כרומוזום

כרומוזום מיטוטי. 1, כרומטידה. 2, צנטרומר. 3, זרוע קצרה. 4, זרוע ארוכה

כְרוֹמוֹזוֹם (מיוונית עתיקה: χρωμόσωμα;‏ χρῶμα – צבע, σῶμα – גוף) הוא מולקולת ענק אחת ארוכה ורציפה של DNA, עם החלבונים הקשורים אליה. הכרומוזומים הם הצורה שבה מופיע החומר התורשתי ביצורים החיים, בשלב שלפני חלוקת התא (מיוזה או מיטוזה).

כרומוזום הוא מבנה מאורגן של דנ"א וחלבונים. בפרט, מצבי האריזה שלו, והנגישות לגן שבו, נשלטים על ידי חלבונים הקרויים היסטונים. כרומוזומים נבדלים מאורגניזם אחד לשני הן בגודלם והן בתכולתם הגנית. סליל הדנ"א יכול להיות מעגלי, בפרוקריוטיים, או ליניארי, באיקריוטיים. כרומוזום אופייני יכול לכלול בין עשרות אלפי זוגות למיליארדי זוגות של נוקלואטידים.

מקור השם

למולקולות ה-DNA ניתנו בעבר שני שמות שונים. לחומר הגרגרי אשר נצפה לראשונה – המצב החוטי של הכרומוזומים – קראו כרומטין (מהמילה כרומה - צבע, משום שניתן היה לצבוע אותו בצביעה היסטוכימית) ולמבנים הדחוסים קראו כרומוזומים ("גופי צבע"). כיום, הכרומטין מוגדר על ידי צבר מולקולות ה-DNA בגרעין התא, והחלבונים הנלווים אליהן, בעוד כרומוזום הוא מולקולת DNA יחידה, והחלבונים הנלווים אליה.

באיקריוטיים

כרומוזומים נמצאים בגרעין התא בדרך כלל, אבל גם באברוני התא, מיטוכונדריה (בבעלי-חיים) וכלורופלסטים (בצמחים), המכילים כרומוזומים משלהם ממקור אמהי, מה שמעיד, כנראה, על מקור חיידקי.

מצב חוטי

הכרומוזומים, בין חלוקות התא, נמצאים במצב חוטי, כאשר אנזימים וחלבונים רבים קשורים אליו. מצב זה הוא מצב פתוח למחצה המאפשר להם לעבור שעתוק. כאשר מסתכלים עליהם במצב זה, בהגדלה לא גדולה מאוד, הם נראים כגרגרים.

הכפלה ודחיסה

לקראת חלוקת תא מיטוטית, הכרומוזומים מוכפלים ליצירת כרומוזום מיטוטי המכיל זוג של עותקים זהים של הכרומוזום המכונים כרומטידות אחיות. כרומטידות אחיות מחוברות ביניהן באמצעות מקטע כרומוזומלי הנקרא צנטרומר. בנוסף, נדחסים הכרומוזומים המיטוטיים למבנה צפוף ומאורגן, באמצעות קיפולים חוזרים ונשנים ברמות שונות, המכונה "פיתולי על". במצב זה, הכרומוזום תופס נפח מזערי יחסית לאורכו (כרומוזום יכול להגיע לאורך של כמטר ועשרים סנטימטרים). תהליך הדחיסה מתבצע על ידי אנזים ממשפחת הטופואיזומראזות, כאשר הוא כורך את המולקולה על גבי חלבוני מבנה בשם היסטונים, המקנים לה יציבות מחד, ונגישות בררנית מתוזמנת היטב, לגנים המיועדים לשיעתוק. כרומוזומים אלה ממוקמים במרכז התא, באמצעות מערכת הכישור המיטוטי. רק במצבו הדחוס, ניתן לראות כרומוזום כמות שהוא בעזרת מיקרוסקופ אופטי. לכל כרומוזום בתא יש מבנה טיפוסי של כרומוזום מיטוטי, אשר חריגות ממנו עשויות להעיד על פגמים גנטיים.

