کروموزوم چیست؟ – ساختار و انواع آن کدامند؟

در سلول های گیاهان و جانوران ساختار رشته ای وجود دارد که مولکول های DNA در آن قرار دارند و کروموزوم نامیده می شوند. این رشته ها دارای اطلاعات ژنتیکی بوده و بسیار متراکم و به هم فشرده هستند. کروموزومها در کتاب علوم پایه هشتم معرفی شده اند. این ساختار در واقع DNA دو رشته ای طویل است که ژن ها روی آن قرار گرفتند و مسئول صفات ارثی می باشند. برای این که با این ساختار سازمان یافته و بسیار مهم و حساس بیشتر آشنا شوید، این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک را همراهی کنید.

فهرست مطالب :

۱- کروموزوم چیست؟

۲- تاریخچه ی کشف

۳- ساختار کروموزوم

۴- ساختار DNA

۵- مقایسه کروموزوم ها در سلول های یوکاریوتی و پروکاریوتی

۶- عملکرد کروموزوم

۷- انواع کروموزوم ها

۱-۷- کروموزومهای جنسی

۲-۷- کروموزومهای اتوزومی

۱- کروموزوم چیست؟

در سلول به ساختار رشته ای منظم از پروتئین و DNA، کروموزوم می گویند که ژن ها و توالی های نوکلئوتیدی در آن قرار دارند. این کلمه از دو کلمه کروم به معنای رنگ و زوم به معنای بدن گرفته شده که یونانی می باشد (چون در هنگام رنگ آمیزی سلول ها کروموزومها رنگی و قابل مشاهده در زیر میکروسکوپ می شوند). ژن ها، رشته های DNA را ایجاد می کنند که این رشته ها در هم تنیده و کروماتین را می سازند.

وقتی رشته های کروماتین به هم فشرده شود کروموزوم ایجاد می شود. در هر سلول انسان ۴۶ عدد کروموزوم وجود دارد که در هسته سلول قرار گرفته و اگر ژنوم آن را به شکل باز شده در نظر بگیریم برابر ۲ متر خواهد بود. پس ساختار متراکمی که کروموزومها دارند بسیار حائز اهمیت است که توانسته در هسته ۵ تا ۱۰ میکرومتری جای بگیرد. برای رشد تمام سلول ها احتیاج به تقسیم سلولی است که کروموزومها نقش مهمی در این فرآیند دارند.

نکته :

هر جانداری تعداد مشخصی از کروموزومها را دارد. مثلا در انسان همان طور که گفته شد ۲۳ جفت در سلول معمولی آن وجود دارد ولی مثلا در سگ ها ۷۸ کروموزوم وجود دارد.

۲- تاریخچه ی کشف :

برای بار اول در اواخر سال ۱۸۰۰ میلادی بود که کروموزومها بدون این که دانشمندان اطلاعاتی درباره ی آن به دست آورند، فقط مشاهده شدند. توماس هانت مورگان کسی بود که در سال ۱۹۰۰ با به دست آوردن ارتباط بین کروموزوم ها و خصوصیات ارثی، اطلاعات کمی به دست آورد. مورگان بیان کرد علت رنگی شدن چشم مگس سرکه و تعیین جنسیت با کروموزوم X است. امروزه اطلاعات زیادی در مورد کروموزومها به دست آمده است اما آن ها را در زیر میکروسکوپ نمی توان مشاهده کرد و تمام دانستنیهای امروز درباره کروموزومها از مطالعه آن ها در زمان تقسیم سلولی به دست آمده است.

۳- ساختار کروموزوم :

هر کروموزوم دارای دو بخش سانترومر و تلومر است. به بخشی که در میانه کروموزومها قرار دارد و به عنوان نقطه انقباضی، کروموزومها را به دو بخش به نام های بازوی کروموزومی تقسیم می کند، سانترومر نامیده می شود. گاهی این سانترومرها نزدیک انتهای آن ها قرار می گیرند. بازوها به نام های p (بازوی کوتاه) و q (بازوی بلند) است. موقعیت هر ژن روی کروموزومها و ویژگی های ساختاری آن ها با سانترومر مشخص می شود. در زمان تقسیم سلولی این سانترومرها هستند که برای دو نیمه ی ساخته شده، جایگاه اتصال می سازند و کروماتیدهای خواهری از کروموزومهایی که از ناحیه سانترومر به هم چسبیده اند، به وجود می آید.

