle zwiniętego DNA i uważa się, że odpowiadają jednostkom funkcji genetycznej w chromosomach.

Chromatid:

W metafazie mitotycznej każdy chromosom składa się z dwóch symetrycznych struktur zwanych chromatydami. Każda chromatyda zawiera pojedynczą cząsteczkę DNA. Obie chromatydy są połączone ze sobą tylko przez centromer i zostają rozdzielone na początku anafazy, kiedy siostrzane chromatydy chromosomu migrują do przeciwnych biegunów.

Centromere:

Część chromosomu jest uznawana za trwałą. Jest to mała struktura w chromonemie i charakteryzuje się zwężeniem. W tym momencie dwa chromonemy są połączone. Jest to znane jako centromer lub kinetochor lub pierwotne zwężenie. Jego pozycja jest stała dla danego typu chromosomu i stanowi cechę identyfikacji.

W cienkich skrawkach z mikroskopem elektronowym kinetochor wykazuje strukturę trilaminarną, tj. Gęstą zewnętrzną warstwę białkową o grubości 10 nm, środkową warstwę o niskiej gęstości i gęstą warstwę wewnętrzną ściśle związaną z centromerem.

Chromosomy są przyłączone do włókien wrzeciona w tym regionie podczas podziału komórki. Część chromosomu, która leży po obu stronach centromeru, przedstawia ramiona, które mogą być równe lub nierówne, w zależności od położenia centromeru.

W zależności od liczby centromerów chromosomy mogą być:

1. Monocentryczny z jednym centromerem.

2. Dicentric z dwoma centromerami.

3. policentryczny z więcej niż dwoma centromerami, jak w Luzula

4. Acentryczny bez centromeru. Takie chromosomy reprezentują świeżo połamane segmenty chromosomów, które nie przeżywają długo.

5. Dyfundowane lub nie umiejscowione z niewyraźnym centromerem rozproszonym na całej długości chromosomu.

W zależności od umiejscowienia centromeru chromosomy są podzielone na:

1. Telocentryczne są chromosomami w kształcie prętów, a centromery zajmują pozycję końcową, tak że chromosom ma tylko jedno ramię.

2. Acrocentryczne są również chromami w kształcie prętów, a centromery zajmują pozycję pod-terminalną. Jedno ramię jest bardzo długie, a drugie bardzo krótkie.

3. Chromosomy submetacentryczne mają centromer nieznacznie oddalony od punktu środkowego, tak że oba ramiona są nierówne.

4. Metacentryczne są chromosomami w kształcie litery V, w których centromer leży pośrodku chromosomu, dzięki czemu oba ramiona są prawie równe.

Centromere kontroluje orientację i ruch chromosomów na wrzecionie. Jest to punkt, w którym siła jest wywierana, gdy chromosomy odsuwają się podczas anafazy.

Wtórne zwężenie lub Nucleolar Organizer:

Chromosom oprócz pierwotnego zwężenia lub centromeru ma wtórne zwężenie w dowolnym punkcie chromosomu. Stałe ich położenie i zakres, te przewężenia są użyteczne w identyfikacji poszczególnych chromosomów w zbiorze.

Wtórne przewężenia można odróżnić od pierwotnego zwężenia lub centromeru, ponieważ chromosomy wyginają się tylko w pozycji centromeru podczas anafazy. Region chromosomalny dystalny do zwężenia wtórnego, tj. Obszar pomiędzy zwężeniem wtórnym a najbliższym telomerem, jest znany jako satelita.

Dlatego chromosomy posiadające wtórne przewężenia są nazywane chromosomami satelitarnymi lub sat-chromosomami. Liczba sat-chromosomów w genomie jest różna w zależności od gatunku.

Nucleolus zawsze wiąże się z wtórnym zwężeniem chromosomów satelitarnych. Dlatego wtórne zwężenia są również nazywane regionem organizatora jąderkowego (NOR), a chromosomy sat są często określane jako chromosomy organizatora jąderka. NOR każdego chromosomu satelitarnego zawiera kilkaset kopii genu kodującego rybosomalne RNA (rRNA).

