Οργανισμός Chromatin | Η κρίσιμη επίδρασή του στη συσκευασία του DNA

Οργανισμός Chromatin | Η κρίσιμη επίδρασή του στη συσκευασία του DNA

Περιεχόμενα

Η χρωματίνη περιέχει DNA και πρωτεΐνες

Η κυτταρική διαίρεση ή ο κυτταρικός κύκλος στα κύτταρα ευκαρυωτικών προκαλεί σημαντικές αλλαγές στη χρωμοσωμική δομή. Στα ευκαρυωτικά κύτταρα που υπάρχουν στο G0 φάση (μη διαιρούμενη φάση) και εκείνες στις αρχικές φάσεις του κυτταρικού κύκλου, όπως η φάση G1, S και G2 (στάδια ενδιάμεσης φάσης), η χρωματίνη (χρωμοσωμικό υλικό) είναι άμορφη και διασκορπίζεται τυχαία σε συγκεκριμένα τμήματα του πυρήνα .

Στη φάση S, λαμβάνει χώρα αντιγραφή DNA (επανάληψη), η οποία υπάρχει ήδη στην άμορφη κατάσταση. Έτσι, κάθε χρωμόσωμα παράγει δύο αδελφές χρωματοειδή (που ονομάζονται αδελφή χρωμοσώματα) που παραμένουν ενωμένα μεταξύ τους ακόμη και μετά την ολοκλήρωση της αντιγραφής.

Η χρωματίνη συμπυκνώνεται σημαντικά κατά τη διάρκεια της προφύλαξης της μίτωσης, εμφανίζεται σε έναν συγκεκριμένο αριθμό αδελφών χρωματοειδών ειδικών για είδη.

Η χρωματίνη περιλαμβάνει δομές τύπου νήματος που περιέχουν πρωτεΐνες και το DNA είναι περίπου ισοδύναμο με τις μάζες. Μια μικρή ποσότητα RNA υπάρχει συνήθως στη χρωματίνη. Στην χρωματίνη, οι πρωτεΐνες συνδέονται στενά με το DNA. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι γνωστές ως ιστόνες. Το DNA κολλάει σε πρωτεΐνες ιστόνης για να σχηματίσει δομικά στοιχεία δομής χρωματίνης γνωστά ως νουκλεοσώματα.

οργάνωση χρωματίνης
Εικόνα: Ο οργανισμός Chromatin υποστηρίζεται από τις δομές που αποτελούνται από πρωτεΐνες DNA και Histone https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Figure_04_03_05a.jpg#/media/File:Figure_04_03_05a.jpg

Ομοίως, πολλές πρωτεΐνες μη-ιστόνης βρίσκονται επίσης στη χρωματίνη. Οι πρωτεΐνες της ιστόνης γενικά εμπλέκονται στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης μαζί με την ολοκληρωμένη διατήρηση της χρωμοσωμικής δομής.

Ξεκινώντας με νουκλεοσώματα, το ευκαρυωτικό χρωμοσωμικό DNA συσκευάζεται σε μια εξέλιξη δομών υψηλότερου επιπέδου που τελικά αποδίδουν ένα συμπαγές σχεδιασμό γνωστό ως χρωμόσωμα που μπορεί να φανεί με τη βοήθεια ενός μικροσκοπίου χαμηλής μεγεθυντικής ισχύος (μικροσκόπιο φωτός). Μπορούμε εύκολα να συγκρίνουμε αυτήν την εύκολα ορατή συμπαγή δομή με το DNA ενός βακτηρίου.

Οι ιστοτόνες αποτελούνται από βασικές πρωτεΐνες

  • Οι ιστόνες υπάρχουν στη χρωματίνη σχεδόν κάθε ευκαρυωτικού κυττάρου.
  • Οι ιστόνες έχουν μοριακό βάρος μεταξύ 11,000 και 21,000 kilodaltons.
  • Οι ιστόνες έχουν αφθονία αμινοξέων όπως η λυσίνη και η αργινίνη (περίπου 25%) που είναι βασικής φύσης.
  • Οι πρωτεΐνες ιστόνης που υπάρχουν σε ευκαρυωτικά κύτταρα ταξινομούνται σε πέντε διαφορετικές κατηγορίες με βάση τη σύνθεση αμινοξέων και το μοριακό τους βάρος. Αυτά είναι συγκεκριμένα: H1, H2A, H2B, H3 και H4. 

Οι πρωτεΐνες ιστονών όπως τα Η1, Η2Α και Η2Β εμφανίζουν τη μικρότερη ομοιότητα αλληλουχίας μεταξύ των ευκαρυωτικών.

