Tác giả: Nguyễn Hương Ngày đăng: Tháng mười một 28, 2024
Mục Lục Bài Viết
Nhiễm sắc thể là vật thể di truyền tồn tại trong nhân tế bào bị ăn màu bằng chất nhuộm kiềm tính, có khả năng tự nhân đôi, phân li và tổ hợp ổn định qua các thế hệ. Nhiễm sắc thể có số lượng, hình dạng và kích thước đặc trưng cho mỗi loài và có thể bị đột biến cấu trúc, dẫn đến sự thay đổi đặc điểm di truyền.
Nhiễm sắc thể thường là những nhiễm sắc thể không phải là nhiễm sắc thể giới tính. Khác với các cặp nhiễm sắc thể giới tính có thể khác nhau về cấu trúc, các nhiễm sắc thể thường trong một cặp của tế bào lưỡng bộ luôn đồng dạng. DNA trên nhiễm sắc thể thường thường được gọi là atDNA hoặc auDNA (autosome DNA).
Khác với các nhiễm sắc thể thường, nhiễm sắc thể giới tính có hình dạng, kích thước và chức năng khác nhau giữa các giới. Ở người và động vật có vú, cặp nhiễm sắc thể giới tính xác định giới tính của cá thể được sinh ra thông qua sinh sản hữu tính. Các nhiễm sắc thể thường trong một tế bào lưỡng bội xuất hiện thành từng cặp tương đồng (giống hệt nhau), khác biệt với các cặp nhiễm sắc thể khác. Ngược lại, các nhiễm sắc thể giới tính trong một cặp có thể khác nhau về cấu trúc, và sự khác biệt này quyết định giới tính của cá thể.
Thuật ngữ nhiễm sắc thể bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, chroma (màu sắc) và soma (thân thể), bởi vì các cấu trúc này trong tế bào hấp thụ mạnh các thuốc nhuộm và dễ thấy dưới kính hiển vi.
Mỗi loài sinh vật có số lượng, kích thước và hình dạng nhiễm sắc thể đặc trưng. Thông tin di truyền trên ADN của nhiễm sắc thể được truyền từ đời này sang đời khác, tạo nên sự đa dạng cho thế giới sinh học.
Nhiễm sắc thể ở người khác nhau có nhiều hình dạng khác nhau, bao gồm: hình hạt, hình que, hình chữ V và hình móc. Một số loài, đặc biệt là ở giai đoạn ấu trùng (ấu trùng ruồi giấm và các loài thuộc bộ hai cánh), có nhiễm sắc thể khổng lồ, kích thước lớn dần hàng nghìn lần. Nhiễm sắc thể hình chữ V đặc trưng bởi hai cánh có thể có kích thước bằng nhau hoặc khác nhau, chiều dài của nhiễm sắc thể có thể lên đến 50 micromet, chiều ngang 0,2 đến 2 micromet.
NST được cấu tạo từ hai thành phần chính gồm: ADN (Acid Deoxyribonucleic) và protein. ADN quấn quanh khối cầu protein tạo nên nucleosome (đơn vị cấu trúc cơ bản của nhiễm sắc thể). Mỗi nucleosome gồm 8 phân tử protein histon tạo thành một khối cầu dẹt, bao quanh phía ngoài bởi 7/4 vòng xoắn ADN có khoảng cặp 146 nucleotit. Các nucleosome được liên kết với nhau bởi các đoạn ADN và một protein histon, mỗi đoạn dài khoảng 15-100 cặp nucleotit. Khi tổ hợp được hình thành gọi là sợi cơ bản có chiều ngang khoảng 11nm. Sau đó sợi cơ bản cuộn xoắn thành sợi nhiễm sắc có chiều ngang khoảng 30nm. Sợi nhiễm sắc tiếp tục đóng xoắn tạo thành một ống rỗng có chiều ngang khoảng 300nm, gọi là sợi siêu xoắn. Quá trình đóng xoắn tiếp tục tạo thành cromatit có chiều ngang khoảng 700nm.
Quá trình cuộn xoắn nhiều của nhiễm sắc thể làm giảm chiều dài đáng kể từ 15000 lần cho đến 20000 lần so với chiều dài ban đầu. Nhiễm sắc thể dài nhất của con người chứa ADN khoảng 82mm, sau khi đóng xoắn cực đại giảm chỉ còn 10 micromet. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc tổ hợp và phân ly nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào.
Nhiễm sắc thể có một điểm thắt gọi là tâm động, chia nó thành hai phần (hay còn gọi là hai cánh tay): cánh ngắn (p) và cánh dài (q). Vị trí tâm động khác nhau tạo nên hình dạng đa dạng cho nhiễm sắc thể, là cơ sở để xác định vị trí của các gen cụ thể.
