מהו הכרומטין: הגדרה, מבנה ותפקוד

מחקרים ביוכימיים בגנטיקה - דרך חשובה ללמוד המרכיבים העיקריים שלה - גנים, כרומוזומים. במאמר זה נבחן מה הוא הכרומטין, לברר המבנה והתפקוד שלו בתא.

תורשה - הנכס העיקרי של חומר חי

בין התהליכים המרכזיים שמאפיינים את אורגניזמים שחיים על פני כדור הארץ, נושמים, תזונה, גדילה, מבחר ורבייה. הפונקציה האחרונה היא החשובה ביותר לשימור החיים על פני כדור הארץ שלנו. איך שלא להיזכר כי המצווה הראשונה שניתנה על ידי אלוהים לאדם וחווה היה הבאים: "פרו ורבו" ברמה של תאי פונקצית יוֹצֵר מבוצעת עם חומצות גרעין (חומר מרכיב כרומוזומים). מבנים אלה יידונו בדברים שלהלן.

גם אנו מוסיפים כי שימור והעברת המידע הגנטי נישא על ידי צאצאיו של אותו מנגנון שאינו תלוי ברמת ארגון של אנשים, כי הוא עבור וירוסים וחיידקים, וזה אוניברסלי לבני אדם.

מהו חומר תורשה

במאמר זה אנו לומדים את מבנה הכרומטין ותפקידים של תלוי באופן ישיר לארגון של מולקולות של חומצות גרעין. מדען מישר השוויצרי ב 1869 תרכובות התגלו האצור בגרעיני התאים של המערכת החיסונית, מפגין מאפיינים של חומצות קרא להם nukleina הראשון ולאחר מכן חומצות גרעין. מנקודת המבט של כימיה, זה תרכובת מולקולארית - פולימרים. מונומרים אלה הם נוקלאוטידים שיש את המבנה הבא: א purine או בסיס pyrimidine, ואת שאריות פנטוז של חומצה זרחתית. מדענים גילו כי שני סוגים של חומצות גרעין רשאי להיות נוכח בתאים: DNA ו- RNA. הם ומורכבים עם חלבונים ליצירת תרכובת של הכרומוזומים. כמו גם חלבונים, חומצות גרעין יש מספר רמות של הארגון המרחבי.

בשנת 1953 בפרס נובל היה ווטסון וקריק פיענח את מבנה ה- DNA. זוהי מולקולה המורכבת משתי שרשראות המקושרים על-ידי קשרי מימן הנובעים בין בסיסים חנקני על עיקרון ההשלמה (הבסיס תימין אדנין ההפך הממוקם ציטוזין ההיפך - גואנין). מבנה הכרומטין שתפקידה אנו לומדים, המולקולה מורכבת חומצה דאוקסיריבונוקלאית ותצורות שונות ריבונוקלאית. בעניין זה, אנו דנים ביתר פירוט בסעיף "רמות של ארגון הכרומטין."

לוקליזציה של חומר תורשה בתא

דנ"א נוכח cytostructure אלה כמו הליבה, וגם אברונים, המסוגל החלוק - מיטוכונדריה כלורופלסטים. זאת בשל העובדה כי אברונים אלה לבצע פעולות חיוניות בתא: סינתזת ATP, ואת הסינתזה של גלוקוז ויצירת חמצן בתאי צמח. אברונים סינטטי צעד הורה הוכפל מחזור החיים. לפיכך, התאים הבת בבית מיטוזה (חלוקת תאים סומטיים) או המיוזה (היווצרות של תא זרע ותא ביצית) סיפקו את המבנים בתא ארסנל הרצוי לספק את התאים עם חומרים מזינים ואנרגיה.

חומצה ריבונוקלאית מורכבת שרשרת אחת יש משקל מולקולרי נמוך יותר מאשר DNA. היא מצאה הן בגרעין ב hyaloplasm, והוא חלק אברונים בתא רבים: ריבוזומים, מיטוכונדריה, reticulum endoplasmic, plastids. הכרומטין בתוך אברונים אלה הקשורים חלבון היסטון וחלק פלסמידים - סגורות עגולות מולקולות DNA.

מבנה הכרומטין

אז הקמנו כי חומצות הגרעין כלולות בחומר של הכרומוזומים - היחידות המבניות של תורשה. הכרומטין שלהם תחת מיקרוסקופ האלקטרונים יש בצורה פרטנית או מבני filamentous. הוא מכיל, מלבד DNA, ואפילו מולקולות RNA, וחלבונים מציגים תכונות בסיסיות היסטונים בשם. כל התשובות הנכונות המבנים הם חלק הנוקלאוזום. הם נמצאים בגרעין הכרומוזומים נקראים סיבים (סולנואידים-חוט). בסיכום כל האמור לעיל, אנו קובעים כי הכרומטין זה. המתחם מורכב זה של חומצות דוקסיריבונוקלאית וחלבונים ספציפיים - היסטונים. הם, כמו סלילי, מלופפים מולקולות דנ"א דו-גדילי להרכיב הנוקלאוזום.