Telomery:

Są to wyspecjalizowane końce chromosomu, który wykazuje fizjologiczne zróżnicowanie i polarność. Każda skrajność chromosomu ze względu na jego polaryzację uniemożliwia połączenie z nim innych segmentów chromosomowych. Końce chromosomu są znane jako telomery. Jeśli pęknie chromosom, złamane końce mogą się ze sobą łączyć z powodu braku telomerów.

Karyotyp i Idiogram:

Grupa roślin i zwierząt obejmująca gatunek charakteryzuje się zestawem chromosomów, które mają pewne stałe cechy, takie jak liczba chromosomów, rozmiar i kształt poszczególnych chromosomów. Termin kariotyp został nadany grupie cech, które identyfikują konkretny zestaw chromosomów. Schematyczne przedstawienie kariotypu danego gatunku nazywa się idiogramem. Ogólnie rzecz biorąc, w idiogramie, chromosomy haploidalnego zbioru organizmu są uporządkowane w serii malejących rozmiarów.

Zastosowania kariotypów:

1. Kariotypy różnych grup są czasami porównywane, a podobieństwa w kariotypach są uważane za prezentujące związek ewolucyjny.

2. Kariotyp sugeruje również prymitywną lub zaawansowaną cechę organizmu. Kariotyp wykazujący duże różnice pomiędzy najmniejszym a największym chromosomem zestawu i posiadające mniej chromosomów metacentrycznych, jest nazywany karimotypem asymetrycznym, co uważa się za cechę stosunkowo zaawansowaną w porównaniu z kariotypem symetrycznym, który ma wszystkie chromosomy metacentryczne o tej samej wielkości. Levitzky (1931) zasugerował, że w roślinach kwitnących widoczna jest tendencja do asymetrycznych kariotypów.

Materiał chromosomów:

Materiałem chromosomów jest chromin. W zależności od właściwości barwienia barwników zasadowych (w szczególności odczynnika Feulgena) w jądrze międzyfazowym można wyróżnić dwa następujące rodzaje chromatyny.

1. Euchromatyna:

Fragmenty chromosomów, które są lekko zabarwione, są tylko częściowo skondensowane; ta chromatyna jest nazywana euchromatyną. Reprezentuje większość chromatyny rozproszonej po zakończeniu mitozy. Euchromatyna zawiera geny strukturalne, które replikują i transkrybują w fazie G ₁ i fazie S interfazy. Uważa się ją za genetycznie aktywną chromatynę, ponieważ odgrywa ona rolę w ekspresji genów w fenotypie. W euchromatynie znaleziono DNA upakowane w włóknie o długości 3 do 8 nm.

2. Heterochromatina:

W obszarach ciemnego zabarwienia chromatyna pozostaje w stanie skondensowanym i nazywa się heterochromatyną. W 1928 r. Heitz określił go jako te rejony chromosomu, które pozostają skondensowane podczas interfazy i wczesnej profazy i tworzą tak zwane chromocentrum.

Heterochromatyna charakteryzuje się szczególnie wysoką zawartością powtarzających się sekwencji DNA i zawiera bardzo niewiele, jeśli w ogóle, genów strukturalnych. Późna replikacja (tj. Jest replikowana, gdy większość DNA została już zreplikowana) i nie jest transkrybowana. Uważa się, że w heterochromatynie DNA jest ciasno upakowane w włóknie 30 nm. Ustalono teraz, że geny w regionie heterochromatycznym są nieaktywne.

We wczesnych i środkowych fazach prohazowych regiony heterochromatyczne tworzą trzy struktury, mianowicie chromome- ry, centromery i gałki. Chromomeery mogą nie reprezentować prawdziwej heterochromatyny, ponieważ są transkrybowane.

