Cromatina este substanța utilizată pentru a crea cromozomi. Mai puțin detaliat, cromatina este alcătuită din ADN, ARN și diverse molecule de proteine. Acesta este situat în nucleul fiecărei celule care alcătuiește ființa umană. Această substanță reprezintă aproximativ doi metri de moleculă de ADN, sub formă hipercompactă. La rândul său, nucleul unei celule are o lungime aproximativă de 5 până la 7 micrometri.
Ce este cromatina
Cuprins
În ceea ce privește definiția biologiei cromatinei, aceasta se referă la modul în care ADN-ul este prezentat în nucleul celulei. Este substanța de bază a cromozomilor eucariotici și aparține uniunii ADN-ului, ARN-ului și proteinelor care se găsesc în nucleul interfazic al celulelor eucariote și care constituie genomul acestor celule, a căror funcție este de a modela cromozomul astfel încât să fie se integrează în nucleul celulei. Proteinele sunt de două tipuri: histone și proteine non-histonice.
Istoria cromatinei
Această substanță a fost descoperită în 1880 datorită lui Walther Flemming, omul de știință care i-a dat acest nume, datorită pasiunii sale pentru coloranți. Cu toate acestea, poveștile lui Flemming au fost descoperite patru ani mai târziu, de cercetătorul Albrecht Kossel. În ceea ce privește progresele realizate în determinarea structurii cromatinei, acestea au fost foarte rare, abia în anii 1970, când primele observații ale fibrelor de cromatină au putut fi făcute datorită microscopiei electronice deja stabilite, care care a dezvăluit existența nucleozomului, acesta din urmă fiind unitatea de bază a cromatinei, a cărei structură a fost detaliată mai explicit prin intermediul cristalografiei cu raze X în 1997.
Tipuri de cromatină
Se clasifică în două tipuri: euchromatină și heterocromatină. Unitățile de bază care alcătuiesc cromatina sunt nucleozomi, care sunt alcătuite din aproximativ 146 de perechi de baze în lungime, care sunt la rândul lor asociate cu un complex specific de opt histone nucleosomale. Tipurile sunt detaliate mai jos:
Heterocromatină
- Este cea mai compactă expresie a acestei substanțe, nu își modifică nivelul de compactare pe tot parcursul ciclului celular.
- Se compune din secvențe de ADN extrem de repetitive și inactive care nu se reproduc și formează centromerul cromozomului.
- Funcția sa este de a proteja integritatea cromozomială datorită împachetării sale dense și regulate cu gene.
Poate fi identificat cu un microscop cu lumină cu o culoare închisă datorită densității sale. Heterocromatina este împărțită în două grupe:
Constitutiv
Apare foarte condensat de secvențe repetitive în toate tipurile de celule și nu poate fi transcris deoarece nu conține informații genetice. Sunt centromeri și telomeri ai tuturor cromozomilor care nu își exprimă ADN-ul.
Opțional
Este diferit în diferite tipuri de celule, se condensează numai în anumite celule sau perioade specifice de dezvoltare celulară, cum ar fi corpusculul Barr, care se formează deoarece heterocromatina opțională are regiuni active care pot fi transcrise în anumite circumstanțe și caracteristici. De asemenea, include ADN satelit.
Eucromatină
- Eucromatina este partea care rămâne într-o stare mai puțin condensată decât heterocromatina și este distribuită în întregul nucleu în timpul ciclului celular.
- Reprezintă forma activă a cromatinei în care este transcris materialul genetic. Starea sa mai puțin condensată și capacitatea sa de a se schimba dinamic fac posibilă transcrierea.
- Nu toate acestea sunt transcrise, cu toate acestea, restul este în general convertit în heterocromatină pentru a compacta și proteja informațiile genetice.
- Structura sa este similară cu un colier de perle, unde fiecare perlă reprezintă un nucleozom format din opt proteine numite histone, în jurul lor există perechi de ADN.
- Spre deosebire de heterocromatină, compactarea în euchromatină este suficient de scăzută pentru a permite accesul la materialul genetic.
- În testele de laborator, acest lucru poate fi identificat cu un microscop optic, deoarece structura sa este mai separată și este impregnată cu o culoare deschisă.
- În celulele procariote, este singura formă de cromatină prezentă, acest lucru se poate datora faptului că structura heterocromatinei a evoluat ani mai târziu.
Rolul și importanța cromatinei
Funcția sa este de a furniza informațiile genetice necesare pentru ca organitele celulare să efectueze transcrierea și sinteza proteinelor. De asemenea, transmit și păstrează informațiile genetice conținute în ADN, duplicând ADN-ul în reproducerea celulelor.
