Biologie

E-learning jako vzdělávací nástroj školy 3. tisíciletí

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Cytologické základy dědičnosti

Email Tisk PDF

Struktura a funkce chromozomů

Eukaryotní organismy mají geny z převážné části umístěny na chromozomech soustředěných v buněčných jádrech. Procesy, které v nich probíhají mají zásadní význam pro vlastní dedičnost.
Každý druh organismu má shodné velikost i tvar jednotlivých chromozomů (délka chromozomových ramen se pohybuje od několika desetin mikrometru až po desítky mikrometrů, přičemž velikost každého chromozomu se v průběhu buněčného cyklu pravidelně mění.

Tvary chromozomů

Tvarově  se od sebe jednotlivé chromozomy liší především umístěním centromery - místo primárního zaškrcení chromozomu. Ramena chromozomů jsou většinou nestejně dlouhá, protto se na každém chromozomu rozlišuje krátké (p-) a dlouhé (q-) rameno. Podle vzájemné délky ramen se chromozomy dělí do 4 skupin:

  • metacentrický chromozom - centromera se nachází právě uprostřed chromozomu, obě ramena chromozomu, oddělená centromerou, jsou stejně dlouhá (p- i q-);
  • submetacentrický chromozom - centromera je umístěna blíže k jednomu konci chromozomu, velikost chromozomových ramen je rozdílná - q-rameno je nápadně delší;
  • akrocentrický chromozom - centromera je umístěna v těsné blízkosti konce chromozomu, velikost chromozomových ramen je výrazně rozdílná, q-rameno je výrazně delší než p-rameno, které je redukováno pouze na velmi malý úsek - tzv. satelit;
  • telocentrický chromozom - jednoramenný chromozom, centromera je umístěna na jednom z konců chromozomu, obsahuje pouze q-rameno, p-rameno zcela chybí.

Koncové oblasti chromozomů se nazývají telomery.

chromozomy
Obrázek č. 1 Typy chromozomů. (Zdroj: bioweb.genezis.eu).

Počet chromozomů

Může být v buněčném jádře velmi rozmanitý, od dvou do několika set, pro určitý konkrétní druh je však stejný a neměnný.

Karyotyp
Velikost, tvar a počet chromozomů v buněčném jádře jsou významnými rozlišovacími znaky pro zařazování organismů do skupin jednotlivých rostlinných a živočišných druhů. Každý druh organismu je určován tvarově a početně charakteristickým souborem svých chromozomů, tzv. karyotypem.
karyotyp_mue
Obrázek č. 2 Karyotyp muže. (Zdroj: bioweb.genezis.eu).

Stavba chromozomů

Vnitřní stavba chromozomů je tvořena závitnicovitě stáčeným a navíc ještě překládaným vláknem chromatinu, který představuje molekulový komplex nukleových kyselin (především DNA) a bazických proteinů - histonů.

stavba_chromozomu
Obrázek č. 3 Submikroskopická stavba chromozomu. (Zdroj: http://www.sci.muni.cz/).

Intenzivní spiralizace chromozomu - šroubovicovité stáčení chromatinových vláken, vedoucí ke zkracování jeho délky, nastává při dělení buněčného jádra. Díky zhuštění chromatinové hmoty je možno chromozomy obarvit a mikroskopicky pozorovat, počítat a měřit, což lze provádět právě jen v tomto období buněčného cyklu. Mimo období jaderného dělení jsou chromatinová vlákna despiralizována - rozvinuta, chromozomy jsou proto značně dlouhé, mají nitkovitou podobu a jejich obraz se v mikroskopu téměř ztrácí. V jádře buňky lze v této fázi buněčného cyklu, v tzv. interfázi, obarvit jen jakousi chromatinovui síť.

Oblasti chromozomů, které prodělávají pravidelný cyklus despiralizace a spiralizace, jsou označovány jako euchromatin. Některé oblasti chromozomů (a někdy i celé jednotlivé chromozomy) nepodléhají pravidelným změnám své vnitřní struktury (despiralizace a spiralizace), a zůstávají během buněčného cyklu stále častečně spiralizované, se označují jako heterochromatin.

 

Diploidie
U evolučně vyspělejších eukaryotických organismů jsou chromozomy v buněčných jádrech somatických buněk přítomny vždy v párech. Každý chromozom je tedy v buněčném jádře obsažen vždy dvakrát, jako dvojice párových chromozomů. Takové chromozomy se označují pojmem homologické. Homologické chromozomy se shodují velikostí, tvarem a vazebnou skupinou (znamená to, že jsou "navázány" na jeden  chromozom). Párová přítomnost homologických chromozomů v buněčných jádrech se označuje pojmem diploidie (symbol 2n). Tedy jádro lidské somatické buňky obsahuje 23 dvojic, neboli 46 chromozomům, též lze říci, že tyto buňky obsahují dvě identické sady chromozomů. Každý chromozom má své číslo (1-22). Výjimkou jsou pohlavní chromozomy neboli gonozomy, které se označují symboly X a Y. Číslované chromozomy jsou přítomny u obou pohlaví bez rozdílu, označují se pak pojmem autozomy.

 

Haploidie
V jádrech pohalvních buněk neboli gamet je však z každého páru homologických chromozomů přítomen vždy jen jeden chromozom. Počet chromozomů je tedy snížen oproti somatickým buňkám pouze na polovinu, tento jev se označuje pojmem haploidie (symbol n). Ke snížení diploidního počtu chromozomů na haploidní stav dochází při tvorbě pohalvních buněk redukčním dělením buněčného jádra neboli meiózou.

 

Polyploidie
Počet chromozomů v jádrech somatických buněk eukaryotikcých organismů nemusí být vždy výhradně diploidní. Zejména u rostlin mohou být určitá pletiva, rostlinné orgány nebo i celé organismy polyploidní. Mohou mít tedy vyšší počet chromozomů nežli 2n, tento jev se označuje pojmem polyploidie.

Opakovací otázky:

  1. Jak se označují krátká a dlouhá ramena chromozomů? 
  2. Popiš akrocentrický chromozom. 
  3. Co je to karyotyp?
  4. Kdy nastává spiralizace chromozomů?
  5. Kolik chromozomů obsahuje jádro lidské somatické buňky?
  6. Mají všechny organismy stejný počet chromozomů?
Navigace: 4. ročník Dědičnost Cytologické základy dědičnosti