کروموزوم
کروموزوم (به انگلیسی: Chromosome)، بخشی با ساختار رشته‌ای از سلول است که اطلاعات ژنتیکی موجودات مختلف را در قالب ژن حمل می‌کند. ویژگی بارز هر کروموزوم فشردگی آن است. به عنوان مثال، 46 کروموزوم موجود در سلول‌های انسانی در کنار هم دارای طولی برابر با 200 نانومتر هستند. اگر این کروموزوم‌ها از حالت فشرده باز شوند، طول ماده ژنتیکی (ژنوم) کل، هر سلول انسانی برابر با ۲ متر خواهد شد.
فشردگی کروموزوم‌ها نقش مهمی در کمک به سازماندهی مواد ژنتیکی در طی تقسیم سلولی دارند و این امکان را به کروموزوم‌ها می‌دهند تا درون ساختمان هسته یک سلول قرار بگیرند که قطر متوسط آن در حدود 5 تا 10 میکرومتر است.
در ویروس‌ها نیز ماده ژنتیکی به قدری فشرده می‌شود که بتواند در کپسیدهای چند ضلعی یک ذره ویروسی که ممکن است قطری برابر با ۲۰ تا ۳۰ نانومتر داشته باشد، جای گیرند.
واژه کروموزوم از دو کلمه یونانی «کروما» (Chroma) به معنی رنگ و «زوما» (Soma) به معنی بدن گرفته شده است. دانشمندان این نام را برای کروموزوم انتخاب کرده‌اند، زیرا کروموزوم‌ها ساختارهای سلولی یا اجسام سلولی هستند که در رنگ آمیزی‌های سلولی به شدت رنگ می‌گیرند.
هر موجود زنده برای این که روند رشد و عملکرد خود را حفظ کند نیاز به تقسیم سلولی دارد. در طول تقسیم سلولی مرحله مهم، تقسیم DNA به طور کامل در میان دو سلول جدید است. کروموزوم‌ها بخش کلیدی از این فرایند هستند که سبب می‌شوند، مولکول DNA به طور دقیق همانندسازی کند و به طور یکسان بین دو سلول در طی تقسیم سلولی توزیع شود. در این میان ممکن است، گاهی خطاهایی نیز رخ دهد.
تغییرات در تعداد یا ساختمان کروموزوم‌های سلول‌های جدید ممکن است، مشکلات جدی را برای حیات این سلول‌ها ایجاد کند. برای مثال، در انسان یکی از انواع لوکمیا یا سرطان خون و برخی از سرطان‌ها به دلیل کروموزوم‌های معیوب به وجود می‌آیند. این کروموزوم‌های معیوب ممکن است دارای بخشی اضافی در کروموزوم یا فاقد بخشی از ساختمان اصلی کروموزوم سالم باشند.
گاهی در تقسیم سلولی، کروموزوم‌ها از نظر تعداد به درستی تقسیم نمی‌شوند و سلول‌های ایجاد شده از این تقسیم‌ها نیز قادر نیستند به درستی فعالیت کرده و به حیات خود ادامه دهند. مثال بارز این موضوع در انسان در افراد «سندروم داون» (به انگلیسی: Down Syndrome) قابل مشاهده است، به طوری که در سلول‌های این افراد به جای دو نسخه، سه نسخه از کروموزوم ۲۱ وجود دارد.
ساختار کروموزوم
کروموزوم‌ها ساختمانی دارند که درون هسته سلول‌ها، حتی با میکروسکوپ‌ها هم قابل مشاهده نیستند و تنها در زمان تقسیم سلولی می‌توان آن‌ها را دید. رشته‌های DNA برای افزایش تراکم در طول تقسیم سلولی، به شکل کروموزوم‌های بسیار فشرده در می‌آیند که در این حالت با میکروسکوپ‌ها قابل مشاهده می‌شوند. در واقع تمام اطلاعاتی که محققان از ساختار و عملکرد کروموزوم‌ها تاکنون به دست آورده‌اند، از مطالعه آن‌ها در زمان تقسیم سلولی به دست آمده است.
