Chromozóm

Chromozóm (gréc. chroma = farba, soma = telo) je (väčšinou stužkovitý) útvar v bunkovom jadre, viditeľný počas mitózy alebo meiózy, ktorý pozostáva z jednej alebo dvoch molekúl DNA a naviazaných bielkovín (nukleoproteínov). Chromozómy sú nositeľmi genetickej informácie zakódovanej do molekuly DNA.
Ako chromozóm sa označuje aj DNA prokaryotických buniek, aj keď nevytvára charakteristický útvar pozorovateľný pod mikroskopom, tak ako je to u eukaryotických buniek.
V eukaryotických bunkách sa chromozómy nachádzajú v bunkovom jadre (ktoré v prokaryotických bunkách neexistuje, hoci niekedy symbolicky hovoríme o nukleoidoch alebo jadrových ekvivalentoch). V prokaryotických bunkách je genetická informácia uložená v jedinom chromozóme. V eukaryotických bunkách sa naopak vyskytuje počet chromozómov závislý od druhu rastliny, živočícha, huby či prvoka.

Chromozómy prokaryotických buniek

V nukleoidoch sa nachádza len kruhovitý, klbkovitý a pomerne krátky helix DNA, ktorá sa väčšinou označuje ako chromozóm, hoci nemá históny a iné chromozómové bielkoviny, ani typickú chromozómovú štruktúru. Eukaryotické a prokaryotické bunky majú rozdielne množstvo DNA, dĺžku molekúl DNA a usporiadanie špecifických nukleotidových sekvencií. Ďalším rozdielom oproti eukaryotickým bunkám je kontinuálna replikácia (čiže replikácia začínajúca v jednom štartovacom bode), kým eukaryotické chromozómy majú aj vyše 100 štartovacích bodov.

Chromozómy eukaryotických buniek

Počet chromozómov v bunkovom jadre môže byť diploidný – u somatických (telesných) buniek, alebo haploidný – u pohlavných buniek. V diploidnej sade sa vyskytujú páry homologických chromozómov, ktoré majú rovnaký tvar, veľkosť, štruktúru aj funkciu. Počet, tvar a veľkosť chromozómov je stálym znakom pre určitý druh. Súbor všetkých morfologických znakov sady chromozómov v bunke sa nazýva karyotyp.

Zloženie

DNA sa omotá okolo bielkovín – histónov a vzniknutý komplex (nukleohistónový komplex, skrátene nukleohistón) sa nazýva nukleozóm a tvorí základnú štruktúrnu jednotku eukaryotického chromatínu. Po celej dĺžke molekuly DNA sa nachádza veľké množstvo nukleozómov v tesných vzdialenostiach medzi sebou tvoriac tak nukleozómové vlákno o priemere ~10 nm. Úspora dĺžky DNA je približne 6-násobná. Ďalšia kondenzácia spočíva v zhustení samotných nukleozómov do kompaktnejších štruktúr. Umožňuje to ďalší typ histónu, ktorý nie je súčasťou 10 nm nukleozómového vlákna. Až s jeho prítomnosťou dochádza k veľmi tesnému spojeniu susediacich nukleozómov a výsledkom je vlákno široké 30 nm. Pri tomto stupni kondenzácie je DNA skrátená zhruba 40-násobne oproti relaxovanej. Napokon prichádzajú do hry proteíny, ktoré tvoria tzv. chromozómové lešenie (angl. scaffold). Sú to nehistónové proteíny, ktoré vytvoria akýsi podklad, ku ktorému sa 30 nm vlákno s DNA prichytí na viacerých miestach, pričom voľné vlákna vytvoria slučky smerujúce od lešenia do všetkých strán. Podrobné znalosti o týchto štruktúrach ani o ďalšom priebehu vinutia DNA nie sú známe, pretože ich preskúmanie je do značnej miery technicky náročné. Na jeho konci je kondenzovaný metafázny chromozóm, ktorý je asi 10000x kratší a 400x hrubší ako je nahá DNA.
Základnou štrukturálnou jednotkou eukaryotického chromozómu je chromonéma – špirálovito stočené vlákno. Vnútri chromozómu sú obyčajne štyri takéto vlákna, ktorých špiralizáciou a prekrížením vznikajú na nich útvary nazývané chromoméry. Tieto obsahujú zhluky molekúl DNA. Dve chromonémy spolu s chromomérami tvoria chromatidu a dve chromatidy tvoria celý chromozóm. V mieste spojenia týchto dvoch chromatíd sa nachádza centroméra, ku ktorej sa počas mitózy pripájajú vlákna deliaceho vretienka. Toto miesto na chromozóme označujeme ako primárna konstrikcia. Niektoré chromozómy obsahujú aj sekundárnu konstrikciu, ktorá sa vyskytuje na jednom z ramien a oddeľuje tzv. satelit (trabant). V tejto oblasti dochádza k rekonštrukcií jadierka (nucleolus) po skončení procesu mitózy. Jednotlivé úseky chromozómu nemajú jednotné chemické zloženie. Rozlišujeme euchromatínové a heterochromatínové úseky. Euchromatínový úsek je tvorený hlavne DNA a globulínmi, naproti tomu heterochromatínový úsek obsahuje komplex DNA, RNA a bielkovín histónového typu. Chromozómy nemajú na svojom povrchu membránu.
Konce eukaryotických chromozómov sa označujú ako teloméry. Teloméry neobsahujú nijaké gény, iba nekódujúce sekvencie v mnohých opakovaniach.