Što je kromatin: definicija, struktura i funkcije

Biokemijska istraživanja genetike važan su način proučavanja osnovnih elemenata - kromosoma i gena. U ovom ćemo članku razmotriti što je kromatin, saznati njegovu strukturu i funkcije u ćeliji.

Nasljedstvo je glavno svojstvo žive tvari

Glavni procesi koji karakteriziraju organizme koji žive na Zemlji uključuju disanje, prehranu, rast, izlučivanje i reprodukciju. Ova posljednja funkcija je najznačajnija za očuvanje života na našem planetu. Kako se ne sjećati da je prva zapovijed koju je Bog dao Adamu i Evi bio sljedeći: "Budite plodni i množite". Na razini stanica generativna funkcija provodi se nukleinskim kiselinama (konstitutivnom supstancom kromosoma). Ove će strukture u budućnosti razmotriti.

Također smo dodali da je očuvanje i prijenos genetskih informacija provodi potomci istog mehanizma koji ne ovisi o razini organizacije pojedinaca, koji je za virusa i bakterija, i to je univerzalna za ljude.

Koja je supstancija nasljeđivanja

U ovom radu proučavamo kromatin, čija struktura i funkcije izravno ovise o organizaciji molekula nukleinskih kiselina. Swiss znanstvenik Miescher 1869 spojeve otkrivene su u jezgrama stanica imunološkog sustava, koji pokazuju svojstva kiselina naziva ih prvi nukleina te nukleinske kiseline. S gledišta kemije, to su molekule visokih molekula - polimeri. Njihovi monomeri su nukleotidi koji imaju sljedeću strukturu: purin ili pirimidin bazu, pentozu i ostatak ortofosforna kiselina. Znanstvenici su utvrdili da u stanicama mogu postojati dvije vrste nukleinskih kiselina: DNA i RNA. Oni ulaze u kompleks s proteinima i tvore supstancu kromosoma. Baš kao i bjelančevine, nukleinske kiseline imaju više razina prostornog organiziranja.

Godine 1953. Nobelovci laureati Watson i Crick dešifrirali su strukturu DNK. To je molekula koja se sastoji od dva lanca povezana vodikovim vezama koje se pojavljuju između baza dušika u načelo komplementarnosti (nasuprot adenina je baza timina, nasuprot citozina je guanin). Kromatin, čija struktura i funkcije proučavamo, sadrži molekule deoksiribonukleinske i ribonukleinske kiseline različitih konfiguracija. Na ovom ćemo se pitanju detaljnije prebivati ​​u odjeljku "Razine organizacije kromatina".

Lokalizacija supstancije nasljednosti u stanici

DNA je prisutna u takvim citostrukturama kao i jezgri, kao i organele sposobne za podjelu - mitohondri i kloroplasti. To je zbog činjenice da ove organele obavljaju najvažnije funkcije u ćeliji: sinteza ATP, i sinteza glukoze i stvaranja kisika u biljnim stanicama. U sintetičkom stadiju životnog ciklusa, majčinske organele se udvostručuju. Tako, kćeri stanica u mitozi (dijeljenjem somatske stanice) ili (mejoza formiranje spermija i jajne stanice) daje željeni arsenal stanične strukture osiguravaju stanice s hranjivim tvarima i energije.

Ribonukleinska kiselina se sastoji od jednog lanca i ima nižu molekularnu težinu od DNA. Našla iu jezgri iu hyaloplasm, te je dio mnogih staničnih organela: ribosoma, mitohondrije, endoplazmin retikulum, plastida. Kromatina u tim povezane s organela histonski protein i dio plazmida - kružne zatvorene DNA molekula.

Kromatin i njegova struktura

Dakle, utvrdili smo da su nukleinske kiseline sadržane u supstanci kromosoma - strukturnih jedinica nasljedstva. Njihov kromatin pod elektronskim mikroskopom ima oblik granula ili vlaknastih formacija. Sadrži, uz DNA, molekule RNA, kao i proteine ​​koji pokazuju osnovna svojstva i nazivaju se histonima. Sve gore navedeno strukture su nukleosomi. Oni su sadržani u kromosomima jezgre i nazivaju se fibrilima (filaments-solenoids). Sažeti sve gore navedeno, odredit ćemo što je kromatina. Ovo je kompleksan spoj deoksiribonukleinska kiselina i posebni proteini - histoni. Dvolančane DNA molekule su na njima nabijene, kao što su zavojnice, tvoreći nukleozome.