Σχήμα: Το νουκλεοσώμα αποτελείται από σύμπλοκο DNA και πρωτεΐνης Histone (πυρήνας). Ο πυρήνας της ιστόνης αποτελείται από διάφορες υπομονάδες πρωτεϊνών https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nucleosome_organization.png

Οι πρωτεΐνες Η4 ιστόνης έχουν διατηρημένες λειτουργίες και μόνο 2 από τα 102 υπολείμματα αμινοξέων είναι διαφορετικά μεταξύ των υπολειμμάτων αμινοξέων των πρωτεϊνών Η4 ιστόνης μπιζελιών και αγελάδων. Μόνο οκτώ υπολείμματα αμινοξέων διαφέρουν στα υπολείμματα αμινοξέων ζύμης και ανθρώπων. Η αλληλουχία αμινοξέων είναι σχεδόν πανομοιότυπη σε όλους τους ευκαρυωτικούς.

Κάθε είδος ιστόνης έχει παραλλαγές στις δομές και την αλληλουχία αμινοξέων. είναι επειδή οι πλευρικές αλυσίδες του αμινοξέος χειρίζονται ενζυματικά με γλυκοζυλίωση, φωσφορυλίωση, ADP-ριβοσυλίωση και ακετυλίωση ή μεθυλίωση. Αυτές οι χημικές τροποποιήσεις μπορεί να επηρεάσουν το σχήμα, το καθαρό ηλεκτρικό φορτίο και διάφορες άλλες ιδιότητες των ιστονών. Επηρεάζουν επίσης τις λειτουργικές και δομικές ιδιότητες της χρωματίνης και ρυθμίζουν τη μεταγραφή.

Τα νουκλεοσώματα είναι οι δομικές μονάδες της χρωματίνης

Ένα ευκαρυωτικό χρωμόσωμα είναι εξαιρετικά συμπαγής μορφή μορίου DNA με μήκος περίπου 105 μικρόμετρα, που πρόκειται να χωρέσει στον πυρήνα μεγέθους περίπου 10 μικρομέτρων. Αυτή η συμπύκνωση περιλαμβάνει διάφορα επίπεδα συνεχόμενων γεγονότων αναδίπλωσης και υπέρπλυσης.

Η επεξεργασία χρωμοσωμάτων για μερική αναδίπλωση αποκαλύπτει ότι μερικές σφιχτά συνδεδεμένες χάντρες πρωτεϊνών όπως δομές υπάρχουν τακτικά.

Αυτές οι δομές «χάντρες σε χορδή» είναι στην πραγματικότητα τα σύμπλοκα των πρωτεϊνών της ιστόνης και του DNA. Το Bead (DNA και ιστόνες) και το συνδετικό DNA μεταξύ των δύο σφαιριδίων σχηματίζουν ένα νουκλεοσώμα. Ένα νουκλεοσώμα είναι η δομική μονάδα της ανώτερης τάξης χρωματίνης (χρωμοσωμάτων) που υπάρχει σε ένα κύτταρο.

Κάθε σφαιρίδιο ενός νουκλεοσώματος αποτελείται από οκτώ μόρια ιστόνης: δύο αντίγραφα κάθε ένα από τα H4, H3, H2A και H2B. Ένα απλό νουκλεοσώμα περιέχει 200 ​​bp DNA, εκ των οποίων 146 bp DNA τυλίγονται σφιχτά γύρω από τον πυρήνα της ιστόνης.

Αντιθέτως, το υπόλοιπο DNA δρα ως συνδετικό DNA μεταξύ δύο σφαιριδίων νουκλεοσωμάτων και συνδέεται με την υπομονάδα Η1 της πρωτεΐνης ιστόνης.

Σχήμα: Tight συσκευασίας νουκλεοσώματα και η παρουσία της δραστικής και σιωπηλή μορφές αποτελούν μέρος της οργάνωσης χρωματίνης https://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_basic_unit_of_chromatin_organization_is_the_nucleosome,_which_comprises_147_bp_of_DNA_wrapped_ar.jpg# /media/File:The_basic_unit_of_chromatin_organization_is_the_nucleosome,_which_comprises_147_bp_of_DNA_wrapped_ar.jpg

Όταν η χρωματίνη υποβάλλεται σε επεξεργασία με ένζυμα χώνευσης DNA, προκαλεί επιλεκτική πέψη του συνδετικού DNA, με αποτέλεσμα την απόσπαση σωματιδίων ιστόνης που περιέχουν 146 bp δεσμευμένου DNA που έχει προστατευτεί από ένζυμα πέψης DNA.

Οι επιστήμονες έχουν καθαρίσει με επιτυχία νουκλεοσώματα και μετά από μελέτες περίθλασης ακτίνων-Χ, παρατηρείται ότι ένα νουκλεοσώμα αποτελείται από τα οκτώ μόρια ιστόνης με κάποιο τυλιγμένο DNA γύρω του, το οποίο είναι παρόν με τη μορφή ενός αριστερού αριστερού σωληνοειδούς στρώματος.