רמות של ארגון הכרומטין

יש תורשה חומר מבנה שונה, אשר תלוי בגורמים רבים. לדוגמא, על מה שלב של התא עובר אותה מחזור החיים: חלוקת התקופה (metoz או המיוזה), או presynthetic הסינטטי במהלך שלבים. מהטופס של סליל, או סיבים, כמו רוב פשוט, יש כבישה נוספת של הכרומטין. Heterochromatin - מדינה צפופה יותר, נוצר החלקים אינטרון של כרומוזום, אשר אינו תעתיק אפשרי. במהלך תאי מנוחה - השלבים, כאשר אין תהליך חלוק - karyoplasm heterochromatin הממוקם בגרעין שולי, ליד הממברנה שלו. איטום תוכן גרעיני הבמה postsynthetic מתרחשת במחזור החיים של התאים, דהיינו מיד לפני החלוקה.

מה קובע את התעבות של עניין של תורשה

המשך לחקור את השאלה "מה הוא הכרומטין," החוקרים מצאו כי זה תלוי חלבונים היסטון-חותם כי, יחד עם מולקולות של DNA ו- RNA של הנוקלאוזום. הם מורכבים מארבעה סוגים של חלבונים, פרות מתקשרים ומקשר. ברגע שעתוק (קריאה של מידע גנטי באמצעות RNA) חומר התורשה התמזגו היטב, והוא נקרא euchromatin.

נכון לעכשיו מולקולות הפצה מסוימת של DNA הקשורים חלבונים היסטון הם נחקרים. לדוגמא, חוקרים מצאו כי לוקוסים שונים הכרומטין של רמות באותו כרומוזום השונה של התעבות. לדוגמה, במקומות החיבור עד הנימים כרומוזום ציר המיטוטי הנקרא צנטרומר, זה יותר צפוף מאשר חלקים telomeric - לוקוסים סוף.

גנים-רגולטורים הכרומטין

הרעיון של הסדרת פעילות גן, נוצרה על ידי גנטיקאים צרפתית יעקב מונה, נותן מושג על קיומם של תחומי חומצה דאוקסיריבונוקלאית, שבה אין מידע על מבנה החלבון. הם מבצעים ביורוקרטית גרידא - פונקציות ניהוליות. שמות רגולטורים גנים, חלקים אלה של כרומוזומים בדרך כלל החלבונים נטול-היסטון המבנה שלה. הכרומטין, שהגדרתה בוצע על ידי רצף, נקרא פתוח.

במחקרים נוספים נמצא כי ב לוקוסים אלה ממוקמים רצף נוקליאוטידים המונעים הדבקות מולקולות DNA של חלקיקי חלבון. חלקים כאלה כוללי הגנים רגולטוריים הם: ממריצי ehansery היזמים. הדחיסה של הכרומטין לתוך אותם היא גבוהה, ואת אורך ממוצעי סעיפים הללו על 300 ננומטר. יש שיטה לקביעת הכרומטין פתוח ביוכימיים גרעינים בודדים בהם השימוש באנזימים ASE DNA. הוא במהירות מתקלקל לוקוסים של כרומוזומים, חלבוני היסטון חסר. הכרומטין באזורים אלה כבר נקרא רגיש.

תפקידיו של חומר תורשתי

מתחמים כולל DNA, RNA ו הכרומטין שנקרא חלבון, מעורב ontogeny תא לשנות את הרכבו בהתאם לסוג הרקמה ועל הבמה של פיתוח של האורגניזם כולו. למשל, ספר לנו על תאי האפיתל של גנים כאלה העור כמו ehanser ומקדם חסמו repressors חלבונים, גנים רגולטוריים אלה בתאים הפרשה של האפיתל במעי והם פעילים בתחום הכרומטין פתוח. מדענים, גנטיקאים מצאו כי בכל חלק של דנ"א שאינם מקודדים חלבונים, המהווים מעל 95% מהגנום האנושי. משמעות הדבר היא כי הבקרה הגן הוא הרבה יותר מאלה שאחראים הסינתזה של פפטידים. המבוא של טכניקות כגון שבבי דנ"א וסדר מותר לגלות מה הכרומטין, וכתוצאה מכך, כדי למפות את הגנום האנושי.

מחקרים של הכרומטין חשוב בתחומים של מדע כגון גנטיקה אנושית גנטיקה רפואית. זו קשורה ברמה מוגברת חדה של התרחשות של מחלות תורשתיות - כמו גן ובכל כרומוזום. גילוי מוקדם של תסמונות אלה מגדיל את אחוז התחזיות החיוביות בטיפול שלהם.