DNS, viela, kas atbild par visu dzīvo organismu ģenētiskā uzbūves izpausmi, ir gara šaura molekula sastāv no cukura-fosfāta mugurkaula, kas atbalsta precīzu mazāku molekulu secību, ko sauc par nukleotīdu bāzes. Šūnas nolasa DNS sadaļas, ko sauc par gēniem, lai kontrolētu olbaltumvielu ražošanu, kas nosaka šūnas īpašības.
Hromatīns un hromosomas ir viena un tā paša materiāla dažādas formas, kas darbojas, iesaiņojot DNS molekulas, lai tās ietilptu un darbotos sīkās šūnās. Iepakojums tomēr nav vienīgā hromosomu un hromatīna funkcija. Tas var darboties arī, lai palīdzētu regulēt gēnu ekspresiju.
Iepakojuma izaicinājums
Eikariotu organismi, kas ietver visus, izņemot vienkāršākos dzīves veidus, šūnās ir centrālais nošķirts reģions, ko sauc par kodolu. Lielākā daļa šūnas DNS atrodas kodolā, kas rada diezgan lielu izaicinājumu. Ja jūs izstieptu visu DNS cilvēka šūnā, tas stieptos apmēram 3 metrus.
Daba ir atradusi veidu, kā visu šo DNS iebāzt kodolā, kura diametrs ir tikai 1/100 000 metru. Šūnai ne tikai cieši jāsaspiež kodola DNS, bet arī saprātīgi jāsakārto DNS tā, lai šūna varētu piekļūt tām daļām, kuras tā vēlas izmantot.
Hromatīna definīcija
Mēs definējam hromatīnu pēc tā sastāva un funkcijas. Hromatīns ir DNS, ribonukleīnskābju un olbaltumvielu, ko sauc par histoniem, kombinācija, kas aizpilda šūnu kodolu. Histoni piestiprinās un saspiež dubultās spirāles DNS virknes. Hromatīns veido lodītēm līdzīgas struktūras, ko dēvē par nukleosomām, saspiežot DNS ar koeficientu seši.
Pēc tam pērlīšu virkne savijas dobās caurules formā - solenoīdā, kas ir 40 reizes kompaktāka. Hromatīns daļēji var sasniegt augstu saspiešanu, neitralizējot negatīvos elektriskos lādiņus, kas dominē visā DNS molekulā un kas pretējā gadījumā pretotos saspiešanai. Viena veida hromatīns, ko sauc par euhromatīnu, aktīvi regulē gēnu aktivitāti, bet heterohromatīns uztur cieši saistītus neaktīvos DNS molekulas reģionus.
Kad DNS ir cieši saistīts, gēnus šajā reģionā nav iespējams pārrakstīt, jo transkripcijas mehānisms (fermenti un citas molekulas) fiziski nevar nokļūt pie gēna. Savukārt, ja hromatīns ir brīvi saistīts, gēnus var vieglāk pārrakstīt un izteikt.
Hromosomas
Hromosomas veidojas, kad šūna gatavojas sadalīties, un šajā laikā spageti līdzīgais hromatīns saspiež vēl vairāk, ar koeficientu 10 000. Iegūtais kondensētais ķermenis ir hromosoma, kas parasti atgādina lielu X. Četras X rokas apvienojas centrālajā daļā, ko sauc par centromēru. Lielākajai daļai cilvēka šūnu ir 46 hromosomas divos 23 komplektos, katru no tiem ziedo vecāki.
Hromosomas dublējas un vienmērīgi sadalās katrai meitas šūnai šūnu dalīšanās laikā. Pēc šūnu dalīšanas pabeigšanas hromosomas nonāk periodā, ko sauc par starpfāzēm, un atkal atgriežas hromatīna pavedienos.
Prokariotiem ir kaut kas līdzīgs hromosomām un hromatīnam, taču tas nav gluži tas pats. To pašu kompleksu vietā, kas atrodas eikariotos, prokarioti vienkārši "satin" savu DNS, lai to ievietotu šūnā. Prokariotiem ir arī tikai viena DNS "kopa", ko sauc par nukleoīdu. Lai gan ir olbaltumvielas, kas saistītas ar šo superkoļu, tā nav tāda pati struktūra vai iestatījums kā hromatīns.
Hromatīna funkcija: kondensējieties un atslābinieties
Transkripcija notiek tikai starpfāzes laikā. Transkripcijas laikā šūna kopē specifiskus DNS gēnus uz RNS, kurus pēc tam pārveido olbaltumvielās. Starpfāzes laikā hromatīns ir relatīvi atvieglots, ļaujot šūnas transkripcijas mašīnai piekļūt DNS gēniem.
Euhromatīns ieskauj gēnus, kas ir piemēroti transkripcijai, un spēlē aktīvu lomu šajā procesā. Heterohomatīns pievienojas neaktīvām DNS molekulas daļām. Hromatīns kondensējas hromosomās un pēc tam atkal atslābinās, kad šūna pārmaiņus dalās ar starpfāzēm.