Μετέπειτα μελέτες δικαιολόγησαν το υποκείμενο ευκαρυωτικό DNA παρά την παρουσία πρωτεϊνών που υποφέρουν από το DNA. Αυτό απεικονίζει ότι τα νουκλεοσώματα με τη σωληνοειδή περιτύλιξη του DNA είναι στην πραγματικότητα ένας τύπος υπερ-περιέλιξης που μπορεί να κατέχει το υποβρύχιο (αρνητικά υπερ-περιτυλιγμένο) DNA. Για σφιχτό περιτύλιγμα του DNA στις πρωτεΐνες ιστόνης πρέπει να εξαλειφθεί περίπου μία στροφή στο DNA.

Όταν οι πρωτεΐνες πυρήνα νουκλεοσωμάτων συνδέονται με ένα κυκλικό DNA σε χαλαρή κατάσταση, προκαλεί αρνητικό υπερσυσσωμάτωση στο κλειστό κυκλικό DNA. Δεδομένου ότι αυτή η διαδικασία δέσμευσης δεν σπάει το DNA ή αλλοιώνει τον αριθμό σύνδεσης, η ανάπτυξη αρνητικών σωληνοειδών επικαλύψεων θα πρέπει να έχει κάποιο θετικό υπερκάλυψη για αντιστάθμιση στην μη δεσμευμένη περιοχή του DNA.

Οι ευκαρυωτικές τοποϊσομεράσες μπορούν να αντιμετωπίσουν το θετικό υπερ-περιέλιγμα χαλαρώνοντας το θετικό υπερ-πηνίο (χωρίς δέσμευση) και αφήνοντας το αρνητικό υπερ-πηνίο σταθερό (από την τοποθεσία από την οποία συνδέεται με τις βασικές πρωτεΐνες της ιστόνης), η οποία οδηγεί σε καθαρή μείωση στον αριθμό σύνδεσης . Σίγουρα, οι τοποϊσομεράσες έχουν αποδειχθεί απαραίτητες για τη συσχέτιση της χρωματίνης που λαμβάνεται από ιστόνες και το κυκλικό DNA in vitro.

Η αλληλουχία της σύνδεσης DNA με τις πρωτεΐνες ιστόνης επηρεάζει επίσης την ισχύ δέσμευσης και άλλες παραμέτρους της σύνδεσης DNA με ιστόνες. Οι πρωτεΐνες της ιστόνης δεν συνδέονται τυχαία με το DNA. Αν και ο μηχανισμός δεν είναι κατανοητός μέχρι τώρα, οι πρωτεΐνες Histone προτιμούν να συνδέονται με το DNA από την πλούσια σε ΑΤ αλληλουχία (αλληλουχία που έχει πολλά ζεύγη βάσεων AT).

Η στενή δέσμευση του DNA πάνω από το κέντρο της ιστόνης του νουκλεοσώματος χρειάζεται μικρή συμπίεση αυλακιού στο DNA σε σημεία σύνδεσης. Επίσης, πρέπει να υπάρχουν μερικά (2 ή 3) ζεύγη βάσεων AT για να καταστεί η διαδικασία συμπίεσης πιο εφικτή.

Αρκετές άλλες πρωτεΐνες απαιτούνται επίσης για την ακριβή τοποθέτηση του DNA στον πυρήνα νουκλεοσωμικής ιστόνης. Σε μερικούς οργανισμούς, αρκετές πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν με μια συγκεκριμένη αλληλουχία DNA και βοηθούν στο σχηματισμό ενός συμπλόκου με πυρήνα νουκλεοσωμικής ιστόνης. Αυτή η διαδικασία τροποποιεί επίσης τη γονιδιακή έκφραση σε ευκαρυωτικά.

Νουκλεοσώματα σε δομές ανώτερης τάξης

Η περιέλιξη του DNA γύρω από έναν πυρήνα ιστόνης του νουκλεοσώματος μειώνει το μήκος του DNA για περίπου επτά φορές. Η συμπύκνωση σε ένα χρωμόσωμα είναι τόσο υψηλό όσο 10,000 φορές υποστηρίζεται από επαρκή απόδειξη για την παρουσία της ανώτερης τάξης χρωμοσωμικής οργάνωσης. Μερικά απομονωμένα χρωμοσώματα δείχνουν ότι τα νουκλεοσώματα υπάρχουν σε πολύ οργανωμένες δομές γνωστές ως ίνες 30 nm.

