โครมาตินและโครโมโซมคืออะไร?

ดีเอ็นเอ สารที่ทำหน้าที่แสดงลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด เป็นโมเลกุลที่แคบยาว ประกอบด้วยแกนหลักน้ำตาลฟอสเฟตที่รองรับลำดับโมเลกุลขนาดเล็กกว่าที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ ฐาน เซลล์อ่านส่วนต่างๆ ของ DNA ที่เรียกว่ายีนเพื่อควบคุมการผลิตโปรตีนที่กำหนดลักษณะของเซลล์

โครมาตินและโครโมโซมเป็นรูปแบบที่แตกต่างกันของวัสดุชนิดเดียวกันที่ทำงานโดยการบรรจุโมเลกุลดีเอ็นเอเพื่อให้พอดีและทำงานในเซลล์ขนาดเล็ก บรรจุภัณฑ์ไม่ใช่ฟังก์ชันโครโมโซมและโครมาตินเพียงอย่างเดียว นอกจากนี้ยังสามารถทำหน้าที่ช่วยควบคุมการแสดงออกของยีน

สิ่งมีชีวิตยูคาริโอตซึ่งรวมถึงทุกรูปแบบ ยกเว้นรูปแบบชีวิตที่ง่ายที่สุด มีเซลล์ที่มีบริเวณที่มีกำแพงล้อมรอบตรงกลางที่เรียกว่านิวเคลียส DNA ของเซลล์ส่วนใหญ่อยู่ในนิวเคลียส ซึ่งสร้างความท้าทายในการบรรจุหีบห่อ หากคุณยืด DNA ทั้งหมดในเซลล์ของมนุษย์ออก มันจะขยายออกไปประมาณ 3 เมตร

ธรรมชาติได้ค้นพบวิธีที่จะยัด DNA ทั้งหมดเข้าไปในนิวเคลียสที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 1/100,000 เมตรเท่านั้น ไม่เพียงแต่เซลล์จะต้องบีบอัด DNA นิวเคลียร์อย่างแน่นหนาเท่านั้น แต่ยังต้องจัดเรียง DNA อย่างสมเหตุสมผลด้วย เพื่อให้เซลล์สามารถเข้าถึงส่วนที่ต้องการใช้งาน

เรากำหนดโครมาตินด้วยองค์ประกอบและหน้าที่ของมัน โครมาติน เป็นการรวมตัวของ DNA, กรดไรโบนิวคลีอิก และโปรตีนที่เรียกว่าฮิสโตนที่เติมนิวเคลียสของเซลล์ ฮิสโตนจะเกาะติดและบีบอัดดีเอ็นเอเกลียวคู่ โครมาตินสร้างโครงสร้างคล้ายเม็ดบีดที่เรียกว่านิวคลีโอโซม ซึ่งบีบอัด DNA ได้หกเท่า

จากนั้นพันลูกปัดก็จะม้วนเป็นหลอดกลวง ซึ่งก็คือโซลินอยด์ ซึ่งมีขนาดกะทัดรัดกว่าถึง 40 เท่า โครมาตินสามารถได้รับแรงกดสูงในบางส่วนโดยการทำให้ประจุไฟฟ้าเชิงลบเป็นกลางซึ่งครอบงำทั่วทั้งโมเลกุลดีเอ็นเอและนั่นอาจต้านทานการบีบอัดได้ โครมาตินชนิดหนึ่งที่เรียกว่ายูโครมาตินจะควบคุมการทำงานของยีนอย่างแข็งขัน ในขณะที่เฮเทอโรโครมาตินจะรักษาบริเวณที่ไม่ได้ใช้งานของโมเลกุลดีเอ็นเอไว้แน่น

เมื่อ DNA ถูกผูกมัดอย่างแน่นหนา ยีนในบริเวณนั้นจะไม่สามารถถ่ายทอดได้เนื่องจากกลไกการถอดรหัส (เอนไซม์และโมเลกุลอื่นๆ) ไม่สามารถเข้าถึงยีนได้ทางกายภาพ เมื่อโครมาตินถูกผูกมัดอย่างหลวมๆ ในทางกลับกัน ยีนสามารถถ่ายทอดและแสดงออกได้ง่ายขึ้น

โครโมโซมก่อตัวขึ้นเมื่อเซลล์กำลังจะแบ่งตัว ซึ่งโครมาตินที่มีลักษณะคล้ายสปาเก็ตตี้จะบีบอัดมากยิ่งขึ้นไปอีก 10,000 เท่า ร่างกายที่ควบแน่นที่ได้คือโครโมโซมซึ่งมักจะคล้ายกับ X ขนาดใหญ่ แขนทั้งสี่ของ X เข้าร่วมที่ส่วนกลางที่เรียกว่า centromere เซลล์ของมนุษย์ส่วนใหญ่มีโครโมโซม 46 ชุดใน 2 ชุด ชุดละ 23 ชุด โดยแต่ละชุดได้รับบริจาคจากผู้ปกครอง

โครโมโซมจะทำซ้ำตัวเองและกระจายไปยังเซลล์ลูกสาวแต่ละเซลล์อย่างสม่ำเสมอระหว่างการแบ่งเซลล์ หลังจากการแบ่งเซลล์เสร็จสิ้น โครโมโซมจะเข้าสู่ช่วงที่เรียกว่าอินเตอร์เฟสและคลายตัวกลับเป็นเส้นโครมาติน

โปรคาริโอตมีบางอย่างที่คล้ายกับโครโมโซมและโครมาติน แต่ก็ไม่เหมือนกันทั้งหมด แทนที่จะเป็นคอมเพล็กซ์เดียวกันที่อยู่ในยูคาริโอต โปรคาริโอตเพียงแค่ "ซุปเปอร์คอยล์" ดีเอ็นเอของพวกมันเพื่อให้พอดีกับเซลล์ โปรคาริโอตยังมี "กระจุก" ของ DNA ที่เรียกว่านิวคลีออยด์เพียงกลุ่มเดียว แม้ว่าจะมีโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับ supercoiling นี้ แต่ก็ไม่ใช่โครงสร้างหรือการตั้งค่าเดียวกันกับโครมาติน

การถอดเสียงเกิดขึ้นระหว่างเฟสเท่านั้น ในระหว่างการถอดรหัส เซลล์จะคัดลอกยีนดีเอ็นเอจำเพาะไปยังอาร์เอ็นเอ ซึ่งจะแปลเป็นโปรตีนในเวลาต่อมา ในระหว่างเฟส โครมาตินจะค่อนข้างผ่อนคลาย ทำให้กลไกการถอดรหัสของเซลล์เข้าถึงยีนดีเอ็นเอได้

Euchromatin ล้อมรอบยีนที่มีสิทธิ์ในการถอดรหัสและมีบทบาทอย่างแข็งขันในกระบวนการนี้ Heterochomatin ยึดติดกับส่วนที่ไม่ใช้งานของโมเลกุล DNA โครมาตินควบแน่นเป็นโครโมโซมแล้วคลายตัวอีกครั้งเมื่อเซลล์สลับกันระหว่างการแบ่งตัวและเฟสระหว่างเฟส