به بخشی از کروموزومها که در انتهای خطی آن قرار گرفته و قسمت های تکرار شده از مولکول DNA هستند و تلومر نامیده می شوند. این بخش شبیه به پلاستکی که در انتهای بند کفش از آن محافظت می کند، نقش محافظت کنندگی از قسمت های انتهایی را بر عهده دارد. بخشی از تلومر در هر تقسیم سلولی از بین می رود، بنابراین با تقسیم های مکرر، کم کم تلومر تمام می شود و این جاست که کروموزوم قابلیت تقسیم شدن را از دست می دهد.

نکته :

سلول هایی در بدن وجود دارند که به طور مداوم در حال تقسیم و ساخته شدن هستند مانند گلبول های سفید خون. با توجه به از بین رفتن تلومرها علت تقسیم شدن مکرر این سلول ها را می توان به آنزیم هایی نسبت داد که از تمام شدن و نابودی تلومرها جلوگیری می کند. نکته ی دیگری که وجود دارد در سلول های سرطانی که مدام در حال تقسیم شدن هستند، این تلومرها از بین نمی روند.

۴- ساختار DNA :

پایه و اساس ساختار کروموزومها، DNA می باشد که از دو رشته ای که حاوی جفت باز اسیدنوکلئیک هستند، ساخته شده است. جفت بازهای مکمل روی این رشته ها قرار گرفته و و به آن ساختار مارپیچی می دهند. این بازها عبارتند از آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین یا اوراسیل می باشند. در هنگام تکثیر DNA، رشته های آن از هم باز می شوند و رشته های جدید با آنزیم پلیمراز ساخته و DNA تکثیر می یابند و آماده برای تقسیم سلولی می شوند.

۵- مقایسه کروموزوم ها در سلول های یوکاریوتی و پروکاریوتی :

کروموزومهای ویروس ها :

تفاوتی که بین سلول های یوکاریوتی، پروکاریوتی و ویروس ها وجود دارد به دلیل اختلاف در کروموزومهای آن هاست. در ویروس ها که کروموزومها در سر یا کپسیدهای ویروسی قرار دارند، از DNA یا RNA تشکیل می شوند.

کروموزومهای سلول های پروکاریوتی :

در باکتری ها و جلبک های سبز آبی که دارای سلول های یوکاریوتی هستند کروموزوم فقط به صورت تکی بوده و غشا و همچنین پروتئین هیستون ندارد و از DNA تشکیل می شوند. در این سلول ها مواد کروموزومی داخل سیتوپلاسم و آزاد قرار گرفته است.

کروموزومهای سلول های یوکاریوتی :

سلول های یوکاریوتی دارای تعداد زیادی کروموزوم بوده و دارای غشا است. همچنین پروتئین هیستون در سلول های یوکاریوتی متصل به مولکول های DNA می باشد و در هسته ی آن ها ریبونوکلئیک اسید یعنی RNA نیز وجود دارد. موجوداتی که دارای سلول های یوکاریوتی بوده و تولید مثل غیرجنسی دارند، همه ی سلول های آن ها دارای یک تعداد از کروموزومها می باشند. اما موجودات دارای تولید مثل جنسی، تعداد کروموزومها در سلول های جنسی به صورت تکی و هاپلوئید بوده ولی در سایر سلول های بدنی و غیرجنسی، تعداد آن ها به شکل دیپلوئید و جفتی می باشد.

مثلا اسپرم و تخمک دارای یک کروموزوم همولوگ هستند، ولی بعد از ترکیب شدن یک جفت کروموزومهای دیپلوئیدی و کامل را در سلول تخم ایجاد می کنند. پس یک کروموزوم از جفت همولوگ در ژن سلول های یوکاریوتی، از پدر و دیگری از مادر گرفته می شود.

