Sadržaj
DNK, tvar odgovorna za izražavanje genetske strukture svih živih organizama, duga je uska molekula sastavljena od šećera-fosfatne kralježnice koja podržava precizan slijed manjih molekula nazvanih nukleotidne baze. Stanice čitaju dijelove DNK nazvane geni za kontrolu proizvodnje proteina koji određuju karakteristike stanice.
Kromatin i kromosomi su različiti oblici istog materijala koji djeluju pakiranjem molekula DNA kako bi se uklopili i radili u sićušnim stanicama. Pakiranje ipak nije jedina funkcija kromosoma i kromatina. Može funkcionirati i da pomogne u regulaciji ekspresije gena.
Pakiranje izazov
Eukariotski organizmi, koji uključuju sve, osim najjednostavnijih oblika života, imaju stanice koje sadrže središnju zidanu regiju nazvanu jezgrom. Većina DNK ćelije nalazi se u jezgri, što stvara prilično izazov za pakiranje. Ako biste ispružili svu DNK u ljudskoj stanici, produžila bi se na oko 3 metra.
Priroda je pronašla način da svu tu DNK ubaci u jezgru promjera samo 1/100 000 metara. Stanica ne samo da mora čvrsto komprimirati nuklearnu DNK, već mora i razumno rasporediti DNK da bi stanica mogla pristupiti onim dijelovima koje želi koristiti.
Definicija kromatina
Kromatin definiramo prema obliku i funkciji. Kromatin je kombinacija DNA, ribonukleinske kiseline i proteina koji se nazivaju histoni koji ispunjavaju staničnu jezgru. Histoni se pričvršćuju i komprimiraju dvostruko-spiralni lanci DNA. Kromatin formira strukture slične perli nazvane nukleosomi, zbijajući DNK s faktorom šest.
Niz kuglica zatim se uvije u oblik šuplje cijevi, solenoida, 40 puta kompaktnijeg. Kromatin može djelomično postići visoku kompresiju neutraliziranjem negativnih električnih naboja koji prevladavaju u cijeloj molekuli DNK i koji bi se inače odupirali kompresiji. Jedna vrsta kromatina, nazvana eukromatin, aktivno regulira aktivnost gena, dok heterokromatin drži neaktivna područja molekule DNK čvrsto vezanima.
Kad je DNA čvrsto vezana, geni u toj regiji ne mogu se transkribirati jer transkripcijski strojevi (enzimi i druge molekule) ne mogu fizički doći do gena. Kad je kromatin slabo vezan, s druge strane, geni se lakše mogu prepisati i eksprimirati.
kromosomi
Hromosomi se formiraju kad se stanica uskoro dijeli, a tada se kromatin sličan špagetima još više komprimira, faktorom 10 000. Rezultirajuće kondenzirano tijelo je kromosom koji obično nalikuje velikom X. Četiri kraka X pridružuju se središnjem dijelu koji se naziva centromerom. Većina ljudskih stanica ima 46 kromosoma u dva niza od po 23, a svaki je skup donirao roditelj.
Hromosomi se umnožavaju i ravnomjerno raspoređuju u svakoj kćeri stanici tijekom diobe stanica. Nakon završetka diobe stanica, kromosomi ulaze u razdoblje koje se naziva interfaza i lako se vraćaju u kromatinske lance.
Prokarioti imaju nešto slično kromosomima i kromatinu, ali nije sasvim isto. Umjesto istih kompleksa koji se nalaze u eukariotama, prokarioti jednostavno "prekrivaju" svoju DNK kako bi se uklopili unutar stanice. Prokarioti imaju i samo jedan "nakupinu" DNK koji se naziva nukleoid. Iako postoje bjelančevine povezane s ovim prekrivanjem, on nije iste strukture ili strukture kao kromatin.
Kromatinska funkcija: kondenzirati i opustiti
Transkripcija se događa samo tijekom interfaze. Tijekom transkripcije stanica preslikava specifične gene DNA na RNA, koje potom pretvara u proteine. Tijekom interfaze, kromatin je relativno opušten, omogućujući staničnoj transkripcijskoj mašineriji pristup DNK genima.
Eukromatin okružuje gene prihvatljive za transkripciju i igra aktivnu ulogu u tom procesu. Heterohomatin se vezuje za neaktivne dijelove molekule DNA. Kromatin se kondenzira u kromosomima, a zatim se ponovno opušta dok se stanica izmjenjuje između odjeljenja i interfaze.