염색체

 세포 안에 유전자의 형태로 유전정보를 가지고 있는 실 모양의 현미경적 구조.

 염색체의 구조와 위치는 원핵세포와 진핵세포를 나누는 기준이 된다. 세균이나 남조류와 같이 원핵세포로 구성된 생물에서는 염색체가 전부 디옥시리보핵산(deoxyribonucleic acid/DNA)으로 구성되어 있다. 원핵세포의 단일염색체는 핵막으로 둘러싸여 있지 않지만, 진핵세포의 염색체는 막으로 둘러싸인 핵 안에 존재한다. 진핵세포의 염색체는 주위에 단백질이 붙어 있는 DNA로 구성되어 있다. 원핵세포와 진핵세포 모두, 염색체상에 존재하는 DNA의 염기배열에 의해 유전정보가 결정된다.

 모든 종(種)은 고유한 염색체수를 가지고 있다. 무성생식을 하는 종에서의 염색체수는 그 생물을 구성하는 모든 세포들에 있어 동일하지만, 유성생식을 하는 생물에서는, 몸을 구성하는 체세포의 염색체수는 이배체(2n)이고, 성세포 또는 배우자의 염색체수는 반수체(n)이다. 반수체의 염색체는 감수분열 과정에서 생성된다. 수정과정에서 2개의 배우자가 결합해 이배체 염색체를 갖는 단세포인 접합자를 이룬다. 체세포는 유사분열에 의해 분열한다. 세포분열과 세포분열 사이에 유전물질인 염색질은 염색사라고 하는 필라멘트의 망구조로 핵 전체에 퍼져 있다. 이러한 긴 필라멘트는 풀려진 염색체로부터 형성되는데 이 상태에서 표면적이 넓어짐으로써 DNA 합성을 촉진하는 것으로 보인다. 이 시기에 DNA의 양이 배(倍)로 복제된다.

 세포분열이 시작될 때 염색사는 응축되어 꼬이고 단백질 층에 둘러싸여 아주 작은 염색체를 형성한다. 실제로 각 염색체는 동원체에 의해 서로 결합되어 있는 1쌍의 염색분체로 이루어져 있다. 동원체는 염색분체를 세포의 반대편 끝으로 끌어당기는 구조물인 방추사와 결합하는 부분이다. 세포분열의 중간단계에서 중심체가 복제되고 염색분체쌍이 나뉘게 되는데 각 염색분체는 이 시기에 독립된 염색체가 된다. 세포가 분열하면 2개의 딸세포는 하나의 완전한 염색체 세트(이배체)를 가지게 된다. 이어 새로 형성된 딸세포의 염색체가 풀리게 되고 필라멘트의 망구조가 다시 형성된다. 성(性)이 분리되어 있는 생물체는 기본적으로 성염색체와 상염색체(常染色體)의 2가지 형태 염색체가 있다. 

염색체는 염색사로 구성되어 있으며 이것을 염색을 해 보면 진하게 염색되는 부분이 있는데 이 부분을 이질 염색질 (heterochromatin)이라 부르고 염색이 잘 되지 않는 부분을 진정 염색질(euchromatin)이라 부른다. 이질 염색질은 상당히 많이 꼬여 있기때문에 전사나 다른 유전 활동이 덜 함에 비하여 진정 염색질은 덜 꼬여 있기 때문에 전사나 다른 유전활동이 활발하게 일어 날 수 있다.

염색체의 구조는 동원체(centromere)을 중심으로 가장 끝부분에 존재하는 단부동원체형 (telocentric), 끝부분과 동원체 부분까지를 말단 동원체형(acrocentric),동원체 부분을 중부 동원체형(metacentric)으로 나눌 수 있다. 특히 가장 끝부분에 존재하는 부분을 말단소립(telomere)이라 불린다.  DNA가 복제가 되고 분열이 될때에 사용되는 많은 기구들은 염색체상에 결합을 한 후에 바로 유전자를 복제 하는 것이 아니라 일정한 부분을 이동을 한후에 유전자를 복사하게 된다. 즉 이 기구들이 말단소립이라는 아무 의미없는 연속적인 염기서열에 결합을 하여 일정부분을 이동한 후에 유전자들을 복제를 시작하게 된다. 만약 이 말단소립부분이 없다면 염색체 끝부분에 존재하는 유전자에 복제기구들이 결합을 하게 되어서 결국 이 부분에 해당하는 부분은 복제를 할 수 없게 되는데 이런 오류를 막기 위하여 존재한다고 전해지며 현재 밝혀진 바로는 노화에도 이 말단소립이 관여 한다고 알려져 있다.