Რა არის ქრომატინი: განმარტება, სტრუქტურა და ფუნქციები

ბიოქიმიური კვლევა გენეტიკაში მნიშვნელოვანია მისი ძირითადი ელემენტების - ქრომოსომებისა და გენების შესწავლის მნიშვნელოვანი გზა. ამ სტატიაში ჩვენ შევხედავთ რა ქრომატინია, შეიმუშაოს მისი სტრუქტურა და ფუნქციები საკანში.

მემკვიდრეობა არის საყოფაცხოვრებო ნივთების ძირითადი ქონება

ძირითადი პროცესები, რომლებიც ახასიათებენ დედამიწაზე არსებულ ორგანიზმებს, მოიცავს სუნთქვის, კვების, ზრდის, ექსკრეციისა და რეპროდუქციას. ეს უკანასკნელი ფუნქცია ყველაზე მნიშვნელოვანია ჩვენი პლანეტის სიცოცხლის შენარჩუნებისთვის. როგორ არ უნდა გვახსოვდეს, რომ პირველი მცნება, რომელსაც ღმერთმა ადამსა და ევას უთხრა: "იყავი ნაყოფიერი და გამრავლებული". უჯრედულ დონეზე, გენეტიკური ფუნქცია ხორციელდება ნუკლეინის მჟავებით (ქრომოსომების ნივთიერება). ეს სტრუქტურა მომავალში ჩვენთვის იქნება გათვალისწინებული.

ჩვენ ასევე დავამატეთ, რომ მემკვიდრეობითი ინფორმაციის შენახვა და გადაცემა შთამომავლებისთვის ხორციელდება ერთი მექანიზმიდან, რომელიც სრულიად დამოუკიდებელია ინდივიდუალური ორგანიზაციის დონეზე, ანუ ვირუსით, ბაქტერიისთვის და ადამიანისთვის, ეს არის უნივერსალური.

რა არის მემკვიდრეობა?

ამ სტატიაში ჩვენ ვსწავლობთ ქრომატინის, სტრუქტურისა და ფუნქციების უშუალო დამოკიდებულებას ნუკლეინის მჟავების ორგანიზებაზე. 1869 წელს შვეიცარიელი მეცნიერი მიშერი იმუნური სისტემის უჯრედების ბირთვებში, მჟავების თვისებების შემცველი ნაერთები, რომლებიც მან პირველად დასახელდა ნუკლეინის და შემდეგ ნუკლეინის მჟავები. ქიმიის თვალსაზრისით, ეს არის მაღალი მოლეკულური ნაერთები - პოლიმერები. მათი monomers არიან nucleotides მქონე შემდეგი სტრუქტურა: purine ან pyrimidine ბაზა, pentose და orthophosphoric მჟავა ნარჩენების . მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ საკნებში შეიძლება იყოს ორი სახის ნუკლეინის მჟავები: დნმ და რნმ. ისინი კომპლექსში შედიან ცილებს და ქმნიან ქრომოსომების ნივთიერებას. ცილების, ნუკლეინის მჟავების მსგავსად, სივრცითი ორგანიზაციის რამდენიმე დონეა.

1953 წელს ნობელის პრემიის ლაურეატმა ვატონმა და კრიკმა დნმ-ის სტრუქტურა გაანადგურეს. ეს არის მოლეკულა, რომელიც შეიცავს წყალბადის ობლიგაციებს, რომლებიც უკავშირდება აზოტის ბაზებს შორის ერთმანეთის პრინციპით (ადენინის მოპირდაპირეა თივის ბაზის საწინააღმდეგოდ, ციტოზინი გუანიას საწინააღმდეგოდ). ქრომატინი, რომლის სტრუქტურა და ფუნქციები ჩვენ ვსწავლობთ, შეიცავს სხვადასხვა კონფიგურაციის დეოქსირიბონონუკლეული და ribonucleic მჟავის მოლეკულებს. ამ საკითხთან დაკავშირებით, უფრო დეტალურად განვათავსდებით სექციაში "ქრომატინის ორგანიზაციის დონეები".

