DNA, snov, ki je odgovorna za izražanje genetske sestave vseh živih organizmov, je dolga ozka molekula sestavljen iz sladkorno-fosfatne hrbtenice, ki podpira natančno zaporedje manjših molekul, imenovanih nukleotid baze. Celice berejo odseke DNK, imenovane gene, za nadzor proizvodnje beljakovin, ki določajo značilnosti celice.
Kromatin in kromosomi so različne oblike istega materiala, ki delujejo tako, da pakirajo molekule DNA, da se prilegajo in delujejo v majhnih celicah. Pakiranje pa ni edina funkcija kromosoma in kromatina. Lahko tudi pomaga pri uravnavanju izražanja genov.
Izziv embalaže
Evkariontski organizmi, ki vključujejo vse razen najpreprostejših oblik življenja, imajo celice, ki vsebujejo osrednje obzidje, imenovano jedro. Večina DNK celice je v jedru, kar ustvarja precejšen izziv za pakiranje. Če bi raztegnili vso DNK v človeški celici, bi segala približno 3 metre.
Narava je našla način, da vso to DNK stlači v jedro s premerom le 1 / 100.000 metrov. Celica ne samo, da mora tesno stisniti jedrsko DNK, ampak jo mora tudi smiselno razporediti, tako da ima celica dostop do delov, ki jih želi uporabiti.
Definicija kromatina
Kromatin definiramo po sestavi in funkciji. Kromatin je kombinacija DNA, ribonukleinskih kislin in proteinov, imenovanih histoni, ki napolnijo celično jedro. Histoni se pritrdijo in stisnejo dvojno vijačne verige DNA. Kromatin tvori zrncu podobne strukture, imenovane nukleosomi, ki DNK stisnejo za faktor šest.
Vrvica kroglic se nato zvije v 40-krat kompaktnejšo votlo obliko cevi, elektromagnet. Kromatin lahko doseže visoko kompresijo deloma z nevtralizacijo negativnih električnih nabojev, ki prevladujejo v celotni molekuli DNA in bi se sicer upirali stiskanju. Ena vrsta kromatina, imenovana evhromatin, aktivno uravnava gensko aktivnost, medtem ko heterokromatin ohranja tesno vezane neaktivne regije molekule DNA.
Ko je DNA tesno vezana, genov v tej regiji ni mogoče prepisati, saj stroji za prepisovanje (encimi in druge molekule) fizično ne morejo priti do gena. Ko je kromatin ohlapno vezan, pa lahko gene lažje prepišemo in izrazimo.
Kromosomi
Kromosomi nastanejo, ko se celica kmalu deli, takrat pa se špageti podoben kromatin še dodatno stisne, in sicer za faktor 10.000. Nastalo zgoščeno telo je kromosom, ki je običajno podoben velikemu X. Štirje kraki X se združijo na osrednjem delu, imenovanem centromera. Večina človeških celic ima 46 kromosomov v dveh sklopih po 23, vsak komplet pa podari starš.
Kromosomi se podvajajo in enakomerno porazdelijo v vsako hčerinsko celico med delitvijo celic. Po končani delitvi celic kromosomi vstopijo v obdobje, imenovano interfaza, in se spet sprostijo v verige kromatina.
Prokarionti imajo nekaj podobnega kromosomom in kromatinu, vendar ni povsem enako. Namesto istih kompleksov, ki so v evkariontih, prokarionti svojo DNK preprosto "super tuljajo", da jo prilegajo celici. Tudi prokarionti imajo samo eno "grudo" DNA, imenovano nukleoid. Čeprav obstajajo beljakovine, povezane s tem super navitjem, to ni enaka struktura ali postavitev kot kromatin.
Funkcija kromatina: zgosti in sprosti
Transkripcija se zgodi samo med fazo. Med transkripcijo celica kopira specifične gene DNA v RNA, ki jih nato pretvori v beljakovine. Med interfazo je kromatin razmeroma sproščen, kar omogoča celičnim transkripcijskim strojem dostop do genov DNA.
Euchromatin obdaja gene, ki so primerni za transkripcijo, in igra aktivno vlogo v procesu. Heterohomatin se veže na neaktivne dele molekule DNA. Kromatin se kondenzira v kromosome in se nato sprosti, ko se celica izmenjuje med delitvijo in medfazo.
