DNR, medžiaga, atsakinga už visų gyvų organizmų genetinės sudėties išraišką, yra ilga siaura molekulė susideda iš cukraus-fosfato pagrindo, kuris palaiko tikslią mažesnių molekulių, vadinamų nukleotidu, seką pagrindai. Ląstelės skaito DNR dalis, vadinamą genais, norėdamos kontroliuoti baltymų, nustatančių ląstelės savybes, gamybą.
Chromatinas ir chromosomos yra skirtingos tos pačios medžiagos formos, kurios veikia pakuodamos DNR molekules, kad tilptų ir veiktų mažose ląstelėse. Tačiau pakuotė nėra vienintelė chromosomų ir chromatino funkcija. Jis taip pat gali padėti reguliuoti genų ekspresiją.
Pakavimo iššūkis
Eukariotiniai organizmai, apimančios visas, išskyrus paprasčiausias gyvenimo formas, turi ląsteles, kuriose yra centrinis atitvertas regionas, vadinamas branduoliu. Didžioji ląstelės DNR dalis yra branduolyje, o tai kelia nemažą iššūkį. Jei ištiestumėte visą DNR žmogaus ląstelėje, ji išsiplėstų apie 3 metrus.
Gamta rado būdą, kaip sukišti visą tą DNR į branduolį, kurio skersmuo yra tik 1/100 000 metro. Ląstelė turi ne tik sandariai suspausti branduolinę DNR, bet ir protingai sutvarkyti DNR, kad ląstelė galėtų pasiekti norimas naudoti dalis.
Chromatino apibrėžimas
Mes apibūdiname chromatiną pagal jo sudėtį ir funkciją. Chromatinas yra DNR, ribonukleino rūgščių ir baltymų, vadinamų histonais, derinys, užpildantis ląstelės branduolį. Histonai prisitvirtina ir suspaudžia dvigubas spiralines DNR grandines. Chromatinas suformuoja į granules panašias struktūras, vadinamas nukleosomomis, sutankindamas DNR šešis kartus.
Karoliukų virvelė susisuka į tuščiavidurio vamzdžio formą - solenoidą, kuris yra 40 kartų kompaktiškesnis. Chromatinas gali pasiekti didelį suspaudimą iš dalies neutralizuodamas neigiamus elektrinius krūvius, kurie vyrauja visoje DNR molekulėje ir kurie priešingu atveju būtų atsparūs suspaudimui. Viena chromatino rūšis, vadinama euchromatinu, aktyviai reguliuoja genų aktyvumą, o heterochromatinas išlaiko neaktyvius DNR molekulės regionus.
Kai DNR yra glaudžiai susijusi, to regiono genų negalima perrašyti, nes transkripcijos mechanizmai (fermentai ir kitos molekulės) negali fiziškai patekti į geną. Kita vertus, kai chromatinas yra laisvai surištas, genus galima lengviau perrašyti ir išreikšti.
Chromosomos
Chromosomos susidaro, kai ląstelė ruošiasi dalytis, tuo metu į spagečius panašus chromatinas dar labiau suspaudžiamas 10 000 kartų. Gautas sutirštėjęs kūnas yra chromosoma, paprastai panaši į didelę X. Keturios X rankos susijungia ties centrine dalimi, vadinama centromera. Daugumoje žmogaus ląstelių yra 46 chromosomos dviejuose 23 rinkiniuose, kurių kiekvieną dovanoja vienas iš tėvų.
Chromosomos pasikartoja ir pasiskirsto tolygiai kiekvienai dukterinei ląstelei. Baigus ląstelių dalijimąsi, chromosomos patenka į periodą, vadinamą tarpfaziu, ir vėl palengvėja į chromatino gijas.
Prokariotai turi kažką panašaus į chromosomas ir chromatiną, tačiau tai nėra visiškai tas pats. Vietoj tų pačių kompleksų, kurie yra eukariotuose, prokariotai tiesiog „super ritina“ savo DNR, kad tilptų ją ląstelės viduje. Prokariotai taip pat turi tik vieną DNR „gumulą“, vadinamą nukleoidu. Nors yra baltymų, susijusių su šia supervyniojimu, jos struktūra ar struktūra nėra tokia pati kaip chromatino.
Chromatino funkcija: sutirštinkite ir atsipalaiduokite
Transkripcija vyksta tik tarpfazės metu. Transkripcijos metu ląstelė nukopijuoja specifinius DNR genus į RNR, kurias vėliau paverčia baltymais. Interfazės metu chromatinas yra gana atsipalaidavęs, leidžiant ląstelės transkripcijos mašinai pasiekti DNR genus.
Euchromatinas supa genus, kurie yra tinkami transkripcijai, ir vaidina aktyvų vaidmenį procese. Heterochomatinas prisijungia prie neaktyvių DNR molekulės dalių. Chromatinas kondensuojasi į chromosomas ir tada vėl atsipalaiduoja, kai ląstelė keičiasi dalijimuisi ir fazėmis.