საკანში მემკვიდრეობის ნივთიერების ლოკალიზაცია

დნმ-ის მსგავსი ციტოტროგრაფებში იმყოფება ბირთვი, ისევე როგორც ორგანიზმში, რომელსაც შეუძლია განყოფილება - მიტოქონდრია და ქლოროპლასტები. ეს არის იმის გამო, რომ ეს ორგანოები ასრულებენ უჯრედში ყველაზე მნიშვნელოვან ფუნქციებს: ATP- ს სინთეზს, ასევე გლუკოზის სინთეზს და მცენარეთა უჯრედებში ჟანგბადის წარმოქმნას. სასიცოცხლო ციკლის სინთეზურ ეტაპზე დედათა ორგანოები გაორმაგებულია. ამდენად, მიტოზის (სომატური უჯრედების გაყოფა) ან მეიზოზის შედეგად (კვერცხისა და სპერმატოზოვას წარმოქმნის შედეგად) ქალიშვილი უჯრედების უჯრედების სტრუქტურების აუცილებელი არსენალია, რომლებიც უჯრედებს საკვებ ნივთიერებებთან და ენერგიასთან აწვდიან.

რიბონუკლეინის მჟავა შედგება ერთი ჯაჭვისგან და აქვს ქვედა მოლეკულური წონა, ვიდრე დნმ. იგი შეიცავს ბირთვულ და ჰიალოპლაზმში, ასევე უჯრედული ორგანოების ნაწილს: ribosomes, mitochondria, endoplasmic reticulum, plastids. Chromatin ამ organelles ასოცირდება histone ცილა და ნაწილია პლაზმაში - ბეჭედი დაიხურა დნმ მოლეკულების.

ქრომატინი და მისი სტრუქტურა

ასე რომ, ჩვენ დავამტკიცეთ, რომ ნუკლეინის მჟავები შეიცავს ქრომოსომების ნივთიერებას - მემკვიდრეობის სტრუქტურულ ერთეულებს. მათი ქრომატინი ელექტრონულ მიკროსკოპთან ერთად გრანულები ან filamentous ფორმირებების ფორმაა. იგი შეიცავს დნმ-ის გარდა, აგრეთვე რნმ-ის მოლეკულებს, აგრეთვე პროტეინებს, რომლებიც წარმოადგენენ ძირითად თვისებებს და უწოდებენ ჰისტოზებს. ყველა ზემოთ ჩამოთვლილი სტრუქტურა არის ნუკლეოზოების ნაწილი. ისინი შეიცავს ბირთვების ქრომოსომაში და ფიბრილს (ფილადელ-სელენოიდებს) უწოდებენ. ყოველივე ზემოთ აღწერილი, ჩვენ განვსადგენთ, რა არის ქრომატინი. დეოქსირიბონუკილური მჟავისა და სპეციალური ცილების კომპლექსური კომპლექსი - ჰისტონები. ორი ფრჩხილი დნმ-ის მოლეკულები მათზე ჭრიან, ისევე როგორც კოლიკები, რომლებიც ქმნიან ნუკლეოზომებს.

ქრომატინის ორგანიზაციის დონეები

მემკვიდრეობის შინაარსი განსხვავებული სტრუქტურაა, რომელიც მრავალ ფაქტორზეა დამოკიდებული. მაგალითად, სიცოცხლის ციკლის რა ეტაპზე უჯრედში განიცდის: განყოფილების პერიოდი (მეტოზო ან მეიოზი), ინტერფაზის პრეზონენტური ან სინთეზური პერიოდი. სოლენოიდის ან ფიბრილის ფორმისგან, როგორც მარტივი, შემდგომი ქრომატინის კომპაქტირება ხდება. ჰეტეროქრომატინი - შხამიანი მდგომარეობა, რომელიც ქმნის ქრომოსომაში, რომელთა ტრანსკრიფცია შეუძლებელია. უჯრედის დასვენების დროს - ინტერფაზები, როდესაც არ არსებობს დაშლის პროცესი, - ჰეტეროქრომატინი მდებარეობს ბირთვის კეროპლაზმაში პერიფერიაზე, მის მემბრანაზე. ბირთვული შინაარსის შეკუმშვა ხდება უჯრედის სიცოცხლის ციკლის პოსტ-სინთეზურ ეტაპზე, ანუ გაყოფის დაწყებამდე.

რა განსაზღვრავს მემკვიდრეობის შინაარსის კონდენსაციას

მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ მისი კომპაქტური დამოკიდებულება ჰისტონის პროტეინებზეა დამოკიდებული, რომლებიც დნმ-თან და რნმ-თან მოლეკულებთან ერთად ქმნიან ნუკლეოზომებს. ისინი შედგება ოთხი სახის ცილებისგან, რომელსაც ეწოდება crustaceans და ლინკები. ტრანსკრიპციის დროს (რნმ-სთან გენის ინფორმაციის წაკითხვა), მემკვიდრეობა ნივთიერება ოდნავ შეწონილია და ეკომატრონს უწოდებენ.

