ДНК, супстанца одговорна за изражавање генетског састава свих живих организама, дугачки је уски молекул састављен од шећерно-фосфатне окоснице која подржава прецизан низ мањих молекула званих нуклеотид базе. Ћелије читају делове ДНК зване гени за контролу производње протеина који утврђују карактеристике ћелије.
Хроматин и хромозоми су различити облици истог материјала који делују тако што пакују молекуле ДНК како би се уклопили и деловали у сићушним ћелијама. Паковање, међутим, није једина функција хромозома и хроматина. Такође може да функционише као помоћ у регулисању експресије гена.
Изазов амбалаже
Еукариотски организми, који укључују све осим најједноставнијих облика живота, имају ћелије које садрже централну зидану регију која се назива језгро. Већина ћелијске ДНК борави у језгру, што ствара приличан изазов за паковање. Ако бисте испружили сву ДНК у људској ћелији, она би се протезала око 3 метра.
Природа је пронашла начин да сву ту ДНК стрпа у језгро чији је пречник само 1/100 000 метра. Ћелија не само да мора чврсто стиснути нуклеарну ДНК, већ мора и разумно распоредити ДНК тако да ћелија може приступити деловима које жели да користи.
Дефиниција хроматина
Хроматин дефинишемо по саставу и функцији. Хроматин је комбинација ДНК, рибонуклеинских киселина и протеина званих хистони који испуњавају ћелијско језгро. Хистони се прикаче и стисну двоструке спиралне нити ДНК. Хроматин формира зрнасте структуре зване нуклеозоми, сабијајући ДНК фактор шест.
Низ перли се затим намота у шупљи облик цеви, соленоид, који је 40 пута компактнији. Хроматин може делимично да постигне високу компресију неутралишући негативне електричне набоје који превладавају у читавом молекулу ДНК и који би се иначе одупирали компресији. Једна врста хроматина, названа еухроматин, активно регулише активност гена, док хетерохроматин одржава неактивне регионе молекула ДНК чврсто повезаним.
Када је ДНК чврсто везана, гени у том региону не могу да се транскрибирају, јер машине за транскрипцију (ензими и други молекули) физички не могу да дођу до гена. С друге стране, када је хроматин лабаво везан, гени се могу лакше транскрибовати и изразити.
Хромозоми
Хромозоми настају када ћелија треба да се подели, а у то време хроматин налик на шпагете још више се компресује, и то за фактор 10.000. Настало кондензовано тело је хромозом, који обично подсећа на велики Х. Четири крака Кс спајају се на централном делу који се назива центромера. Већина људских ћелија има 46 хромозома у два сета од по 23, а сваки сет дарује родитељ.
Хромозоми се дуплирају и равномерно распоређују у сваку ћерку ћелију током дељења ћелија. По завршетку дељења ћелија, хромозоми улазе у период који се назива интерфаза и враћају се у хроматинске нити.
Прокариоти имају нешто слично хромозомима и хроматину, али то није потпуно исто. Уместо истих комплекса који се налазе у еукарионима, прокарионти једноставно „супер намотају“ своју ДНК како би је уклопили у ћелију. Прокариоти такође имају само једну „накупину“ ДНК која се назива нуклеоид. Иако постоје протеини повезани са овом супер намотавањем, то није иста структура или поставка као хроматин.
Функција хроматина: кондензовати и опустити
Транскрипција се јавља само током међуфазе. Током транскрипције, ћелија копира специфичне ДНК гене на РНК, која се потом претвара у протеине. Током интерфазе, хроматин је релативно опуштен, омогућавајући ћелијским машинама за транскрипцију приступ ДНК генима.
Еухроматин окружује гене који испуњавају услове за транскрипцију и игра активну улогу у процесу. Хетерохоматин се везује за неактивне делове молекула ДНК. Хроматин се кондензује у хромозоме, а затим се поново опушта док се ћелија мења наизменично између деобе и интерфазе.