Oavsett om du har en bakgrund inom molekylärbiologi eller någon gren av livsvetenskap, har du nästan säkert hört uttrycket "DNA" i något sammanhang, vare sig det är ett polisdrama (eller faktiskt rättegång), en tillfällig diskussion om arv eller en hänvisning till de grundläggande mikroskopiska "grejerna" som gör var och en av oss strukturellt unika. Om du har hört talas om deoxyribonukleinsyra (DNA), namnet till molekylen som lagrar genetisk information i alla levande saker, är du åtminstone indirekt bekant med tanken på kromosomer .
Dessa, med några mindre varningar, är resultatet av att dela upp den fullständiga kopian av DNA i kärnan i varje cell i din kropp i 23 delar. En komplett kopia av en organisms genetiska kod kallas dess genom, och kromosomer är de enskilda pusselbitarna i det genomet. Människor har 23 distinkta kromosomer, medan andra arter har mer eller färre; bakterier har bara en enda, cirkulär kromosom.

Kromosomer har en strukturell hierarki som hänför sig till livscykelfasen i cellen där dessa kromosomer sitter. Praktiskt taget alla celler har kapacitet att dela upp i två dotterceller, en process som krävs för att växa hela organismen, reparera skadade vävnader och ersätta gamla, slitna celler. Som regel, när en cell i kroppen delar sig, gör den två genetiskt identiska kopior av sig själv; när kromosomer gör kopior av sig själva för att förbereda sig för denna uppdelning är resultatet ett par identiska kromatider.
DNA: The Root of It All

DNA är en av två nukleinsyror i naturen, den andra är RNA (ribonukleinsyra). DNA är det genetiska materialet för alla levande saker på jorden. Bakterier, som står för praktiskt taget alla arter i eukaryotvärlden, har en relativt liten mängd DNA arrangerat i en enda cirkulär kromosom (mer om dessa kommer). Däremot har eukaryoter såsom växter, djur och svampar ett mycket större komplement av DNA, vilket passar komplexa, flercelliga organismer; detta bryts upp i ett stort antal kromosomer (människor har 23 par per cell).

DNA består av monomera enheter som kallas nukleotider. Var och en av dessa består i sin tur av en socker med fem kol som är bunden till en fosfatgrupp vid en kol och en kvävetung bas vid ett annat kol. Denna bas kan vara antingen adenin (A), cytosin (C), guanin (G) eller tymin (T), och det är denna variation som gör att DNA kan variera från person till person och längs samma DNA-molekyl. Varje nukleotid "triplett" (t.ex. A-A-A, A-A-C, etc.) i en DNA-sträng koder för en av 20 aminosyror, monomerer som utgör alla proteiner. Alla sekvensiella nukleotider som kodar för en enda proteinprodukt kallas en gen. DNA levererar faktiskt sina koder till en proteintillverkningsmaskineri av en cell via messenger RNA (mRNA).

När det gäller DNA: s förhållande till kromatider och kromosomer är DNA, ganska notoriskt i vetenskapliga cirklar, dubbelsträngat och spiralformat form, som sidan av en spiraltrappa. När DNA replikeras (det vill säga kopieras) eller transkriberas till mRNA, kommer lokala delar av molekylen att varva ner för att tillåta enzymproteiner som hjälper till i dessa processer att vandra in och göra sina jobb. DNA, i livet, finns i kärnorna i eukaryota celler, och i cytoplasma av bakterier, i form av kromatin.
Chromatin

Chromatin är en ojämlik blandning av DNA och proteiner, med proteinet komponent som utgör cirka två tredjedelar av strukturen. Medan DNA är den direkta bäraren av kodad information för framställning av proteiner (och hela organismer), utan proteinerna, kallad histoner, kunde det omöjligt existera i den komprimerade formen den måste existera för att passa in i en cellkärna. För att erbjuda en uppfattning om hur komprimerat ditt DNA är, skulle den fullständiga kopian som sitter i var och en av dina celler nå 2 meter (ungefär 6 fot) om den sträcker sig från slutet till slut, men ändå är varje cell i storleksordningen en eller två miljoner meter över.

