Τι είναι οι αδελφές χρωματίδες;

Οι αδελφές χρωματίδες είναι δύο πανομοιότυπα αντίγραφα ενός χρωμοσώματος. Ενώνονται μεταξύ τους με ένα κεντρομερές και αποσπώνται από ίνες ατράκτου κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης.

Η διαδικασία αντιγραφής του DNA είναι ένα θεμελιώδες μέρος της επιβίωσής μας και της μετάδοσης γενετικού υλικού μεταξύ διαφορετικών γενεών. Ενώ η αντιγραφή του DNA και η κυτταρική διαίρεση είναι συναρπαστικά θέματα για μελέτη από μόνα τους, ξεπερνούν ελαφρώς το πεδίο αυτού του άρθρου, καθώς μας ενδιαφέρουν αποκλειστικά οι αδελφές χρωματίδες. Εάν θέλετε να μάθετε περισσότερα σχετικά με την αντιγραφή του DNA ή τις περιπλοκές της μίτωσης ή της μείωσης, μπορείτε να ανατρέξετε σε αυτά τα άλλα άρθρα στο Science ABC.

Ωστόσο, πριν βουτήξουμε στις αδελφές χρωματίδες, μπορεί να απαιτείται μια σύντομη ανασκόπηση της κυτταρικής αναπαραγωγής για το πλαίσιο.

Τι συμβαίνει κατά την αντιγραφή του DNA;

Προτού ένα κύτταρο μπορεί να διαιρεθεί, το γενετικό υλικό μέσα στον πυρήνα πρέπει να αντιγραφεί, έτσι ώστε να μπορεί να περάσει στις επόμενες γενιές. Όπως πιθανότατα γνωρίζετε, το DNA έχει τη μορφή διπλής έλικας και αποτελείται από νουκλεοτίδια, τα οποία αποτελούνται από μια αζωτούχα βάση, μια φωσφορική ομάδα και μια ομάδα σακχάρων. Υπάρχουν τέσσερις τύποι αζωτούχων βάσεων—αδενίνη, θυμίνη, κυτοσίνη και γουανίνη.

(Φωτογραφία:Forluvoft / Wikimedia Commons)

Όταν έρθει η ώρα για την αντιγραφή του DNA, ένα ένζυμο που ονομάζεται ελικάση έρχεται και «ξεκολλάει» τη διπλή έλικα, αφήνοντας πίσω δύο μονούς κλώνους - έναν οδηγό και έναν υστερούντα. Μόλις ένας εκκινητής περάσει κατά μήκος αυτών των κλώνων και τραβήξει συμπληρωματικά νουκλεοτίδια στον κλώνο του εκμαγείου, ο κλώνος «ελέγχεται» και στη συνέχεια κλείνει ξανά με φερμουάρ με λιγάση DNA. Αυτό αφήνει δύο πανομοιότυπες (θεωρητικά) κλώνους DNA, καθένας από τους οποίους έχει ένα «παλιό» μισό και ένα «νέο» μισό. Αυτά μπορούν να επανασυμπιεστούν στις μορφές χρωματίνης τους (αδελφές χρωματίδες) πριν από την ανάφαση τόσο στη μίτωση όσο και στη μείωση.

Τι είναι οι αδελφές χρωματίδες;

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, οι αδελφές χρωματίδες είναι πανομοιότυπα αντίγραφα ενός χρωμοσώματος που έχει ξεδιπλωθεί και αντιγραφεί και στη συνέχεια έχει συνδεθεί με τον σύντροφό του με ένα κεντρομερίδιο. Κατά τη διάρκεια του μεσοφασικού τμήματος του κυτταρικού κύκλου - του χρόνου μεταξύ των αντιγραφών - όλα τα χρωμοσώματα αντιγράφονται στην προετοιμασία για κυτταρική διαίρεση. Όταν αυτές οι αδελφές χρωματίδες τελικά χωριστούν, είναι για να διασφαλιστεί ότι και τα δύο θυγατρικά κύτταρα καταλήγουν με τον σωστό αριθμό χρωμοσωμάτων. Τούτου λεχθέντος, ενώ οι αδελφές χρωματίδες υπάρχουν τόσο στη μίτωση όσο και στη μείωση, η συμπεριφορά τους κατά τη διάρκεια αυτών των δύο κυτταρικών δραστηριοτήτων.

Αδελφές Χρωματίδες σε Μείωση

Δεδομένου ότι η αντιγραφή των σεξουαλικών κυττάρων (μείωση) είναι ελαφρώς διαφορετική από τη μέση κυτταρική διαίρεση σας, η διαδικασία αντιγραφής είναι ελαφρώς διαφορετική, όπως και η κίνηση των αδελφών χρωματίδων. Υπάρχουν ομόλογα χρωμοσώματα διπλών αδελφών χρωματιδών στο πρώτο στάδιο της μείωσης, και αυτά τα ομόλογα χρωμοσώματα διαχωρίζονται και μετακινούνται στα μεμονωμένα θυγατρικά τους κύτταρα κατά τη διάρκεια της ανάφασης 1, μετά διαχωρίζονται κατά τη διάρκεια της τελόφασης Ι. Ωστόσο, στην αναφάση ΙΙ, οι αδελφές χρωματίδες διαχωρίζονται από η άτρακτος προς τα αντίθετα κεντροσώματα. Έτσι, το αποτέλεσμα της μείωσης είναι τέσσερα θυγατρικά κύτταρα με το ήμισυ του αριθμού των χρωμοσωμάτων (23), που είναι η επιθυμητή ποσότητα για ένα σεξουαλικό κύτταρο.

