Chromatid: Hvad er det?

Uanset om du har en baggrund inden for molekylærbiologi eller en hvilken som helst gren af livsvidenskab, har du næsten helt sikkert hørt udtrykket "DNA" i en eller anden sammenhæng, det være sig politidrama (eller faktisk retssag), en afslappet diskussion om arv eller en henvisning til de grundlæggende mikroskopiske "ting", der gør os alle strukturelt unikke. Hvis du har hørt om deoxyribonucleic acid (DNA), det navn, der gives til molekylet, der lagrer genetisk information i alle levende ting, er du i det mindste indirekte bekendt med tanken om kromosomer .
Disse, med et par mindre advarsler er resultatet af at opdele den komplette kopi af DNA i kernen i hver celle i din krop i 23 dele. En komplet kopi af en organismes genetiske kode kaldes dens genom, og kromosomer er de individuelle puslespil af det genom. Mennesker har 23 forskellige kromosomer, mens andre arter har mere eller færre; bakterier har kun et enkelt, cirkulært kromosom.

Kromosomer har et strukturelt hierarki, der vedrører livscyklusfasen i den celle, hvor disse kromosomer sidder. Stort set alle celler har kapacitet til at opdele i to datterceller, en proces, der kræves til vækst af hele organismen, reparation af beskadigede væv og udskiftning af gamle, udslitte celler. Når en celle i din krop deler sig, fremstiller den som regel to genetisk identiske kopier af sig selv; når kromosomer laver kopier af sig selv for at forberede sig på denne opdeling, er resultatet et par identiske kromatider.
DNA: The Root of It All -

DNA er en af to nukleinsyrer i naturen, den anden er RNA (ribonukleinsyre). DNA er det genetiske materiale for enhver levende ting på Jorden. Bakterier, der tegner sig for stort set alle arter i eukaryoter i verden, har en relativt lille mængde DNA arrangeret i et enkelt cirkulært kromosom (mere om disse fremover). I modsætning hertil har eukaryoter, såsom planter, dyr og svampe, et langt større komplement af DNA, som det passer til komplekse, multicellulære organismer; dette er opdelt i et stort antal kromosomer (mennesker har 23 par pr. celle).

DNA består af monomere enheder kaldet nukleotider. Hver af disse består til gengæld af en fem-carbon sukker bundet til en fosfatgruppe ved et carbon og en nitrogen-tung base ved et andet carbon. Denne base kan enten være adenin (A), cytosin (C), guanin (G) eller thymin (T), og det er denne variation, der tillader DNA at variere fra person til person og langs det samme DNA-molekyle. Hver nucleotid "triplet" (f.eks. A-A-A, A-A-C osv.) I en streng af DNA-koder for en af 20 aminosyrer, monomererne, der udgør alle proteiner. Alle de sekventielle nukleotider, der koder for et enkelt proteinprodukt, kaldes et gen. DNA leverer faktisk sine koder til proteinproduktionsmaskineriet i en celle via messenger RNA (mRNA).

Med hensyn til DNA's forhold til kromatider og kromosomer er DNA snarere berygtet i videnskabskredse dobbeltstrenget og spiralformet form som siden af en vindeltrappe. Når DNA replikeres (dvs. kopieres) eller transkriberes til mRNA, slapper lokale dele af molekylet af for at lade enzymproteinerne, der hjælper i disse processer, rummet vandre ind og udføre deres job. DNA findes i livet i kernerne i eukaryote celler og i bakteriernes cytoplasma i form af kromatin.
Chromatin

Chromatin er en forskellig blanding af DNA og proteiner med proteinet to tredjedele af strukturens masse. Mens DNA er den direkte bærer af kodet information til fremstilling af proteiner (og hele organismer), uden proteinerne, kaldet histoner, kunne det muligvis ikke eksistere i den komprimerede form, den skal eksistere i, for at passe ind i en cellekerne. For at tilbyde en idé om, hvor komprimeret dit DNA er, ville den komplette kopi, der sidder inde i hver eneste af dine celler, nå 2 meter (ca. 6 meter), hvis den strækkes fra ende til ende, men alligevel er hver celle i størrelsesordenen en eller to -millioner af en meter på tværs.

