Cromosoma - biologia molecolare

Un cromosoma è una struttura biologica all'interno della quale, attraverso differenti forme, è presente, in parte o in toto, l'informazione genetica. L'esatta definizione del termine è in discussione poiché le principali classi biologiche e i virus conservano il genoma in modi molto differenti.

Lo scopo dei cromosomi è quello di compattare l'informazione genetica in strutture capaci di ridurre le dimensioni dei filamenti e, contemporaneamente, di preservarne la struttura e l'integrità.

Il genoma dei virus consiste in un solo acido nucleico, a DNA o RNA, a singolo o doppio filamento. L'acido nucleico può, inoltre, essere presente sia in forma lineare sia circolare. I procarioti, generalmente, mostrano un singolo cromosoma circolare a doppio filamento, formato esclusivamente da DNA anche se, accompagnato al singolo cromosoma, possono esistere dei piccoli frammenti d'informazione, dotati di meccanismi propri di espressione e replicazione, chiamati plasmidi.

Secondo alcuni pareri, tanto i virus quanto i  batteri non presentano dei veri e propri cromosomi ma dei semplici frammenti di DNA o RNA. È negli eucarioti che il termine "cromosoma" è comunemente accettato.

Cromosoma virale

Il materiale genetico, in un virus, è presente sotto forma di singolo o doppio filamento. Alcuni virus possiedono un cromosoma lineare, altri circolare formato da DNA o da RNA. Per questa ragione, dal punto di vista della genetica, i virus - pur essendo entità extra-biologiche relativamente semplici - possiedono un eterogeneo e complicato sistema cromosomico.

La maggiore limitazione del cromosoma virale è di tipo quantitativo ed è data dal volume interno del capside. Il capside è una struttura proteica che delimita il virus, solitamente formata da un singolo tipo di proteina. Per questa ragione i virus, e la progenie generata, possiedono un cromosoma con un numero di paia di basi relativamente simile. All'interno del capside, infatti, il volume libero è molto limitato anche dalla presenza di un pool proteico virale che assolve alcune funzioni, tra cui quelle di riconoscimento di specifici target a livello della membrana della cellula ospite.

Cromosoma batterico

I batteri possiedono, solitamente, un singolo cromosoma circolare a doppio filamento di DNA. A differenza dei virus utilizzano soltanto l'acido deossiribonucleico (DNA) anziché l'acido ribonucleico (RNA). A volte, il cromosoma è affiancato da altri piccoli cromosomi circolari o, più precisamente, filamenti doppi di DNA circolari, chiamati plasmidi. I plasmidi rappresentano delle entità genomiche relativamente complesse e particolari, poiché si replicano in modo indipendente dal cromosoma "principale" e, inoltre, attuano un ingegnoso meccanismo di trasferimento e d'integrazione tra differenti cellule.

Cromosoma eucariotico

Il cromosoma eucariotico è presente all'interno del nucleo dove, in base allo stato cellulare, può assumere delle morfologie particolari. Il ciclo cellulare, dunque, è molto influente nei confronti della struttura e della morfologia dei cromosomi.

Dal punto di vista molecolare, i cromosomi eucariotici sono formati dalla cromatina che rappresenta una sostanza formata dal DNA e da una fitta, e complessa impalcatura proteica.

Struttura dei cromosomi eucariotici

Un cromosoma eucariotico è una struttura complessa, sia dal punto di vista strutturale che funzionale. Un singolo cromatidio è formato dalla cromatina e può essere "suddiviso" in tre regioni: alle due estremità vi è un telomero mentre al centro trova posto il centromero.

I telomeri sono presenti alle estremità di ogni singolo cromosoma e sono caratteristici per la presenza di sequenze ripetute di nucleotidi. La funzione dei telomeri è quella di impedire che le estremità di un cromosoma possano aderire con altri cromosomi, sia a livello del telomero sia in zone non telomeriche. In base alla fase del ciclo cellulare, i cromosomi possono apparire in formazioni differenti: durante la metafase i cromatidi sono uniti tra loro, nella loro tipica formazione a X oppure a Y, in anafase iniziano a separarsi grazie alla forza di trazione dei microtubuli e in telofase sono del tutto separati.