کروماتین چیست؟ تعریف، ساختار و عملکرد

تحقیقات بیوشیمی در ژنتیک روش مهمی برای مطالعه عناصر اساسی آن - کروموزوم ها و ژن ها است. در این مقاله ما به آنچه که کروماتین است، نگاه کنید، ساختار و عملکرد آن را در سلول پیدا کنید.

وراث اصلی خواص زنده است

فرایندهای اصلی که ارگانیسم های زندگی در زمین را مشخص می کنند عبارتند از تنفس، تغذیه، رشد، دفع و تولید مثل. تابع دوم مهم ترین برای حفظ زندگی در سیاره ما است. چگونه نمی توان به یاد داشته باشید که اولین فرمان خداوند به آدم و حوا به شرح زیر بود: "پرورش و ضرب". در سطح سلولی، تابع مولد توسط اسیدهای نوکلئیک انجام می شود (تشکیل ماده کروموزوم). این ساختارها در آینده در نظر ما هستند.

ما همچنین اضافه می کنیم که حفظ و انتقال اطلاعات ارثی به نسل ها با یک مکانیسم واحد انجام می شود که به طور کامل مستقل از سطح سازمان فردی یعنی ویروس، باکتری و انسان است، جهانی است.

ماده وراثت چیست؟

در این مقاله، کروماتین را مطالعه میکنیم، ساختار و عملکرد آن به طور مستقیم به سازمان مولکولهای اسید نوکلئیک وابسته است. دانشمند سوئیس میچر در سال 1869 در هسته سلول های سیستم ایمنی بدن، ترکیبات خواص اسیدی، که او نخست نام یک هسته را نامید، و سپس اسید نوکلئیک یافت شد. از لحاظ شیمیایی، این ترکیبات مولکولی بالا - پلیمرها هستند. مونومرهای آنها نوکلئوتید ها دارای ساختار زیر هستند: پایه پورین یا پیریمیدین، پنتوز و بقیه اسید اوروتوفسفریک . دانشمندان ثابت کرده اند که در سلول ها دو نوع اسید نوکلئیک وجود دارد: DNA و RNA. آنها با پیچیده شدن پروتئین وارد بدن می شوند و ماده کروموزوم را تشکیل می دهند. درست مانند پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک دارای سطوح مختلفی از سازمان فضایی هستند.

در سال 1953، واتسون و کریک، برنده جایزه نوبل، ساختار DNA را کشف کردند. این یک مولکول متشکل از دو زنجیره ای است که توسط پیوندهای هیدروژنی بین پایه های نیتروژنی با توجه به اصل مکمل بودن متصل شده اند (مخالف آدنین پایه تیمین است، در مقابل سیتوزین گوانین است). کروماتین، ساختاری و عملکردی که ما در حال مطالعه آن هستیم، حاوی مولکول های اسید دهوکسی ریبونوکلئیک و ریبونوکلئیک از تنظیمات مختلف است. در این مورد، ما جزئیات بیشتری در بخش "سطح کروماتین سازمان" اقامت خواهیم کرد.

محلی سازی ماده ارثی در سلول

DNA در چنین سیتواسکلتی ها به عنوان هسته، و همچنین در اندام های بدن قادر به تقسیم - میتوکندری ها و کلروپلاست ها وجود دارد. این به دلیل این واقعیت است که این ارگانل ها مهمترین توابع در سلول را انجام می دهند: سنتز ATP، همچنین سنتز گلوکز و تشکیل اکسیژن در سلول های گیاهی. در مرحله مصنوعی چرخه زندگی، اندرولهای مادر دو برابر می شوند. بنابراین، سلول های دختر در نتیجه میتوز (تقسیم سلول های سوماتیک) یا میوز (شکل گیری تخم ها و اسپرم ها)، زرادخانه لازم ساختارهای سلولی را فراهم می کنند که سلول ها با مواد مغذی و انرژی را فراهم می کنند.

اسید ریبونوکلئیک از یک زنجیره تشکیل شده و دارای وزن مولکولی پایینتر از DNA است. این شامل هر دو هسته و در هیالوپلاسم است و همچنین بخشی از بسیاری از اندام های سلولی تشکیل شده است: ریبوزوم ها، میتوکندری ها، سلول های اندوپلاسمی، پلاستید ها. کروماتین در این اندام ها با پروتئین های هیستون همراه است و بخشی از پلاسمید ها است - مولکول DNA بسته شده.

کروماتین و ساختار آن

بنابراین، ما ثابت کرده ایم که اسیدهای نوکلئیک موجود در ماده کروموزوم - واحد های ساختاری واریته هستند. کروماتین آنها زیر میکروسکوپ الکترونی شکل گرانول یا تشکیلات فیبر دار است. این علاوه بر DNA، همچنین مولکولهای RNA و همچنین پروتئین هایی است که دارای خواص اساسی هستند و هیستون نامیده می شوند. تمام ساختارهای فوق بخشی از هسته های هسته ای هستند. آنها در کروموزوم های هسته قرار دارند و فیبرهای (فیبرهای سلنویدها) نامیده می شوند. خلاصه همه موارد فوق، ما تعیین می کنیم کروماتین چیست. این یک ترکیب پیچیده از اسید دز اکسید ریبونوکلئیک و پروتئین های خاص - هیستون ها است. مولکولهای دو رشته ای DNA بر روی آنها زخمی می شوند، مثل کویل ها، نوک زوز ها را تشکیل می دهند.

