Découverte des chromosomes, types, fonction, structure

Les Chromosomes Ce sont des structures composées d'une molécule d'ADN continue et de protéines associées. Ils sont à l'intérieur du noyau des cellules eucaryotes et contiennent la plupart de leur matériel génétique. Ces structures sont observées plus clairement pendant la division cellulaire.

Les chromosomes eucaryotes ont été identifiés et étudiés pour la première fois à la fin du XVIIIe siècle. À l'heure actuelle, le mot «chromosome» est un terme largement connu, même pour les personnes qui n'ont étudié que les aspects les plus élémentaires de la biologie ou de la génétique.

Schéma représentatif d'un chromosome et des informations qu'il contient (Source: KES47 [CC par 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 3.0)] via Wikimedia Commons)

Dans les chromosomes sont des gènes, dont beaucoup codifieront pour les protéines, les enzymes et les informations nécessaires à la durée de vie de chaque cellule. Cependant, de nombreux chromosomes remplissent des fonctions purement structurelles, ce qui signifie qu'ils permettent une disposition spécifique de gènes dans le nucléaire.

Généralement, toutes les cellules d'un individu ont le même nombre de chromosomes. Dans l'être humain, par exemple, chacun des milliards de cellules qui ont été estimées qui composent le corps d'un adulte possède 46 chromosomes, qui sont organisés en 23 pairs différents.

Chacun des 46 chromosomes de l'être humain et dans les autres organismes vivants a des caractéristiques uniques; Seuls ceux connus sous le nom de «paires homologues» partagent les caractéristiques les uns des autres, mais pas avec des pairs différents; C'est-à-dire que tous les chromosomes 1 sont similaires les uns aux autres, mais ceux-ci sont différents de 2 et 3, et ainsi de suite.

Si tous les chromosomes d'une cellule humaine s'organisent de manière linéaire, ils formeraient une chaîne de plus ou moins de 2 mètres de longueur, de sorte que l'une des principales fonctions des chromosomes est de compacter le matériel génétique afin que "s'adapte" dans le noyau, permettant en même temps l'accès des machines transcriptionnelles et de réplication.

Malgré les énormes différences entre les génomes bactériens et ceux des organismes eucaryotes, le matériel génétique des procaryotes (ainsi que celui de certains organites internes des eucaryotes), il est également appelé chromosome et se compose d'une molécule circulaire.

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Découverte

À l'époque, Mendel a déterminé les principes de l'héritage, je n'avais aucune idée de l'existence de chromosomes. Cependant, il a conclu que les éléments héréditaires avaient été transmis par duplicata à travers des particules spéciales, une notion très avancée pour son temps.

Deux scientifiques du XVIIIe siècle, le botaniste K. Nageli et le zoologiste et. Benededen, s'est consacré à l'observation et à l'étude des cellules végétales et animales lors des événements de la division cellulaire; Ce sont les premiers à décrire des structures en forme de «petites tiges» à l'intérieur du compartiment central connu sous le nom de noyau.

Les deux scientifiques ont détaillé que, pendant la division cellulaire d'une cellule "typique", un nouveau noyau s'est formé, dans lequel un nouvel ensemble de "petites tiges" est apparu, similaire à celui de la cellule initialement.

Ce processus de division a ensuite été décrit plus de précision par le scientifique allemand w. Flemming en 1879, qui, en utilisant des colorants pendant l'observation, a réussi à teindre les "petites tiges" pour mieux les visualiser.

T. H. Morgan a démontré que le phénotype. Morgan a fourni la preuve physique qui a consolidé la "révolution mendélienne".

Les termes chromosome et chromatine

Flemming a documenté le comportement des "tiges" pendant l'interface et la cytokinèse (division cellulaire). En 1882, il a publié une enquête où il a inventé le terme "chromatine" pour la substance teinte à l'intérieur du noyau lorsque la cellule n'était pas en division.

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Il avait également observé que pendant la division cellulaire, le nombre de "tiges" (chromosomes) dans le noyau a été doublé. Une de chaque paire de chromosomes en double a été logée dans chaque noyau des cellules résultantes, donc le complément chromosomique de ceux-ci pendant la myitose était identique.

Photographie d'un caryotype humain (Source: Plociam ~ Commonswik, via Wikimedia Commons)

W. Waldeyer, suivant les œuvres de Flemming, a établi le terme "chromosome" (du "corps grec qui est taché") pour décrire la même substance qui a été organisée de manière ordonnée au moment de la division cellulaire.

Avec le temps, différents chercheurs se sont approfondis dans l'étude du matériel génétique, de sorte que le sens des termes "chromosome" et "chromatine" a un peu changé. Aujourd'hui, un chromosome est une unité discrète de matériel génétique et de chromatine est le mélange d'ADN et de protéines qui le composent.

