DNA, det stof, der er ansvarlig for at udtrykke den genetiske sammensætning af alle levende organismer, er et langt smalt molekyle sammensat af en sukker-fosfat-rygrad, der understøtter en præcis sekvens af mindre molekyler kaldet nukleotid baser. Celler læser sektioner af DNA kaldet gener for at kontrollere produktionen af proteiner, der fastslår cellens egenskaber.
Kromatin og kromosomer er forskellige former for det samme materiale, der fungerer ved at pakke DNA-molekyler til at passe og fungere i små celler. Emballage er dog ikke den eneste kromosom- og kromatinfunktion. Det kan også fungere for at hjælpe med at regulere genekspression.
Emballageudfordring
Eukaryote organismer, der inkluderer alle undtagen de enkleste livsformer, har celler, der indeholder en central afvægget region kaldet kernen. Det meste af en celles DNA befinder sig i kernen, hvilket skaber en hel del emballageudfordring. Hvis du strakte alt DNA ud i en menneskelig celle, ville det strække sig omkring 3 meter.
Naturen har fundet en måde at stoppe alt det DNA i en kerne, der kun er 1/100.000 meter i diameter. Ikke alene skal cellen komprimere det nukleare DNA tæt, det skal også fornuftigt arrangere DNA'et, så en celle kan få adgang til de dele, den ønsker at bruge.
Kromatindefinition
Vi definerer kromatin ved dets makeup og funktion. Kromatin er en kombination af DNA, ribonukleinsyrer og proteiner kaldet histoner, der fylder cellekernen. Histonerne binder sig til og komprimerer de dobbelt-spiralformede tråde af DNA. Kromatinet danner perlelignende strukturer kaldet nukleosomer og komprimerer DNA'et med en faktor på seks.
Strengen af perler rulles derefter op i en hul rørform, solenoiden, som er 40 gange mere kompakt. Kromatin kan opnå høj kompression til dels ved at neutralisere de negative elektriske ladninger, der dominerer i hele DNA-molekylet, og som ellers ville modstå kompression. En type chromatin, kaldet euchromatin, regulerer aktivt genaktivitet, mens heterochromatin holder inaktive områder af DNA-molekylet tæt bundet.
Når DNA'et er tæt bundet, kan generne i regionen ikke transskriberes, da transkriptionsmaskineriet (enzymer og andre molekyler) ikke fysisk kan komme til genet. Når kromatin er løst bundet, kan gener derimod lettere transkriberes og udtrykkes.
Kromosomer
Kromosomer dannes, når en celle er ved at dele sig, på hvilket tidspunkt komprimerer den spaghetti-lignende kromatin endnu mere med en faktor på 10.000. Den resulterende kondenserede krop er et kromosom, der normalt ligner et stort X. De fire arme på X'en slutter sig til den centrale del kaldet centromeren. De fleste humane celler har 46 kromosomer i to sæt på 23, hvert sæt doneret af en forælder.
Kromosomerne duplikerer sig selv og fordeler sig jævnt til hver dattercelle under celledeling. Når celledelingen er afsluttet, går kromosomerne ind i en periode kaldet interfase og letter tilbage i kromatintråde.
Prokaryoter har noget, der ligner kromosomer og kromatin, men det er ikke helt det samme. I stedet for de samme komplekser, der findes i eukaryoter, "superspoler" prokaryoter simpelthen deres DNA for at passe det inde i cellen. Prokaryoter har også kun en "klump" af DNA kaldet nukleoid. Mens der er proteiner forbundet med denne supercoiling, er det ikke den samme struktur eller opsætning som kromatin.
Kromatinfunktion: Kondensere og slappe af
Transkription forekommer kun i mellemfasen. Under transkription kopierer cellen specifikke DNA-gener på RNA, som den efterfølgende oversættes til proteiner. Under mellemfasen er kromatinet relativt afslappet, hvilket giver cellens transkriptionsmaskiner adgang til DNA-gener.
Euchromatin omgiver gener, der er kvalificerede til transkription, og spiller en aktiv rolle i processen. Heterochomatin binder sig til inaktive dele af DNA-molekylet. Kromatin kondenseres til kromosomer og slapper derefter af igen, når cellen veksler mellem deling og mellemfase.
