Hva er kromatin: definisjon, struktur og funksjon

Biokjemiske studier i genetikk - en viktig måte å studere sine viktigste komponenter - gener og kromosomer. I denne artikkelen vil vi se på hva som er kromatin, finne ut sin struktur og funksjon i cellen.

Arvelighet - den viktigste egenskapen av levende materie

Blant de viktigste prosessene som kjennetegner de organismer som lever på jorden, puster, ernæring, vekst, utvalg og reproduksjon. Den siste funksjonen er det viktigste for bevaring av liv på planeten vår. Hvordan ikke å huske at det første budet som ble gitt av Gud til Adam og Eva var følgende: "Vær fruktbare og bli mange" På nivået av cellene generative funksjonen er utført med nukleinsyrer (andel substans av kromosomer). Disse strukturene vil bli diskutert i det følgende.

Vi legger også til at bevaring og overføring av genetisk informasjon båret av etterkommere av den samme mekanismen som ikke er avhengig av nivået på organiseringen av individer, som er for virus og bakterier, og det er universell for mennesker.

Hva er substansen av arvelighet

I denne artikkelen studerer vi kromatin struktur og funksjon som er direkte avhengig av organiseringen av nukleinsyremolekyler. Sveitsisk vitenskapsmann Miescher i 1869 forbindelser ble påvist i kjernen av celler i immunsystemet, som oppviser egenskapene av syrer kalt dem først nukleina og deretter nukleinsyrer. Fra et ståsted i kjemi, det makromolekylære sammensatte - polymerer. Disse monomerer er nukleotidene som har den følgende struktur: en purin- eller pyrimidinbase, og pentose rest av ortofosforsyre. Forskere har funnet at to typer nukleinsyrer kan være tilstede i cellene: DNA og RNA. De er kompleksbundet med proteiner for å danne en forbindelse av kromosomer. Så vel som proteiner, nukleinsyrer ha flere nivåer av romlig organisasjon.

I 1953 Nobelprisen var Watson og Crick tydet strukturen av DNA. Det er et molekyl satt sammen av to kjeder er forbundet med hverandre med hydrogenbindinger som oppstår mellom nitrogenbaser på prinsippet om komplementære (adenin-tymin motsatt basen ligger på motsatt side cytosin - guanin). Kromatin struktur og funksjon som vi studerer omfatter molekylet en deoksyribonukleinsyre og ribonukleinsyrer forskjellige konfigurasjoner. I denne saken, vil vi diskutere nærmere i avsnittet "Nivåer av kromatin organisasjon."

Lokalisering av stoffet av arvelighet i en celle

DNA som er tilstede i disse cytostructure som kjernen, og også i organeller, er i stand til divisjon - mitokondria og kloroplaster. Dette skyldes det faktum at disse organeller utføre viktige funksjoner i cellen: ATP syntese, og syntesen av glukose og oksygen dannelse i planteceller. Syntetiske organeller trinn moder fordoblet livssyklus. Således dattercellene ved celledeling (delende somatiske celler) eller meiose (dannelsen av sædceller og egg) ga det ønskede arsenal cellestrukturene gi cellene med næringsstoffer og energi.

Ribonukleinsyre består av en kjetting, og har en lavere molekylvekt enn DNA. Hun fant både i kjernen og i hyaloplasm, og er en del av mange celleorganeller: ribosomer, mitokondriene, endoplasmatiske retikulum, plas. Kromatin i disse organeller i forbindelse med histon-protein og en del av plasmidene - sirkulære lukkete DNA-molekyler.

Kromatinstruktur og

Så vi har fastslått at nukleinsyren som inneholdes i stoffet av kromosomer - de strukturelle enheter av arvelighet. Deres kromatin under elektronmikroskop har form av granulat eller trådformede strukturer. Den inneholder, i tillegg til DNA, og til og med RNA-molekyler, og proteiner som oppviser basiske egenskaper og navngitte histoner. Alle de ovennevnte strukturer er en del av nucleosome. De finnes i kjernen og kromosomene kalles fibriller (gjenge solenoider). Oppsummering alle de ovennevnte, vi fastslå at dette kromatin. Denne kompleksforbindelse av deoksyribonukleinsyrer og spesifikke proteiner - histoner. De, som spolene er viklet dobbelttrådete DNA-molekyler for å danne en nucleosome.

