Какво представляват хроматинът и хромозомите?

ДНК, веществото, отговорно за изразяване на генетичния състав на всички живи организми, е дълга тясна молекула съставен от захарно-фосфатен скелет, който поддържа точна последователност от по-малки молекули, наречени нуклеотиди бази. Клетките четат части от ДНК, наречени гени, за да контролират производството на протеини, които установяват характеристиките на клетката.

Хроматинът и хромозомите са различни форми на един и същ материал, които работят чрез опаковане на ДНК молекули, за да се поберат и работят в малки клетки. Опаковката обаче не е единствената функция на хромозомата и хроматина. Той може също да функционира, за да помогне за регулиране на генната експресия.

Еукариотни организми, които включват всички, освен най-простите форми на живот, имат клетки, които съдържат централен ограден регион, наречен ядро. По-голямата част от ДНК на клетката се намира в ядрото, което създава доста предизвикателство за опаковане. Ако разтегнете цялата ДНК в човешка клетка, тя ще се простира на около 3 метра.

Природата е намерила начин да натъпче цялата тази ДНК в ядро ​​с диаметър само 1/100 000 от метър. Клетката не само трябва плътно да компресира ядрената ДНК, но и трябва разумно да подреди ДНК, така че клетката да има достъп до частите, които иска да използва.

Определяме хроматина според неговия състав и функция. Хроматин е комбинация от ДНК, рибонуклеинови киселини и протеини, наречени хистони, които запълват клетъчното ядро. Хистоните се прикрепват и компресират двойно спиралните нишки на ДНК. Хроматинът образува подобни на зърна структури, наречени нуклеозоми, уплътнявайки ДНК с фактор шест.

След това низът от мъниста се навива във форма на куха тръба - соленоид, който е 40 пъти по-компактен. Хроматинът може да постигне висока компресия отчасти чрез неутрализиране на отрицателните електрически заряди, които преобладават в молекулата на ДНК и които иначе биха устояли на компресията. Един тип хроматин, наречен еухроматин, активно регулира генната активност, докато хетерохроматинът поддържа неактивните области на ДНК молекулата здраво свързани.

Когато ДНК е здраво свързана, гените в този регион не могат да бъдат транскрибирани, тъй като транскрипционните машини (ензими и други молекули) не могат физически да стигнат до гена. Когато хроматинът е слабо свързан, от друга страна, гените могат да бъдат по-лесно транскрибирани и експресирани.

Хромозомите се образуват, когато клетката е на път да се раздели, по това време спагети-подобният хроматин се компресира още повече, с фактор 10 000. Полученото кондензирано тяло е хромозома, която обикновено прилича на голям X. Четирите рамена на X се съединяват в централната част, наречена центромера. Повечето човешки клетки имат 46 хромозоми в два комплекта по 23, всеки комплект дарен от родител.

Хромозомите се дублират и разпределят равномерно във всяка дъщерна клетка по време на клетъчното делене. След приключване на клетъчното делене, хромозомите навлизат в период, наречен интерфаза и се успокояват отново в хроматинови вериги.

Прокариотите имат нещо подобно на хромозомите и хроматина, но не е съвсем същото. Вместо същите комплекси, които са в еукариотите, прокариотите просто "суперспирализират" своята ДНК, за да я поберат в клетката. Прокариотите също имат само една "група" ДНК, наречена нуклеоид. Въпреки че има протеини, свързани с това супернавиване, това не е същата структура или структура като хроматин.

Транскрипцията се случва само по време на интерфаза. По време на транскрипцията клетката копира специфични ДНК гени върху РНК, които впоследствие трансформира в протеини. По време на интерфазата, хроматинът е относително отпуснат, което позволява на транскрипционните машини на клетката да имат достъп до ДНК гени.

Еухроматинът обгражда гени, отговарящи на условията за транскрипция, и играе активна роля в процеса. Хетерохоматинът се свързва с неактивни части от ДНК молекулата. Хроматинът се кондензира в хромозоми и след това отново се отпуска, когато клетката се редува между делене и интерфаза.