Cromosoma, la microscopica parte filiforme della cellula che porta le informazioni ereditarie sotto forma di geni. Una caratteristica distintiva di ogni cromosoma è la sua compattezza. Per esempio, i 46 cromosomi che si trovano nelle cellule umane hanno una lunghezza complessiva di 200 nm (1 nm = 10- 9 metri); se i cromosomi venissero disfatti, il materiale genetico che contengono misurerebbe circa 2 metri di lunghezza. La compattezza dei cromosomi gioca un ruolo importante nell’aiutare a organizzare il materiale genetico durante la divisione cellulare e nel permettergli di adattarsi a strutture come il nucleo di una cellula, il cui diametro medio è di circa 5-10 μm (1 μm = 0,00l mm, o 0,000039 pollici), o la testa poligonale di una particella di virus, che può avere un diametro di soli 20-30 nm.
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La struttura e la posizione dei cromosomi sono tra le principali differenze tra virus, procarioti ed eucarioti. I virus non viventi hanno cromosomi costituiti da DNA (acido desossiribonucleico) o RNA (acido ribonucleico); questo materiale è molto strettamente imballato nella testa virale. Tra gli organismi con cellule procariotiche (cioè, batteri e alghe blu-verdi), i cromosomi consistono interamente di DNA. Il singolo cromosoma di una cellula procariotica non è racchiuso in una membrana nucleare. Negli eucarioti, i cromosomi sono contenuti in un nucleo cellulare legato alla membrana. I cromosomi di una cellula eucariotica consistono principalmente di DNA attaccato a un nucleo proteico. Contengono anche RNA. Il resto di questo articolo riguarda i cromosomi eucariotici.
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Ogni specie eucariotica ha un numero caratteristico di cromosomi (numero cromosomico). Nelle specie che si riproducono asessualmente, il numero di cromosomi è lo stesso in tutte le cellule dell’organismo. Negli organismi che si riproducono sessualmente, il numero di cromosomi nelle cellule del corpo (somatiche) è diploide (2n; una coppia di ogni cromosoma), il doppio del numero aploide (1n) che si trova nelle cellule sessuali, o gameti. Il numero aploide è prodotto durante la meiosi. Durante la fecondazione, due gameti si combinano per produrre uno zigote, una singola cellula con un set diploide di cromosomi. Vedi anche poliploidia.
Le cellule somatiche si riproducono dividendosi, un processo chiamato mitosi. Tra le divisioni cellulari i cromosomi esistono in uno stato non arrotolato, producendo una massa diffusa di materiale genetico nota come cromatina. Lo srotolamento dei cromosomi permette di iniziare la sintesi del DNA. Durante questa fase, il DNA si duplica in preparazione alla divisione cellulare.
Dopo la replicazione, il DNA si condensa in cromosomi. A questo punto, ogni cromosoma consiste in realtà in un insieme di cromatidi duplicati che sono tenuti insieme dal centromero. Il centromero è il punto di attacco del cinetocoro, una struttura proteica che è collegata alle fibre del fuso (parte di una struttura che tira i cromatidi alle estremità opposte della cellula). Durante la fase intermedia della divisione cellulare, il centromero si duplica e la coppia di cromatidi si separa; ogni cromatide diventa a questo punto un cromosoma separato. La cellula si divide, ed entrambe le cellule figlie hanno un set completo (diploide) di cromosomi. I cromosomi si srotolano nelle nuove cellule, formando nuovamente la rete diffusa della cromatina.
In molti organismi che hanno sessi separati, ci sono due tipi fondamentali di cromosomi: i cromosomi sessuali e gli autosomi. Gli autosomi controllano l’eredità di tutte le caratteristiche tranne quelle legate al sesso, che sono controllate dai cromosomi sessuali. Gli esseri umani hanno 22 coppie di autosomi e una coppia di cromosomi sessuali. Tutti agiscono allo stesso modo durante la divisione cellulare. Per informazioni sulle caratteristiche legate al sesso, vedi gruppo di linkage.
La rottura del cromosoma è la rottura fisica delle subunità di un cromosoma. Di solito è seguita da un ricongiungimento (spesso in un sito estraneo, risultante in un cromosoma diverso da quello originale). La rottura e la ricongiunzione di cromosomi omologhi durante la meiosi sono la base del modello classico di crossing over, che si traduce in tipi inaspettati di prole di un accoppiamento.