โครโมโซม

โครโมโซม Chromosome

• โครโมโซมของยูคาริโอท

                  เซลล์เป็นหน่วยที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิตที่สามารถทำหน้าที่หรือกิจกรรมต่างๆได้ เซลล์สามารถจำแนกออกได้เป็น 2 ชนิดคือ เซลล์ยูคาริโอท ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีนิวเคลียส และเซลล์โพรคาริโอท ซึ่งเป็นเซลล์ที่ไม่มีนิวเคลียส โดยทั่วไปเซลล์ยูคาริโอทมีขนาดใหญ่กว่าเซลล์โพรคาริโอท สาเหตุที่มีขนาดใหญ่กว่านั่นก็เพราะว่ามีออร์แกนเนลภายในเซลล์มากกว่าหรือซับซ้อนกว่า นอกจากนี้ภายในนิวเคลียสก็บรรจุโครโมโซมไว้ด้วยกันหลายแท่ง ส่วนเซลล์โพรคาริโอดนั้นไม่มีนิวเคลียส โครโมโซมที่อยู่ในเซลล์ชนิดนี้จะเป็นรูปวงกลม หรือวงแหวน ขดตัวกันเป็นก้อนเรียกว่านิวคลีออยด์ลอยอยู่ในไซโทพลาสซึม

• ความสัมพันธ์ของดีเอ็นเอกับนิวคลีโอโซม

          ดีเอ็นเอ จัดเป็นสารพันธุกรรมสากลของสิ่งมีชีวิต ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 4 ชนิดได้แก่ dAMP,dCMP,dGMPและdTMP จำนวนต่างๆกันเป็นสายดีเอ็นเอ ในโมเลกุลของดีเอ็นเอ1 โมเลกุลมีสายดีเอ็นเอ 2 สาย ทิศทางตรงกันข้ามจับกันด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบส A=T,C=G โดยพันเป็นเกลียวหมุนเวียนขวา และพันรอบโปรตีนฮีสโตน H2A,H2B,H3 และ H4 อย่างละ 2 โมเลกุลที่จับกันเสมือนเป็นแกนโมเลกุลของดีเอ็นเอพันรอบแกนโปรตีนฮีสโตน 1 ¾ รอบ ยาวประมาณ 150 คู่เบสและมีโปรตีนฮีสโตน เรียกโครงสร้างดังกล่าวว่านิวคลีโอโซม ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว11 nm ดีเอ็นเอส่วนที่เหลือก็จะรวมกับโปรตีนฮีสโตนสร้างนิว คลีโอโซมอันใหม่เรื่อยๆจนหมดความยาวของสายดีเอ็นเอ ทำให้เป็นสายพอลินิวคลีโอโซม ดีเอ็นเอท่อยู่ระหว่างนิวคลีโอโซมกับนิวคลีโอโซมเรียกว่าดีเอ็นเอเชื่อม เมื่อดูจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสายพอลินิวคลีโอโซมมีรูปร่างคล้ายลูกปัดเชื่อมต่อกันเป็นสาย นิวคลีโอโซมและดีเอ็นเอที่เชื่อมมีชื่อเรียกรวมกันว่า โครมาโทโซม

 

ภาพที่ 1.1 โครงสร้างและองค์ประกอบของนิวคลีโอโซม

• องค์ประกอบของโปรตีนฮิสโตน

         

