Kromatid

Kromatidi so del kromosomov. Vsebujejo dvojni niz DNK in igrajo vlogo pri mitozi in mejozi. Bolezni, kot je Downov sindrom, so povezane z napakami pri delitvi kromatid in kromosomov.

Kaj je kromatid?

Živa bitja s celicami, ki vsebujejo jedro, se imenujejo tudi evkarioti. Vaši geni in genetske informacije se nahajajo v kromosomih. Ti makromolekularni kompleksi so pakirani v plašč beljakovin. Kompleks DNK in proteinov je znan tudi kot kromatid.

Vsak kromatid vsebuje dvojni niz DNK in s tem povezane proteine. Odvisno od faze celičnega cikla celice kromosom ustreza natančno enemu ali dvema kromatidama. Kromatidi so tako enaki vzdolžni polovici metafaznih kromosomov. Vzdolžne polovice so povezane s tako imenovanim centromerom.

Druga mejotska delitev poteka v mejozi. Razcepljene polovice dvohromatidnih kromosomov se ločijo. Tako nastanejo kromosomi samo z enim kromatidom, ki so znani tudi kot enohromatidni kromosomi. Spremembe kromatida med celičnim ciklom igrajo ključno vlogo pri delitvi celic.

Anatomija in struktura

Vsak človeški kromosom je sestavljen iz dveh različnih polovic. V najpreprostejšem primeru vsebuje dvojno vijačnico DNK, znano tudi kot molekula DNK.

V resnici je molekula DNK dve enoverižni molekuli. Histoni in drugi proteini so pritrjeni na dvojni niz DNK. DNK, histoni in beljakovine tvorijo celoten paket kromatina. Kromatid izhaja iz dvojnega niza s postopnim nabiranjem beljakovin. Takoj po delitvi jedra kromosom postane en sam kromatidni kromosom.

Z vsako rastjo celic z namenom delitve celic se mora DNK v nekem trenutku celičnega cikla podvojiti, tako da vsaka hčerinska jedra vsebujejo kopijo celotnega genskega materiala. Po podvajanju ima kromosom enak dvojni niz DNK, ki je prostorsko ločen in posamično prevlečen z beljakovinami. Tako nastajajo sestrski kromatidi ali dvohromatidni kromosomi.

Funkcija in naloge

Jedrska delitev je znana tudi kot mitoza. Poteka na dveh identičnih sestrskih kromosomih kromosoma, ki se med seboj vzporedno in ločita drug od drugega s tanko vrzeljo. Na tej točki celičnega cikla je kromosom ožji na centromeru, vendar še vedno povezuje sestrske kromatide med seboj.

Med prehodom iz mitotične metafaze v mitotično anafazo sestrske kromatide popolnoma ločijo drug od drugega. Tako nastaneta dva hčerinska kromosoma, od katerih je vsak razporejen po novem celičnem jedru. Hromosomi v novo nastalih celičnih jedrih ponovno ustrezajo enemu kromatidi. Kromatid torej vedno vsebuje samo en dvojni niz DNK. Po drugi strani lahko kromosom vsebuje dva dvojna niza DNA in tako do dva kromatida, odvisno od faze celičnega cikla. Politenski kromosomi so pri tem izjema, saj lahko obsegajo več kot tisoč dvojnih verig DNK. Kromatide so razdeljene na dve roki s svojim centromerom.

Glede na položaj centromerja govorimo o metacentričnih, akrocentričnih ali submetacentričnih kromosomih. Prvi v sredini nosijo centromere. Akrocentrični kromosomi ga nosijo na koncu, krajši krak pa je izjemno majhen. Pri ljudeh je to na primer na kromosomih 13, 14, 15, 21, 22 in na Y kromosomu. Submetacentrični kromosomi nosijo centromere med sredino in koncem. Vaša krajša roka se imenuje p-roka. Vaša daljša roka je roka q.

Konci kromosomov se imenujejo tudi telomeri in vsebujejo izjemno kratko in identično ponovljeno zaporedje DNK, ki ustreza TTAGGG pri ljudeh. Na tej točki se kromosomi skrajšajo z vsakim podvajanjem. Pri ljudeh se genetski material ribosomske RNK nahaja v kratkih krakih akrocentričnih kromosomov. Ko se celice nehajo deliti in dosežejo fazo G0, ostanejo enake njihovemu kromatidu. Če bi iskali drugo delitev, kromosomi rastejo v fazi G1. V fazi S se DNK podvoji in dvojni niz DNK je prisoten dvakrat. Pri mejozi sestrski kromatidi, ustvarjeni na ta način, so v neposredni bližini homolognega kromosoma drugega starša.

Lahko pride do sestrske izmenjave kromatidov, zaradi česar se kromatidi razbijejo na isti ravni in jih izmenjujejo z deli homolognega kromosoma. Ti procesi so znani kot prekrižanje ali rekombinacija. Kromosomi kondenzirajo v profazi mitoze. Navoji sestrskih kromatid so neprepleteni in zdaj ležijo drug ob drugem. V nadaljnji metafazi ostanejo kromosomi kot dvohromatidni kromosomi. V anafazi jih loči vretenski aparat, ki kromatide vleče v nasprotne smeri.

Bolezni

V procesih delitve na kromatidi se lahko pojavijo napake. Te napake povzročajo različne bolezni. Najbolj znana od teh bolezni je Downov sindrom, znan tudi kot trisomija-21. Osnova te bolezni je poškodba kromosomov.

V več kot 90 odstotkih primerov je škoda neodvisna od dednih bolezni. Približno eden od 700 novorojenčkov trpi za trisomijo 21. Pri tej bolezni se kromosom 21 ni podvojil, ampak potrojil. Tako nastanejo dodatni kromosomi ali kromosomski segmenti. Namesto 46 kromosomov imajo ljudje s trisomijo 47 kromosomov. Takšne kromosomske napake so povezane s pomanjkanjem ločevanja kromosomov. Med tvorbo in zorenjem semenčic in jajčnih celic en kromosom ni bil ločen. Vzrok za to ločitev ali nevezavo še ni razjasnjen.

Napake se lahko pojavijo tudi med prekrižanjem ali rekombinacijo homolognih sestrskih kromatid, kar lahko sproži nepravilnosti ali druge nepravilnosti. Ali je takšnih okvar več kromosomov ali pa jih je manj, kar včasih celo omeji sposobnost zarodka. V drugih primerih so kosi kromosomov sestavljeni nepravilno, kar povzroči neuporabne verige.

Tako je lahko na primer zaradi vstavitve določenih koščkov kromosoma na napačno mesto. Po drugi strani pa je brisanje delček kromosoma popolnoma izbrisan in izgubljen. Ta pojav lahko glede na lokacijo izbrisa tudi poslabša sposobnost preživetja.