DNA, tvar odgovorna za izražavanje genetskog sastava svih živih organizama, duga je uska molekula sastavljen od šećerno-fosfatne okosnice koja podupire precizan slijed manjih molekula zvanih nukleotid baze. Stanice čitaju dijelove DNK koji se nazivaju geni kako bi kontrolirali proizvodnju proteina koji uspostavljaju karakteristike stanice.
Kromatin i kromosomi su različiti oblici istog materijala koji djeluju tako da pakiraju molekule DNA kako bi se uklopili i djeluju u sićušnim stanicama. Pakiranje ipak nije jedina funkcija kromosoma i kromatina. Također može funkcionirati kao pomoć u regulaciji ekspresije gena.
Izazov ambalaže
Eukariotski organizmi, koji uključuju sve osim najjednostavnijih oblika života, imaju stanice koje sadrže središnju zidanu regiju koja se naziva jezgra. Većina DNK stanice boravi u jezgri, što stvara popriličan izazov za pakiranje. Ako biste ispružili svu DNK u ljudskoj stanici, ona bi se protezala oko 3 metra.
Priroda je pronašla način da svu tu DNK strpa u jezgru promjera samo 1 / 100.000 metara. Stanica ne samo da mora čvrsto stisnuti nuklearnu DNA, već mora i razumno rasporediti DNK tako da stanica može pristupiti dijelovima koje želi koristiti.
Definicija kromatina
Kromatin definiramo prema sastavu i funkciji. Kromatin kombinacija je DNA, ribonukleinskih kiselina i proteina nazvanih histoni koji ispunjavaju staničnu jezgru. Histoni se pričvršćuju i komprimiraju dvostruke spiralne niti DNA. Kromatin tvori strukture slične zrncima zvane nukleosomi, sabijajući DNA faktor šest.
Niz kuglica zatim se namota u šuplji oblik cijevi, solenoid, koji je 40 puta kompaktniji. Kromatin može postići visoku kompresiju djelomično neutralizirajući negativne električne naboje koji prevladavaju u cijeloj molekuli DNA i koji bi se inače oduprli kompresiji. Jedna vrsta kromatina, nazvana euhromatin, aktivno regulira aktivnost gena, dok heterokromatin održava neaktivna područja molekule DNA čvrsto povezanima.
Kad je DNA čvrsto vezana, geni u toj regiji ne mogu se transkribirati jer mehanizmi za transkripciju (enzimi i druge molekule) fizički ne mogu doći do gena. S druge strane, kada je kromatin labavo vezan, geni se mogu lakše transkribirati i izraziti.
Kromosomi
Kromosomi nastaju kad se stanica namjerava podijeliti, a u to vrijeme kromatin nalik na špagete još se više komprimira, i to za faktor 10 000. Rezultirajuće zgusnuto tijelo je kromosom koji obično nalikuje velikom X. Četiri kraka X spajaju se na središnjem dijelu koji se naziva centromera. Većina ljudskih stanica ima 46 kromosoma u dva seta od po 23, a svaki set daruje roditelj.
Kromosomi se dupliciraju i ravnomjerno raspoređuju u svaku kćerku ćeliju tijekom stanične diobe. Nakon završetka diobe stanica, kromosomi ulaze u razdoblje koje se naziva interfaza i vraćaju se u lance kromatina.
Prokarioti imaju nešto slično kromosomima i kromatinu, ali to nije sasvim isto. Umjesto istih kompleksa koji se nalaze u eukarionima, prokarionti jednostavno "supermotaju" svoju DNK kako bi je smjestili unutar stanice. Prokarioti također imaju samo jednu "nakupinu" DNA koja se naziva nukleoid. Iako postoje proteini povezani s ovim supermotanjem, to nije ista struktura ili postavka kao kromatin.
Funkcija kromatina: kondenzirati i opustiti
Transkripcija se događa samo tijekom međufaze. Tijekom transkripcije, stanica kopira specifične DNK gene na RNA, koji potom pretvara u proteine. Tijekom interfaze, kromatin je relativno opušten, što omogućuje staničnim transkripcijskim strojevima pristup DNK genima.
Euchromatin okružuje gene koji ispunjavaju uvjete za transkripciju i igra aktivnu ulogu u procesu. Heterohomatin se veže za neaktivne dijelove molekule DNA. Kromatin se kondenzira u kromosome, a zatim se ponovno opušta dok se stanica izmjenjuje između diobe i interfaze.