ภาพที่1.2 สายโพลีนิวคลีโอโซม

           โปรตีนฮิสโตน 5 ชนิดประกอบด้วยจำนวนอะมิโนทั้งชนิดและจำนวนที่แตกต่างกัน

                    โปรตีนฮิสโตน H1 ประกอบด้วยกรดอะมิโนซึ่งมีความยาว 213 ตัว เป็นไลซีนมาก

                    โปรตีนฮิสโตน H2A ประกอบด้วยกรดอะมิโนยาว 129 ตัว เป็นไลซีนและอาร์จินีนมาก

                    โปรตีนฮิสโตน H2B ประกอบด้วยกรดอะมิโนยาว 125 ตัว เป็นไลซีนปานกลาง

                    โปรตีนฮิสโตน H3    ประกอบด้วยกรดอะมิโนยาว 135 ตัว เป็นอาร์จินีนมาก

                    โปรตีนฮิสโตน H4    ประกอบด้วยกรดอะมิโนยาว  102 ตัว เป็นอาร์จินีนและไกลซีนมาก

• การจัดเรียงตัวของสายพอลินิวคลีโอโซม

           สายโครมาโทโซม เป็นโครงสร้างระดับแรกจะถูกจัดให้มีการเรียงตัวเข้าสู่โครงสร้างขั้นที่ 2 โดยนิวคลีโอโซม 6 โมเลกุลเรียงต่อกันเป็นวงกลมโดยโปรตีน H1 และดีเอ็นเอเชื่อมอยู่ด้านใน เส้นผ่านศูนย์กลางขั้นที่ 2 ยาว 30 nm โครงสร้างนี้บางทีเรียกว่า โซลีนอยด์ก็จะรวมกับโปรตีนชนิดอื่นที่ไม่ใช่ฮิสโตน เช่น โปรตีนสตาฟโฟลด์ สร้างเป็นโครงสร้างวงซึ่งมีทั้งวงเล็กวงใหญ่ โดยมีความยาวของเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 300 nm เป็นโครงสร้างระดับที่ 3 โครงสร้างระดับที่ 3 นี้จัดเรียงต่อกันเป็นวงกลมโดยตรงกลางกลวงและเรียงซ้อนต่อกันเป็นทรงกระบอกอันเป็นโครงสร้างระดับที่ 4 และปรากฏเป็นแท่งโครโมโซม โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 700 nm โครงสร้างโครโมโซมนี้จะสังเกตพบภายใต้กล้องจุลทรรศน์ตั้งแต่ตอนปลายระยะโพรเฟสของการแบ่งเซลล์ไมโทซิส และระยะไดอะไคเนซิสของการแบ่งเซลล์ไมโอซิส

ภาพที่ 1.3 การจัดโครงสร้างของพอลินิวคลีโอโซมของโครโมโซม

• ส่วนสำคัญของโครโมโซม

             โมเลกุลของดีเอ็นเอของนิวเคลียสที่เป็นเกลียวคู่รวมกับโปรตีนไม่ว่าจะเป็นโปรตีนฮีสโตน หรือโปรตีนที่ไม่ใช่ฮีสโตนเรียกว่าโครมาทิน บนแท่งโครโมโซมบางส่วนของโครมาทินขดตัวแน่นเรียกว่า เฮเทอโรโครมาทิน สามารถสังเกตเห็นภายใต้กล้องจุลทรรศน์เมื่อย้อมสีโครโมโซมด้วยสีเกียมซา หรือ สีคาร์มีน เฮเทอโรโครมาทินจะติดสีเข้ม ส่วนของโครโมโซมที่ขดตัวอย่างหลวมๆ เรียกว่า ยูโครมาทินจะติดสีจางกว่า

                      โดยทั่วไปโครโมโซมมีรอยคอด ซึ่งเกิดจากโครโมโซมที่ขดตัวแน่นมาก 1 แห่ง เรียกว่า เซนโทรเมียร์ หรือไพรมารีคอนสตริกชัน แต่โครโมโซมบางแท่งมีรอยคอด 2 แห่ง รอยคอดที่ 2 เรียกว่า โครโมโซมซาเทลไลท์ รอยคอดที่ 1 หรือเซนโทรเมียร์นั้นมีความสำคัญต่อการจำแนกชนิดของโครโมโซมและการเคลื่อนที่ของโครโมโซมขณะที่มีการแบ่งเซลล์ ส่วนรอยคอดที่ 2 ของโครโมโซมซาเทลไลท์บางแท่งทำหน้าที่สร้างนิวคลีโอลัส บริเวณนี้จึงเรียกว่า บริเวณนิวคลีโอลาร์ออร์กาไนเซอร์

ที่มา:โครงการตำราวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์มูลนิธิ สอวน. ( ชีววิทยา 3 )