כרומוזום

כְרוֹמוֹזוֹם (מיוונית עתיקה: χρωμόσωμα;‏ χρῶμα - צבע, σῶμα - גוף) הוא מולקולת ענק אחת ארוכה ורציפה של DNA, על החלבונים הקשורים אליה. הכרומוזומים הם הצורה שבה מופיע החומר התורשתי ביצורים החיים, בשלב שלפני חלוקת התא (מיוזה או מיטוזה).
כרומוזום הוא מבנה מאורגן של דנ"א וחלבונים. בפרט, מצבי האריזה שלו, והנגישות לגן שבו, נשלטים על ידי חלבונים הקרויים היסטונים. כרומוזומים נבדלים מאורגניזם אחד לשני הן בגודלם והן בתכולתם הגנית. סליל הדנ"א יכול להיות מעגלי, בפרוקריוטיים, או ליניארי, באיקריוטיים. כרומוזום אופייני יכול לכלול בין עשרות אלפי זוגות למיליארדי זוגות של נוקלואטידים.

היסטוריה

למולקולות ה-DNA ניתנו בעבר 2 שמות שונים. לחומר הגרגרי שראו - המצב החוטי של הכרומוזומים - קראו כרומטין (משום שניתן היה לצבוע אותו צביעה היסטוכימית, כרומה - צבע) ולמבנים הדחוסים קראו כרומוזומים ("גופי צבע"). כיום, הכרומטין מוגדר על ידי צבר מולקולות ה-DNA בגרעין התא, והחלבונים הנלווים אליהן, בעוד כרומוזום הוא מולקולת DNA יחידה, והחלבונים הנלווים אליה.

באיקריוטיים

כרומוזומים נמצאים בגרעין התא בדרך כלל, אבל גם באברוני התא, מיטוכונדריה (בבעלי-חיים) וכלורופלסטים (בצמחים), המכילים כרומוזומים משלהם ממקור אמהי, מה שמעיד, כנראה, על מקור חיידקי.

מצב חוטי

הכרומוזומים, בין חלוקות התא, נמצאים במצב חוטי, כאשר אנזימים וחלבונים רבים קשורים אליו. מצב זה הוא מצב פתוח למחצה המאפשר להם לעבור שעתוק. כאשר מסתכלים עליהם במצב זה, בהגדלה לא גדולה מאוד, הם נראים כגרגרים.

הכפלה ודחיסה

לקראת חלוקת תא מיטוטית, הכרומוזומים מוכפלים ליצירת כרומוזום מיטוטי המכיל זוג של עותקים זהים של הכרומוזום המכונים כרומטידות אחיות. כרומטידות אחיות מחוברות ביניהן באמצעות מקטע כרומוזומלי הנקרא צנטרומר. בנוסף, נדחסים הכרומוזומים המיטוטיים למבנה צפוף ומאורגן, באמצעות קיפולים חוזרים ונשנים ברמות שונות, המכונה "פיתולי על". במצב זה, הכרומוזום תופס נפח מזערי יחסית לאורכו (כרומוזום יכול להגיע לאורך של כמטר ועשרים סנטימטרים). תהליך הדחיסה מתבצע על ידי אנזים ממשפחת הטופואיזומראזות, כאשר הוא כורך את המולקולה על גבי חלבוני מבנה בשם היסטונים, המקנים לה יציבות מחד, ונגישות בררנית מתוזמנת היטב, לגנים המיועדים לשיעתוק. כרומוזומים אלה ממוקמים במרכז התא, באמצעות מערכת הכישור המיטוטי. רק במצבו הדחוס, ניתן לראות כרומוזום כמות שהוא בעזרת מיקרוסקופ אופטי. לכל כרומוזום בתא יש מבנה טיפוסי של כרומוזום מיטוטי, אשר חריגות ממנו עשויות להעיד על פגמים גנטיים.

הפרדת הכרומטידיות האחיות

צנטרוזומים נודדים לשני קצוות התא ושולחות את סיבי הכישור הנקראים גם צינורונים, microtubules. סיבי הכישור מכל קצה אוחזים בכרומטידה אחת ועל ידי כך מפרידים בין הכרומטידות

בפרוקריוטיים

אצל פרוקריוטיים ישנו כרומוזום אחד בלבד אשר נמצא בציטופלסמה. כיוון שיש רק כרומוזום אחד, חלוקת התא פחות מורכבת מאצל איקריוטיים, אבל עדיין כוללת קיפול מסוים של המולקולה. בפרוקריוטים אין היסטונים, והקיפול מתבצע בסיוע של ה-RNA ותרכובות פוליקטיוניות (בעלות מטענים חיוביים) אשר נמשכות לחומצות הגרעין הפוליאניוניות (בעלות מטענים שליליים).

שימור מספר הכרומוזומים במהלך הדורות

תאי הרבייה (גמטות) הם התאים המשמשים לרבייה זוויגית. בתהליך המיוזה נוצרים תאי גמטה המכילים n כרומוזומים, זאת בשונה מתאים סומטיים (תאי גוף) שמכילים 2n (או n זוגות כרומוזומים הומולוגיים). הצאצא מקבל אפוא n כרומוזומים מהאם ו-n כרומוזומים מהאב וכך נשמר מספר הכרומוזומים במהלך הדורות.
ההפחתה במספר הכרומוזומים מתרחשת רק בזמן יצירתם של תאי הזוויג באיברי הרבייה. במהלך ההפריה, כאשר תא הזוויג הזכרי ותא הזוויג הנקבי מתלכדים, שוב יהיו בתא הביצה המופרה 2n כרומוזומים, כלומר n זוגות של כרומוזומים הומולוגיים. בדרך זאת נשמר מספר הכרומוזומים האופייני למין. הרכבם של כל אחד מההורים בנפרד, כי כרומוזום הומולוג אחד - מקורו באב (תא זרע), והאחר - מקורו באם (תא הביצה). תרומתם של כל אחד מההורים לעובר המתפתח שווה, כי כל אחד מהם תורם הומולוג אחד לכל זוג הומוליגים הנמצאים בכל אחד מתאי גופו של העובר.