DNA, ämnet som är ansvarigt för att uttrycka den genetiska sammansättningen av alla levande organismer, är en lång smal molekyl består av en socker-fosfat ryggrad som stöder en exakt sekvens av mindre molekyler som kallas nukleotid baser. Celler läser delar av DNA som kallas gener för att kontrollera produktionen av proteiner som fastställer cellens egenskaper.
Kromatin och kromosomer är olika former av samma material som fungerar genom att förpacka DNA-molekyler för att passa och fungera i små celler. Förpackning är dock inte den enda kromosom- och kromatinfunktionen. Det kan också fungera för att reglera genuttryck.
Förpackningsutmaning
Eukaryota organismer, som inkluderar alla utom de enklaste formerna av liv, har celler som innehåller en central murad region som kallas kärnan. Det mesta av cellens DNA ligger i kärnan, vilket skapar en ganska förpackningsutmaning. Om du sträckte ut allt DNA i en mänsklig cell skulle det sträcka sig cirka 3 meter.
Naturen har hittat ett sätt att fylla allt DNA i en kärna som bara är 1 / 100.000 meter i diameter. Inte bara måste cellen komprimera kärn-DNA tätt, det måste också förnuftigt ordna DNA så att en cell kan komma åt de delar den vill använda.
Kromatindefinition
Vi definierar kromatin genom dess smink och funktion. Kromatin är en kombination av DNA, ribonukleinsyror och proteiner som kallas histoner som fyller cellkärnan. Histonerna fäster vid och komprimerar de dubbel-spiralformiga strängarna av DNA. Kromatinet bildar pärlliknande strukturer som kallas nukleosomer och komprimerar DNA med en faktor på sex.
Strängen av pärlor rullar sig sedan i en ihålig rörform, solenoiden, som är 40 gånger mer kompakt. Kromatin kan uppnå hög kompression delvis genom att neutralisera de negativa elektriska laddningarna som dominerar genom hela DNA-molekylen och som annars skulle motstå kompression. En typ av kromatin, som kallas eukromatin, reglerar aktivt genaktivitet, medan heterokromatin håller inaktiva områden i DNA-molekylen tätt bundna.
När DNA är tätt bundet kan inte generna i den regionen transkriberas eftersom transkriptionsmaskineriet (enzymer och andra molekyler) inte fysiskt kan komma till genen. När kromatin är löst bundet, å andra sidan, kan gener lättare transkriberas och uttryckas.
Kromosomer
Kromosomer bildas när en cell håller på att delas, vid vilken tidpunkt det spagettiliknande kromatinet komprimeras ännu mer, med en faktor på 10 000. Den resulterande kondenserade kroppen är en kromosom som vanligtvis liknar ett stort X. De fyra armarna på X förenas vid den centrala delen som kallas centromeren. De flesta mänskliga celler har 46 kromosomer i två uppsättningar om 23, varje uppsättning doneras av en förälder.
Kromosomerna dupliceras och fördelas jämnt till varje dottercell under celldelning. Efter att celldelningen är klar kommer kromosomerna in i en period som kallas interfas och lindras tillbaka i kromatinsträngar.
Prokaryoter har något som liknar kromosomer och kromatin, men det är inte helt detsamma. Istället för samma komplex som finns i eukaryoter, "superspirerar" prokaryoter helt enkelt sitt DNA för att passa in i cellen. Prokaryoter har också bara en "klump" av DNA som kallas nukleoid. Även om det finns proteiner associerade med denna supercoiling, är det inte samma struktur eller inställning som kromatin.
Kromatinfunktion: kondensera och koppla av
Transkription sker endast under interfasen. Under transkriptionen kopierar cellen specifika DNA-gener till RNA, som den därefter översätts till proteiner. Under interfasen är kromatinet relativt avslappnat, vilket gör att cellens transkriptionsmaskiner får tillgång till DNA-gener.
Euchromatin omger gener som är berättigade till transkription och spelar en aktiv roll i processen. Heterokomatin fäster vid inaktiva delar av DNA-molekylen. Kromatin kondenseras till kromosomer och slappnar sedan av igen när cellen växlar mellan delning och mellanfas.