Χρωματοειδές

Χρωματοειδή είναι μέρος των χρωμοσωμάτων. Περιέχουν διπλό κλώνο DNA και παίζουν ρόλο στη μίτωση και τη μύωση. Ασθένειες όπως το σύνδρομο Down σχετίζονται με σφάλματα στην κατανομή των χρωματοειδών και χρωμοσωμάτων.

Τι είναι το χρωματοειδές;

Τα ζωντανά όντα με κύτταρα που περιέχουν πυρήνα ονομάζονται επίσης ευκαρυωτικά. Τα γονίδια και οι γενετικές σας πληροφορίες βρίσκονται στα χρωμοσώματα. Αυτά τα μακρομοριακά σύμπλοκα συσκευάζονται σε μια επικάλυψη πρωτεϊνών. Το σύμπλεγμα του DNA και των πρωτεϊνών είναι επίσης γνωστό ως χρωματοειδές.

Κάθε χρωματοειδές περιέχει ένα διπλό κλώνο DNA και τις σχετικές πρωτεΐνες. Ανάλογα με τη φάση του κυτταρικού κύκλου του κυττάρου, ένα χρωμόσωμα αντιστοιχεί είτε σε ένα είτε δύο χρωματοειδή. Τα χρωματοειδή είναι έτσι τα ίδια διαμήκη μισά των χρωμοσωμάτων μεταφάσης. Τα διαμήκη μισά συνδέονται με το λεγόμενο κεντρομερές.

Ο δεύτερος μηχανικός διαχωρισμός λαμβάνει χώρα στη μύωση. Τα διαχωρισμένα μισά των δύο χρωματοειδών χρωμοσωμάτων χωρίζονται. Αυτό δημιουργεί χρωμοσώματα με μόνο ένα χρωματοειδές, τα οποία είναι επίσης γνωστά ως μονοχρωματοειδή χρωμοσώματα. Οι αλλαγές στο χρωματοειδές κατά τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου παίζουν καθοριστικό ρόλο στην κυτταρική διαίρεση.

Ανατομία & δομή

Κάθε ανθρώπινο χρωμόσωμα αποτελείται από δύο διαφορετικά μισά. Στην απλούστερη περίπτωση, περιέχει μια διπλή έλικα DNA, επίσης γνωστή ως μόριο DNA.

Στην πραγματικότητα, το μόριο DNA είναι δύο μονόκλωνα μόρια. Οι ιστόνες και άλλες πρωτεΐνες συνδέονται με τον διπλό κλώνο του DNA. Το DNA, οι ιστόνες και οι πρωτεΐνες σχηματίζουν τη συνολική συσκευασία της χρωματίνης. Το χρωματοειδές προκύπτει από τον διπλό κλώνο με την προοδευτική συσσώρευση πρωτεϊνών. Αμέσως μετά από μια διαίρεση πυρήνα, το χρωμόσωμα γίνεται ένα μόνο χρωματοειδές χρωμόσωμα.

Με κάθε ανάπτυξη κυττάρων με σκοπό την κυτταρική διαίρεση, το DNA πρέπει να διπλασιαστεί σε κάποιο σημείο του κυτταρικού κύκλου, έτσι ώστε οι θυγατρικοί πυρήνες να περιέχουν το αντίγραφο ολόκληρου του γενετικού υλικού. Μετά το διπλασιασμό, το χρωμόσωμα έχει τον ίδιο διπλό κλώνο DNA, το οποίο χωρίζεται χωρικά και επικαλύπτεται χωριστά από πρωτεΐνες. Έτσι δημιουργούνται τα αδελφή χρωματοειδή ή τα δύο χρωματοειδή χρωμοσώματα.

Λειτουργία & εργασίες

Η πυρηνική διαίρεση είναι επίσης γνωστή ως μίτωση. Πραγματοποιείται στα δύο πανομοιότυπα αδελφή χρωματοειδή ενός χρωμοσώματος, τα οποία το καθένα τρέχουν παράλληλα μεταξύ τους και χωρίζονται μεταξύ τους από ένα λεπτό κενό. Σε αυτό το σημείο του κυτταρικού κύκλου, το χρωμόσωμα είναι στενότερο στο κεντρομερές, αλλά εξακολουθεί να συνδέει τα αδελφή χρωματοειδή μεταξύ τους.

Κατά τη μετάβαση από τη μιτωτική μεταφάση στη μιτωτική ανάφαση, τα αδελφή χρωματοειδή διαχωρίζονται εντελώς μεταξύ τους. Αυτό δημιουργεί δύο θυγατρικά χρωμοσώματα, καθένα από τα οποία κατανέμεται πάνω σε έναν νέο πυρήνα κυττάρων. Τα χρωμοσώματα στους νέους πυρήνες κυττάρων αντιστοιχούν ξανά σε ένα μόνο χρωματοειδές. Το χρωματοειδές συνεπώς περιέχει πάντα μόνο έναν διπλό κλώνο DNA. Ένα χρωμόσωμα, από την άλλη πλευρά, μπορεί να περιέχει δύο διπλούς κλώνους DNA και έτσι έως και δύο χρωματοειδή, ανάλογα με τη φάση του κυτταρικού κύκλου. Τα χρωμοσώματα πολυτενίου αποτελούν εξαίρεση από την άποψη αυτή, καθώς μπορούν να περιλαμβάνουν περισσότερους από χίλιους διπλούς κλώνους DNA. Τα χρωματοειδή χωρίζονται σε δύο βραχίονες από το κεντρομερές τους.

