რა არის ქრომატინი და ქრომოსომები?

დნმ, ნივთიერება, რომელიც პასუხისმგებელია ყველა ცოცხალი ორგანიზმის გენეტიკური შემადგენლობის გამოხატვაზე, გრძელი ვიწრო მოლეკულაა შედგება შაქრის ფოსფატის ხერხემალისგან, რომელიც მხარს უჭერს უფრო მცირე მოლეკულების ზუსტ მიმდევრობას, რომელსაც ნუკლეოტიდს უწოდებენ ბაზები. უჯრედები კითხულობენ დნმ – ის მონაკვეთებს, რომლებსაც გენები ეწოდება, რათა გააკონტროლონ ცილების წარმოქმნა, რომლებიც განსაზღვრავენ უჯრედის მახასიათებლებს.

ქრომატინი და ქრომოსომები ერთი და იგივე მასალის სხვადასხვა ფორმაა, რომლებიც მუშაობს დნმ-ის მოლეკულების შეფუთვით, რათა მოთავსდეს და იმოქმედოს პატარა უჯრედებში. შეფუთვა არ არის ერთადერთი ქრომოსომა და ქრომატინის ფუნქცია. მას ასევე შეუძლია ფუნქციონირება, რათა დაეხმაროს გენის გამოხატვის რეგულირებაში.

ეუკარიოტული ორგანიზმები, რომელიც მოიცავს ცხოვრების ყველა უმარტივეს ფორმას, გარდა ამისა, აქვს უჯრედები, რომლებიც შეიცავს ცენტრალურ კედლებულ რეგიონს, რომელსაც ბირთვს უწოდებენ. უჯრედის დნმ-ის უმეტესობა ბირთვში მდებარეობს, რაც საკმაოდ შეფუთვის გამოწვევას ქმნის. თუ ადამიანის უჯრედში გაჭიმული იქნებით მთელი დნმ, ის დაახლოებით 3 მეტრი გაგრძელდება.

ბუნებამ იპოვა გზა, რომ მთელი ეს დნმ ჩაეტარებინა ბირთვში, რომლის დიამეტრი მხოლოდ 1 / 100,000 მეტრია. უჯრედმა არა მხოლოდ მჭიდროდ უნდა შეკუმშოს ბირთვული დნმ, არამედ გონივრულად უნდა მოაწყოს დნმ, რომ უჯრედს ჰქონდეს წვდომა იმ ნაწილების, რომელთა გამოყენებაც სურს.

ჩვენ განვსაზღვრავთ ქრომატინს მისი შემადგენლობითა და ფუნქციით. ქრომატინი არის დნმ-ის, რიბონუკლეინის მჟავებისა და ცილების კომბინაცია, რომელსაც ჰისტონები ეწოდება და უჯრედის ბირთვს ავსებენ. ჰისტონები ემატება და შეკუმშავს დნმ-ის ორმაგ სპირალურ ძაფებს. ქრომატინი ქმნის მძივის მსგავს სტრუქტურებს, რომლებსაც ნუკლეოზომები ჰქვია და დნმ-ს ექვსი ფაქტორით ატკეპნის.

მძივების სიმები შემდეგ ხვდება მილის ფორმის, სოლენოიდის, რომელიც 40 – ჯერ უფრო კომპაქტურია. ქრომატინს შეუძლია მიაღწიოს მაღალ კომპრესიას ნაწილობრივ უარყოფითი ელექტრული მუხტების განეიტრალებით, რომლებიც დომინირებს დნმ-ის მოლეკულაში და წინააღმდეგ შემთხვევაში წინააღმდეგობას გაუწევს შეკუმშვას. ქრომატინის ერთი სახეობა, ევქრომატინი, აქტიურად არეგულირებს გენის აქტივობას, ხოლო ჰეტეროქრომატი დნმ-ის მოლეკულის არააქტიურ რეგიონებს მჭიდროდ აკავშირებს.

როდესაც დნმ მჭიდროდ არის შეკრული, ამ რეგიონში გენების ტრანსკრიფცია შეუძლებელია, რადგან ტრანსკრიფციული აპარატურა (ფერმენტები და სხვა მოლეკულები) ფიზიკურად ვერ მოხვდება გენი. როდესაც ქრომატინი თავისუფლად იკვრება, მეორეს მხრივ, გენების გადაწერა და გამოხატვა უფრო მარტივად შეიძლება.

ქრომოსომები წარმოიქმნება, როდესაც უჯრედი დაყოფას აპირებს, ამ დროს სპაგეტის მსგავსი ქრომატინი კიდევ უფრო იკუმშება, 10,000 ფაქტორით. შედეგად შედედებული სხეული არის ქრომოსომა, რომელიც ჩვეულებრივ ჰგავს დიდ X- ს. X- ის ოთხი მკლავი უერთდება ცენტრალურ ნაწილს, რომელსაც ცენტრომერი ეწოდება. ადამიანის უჯრედების უმეტესობას აქვს 46 ქრომოსომა 23 ნაკრებიდან, თითოეული კომპლექტი მშობლის მიერ არის ნაჩუქარი.

ქრომოსომები დუბლირება ხდება და უჯრედის გაყოფის დროს თანაბრად ნაწილდება თითოეულ ქალიშვილ უჯრედში. უჯრედების დაყოფის დასრულების შემდეგ, ქრომოსომები შედიან იმ პერიოდში, რომელსაც ეწოდება ინტერფაზა და ადვილად იბრუნებენ ქრომატინის ძაფებში.

პროკარიოტებს აქვთ მსგავსი რამ ქრომოსომებისა და ქრომატინისა, მაგრამ ეს სულაც არ არის იგივე. ეუკარიოტებში არსებული იგივე კომპლექსების ნაცვლად, პროკარიოტებმა უბრალოდ "გადააცილეს" თავიანთი დნმ, რათა უჯრედში მოთავსდნენ. პროკარიოტებს აქვთ დნმ-ის მხოლოდ ერთი „გროვა“, რომელსაც ნუკლეოიდი ეწოდება. მიუხედავად იმისა, რომ ამ სუპერკოპირებასთან ასოცირდება ცილები, ეს არ არის იგივე სტრუქტურა ან წყობა, როგორც ქრომატინი.

ტრანსკრიფცია ხდება მხოლოდ ინტერფაზის დროს. ტრანსკრიფციის დროს, უჯრედისი ასლის სპეციფიკურ დნმ – ის გენებს RNA– ზე, რომელსაც შემდეგ ცილებად გარდაქმნის. ინტერფაზის დროს, ქრომატინი შედარებით მოდუნებულია, რაც საშუალებას აძლევს უჯრედის ტრანსკრიფციულ აპარატს, მიიღონ დნმ – ის გენები.

ევქრომატინი გარს აკრავს ტრანსკრიფციის უფლებას და ამ პროცესში აქტიურ როლს ასრულებს. ჰეტეროქომატინი ენიჭება დნმ-ის მოლეკულის არააქტიურ ნაწილებს. ქრომატინი იკუმშება ქრომოსომებად და შემდეგ კვლავ მოდუნდება, რადგან უჯრედი მონაცვლეობასა და ინტერფაზას შორის იცვლება.