Eukaryotisk kromosomstruktur

Kromatin består av allt DNA i cellkärnan och dess associerade proteiner. Det finns tre grundläggande lager av kromatinställningar som resulterar i en kondenserad DNA-molekyl.

Den dubbelhelixformade DNA-molekylen som utgör varje kromosom är först lindad runt kluster av histonproteiner. En enhet med cirka 200 DNA-baspar som lindas runt åtta histonproteiner utgör den minsta enheten av DNA-packningsstruktur, en nukleosom.

Nukleosomerna och länk-DNA:t som förbinder dem, som pärlor på ett snöre, slingrar sig för att bilda mer tätt packade solenoidfibrer på 30 nm. Därefter rullas de 30 nm stora fibrerna vidare och viks till slingor som är tätt packade. Detta sista steg av ställningen producerar kromosomerna som kan observeras i metafas i mitos eller meios.

Processen som skapar de 30 nm stora fibrerna kallas supercoiling. Supercoiling använder tillämpningen av spänning för att vrida en DNA-molekyl, så att den lindar sig runt sig själv och skapar slingor.

Även med ett mikroskop är enskilda kromosomer tydligt synliga i cellkärnan endast under celldelningsprocessen (antingen mitos eller meios). Detta beror på att kromatinet som utgör kromosomerna är hundratals eller till och med tusentals gånger mindre kondenserat under interfasen än när cellen aktivt delar sig.

Innan en eukaryotisk cell delar sig dupliceras varje kromosom och bildar två identiska systerkromatider som är sammanfogade på längden med den starkaste förbindelsen vid centromeren.

Innan mitosen börjar replikerar cellens DNA sig självt och gör en identisk kopia av varje kromosom.

Det är under mitos eller meios som de X-formade strukturer som vi vanligen föreställer oss när vi tänker på kromosomer kan observeras.

Var och en av dessa X-formade kromosomer består av två identiska systerkromatider. I princip kan man tänka sig en kromatid som en kopia av en kromosom.

Systerkromatiderna är förbundna med varandra genom ett område på kromosomen som kallas centromer. Under mitosen fäster spindelfibrerna vid detta område och drar så småningom isär systerkromatiderna för att bilda två separata kromosomer, en för varje dottercell.

Centromeren delar också upp varje kromatid i två områden: p-armen och q-armen. P-armen är den kortare armen och q-armen är den längre armen. När genetiker beskriver var en gen finns på en kromosom anger de kromosomens nummer (1-22, X och Y för människor), armen (p eller q) och genens placering på armen.

De somatiska cellerna i sexuellt reproducerande eukaryota organismer är diploida, vilket innebär att de har två uppsättningar homologa kromosomer.

De somatiska cellerna i människokroppen – det vill säga de celler som inte är könsceller, eller könsceller – har var och en 46 kromosomer. De är diploida celler, vilket innebär att dessa 46 kromosomer är organiserade i 23 par. Diploid förkortas ibland som 2n (där n är antalet olika kromosomer).

I människor är 22 av de 23 kromosomparen autosomer, eller icke-könskromosomer. Dessa kallas homologa par eftersom de två kromosomerna inom paret har samma storlek och form och innehåller samma gener (med eventuellt olika alleler, som är alternativa versioner av en gen). Det 23:e paret består av könskromosomerna. Typiskt sett har personer som är biologiskt manliga en XY-genotyp (en X-kromosom och en Y-kromosom) och personer som är biologiskt kvinnliga har en XX-genotyp (två X-kromosomer). XX-paret, men inte XY-paret, anses vara ett homologt par.

Könscellerna, eller könscellerna, hos sexuellt reproducerande eukaryota organismer är haploida (1n), vilket innebär att de endast har 23 oparade kromosomer. När en spermiecell befruktar ett ägg är den resulterande zygoten diploid; kombinationen av de två haploida könscellerna är det som resulterar i att zygoten har hela 46 kromosomer. En kromosom i varje par kommer från moderns äggcell och den andra från faderns spermiecell.

Telomererna skyddar kromosomernas ändar, och de blir kortare varje gång en cell delar sig.

Telomererna är särskilda områden, som ligger i varje ände av kromosomen, och som består av repetitiva sekvenser av baspar. De beskrivs vanligen som att de liknar plasthättorna i ändarna av skosnören. Detta beror på att de skyddar kromosomernas ändar och hindrar dem från att fastna på andra kromosomer.

Den viktigaste funktionen hos telomererna är dock att de gör det möjligt för cellerna att dela sig utan att förlora sitt genetiska material. Om det inte fanns några telomerer skulle några baspar gå förlorade varje gång DNA-replikation sker. Lyckligtvis är det telomererna, och inte generna, som blir kortare vid varje celldelning. Till exempel förlorar telomererna i mänskliga celler i allmänhet mellan 30 och 200 baspar varje gång en cell delar sig.

Normalt sett kan en cell i människokroppen dela sig cirka 50-70 gånger innan den blir senescent (inaktiv, delar sig inte längre) eller dör. När människor åldras blir telomererna på kromosomernas ändar gradvis kortare.

Ett särskilt enzym som kallas telomeras lägger till telomerer på ändarna av replikerade kromosomer, vilket innebär att celler med en ökad nivå av detta enzym – som spermie- och äggceller eller vissa cancerceller – kan dela sig oftare.

Eukaryotiska och prokaryotiska kromosomer skiljer sig åt genom sin form, storlek, antal och placering i cellen.

Här är hur egenskaperna hos eukaryota kromosomer jämförs med egenskaperna hos prokaryota kromosomer:

	Eukaryotisk kromosom	Prokaryotisk kromosom
Form	Linjär	Cirkulär
Storlek	Stort	Stort	Små
Antal	Flera	Enstaka
Placering	Nukleus	Nukleoid (region i cytoplasma)
Lagringsproteiner	Histoner	Nukleoid-associerade proteiner

Visible Body Biology

Läs mer