Regiony centromerowe niezmiennie zawierają heterochromatynę; w gruczołach ślinowych regiony wszystkich chromosomów łączą się tworząc dużą heterochromatyczną masę zwaną chromocentrum. Gałki są kulistymi ciałami heterochromatynowymi, zwykle o kilkukrotnej średnicy chromosomów, obecnych w niektórych chromosomach niektórych gatunków, np.

Kukurydza; gałki są wyraźniej widoczne podczas fazy pachytenu w kukurydzy. Tam, gdzie są obecne, gałki służą jako cenne markery chromosomowe.

Heterochromatyna dzieli się na dwie grupy: (i) Konstytucyjne i (it) Fakultatywne.

(i) Konstytucyjna heterochromatyna pozostaje na stałe w stanie heterochromatycznym, tj. nie powraca do stanu euchromatycznego, np. do regionów centromerowych. Zawiera krótkie powtarzające się sekwencje DNA, zwane satelitarnym DNA.

(ii) Fakultatywna heterochromatyna jest zasadniczo euchromatyną, która została poddana heterochromatynizacji, która może obejmować segment chromosomu, cały chromosom (np. jeden chromosom X ludzkich samic i samice innych ssaków) lub jeden cały haploidalny zestaw chromosomów (np. owady, takie jak mączne robaki).

Skład chemiczny:

Chromatyna składa się z DNA, RNA i białka. Białko chromatyny jest dwojakiego rodzaju: histonów i nie-histonów. Oczyszczona chromatyna wyizolowana z jąder międzyfazowych składa się z około 30-40% DNA, białka 50-65% i 0, 5-10% RNA: istnieje jednak znaczne zróżnicowanie ze względu na gatunki i tkanki tego samego gatunku.

DNA:

Ilość DNA obecnego w normalnych komórkach somatycznych gatunku jest stała dla tego gatunku; jakakolwiek wariacja DNA z tej wartości jest ściśle skorelowana z odpowiednią zmianą na poziomie chromosomu. Gameta gatunku zawierają tylko połowę ilości DNA obecnego w komórkach somatycznych. Ilość DNA obecnego w komórkach somatycznych zależy również od fazy cyklu komórkowego.

Białko:

Białka związane z chromosomami można podzielić na dwie szerokie grupy: (/) białka zasadowe lub histony i (ii) białka niehistonowe.

Histony stanowią około 80% całkowitego białka chromosomalnego; są obecne w stosunku prawie 1: 1 z DNA (waga / waga). Ich masa cząsteczkowa waha się od 10 000 do 30 000 i są one całkowicie pozbawione tryptofanu. Histony są wysoce heterogenną klasą białek rozdzielnych w 5 różnych frakcjach oznaczonych jako H ₁ H ₂ a, H ₂ b, H ₃ i H ₄ po ewinie (1975).

Frakcja H ₁ jest bogata w lizynę, H2a i H2b są bogate w niewielką ilość lizyny, a H3 i H4 są bogate w argininę. Te pięć frakcji jest obecne we wszystkich typach komórek eukariontów, za wyjątkiem plemników niektórych gatunków zwierząt, gdzie są one zastąpione inną klasą mniejszych cząsteczkowych białek zasadowych zwanych protaminami.

Histony pełnią podstawową funkcję w organizacji chromosomów, w których H _2a, H ₂ b, H ₃ i H ₄ biorą udział w strukturalnej organizacji włókien chromatyny, podczas gdy frakcja H ₁ utrzymuje złożone chromatyny we włóknach.

Nie-histonowe białka stanowią około 20% całkowitej masy chromosomu, ale ich ilość jest zmienna i nie ma określonego stosunku między ilościami DNA i nie-histonami obecnymi w chromosomach.

Może istnieć od 12 do ponad 20 różnych typów niehistonowych białek, które wykazują zróżnicowanie między jednym gatunkiem a drugim, a nawet w różnych tkankach tego samego organizmu. Ta klasa białek obejmuje wiele ważnych enzymów, takich jak polimerazy DNA i RNA itp.

