Obsah
DNA, látka zodpovedná za expresiu genetického zloženia všetkých živých organizmov, je dlhá úzka molekula zložená z kostry cukru a fosfátu, ktorá podporuje presnú sekvenciu menších molekúl nazývaných nukleotidové bázy. Bunky čítajú časti DNA nazývané gény, aby kontrolovali produkciu proteínov, ktoré určujú vlastnosti bunky.
Chromatín a chromozómy sú rôzne formy toho istého materiálu, ktoré zabalia molekuly DNA tak, aby sa zmestili a pôsobili v malých bunkách. Balenie však nie je jedinou funkciou chromozómu a chromatínu. Môže tiež pomáhať regulovať génovú expresiu.
Výzva na balenie
Eukaryotické organizmy, ktoré zahŕňajú všetky, ale najjednoduchšie formy života, majú bunky, ktoré obsahujú centrálnu murovanú oblasť nazývanú jadro. Väčšina DNA bunky sa nachádza v jadre, čo predstavuje značnú výzvu na balenie. Ak ste natiahli všetku DNA v ľudskej bunke, rozšírila by sa asi 3 metre.
Príroda našla spôsob, ako napchať všetku tú DNA do jadra, ktoré má priemer len 1 000 000 metrov. Bunka musí nielen pevne komprimovať jadrovú DNA, ale musí tiež DNA citlivo usporiadať tak, aby bunka mala prístup k častiam, ktoré chce použiť.
Definícia chromatínu
Chromatín definujeme jeho zložením a funkciou. Chromatín je kombináciou DNA, ribonukleových kyselín a proteínov nazývaných históny, ktoré zapĺňajú bunkové jadro. Históny sa pripájajú a komprimujú dvojzávitnicové vlákna DNA. Chromatín vytvára guľovité štruktúry nazývané nukleozómy, ktoré zhutňujú DNA faktorom šesť.
Reťazec guľôčok sa potom stočí do tvaru dutej trubice, solenoid, ktorý je 40-krát kompaktnejší. Chromatín môže dosiahnuť vysokú kompresiu čiastočne neutralizáciou negatívnych elektrických nábojov, ktoré prevládajú v molekule DNA a ktoré by inak odolávali kompresii. Jeden typ chromatínu, nazývaný euchromatín, aktívne reguluje génovú aktivitu, zatiaľ čo heterochromatín udržuje neaktívne oblasti molekuly DNA pevne viazané.
Keď je DNA pevne viazaná, gény v tejto oblasti sa nemôžu transkribovať, pretože transkripčné mechanizmy (enzýmy a ďalšie molekuly) sa nemôžu do génu fyzicky dostať. Ak je chromatín voľne viazaný, môžu sa gény ľahšie transkribovať a exprimovať.
chromozómy
Chromozómy sa tvoria, keď sa bunka chystá deliť, a vtedy sa chromatín podobný špagetám ešte viac stlačí faktorom 10 000. Výsledné kondenzované telo je chromozóm, ktorý sa zvyčajne podobá veľkému X. Štyri ramená X sa spoja v centrálnej časti nazývanej centroméra. Väčšina ľudských buniek má 46 chromozómov v dvoch sadách po 23, z ktorých každá je darovaná rodičom.
Chromozómy sa počas delenia buniek duplikujú a rovnomerne sa distribuujú do každej dcérskej bunky. Po dokončení delenia buniek vstúpia chromozómy do obdobia nazývaného interfáza a uvoľnia sa späť do chromatínových vlákien.
Prokaryoty majú niečo podobné chromozómom a chromatínu, ale nie je to úplne rovnaké. Namiesto rovnakých komplexov, ktoré sú v eukaryotoch, prokaryoty jednoducho „supercoilujú“ svoju DNA, aby sa zmestili do bunky. Prokaryoty majú iba jeden „zhluk“ DNA nazývaný nukleoid. Aj keď s týmto supercoilingom sú spojené proteíny, nie je to rovnaká štruktúra alebo usporiadanie ako chromatín.
Funkcia chromatínu: kondenzuje a relaxuje
K prepisu dochádza iba počas medzifázy. Počas transkripcie bunka kopíruje špecifické gény DNA na RNA, ktorú následne prekladá do proteínov. Počas interfázy je chromatín relatívne uvoľnený, čo umožňuje bunkovým transkripčným mechanizmom prístup k génom DNA.
Euchromatín obklopuje gény vhodné na transkripciu a zohráva v tomto procese aktívnu úlohu. Heterochomatín sa viaže na neaktívne časti molekuly DNA. Chromatín kondenzuje na chromozómy a potom sa uvoľňuje, keď sa bunka strieda medzi delením a medzifázou.