Wat is chromatien: definisie, struktuur en funksies

Biochemiese navorsing in genetika is 'n belangrike manier om sy basiese elemente te ondersoek - chromosome en gene. In hierdie artikel gaan ons kyk na wat chromatien is, vind sy struktuur en funksies in die sel.

Oorerflikheid is die belangrikste eienskap van lewende materie

Die hoof prosesse wat die organismes wat op Aarde leef, sluit in respirasie, voeding, groei, ekskresie en voortplanting. Laasgenoemde funksie is die belangrikste vir die behoud van die lewe op ons planeet. Hoe om nie te onthou dat die eerste gebod wat God aan Adam en Eva gegee het, was die volgende: "Wees vrugbaar en vermenigvuldig". Op selvlak word die generatiewe funksie uitgevoer deur nukleïensure (wat die stof van die chromosome vorm). Hierdie strukture sal in die toekoms deur ons oorweeg word.

Ons voeg ook by dat die bewaring en oordrag van oorerflike inligting aan afstammelinge uitgevoer word deur 'n enkele meganisme, wat heeltemal onafhanklik is van die vlak van organisasie van die individu, dit wil sê vir die virus, vir bakterieë, en vir mense is dit universeel.

Wat is die inhoud van oorerwing

In hierdie vraestel bestudeer ons chromatien, waarvan die struktuur en funksies direk afhang van die organisasie van nukleïensuurmolekules. Die Switserse wetenskaplike Micher in 1869 in die kerne van die immuunstelsel se selle, verbindings wat suur eienskappe toon, wat hy eers 'n nukleien genoem het, en dan nukleïensure, is gevind. Uit die oogpunt van chemie is dit hoë molekulêre verbindings - polimere. Hul monomere is nukleotiede met die volgende struktuur: purien- of pirimidienbasis-, pentose- en ortofosforsuurresidu. Wetenskaplikes het vasgestel dat daar twee soorte nukleïensure in die selle kan wees: DNA en RNA. Hulle betree die kompleks met proteïene en vorm die substansie van chromosome. Net soos proteïene het nukleïensure verskeie vlakke van ruimtelike organisasie.

In 1953 ontken die Nobelpryswenners Watson en Crick die struktuur van DNA. Dit is 'n molekuul wat bestaan uit twee kettings wat verbind word deur waterstofbindings tussen die stikstofbasisse volgens die beginsel van komplementariteit (teenoor die adenien is die tminêre basis, teenoor die sitosien, guanien). Chromatien, die struktuur en funksies waarvan ons studeer, bevat molekules van deoksiribonukleïese en ribonukleïensuur van verskillende konfigurasies. In hierdie saak sal ons meer in detail in die afdeling "Vlakke van chromatin organisasie."

Lokalisering van die stof van oorerflikheid in die sel

DNA is teenwoordig in sulke sitostrukture soos die kern, sowel as in organelle wat in staat is om deling - mitochondria en chloroplaste te verdeel. Dit is te danke aan die feit dat hierdie organelle die belangrikste funksies in die sel uitvoer: die sintese van ATP, sowel as die sintese van glukose en die vorming van suurstof in plantselle. In die sintetiese stadium van die lewensiklus word die organelle van die moeder verdubbel. Dus, dogterselle as gevolg van mitose (verdeling van somatiese selle) of meiose (die vorming van eiers en spermatozoa) ontvang die nodige arsenaal van sellulêre strukture wat selle voorsien van voedingstowwe en energie.

Ribonucleic acid bestaan uit een ketting en het 'n laer molekulêre gewig as DNA. Dit is vervat in die kern en in die hyaloplasma, en vorm ook deel van baie sellulêre organelle: ribosome, mitochondria, endoplasmiese retikulum, plastiede. Chromatien in hierdie organelle word geassosieer met histon-proteïene en is deel van plasmiede - sluit geslote DNA-molekules.

Chromatien en die struktuur daarvan

So het ons vasgestel dat nukleïensure vervat is in die substansie van chromosome - die strukturele eenhede van oorerwing. Hul chromatin onder die elektronmikroskoop het die vorm van korrels of filamenteformasies. Dit bevat, benewens DNA, ook RNA molekules, asook proteïene wat basiese eienskappe vertoon en histone genoem. Al bogenoemde strukture is deel van die nukleosome. Hulle is vervat in die chromosome van die kern en word fibrille genoem (filament-solenoïede). Opsomming van al die bogenoemde, ons sal bepaal wat is chromatien. Dit is 'n komplekse verbinding van deoksiribonukleïensuur en spesiale proteïene - histone. Tweestring-DNA-molekules word op hulle gewond, soos spoele, wat nukleosome vorm.

