DNA kita, yang ditemukan dalam inti sel kita, diatur dalam bentuk kromosom , struktur yang terlihat selama pembelahan sel yang diwarisi dari kedua orang tua.
Di dalamnya terdapat gen yang mengkodekan karakteristik anatomi dan kepribadian kita. Mereka tidak unik untuk manusia, karena setiap organisme memiliki kromosom, meskipun dalam bentuk dan jumlah yang berbeda.
Mari kita lihat lebih dekat apa itu, apa bagiannya, apa isinya dan apa perbedaan antara organisme eukariotik dan organisme prokariotik.
- Artikel terkait: ” Jenis sel utama tubuh manusia “
Apa itu kromosom?
Kromosom (dari bahasa Yunani “chroma”, “warna, pewarnaan” dan “soma”, “tubuh atau unsur”) adalah masing-masing dari struktur yang sangat terorganisir yang dibentuk oleh DNA dan protein , di mana sebagian besar informasi ditemukan genetika. Alasan untuk nama mereka adalah karena ketika mereka ditemukan itu berkat fakta bahwa mereka adalah struktur yang bernoda gelap dalam persiapan mikroskop.
Meskipun kromosom berada di dalam inti sel dalam sel eukariotik, selama mitosis dan meiosis, ketika sel membelah, kromosom menunjukkan bentuk X (atau Y) yang khas.
Jumlah kromosom individu dari spesies yang sama adalah konstan , ini menjadi kriteria yang banyak digunakan dalam ilmu biologi untuk menentukan di mana suatu spesies dimulai dan berakhir. Jumlah kromosom suatu spesies ditentukan dengan angka, disebut Ploidi dan dilambangkan dengan 1n, 2n, 4n … tergantung pada jenis sel dan karakteristik organisme. Manusia memiliki 23 pasang kromosom, satu pasang di antaranya menentukan jenis kelamin kita.
Struktur dan komposisi kimia kromatin
Kromosom sel eukariotik adalah molekul DNA untai ganda panjang yang terkait erat dengan protein dari dua jenis, histon dan non-histon.
Bagaimana kromosom dapat ditemukan tergantung pada fase sel . Mereka dapat ditemukan longgar dan longgar, seperti dalam inti sel pada antarmuka atau dalam keadaan normal, atau sangat padat dan terlihat secara terpisah, seperti yang terjadi ketika metafase mitosis terjadi, salah satu fase pembelahan sel.
Kromatin adalah bentuk di mana DNA memanifestasikan dirinya dalam inti sel , dan Anda dapat mengatakan bahwa kromosom terbuat dari apa. Komponen ini terdiri dari DNA, protein histonik dan non-histonik, serta RNA.
1. Histon
Histon adalah protein yang kaya akan lisin dan arginin, yang berinteraksi dengan DNA untuk membentuk subunit, yang disebut nukleosom, yang berulang di seluruh kromatin. Histon utama yang ditemukan pada organisme eukariotik adalah: H1, H2A, H2B, H3 dan H4.
Gen yang mengkode histon dikelompokkan dalam relung atau “cluster”, yang berulang dari puluhan hingga ratusan kali. Setiap cluster mengandung gen yang kaya akan pasangan GC (guanine-cytosine), yang mengkode histon dengan urutan berikut H1-H2A-H3-H2B-H4.
2. Nukleosom
Kromatin, selama antarmuka, dapat diamati melalui mikroskop elektron, menyajikan bentuk yang mirip dengan kalung atau rosario. Setiap mutiara pada kalung adalah subunit bulat, yang disebut nukleosom, dihubungkan bersama dengan serat DNA, dan merupakan unit dasar kromatin.
Sebuah nukleosom biasanya terkait dengan 200 pasangan basa DNA , terdiri dari sumsum dan penghubung. Medula terdiri dari oktamer yang terbuat dari dua subunit histon H2A, H2B, H3 dan H4. Di sekitar sumsum DNA dililitkan, membuat hampir dua putaran. Sisa DNA adalah bagian dari penghubung, berinteraksi dengan histon H1.
Asosiasi DNA dengan histon menghasilkan nukleosom dengan diameter sekitar 100 (Ångström). Pada gilirannya, nukleosom dapat digulung untuk membentuk solenoida, yang merupakan serat kromatin dari inti interfase (300 ). Mereka dapat memutar lebih jauh, membentuk solenoida super dengan diameter 6000 , membentuk serat kromosom metafase.