Ultrastruktura chromosomów:

Badania mikroskopowe wykazały, że chromosomy mają bardzo drobne włókienka o grubości 2 nm-4 nm. Ponieważ DNA ma szerokość 2 nm, istnieje możliwość, że pojedyncza włóczka odpowiada pojedynczej cząsteczce DNA. Od czasu do czasu proponowano kilka modeli budowy chromosomu opartych na różnych typach danych dotyczących chromosomów.

Składany model włókien chromosomowych:

Model ten został zaproponowany przez Du Praw w 1965 roku i jest powszechnie akceptowany. Według tego modelu, chromosomy składają się z włókien chromatyny o średnicy około 230A °. Każde włókno chromatyny zawiera tylko jedną podwójną helisę DNA, która jest w stanie zwiniętym; ta cewka DNA jest pokryta białkami histonowymi i niehistonowymi.

Zatem włókno chromatyny 230A ° jest wytwarzane przez zwijanie pojedynczej podwójnej helisy DNA, której cewki są stabilizowane przez białka i dwuwartościowe kationy (Ca ⁺⁺ i Mg ⁺⁺ ). Każda chromatyda zawiera pojedyncze długie włókna chromatyny; DNA tego włókna powiela się podczas tworzenia międzyfazowej dwóch siostrzanych włókien chromatyny, pozostaje niezreplikowane w regionie centromerowym, tak że dwa siostrzane włókna pozostają połączone w regionie.

Następnie, włókno chromatyny ulega replikacji w regionie centromerowym, a także, że siostrzane włókno chromatyny jest również oddzielone w tym regionie. Podczas podziału komórki dwa siostrzane włókna chromatyny poddawane są rozległemu fałdowaniu osobno w nieregularny sposób, co prowadzi do powstania dwóch siostrzanych chromatyd.

Składanie włókien chromatyny drastycznie zmniejsza ich długość i zwiększa ich plamistość i grubość. Ta złożona struktura zwykle ulega superzłóknianiu, co dodatkowo zwiększa grubość chromosomów i zmniejsza długość. Większość dostępnych dowodów wspiera ten model.

Przytłaczające dane z różnych badań potwierdzają teorię, że każda chromatyda zawiera pojedynczą gigantyczną cząsteczkę DNA. Najsilniejsze dowody na poparcie nieistotnego modelu (chromatyny jednoniciowej) uzyskano dzięki badaniom na chromosomach lamp-brush.

Organizacja włókien chromatynowych:

Każdy model struktury włókien chromatyny musi uwzględniać (i) pakowanie bardzo długiej cząsteczki DNA w jednostkę długości włókna; (ii) wytwarzanie bardzo grubych (230-300A0) włókien z bardzo cienkich cząsteczek DNA (20A °) i (iii) ultrafioletowa struktura włókien chromatyny obserwowana szczególnie podczas replikacji. Zaproponowano dwa wyraźnie różne modele struktury włókien chromatyny:

I. Zwinięty model DNA:

Jest to najprostszy model organizacji włókien chromatyny i został wydany przez Du Praw. Zgodnie z tym modelem, pojedyncza cząsteczka DNA z włókna chromatyny jest zwinięta w sposób podobny do drutu w sprężynie; cewki trzymane są razem przez mostki histonowe wytwarzane przez wiązanie cząsteczek histonów w dużym rowku cząsteczek DNA. Taka zwinięta struktura, która byłaby ustabilizowana jako pojedyncza cząsteczka histonowa, wiązałaby się z kilkoma cewkami DNA.

Ta zwinięta struktura jest pokryta białkami chromosomalnymi, aby uzyskać podstawową strukturę włókien chromatyny (włókno typu A), które mogą przechodzić superkołowanie w celu wytworzenia włókna typu DuPraw, które jest zbliżone do perełek widocznych w mikrografach elektronowych włókien chromatyny.