At tilføje masse for at spare plads kan virke modsætningsfuldt, men uden de positivt ladede histonproteiner, eller noget der ligner dem, bindes det til (og dermed i vid udstrækning styrer arrangementet af) de negativt ladede DNA-molekyle, DNA'et ville ikke have nogen fysisk drivkraft til at komprimere sig selv. Histoner i kromatin eksisterer som otte-molekyleenheder, der består af fire par underenheder. DNA-molekylet snoede sig rundt om hver enkelt af disse histoner cirka to gange, ligesom tråd omkring en spole skaber en struktur kaldet et nukleosom. Disse nukleosomer danner igen stabler, som ruller med øre; disse stabler danner selv ringestrukturer osv.

Chromatin findes i en relativt afslappet tilstand (dog stadig meget sløjfe og snoet), når celler ikke deler sig. Dette tillader, at processer såsom replikation og mRNA-transkription lettere forekommer. Denne løsne form af kromatin kaldes euchromatin. Kromatin, der er kondenseret og ligner det materiale, der ses i mikrografer af celledeling, er kendt som heterochromatin.
Kromosom Basics -

Det forenkler sondringen mellem kromatin og kromosomer for at vide, at kromosomer ikke er mere end kroppens kromatin opdelt ind i forskellige fysiske strukturer. Hvert kromosom inkluderer et langt DNA-molekyle sammen med alle de histoner, der kræves for at pakke og komprimere det.

Din egen kromatin er opdelt i 23 kromosomer, hvoraf 22 er nummererede kromosomer (autosomer eller somatiske kromosomer) og resterende en er et kønskromosom, enten X eller Y. De fleste celler (gameter er undtagelsen) indeholder to kopier af hvert kromosom, et fra moderen og et fra faderen. Mens sekvensen af baser på nukleotiderne i din fars kromosomer adskiller sig fra den for din mors kromosomer, ser kromosomer med det samme antal næsten identiske under et mikroskop. Moderne analysemetoder gør formelt at skelne kromosomer fra hinanden til en ret ligetil øvelse, men endda en grundlæggende visuel undersøgelse giver mulighed for et betydeligt identifikationsniveau, hvis øjnene er eksperter.

Når dine kromosomer replikerer mellem celledelinger - er, når hvert DNA-molekyle og histoner, der binder til det molekyle, fremstiller komplette kopier af sig selv - resultatet er to identiske kromosomer. Disse kromosomer forbliver fysisk forbundet på et punkt med stærkt kondenseret kromatin kaldet en centromere ,
og de to identiske kromosomer, den tilslutter sig, kaldes kromatider (ofte, søsterchromatider). Centromer er den samme afstand fra tilsvarende ender af søsterchromatider, hvilket betyder, at de nitrogenholdige baser i DNA'et, der er forbundet til hver side af centromeren, er de samme. Centromeren, der ikke desto mindre er navnet, behøver dog ikke at være i midten af kromatiderne, og er faktisk faktisk ikke. De to parrede kortere sektioner af kromatid på den ene side af centromeren kaldes kromosomets p-arme, mens de længere dele på den modsatte side af centromeren kaldes q-armene.
Chromatider vs. Homologe kromosomer

Det er vigtigt for en fuld forståelse af cellulær genetik, og især celledeling, at forstå forskellen mellem homologe kromosomer og kromatider. Homologe kromosomer er simpelthen de to kromosomer, du har med det samme nummer, en fra hver forælder. Dit faderlige kromosom 11 er homologet for dit moders kromosom 11 og så videre. De er ikke identiske, mere end to biler i samme år, mærke og model er identiske undtagen på konstruktionsniveau; de har alle forskellige slidniveauer, kilometertalstotal, reparationshistorik og så videre.