Nhiễm sắc thể đảm bảo DNA đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sao chép và phân phối chính xác trong các lần phân chia tế bào. Cấu trúc của nhiễm sắc thể giữ cho DNA quấn chặt quanh các protein giống như ống chỉ, (còn gọi histones), giúp DNA nằm gọn trong nhân tế bào. Ví dụ: Tất cả các phân tử DNA không liên kết chặt chẽ với histones, chúng có độ dài lên tới 6 feet ~ 1,83m. Trong trường hợp này, các phân tử DNA quá dài để nằm bên trong tế bào.
Sự phân chia tế bào liên tục là cần thiết cho sự phát triển và hoạt động bình thường của cơ thể, điều này tạo ra các tế bào mới thay thế tế bào già hoặc bị tổn thương. Do đó, việc đảm bảo sự toàn vẹn và phân bổ đều ADN trong quá trình phân bào là vô cùng quan trọng.
Những thay đổi về cấu trúc hoặc số lượng nhiễm sắc thể trong tế bào có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho cơ thể, bao gồm cả bệnh bạch cầu và các bệnh ung thư khác.
Số lượng và cấu trúc nhiễm sắc thể (NST) trong tế bào sinh sản đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển của thế hệ con cái. Khi trứng và tinh trùng mang đúng bộ NST, đứa trẻ sinh ra sẽ phát triển bình thường. Tuy nhiên, trong trường hợp hội chứng Down, có sự bất thường về số lượng NST – cụ thể là nhiễm sắc thể số 21 xuất hiện 3 bản sao thay vì 2 bản như ở người bình thường.
Ở người, mỗi tế bào bình thường chứa 23 cặp nhiễm sắc thể, tương ứng với 46 nhiễm sắc thể. Trong đó, 22 cặp là nhiễm sắc thể thường, giống nhau ở cả nam và nữ. Một cặp còn lại là nhiễm sắc thể đặc trưng cho giới tính (giới tính ở nữ là XX, còn ở nam là XY).
Khi xảy ra đột biến, số lượng nhiễm sắc thể trong tế bào sẽ biến đổi tùy thuộc vào tác nhân gây đột biến. Hai loại đột biến chính là đột biến lệch bội (số lượng nhiễm sắc thể của tế bào tăng hoặc giảm đi so với số lượng nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) của loài), đột biến đa bội (các tế bào đột biến đa bội có số lượng nhiễm sắc thể lớn hơn 2n và thường là bội số của n (ví dụ: 3n, 4n, 5n, …).
Nhiễm sắc thể mang gen, quyết định các đặc điểm di truyền như màu mắt, chiều cao, sức khỏe và nhiều đặc điểm khác của cơ thể. Ngoại trừ trường hợp sinh đôi cùng trứng, mỗi người đều sở hữu một bộ gen riêng biệt, được kế thừa từ cha mẹ. Sự biến đổi gen trong quá trình di truyền tạo nên sự đa dạng sinh học. Nghiên cứu bộ gen người đã giúp chúng ta hiểu rõ cơ chế di truyền và vai trò của gen trong sự phát triển của cơ thể.
Các bệnh liên quan đến bất thường nhiễm sắc thể có thể xuất hiện cả trên nhiễm sắc thể thường và nhiễm sắc thể giới tính. Khi số lượng hoặc cấu trúc của nhiễm sắc thể bị thay đổi, nó có thể dẫn đến các rối loạn nghiêm trọng về phát triển thể chất và trí tuệ. Dưới đây là một số bệnh phổ biến liên quan đến bất thường nhiễm sắc thể:
Bệnh lý di truyền có thể phát sinh từ bất kỳ cặp nhiễm sắc thể thường nào trong số 22 cặp, và không phân biệt giới tính khi mắc các bệnh – nghĩa là cả nam và nữ đều có thể bị ảnh hưởng như nhau. Trong số các rối loạn di truyền do bất thường nhiễm sắc thể thường, ba hội chứng được ghi nhận phổ biến nhất là Down, Edwards và Patau.
Với nhiễm sắc thể giới tính là tình trạng xảy ra khi số lượng hoặc cấu trúc của nhiễm sắc thể giới tính (X và Y) bị thay đổi so với bình thường. Điều này có thể dẫn đến nhiều vấn đề về sức khỏe, bao gồm các rối loạn về sinh sản, phát triển thể chất và trí tuệ.
Khuyến cáo y khoa: Các bài viết của Phòng khám Đa khoa Phương Nam chỉ có tính chất tham khảo, không thay thế cho việc chẩn đoán hoặc điều trị y khoa.