În plus, această substanță este prezentă și în lumea animalelor. De exemplu, în cromatina celulelor animale, cromatina sexuală se formează ca o masă condensată de cromatină în nucleul de interfață, care reprezintă un cromozom X inactivat care depășește numărul unu din nucleul mamiferelor. Acest lucru este, de asemenea, cunoscut sub numele de corpuscul al lui Barr.
Acest lucru joacă un rol fundamental de reglementare în exprimarea genelor. Diferitele stări de compactare pot fi asociate (deși nu fără echivoc) cu gradul de transcriere prezentat de genele găsite în aceste zone. Cromatina este puternic represivă pentru transcripție, deoarece asocierea ADN-ului cu diferite proteine complică procesarea diferitelor ARN polimeraze. Prin urmare, există o varietate de mașini de remodelare a cromatinei și de modificare a histonelor.
În prezent există ceea ce este cunoscut sub numele de „ cod de histonă ”. Diferitele histone pot suferi modificări post-translaționale, cum ar fi metilarea, acetilarea, fosforilarea, administrate în general la resturile de lizină sau arginină. Acetilarea este asociată cu activarea transcripției, deoarece atunci când o lizină este acetilată, sarcina pozitivă globală a histonei scade, astfel are o afinitate mai mică pentru ADN (care este încărcat negativ).
În consecință, ADN-ul este mai puțin legat, permițând astfel accesul prin intermediul mașinilor transcripționale. În schimb, metilarea este asociată cu reprimarea transcripțională și o legare mai puternică a ADN-histonelor (deși acest lucru nu este întotdeauna adevărat). De exemplu, în drojdia S. pombe, metilarea la reziduul de lizină 9 din histona 3 este asociată cu reprimarea transcripției în heterocromatină, în timp ce metilarea la reziduul de lizină 4 promovează expresia genelor.
Enzimele care îndeplinesc funcțiile de modificare a histonelor sunt histon acetilaze și deacetilaze și histone metilaze și demetilaze, care formează diferite familii ale căror membri sunt responsabili pentru modificarea unui anumit reziduu în coada lungă a histonelor.
În plus față de modificările histonice, există și mașini de remodelare a cromatinei, cum ar fi SAGA, care se ocupă de repoziționarea nucleozomilor, fie prin deplasarea lor, rotirea acestora sau chiar parțial dezarmarea lor, îndepărtarea unora dintre histonele constitutive ale nucleozomilor și apoi returnarea lor. În general, mașinile de remodelare a cromatinei sunt esențiale pentru procesul de transcripție în eucariote, deoarece permit accesul și procesivitatea polimerazelor.
O altă modalitate de a marca cromatina drept „inactivă” poate apărea la nivelul metilării ADN-ului, în citozinele care aparțin dinucleotidelor CpG. În general, metilarea ADN-ului și a cromatinei sunt procese sinergice, deoarece, de exemplu, atunci când ADN-ul este metilat, există enzime de metilare a histonelor care pot recunoaște citozinele metilate și histonele metilate. În mod similar, enzimele care metilează ADN pot recunoaște histonele metilate și, prin urmare, pot continua metilarea la nivel de ADN.
Întrebări frecvente despre cromatină
Care sunt caracteristicile cromatinei?
Se caracterizează prin conținerea a aproape două ori mai multe proteine decât materialul genetic. Cele mai importante proteine din acest complex sunt histonele, care sunt mici proteine încărcate pozitiv care se leagă de ADN prin interacțiuni electrostatice. De asemenea, cromatina are peste o mie de proteine histonice diferite. Unitatea fundamentală a cromatinei este nucleozomul, care constă în unirea histonelor și ADN-ului.Cum este alcătuită cromatina?
Este alcătuit dintr-o combinație de proteine numite histone, care sunt proteine de bază formate din arginină și lizină, cu ADN și ARN, unde funcția este de a modela cromozomul astfel încât să fie integrat în nucleul celular.Care este structura cromatinei?
Ultrastructura cromatinei se bazează pe: histone, formând nucleozomi (opt proteine histonice + o fibră ADN de 200 de perechi de baze). Fiecare nucleozom se asociază cu un tip diferit de histonă, H1 și se formează cromatina condensată.Care este diferența dintre cromatină și cromozom?
În ceea ce privește cromatina, aceasta este substanța fundamentală a nucleului celular, iar constituția sa chimică este pur și simplu fire de ADN în diferite grade de condensare.Pe de altă parte, cromozomii sunt structuri din interiorul celulei care conțin informații genetice și fiecare cromozom este format dintr-o moleculă de ADN, asociată cu ARN și proteine.