הפרדת הכרומטידות האחיות

צנטרוזומים נודדים לשני קצות התא ושולחים את סיבי הכישור הנקראים גם צינורונים, microtubules. סיבי הכישור מכל קצה אוחזים בכרומטידה אחת ועל ידי כך מפרידים בין הכרומטידות.

בפרוקריוטיים

אצל פרוקריוטיים ישנו כרומוזום אחד בלבד אשר נמצא בציטופלסמה. כיוון שיש רק כרומוזום אחד, חלוקת התא פחות מורכבת מאשר אצל איקריוטיים, אבל עדיין כוללת קיפול מסוים של המולקולה. בפרוקריוטים אין היסטונים, והקיפול מתבצע בסיוע של ה-RNA ותרכובות פוליקטיוניות (בעלות מטענים חיוביים) אשר נמשכות לחומצות הגרעין הפוליאניוניות (בעלות מטענים שליליים).

כרומוזומים באורגניזמים שונים

בדיקת כרומוזומים באדם

אורגניזם	מס' כרומוזומים	אורגניזם	מס' כרומוזומים
זבוב הפירות	4	אדם	46
שיפון	14	קופים	48
חזיר ים	16	כבש	54
יונה	16	סוס	64
חלזון	24	תרנגול	78
שלשול	32	קרפיון	104
חזיר	40	פרפר	~380
חיטה	42	אופיוגלוסאים	עד 1260

שימור מספר הכרומוזומים במהלך הדורות

תאי הרבייה או תאי הזוויג (גמטות) הם התאים המשמשים לרבייה זוויגית – תאי זרע ותאי ביצית. הם נוצרים בתהליך המיוזה, ומכילים n כרומוזומים כל אחד, זאת בשונה מתאים סומטיים (תאי גוף) שמכילים 2n (או n זוגות כרומוזומים הומולוגיים). הצאצא מקבל אפוא n כרומוזומים מהאם ו-n כרומוזומים מהאב וכך נשמר מספר הכרומוזומים במהלך הדורות.

ההפחתה במספר הכרומוזומים מתרחשת רק בזמן יצירתם של הזרעונים והביציות באיברי הרבייה. במהלך ההפריה, הזרעון והביצית מתלכדים, ושוב יש בביצית המופרית 2n כרומוזומים, כלומר n זוגות של כרומוזומים הומולוגיים. בדרך זאת נשמר מספר הכרומוזומים האופייני למין. תרומתו של כל אחד מההורים לעובר המתפתח שווה, כי כל אחד מהם תורם הומולוג אחד לכל זוג הומולוגים הנמצאים בכל אחד מתאי גופו של העובר.

קריוטיפ

קריוטיפ של אדם – זכר

ערך מורחב – קריוטיפ

לשם קביעת מספר הכרומוזומים באורגניזם דיפלואידי, ניתן, בתנאי מעבדה, להקפיא תא שמצוי בתהליך חלוקה בעזרת חומר כימי בשם קולכיצין. במצב זה, הכרומוזומים הם בעלי גוון צבעוני (השם כרומוזומים ניתן להם בשל יכולתם להיצבע), וכך ניתן לצלמם ולצפות בהם כשהם מאורגנים במבנה הקרוי קריוטיפ או קריוגרם. לבני האדם, כמו לאורגניזמים זוויגיים אחרים, יש זוגות של אותו כרומוזום הקרויים אוטוזומים, וזוג כרומוזומי מין שיכולים להיות משני סוגים, אשר צירופים מסוימים שלהם מאפיין, בדרך-כלל, את מינו של אורגניזם. למשל, באדם, הצירוף XX מאפיין נקבה ו-XY, זכר.

ראו גם

• כרומוזום X
• כרומוזום Y
• גן-על

קישורים חיצוניים

• סרטון על הכרומוזומים (באנגלית)
• ארז גרטי, מהו כרומוזום?, במדור "מאגר המדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 30 ביולי 2009
• כרומוזום, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• כרומוסומים, דף שער בספרייה הלאומית