Mitä ovat kromatiini ja kromosomit?

DNA, aine, joka on vastuussa kaikkien elävien organismien geneettisen rakenteen ilmentämisestä, on pitkä kapea molekyyli koostuu sokeri-fosfaattirungosta, joka tukee pienempien molekyylien tarkkaa sekvenssiä, jota kutsutaan nukleotidiksi emäkset. Solut lukevat geeneiksi kutsutun DNA: n osioita kontrolloidakseen solun ominaisuudet vahvistavien proteiinien tuotantoa.

Kromatiini ja kromosomit ovat saman materiaalin eri muotoja, jotka toimivat pakkaamalla DNA-molekyylejä sopimaan pieniin soluihin ja toimimaan niissä. Pakkaus ei kuitenkaan ole ainoa kromosomi- ja kromatiinifunktio. Se voi myös toimia säätelemällä geenien ilmentymistä.

Eukaryoottiset organismit, joka sisältää kaikki paitsi yksinkertaisimmat elämänmuodot, on soluja, jotka sisältävät keskeisen aidatun alueen, jota kutsutaan ytimeksi. Suurin osa solun DNA: sta sijaitsee ytimessä, mikä aiheuttaa melkoisen pakkaushaasteen. Jos venytät kaiken DNA: n ihmissolussa, se ulottuu noin 3 metriä.

Luonto on löytänyt tavan täyttää kaikki tämä DNA ytimeen, jonka halkaisija on vain 1/100 000 metriä. Sen lisäksi, että solun on puristettava tiiviisti ydin-DNA: ta, sen on myös järjestettävä DNA järkevästi siten, että solu pääsee käsiksi haluamiinsa osiin.

Määritämme kromatiinin sen koostumuksen ja toiminnan perusteella. Kromatiini on DNA: n, ribonukleiinihappojen ja histoneiksi kutsuttujen proteiinien yhdistelmä, joka täyttää solun ytimen. Histonit kiinnittyvät ja puristavat DNA: n kaksoiskierteiset säikeet. Kromatiini muodostaa helmimäisiä rakenteita, joita kutsutaan nukleosomeiksi, tiivistämällä DNA: n kuusi kertaa.

Helminauha kelautuu sitten onttoon putken muotoon, solenoidiksi, joka on 40 kertaa pienempi. Kromatiini voi saavuttaa korkean puristuksen osittain neutraloimalla negatiiviset sähkövaraukset, jotka vallitsevat koko DNA-molekyylissä ja jotka muuten vastustaisivat puristusta. Yksi kromatiinityyppi, jota kutsutaan eukromatiiniksi, säätelee aktiivisesti geeniaktiivisuutta, kun taas heterokromatiini pitää DNA-molekyylin passiiviset alueet tiukasti sitoutuneina.

Kun DNA on sitoutunut tiiviisti, kyseisen alueen geenejä ei voida transkriptoida, koska transkriptiokoneisto (entsyymit ja muut molekyylit) ei pääse fyysisesti geeniin. Kun kromatiini on löyhästi sitoutunut, geenit voidaan sen sijaan helpommin transkriptoida ja ilmentää.

Kromosomit muodostuvat, kun solu on jakautumassa, jolloin spagettimainen kromatiini puristuu vielä enemmän, kertoimella 10000. Tuloksena oleva tiivistynyt kappale on kromosomi, joka yleensä muistuttaa suurta X: tä. X: n neljä haaraa yhdistyvät keskiosaan, jota kutsutaan centromereiksi. Suurimmalla osalla ihmissoluista on 46 kromosomia kahdessa 23 ryhmässä, joista kukin on lahjoittanut vanhemmat.

Kromosomit kopioivat itsensä ja jakautuvat tasaisesti kullekin tytärsolulle solujen jakautumisen aikana. Kun solujen jakautuminen on päättynyt, kromosomit siirtyvät interfaasiksi kutsuttuun jaksoon ja helpottuvat takaisin kromatiinisäikeiksi.

Prokaryooteilla on jotain samanlaista kuin kromosomit ja kromatiini, mutta se ei ole aivan sama. Eukaryooteissa olevien kompleksien sijasta prokaryootit yksinkertaisesti "kelaavat" DNA: nsa sovittamaan sen soluun. Prokaryooteilla on myös vain yksi DNA-kasa, jota kutsutaan nukleoidiksi. Vaikka tähän superkäämiön liittyy proteiineja, se ei ole sama rakenne tai kokoonpano kuin kromatiini.

Transkriptio tapahtuu vain interfaasin aikana. Transkription aikana solu kopioi spesifiset DNA-geenit RNA: lle, jotka se myöhemmin muuntaa proteiineiksi. Interfaasin aikana kromatiini on suhteellisen rento, jolloin solun transkriptiokoneisto pääsee DNA-geeneihin.

Eukromatiini ympäröi geenejä, jotka ovat kelvollisia transkriptioon, ja sillä on aktiivinen rooli prosessissa. Heterokomatiini kiinnittyy DNA-molekyylin passiivisiin osiin. Kromatiini kondensoituu kromosomeihin ja rentoutuu sitten taas, kun solu vaihtaa jakautumisen ja interfaasin välillä.