Chromatyna to substancja używana do tworzenia chromosomów. Mówiąc bardziej szczegółowo, chromatyna składa się z DNA, RNA i różnych cząsteczek białka. Znajduje się w jądrze każdej komórki, z której składa się człowiek. Substancja ta reprezentuje około dwóch metrów cząsteczki DNA, w postaci bardzo zwartej. Z kolei jądro komórki ma przybliżoną długość od 5 do 7 mikrometrów.
Co to jest chromatyna
Spis treści
Jeśli chodzi o definicję biologii chromatyny, odnosi się ona do sposobu prezentacji DNA w jądrze komórkowym. Jest to podstawowa substancja chromosomów eukariotycznych i należy do połączenia DNA, RNA i białek znajdujących się w jądrze międzyfazowym komórek eukariotycznych i stanowiących genom tych komórek, których funkcją jest kształtowanie chromosomu tak, aby był zintegrować się z jądrem komórki. Białka są dwojakiego rodzaju: histony i białka niehistonowe.
Historia chromatyny
Substancja ta została odkryta w 1880 roku dzięki Waltherowi Flemmingowi, naukowcowi, który nadał jej tę nazwę, z powodu jego zamiłowania do barwników. Jednak historie Flemminga zostały odkryte cztery lata później przez badacza Albrechta Kossela. Ze względu na niewielki postęp w określaniu struktury chromatyny, dopiero w latach siedemdziesiątych XX wieku można było dokonać pierwszych obserwacji włókien chromatynowych dzięki ugruntowanej już mikroskopii elektronowej. ujawniło to istnienie nukleosomu, będącego podstawową jednostką chromatyny, której struktura została bardziej szczegółowo określona za pomocą krystalografii rentgenowskiej w 1997 roku.
Rodzaje chromatyny
Jest podzielony na dwa typy: euchromatynę i heterochromatynę. Podstawowymi jednostkami, które tworzą się Nukleosomy chromatyny, które składają się z około 146 par zasad w długości, która jest z kolei związane z określonym złożoną z ośmiu nukleosomalnych histonów. Typy są szczegółowo opisane poniżej:
Heterochromatyna
- Jest to najbardziej zwarta ekspresja tej substancji, nie zmienia jej stopnia zagęszczenia przez cały cykl komórkowy.
- Składa się z wysoce powtarzalnych i nieaktywnych sekwencji DNA, które nie replikują się i tworzą centromer chromosomu.
- Jego funkcją jest ochrona integralności chromosomów dzięki gęstemu i regularnemu upakowaniu genów.
Można go zidentyfikować za pomocą mikroskopu świetlnego o ciemnym kolorze ze względu na gęstość. Heterochromatyna dzieli się na dwie grupy:
Składowy
Wydaje się, że jest silnie skondensowany przez powtarzające się sekwencje we wszystkich typach komórek i nie może być transkrybowany, ponieważ nie zawiera informacji genetycznej. Są centromerami i telomerami wszystkich chromosomów, które nie wyrażają swojego DNA.
Opcjonalny
Jest różny w różnych typach komórek, kondensuje tylko w niektórych komórkach lub w określonych okresach rozwoju komórki, takich jak ciałko Barra, które powstaje, ponieważ opcjonalna heterochromatyna ma aktywne regiony, które można transkrybować w określonych warunkach i cechach. Obejmuje również satelitarne DNA.
Euchromatyna
- Euchromatyna to część, która pozostaje w stanie mniej skondensowanym niż heterochromatyna i jest rozprowadzana w jądrze podczas cyklu komórkowego.
- Reprezentuje aktywną postać chromatyny, w której transkrybowany jest materiał genetyczny. Jego mniej skondensowany stan i zdolność do dynamicznych zmian umożliwiają transkrypcję.
- Nie wszystko jest transkrybowane, jednak reszta jest generalnie przekształcana do heterochromatyny w celu zagęszczenia i ochrony informacji genetycznej.
- Jego struktura jest podobna do naszyjnika z pereł, w którym każda perła reprezentuje nukleosom złożony z ośmiu białek zwanych histonami, wokół nich znajdują się pary DNA.
- W przeciwieństwie do heterochromatyny, zagęszczenie euchromatyny jest wystarczająco niskie, aby umożliwić dostęp do materiału genetycznego.
- W badaniach laboratoryjnych można to zidentyfikować za pomocą mikroskopu optycznego, ponieważ jego struktura jest bardziej rozdzielona i nasycony jasnym kolorem.
- W komórkach prokariotycznych jest jedyną obecną formą chromatyny, może to wynikać z faktu, że struktura heterochromatyny ewoluowała wiele lat później.
Rola i znaczenie chromatyny
Jego funkcją jest dostarczanie informacji genetycznej niezbędnej organellom komórkowym do transkrypcji i syntezy białek. Przekazują również i zachowują informację genetyczną zawartą w DNA, powielając DNA w rozmnażaniu komórek.