Vlakke van chromatin organisasie

Die stof van oorerwing het 'n ander struktuur, wat afhang van baie faktore. Byvoorbeeld, uit watter stadium van die lewensiklus ervaar die sel: die periode van verdeling (metoz of meiose), die presintetiese of sintetiese periode van die interfase. Uit die vorm van die solenoïde, of fibriel, as die eenvoudigste, kom verdere chromatin komplikasie voor. Heterochromatin - 'n digter toestand, word gevorm in die intronafdelings van die chromosoom, waarop transkripsie onmoontlik is. In die periode van selrus - interfases, wanneer daar geen splytingsproses bestaan nie, is heterokromatin in die karyoplasma van die kern rondom die periferie naby sy membraan. Die samestelling van kerninhoud vind plaas in die na-sintetiese stadium van die lewensiklus van die sel, dit is net voor verdeling.

Wat bepaal die kondensasie van die stof van oorerwing

Om voort te gaan met die vraag "wat is chromatien", het wetenskaplikes vasgestel dat die verdigting daarvan afhang van die histoon proteïene wat die nukleosome saam met die DNA en RNA molekules binnedring. Hulle bestaan uit proteïene van vier soorte, genoem skaaldiere en linkers. Tydens transkripsie (lees inligting uit gene met RNA), is die oorerflikheidsstof effens gekondenseer en word euchromatien genoem.

Op die oomblik word die verspreiding van DNA-molekules wat met histon-proteïene geassosieer word, bestudeer. Byvoorbeeld, wetenskaplikes het bevind dat die chromatin van verskillende loci van dieselfde chromosoom verskil van die vlak van kondensasie. Byvoorbeeld, by die punte van gehegtheid aan die chromosoom, is die filamente van die splijtingsspindel, die sogenaamde sentromere, digter as in die telomeriese streke - die eindpunt.

Genes-regulators en chromatien samestelling

In die konsep van regulering van geenaktiwiteite, geskep deur die Franse genetici Jakob en Mono, word 'n idee gegee oor die bestaan van deoksiribonukleïensuur-webwerwe waar daar geen inligting oor proteïenstrukture is nie. Hulle voer suiwer burokratiese - bestuursfunksies uit. Die reguleerder gene genoem, hierdie chromosoom dele, is in die reël sonder histoon proteïene in hul struktuur. Chromatien, waarvan die bepaling uitgevoer is deur die metode van sekwensering, is open genoem.

In die loop van verdere studies is bevind dat hierdie loci nukleotiedvolgorde bevat wat die binding van proteïendeeltjies tot DNA-molekules verhoed. Sulke gebiede bevat regulerende gene: promotors, versterkers, aktiveerders. Die chromatin kompakteer in hulle is hoog, en die lengte van hierdie dele op die gemiddelde is ongeveer 300 nm. Daar is 'n biochemiese metode vir die bepaling van oop chromatien in geïsoleerde kerne, waarin 'n DNS-as ensiem gebruik word. Hy splits baie vinnig die lokus van chromosome, sonder histonproteïene. Chromatien in hierdie gebiede is supersensitief genoem.

Die rol van die stof van oorerwing

Komplekse insluitend DNA, RNA en proteïen genaamd chromatin, neem deel aan die ontogenese van selle en verander hul samestelling, afhangende van die tipe weefsel, sowel as op die stadium van ontwikkeling van die organisme as 'n geheel. By byvoorbeeld epitheliale selle van die vel word gene soos die versterker en promotor geblokkeer deur repressor proteïene, en hierdie regulerende gene in die sekretoriese selle van die dermsepiteel is aktief en in die oop chromatien sone geleë. Genetiese wetenskaplikes het vasgestel dat die proporsie van DNA wat nie proteïene enkodeer nie, meer as 95% van die hele menslike genoom uitmaak. Dit beteken dat die beheerende gene baie groter is as diegene wat verantwoordelik is vir die sintese van peptiede. Die bekendstelling van sulke metodes soos DNA-skyfies en volgordebepaling het dit moontlik gemaak om uit te vind wat chromatien is en as gevolg daarvan die menslike genoom te kaarteer.

Studies van chromatien is baie belangrik in sulke takke van die wetenskap as menslike genetika en mediese genetika. Dit is as gevolg van die skerp verhoogde vlak van die voorkoms van oorerflike siektes, beide gene en chromosome. Vroeë opsporing van hierdie sindrome verhoog die persentasie positiewe voorspellings in hul behandeling.