II. Model Nucleosome-Solenoid:

Ten model został zaproponowany przez Romberga i Thomasa (1974) i jest najszerzej akceptowany. Zgodnie z tym modelem chromatyna składa się z powtarzającej się jednostki zwanej nukleosomem. Nukleosomy są podstawowymi cząstkami jednostki opakowaniowej chromatyny i nadają chromatynie wygląd "perełek na sznurku" w mikrografiach elektronowych, które rozwijają pakowanie wyższego rzędu (Olins i Olins, 1974). Jeden kompletny nukleosom składa się z jądra nukleosomu, DNA łącznika, średniej z jednej cząsteczki histonu H1 i innych powiązanych białek chromosomowych.

Nucleosome Core:

Składa się z oktameru histonowego złożonego z dwóch cząsteczek, z których każdy zawiera histony H _2a, H ₂ b, H ₃ i H ₄ . Ponadto, wokół tego oktameru histonowego owinięta jest cząsteczka DNA o długości 146 par zasad w 13/4 zwojach; ten segment DNA jest oporny na nukleazę.

Linker DNA:

Jego wielkość waha się od 8 pb do 114 pz w zależności od gatunku. Ten DNA tworzy część smyczkową z włókien perełek na chromatynie i jest podatny na nukleazę; a perełki są spowodowane rdzeniami nukleosomowymi. W ten sposób łącznik DNA łączy dwa sąsiednie nukleosomy.

H ₁ Histone:

Każdy nukleosom zawiera średnio jedną cząsteczkę histonu HI, chociaż jej jednolity rozkład na długości włókien chromatyny nie jest jednoznacznie znany. Niektóre badania sugerują, że cząsteczki histonu H1 biorą udział w stabilizowaniu supertałek włókien chromatyny nukleosomu. Inne badania sugerują, że HI jest związane na zewnątrz każdego rdzenia nukleosomu i że jedna cząsteczka H1 stabilizuje około 166 bp długości cząsteczki DNA.

Inne białka chromosomowe:

Zarówno DNA linkera, jak i nukleosom są powiązane z innymi białkami chromosomalnymi. W natywnej chromatynie kulki mają średnicę około 110A °, wysokość 60A ° i kształt elipsoidalny. Każda kulka odpowiada jednemu rdzeniowi nukleosomu. W pewnych warunkach nukleosomy pakują się razem bez żadnego DNA łącznika, który wytwarza włókno chromatyny o grubości 100A, zwane włóknem nukleosomowym, które może następnie przechodzić w stan superkołowania w celu uzyskania włókna chromatyny o 300 ° C zwanego solenoidem.

Model nukleosomu struktury włókien chromatyny jest zgodny z prawie wszystkimi zgromadzonymi do tej pory dowodami.

Specjalne chromosomy:

Niektóre tkanki niektórych organizmów zawierają chromosomy, które różnią się znacznie od normalnych pod względem morfologii lub funkcji; takie chromosomy są określane jako specjalne chromosomy. W tej kategorii można włączyć następujące typy chromosomów: (1) chromosomy lamposłowych, (2) chromosomy olbrzymie lub chromosomy gruczołów ślinowych i (3) chromosomy akcesorium lub chromosom B.

Chromosomy lamprum:

Chromosomy lampopsa można znaleźć w oocytach wielu bezkręgowców i wszystkich kręgowców, z wyjątkiem ssaków; zostały one również zgłoszone w oocytach ludzkich i gryzoni. Ale zostały one najszerzej zbadane w oocytach płazów.

Chromosomy te są najwyraźniej obserwowane podczas przedłużonego etapu diplotenowego oocytów. Podczas dyplomacji chromosomy homologiczne zaczynają się od siebie oddzielać, pozostając w kontakcie tylko w kilku punktach wzdłuż ich długości.

Każdy chromosom pary ma kilka chromomerów rozmieszczonych na całej długości; z każdej z większości chromomerów ogólnie para bocznych pętli rozciąga się w przeciwnych kierunkach prostopadle do głównej osi chromosomu.

W niektórych przypadkach z jednego chromomeru może wyłonić się więcej niż jedna para, nawet 9 par pętli. Te boczne pętle nadają chromosomowi wygląd przypominający lampę, co jest przyczyną ich nazwy "chromosomy lamp-brush".