Ανάλογα με την κεντρομερή θέση, μιλάμε για μετακεντρικά, ακροκεντρικά ή υποκεντρικά κεντρικά χρωμοσώματα. Οι πρώτοι μεταφέρουν το κέντρο στο κέντρο. Τα ακροκεντρικά χρωμοσώματα το φέρουν στο τέλος, με τον μικρότερο βραχίονα να είναι εξαιρετικά μικρό. Στους ανθρώπους, για παράδειγμα, αυτό συμβαίνει στα χρωμοσώματα 13, 14, 15, 21, 22 και στο Υ χρωμόσωμα. Τα υποκεντρικά κεντρικά χρωμοσώματα μεταφέρουν το κεντρομερές μεταξύ του μέσου και του άκρου. Ο κοντύτερος βραχίονας σας ονομάζεται βραχίονας p. Ο μακρύτερος βραχίονάς σας είναι ο βραχίονας q.

Τα άκρα των χρωμοσωμάτων ονομάζονται επίσης τελομερή και περιέχουν μια εξαιρετικά σύντομη και ταυτόχρονα επαναλαμβανόμενη αλληλουχία DNA που αντιστοιχεί στο TTAGGG σε ανθρώπους. Σε αυτό το σημείο τα χρωμοσώματα συντομεύονται με κάθε επανάληψη. Στους ανθρώπους, το γενετικό υλικό του ριβοσωμικού RNA βρίσκεται στους βραχίονες των ακροκεντρικών χρωμοσωμάτων. Όταν τα κύτταρα σταματούν να διαιρούνται και φτάνουν στη φάση G0, παραμένουν πανομοιότυπα με τα χρωματοειδή τους. Εάν αναζητηθεί άλλη διαίρεση, τα χρωμοσώματα αναπτύσσονται στη φάση G1. Στη φάση S, το DNA διπλασιάζεται και το διπλό κλώνο DNA υπάρχει δύο φορές. Στη μέωση, τα αδελφή χρωματοειδή που δημιουργούνται με αυτόν τον τρόπο βρίσκονται σε άμεση γειτνίαση με το ομόλογο χρωμόσωμα του άλλου γονέα.

Μπορεί να συμβεί ανταλλαγή αδελφών χρωματοειδών, γεγονός που προκαλεί τη διακοπή των χρωματοειδών στο ίδιο επίπεδο και την ανταλλαγή τους με μέρη του ομόλογου χρωμοσώματος. Αυτές οι διεργασίες είναι γνωστές ως διέλευση ή ανασυνδυασμός. Τα χρωμοσώματα συμπυκνώνονται στην προφύλαξη της μίτωσης. Τα νήματα των αδελφών χρωματοειδών είναι αδέσμευτα και τώρα βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο. Στην επόμενη μεταφάση, τα χρωμοσώματα παραμένουν ως χρωμοσώματα δύο χρωματοειδών. Στην ανάφαση διαχωρίζονται από τη συσκευή ατράκτου τραβώντας τα χρωματοειδή σε αντίθετες κατευθύνσεις.

Ασθένειες

Μπορεί να προκύψουν σφάλματα στις διαδικασίες διαίρεσης του χρωματοειδούς. Αυτά τα λάθη προκαλούν διαφορετικές ασθένειες. Το πιο γνωστό από αυτές τις ασθένειες είναι το σύνδρομο Down, επίσης γνωστό ως τρισωμία-21. Η βάση αυτής της ασθένειας είναι η βλάβη στο χρωμόσωμα.

Σε περισσότερο από 90 τοις εκατό των περιπτώσεων, η βλάβη είναι ανεξάρτητη από κληρονομικές ασθένειες. Περίπου ένα στα 700 νεογέννητα πάσχει από τρισωμία 21. Σε αυτήν την ασθένεια, το χρωμόσωμα 21 δεν διπλασιάστηκε, αλλά τριπλασιάστηκε. Αυτό δημιουργεί επιπλέον χρωμοσώματα ή τμήματα χρωμοσωμάτων. Αντί για 46 χρωμοσώματα, τα άτομα με τρισωμία έχουν 47 χρωμοσώματα. Τέτοια χρωμοσωμικά ελαττώματα σχετίζονται με έλλειψη διαχωρισμού των χρωμοσωμάτων. Κατά τη διάρκεια του σχηματισμού και της ωρίμανσης των σπερματοζωαρίων και των ωαρίων, ένα χρωμόσωμα δεν διαχωρίστηκε. Η αιτία αυτής της μη διαχωρισμού ή της μη διάσπασης δεν έχει ακόμη διευκρινιστεί.

Σφάλματα μπορεί επίσης να προκύψουν κατά τη διέλευση ή τον ανασυνδυασμό των ομόλογων αδελφών χρωματοειδών, τα οποία μπορούν να προκαλέσουν δυσπλασίες ή άλλες ανωμαλίες. Είτε υπάρχουν περισσότερα χρωμοσώματα σε ένα τέτοιο ελάττωμα είτε υπάρχουν λιγότερα, κάτι που μερικές φορές περιορίζει ακόμη και τη βιωσιμότητα του εμβρύου. Σε άλλες περιπτώσεις, τα κομμάτια χρωμοσωμάτων συγκεντρώνονται λανθασμένα, με αποτέλεσμα άχρηστες αλυσίδες.

Αυτό μπορεί να συμβαίνει, για παράδειγμα, λόγω της εισαγωγής ορισμένων χρωμοσωμικών τεμαχίων σε λάθος μέρος. Η διαγραφή, από την άλλη πλευρά, είναι όταν ένα κομμάτι χρωμοσώματος διαγραφεί και χαθεί εντελώς. Ανάλογα με τη θέση της διαγραφής, αυτό το φαινόμενο μπορεί επίσης να επηρεάσει τη βιωσιμότητα.