ამჟამად ჰისტონის პროტეინებთან დაკავშირებული დნმ-ის მოლეკულების განაწილება გრძელდება. მაგალითად, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ იმავე ქრომოსომის სხვადასხვა ლომის ქრომატინი განსხვავდება კონდენსაციის დონის მიხედვით. მაგალითად, ქრომოსომის დანართის წერტილებზე, კუჭ-ნაწლავის სპილენძის ფუძეები, ე.წ. ცენტრომებია, უფრო დაბალია, ვიდრე ტელომერიულ რეგიონებში - ბოლოს ლოკი.

გენების რეგულატორები და ქრომატინის შემადგენლობა

გენური აქტივობის რეგულირების კონცეფციაში, ფრანგი გენეტიკოსების, იაკობისა და მონოის მიერ შექმნილი იდეა მოცემულია დეოქსირიბონონუკლეინის მჟავების არსებობის შესახებ, რომელშიც არ არის ინფორმაცია პროტეინის სტრუქტურების შესახებ. ისინი ასრულებენ წმინდა ბიუროკრატიულ-მენეჯერულ ფუნქციებს. მარეგულირებელი გენი ეწოდება, ამ ქრომოსომა ნაწილები, როგორც წესი, არ არიან ჰისტონის პროტეინების სტრუქტურაში. ქრომატინი, რომლის განსაზღვრა ხორციელდება თანმიმდევრობის მეთოდით, რომელსაც ეწოდება ღია.

შემდგომ კვლევებში, აღმოჩნდა, რომ ეს ბლოკი შეიცავს nucleotide sequences, რომელიც არღვევს ცილის ნაწილაკების დნმ-ის მოლეკულებს. ამგვარი სფეროებია მარეგულირებელი გენი: პრომოტორები, გამაძლიერებლები, აქტივატორები. მათ შორის ქრომატინის კომპაქტი მაღალია და ამ სექციების სიგრძე საშუალოდ შეადგენს 300 ნმ. არსებობს ბიოქიმიური მეთოდი ღია ქრომატინის განსაზღვრა იზოლირებულ ბირთვებში, სადაც გამოიყენება დნმ-ასეს ფერმენტი. ის ძალიან სწრაფად გაყოფილი ქრომოსომების ადგილს, რომელსაც ჰისტონის პროტეინები არ აქვს. ამ ტერიტორიებზე ქრომატინი იყო supersensitive.

მემკვიდრეობის შინაარსის როლი

კომპლექსები, მათ შორის დნმ-ის, რნმ-ის და ცილის შემადგენლობაში შედიან ქრომატინი უჯრედების ონტოგენეზში და შედიან მათი შემადგენლობა, რაც დამოკიდებულია ქსოვილის ტიპზე, ისევე როგორც მთლიანად ორგანიზმის განვითარების ეტაპზე. მაგალითად, კანის ეპითელიურ უჯრედებში, გენეტები, როგორიცაა გამაძლიერებელი და პრომოტორი, დაბლოკილია რეპრესორული პროტეინებით და ამ მარეგულირებელი გენი ნაწლავის ეპითელისა და ნაწლავის ეპითელიუმის უჯრედებში აქტიურია და ღია ქრომატინის ზონაშია განთავსებული. გენეტიკურმა მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ დნმ-ის პროპორცია, რომელიც არ შეიცავს პროტეინებს მთლიანი ადამიანის გენომის 95% -ზე მეტი. ეს იმას ნიშნავს, რომ საკონტროლო გენი უფრო დიდია, ვიდრე პეპტიდების სინთეზისთვის პასუხისმგებელი. დნმ-ის ჩიპების და თანმიმდევრობის ისეთი მეთოდების დანერგვამ შესაძლებელი გახადა, თუ რა ხდებოდა ქრომატინი და, შესაბამისად, ადამიანის გენომის დასადგენად.

ქრომატინის კვლევები ძალზე მნიშვნელოვანია მეცნიერების ასეთი ფილიალებში, როგორც ადამიანის გენეტიკა და სამედიცინო გენეტიკა. ეს გამოწვეულია მემკვიდრეობითი დაავადებების, გენი და ქრომოსომების მკვეთრად გაზრდილი დონის გამო. ამ სინდრომის ადრეული გამოვლენა ზრდის მათი მკურნალობისას დადებით პროგნოზებს.