תוֹכֶן
הכרומוזומים הם הישויות המיקרוסקופיות בתאים חיים המכילים את המידע הגנטי הנוגע לאורגניזם בכללותו. הכרומוזומים מורכבים מ- DNA (חומצה deoxyribonucleic, המולקולה נושאת המידע בכרומוזומים) וחלבונים מבניים.
מיד אחרי שהתא מתחלק, יש לו עותק אחד של כל כרומוזום. בקרוב, כל כרומוזום משוכפל, או מועתק, לקראת מיטוזה וסבב נוסף של חלוקת תאים.
כרומוזום משוכפל (או באופן שווה, כרומוזום משוכפל) מכיל שני כרומטים זהים, הנקראים גם כרומטות אחות. ההבדל בין כרומוזום משוכפל לבין כרומטיד, בקפדנות, הוא שכרומוזום מכיל שני כרומטידים המחוברים למבנה שנקרא צנטרום.
כרומוזום משוכפל כולל אפוא שני גדילים זהים המחוברים לאורכם באורכים תואמים של DNA.
תפקיד הכרומוזומים
הכרומוזומים אינם אלא נתחים נבדלים של חומר הנקרא כרומטין, המורכבת ממולקולות ארוכות מאוד של DNA העוטפות חלבונים מיוחדים הידועים בשם היסטונים. לאורגניזמים שונים יש מספר שונה של כרומוזומים. לבני אדם, למשל, יש 46.
ברוב הפרוקריוטות (כלומר, אורגניזמים בתחומים חיידקים וארכאה), אין יותר מכרומוזום בודד במבנה טבעתי, ההולם את צרכיו של אורגניזם חד-תאיים או מעטים.
בהתרבות מינית בבני אדם, תא זרע נושא חצי מהסט השלם של ה- DNA של האבות, ותא ביצה מחזיק במחצית מהסט המלא של האמהות. כאשר אלה נתיכים בתהליך ההפריה, נוצרת זיגוטה 46-כרומוזומית, שהופכת במהרה לעובר ואחר כך לעובר.
בעיקרו של דבר, הדבר הניתן לזיהוי הראשון בך היה ה- DNA בכרומוזומים החדשים שהורכבו, הייחודי בהיסטוריה האנושית (אלא אם כן יש לך תאום זהה).
כרומוזומים הומולוגיים לעומת כרומטידים
לבני אדם 46 כרומוזומים, 23 מכל הורה; 22 אלה מגיעים בזוגות מובהקים, כלומר העותק של הכרומוזום 1 שירשת מאימך זהה מבחינה מבנית להעתק הכרומוזום 1 שירשת מאביך, וכן הלאה עבור 21 הכרומוזומים האחרים "התואמים". הכרומוזום ה -23 בכל סט הורים הוא כרומוזום מין, X או Y.
כרומוזומים זהים מבחינה מבנית בזוגות נקראים כרומוזומים הומולוגיים. ההבדלים בין הכרומוזומים ההומולוגיים הללו מתרחשים רק ברמה של רצפי הבסיס של נוקלאוטידים של ה- DNA של כל כרומוזום.
שכפול כרומוזום
נזכיר כי ה- DNA הוא גדילי כפול. כאשר שני הגדילים מופרדים מספיק פיזית בכדי לאפשר העתקה של כל גדיל, אחד משני דברים עלול לקרות בכדי ליצור שני עותקי "בת" דו-חוטיים של ה- DNA.
ראשית, כל אחד משני הגדילים המסונתזים שזה עתה יכול היה להישאר כבול לחוט התבנית ממנו נוצר. לחלופין, שני הגדילים ה"ישנים "יכולים להצטרף שוב בזמן ששני הגדילים הסונתזים בדיוק נקשרו זה לזה.
התרחיש הקודם הוא מה שמתרחש למעשה ומכונה למחצה שכפול, מכיוון שכל מולקולת DNA "גדילה" כפולת גדילים היא למעשה חצי "ישן" וחצי "חדש". (ב שמרני שכפול, מולקולות ישנות ומולקולות חדשות נותרו מופרדות בכל מחזור שכפול עוקב.)
המשמעות היא שכל כרומוזום "חדש", המכונה כרומטיד, מכיל תערובת שווה של חומר "ישן" ו"חדשי ". הכרומטידים יחד, הצטרפו במרכז המרכז המשותף שלהם, מהווים כרומוזום משוכפל.
שכפול ה- DNA מתרחש במהלך המפגש בין מחזור החיים של התאים - התקופה לאחר שהתא החדש שנוצר "התיישב" והחל לשכפל את כל חלקיו במוכנות לחלוקה למיטוזה הבאה ולתאים. תאים מבלים את מרבית חייהם בממשק.
שלבי מיטוזיס
מיטוזיס, חלוקת גרעין התאים האוקריוטיים לשני גרעיני בת זהים, עוקב אחר המפגש וקדם ישירות לחלוקת התא האם עצמו (ציטוקינזיס). זה מורכב מחמישה שלבים:
הסכום הכולל של שלבים אלה הוא שהצנטרומרים של כרומוזומים משוכפלים יוצרים קו ישר בגרעין העומד לחלוקה, וכרומטיד אחד בכל סט נמשך לצד אחר של הגרעין המתחלק.
כאשר התא מתחלק, לכל תא בת יש כעת תא unכרומוזום משוכפל, שהתא יתקן לאחר מכן כאשר שכפול ה- DNA מתחיל מחדש בתוך המתח.