سطوح سازمان کروماتین

ماده ارثی دارای ساختار متفاوت است که به بسیاری از عوامل وابسته است. به عنوان مثال، از چه مرحلهای از چرخه زندگی سلول تجربی: دوره تقسیم (metoz یا میوز)، دوره preintment یا مصنوعی interphase. از شکل solenoid، یا fibrill، به عنوان ساده ترین، فشرده سازی بیشتر chromatin رخ می دهد. Heterochromatin - حالت چگال تر است، در بخش intron از کروموزوم تشکیل شده است، که در آن رونویسی غیر ممکن است. در دوره استراحت سلولی - interphases، زمانی که هیچ فرآیند تجزیه وجود دارد - هتروکروماتین در کاروپلاسم هسته در اطراف حاشیه، در نزدیکی غشا قرار دارد. تراکم محتویات هسته ای در مرحله پس از مصنوعی چرخه زندگی سلول، یعنی قبل از تقسیم، رخ می دهد.

چگالی ماده موروثی چیست؟

دانشمندان در ادامه به بررسی این موضوع که "چه کروماتین چیست،" بررسی کرده است که تراکم آن بستگی به پروتئین های هیستون دارد که به همراه مولکول های DNA و RNA وارد هسته هسته می شوند. آنها از چهار نوع پروتئین تشکیل شده و به نام مواد مخدر و مواد معدنی مورد استفاده قرار می گیرند. در زمان رونویسی (خواندن اطلاعات از ژن ها با RNA)، ماده ارثی کمی متراکم است و به نام euchromatin نامیده می شود.

در حال حاضر، توزیع مولکول های DNA مرتبط با پروتئین های هیستون همچنان مورد مطالعه قرار گرفته است. به عنوان مثال، دانشمندان دریافتند که کروماتین لک های مختلف یک کروموزوم مشابه با سطح تراکم متفاوت است. به عنوان مثال، در نقاط دلبستگی به کروموزوم، رشته های اسپیندل شکافتی، به نام سانترمورها، چگالی بیشتری نسبت به مکان های تلومر دارند.

ژن ها - تنظیم کننده ها و ترکیبات کروماتین

در مفهوم تنظیم فعالیت ژنی، ایجاد شده توسط ژنتیک ژنرال فرانسوی و مونو، یک ایده در مورد وجود سایت های اسید دزوسی ریبونوکلئیک که در آن هیچ اطلاعاتی در مورد ساختار پروتئین وجود ندارد. آنها عملکرد صرفا بوروکراتیک و مدیریتی را انجام می دهند. به نام ژنهای تنظیم کننده، این قطعات کروموزوم، به عنوان یک قاعده، از ساختار پروتئین های هیستون خود جدا نیستند. کروماتین، تعیین که توسط روش ترتیب انجام شد، باز بود.

در جریان مطالعات بیشتر، مشخص شد که این لک ها حاوی توالی نوکلئوتیدی هستند که مانع پیوستن ذرات پروتئین به مولکول های DNA می شوند. این مناطق حاوی ژن های نظارتی هستند: promoters، enhancers، activators. تراکم کروماتین در آنها زیاد است و طول این بخش ها به طور متوسط حدود 300 نانومتر است. یک روش بیوشیمیایی برای تعیین کروماتین باز در هسته های جدا شده وجود دارد که در آن از آنزیم DNA-ase استفاده می شود. او بسیار سریع کروموزوم های جدا شده از پروتئین های هیستون را تجزیه می کند. کروماتین در این مناطق بسیار حساس به نظر می رسید.

نقش ماده موروثی

مجتمع های شامل DNA، RNA و پروتئین به نام کروماتین در انتوژنز سلول ها شرکت می کنند و ترکیب آنها را بسته به نوع بافت و همچنین در مرحله رشد ارگانیسم به طور کلی تغییر می دهند. به عنوان مثال، در سلول های اپیتلیال پوست، ژن هایی مانند پروتئین و پروتئین تقویت شده توسط پروتئین های سرکوب کننده مسدود می شوند و این ژن های نظارتی در سلول های ترشحی اپیتلیوم روده ای فعال و در منطقه آزاد کروماتین واقع شده اند. دانشمندان ژنتیک ثابت کرده اند که نسبت DNA که پروتئین ها را رمزگذاری نمی کند، بیش از 95 درصد کل ژنوم انسان را تشکیل می دهد. این بدان معنی است که ژنهای کنترل بسیار بزرگتر از کسانی هستند که مسئولیت ترکیب سنتز پپتیدهای را دارند. معرفی روش هایی نظیر تراشه های DNA و توالی ها، امکان پیدا کردن آنچه که کروماتین است و به عنوان یک نتیجه، برای نشان دادن ژنوم انسان است.

مطالعات کروماتین در چنین شاخه های علمی مانند ژنتیک انسانی و ژنتیک پزشکی بسیار مهم هستند . این به دلیل افزایش شدید میزان ظهور بیماری های ارثی، هر دو ژن و کروموزوم است. تشخیص زودهنگام این سندرم ها درصد پیش بینی های مثبت در درمان آنها را افزایش می دهد.