Inhoud
DNA, de stof die verantwoordelijk is voor het tot expressie brengen van de genetische samenstelling van alle levende organismen, is een lang smal molecuul dat bestaat uit een suiker-fosfaat-skelet dat een precieze reeks kleinere moleculen ondersteunt, nucleotide-basen genoemd. Cellen lezen delen van DNA die genen worden genoemd om de productie van eiwitten te regelen die de eigenschappen van de cel bepalen.
Chromatine en chromosomen zijn verschillende vormen van hetzelfde materiaal die werken door DNA-moleculen te verpakken om in kleine cellen te passen en te werken. Verpakking is echter niet de enige chromosoom- en chromatinefunctie. Het kan ook helpen genexpressie te reguleren.
Verpakkingsuitdaging
Eukaryotische organismen, die alle behalve de eenvoudigste levensvormen omvatten, hebben cellen die een centraal ommuurd gebied bevatten dat de kern wordt genoemd. Het grootste deel van het DNA van een cel bevindt zich in de kern, wat een behoorlijke verpakkingsuitdaging oplevert. Als je al het DNA in een menselijke cel zou uitstrekken, zou het zich ongeveer 3 meter uitstrekken.
De natuur heeft een manier gevonden om al dat DNA in een kern te proppen met een diameter van slechts 1 / 100.000 meter. Niet alleen moet de cel het nucleaire DNA stevig comprimeren, maar moet het ook verstandig rangschikken zodat een cel toegang heeft tot de delen die het wil gebruiken.
Definitie van chromatine
We definiëren chromatine door zijn make-up en functie. Chromatine is een combinatie van DNA, ribonucleïnezuren en eiwitten, histonen genoemd, die de celkern vullen. De histonen hechten zich aan en comprimeren de dubbel-helische DNA-strengen. De chromatine vormt parelachtige structuren die nucleosomen worden genoemd en die het DNA met een factor zes verdichten.
De reeks kralen rolt vervolgens in een holle buisvorm, de solenoïde, die 40 keer compacter is. Chromatine kan een hoge compressie bereiken, gedeeltelijk door de negatieve elektrische ladingen te neutraliseren die in het hele DNA-molecuul overheersen en die anders compressie zouden weerstaan. Eén type chromatine, euchromatine genaamd, reguleert actief genactiviteit, terwijl heterochromatine inactieve gebieden van het DNA-molecuul strak gebonden houdt.
Wanneer het DNA stevig is gebonden, kunnen de genen in dat gebied niet worden getranscribeerd omdat de transcriptiemachines (enzymen en andere moleculen) het gen niet fysiek kunnen bereiken. Wanneer chromatine losjes is gebonden, kunnen genen daarentegen gemakkelijker worden getranscribeerd en tot expressie worden gebracht.
chromosomen
Chromosomen vormen zich wanneer een cel op het punt staat te delen, op welk moment de spaghetti-achtige chromatine nog verder wordt samengedrukt, met een factor 10.000. Het resulterende gecondenseerde lichaam is een chromosoom, dat meestal lijkt op een grote X. De vier armen van de X komen samen in het centrale gedeelte dat het centromeer wordt genoemd. De meeste menselijke cellen hebben 46 chromosomen in twee sets van 23, elke set geschonken door een ouder.
De chromosomen dupliceren zichzelf en verdelen gelijkmatig over elke dochtercel tijdens de celdeling. Nadat de celdeling is voltooid, gaan de chromosomen een periode binnen die interfase wordt genoemd en gaan ze gemakkelijk terug in chromatinestrengen.
Prokaryoten hebben iets vergelijkbaars met chromosomen en chromatine, maar het is niet helemaal hetzelfde. In plaats van dezelfde complexen als in eukaryoten, "prikkelen" hun DNA eenvoudigweg om het in de cel te passen. Prokaryoten hebben ook maar één "klomp" van DNA die het nucleïde wordt genoemd. Hoewel er eiwitten zijn geassocieerd met deze supercoiling, is het niet dezelfde structuur of opstelling als chromatine.
Chromatinefunctie: condenseren en ontspannen
Transcriptie vindt alleen plaats tijdens interfase. Tijdens transcriptie kopieert de cel specifieke DNA-genen naar RNA, die het vervolgens vertaalt in eiwitten. Tijdens de interfase is het chromatine relatief ontspannen, waardoor de transcriptiemachines van de cel toegang hebben tot DNA-genen.
Euchromatin omringt genen die in aanmerking komen voor transcriptie en speelt een actieve rol in het proces. Heterochomatine hecht zich aan inactieve delen van het DNA-molecuul. Chromatine condenseert in chromosomen en ontspant vervolgens weer als de cel afwisselt tussen deling en interfase.