Ponadto substancja ta jest również obecna w świecie zwierząt. Na przykład w chromatynie komórek zwierzęcych chromatyna płciowa tworzy skondensowaną masę chromatyny w jądrze granicznym, która reprezentuje inaktywowany chromosom X, który jest większy niż numer jeden w jądrze ssaków. Jest to również znane jako ciałko Barra.
Odgrywa to podstawową rolę regulacyjną w ekspresji genów. Różne stany zagęszczenia mogą być powiązane (choć nie jednoznacznie) ze stopniem transkrypcji wykazywanym przez geny występujące na tych obszarach. Chromatyna jest silnie represyjna wobec transkrypcji, ponieważ połączenie DNA z różnymi białkami komplikuje przetwarzanie różnych polimeraz RNA. Dlatego istnieje wiele maszyn do przebudowy chromatyny i modyfikacji histonów.
Obecnie istnieje tak zwany „ kod histonowy ”. Różne histony mogą podlegać modyfikacjom potranslacyjnym, takim jak metylacja, acetylacja, fosforylacja, na ogół podawane na resztach lizyny lub argininy. Acetylacja jest związana z aktywacją transkrypcji, ponieważ gdy lizyna jest acetylowana, zmniejsza się ogólny dodatni ładunek histonu, przez co ma mniejsze powinowactwo do DNA (który jest naładowany ujemnie).
W konsekwencji DNA jest mniej związane, umożliwiając dostęp przez maszynerię transkrypcyjną. W przeciwieństwie do tego, metylacja jest związana z represją transkrypcji i silniejszym wiązaniem DNA z histonem (chociaż nie zawsze jest to prawdą). Na przykład w drożdżach S. pombe metylacja reszty lizyny 9 histonu 3 jest związana z represją transkrypcji w heterochromatynie, podczas gdy metylacja w reszcie lizyny 4 sprzyja ekspresji genów.
Enzymy pełniące funkcje modyfikacji histonów to acetylazy i deacetylazy histonów oraz metylazy i demetylazy histonów, które tworzą różne rodziny, których członkowie są odpowiedzialni za modyfikację określonej reszty w długim ogonie histonów.
Oprócz modyfikacji histonów istnieją również maszyny do przebudowy chromatyny, takie jak SAGA, które są odpowiedzialne za repozycjonowanie nukleosomów poprzez ich przemieszczanie, obracanie lub nawet częściowe ich rozbrojenie, usuwanie części składowych nukleosomów histonów, a następnie zwracanie ich. Ogólnie rzecz biorąc, maszyny do przebudowy chromatyny są niezbędne dla procesu transkrypcji u eukariontów, ponieważ umożliwiają dostęp i procesowość polimeraz.
Inny sposób oznaczania chromatyny jako „nieaktywnej” może nastąpić na poziomie metylacji DNA, w cytozynach należących do dinukleotydów CpG. Ogólnie rzecz biorąc, metylacja DNA i chromatyny są procesami synergistycznymi, ponieważ na przykład, gdy DNA jest metylowany, istnieją enzymy metylujące histony, które mogą rozpoznawać metylowane cytozyny i metylowane histony. Podobnie, enzymy, które metylują DNA, mogą rozpoznawać metylowane histony, a zatem kontynuować metylację na poziomie DNA.
Często zadawane pytania dotyczące chromatyny
Jakie są cechy chromatyny?
Charakteryzuje się tym, że zawiera prawie dwukrotnie więcej białek niż materiał genetyczny. Najważniejszymi białkami w tym kompleksie są histony, które są małymi, dodatnio naładowanymi białkami, które wiążą się z DNA poprzez oddziaływania elektrostatyczne. Ponadto chromatyna zawiera ponad tysiąc różnych białek histonowych. Podstawową jednostką chromatyny jest nukleosom, który składa się z połączenia histonów i DNA.Jak składa się chromatyna?
Składa się z kombinacji białek zwanych histonami, które są podstawowymi białkami utworzonymi z argininy i lizyny, z DNA i RNA, których funkcją jest kształtowanie chromosomu tak, aby został zintegrowany z jądrem komórkowym.Jaka jest struktura chromatyny?
Ultrastruktura chromatyny oparta jest na: histonach tworzących nukleosomy (osiem białek histonów + jedno włókno DNA o 200 parach zasad). Każdy nukleosom wiąże się z innym typem histonu, H1 i powstaje skondensowana chromatyna.Jaka jest różnica między chromatyną a chromosomem?
Jeśli chodzi o chromatynę, jest ona podstawową substancją jądra komórkowego, a jej skład chemiczny to nici DNA o różnym stopniu kondensacji.Z drugiej strony, chromosomy to struktury w komórce zawierające informację genetyczną, a każdy chromosom składa się z cząsteczki DNA związanej z RNA i białkami.
