Περιεχόμενο
Το DNA, η ουσία που είναι υπεύθυνη για την έκφραση της γενετικής σύστασης όλων των ζωντανών οργανισμών, είναι ένα μακρύ στενό μόριο που αποτελείται από μια ραχοκοκκαλιά σακχάρου-φωσφορικού που υποστηρίζει μια ακριβή αλληλουχία μικρότερων μορίων που ονομάζονται νουκλεοτιδικές βάσεις. Τα κύτταρα διαβάζουν τμήματα του DNA που ονομάζονται γονίδια για τον έλεγχο της παραγωγής πρωτεϊνών που καθορίζουν τα χαρακτηριστικά του κυττάρου.
Η χρωματοσίνη και τα χρωμοσώματα είναι διαφορετικές μορφές του ίδιου υλικού που λειτουργούν με τη συσκευασία μορίων ϋΝΑ για να ταιριάζουν και να λειτουργούν σε μικροσκοπικά κύτταρα. Η συσκευασία δεν είναι το μόνο χρωμόσωμα και η λειτουργία της χρωματίνης. Μπορεί επίσης να λειτουργήσει για να βοηθήσει στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης.
Πρόκληση συσκευασίας
Οι ευκαρυωτικοί οργανισμοί, που περιλαμβάνουν όλες εκτός από τις απλούστερες μορφές ζωής, έχουν κύτταρα που περιέχουν μια κεντρική περιτειχισμένη περιοχή που ονομάζεται πυρήνας. Το μεγαλύτερο μέρος του DNA ενός κυττάρου βρίσκεται στον πυρήνα, γεγονός που δημιουργεί μια αρκετά πρόκληση συσκευασίας. Εάν απλώσετε όλο το DNA σε μια ανθρώπινη κυψέλη, θα εκτείνεται περίπου 3 μέτρα.
Η φύση έχει βρει έναν τρόπο να γεμίσει όλο αυτό το DNA σε έναν πυρήνα που έχει μόνο 1 / 100,000 με μέτρο σε διάμετρο. Όχι μόνο το κύτταρο πρέπει να συμπιέζει σφιχτά το πυρηνικό DNA, αλλά και να ρυθμίσει με λογικό τρόπο το DNA έτσι ώστε ένα κύτταρο να έχει πρόσβαση στα τμήματα που θέλει να χρησιμοποιήσει.
Χρωματίνη Ορισμός
Ορίζουμε χρωματίνη από το μακιγιάζ και τη λειτουργία του. Η χρωματίνη είναι ένας συνδυασμός DNA, ριβονουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών που ονομάζονται ιστόνες που γεμίζουν τον πυρήνα του κυττάρου. Οι ιστόνες προσκολλώνται και συμπιέζουν τους διπλούς ελικοειδείς κλώνους του DNA. Η χρωματίνη σχηματίζει δομές τύπου σφαιριδίων που ονομάζονται νουκλεοσώματα, συμπιέζοντας το ϋΝΑ κατά έναν παράγοντα έξι.
Η χορδή των σφαιριδίων στη συνέχεια σπείρει σε σχήμα κοίλου σωλήνα, το σωληνοειδές, το οποίο είναι 40 φορές πιο συμπαγές. Η χρωματοτίνη μπορεί να επιτύχει υψηλή συμπίεση εν μέρει εξουδετερώνοντας τα αρνητικά ηλεκτρικά φορτία που υπερισχύουν σε όλο το μόριο ϋΝΑ και διαφορετικά θα αντισταθούν στη συμπίεση. Ένας τύπος χρωματίνης, που ονομάζεται ευχρωματίνη, ρυθμίζει ενεργά τη δραστηριότητα των γονιδίων, ενώ η ετεροχρωματίνη διατηρεί τις αδρανείς περιοχές του μορίου του DNA σφιχτά συνδεδεμένες.
Όταν το DNA είναι σφιχτά συνδεδεμένο, τα γονίδια σε αυτή την περιοχή δεν μπορούν να μεταγραφούν αφού ο μηχανισμός μεταγραφής (ένζυμα και άλλα μόρια) δεν μπορεί φυσικά να φτάσει στο γονίδιο. Όταν η χρωματίνη δεσμεύεται χαλαρά, από την άλλη πλευρά, τα γονίδια μπορούν να μεταγραφούν και να εκφραστούν ευκολότερα.
Χρωμοσώματα
Τα χρωμοσώματα σχηματίζονται όταν πρόκειται να χωριστεί ένα κύτταρο, οπότε η χρωματίνη που μοιάζει με σπαγγέτι συμπιέζεται ακόμη περισσότερο, με συντελεστή 10.000. Το προκύπτον συμπυκνωμένο σώμα είναι ένα χρωμόσωμα, το οποίο συνήθως μοιάζει με ένα μεγάλο Χ. Οι τέσσερις βραχίονες του Χ ενώνουν στο κεντρικό τμήμα που ονομάζεται κεντρομερές. Τα περισσότερα ανθρώπινα κύτταρα έχουν 46 χρωμοσώματα σε δύο σύνολα των 23, κάθε σειρά δωρεά από έναν γονέα.
Τα χρωμοσώματα αντιγράφονται και κατανέμονται ομοιόμορφα σε κάθε θυγατρικό κύτταρο κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης. Μετά την ολοκλήρωση της κυτταρικής διαίρεσης, τα χρωμοσώματα εισέρχονται σε μια περίοδο που ονομάζεται ενδοφασική και διευκολύνουν ξανά τους κλώνους χρωματίνης.
Οι προκαρυώτες έχουν κάτι παρόμοιο με τα χρωμοσώματα και τη χρωματίνη, αλλά δεν είναι αρκετά το ίδιο. Αντί για τα ίδια σύμπλοκα που ευρίσκονται σε ευκαρυώτες, οι προκαρυώτες απλά «υπερέχουν» το DNA τους για να το τοποθετήσουν μέσα στο κύτταρο. Οι προκαρυώτες επίσης έχουν μόνο ένα "συσσωμάτωμα" DNA που ονομάζεται νουκλεοειδές. Ενώ υπάρχουν πρωτεΐνες που συνδέονται με αυτή την υπερέκλαση, δεν είναι η ίδια δομή ή διάταξη όπως η χρωματίνη.
Λειτουργία χρωματίνης: Συμπύκνωση και χαλάρωση
Η μεταγραφή λαμβάνει χώρα μόνο κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης. Κατά τη διάρκεια της μεταγραφής, το κύτταρο αντιγράφει συγκεκριμένα γονίδια DNA πάνω στο RNA, το οποίο στη συνέχεια μεταφράζεται σε πρωτεΐνες. Κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης, η χρωματίνη είναι σχετικά χαλαρή, επιτρέποντας στον μηχανισμό μεταγραφής του κυττάρου να αποκτήσει πρόσβαση σε DNA γονίδια.
Η ευχρωματίνη περιβάλλει τα γονίδια που είναι επιλέξιμα για μεταγραφή και παίζει ενεργό ρόλο στη διαδικασία. Η ετεροχοματίνη προσκολλάται σε ανενεργά τμήματα του μορίου ϋΝΑ. Η χρωματίνη συμπυκνώνεται σε χρωμοσώματα και στη συνέχεια χαλαρώνει και πάλι καθώς το κύτταρο εναλλάσσεται μεταξύ διαίρεσης και μεσαίας φάσης.