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Il DNA, la sostanza responsabile dell'espressione della composizione genetica di tutti gli organismi viventi, è una molecola lunga e stretta composta da una spina dorsale zucchero-fosfato che supporta una sequenza precisa di molecole più piccole chiamate basi nucleotidiche. Le cellule leggono sezioni di DNA chiamate geni per controllare la produzione di proteine ​​che stabiliscono le caratteristiche della cellula.
La cromatina e i cromosomi sono forme diverse dello stesso materiale che agiscono confezionando molecole di DNA per adattarsi e operare in piccole cellule. Il packaging, tuttavia, non è l'unica funzione cromosomica e cromatinica. Può anche funzionare per aiutare a regolare l'espressione genica.
Sfida del packaging
Gli organismi eucariotici, che comprendono tutte le forme di vita tranne le più semplici, hanno cellule che contengono una regione murata centrale chiamata nucleo. La maggior parte del DNA di una cellula risiede nel nucleo, il che crea una vera sfida al packaging. Se allungassi tutto il DNA in una cellula umana, si estenderebbe per circa 3 metri.
La natura ha trovato un modo per riempire tutto quel DNA in un nucleo che ha un diametro di solo 1 / 100.000 di metro. Non solo la cellula deve comprimere strettamente il DNA nucleare, ma deve anche sistemare in modo ragionevole il DNA in modo che una cellula possa accedere alle porzioni che desidera utilizzare.
Definizione di cromatina
Definiamo la cromatina per il suo trucco e la sua funzione. La cromatina è una combinazione di DNA, acidi ribonucleici e proteine ​​chiamate istoni che riempiono il nucleo cellulare. Gli istoni si attaccano e comprimono i filamenti a doppia elica del DNA. La cromatina forma strutture simili a perline chiamate nucleosomi, compattando il DNA di un fattore sei.
Il filo di perline si avvolge quindi in una forma a tubo cavo, il solenoide, che è 40 volte più compatto. La cromatina può raggiungere un'elevata compressione in parte neutralizzando le cariche elettriche negative che predominano in tutta la molecola del DNA e che altrimenti resisterebbero alla compressione. Un tipo di cromatina, chiamata euchromatina, regola attivamente l'attività dei geni, mentre l'eterocromatina mantiene strettamente legate le regioni inattive della molecola di DNA.
Quando il DNA è strettamente legato, i geni in quella regione non possono essere trascritti poiché il meccanismo di trascrizione (enzimi e altre molecole) non può arrivare fisicamente al gene. Quando la cromatina è legata liberamente, d'altra parte, i geni possono essere più facilmente trascritti ed espressi.
cromosomi
I cromosomi si formano quando una cellula sta per dividersi, a quel punto la cromatina a forma di spaghetti si comprime ulteriormente, di un fattore 10.000. Il corpo condensato risultante è un cromosoma, che di solito assomiglia a una grande X. I quattro bracci della X si uniscono nella parte centrale chiamata centromero. La maggior parte delle cellule umane ha 46 cromosomi in due serie da 23, ciascuna delle quali donata da un genitore.
I cromosomi si duplicano e si distribuiscono uniformemente su ciascuna cellula figlia durante la divisione cellulare. Dopo che la divisione cellulare è terminata, i cromosomi entrano in un periodo chiamato interfase e si rilassano in filamenti di cromatina.
I procarioti hanno qualcosa di simile ai cromosomi e alla cromatina, ma non è esattamente lo stesso. Invece degli stessi complessi presenti negli eucarioti, i procarioti semplicemente "superavvolgono" il loro DNA per adattarlo alla cellula. I procarioti hanno anche solo un "grumo" di DNA chiamato nucleoide. Mentre ci sono proteine ​​associate a questo superavvolgimento, non ha la stessa struttura o configurazione della cromatina.
Funzione cromatina: condensazione e relax
La trascrizione avviene solo durante l'interfase. Durante la trascrizione, la cellula copia specifici geni del DNA sull'RNA, che successivamente traduce in proteine. Durante l'interfase, la cromatina è relativamente rilassata, consentendo ai meccanismi di trascrizione della cellula di accedere ai geni del DNA.
L'euchromatina circonda i geni ammessi alla trascrizione e svolge un ruolo attivo nel processo. L'eterocromatina si attacca a porzioni inattive della molecola di DNA. La cromatina si condensa in cromosomi e poi si rilassa di nuovo mentre la cellula si alterna tra divisione e interfase.