در ادامه :

سلول های جنسی با تقسیم میوز و سلول های غیرجنسی با تقسیم میتوز تولید می شوند. در حین تقسیم، کروموزوم ها به حالت باز شده و غیرمتراکم درمی آیند و مولکول های DNA سنتز و تکثیر شده و همانندسازی می کنند. کروماتین ساخته شده بعد از تکثیر DNA، دوباره متراکم می شود در انجام تقسیم کروموزومهایی که به وجود می آیند دو برابر تعداد اولیه هستند ( در تکثیر علاوه بر کروماتیدها، سانترومر نیز تکثیر می شود). کروموزومهای دختری که از سلول مادری به وجود می آیند، دقیقا همان خواص کروموزومهای اولیه را دارند.

۶- عملکرد کروموزوم :

کروموزومها با داشتن کدهای ژنتیکی می توانند به بیان پروتئین ها بپردازند. بیان ژن به فرآیندی گفته می شود که در آن ژن های کروموزومها به پروتئین ها ترجمه می شوند. زمان ترجمه و این که چه ژن هایی ترجمه شوند با ساختار کروموزومها تعیین می شود. با این فرآیند ساختارهای مختلف بدن شکل می گیرند. با فعال یا غیرفعال کردن پروتئین های کروموزومها، توسط مولکول های تنظیم کننده ی رونویسی، کروموزومها می توانند متراکم شده و یا از هم باز شوند.

۷- انواع کروموزوم ها :

۱-۷- کروموزومهای جنسی :

جنسیت بیولوژیکی یک فرد با کروموزومهای جنسی X و Y تعیین می شود. این کروموزومها در انسان یک جفت بوده و در زنان به صورت XX و در مردان به صورت XY می باشد. بقیه ی ۴۴ کروموزومی که در سلول های بدن انسان وجود دارد به کروموزومهای اتوزومی معروف است. نوع X دارای بازوهای کوتاه و بلند و نوع Y دارای یک بازوی بلند و یک بازوی بسیار کوتاه است. این که جنسیت ماده باشد یا نر، در حین تقسیم میوز درسلول جنسی اتفاق می افتد.

در مردها وقتی تقسیم میوز اتفاق می افتد، نیمی از سلول های جنسی تولید شده دارای کروموزومهای جنسی X و نیمی دیگر دارای کروموزومهای Y می شوند. اما در زنان وقتی تقسیم میوز انجام می شود، چون کروموزومهای جنسی به شکل جفتی XX هستند، در نتیجه سلول جنسی ایجاد شده فقط کروموزوم X خواهد داشت. در نتیجه هنگام تشکیل تخم، اگر تخمک یا همان سلول جنسی زنان، با سلول های جنسی نر یعنی اسپرمی که دارای کروموزوم X باشد ترکیب شود، جنس ماده و اگر با اسپرم حاوی کروموزوم Y ترکیب شود جنس نر، حاصل می شود.

نکته :

از جمله صفاتی که تحت کنترل ژن ها بوده و و روی کروموزوم X و وابسته به جنس هستند، می توان به هموفیلی و کوررنگی اشاره کرد.

۲-۷- کروموزومهای اتوزومی :

در انسان به دیگر کروموزمها که غیرجنسی هستند و ۲۲ جفت می باشند کروموزومهای اتوزومی گفته می شوند و از کروموزومهای جنسی جدا هستند. این کروموزومها بر اساس خواص ظاهری مانند شکل و اندازه، شماره  گذاشته می شوند. در این کروموزومها تمام خواص ارثی به جز خواص وابسته به جنس کنترل می شوند.

توجه :

اگر در هنگام تقسیم سلولی، کروموزومها به طور مساوی جدا نشوند و یا کروموزومهای خواهری نتوانند به خوبی از هم جدا شوند، می توانند اختلالات ژنتیکی را سبب شده و باعث بیماری های ارثی شوند. در این بیماری ها سلول های جنسی ممکن است کروموزوم اضافی یا کمی داشته باشند. یکی از این بیماری های ارثی که در ان فرد به جای ۴۶، دارای ۴۷ کروموزوم می باشد، سندروم داون نامیده می شود. به این بیماری تریزومی ۲۱ هم گفته می شود، چون این کروموزوم اضافی در شماره ی ۲۱ اتفاق می افتد.