מה הם כרומטין וכרומוזומים?

ה- DNA, החומר האחראי לביטוי ההרכב הגנטי של כל האורגניזמים החיים, הוא מולקולה צרה וארוכה מורכב משדרה סוכר-פוספט התומכת ברצף מדויק של מולקולות קטנות יותר הנקראות נוקלאוטיד בסיסים. תאים קוראים קטעי DNA המכונים גנים כדי לשלוט בייצור חלבונים הקובעים את מאפייני התא.

כרומטין וכרומוזומים הם צורות שונות של אותו חומר שפועל על ידי אריזת מולקולות DNA כדי להתאים ולפעול בתאים זעירים. אריזות אינן תפקוד הכרומוזום והכרומטין היחיד. זה יכול גם לתפקד כדי לעזור לווסת את ביטוי הגנים.

אורגניזמים אוקריוטיים, הכוללים את כל צורות החיים, למעט הפשוטות ביותר, מכילים תאים המכילים אזור מוקף דופן המכונה הגרעין. רוב ה- DNA של התא שוכן בגרעין, מה שיוצר אתגר לאריזה למדי. אם תמתח את כל ה- DNA בתא אנושי, זה היה משתרע על כ -3 מטרים.

הטבע מצא דרך למלא את כל ה- DNA הזה בגרעין שקוטרו רק 1/10000 מטר. לא רק שהתא חייב לדחוס היטב את ה- DNA הגרעיני, הוא גם צריך לארגן את ה- DNA בצורה הגיונית כך שתא יוכל לגשת לחלקים שהוא רוצה להשתמש בהם.

אנו מגדירים כרומטין על פי איפורו ותפקודו. כרומטין הוא שילוב של DNA, חומצות ריבונוקלאיות וחלבונים הנקראים היסטונים הממלאים את גרעין התא. ההיסטונים נצמדים לדחיסת חוטי ה- DNA הכפול-סליליים ודוחסים אותם. הכרומטין יוצר מבנים דמויי חרוזים הנקראים נוקלאוזומים, ודוחסים את ה- DNA בגורם שש.

מחרוזת החרוזים ואז מתפתלת לצורת צינור חלול, הסולנואיד, שהוא קומפקטי פי 40. כרומטין יכול להשיג דחיסה גבוהה בין השאר על ידי נטרול המטענים החשמליים השליליים השולטים בכל מולקולת ה- DNA ואשר לא יתנגד לדחיסה. סוג אחד של כרומטין, הנקרא euchromatin, מווסת באופן פעיל את פעילות הגן, בעוד שהטרוכרומטין שומר על אזורים לא פעילים של מולקולת ה- DNA קשורים היטב.

כאשר ה- DNA קשור היטב, לא ניתן לתעתק את הגנים באזור זה מכיוון שמכונות התעתיק (אנזימים ומולקולות אחרות) אינן יכולות להגיע פיזית לגן. לעומת זאת, כאשר הכרומטין קשור באופן רופף, ניתן לתמלל ולהביע בקלות רבה יותר גנים.

כרומוזומים נוצרים כאשר תא עומד להתחלק, ובאותה עת הכרומטין דמוי הספגטי נדחס עוד יותר, בפקטור של 10,000. הגוף המעובה המתקבל הוא כרומוזום, הדומה בדרך כלל ל- X גדול. ארבע זרועות ה- X מצטרפות לחלק המרכזי הנקרא צנטרומר. ברוב התאים האנושיים יש 46 כרומוזומים בשתי קבוצות של 23, כל קבוצה נתרמת על ידי הורה.

הכרומוזומים משכפלים את עצמם ומתפזרים באופן שווה לכל תא בת במהלך חלוקת התאים. לאחר סיום חלוקת התאים, הכרומוזומים נכנסים לתקופה הנקראת אינטרפאזה ומקלים בחזרה על גדילי הכרומטין.

לפרוקריוטים יש משהו שדומה לכרומוזומים ולכרומטין, אבל זה לא ממש אותו דבר. במקום אותם קומפלקסים שנמצאים באאוקריוטים, פרוקריוטים פשוט "מעלים" את ה- DNA שלהם בכדי להתאים אותו לתא. לפרוקריוטים יש גם "גוש" אחד של DNA הנקרא נוקלאואיד. אמנם יש חלבונים הקשורים לריפוי-על זה, אך אין זה אותו מבנה או הגדרה כמו הכרומטין.

תמלול מתרחש רק במהלך שלב. במהלך השעתוק, התא מעתיק גנים דנ"א ספציפיים אל ה- RNA, אותו הוא מתרגם לאחר מכן לחלבונים. במהלך שלב, הכרומטין יחסית רגוע, ומאפשר למכונות התעתיק של התא לגשת לגנים של ה- DNA.

Euchromatin מקיף גנים הזכאים לשעתוק ומשחק תפקיד פעיל בתהליך. הטרוכומטין נצמד לחלקים לא פעילים של מולקולת ה- DNA. הכרומטין מתעבה לכרומוזומים ואז נרגע שוב כשהתא מתחלף בין חלוקה ובין שלב.