Nivåer av kromatin organisasjon

arvelighet substans har en annen struktur, som avhenger av mange faktorer. For eksempel, på hvilket stadium av livssyklusen som gjennomgår celle: dividere periode (metoz eller meiose), eller syntetisk presynthetic under interfase. Fra form av en solenoid, eller fibriller, som den enkleste, er det en ytterligere kompaktering av kromatin. Heterochromatin - en mer kompakt tilstand, dannes i intron deler av kromosom, som ikke er mulig transkripsjon. Under resten celler - mellomfase, når det ikke er delingsprosessen - heterochromatin karyoplasm lokalisert i kjernen perifert, i nærheten av dens membran. Tetting atominnholdet postsynthetic trinn skjer i livssyklusen til celler, det vil si umiddelbart før delingen.

Hva bestemmer kondensasjon av spørsmål om arvelighet

Fortsetter å utforske spørsmålet "det som er kromatin," forskere fant at det kommer an på tett-histon proteiner som, sammen med molekyler av DNA og RNA i nucleosome. De består av fire typer av proteiner, benevnt kyr og linker. På tidspunktet for transkripsjon (lesing av informasjon fra genet via RNA) arvelighet materiale dårlig sammensmeltet, og kalles eukromatin.

For tiden bestemt fordeling av DNA-molekyler er forbundet med histonproteinene blir studert. For eksempel fant forskerne at kromatin forskjellige loci av de samme kromosom ulike nivåer av kondens. For eksempel, i steder for feste til mitotiske spindel kromosomfilamenter som kalles sentromerer, er det mer kompakt enn de telomeriske seksjoner - ende loci.

Genes-regulatorer og kromatin

Konseptet med regulering av gen-aktivitet, laget av franske geneticists Jacob og Monod, gir en idé om at det finnes områder med deoksyribonukleinsyre, i hvilken det ikke er noen informasjon om strukturen til proteinet. De utfører en rent byråkratisk - ledelsesfunksjoner. Navngi gener regulatorer, disse delene av kromosomer vanligvis i sin struktur fri-histonproteinene. Kromatin, definisjonen som ble utført ved sekvensering, ble kåret åpen.

I ytterligere studier ble det funnet at ved disse loci er plassert en nukleotidsekvens som hindrer tilslutning til de DNA-molekyler av proteinpartikler. Slike deler omfatter regulatoriske gener er: promotere ehansery aktivatorer. Den kompaktering av kromatin inn i dem er høy, og lengden av disse seksjoner har gjennomsnittlig tilnærmet 300 nm. Det er en metode for å bestemme den biokjemiske åpne kromatin i isolerte kjerner der bruk av DNA-ase-enzym. Han bryter raskt ned loci av kromosomer, mangler-histonproteinene. Kromatin i disse områdene har blitt kalt overfølsom.

Rollen av arv stoff

Komplekser, inkludert DNA, RNA og protein kalt kromatin, som er involvert i den ontogeny av celler og endre dens sammensetning avhengig av vevstype og på det stadium i utviklingen av en organisme som en helhet. For eksempel, i epitelcellene i huden slike gener som ehanser og promoter blokkerte proteiner repressorer, og disse regulatoriske gener i de sekretoriske celler tarmepitelet og er aktiv i det område av åpne kromatin. Forskere, geneticists funnet at ved en brøkdel av DNA som ikke koder for proteiner, og står for over 95% av det humane genom. Dette betyr at genet kontrollen er mye mer enn de som er ansvarlige for syntese av peptider. Innføringen av teknikker som DNA-chips og sekvense lov til å finne ut hva kromatin, og som et resultat, å kartlegge det menneskelige genom.

Studier av kromatin er viktig i slike områder av vitenskapen som menneske genetikk og medisinsk genetikk. Dette er forbundet med et kraftig øket nivå av forekomst av arvelige sykdommer - som genet og kromosom. Tidlig påvisning av disse syndromene øker prosentandelen av positive prognosene i deres behandling.