Te chromosomy są niezwykle długie, w niektórych przypadkach mają długość 800-1000 ^. Wielkość pętli może wynosić od średniej 9, 5ja w żabce do 200 | i w traszki. Pary pętli są wytwarzane w wyniku rozwinięcia się dwóch włókien chromatyny (stąd dwie siostrzane chromatydy) obecne w wysoce zwojonym stanie w chromosomach; to sprawia, że ​​ich DNA jest dostępne do transkrypcji (synteza RNA).

Tak więc każda pętla reprezentuje jedną chromatydę chromosomu i składa się z podwójnej helisy DNA. Jeden koniec każdej pętli jest cieńszy (cieńszy koniec) niż drugi koniec (gruby koniec). Istnieje szeroka synteza RNA na cienkich końcach pętli, podczas gdy synteza RNA jest niewielka lub nie ma jej wcale przy grubym końcu.

Włókno chromatyny chromomerów jest stopniowo rozwijane w kierunku cienkiego końca pętli; DNA w tym regionie wspiera syntezę aktywnego RNA, ale później staje się związany z RNA i białkiem, aby stać się znacznie grubszym.

DNA na grubym końcu pętli jest stopniowo wycofywane i ponownie łączone z chromomerem. Liczba par pętli stopniowo wzrasta w mejozie, aż osiągnie maksimum w dyplomacji. Gdy mejoza postępuje dalej, liczba pętli stopniowo maleje, a pętle ostatecznie znikają z powodu rozpadu, a nie ponownego wchłaniania z powrotem do chromomeru.

Pętle reprezentują miejsca działania genów (transkrypcja), a funkcją chromosomów lampotki jest wytwarzanie dużych ilości i ilości białek i RNA przechowywanych w jajach.

Gigantyczne chromosomy:

Gigantyczne chromosomy znajdują się w pewnych tkankach, np. Gruczołach ślinowych larw, nabłonku jelitowym, kanalikach malphigijskich i niektórych Diptera, np. Drosophila, Chironomous, Sciara, Rhyncosciara itd. Chromosomy te są bardzo długie (do 200 razy większe od nich podczas metafazy mitotycznej w przypadek Drosophila) i bardzo gruby, stąd są znane jako gigantyczne chromosomy.

Zostały one po raz pierwszy odkryte przez Balbiani (1881) w gruczołach ślinowych pochwy, dając im powszechnie używane nazwy gruczołów ślinowych gruczołu. Gigantyczne chromosomy są sparowane somatycznie. W konsekwencji liczba tych gigantycznych chromosomów w komórkach gruczołu ślinowego zawsze wydaje się być o połowę mniejsza niż w normalnych komórkach somatycznych.

Wielkie chromosomy mają wyraźny wzór poprzecznego prążkowania, który składa się z alternatywnych obszarów chromatycznych i achromatycznych. Pasma od czasu do czasu tworzą odwracalne zaciągnięcia, znane jako zaciągnięcia chromosomowe lub pierścienie Balabiani, które są związane z syntezą aktywnego RNA.

Gigantyczne chromosomy stanowią wiązkę włókienek, które powstają w wyniku powtarzających się cyklów endo- reduplikacji (replikacji chromatyny bez podziału komórkowego) pojedynczych chromatydów. To dlatego te chromosomy są również powszechnie znane jako chromosomy polietylenowe, a stan ten określany jest jako politynizm. Liczba chromikoników (włókienek) na chromosomy może sięgać aż do 2000 w skrajnych przypadkach niektórzy pracownicy umieścili tę liczbę aż 16 000.

W D melanogaster gigantyczne chromosomy promieniują jako pięć długich i jedno krótkie ramię z jednej mniej lub bardziej amorficznej masy znanej jako chromocentrum. Chromocentre powstaje przez fuzję regionów centromerowych wszystkich chromosomów i, w przypadku mężczyzn, całego chromosomu Y.

