Zawartość
DNA, substancja odpowiedzialna za ekspresję struktury genetycznej wszystkich żywych organizmów, jest długą, wąską cząsteczką złożoną z szkieletu cukrowo-fosforanowego, który wspiera precyzyjną sekwencję mniejszych cząsteczek zwanych zasadami nukleotydowymi. Komórki odczytują sekcje DNA zwane genami, aby kontrolować produkcję białek, które określają cechy komórki.
Chromatyna i chromosomy to różne formy tego samego materiału, które działają poprzez upakowanie cząsteczek DNA w celu dopasowania i działania w małych komórkach. Jednak pakowanie nie jest jedyną funkcją chromosomu i chromatyny. Może również działać w celu regulacji ekspresji genów.
Wyzwanie dotyczące pakowania
Organizmy eukariotyczne, które obejmują wszystkie poza najprostszymi formami życia, mają komórki, które zawierają centralny, odcięty region zwany jądrem. Większość DNA komórki znajduje się w jądrze, co stanowi dość trudne wyzwanie pakowania. Jeśli rozciągniesz całe DNA w ludzkiej komórce, rozciągnie się ono na około 3 metry.
Natura znalazła sposób na upchnięcie całego tego DNA w jądro o średnicy zaledwie 1/100 000 metra. Komórka musi nie tylko ściśle ścisnąć jądro DNA, ale musi także rozsądnie ułożyć DNA, aby komórka mogła uzyskać dostęp do części, których chce użyć.
Definicja chromatyny
Chrominę definiujemy na podstawie jej makijażu i funkcji. Chromatyna to połączenie DNA, kwasów rybonukleinowych i białek zwanych histonami, które wypełniają jądro komórkowe. Histony łączą się i ściskają podwójnie helikalne nici DNA. Chromina tworzy struktury podobne do kulek zwane nukleosomami, zagęszczając DNA sześciokrotnie.
Sznur paciorków następnie zwinięty jest w kształt pustej rurki, solenoidu, który jest 40 razy bardziej zwarty. Chromatyna może osiągnąć wysoką kompresję częściowo poprzez neutralizację ujemnych ładunków elektrycznych, które dominują w cząsteczce DNA i które w przeciwnym razie byłyby odporne na kompresję. Jeden rodzaj chromatyny, zwany euchromatyną, aktywnie reguluje aktywność genów, podczas gdy heterochromatyna utrzymuje ściśle nieaktywne regiony cząsteczki DNA.
Kiedy DNA jest ściśle związane, geny w tym regionie nie mogą być transkrybowane, ponieważ maszyneria transkrypcyjna (enzymy i inne cząsteczki) nie może fizycznie dostać się do genu. Z drugiej strony, gdy chromatyna jest luźno związana, geny mogą być łatwiej transkrybowane i wyrażane.
Chromosomy
Chromosomy powstają, gdy komórka ma się podzielić, w tym czasie chromatyna podobna do spaghetti kompresuje się jeszcze bardziej, 10 000 razy. Powstały skondensowany korpus jest chromosomem, który zwykle przypomina duży X. Cztery ramiona X łączą się w centralnej części zwanej centromerem. Większość komórek ludzkich ma 46 chromosomów w dwóch zestawach po 23, każdy zestaw podarowany przez rodzica.
Chromosomy duplikują się i rozkładają równomiernie do każdej komórki potomnej podczas podziału komórki. Po zakończeniu podziału komórek chromosomy wchodzą w okres zwany interfazą i wracają do nici chromatyny.
Prokarioty mają coś podobnego do chromosomów i chromatyny, ale to nie jest takie samo. Zamiast tych samych kompleksów, które są w eukariotach, prokarioty po prostu „superskręcają” swoje DNA, aby dopasować je do komórki. Prokarioty mają również tylko jedną „kępkę” DNA zwaną nukleoidem. Chociaż z tym superskręcaniem związane są białka, nie jest to ta sama struktura ani struktura co chromatyna.
Funkcja chromatyny: Kondensacja i relaks
Transkrypcja zachodzi tylko podczas fazy. Podczas transkrypcji komórka kopiuje określone geny DNA na RNA, który następnie przekształca się w białka. Podczas interfazy chromatyna jest relatywnie zrelaksowana, umożliwiając maszynerii transkrypcyjnej dostęp do genów DNA.
Euchromatyna otacza geny kwalifikujące się do transkrypcji i odgrywa aktywną rolę w tym procesie. Heterochomatin przyłącza się do nieaktywnych części cząsteczki DNA. Chromatyna ulega kondensacji do chromosomów, a następnie ponownie się rozluźnia, gdy komórka zmienia się między podziałem i fazą.