Att lägga till massa för att spara utrymme kan verka motsatt, men utan de positivt laddade histonproteinerna, eller något liknande dem, binder till (och därmed i hög grad kontrollera arrangemanget av) de negativt laddade DNA-molekyl, DNA skulle inte ha någon fysisk drivkraft för att komprimera sig själv. Histoner i kromatin existerar som åtta-molekylenheter som består av fyra par underenheter. DNA-molekylen slingrar sig runt var och en av dessa histoner ungefär två gånger, som tråd runt en spole som skapar en struktur som kallas en nukleosom. Dessa nukleosomer bildar i sin tur staplar, som rullar med pennies; dessa staplar själva bildar ringstrukturer, och så vidare.

Chromatin finns i ett relativt avslappnat (även om det fortfarande är mycket kretsat och lindat) när celler inte delar sig. Detta gör att processer som replikering och mRNA-transkription kan ske lättare. Denna lossna form av kromatin kallas euchromatin. Kromatin som är kondenserad och liknar materialet som ses i mikrografer av celldelning är känt som heterokromatin. Varje kromosom innehåller en lång DNA-molekyl tillsammans med alla histoner som krävs för att paketera och kompaktera den.

Din egen kromatin är uppdelad i 23 kromosomer, varav 22 är numrerade kromosomer (autosomer eller somatiska kromosomer) och återstående är en könskromosom, antingen X eller Y. De flesta celler (gamet är undantaget) innehåller två kopior av varje kromosom, en från modern och en från fadern. Medan sekvensen av baser på nukleotiderna i din fars kromosomer skiljer sig från den för din mors kromosomer, ser kromosomer med samma antal praktiskt taget identiska under ett mikroskop. Moderna analysmetoder gör formellt att skilja kromosomer från varandra till en ganska enkel övning, men till och med en grundläggande visuell undersökning möjliggör en betydande identifiering om ögonen är sakkunniga.

När dina kromosomer replikerar mellan celldelningar - det är, när varje DNA-molekyl och histoner som binder till den molekylen gör fullständiga kopior av sig själva - är resultatet två identiska kromosomer. Dessa kromosomer förblir fysiskt kopplade vid en punkt med mycket kondenserad kromatin som kallas en centromere ,
och de två identiska kromosomerna som den sammanfogar kallas kromatider (ofta systerkromatider). Centromeren är samma avstånd från motsvarande ändar av systerkromatider, vilket betyder att kvävebaserna i DNA som är förenade till endera sidan av centromeren är desamma. Centromererna, trots dess namn, behöver emellertid inte ligga i mitten av kromatiderna, och är i själva verket vanligtvis inte. De två parade korta sektionerna av kromatid på ena sidan av centromeren kallas kromosomens p-armar, medan de längre delarna på motsatt sida av centromeren kallas q-armarna.
Kromatider mot Homologa kromosomer

Det är viktigt för en fullständig förståelse av cellgenetik, och i synnerhet celldelning, att förstå skillnaden mellan homologa kromosomer och kromatider. Homologa kromosomer är helt enkelt de två kromosomerna du har med samma antal, en från varje förälder. Din faderliga kromosom 11 är din föräldrarkromosom 11, och så vidare. De är inte identiska, inte mer än två bilar samma år, märke och modell är identiska utom på konstruktionsnivå; de har alla olika slitagivåer, körsträckor, reparationshistorik och så vidare.

Kromatider är två identiska kopior av en given kromosom. Således, efter kromosomreplikation men före celldelning, har kärnan i var och en av dina celler två identiska kromatider i varje homolog men icke-identisk kromosom, för totalt fyra kromatider, i två identiska uppsättningar, associerade med varje kromosomantal.
Kromatider i mitos -

När bakterieceller delar sig delar sig hela cellen och gör två fullständiga kopior av sig själv som är identiska med moderbakterien och därmed till varandra. Bakterieceller saknar kärnor och andra membranbundna cellstrukturer, så att denna uppdelning endast kräver att den ensamma cirkulära kromosomen som sitter i cytoplasma ska replikeras innan cellen splittra sig i hälften. Denna form av asexuell reproduktion kallas binär klyvning, och eftersom bakterier är encelliga organismer, är klyvning ekvivalent med att reproducera hela organismen.