Krótkie ramię promieniujące z chromocentre reprezentuje chromosom IV, jedno z długich ramion jest spowodowane chromosomem X, podczas gdy pozostałe cztery długie ramiona reprezentują ramiona chromosomu II i III. Całkowita długość chromosomu gigantycznego D. melanogaster wynosi około 2000 μ.

Chromosomy akcesoriów:

U wielu gatunków znajduje się o jeden za dużo dodatkowych chromosomów oprócz normalnego suplementu somatycznego; te dodatkowe chromosomy nazywane są chromosomami dodatkowymi, chromosomami B lub nadliczbowymi chromosomami.

Szacuje się, że około 600 gatunków roślin i ponad 100 gatunków zwierząt posiada chromosomy B. Chromosomy B mają zazwyczaj mniejszy rozmiar niż chromosomy normalnego somatycznego układu dopełniacza, ale u niektórych gatunków mogą być większe (np. W Sciara).

Jedną z najważniejszych cech tych chromosomów jest to, że ich liczba może się znacznie różnić u osobników tego samego gatunku; w kukurydzy aż 25-30 chromosomów B może się akumulować u niektórych osób bez żadnego znaczącego wpływu na ich fenotyp. Chromosomy te są na ogół uzyskiwane i tracone przez osobniki gatunku bez widocznego niekorzystnego lub korzystnego działania.

Obecność kilku chromosomów B często prowadzi jednak do zmniejszenia wigoru i płodności u kukurydzy. W większości przypadków są one w dużej mierze heterochromatyczne, podczas gdy u niektórych gatunków (np. Kukurydzy) są one częściowo heterochromatyczne, aw niektórych innych (np. Tradescantia) są całkowicie euchromatyczne. Uważa się, że są one ogólnie nieaktywne genetycznie, ale mogą nie być całkowicie pozbawione genów.

Pochodzenie chromosomów B u większości gatunków nie jest znane. U niektórych zwierząt mogą one powstać w wyniku fragmentacji heterochromatycznego chromosomu Y. W przypadku kukurydzy cechy morfologiczne i zachowanie parowania chromosomu B wyraźnie pokazują, że nie mają żadnego segmentu, który jest homologiczny z segmentem dowolnego chromosomu normalnego somatycznego dopełniacza.

Chromosomy B są stosunkowo niestabilne; u wielu gatunków są one eliminowane z tkanek somatycznych z powodu opóźnienia i braku dysocjacji, a często zmieniają się w morfologii poprzez fragmentację. Ponadto mogą również wykazywać nieregularny rozkład podczas mejozy, ale są niezmiennie utrzymywane w tkance rozrodczej.

Funkcje chromosomów:

Rola chromosomów w dziedziczności została zasugerowana niezależnie przez Suttona i Bover w 1902 roku. Ta i różne inne funkcje chromosomów można streścić jako pod.

1. Powszechnie przyjmuje się, że DNA jest materiałem genetycznym i że w eukariotach prawie całe DNA jest obecne w chromosomach. Zatem najważniejszą funkcją chromosomów jest dostarczanie informacji genetycznej dla różnych funkcji komórkowych niezbędnych do wzrostu, przetrwania, rozwoju, reprodukcji itp. Organizmów.

2. Inną bardzo ważną funkcją chromosomów jest ochrona materiału genetycznego (DNA) przed uszkodzeniem podczas podziału komórki. Chromosomy są pokryte histonami i innymi białkami, które chronią je zarówno przed działaniem chemicznym (np. Enzymów), jak i siłami fizycznymi.

3. Właściwości chromosomów zapewniają dokładną dystrybucję DNA (materiału genetycznego) do jąder potomnych podczas podziału komórki. Centromery chromosomów pełnią ważną funkcję w ruchach chromosomów podczas podziału komórki, co jest spowodowane kurczeniem się włókien wrzecion przyczepionych do regionów centromerowych chromosomów.

4. Uważa się, że działanie genowe u eukariotów jest regulowane przez histon i białka niehistonowe związane z chromosomami.