Types de chromosomes et leurs caractéristiques

ET.B. Wilson, dans la deuxième édition du livre La cellule (La cellule) a établi la première classification des chromosomes, qui est basée sur l'emplacement du centromère, une caractéristique qui influence l'union des chromosomes de fuseau mitotique pendant la division cellulaire.

Il existe au moins trois façons différentes de classer les chromosomes, car il existe différents chromosomes et chez les individus de la même espèce, il existe des chromosomes avec différentes structures et fonctions. Les classifications les plus courantes sont:

Selon la cellule

Le matériel génétique à l'intérieur des bactéries est observé comme une masse dense et ordonnée de manière circulaire, tandis que dans les organismes eucaryotes, il est observé comme une masse dense qui semble "désorganisée" à l'intérieur du noyau. Selon la cellule, les chromosomes peuvent être classés en deux grands groupes:

- Les chromosomes procaryotes: Chaque organisme procaryote a un seul chromosome composé d'une molécule d'ADN fermée de manière covalente (circulaire), sans protéines d'histone et située dans une région de la cellule connue sous le nom de nucléoïde.

- Les chromosomes eucaryotes: Dans un eucaryota, il peut y avoir deux chromosomes ou plus pour chaque cellule, ceux-ci sont situés à l'intérieur du noyau et sont des structures plus complexes que le chromosome bactérien. L'ADN qui les forme est très emballé grâce à son association avec des protéines appelées "histones".

Selon l'emplacement centromère

Le centromère est une partie des chromosomes qui contient une combinaison de protéines et d'ADN assez complexe et qui a une fonction primaire pendant la division cellulaire, car il est responsable de «garantir» que le processus de ségrégation des chromosomes se produit.

Selon l'emplacement structurel de ce «complexe» (le centromère), certains scientifiques ont classé les chromosomes en 4 catégories, à savoir:

- Chromosomes métacentriques: Ce sont ceux dont le centromère est au centre, c'est-à-dire où le centromère sépare la structure chromosomique en deux parties de longueur égale.

- Chromosomes sous-racentrique: Les chromosomes où le centromère est détourné du "centre", contribuant à l'apparition d'une "asymétrie" de longueur entre les deux parties qu'il sépare.

- Chromosomes acrocentriques: Dans les chromosomes acrocentriques, le "déviation" du centromère est considérablement marqué, ce qui produit deux sections chromosomiques de tailles très différentes, une très longue et vraiment courte.

- Chromosomes télocentriques: Ces chromosomes dont le centromère est situé aux extrémités de la structure (télomères).

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Selon la fonction

Les organismes qui ont une reproduction sexuelle et qui ont des sexes séparés ont deux types de chromosomes qui sont classés, selon leur fonction, dans les chromosomes sexuels et les chromosomes autosomiques.

Les chromosomes autosomique (ou autosomes) participent au contrôle de l'héritage de toutes les caractéristiques d'un être vivant, à l'exception de la détermination du sexe. Les humains, par exemple, ont 22 paires de chromosomes autosomiques.

Les chromosomes sexuel, Comme son nom l'indique, ils remplissent une fonction élémentaire pour déterminer le sexe des individus, car ils portent les informations nécessaires au développement de nombreuses caractéristiques sexuelles des femmes et des hommes qui permettent l'existence de la reproduction sexuelle.

Fonction

La fonction principale des chromosomes, en plus d'héberger le matériel génétique d'une cellule, le compactant afin qu'il puisse être stocké, transporté et «lire» à l'intérieur du noyau, est d'assurer la distribution du matériel génétique entre les cellules résultant d'un division.

Parce que? Parce que lorsque les chromosomes sont séparés pendant la division cellulaire, la machinerie de réplication "copie" les informations contenues dans chaque brin d'ADN afin que les nouvelles cellules aient les mêmes informations que la cellule qui leur a donné naissance.

De plus, l'association de l'ADN avec les protéines qui font partie de la chromatine permet en même temps la définition d'un "territoire" spécifique pour chaque chromosome, qui a une grande importance du point de vue de l'expression des gènes et des cellules d'identité téléphone.

Les chromosomes constituent considérablement des molécules statiques ou «inertes», en réalité, c'est tout à fait le contraire, les protéines histones, qui collaborent avec le compactage de chaque molécule d'ADN dans un chromosome, participent également au dynamisme qui doit être Voir avec transcription ou silence de parties spécifiques du génome.

Ainsi, la structure chromosomique fonctionne non seulement dans l'organisation de l'ADN dans le noyau, mais détermine également quels gènes sont "lu.

