Structura de cromozomi și dimensiunile lor
Structura de cromozomi și dimensiunile lor
materialul genetic celular întreg este stocată într-o formă comprimată într-o măsură relativ limitată. In bacterii, materialul genetic este sub forma nucleoid, care formează o masă discretă în interiorul celulei. In nucleul interfază unui material genetic celulă eucariotă este ambalată într-o masă cromatină.
Ambalarea cromatinei se caracterizează prin flexibilitate și pentru schimbările ciclului celular. In timpul diviziunii (mitozei sau meiozei), atunci când cromozomi individuali devin vizibile, interfază cromatina devine mai bine ambalate.
Cromozomii sunt o formă de izolare a materialului genetic în diviziunea celulară. O trăsătură caracteristică structurală, prin care se realizează acest lucru este centromere, care este o gâtuire în corpul cromozomului, vizibil în lumina microscopului. La suficient de înaltă rezoluție se poate observa că centromere cuprinde structura kinetocor prin care acesta este atașat la microtubuli.
De obicei cromozomi eucariote constau dintr-o foarte lung molecule de ADN lineare, și o alta a Trăsătura caracteristică este prezența telomerii, care stabilizează capetele cromozomilor și este completată printr-un mecanism special, ocolind dificultăți de replicare a ADN-ului se termină liniar.
ADN-ul este ambalat cu densitate ridicată. Pentru nucleoid bacteriană este de aproximativ 10 mg / ml, pentru nucleul celulei eucariote de aproximativ 100 mg / ml, iar pentru capul T4 fage de peste 500 mg / ml. Soluțiile astfel de concentrație sunt gel vâscos, iar pentru un motiv oarecare este necesară o astfel de concentrație ridicată pentru a expune capacitatea de a găsi site-uri de legare a ADN-ului de proteine. Diferite procese apar implicând ADN, cum ar fi replicarea și transcrierea fi implementată într-un spațiu foarte limitat.
Organizarea de materiale nucleare trebuie să corespundă tranzițiile de la un inactiv la o stare activă a cromatinei. Figura de mai jos ilustrează diferențele puternice în dimensiune a genomului și conținutul de ADN din cromozomi ai unor organisme.
Lungimea moleculei de ADN linear, în esență, este mai mare decât regiunea în care se află. Structura formată dens de principalele proteine de legare a ADN-ului. Grupurile încărcate pozitiv de proteine neutralizează grupurile incarcate negativ in ADN-ul. Organizarea complex nucleoproteine este determinată de interacțiunea proteinelor cu ADN, rezultând într-o strâns structura elicoidală.
Astfel, spre deosebire de imaginile obișnuite pe care ADN-ul este prezentat sub forma unui dublu helix extins, este în general susceptibil la deformare structurală îndoirea sau răsucirea asigurând formarea unei structuri mai compacte.
O mare parte din cromatinei are o structură destul de liber; El a numit eucromatină și conține gene activ. porțiuni separate mai dens ambalate cromatină; acestea corespund unei heterocromatinei inactive genetic.
Care este structura generală cromatinei și care sunt diferențele dintre secvențele active și inactive? ambalaje de înaltă densitate a materialului genetic sugerează că ADN-ul nu poate fi ambalate direct în structura finală a cromatinei. Ar trebui să existe o ierarhie a organizării sale spațiale. Problema principală este specificitatea pachetului. În cazul în care răsucirea ADN-ului specific principiului general sau se întâmplă în mod diferit în fiecare exemplare individuale ale genomului? Cum schimbă tipul de ambalaj în timpul replicării sau transcripția segmentului de ADN?
Unitatea structurală de bază a cromatinei în toate celulele eucariote este același. Nucleozomul conține aproximativ 200 bp a ADN-ului este octamer constând din proteine de bază mici având formă de perle. Aceste proteine sunt histone. Ele formează particula de miez intern și ADN-ul este pe suprafață. In nucleul interfaza si cromozomii mitotici nucleosomes sunt o componentă constantă a și heterochromatin UE.
Nucleosomi oferă un nivel inițial de organizare a cromatinei. Ele oferă ambalarea ADN 67 nm în structură, un diametru de 11 nm. Componentele nucleosomes și structura lor este bine cunoscută. Secvența nucleozomul situată liniar formează un „10 nm fir nucleozomului“.
Următorul nivel de organizare este răsucirea în spirală bobine de secvență nucleosomes. Acest lucru creează un diametru fibrilă de aproximativ 30 nm; este prezent în cromatina interfază și cromozomi mitotic. Ca rezultat, densitatea de ambalare este crescut de 6-7 ori în unitățile. lungime. Ambalare într-o astfel de structură necesită implicarea proteinelor suplimentare și investigate suficient.
densitatea finală obținută la al treilea nivel al organizației. care cuprinde ambalarea mult 30 fibrilele nm. Acest strat duce la o creștere de 50 de ori în mu densitate de ambalare în eucromatină comparativ cu ambalaj 30 nm fibrilă. Eucromatină ambalate periodic in cromozomi mitotici, densitatea de ambalare este crescut de 5-10 ori. De obicei, densitatea de ambalare a heterocromatinei este aceeași ca în cromozomi mitotici.
In cromatinei conține aproximativ de două ori mai multe proteine decât ADN-ul. Aproximativ jumătate din cantitatea totală de proteină este concentrată în nucleosomes. Cantitatea de ARN-ul este mai mic de 10% din conținutul de ADN. Cele mai multe dintre transcrierile ARN nou formate reprezentate, chiar asociat cu ADN-ul șablon.
Modificările în structura cromatinei sunt prevăzute cu modificările suplimentare de legare sau ale proteinelor existente. Replicare și transcriere ADN-ului necesită detorsiunii și deci trebuie să includă structura razupakovku care permite enzime adecvate lucrează asupra ADN-ului. Aceasta este, probabil, însoțită de schimbări la toate nivelurile organizației.
Toate proteinele cromatinei. cu excepția histone, sunt proteine non-histonice. Comparativ cu histone, în diferite țesuturi și organisme, aceste proteine sunt caracterizate printr-o varietate de formulări, iar cromatina lor conține mai puțin de histone. De asemenea, ele reprezintă un grup mai mare, astfel încât orice proteină non-histone individuală este prezentă într-o cantitate mult mai mică decât oricare dintre histone.
fiecare dintre acestea cuprinde fibrilară (diametrul de 30 nm)
compact ambalate într-un cromozom.