کروموزوم‌ها اولین بار در اواخر سال‌های ۱۸۰۰ میلادی مشاهده شدند. در آن زمان محققان هیچ گونه شناختی از ساختمان و عملکرد آن‌ها نداشتند. اولین اطلاعات در مورد ویژگی‌های کروموزوم‌ها در طول سال‌های ۱۹۰۰ توسط «توماس هانت مورگان» (به انگلیسی: Thomas Hunt Morgan) به دست آمد. مورگان توانست بین کروموزوم‌ها و ویژگی‌های ارثی ارتباط برقرار کند و اثبات کرد که کروموزوم X مربوط به تعیین جنسیت است و رنگ چشم را در مگس سرکه تعیین می‌کند.
هر کروموزوم از بخش‌های متفاوتی تشکیل شده که هر کدام عملکرد خاصی دارند:
سانترومر
هر کروموزوم یک نقطه انقباضی دارد که «سانترومر» (به انگلیسی: Centromere) خوانده می‌شود. کروموزوم‌ها از ناحیه سانترومر به دو بخش تقسیم می‌شوند و به هر کدام از این بخش‌ها «بازوهای کروموزوم» (به انگلیسی: Chromosome Arms) می‌گویند. سانترومرها همیشه در میانه کروموزوم‌ها قرار دارند و گاهی حتی یک سانترومر ممکن است نزدیک به انتهای کروموزوم قرار گیرد.
بازوی کوتاه به نام بازوی p نام‌گذاری شده و بازوی بلند کروموزوم بازوی q نام دارد. محل قرارگیری سانترومر در هر کروموزوم ویژگی‌های ساختاری آن کروموزوم را مشخص می‌کند و به وسیله آن می‌توان جایگاه هر ژن را بر روی کروموزوم مشخص کرد.
کروموزوم‌ها از ناحیه سانترومر در زمان تقسیم سلولی در میانه سلول ردیف می‌شوند. در ناحیه سانترومر پروتئین‌هایی به نام کینه‌توکور‌ها وجود دارند که محل اتصال رشته‌های کمربند تقسیم سلولی به کروموزوم‌ها هستند. زمانی که کروموزوم‌ها برای تولید سلول جدید شروع به تقسیم می‌کنند، سانترومرها محل اتصالی برای دو نیمه همانندسازی شده کروموزوم می‌سازند و کروموزوم‌های متصل شده از ناحیه سانترومر به یکدیگر، «کروماتیدهای خواهری» (به انگلیسی: Sister Chromatids) نام می‌گیرند.
تلومر
تلومرها بخش‌های تکراری از مولکول DNA هستند که در انتهای کروموزوم‌های خطی قرار می‌گیرند. این ناحیه از کروموزوم‌ها از ساختارهای انتهایی کروموزوم‌ها محافظت می‌کنند. عملکرد تلومرها در کروموزوم‌ها مانند محافظت قطعه پلاستیکی ابتدای بند کفش از یکپارچگی ساختار بند کفش است. در سلول‌های مختلف، تلومرها در هر تقسیم سلولی قطعه‌ای از ساختار خود را از دست می‌دهند. در واقع در هر بار تقسیم سلولی تلومرها کوتاه‌تر می‌شوند. هنگامی که تمام تلومرهای مولکول DNA از بین رفت، این مولکول دیگر قادر به تقسیم نیست.
گلبول‌های سفید و سایر سلول‌هایی که به طور مکرر تقسیم می‌شوند، دارای آنزیمی هستند که می‌تواند از نابودی تلومرها در کروموزوم‌ها، طی تقسیم سلولی جلوگیری کند؛ به همین دلیل است که می‌توانند طول عمر بیشتری داشته باشند.
تلومرها نقشی مهمی نیز در سرطان دارند. کروموزوم‌های سلول‌های سرطانی بدخیم معمولا در طول تقسیم سلولی تلومرهای خود را از دست نمی‌دهند و همین امر سبب می‌شود که بتوانند به صورت نامحدود تقسیم شده و سرطان را در سراسر بدن گسترش دهند.