Что такое хроматин и хромосомы?

ДНК, вещество, ответственное за выражение генетической структуры всех живых организмов, представляет собой длинную узкую молекулу. состоит из сахарно-фосфатного остова, который поддерживает точную последовательность более мелких молекул, называемых нуклеотидами. базы. Клетки считывают участки ДНК, называемые генами, чтобы контролировать производство белков, которые определяют характеристики клетки.

Хроматин и хромосомы - это разные формы одного и того же материала, которые работают, упаковывая молекулы ДНК, чтобы соответствовать и работать в крошечных клетках. Однако упаковка - не единственная функция хромосомы и хроматина. Он также может помогать регулировать экспрессию генов.

Эукариотические организмы, которые включают в себя все формы жизни, кроме простейших, имеют клетки, содержащие центральную отгороженную область, называемую ядром. Большая часть клеточной ДНК находится в ядре, что создает серьезные проблемы с упаковкой. Если растянуть всю ДНК в человеческой клетке, она вырастет примерно на 3 метра.

Природа нашла способ поместить всю эту ДНК в ядро ​​диаметром всего 1/100 000 метра. Клетка должна не только плотно сжимать ядерную ДНК, она также должна разумно упорядочить ДНК, чтобы клетка могла получить доступ к тем частям, которые она хочет использовать.

Мы определяем хроматин по его составу и функциям. Хроматин представляет собой комбинацию ДНК, рибонуклеиновых кислот и белков, называемых гистонами, которые заполняют ядро ​​клетки. Гистоны прикрепляются к двойным спиральным цепям ДНК и сжимают их. Хроматин образует бусинки, называемые нуклеосомами, уплотняя ДНК в шесть раз.

Затем нитка бусинок сворачивается в форму полой трубки, соленоида, которая в 40 раз компактнее. Хроматин может достичь высокого сжатия частично за счет нейтрализации отрицательных электрических зарядов, которые преобладают по всей молекуле ДНК и которые в противном случае сопротивлялись бы сжатию. Один тип хроматина, называемый эухроматином, активно регулирует активность генов, в то время как гетерохроматин удерживает неактивные области молекулы ДНК прочно связанными.

Когда ДНК плотно связана, гены в этой области не могут быть транскрибированы, поскольку механизмы транскрипции (ферменты и другие молекулы) не могут физически добраться до гена. С другой стороны, когда хроматин слабо связан, гены легче транскрибируются и экспрессируются.

Хромосомы образуются, когда клетка собирается делиться, когда спагетти-подобный хроматин сжимается еще больше, в 10 000 раз. Получившееся уплотненное тело представляет собой хромосому, которая обычно напоминает большую X. Четыре плеча X соединяются в центральной части, называемой центромерой. Большинство человеческих клеток имеют 46 хромосом в двух наборах по 23 хромосомы, каждый из которых был подарен родителем.

Хромосомы дублируются и равномерно распределяются по каждой дочерней клетке во время деления клетки. После завершения деления клеток хромосомы вступают в период, называемый интерфазой, и возвращаются в нити хроматина.

Прокариоты имеют что-то похожее на хромосомы и хроматин, но это не совсем то же самое. Вместо тех же комплексов, которые есть у эукариот, прокариоты просто «свертывают» свою ДНК, чтобы приспособить ее внутри клетки. Прокариоты также имеют только один «комок» ДНК, называемый нуклеоидом. Хотя с этой суперспирализацией связаны белки, это не такая же структура или устройство, как хроматин.

Транскрипция происходит только во время интерфазы. Во время транскрипции клетка копирует определенные гены ДНК на РНК, которые впоследствии переводятся в белки. Во время интерфазы хроматин относительно расслаблен, позволяя транскрипционному аппарату клетки получать доступ к генам ДНК.

Эухроматин окружает гены, подходящие для транскрипции, и играет активную роль в этом процессе. Гетерохоматин прикрепляется к неактивным частям молекулы ДНК. Хроматин конденсируется в хромосомы, а затем снова расслабляется, когда клетка чередуется между делением и интерфазой.