DNA, látka zodpovedná za vyjadrenie genetického zloženia všetkých živých organizmov, je dlhá úzka molekula Skladá sa z kostry cukru a fosfátu, ktorá podporuje presnú sekvenciu menších molekúl nazývaných nukleotidy základne. Bunky čítajú časti DNA nazývané gény, aby riadili produkciu proteínov, ktoré určujú vlastnosti bunky.
Chromatín a chromozómy sú rôzne formy toho istého materiálu, ktoré pôsobia zabalením molekúl DNA tak, aby sa zmestili a pracovali v malých bunkách. Balenie však nie je jedinou funkciou chromozómu a chromatínu. Môže tiež pomôcť regulovať génovú expresiu.
Výzva na balenie
Eukaryotické organizmy, ktoré zahŕňajú všetky okrem najjednoduchších foriem života, majú bunky, ktoré obsahujú centrálnu zamurovanú oblasť nazývanú jadro. Väčšina bunkovej DNA sa nachádza v jadre, čo predstavuje veľkú výzvu pre obal. Keby ste natiahli všetku DNA v ľudskej bunke, predĺžila by sa asi 3 metre.
Príroda našla spôsob, ako všetku túto DNA napchať do jadra s priemerom iba 1/100 000 metra. Bunka musí nielen pevne stláčať jadrovú DNA, ale musí tiež rozumne usporiadať DNA tak, aby bunka mala prístup k častiam, ktoré chce použiť.
Definícia chromatínu
Chromatín definujeme podľa jeho zloženia a funkcie. Chromatín je kombinácia DNA, ribonukleových kyselín a proteínov nazývaných históny, ktoré plnia bunkové jadro. Históny sa pripájajú k dvojzávitnicovým vláknam DNA a stláčajú ich. Chromatín vytvára guľôčkovité štruktúry nazývané nukleozómy, ktoré zhutňujú DNA faktorom šesť.
Šnúrka guľôčok sa potom stočí do tvaru dutej trubice, solenoid, ktorý je 40-krát kompaktnejší. Chromatín môže čiastočne dosiahnuť vysokú kompresiu neutralizáciou negatívnych elektrických nábojov, ktoré prevládajú v celej molekule DNA a ktoré by inak odolávali kompresii. Jeden typ chromatínu, nazývaný euchromatín, aktívne reguluje génovú aktivitu, zatiaľ čo heterochromatín udržuje pevne neaktívne oblasti molekuly DNA.
Keď je DNA pevne spojená, gény v tejto oblasti nie sú schopné transkripcie, pretože transkripčné mechanizmy (enzýmy a ďalšie molekuly) sa nemôžu fyzicky dostať do génu. Keď je chromatín voľne naviazaný, na druhej strane môžu byť gény ľahšie transkribované a exprimované.
Chromozómy
Chromozómy sa tvoria, keď sa má bunka deliť, a vtedy sa chromatín podobný špagetám ešte viac komprimuje, a to faktorom 10 000. Výsledným kondenzovaným telesom je chromozóm, ktorý sa zvyčajne podobá veľkému X. Štyri ramená X sa spájajú v centrálnej časti nazývanej centroméra. Väčšina ľudských buniek má 46 chromozómov v dvoch súboroch po 23, z ktorých každá bola darovaná rodičom.
Chromozómy sa duplikujú a počas delenia buniek sa rovnomerne distribuujú do každej dcérskej bunky. Po dokončení bunkového delenia chromozómy vstupujú do obdobia nazývaného medzifáza a uvoľňujú sa späť do vlákien chromatínu.
Prokaryoty majú niečo podobné ako chromozómy a chromatín, ale nie je to úplne to isté. Namiesto rovnakých komplexov, ktoré sú v eukaryotoch, prokaryoty jednoducho „navinú“ svoju DNA tak, aby sa zmestila do bunky. Prokaryoty tiež majú iba jeden „zhluk“ DNA, ktorý sa nazýva nukleoid. Aj keď s touto superzávitnicou sú spojené proteíny, nie je to rovnaká štruktúra alebo usporiadanie ako pri chromatíne.
Funkcia chromatínu: kondenzuje a relaxuje
Prepis nastáva iba počas medzifázy. Počas transkripcie bunka kopíruje špecifické gény DNA na RNA, ktorú následne prekladá do proteínov. Počas medzifázy je chromatín relatívne uvoľnený, čo umožňuje transkripčnému aparátu bunky prístup k génom DNA.
Euchromatín obklopuje gény vhodné na transkripciu a hrá v tomto procese aktívnu úlohu. Heterochomatín sa viaže na neaktívne časti molekuly DNA. Chromatín kondenzuje na chromozómy a potom sa znova uvoľňuje, keď sa bunka strieda medzi delením a medzifázou.