I eukaryoter genomgår de flesta celler i kroppen en liknande process när de delar sig, ", 3, [[Eftersom eukaryota celler är mer komplexa och innehåller mer DNA arrangerat i flera kromosomer och så vidare, är mitos mer detaljerad än fission, även om resultatet är detsamma. I början av mitos (profas) antar kromosomerna sin kompakta form och börjar migrera mot mitten av cellen, och två strukturer som kallas centrioler rör sig till motsatta sidor av cellen, längs en linje vinkelrätt mot den längs cellen slutligen delar sig. I metafas står alla 46 kromosomer i linje längs skiljelinjen, nu kallad en metafasplatta, i ingen särskild ordning utan med en systerkromatid på varje sida av plattan. Vid denna tid sträcker sig mikrotubuli från centriolerna på vardera sidan av plattan för att fästa vid systerkromatiderna. I anafas fungerar mikrotubulerna som rep och separerar kromatiderna fysiskt vid sina centromerer. I telofas fullbordar både cellens kärna och själva cellen sin uppdelning, med nya kärnmembran och cellmembran som stänger av dessa nya dotterceller på rätt plats.

Eftersom kromosomerna ligger i linje längs metafasplattan i på ett sådant sätt att säkerställa att en systerkromatid i varje par ligger på vardera sidan av skiljelinjen, DNA i de två dottercellerna är exakt identiskt. Dessa celler används i tillväxt, vävnadsreparation och andra underhållsfunktioner, men inte för reproduktion av hela organismen.
Kromatider i Meios |

Meios innebär bildning av gameter eller bakterieceller. Alla eukaryoter reproducerar sexuellt och använder därmed meios, inklusive växter. Med användning av människor som exempel är gameterna spermatocyter (hos män) och oocyter (hos kvinnor). Varje gamet har bara en kopia av var och en av de 23 kromosomerna. Detta beror på att det ideala ödet för en kamet från ett kön är att smälta samman med en kön från det motsatta könet, en process som kallas befruktning. Den resulterande cellen, kallad en zygot, skulle ha 92 kromosomer om varje gamet hade de vanliga 46 kromosomerna. Det är meningsfullt att gameter inte skulle ha både en mammas kopia av kromosomer och en fars kopia, eftersom gameterna själva är föräldrabidrag till nästa generation.

Gameters resultat från en unik uppdelning av specialiserade celler i gonaderna ( testiklar hos män, äggstockar hos kvinnor). Liksom med mitos, replikerar alla 46 kromosomer och förbereder sig på linje längs en linje genom mitten av cellen. Emellertid, i fallet med meios, homologa kromosomer står i linje intill varandra så att linjen för den ultimata uppdelningen går mellan homologa kromosomer men inte mellan replikerade kromatider. De homologa kromosomerna utbyter en del DNA (rekombination), och kromosomparen sorterar sig längs delningslinjen slumpmässigt och oberoende, vilket innebär att en moderhomolog har lika stor chans att en faderlig landar på samma sida av linjen för alla 23 kromosomerna. paren. Således när denna cell delar sig är dottercellerna inte identiska med varken varandra eller föräldern, men innehåller 23 kromosomer med två kromatider vardera. På grund av rekombination är det inte längre syskromatider. Dessa dotterceller genomgår sedan en mitotisk uppdelning för att ge fyra dotterceller, var och en med en kromatid för var och en av de 23 kromosomerna. De manliga gameterna förpackas i spermatozoa (spermier med "svansar") medan de kvinnliga gametema blir äggceller som frigörs från äggstocken ungefär en gång var 28 dag hos människor.