DNA, de stof die verantwoordelijk is voor het uitdrukken van de genetische samenstelling van alle levende organismen, is een lange smalle molecule die bestaat uit een suikerfosfaatruggengraat die een precieze reeks kleinere moleculen, nucleotidebasen genaamd, ondersteunt. Cellen lezen DNA-secties die genen worden genoemd om de productie van eiwitten te controleren die de kenmerken van de cel vaststellen. Chromatine en chromosomen zijn verschillende vormen van hetzelfde materiaal, die DNA-moleculen verpakken om in kleine cellen te passen en te werken.

Packaging Challenge

Eukaryote organismen, waaronder alle eenvoudigste vormen van leven, hebben cellen die een centraal ommuurd gebied bevatten dat de kern wordt genoemd. Het grootste deel van het DNA van een cel bevindt zich in de kern, wat een behoorlijke verpakkingsuitdaging oplevert. Als je al het DNA in een menselijke cel zou uitstrekken, zou het ongeveer 3 meter zijn. De natuur heeft een manier gevonden om al dat DNA in een kern met een diameter van slechts 1 /100.000 van een meter te proppen. Niet alleen moet de cel het nucleaire DNA strak samendrukken, het moet ook het DNA op een verstandige manier rangschikken zodat een cel toegang heeft tot de delen die het wil gebruiken.

Chromatine

Chromatine is een combinatie van DNA , ribonucleïnezuren en eiwitten genaamd histonen die de celkern vullen. De histonen hechten zich vast aan en comprimeren de dubbel-helixvormige strengen DNA. Het chromatine vormt korrelachtige structuren die nucleosomen worden genoemd, waardoor het DNA met een factor zes wordt verdicht. De rij kralen buigt dan in een holle buisvorm, de solenoïde, die 40 keer compacter is. Chromatine kan een hoge compressie bereiken, gedeeltelijk door de negatieve elektrische ladingen die over het gehele DNA-molecuul overheersen te neutraliseren en die anders compressie zouden weerstaan. Eén type chromatine, euchromatine genoemd, reguleert actief genactiviteit, terwijl heterochromatine inactieve gebieden van het DNA-molecuul stevig gebonden houdt.

Chromosomen

Chromosomen vormen wanneer een cel zich gaat delen, waarbij In de tijd dat het spaghetti-achtige chromatine nog verder comprimeert, met een factor 10.000. Het resulterende gecondenseerde lichaam is een chromosoom, dat gewoonlijk op een grote X lijkt. De vier armen van de X voegen zich bij het centrale deel dat het centromeer wordt genoemd. De meeste menselijke cellen hebben 46 chromosomen in twee sets van 23, waarbij elke set is gedoneerd door een ouder. De chromosomen dupliceren zichzelf en verdelen gelijkmatig aan elke dochtercel tijdens celdeling. Nadat de celdeling is voltooid, gaan de chromosomen een periode in die interphase wordt genoemd en verdwijnen ze weer in de chromatinestrengen.

Condense and Relax

Transcriptie vindt alleen plaats tijdens interfase. Tijdens de transcriptie kopieert de cel specifieke DNA-genen op RNA, wat vervolgens wordt omgezet in eiwitten. Tijdens interfase is het chromatine relatief ontspannen, waardoor de transcriptie-machinerie van de cel toegang heeft tot DNA-genen. Euchromatin omringt genen die in aanmerking komen voor transcriptie en speelt een actieve rol in het proces. Heterochomatine hecht aan inactieve delen van het DNA-molecuul. Chromatin condenseert in chromosomen en ontspant vervolgens weer als de cel wisselt tussen divisie en interfase.