Хроматидите са компонент на хромозоми. Те съдържат ДНК двойна верига и играят роля в митозата и смекчен израз. Болести като Синдром на Даун са свързани с грешки при разделянето на хроматидите и хромозоми.
Какво е хроматида?
Живите същества с ядрени клетки също се наричат еукариоти. Техните гени и генетична информация се намират хромозоми. Тези макромолекулни комплекси са обвити в слой от протеини. Комплексът от ДНК и протеини се нарича още хроматида. Всяка хроматида съдържа двойна верига ДНК и свързаните с нея протеини. В зависимост от фазата на клетъчния цикъл на клетката, хромозомата съответства на точно една или две хроматиди. По този начин хроматидите са еднакви надлъжни половини на метафазните хромозоми. Надлъжните половинки са свързани помежду си чрез така наречената центромера. В смекчен израз, се извършва второто мейотично разделение. В този процес половините на разцепване на двухроматидните хромозоми се отделят. Това води до хромозоми само с една хроматида, които са известни още като хроматиди с една хроматида. Промените в хроматидата по време на клетъчния цикъл играят решаваща роля в клетъчното делене.
Анатомия и структура
Всяка човешка хромозома се състои от две отделни половини. В простия случай той съдържа ДНК двойна спирала, известна още като ДНК молекула. В действителност ДНК молекулата е две едноверижни молекули. Хистоните и други протеини са прикрепени към двойната верига на ДНК. ДНК, хистоните и протеините образуват хроматин като пълен пакет. Хроматидата се образува от двойната верига с прогресивно добавяне на протеини. По този начин, веднага след ядрено деление, хромозомата се превръща в еднохроматидна хромозома. В някакъв момент от клетъчния цикъл, по време на всеки клетъчен растеж с цел клетъчно делене, ДНК трябва да се дублира, така че дъщерните ядра да съдържат по едно копие на целия генетичен материал. След удвояване хромозомата има идентична двойна верига на ДНК, която е пространствено разделена и отделно обвита от протеини. Това създава сестрински хроматиди или двухроматидни хромозоми.
Функция и задачи
Ядреното делене е известно още като митоза. Провежда се при двете еднакви сестрински хроматиди на хромозома, всяка работа успоредно на другото и разделено с тънка междина. В центромерата хромозомата е най-тясна в този момент от клетъчния цикъл, но все още свързва сестринските хроматиди. По време на прехода от митотична метафаза към митотична анафаза, сестринските хроматиди се отделят напълно. Това поражда две дъщерни хромозоми, всяка от които се разпределя в новообразуващо се ядро. По този начин хромозомите в новообразуваните ядра отново съответстват на една хроматида. По този начин хроматидата винаги съдържа само една двойна верига на ДНК. За разлика от това, в зависимост от фазата на клетъчния цикъл, хромозомата може също да съдържа две двойни вериги на ДНК и по този начин до две хроматиди. Политичните хромозоми са изключение в това отношение, тъй като могат да съдържат повече от хиляда ДНК двойни вериги. Хроматидите са разделени на две рамена от тяхната центромера. В зависимост от положението на центромера има говоря на метацентрични, акроцентрични или субметацентрични хромозоми. Първите носят центромера в средата. Акроцентричните хромозоми го носят в края, като по-късата ръка е изключително малка. При хората например това е случаят с хромозомите 13, 14, 15, 21, 22 и с Y хромозомата. Субметацентричните хромозоми носят центромерата между средата и края. По-късото им рамо се нарича p-рамо. По-дългото им рамо е q рамото. Краищата на хромозомите също се наричат теломери и съдържат изключително кратка и идентично повтаряща се последователност на ДНК, която при хората съответства на TTAGGG. В този момент хромозомите се съкращават с всяко удвояване. При хората късите рамена на акроцентричните хромозоми съдържат генетичния материал на рибозомната РНК. Когато клетките не се разделят допълнително и достигнат фаза G0, те остават идентични с хроматидите си. Ако се желае по-нататъшно разделяне, хромозоми растат във фаза G1. В S фаза ДНК се дублира и ДНК двойната верига присъства в дубликат. Получените сестрински хроматиди присъстват в смекчен израз в непосредствена близост до хомоложната хромозома на другия родител. По този начин може да възникне обмен на сестрински хроматиди, което води до откъсване на хроматидите на същото ниво и обмен с части от хомоложната хромозома. Тези процеси са известни като кръстосване или рекомбинация. В профазата на митозата се получава кондензация на хромозомите. Нишките на сестринските хроматиди са разплетени и сега са съседни една на друга. В последващата метафаза хромозомите остават като двухроматидни хромозоми. В анафаза те са разделени, тъй като шпинделният апарат дърпа хроматидите в противоположни посоки.
Болести
В процесите на разделяне на хроматидите могат да възникнат дефекти. Тези дефекти причиняват различни заболявания. Едно от най-известните такива заболявания е Синдром на Даун, известен също като тризомия-21. Основата на това заболяване е хромозомно увреждане. В повече от 90 процента от случаите увреждането не зависи от наследствени заболявания. Около едно на 700 новородени страда от тризомия 21. При това заболяване хромозома 21 не се е удвоила, а се е утроила. Това води до допълнителни хромозоми или хромозомни сегменти. Вместо 46 хромозоми, страдащите от тризомия имат 47 хромозоми. Такива хромозомни дефекти са свързани с липсата на хромозомна сегрегация. По време на формирането и узряването на сперма намлява яйца, една хромозома не е сегрегирана. Причината за това неразделяне или неразделяне все още не е установена. Пресичането или рекомбинацията на хомоложни сестрински хроматиди също може да доведе до грешки, които могат да причинят малформации или други патологични аномалии. Или хромозомите присъстват в по-голям брой при такава грешка, или те присъстват в по-малък брой, което понякога дори ограничава оцеляването на зародиш. В други случаи хромозомните парчета са неправилно сглобени, което води до безполезни вериги. Това може да се случи, например, поради вмъкване на определени хромозомни парчета на грешното място. Делецията, от друга страна, е, когато парче хромозома е напълно изтрито и загубено. В зависимост от локализацията на изтриването, това явление може да повлияе и на жизнеспособността.