3. Protein nonhistonik
Protein nonhistonik adalah protein yang berbeda dari histon yang diekstraksi dari kromatin inti dengan natrium klorida (NaCl), mereka memiliki kandungan asam amino basa yang tinggi (25%), kandungan asam amino asam yang tinggi (20-30%), proporsi prolin yang tinggi (7%) dan kandungan asam amino hidrofobik yang rendah.
Bagian-bagian kromosom
Organisasi kromatin tidak seragam di seluruh kromosom. Serangkaian unsur yang dibedakan dapat dibedakan: sentromer, telomer, daerah pengorganisasian nukleolus, dan kronometer, yang semuanya dapat berisi urutan DNA tertentu.
1. Sentromer
Sentromer adalah bagian dari kromosom yang, ketika diwarnai, tampak lebih sedikit diwarnai dibandingkan dengan bagian lainnya. Ini adalah area kromosom yang berinteraksi dengan serat-serat gelendong akromatik dari profase hingga anafase, baik dalam mitosis maupun meiosis. Ini bertanggung jawab untuk melakukan dan mengatur gerakan kromosom yang terjadi selama fase pembelahan sel.
2. Telomer
Telomer adalah bagian pembentuk anggota tubuh kromosom. Mereka adalah daerah di mana ada DNA non-coding, sangat berulang, yang fungsi utamanya adalah stabilitas struktural kromosom dalam sel eukariotik.
3. Pengorganisasian wilayah nukleolus
Selain sentromer dan telomer, yang disebut penyempitan primer , pada beberapa kromosom dapat ditemukan jenis daerah tipis lainnya, yang disebut penyempitan sekunder, yang berkaitan erat dengan keberadaan sekuens DNA ribosom.
Daerah-daerah tersebut adalah daerah pengorganisasian nukleolus (NOR). Urutan DNA ribosom tercakup dalam nukleolus, yang tetap dicakup oleh NOR untuk sebagian besar siklus sel.
4. Kromomer
Kromomer adalah daerah tebal dan kompak dari kromosom , yang didistribusikan kurang lebih seragam di sepanjang kromosom, dan dapat divisualisasikan selama fase mitosis atau meiosis kurang kondensasi kromatin (profase).
- Anda mungkin tertarik: ” Perbedaan antara DNA dan RNA “
Bentuk kromosom
Bentuk kromosom sama untuk semua sel somatik (non-seksual), dan karakteristik masing-masing spesies. Bentuknya tergantung, pada dasarnya, pada lokasi kromosom dan lokasinya pada kromatid .
Seperti yang telah kita sebutkan, kromosom pada dasarnya terdiri dari sentromer yang membagi kromosom menjadi lengan pendek dan lengan panjang. Posisi sentromer dapat bervariasi dari satu kromosom ke kromosom lainnya, memberikan bentuk yang berbeda .
1. Metasentrik
Ini adalah kromosom prototipikal, sentromer terletak di tengah kromosom dan kedua lengan memiliki panjang yang sama.
2. Submetasentris
Panjang satu lengan kromosom lebih besar dari yang lain, tetapi itu bukan sesuatu yang dilebih-lebihkan.
3. Akrosentrik
Satu lengan sangat pendek dan yang lainnya sangat panjang.
4. Telosentris
Satu lengan kromosom sangat pendek, memiliki sentromer sangat ke arah salah satu ujungnya.
Hukum keteguhan numerik
Biasanya, di sebagian besar spesies hewan dan tumbuhan, semua individu yang sama memiliki jumlah kromosom yang konstan dan ditentukan , yang merupakan kariotipe mereka. Aturan ini disebut hukum keteguhan numerik kromosom. Misalnya, dalam kasus manusia, sebagian besar dari kita menghadirkan 23 pasang dari mereka.
Namun, memang benar bahwa ada individu yang, karena kesalahan dalam distribusi kromosom selama pembentukan gamet atau sel kelamin, menerima jumlah kromosom yang berbeda. Ini adalah kasus kondisi medis seperti sindrom Down (trisomi kromosom 21), Klinefelter (laki-laki XXY) laki-laki XYY dan perempuan XXX.