Kromatider er to identiske kopier af et givet kromosom. Efter kromosomreplikation, men inden celledeling, har kernen i hver af dine celler således to identiske kromatider i hvert homologt, men ikke-identisk kromosom, i alt fire kromatider, i to identiske sæt, der er forbundet med hvert kromosomnummer.
Kromatider i mitose -

Når bakterieceller deler sig, deler hele cellen sig og laver to komplette kopier af sig selv, der er identiske med stambakterien og dermed til hinanden. Bakterieceller mangler kerner og andre membranbundne cellestrukturer, så denne opdeling kræver blot, at det ensomme cirkulære kromosom, der sidder i cytoplasmaet, skal replikere, før cellen splittes pænt i to. Denne form for aseksuel reproduktion kaldes binær fission, og fordi bakterier er encellede organismer, svarer fission til reproduktion af hele organismen.

I eukaryoter gennemgår de fleste celler i kroppen en lignende proces, når de deler sig, kaldet mitose. Fordi eukaryote celler er mere komplekse og indeholder mere DNA arrangeret i flere kromosomer osv., Er mitose mere detaljeret end fission, selvom resultatet er det samme. Ved starten af mitose (profase) antager kromosomerne deres kompakte form og begynder at migrere mod midten af cellen, og to strukturer kaldet centrioler bevæger sig til modsatte sider af cellen langs en linje vinkelret på den, langs hvilken cellen, i sidste ende deler sig. I metafase ligger alle 46 kromosomer op langs skillelinjen, nu kaldet en metafaseplade, i ingen særlig rækkefølge, men med en søsterchromatid på hver side af pladen. På dette tidspunkt strækker mikrotubulier sig fra centriolerne på hver side af pladen for at fastgøre til søsterchromatiderne. I anafase fungerer mikrotubulerne som reb og adskiller fysisk chromatiderne ved deres centromerer. I telofase afslutter både cellekernen og cellen selv deres opdeling, med nye kernemembraner og cellemembraner, der lukker disse nye datterceller på de rigtige steder. på en sådan måde, at man sikrer, at en søsterchromatid i hvert par ligger på hver side af skillelinjen, DNA'et i de to datterceller er nøjagtigt identisk. Disse celler bruges til vækst, vævsreparation og andre vedligeholdelsesfunktioner, men ikke til reproduktion af hele organismen.
Kromatider i Meiosis

Meiosis involverer dannelse af gameter eller kimceller. Alle eukaryoter gengiver seksuelt og bruger derfor meiose, inklusive planter. Brug af mennesker som eksempel er gameterne spermatocytter (hos mænd) og oocytter (hos kvinder). Hver gamet har kun en kopi af hver af de 23 kromosomer. Dette skyldes, at den gameten fra en køn fra en køn er at smelte sammen med en gamet fra det modsatte køn, en proces, der kaldes befrugtning. Den resulterende celle, kaldet en zygote, ville have 92 kromosomer, hvis hvert gamet havde de sædvanlige 46 kromosomer. Det giver mening, at gameter ikke ville have både en mors kopi af kromosomer og en fars kopi, da gameter selv er forældrebidrag til den næste generation.

Gameter er resultatet af en unik opdeling af specialiserede celler i gonaderne ( testikler hos mænd, æggestokke hos kvinder). Som med mitose, replikerer alle 46 kromosomer og forbereder sig på linje langs en linje gennem midten af cellen. I tilfælde af meiose er der imidlertid homologe kromosomer på linje ved siden af hinanden, så linjen med den ultimative opdeling løber mellem homologe kromosomer, men ikke mellem replikerede kromatider. De homologe kromosomer udveksler noget DNA (rekombination), og kromosomparrene sorterer sig langs delingslinjen tilfældigt og uafhængigt, hvilket betyder, at en moderhomolog har lige så stor chance for, at en faderlig lander på samme side af linjen for alle 23 kromosomer. par. Når denne celle opdeles, er dattercellerne således ikke identiske med hverken hinanden eller overordnede, men indeholder 23 kromosomer med to kromatider hver. På grund af rekombination er disse ikke længere søsterchromatider. Disse datterceller gennemgår derefter en mitotisk opdeling for at give fire datterceller, hver med en kromatid for hver af de 23 kromosomer. De mandlige gameter pakkes i spermatozoer (sædceller med "haler"), mens de kvindelige gameter bliver ægceller, der frigøres fra æggestokken ca. en gang hver 28. dag hos mennesker.