Hva er kromatin og kromosomer?

DNA, stoffet som er ansvarlig for å uttrykke den genetiske sammensetningen av alle levende organismer, er et langt smalt molekyl sammensatt av en sukker-fosfat ryggrad som støtter en presis sekvens av mindre molekyler kalt nukleotid baser. Celler leser seksjoner av DNA kalt gener for å kontrollere produksjonen av proteiner som etablerer cellens egenskaper.

Kromatin og kromosomer er forskjellige former av det samme materialet som fungerer ved å pakke DNA-molekyler for å passe og operere i små celler. Emballasje er ikke den eneste kromosom- og kromatinfunksjonen. Det kan også fungere for å regulere genuttrykk.

Eukaryote organismer, som inkluderer alle unntatt de enkleste livsformene, har celler som inneholder en sentral vegger som kalles kjernen. Det meste av DNA fra en celle ligger i kjernen, noe som skaper en ganske emballasjemessig utfordring. Hvis du strakte ut alt DNA i en menneskelig celle, ville det strekke seg rundt 3 meter.

Naturen har funnet en måte å fylle alt DNA i en kjerne som bare er 1/100 000 meter i diameter. Ikke bare må cellen komprimere det kjernefysiske DNAet tett, det må også fornuftig ordne DNA slik at en celle får tilgang til delene den vil bruke.

Vi definerer kromatin med sminke og funksjon. Kromatin er en kombinasjon av DNA, ribonukleinsyrer og proteiner som kalles histoner som fyller cellekjernen. Histonene fester seg til og komprimerer de dobbelthjulede strengene av DNA. Kromatinet danner perlelignende strukturer som kalles nukleosomer, og komprimerer DNA med en faktor på seks.

Strengen av perler spoler seg deretter til en hul rørform, solenoiden, som er 40 ganger mer kompakt. Kromatin kan oppnå høy kompresjon delvis ved å nøytralisere de negative elektriske ladningene som dominerer i hele DNA-molekylet, og som ellers ville motstå kompresjon. Én type kromatin, kalt eukromatin, regulerer aktivt genaktivitet, mens heterokromatin holder inaktive områder av DNA-molekylet tett bundet.

Når DNA er tett bundet, kan ikke gener i den regionen transkriberes siden transkripsjonsmaskineriet (enzymer og andre molekyler) ikke fysisk kan komme til genet. Når kromatin er løst bundet, kan gener derimot lettere transkriberes og uttrykkes.

Kromosomer dannes når en celle er i ferd med å dele seg, på hvilket tidspunkt komprimerer det spaghettilignende kromatinet ytterligere, med en faktor på 10.000. Den resulterende kondenserte kroppen er et kromosom, som vanligvis ligner et stort X. De fire armene til X blir sammen med den sentrale delen som kalles sentromeren. De fleste menneskelige celler har 46 kromosomer i to sett med 23, hvert sett donert av en forelder.

Kromosomene dupliserer seg selv og fordeler seg jevnt til hver dattercelle under celledeling. Etter at celledelingen er ferdig, går kromosomene inn i en periode som kalles interfase og lettes tilbake i kromatintråder.

Prokaryoter har noe som ligner på kromosomer og kromatin, men det er ikke helt det samme. I stedet for de samme kompleksene som er i eukaryoter, "prokaryoter" bare "superspole" sitt DNA for å få plass i det i cellen. Prokaryoter har også bare en "klump" av DNA kalt nukleoid. Selv om det er proteiner assosiert med denne supercoiling, er det ikke samme struktur eller oppsett som kromatin.

Transkripsjon skjer bare i mellomfasen. Under transkripsjon kopierer cellen spesifikke DNA-gener på RNA, som den deretter oversettes til proteiner. Under mellomfasen er kromatinet relativt avslappet, slik at cellens transkripsjonsmaskineri får tilgang til DNA-gener.

Euchromatin omgir gener som er kvalifisert for transkripsjon og spiller en aktiv rolle i prosessen. Heterochomatin fester seg til inaktive deler av DNA-molekylet. Kromatin kondenseres til kromosomer og slapper av igjen når cellen veksler mellom deling og mellomfase.