Chromatiden zijn een onderdeel van chromosomen Ze bevatten een dubbele DNA-streng en spelen een rol bij mitose en meiosis Ziekten zoals Downsyndroom worden geassocieerd met fouten in de verdeling van chromatiden en chromosomen.
Wat is een chromatide?
Levende wezens met kernhoudende cellen worden ook wel eukaryoten genoemd. Hun genen en genetische informatie zitten erin chromosomen Deze macromolecuulcomplexen zijn verpakt in een laag eiwitten Het complex van DNA en eiwitten wordt ook wel een chromatide genoemd. Elke chromatide bevat een dubbele DNA-streng en de bijbehorende eiwitten Afhankelijk van de celcyclusfase van de cel komt een chromosoom overeen met precies één of twee chromatiden. Chromatiden zijn dus de identieke longitudinale helften van metafasechromosomen. De longitudinale helften zijn met elkaar verbonden door de zogenaamde centromeer. In meiosisvindt de tweede meiotische deling plaats. In dit proces worden de splitsingshelften van de twee chromatide chromosomen gescheiden. Dit resulteert in chromosomen met slechts één chromatide, ook wel bekend als chromosomen met één chromatide. De veranderingen in het chromatide tijdens de celcyclus spelen een cruciale rol bij de celdeling.
Anatomie en structuur
Elk menselijk chromosoom bestaat uit twee verschillende helften. In het eenvoudige geval bevat het een dubbele DNA-helix, ook wel bekend als een DNA-molecuul. In werkelijkheid is het DNA-molecuul twee enkelstrengs moleculen Histonen en andere eiwitten zijn gehecht aan de dubbele DNA-streng. Het DNA, histonen en eiwitten vormen de chromatine als een compleet pakket. Het chromatide wordt gevormd uit de dubbele streng met de progressieve toevoeging van eiwitten. Dus, onmiddellijk na een nucleaire deling, wordt het chromosoom een chromosoom met één chromatide. Op een bepaald punt in de celcyclus, tijdens elke celgroei met als doel celdeling, moet het DNA dupliceren zodat de dochterkernen elk één kopie van het volledige genetische materiaal bevatten. Na verdubbeling heeft het chromosoom een identieke dubbele DNA-streng die ruimtelijk gescheiden is en individueel omhuld door eiwitten. Hierdoor ontstaan zusterchromatiden of chromosomen met twee chromatiden.
Functie en taken
Nucleaire deling wordt ook wel mitose genoemd. Het vindt plaats op de twee identieke zusterchromatiden van een chromosoom, elk lopend evenwijdig aan de andere en gescheiden door een dunne opening. Bij het centromeer is het chromosoom op dit moment in de celcyclus het smalst, maar het verbindt nog steeds de zusterchromatiden. Tijdens de overgang van mitotische metafase naar mitotische anafase, scheiden de zusterchromatiden volledig. Hierdoor ontstaan twee dochterchromosomen, die elk worden verdeeld over een nieuw gevormde kern. De chromosomen in de nieuw gevormde kernen komen dus weer overeen met een enkele chromatide. De chromatide bevat dus altijd maar één dubbele DNA-streng. Daarentegen kan een chromosoom, afhankelijk van de fase van de celcyclus, ook twee dubbele DNA-strengen bevatten en dus maximaal twee chromatiden. Polytische chromosomen vormen hierop een uitzondering, omdat ze meer dan duizend dubbele DNA-strengen kunnen bevatten. De chromatiden zijn door hun centromeer in twee armen verdeeld. Afhankelijk van de centromeerpositie is er praten van metacentrische, acrocentrische of submetacentrische chromosomen. De eerste dragen het centromeer in het midden. Acrocentrische chromosomen dragen het aan het einde, waarbij de kortere arm extreem klein is. Bij mensen is dit bijvoorbeeld het geval op chromosomen 13, 14, 15, 21, 22 en op het Y-chromosoom. Submetacentrische chromosomen dragen de centromeer tussen het midden en het einde. Hun kortere arm wordt de p-arm genoemd. Hun langere arm is de q-arm. De chromosoomuiteinden worden ook wel genoemd telomeren en bevatten een extreem korte en identiek herhaalde sequentie van DNA, die bij mensen overeenkomt met TTAGGG. Op dit punt worden chromosomen bij elke verdubbeling korter. Bij mensen bevatten de korte armen van acrocentrische chromosomen het genetisch materiaal van ribosomaal RNA. Wanneer cellen niet verder delen en de G0-fase bereiken, blijven ze identiek met hun chromatide. Als verdere deling gewenst is, chromosomen groeien in G1-fase. In de S-fase zijn de DNA-duplicaten en de dubbele DNA-streng aanwezig in duplicaat. De resulterende zusterchromatiden zijn aanwezig in meiosis in de directe nabijheid van het homologe chromosoom van de andere ouder. Er kan dus uitwisseling van zusterchromatiden plaatsvinden, waardoor chromatiden op hetzelfde niveau afbreken en uitwisselen met delen van het homologe chromosoom. Deze processen staan bekend als kruising of recombinatie. In de profase van mitose treedt condensatie van chromosomen op. De draden van de zusterchromatiden zijn ontward en liggen nu naast elkaar. In de daaropvolgende metafase blijven de chromosomen bestaan als chromosomen met twee chromatiden. In anafase worden ze gescheiden terwijl het spilapparaat de chromatiden in tegengestelde richtingen trekt.
Ziekten
Bij de chromatideverdelingsprocessen kunnen defecten optreden. Deze defecten veroorzaken verschillende ziekten. Een van de bekendste van dergelijke ziekten is Downsyndroom, ook bekend als trisomie-21. De basis van deze ziekte is chromosomale schade. In meer dan 90 procent van de gevallen is de schade onafhankelijk van erfelijke ziekten. Ongeveer één op de 700 pasgeborenen lijdt aan trisomie 21. Bij deze ziekte is chromosoom 21 niet verdubbeld, maar verdrievoudigd. Dit resulteert in extra chromosomen of chromosoomsegmenten. In plaats van 46 chromosomen hebben trisomiepatiënten 47 chromosomen. Dergelijke chromosomale defecten houden verband met een gebrek aan chromosoomsegregatie. Tijdens de vorming en rijping van sperma en eierenwas één chromosoom niet gescheiden. De oorzaak van deze niet-scheiding of niet-scheiding is nog niet vastgesteld. Cross-over of recombinatie van homologe zusterchromatiden kan ook resulteren in fouten die misvormingen of andere pathologische afwijkingen kunnen veroorzaken. Ofwel chromosomen zijn aanwezig in een hoger aantal bij een dergelijke fout of ze zijn aanwezig in een lager aantal, wat soms zelfs de overlevingskansen van de embryo- In andere gevallen zijn de chromosoomstukjes niet goed in elkaar gezet, wat resulteert in nutteloze kettingen. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn door het op de verkeerde plaats inbrengen van bepaalde chromosoomstukjes. Bij verwijdering daarentegen wordt een chromosoomstuk volledig verwijderd en verloren. Afhankelijk van de lokalisatie van de verwijdering, kan dit fenomeen ook de levensvatbaarheid beïnvloeden.