Stage of Meiosis (Photo Credit :Ali Zifan / Wikimedia Commons)

Είναι αρκετά ενδιαφέρον ότι οι αδελφές χρωματίδες εμπλέκονται επίσης σε ένα από τα πιο σημαντικά στάδια της μείωσης - τον γενετικό ανασυνδυασμό. Κατά τη διάρκεια αυτής της διασταύρωσης και της εναλλαγής κομματιών DNA μεταξύ ομόλογων χρωμοσωμάτων και αδελφών χρωματίδων προέρχεται τόσο μεγάλο μέρος της ποικιλίας και της ποικιλομορφίας της γενετικής μας έκφρασης.

Αδελφές χρωματίδες σε μίτωση

Στη μίτωση -την κυτταρική αντιγραφή και διαίρεση ενός σωματικού κυττάρου- τα χρωμοσώματα αντιγράφονται σε αδελφές χρωματίδες πριν ξεκινήσει η πρόφαση, οπότε και μεταναστεύουν στο κέντρο του κυττάρου. Κατά τη διάρκεια της ανάφασης, οι άτρακτοι τραβούν τις αδελφές χρωματίδες και τις τραβούν προς τα αντίθετα κεντροσώματα. Κατά τη διάρκεια της τελοφάσης, το αρχικό κύτταρο διαιρείται σε δύο θυγατρικά κύτταρα, καθένα από τα οποία έχει ένα πλήρες σύνολο 46 χρωμοσωμάτων, τα οποία είναι γνωστά ως θυγατρικά χρωμοσώματα.

Πώς διαφέρουν οι αδελφές χρωματίδες και τα ομόλογα χρωμοσώματα;

Πολλοί άνθρωποι μπερδεύουν τις αδελφές χρωματίδες με τα ομόλογα χρωμοσώματα, κάτι που είναι κατανοητό, καθώς είναι και τα δύο «ζευγή» χρωμοσωμάτων, αν και όντως παίζουν κατά τη διάρκεια διαφορετικών διεργασιών και έχουν ορισμένες βασικές διαφορές.

Πρώτα απ 'όλα, οι αδελφές χρωματίδες φέρουν πανομοιότυπο γενετικό υλικό, είτε από μητρική είτε από πατρική πηγή, καθώς προορίζονται να είναι τέλεια αντίγραφα που κατανέμονται σε διαφορετικά θυγατρικά κύτταρα. Τα ομόλογα χρωμοσώματα, από την άλλη πλευρά, περιέχουν τόσο πατρικά χρωμοσώματα όσο και μητρικά χρωμοσώματα. Επιπλέον, η γονιδιακή αλληλουχία των ομόλογων χρωμοσωμάτων μπορεί να μην είναι πανομοιότυπη και μπορεί να υπάρχουν διαφορετικά αλληλόμορφα του ίδιου γονιδίου, κάτι που δεν συμβαίνει στις αδελφές χρωματίδες.

Όσον αφορά το πότε εμφανίζονται αυτά τα «ζευγάρια» κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαδικασίας, οι αδελφές χρωματίδες εμφανίζονται κατά τη μεσοφάση, μετά την αντιγραφή του DNA, ενώ τα ομόλογα χρωμοσώματα δεν εμφανίζονται μέχρι τη μετάφαση Ι (της μείωσης Ι). Τα ομόλογα χρωμοσώματα διαχωρίζονται κατά τη διάρκεια της αναφάσης Ι, ενώ οι αδελφές χρωματίδες δεν διαχωρίζονται μέχρι την ανάφαση II. Τα ομόλογα χρωμοσώματα δεν είναι επίσης συνδεδεμένα, παρόλο που υπάρχουν το ένα κοντά στο άλλο σε «ζευγάρια». Οι αδελφές χρωματίδες συνδέονται με το κεντρομερές τους, μέχρι να απομακρυνθούν από τις ίνες της ατράκτου.

Η κύρια διαφορά αυτών των δύο ομάδων είναι η γενετική τους σύνθεση, η οποία θα είναι διαφορετική στα ομόλογα χρωμοσώματα, αλλά πανομοιότυπη στις αδελφές χρωματίδες—μέχρι να εμφανιστούν συμβάντα ανασυνδυασμού ή διασταύρωσης.

Μια τελευταία λέξη

Αυτές οι μικροσκοπικές αναπαραχθείσες συστάδες DNA μπορεί να φαίνονται ασήμαντες ή εύκολο να παραβλεφθούν, αλλά αντιπροσωπεύουν ένα κρίσιμο βήμα στην αντιγραφή κάθε κομματιού γενετικού υλικού που μας κάνει μοναδικούς. Ακόμη και μικρά σφάλματα στον διαχωρισμό των αδελφών χρωματιδίων μπορεί να οδηγήσουν σε σοβαρές χρωμοσωμικές ανεπάρκειες και απειλητικές για τη ζωή ασθένειες, επομένως μην θεωρείτε δεδομένα αυτά τα μικροσκοπικά ζεύγη!