Jumlah kromosom yang ada spesies diploid , seperti kasus kita, memiliki dua pasang kromosom dari masing-masing jenis, dan direpresentasikan sebagai 2n. Dalam organisme haploid, yaitu, yang hanya mengandung satu set setiap kromosom, mereka diwakili oleh huruf n. Ada spesies poliploid, yang menghadirkan lebih dari dua set setiap kromosom, direpresentasikan sebagai 3n, 4n …
Meskipun kelihatannya mengejutkan, tidak ada hubungan antara jumlah kromosom dan tingkat kerumitannya. Ada spesies tanaman, seperti Haplopappus gracilis , yang hanya memiliki empat kromosom, sedangkan tanaman lain, seperti tanaman gandum roti, memiliki 42, lebih banyak dari spesies kita, tetapi masih tanaman tanpa otak atau organ lain. Organisme dengan kromosom paling banyak diketahui sampai saat ini disebut Aulacantha , itu adalah mikroorganisme yang memiliki 1600 kromosom.
Kromosom seks
Dalam banyak organisme, salah satu pasangan kromosom homolog berbeda dari yang lain, dan menentukan jenis kelamin individu. Ini terjadi pada spesies manusia dan kromosom ini disebut kromosom seks atau heterokromosom .
sistem penentuan XY
Ini adalah sistem penentuan jenis kelamin manusia dan banyak hewan lainnya:
Betina adalah XX (betina homogen), yaitu, mereka memiliki dua kromosom X dan hanya akan dapat menghasilkan telur dengan kromosom X .
Laki-laki, di sisi lain, adalah XY (jantan heterogametik), memiliki kromosom X dan Y, dan mampu memberikan sperma dengan salah satu atau yang lain.
Penyatuan antara sel telur dan sperma akan memberikan individu atau XX atau XY , dengan kemungkinan 50% menjadi salah satu atau jenis kelamin biologis lainnya.
Sistem penentuan ZW
Ini adalah spesies lain, seperti kupu-kupu atau burung . Hal sebaliknya terjadi pada kasus sebelumnya, dan untuk alasan ini lebih disukai menggunakan huruf lain untuk menghindari kebingungan.
Jantan adalah ZZ (jantan homogametik), dan betina adalah ZW (betina heterogametik).
sistem penentuan XO
Dan jika sistem sebelumnya tidak menjadi sangat langka, yang ini pasti tidak akan membuat siapa pun acuh tak acuh.
Ini terjadi terutama pada ikan dan amfibi, dan juga pada beberapa serangga lain, karena mereka tidak memiliki kromosom seks X yang berbeda, yaitu, mereka memiliki sesuatu seperti Y .
Jenis kelamin ditentukan oleh apakah mereka memiliki dua X atau hanya satu. Laki-laki adalah XO, ini berarti bahwa ia hanya memiliki satu kromosom seks, X, sedangkan perempuan adalah XX, memiliki dua.
Kromosom manusia
Manusia memiliki 23 pasang kromosom, 22 di antaranya adalah autosom dan satu pasang kromosom seks . Tergantung pada apakah Anda laki-laki atau perempuan, Anda memiliki kromosom seks XY atau XX, masing-masing.
Ukuran total genom manusia, yaitu jumlah gen yang dimiliki spesies kita, adalah sekitar 3.200 juta pasangan basa DNA, yang mengandung antara 20.000-25.000 gen. Urutan DNA manusia berisi informasi yang diperlukan untuk ekspresi proteom manusia , yaitu, kumpulan protein yang disintesis manusia dan itulah penyebab kita menjadi diri kita sendiri.
Diperkirakan bahwa sekitar 95% DNA yang terkait dengan gen akan sesuai dengan DNA non-coding, biasanya disebut “DNA sampah”: pseudogen, fragmen gen, intron … Meskipun, meskipun diperkirakan bahwa urutan DNA ini adalah kromosom daerah tanpa fungsi Beberapa, akhir-akhir ini penyelidikan telah meragukan penegasan ini.
Kromosom prokariotik
Organisme prokariotik, yang kingdomnya adalah bakteri dan archaea, hanya memiliki satu kromosom, dalam bentuk melingkar , meskipun benar bahwa ada pengecualian untuk aturan ini. Jenis kromosom ini, biasanya disebut kromosom bakteri, dapat berisi sekitar 160.000 pasangan basa.
Kromosom ini tersebar di seluruh sitoplasma organisme, karena makhluk hidup ini tidak memiliki nukleus yang pasti.
Referensi bibliografi:
- Olins, DE; Olins, AL (2003), Chromatin history: our view from the bridge, Nature Reviews Molecular Cell Biology 4 (10): 809-13
- Gagak, EW; Gagak, JF (2002), 100 Tahun Lalu: Walter Sutton dan Teori Kromosom Keturunan, Genetika 160 (1): 1-4
- Daantith, John, et al., (1994), Biographical Encyclopedia of Scientists, edisi kedua. Bristol, Inggris: Penerbitan Institut Fisika.