Razine organizacije kromatina

Supstanca nasljednosti ima drugačiju strukturu koja ovisi o mnogim čimbenicima. Na primjer, iz kojeg stadija životnog ciklusa stanice doživljavaju: razdoblje podjele (metoza ili meioza), presintetsko ili sintetičko razdoblje međufaze. Iz oblika solenoida ili fibrila, kao najjednostavnija, dolazi do daljnjeg kompaktiranja kromatina. Heterokromatin - gustoća stanja, nastaje u intronnim dijelovima kromosoma, na kojem je nemoguće transkripcija. U razdoblju odstupanja stanica - interphase, kada nema fisijskog procesa, - heterookromatina se nalazi u karioplazmi jezgre duž periferije, u blizini njezine membrane. Konsolidacija nuklearnog sadržaja događa se u post-sintetičkoj fazi životnog ciklusa stanice, tj. Neposredno prije podjele.

Što ovisi kondenzacija tvari nasljedstva?

Nastavljajući proučavati pitanje "što je kromatin", znanstvenici su utvrdili da njegova zbijanja ovise o proteinima histona koji, zajedno s DNA i RNA molekulama, čine nukleosome. Oni se sastoje od proteina od četiri vrste, zvane rakovi i linkeri. U vrijeme transkripcije (čitanje informacija od gena s RNA), supstanca nasljedstva je malo kondenzirana i naziva se eukromatin.

Trenutno se nastavlja proučavati značajke raspodjele DNA molekula povezanih s proteinima histona. Na primjer, znanstvenici su otkrili da kromatina različitih lokusa istog kromosoma razlikuje se od razine kondenzacije. Na primjer, kod točaka pričvršćivanja na kromosom, vlakna fisijskog vretena, nazvane centromeri, su gušća nego u telomernim područjima - terminalnim lokusima.

Genski regulatori i kompozicija kromatina

U konceptu regulacije genske aktivnosti, koju su stvorili francuski genetičari Jacob i Mono, daje se ideja o postojanju mjesta deoksiribonukleinske kiseline u kojima nema podataka o protein strukturama. Oni obavljaju čisto birokratske - upravljačke funkcije. Nazvane regulatornim genima, ti kromosomski dijelovi, u pravilu, nemaju histon proteina u svojoj strukturi. Kromatin, koji je određen sekvenciranjem, nazvan je otvoren.

Tijekom daljnjih istraživanja, otkriveno je da ovi lokusi sadrže nukleotidne sekvence koje sprečavaju vezanje proteinskih čestica na DNA molekule. Takva područja sadrže regulacijske gene: promotore, pojačivače, aktivatore. Kromatski zbijanje u njima je visok, a duljina tih odjeljaka u prosjeku je oko 300 nm. Postoji biokemijska metoda određivanje otvorenog kromatina u izoliranim jezgrama, u kojem se koristi enzim DNA. Vrlo brzo dijeli lokuse kromosoma, bez histonskih bjelančevina. Kromatin u tim područjima nazvan je preosjetljiv.

Uloga tvari nasljedstva

Kompleksi, uključujući DNA, RNA i proteina naziva kromatina, koji su uključeni u staničnu posebnom pažnjom i mijenjaju svoj sastav, ovisno o tipu tkiva te o stupnju razvoju organizma kao cjeline. Primjerice, u epitelnim stanicama kože takvih gena kao i promotor ehanser blokira proteine ​​represora i ove gene regulatore u sekretornih stanica u intestinalni epitel i aktivni su u području otvorene kromatina. Znanstvenici, genetičari su otkrili da u djeliću DNK koji ne kodiraju proteine, što čini preko 95% ljudskog genoma. To znači da su kontrolni geni znatno veći od onih koji su odgovorni za sintezu peptida. Uvođenje tehnike kao što su DNK čipova i sekvenciranje smije saznati što kromatina i kao rezultat toga, za mapiranje ljudskog genoma.

Studije kromatina vrlo su važne u takvim granama znanosti kao što su ljudska genetika i medicinska genetika. To je zbog oštro povećane razine pojave nasljednih bolesti - i gena i kromosoma. Rano otkrivanje ovih sindroma povećava postotak pozitivnih predviđanja u njihovom liječenju.