Structure (pièces)

La structure d'un chromosome peut être analysée du point de vue "microscopique" (moléculaire) et du point de vue "macroscopique" (cytologique) (cytologique).

- Structure moléculaire d'un chromosome eucaryote

Un chromosome eucaryote typique se compose d'une molécule d'ADN à double bande linéaire qui peut avoir des centaines de millions de paires de bases de longueur. Cet ADN est très organisé à différents niveaux, ce qui permet son compactage.

Les nucléosomes

L'ADN de chaque chromosome est initialement compact Nucléosome, qui a 11 nanomètres de diamètre.

L'association entre les protéines d'histone et l'ADN est possible grâce à l'interaction électrostatique, car l'ADN a une charge négative et les histones sont des protéines de base, riches en déchets d'acides aminés avec une charge positive.

Un nucléosome se connecte à un autre par une région d'union formée par le brin d'ADN et une protéine histone, H1. La structure résultante de ce compactage ressemble à un collier de compte et diminue la longueur du brin d'ADN environ 7 fois.

Fibre de 30 nm

L'ADN est encore plus compact lorsque la chromatine (histonas) sous forme de nucléosomes est roulée sur elle-même, formant une fibre d'environ 30 nm de diamètre, ce qui compacte le brin d'ADN 7 fois 7 fois 7 fois,

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La matrice nucléaire

La fibre de 30 nm est associée, à son tour, avec les protéines filamenteuses de la matrice nucléaire (les feuilles), qui ont la surface interne de la membrane nucléaire interne. Cette association permet le compactage progressif de la fibre, car certains «domaines de boucle» qui ancrent la matrice se forment, organisant les chromosomes dans des régions définies à l'intérieur du noyau.

Il est important de noter que le niveau de compactage des chromosomes n'est pas équitable tout au long de sa structure. Il y a des endroits qui sont hyper compactés, qui sont connus sous le nom d'hétérochromatine et qui sont généralement génétiquement parlant.

Les sites les plus laxistes ou les plus détendus de la structure, ceux auxquels les machines de réplication ou de transcription peuvent accéder à une facilité relative, sont appelés sites euchromatiques, étant des régions du génome transcriptionnellement actif.

- "Macroscopique" ou structure cytologique d'un chromosome eucaryote

Lorsque la cellule n'est pas en division, la chromatine est observée comme "laxiste" et même "désordonnée". Cependant, à mesure que le cycle cellulaire progresse, ce matériau condense ou compacte et permet la visualisation des structures chromosomiques décrites par les cytologues.

Structure d'un chromosome: 1) chromatide; 2) Centromo; 3) bras court (p) et 4) bras long (q) (source: !Fichier: chromosome-haut.Version pngoriginale: Magnus Manske, cette version avec chromosome vertical: utilisateur: Vector Dietzel65: dériver la République Tryphon [CC By-SA 3.0 (http: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0 /)] via Wikimedia Commons)

Le centromère

Pendant la métaphase de la division cellulaire, chaque chromosome est observé comme composé d'une paire de "chromatides" cylindriques qui sont liées les unes aux autres grâce à une structure connue sous le nom de centromère.

Le centromère est une partie très importante des chromosomes, car c'est le site auquel le fuseau mitotique est rejoint pendant la division. Cette union permet de séparer les chromatides qui sont unies à travers le centromère, le processus, après quoi ils sont appelés "chromosomes de filles".

Le centromère se compose d'un complexe de protéines et d'ADN qui a une forme de «nœud» et son emplacement le long de la structure d'un chromatide influence directement la morphologie de chaque chromosome pendant la division nucléaire.

Dans une région spécialisée du centromère, ce que les scientifiques connaissent sous le nom de Cinetocoro, qui est le site particulier où le fuseau mitotique se joint à des chromatides sœurs séparées pendant la division cellulaire.

Les bras

La position du centromère, en outre, détermine l'existence de deux bras: un court ou petit (p) et un plus grand (q). Compte tenu du fait que la position des centromères est pratiquement invariable, les cytologues utilisent la nomenclature "P" et "Q" pendant la description de chaque chromosome.

Les télomères

Ce sont des séquences d'ADN spécialisées qui "protègent" les extrémités de chaque chromosome. Sa fonction de protection vise à empêcher différents chromosomes de se joindre à travers leurs extrémités.

Une grande attention a reçu ces régions de chromosomes, car les scientifiques considèrent que les séquences télomériques (où l'ADN forme des structures plus complexes qu'une double hélice) influencent l'activité des gènes environnants et, en outre, dans la détermination de la longévité d'un a cellule.

Les références

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