Cosa sono la cromatina e i cromosomi?

Il DNA, la sostanza responsabile dell'espressione del corredo genetico di tutti gli organismi viventi, è una molecola lunga e stretta composto da uno scheletro zucchero-fosfato che supporta una precisa sequenza di molecole più piccole chiamate nucleotidi basi. Le cellule leggono sezioni di DNA chiamate geni per controllare la produzione di proteine ​​che stabiliscono le caratteristiche della cellula.

La cromatina e i cromosomi sono forme diverse dello stesso materiale che funzionano impacchettando le molecole di DNA per adattarsi e funzionare in cellule minuscole. Tuttavia, l'imballaggio non è l'unica funzione cromosomica e della cromatina. Può anche funzionare per aiutare a regolare l'espressione genica.

Organismi eucarioti, che includono tutte le forme di vita tranne le più semplici, hanno cellule che contengono una regione centrale delimitata da pareti chiamata nucleo. La maggior parte del DNA di una cellula risiede nel nucleo, il che crea una vera sfida per il confezionamento. Se allungassi tutto il DNA in una cellula umana, si estenderebbe di circa 3 metri.

La natura ha trovato un modo per inserire tutto quel DNA in un nucleo di solo 1/100.000 di metro di diametro. Non solo la cellula deve comprimere strettamente il DNA nucleare, ma deve anche sistemare sensibilmente il DNA in modo che una cellula possa accedere alle porzioni che vuole usare.

Definiamo la cromatina per la sua composizione e funzione. cromatina è una combinazione di DNA, acidi ribonucleici e proteine ​​chiamate istoni che riempiono il nucleo cellulare. Gli istoni si attaccano e comprimono i filamenti a doppia elica del DNA. La cromatina forma strutture simili a perline chiamate nucleosomi, compattando il DNA di un fattore sei.

Il filo di perline si avvolge quindi in una forma di tubo cavo, il solenoide, che è 40 volte più compatto. La cromatina può ottenere un'elevata compressione in parte neutralizzando le cariche elettriche negative che predominano in tutta la molecola del DNA e che altrimenti resisterebbero alla compressione. Un tipo di cromatina, chiamata eucromatina, regola attivamente l'attività genica, mentre l'eterocromatina mantiene strettamente legate le regioni inattive della molecola di DNA.

Quando il DNA è strettamente legato, i geni in quella regione non possono essere trascritti poiché il meccanismo di trascrizione (enzimi e altre molecole) non può raggiungere fisicamente il gene. Quando la cromatina è legata in modo lasco, d'altra parte, i geni possono essere trascritti ed espressi più facilmente.

I cromosomi si formano quando una cellula sta per dividersi, momento in cui la cromatina simile a spaghetti si comprime ulteriormente, di un fattore di 10.000. Il corpo condensato risultante è un cromosoma, che di solito assomiglia a una grande X. I quattro bracci della X si uniscono nella porzione centrale chiamata centromero. La maggior parte delle cellule umane ha 46 cromosomi in due serie di 23, ciascuna serie donata da un genitore.

I cromosomi si duplicano e si distribuiscono uniformemente a ciascuna cellula figlia durante la divisione cellulare. Dopo che la divisione cellulare è terminata, i cromosomi entrano in un periodo chiamato interfase e ritornano in filamenti di cromatina.

I procarioti hanno qualcosa di simile ai cromosomi e alla cromatina, ma non è esattamente la stessa cosa. Invece degli stessi complessi presenti negli eucarioti, i procarioti semplicemente "avvolgono" il loro DNA per adattarlo all'interno della cellula. I procarioti hanno anche solo un "grumo" di DNA chiamato nucleoide. Sebbene ci siano proteine ​​associate a questo superavvolgimento, non è la stessa struttura o configurazione della cromatina.

La trascrizione avviene solo durante l'interfase. Durante la trascrizione, la cellula copia specifici geni del DNA sull'RNA, che successivamente traduce in proteine. Durante l'interfase, la cromatina è relativamente rilassata, consentendo al meccanismo di trascrizione della cellula di accedere ai geni del DNA.

L'eucromatina circonda i geni idonei per la trascrizione e svolge un ruolo attivo nel processo. L'eterocomatina si lega alle porzioni inattive della molecola del DNA. La cromatina si condensa in cromosomi e poi si rilassa di nuovo mentre la cellula si alterna tra divisione e interfase.