Αυτό το είδος συσκευασίας χρειάζεται ένα μόριο Η1 ιστόνης ανά νουκλεοσώμα. Η οργάνωση νουκλεοσωμάτων σε ίνες 30 nm δεν υπάρχει σε ολόκληρο το σύνολο χρωμοσωμάτων που διασπείρεται από περιοχές όπου το DNA συνδέεται με πρωτεΐνες μη-ιστόνης ειδικές για αλληλουχία. Η δομή των 30 nm εμφανίζεται επιπλέον στην περιοχή όπου γίνεται η μεταγραφική δραστηριότητα.

Οι περιοχές στις οποίες τα γονίδια βρίσκονται υπό έκφραση ή μεταγραφή είναι προφανώς σε λιγότερο διατεταγμένη κατάσταση που περιέχει πολύ μικρή ή χαμηλή υπομονάδα Η1 ιστόνης. Η ίνα 30 nm θεωρείται ο δεύτερος βαθμός συσχέτισης της χρωματίνης, προσφέροντας 100 φορές συμπαγή στο DNA.

Παρόλο που ο ακριβής μηχανισμός της υπερκάλυψης υψηλότερου επιπέδου δεν είναι ακόμη κατανοητός, φαίνεται ότι ορισμένες περιοχές του DNA αλληλεπιδρούν με το πυρηνικό ικρίωμα.

Η περιοχή του ικριώματος (όπου το DNA συνδέεται με την ιστόνη ενός νουκλεοσώματος) σπάνια διαχωρίζεται από έναν βρόχο DNA μήκους 20 έως 100 kbp. Αυτό το DNA βρόχου μπορεί επίσης να περιέχει ορισμένα σχετικά γονίδια. Για παράδειγμα, στη Drosophila, τα γονίδια που κωδικοποιούν ιστόνη ομαδοποιούνται σε βρόχους και συνδέονται με το ικρίωμα.

Το ικρίωμα φαίνεται να περιέχει λίγες άλλες πρωτεΐνες, πολλή ιστόνη Η1 (που βρίσκεται στην εσωτερική δομή της ίνας) και τοποϊσομεράση II. Η παρουσία της τοποϊσομεράσης II υπογραμμίζει περαιτέρω τη σχέση μεταξύ της δομής της χρωματίνης και του υποστρώματος του DNA.

Η τοποϊσομεράση II είναι τόσο ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της δομής της χρωματίνης που οι αναστολείς του ενζύμου τοποϊσομεράσης II είναι ικανοί να σκοτώνουν διαιρούμενα κύτταρα. Αυτοί οι αναστολείς προάγουν τη θραύση του κλώνου αλλά δεν επιτρέπουν στην τοποϊσομεράση II να σφραγίσει αυτά τα διαλείμματα.

Υπάρχει απόδειξη για επιπλέον στρώματα συσχέτισης στα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα, όπου κάθε στρώμα αναβαθμίζει σημαντικά το επίπεδο συμπύκνωσης.

Εικόνα: Διαφορετικά επίπεδα οργάνωσης χρωματίνης https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Figure_10_01_03.jpg#/media/File:Figure_10_01_03.jpg

Η δομή χρωματίνης υψηλότερου επιπέδου πιθανώς αλλάζει από χρωμόσωμα σε χρωμόσωμα, εντός χρωμοσώματος και από κατάσταση σε κατάσταση ύπαρξης κυττάρου. Ωστόσο, κανένα μοντέλο δεν μπορεί να εξηγήσει αυτές τις δομές. Αν και, ο κανόνας είναι σαφής: στα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα, η συμπύκνωση του DNA έχει σπείρες σε πηνία τύπου συμπύκνωσης.

Η λέξη «χρωμόσωμα» αναφέρεται σε ένα νουκλεϊκό οξύ, το οποίο είναι το απόθεμα των γενετικών πληροφοριών ενός οργανισμού. Παρομοίως, αυτός ο όρος χρησιμοποιείται επίσης για τις συμπαγείς χρωματισμένες δομές που είναι ορατές στον πυρήνα ενός χρωματισμένου κυττάρου βαφής ορατό κάτω από ένα μικροσκόπιο.

Συντήρηση συμπυκνωμένων δομών χρωμοσωμάτων από τις πρωτεΐνες SMC

Η τρίτη κατηγορία πρωτεϊνών χρωματίνης, μαζί με τις ιστόνες και τις τοποϊσομεράσες, είναι οι πρωτεΐνες SMC (δομική συντήρηση χρωμοσωμάτων). Η δομή της δομής των πρωτεϊνών SMC περιέχει πέντε συγκεκριμένους τομείς.

Το καρβοξυ-τερματικό αμινο-τερματικό του σφαιρικού πεδίου παίζει ρόλο στην υδρόλυση ΑΤΡ και σχετίζεται με τα α-ελικοειδή σπειροειδή μοτίβα που συνδέονται με την περιοχή άρθρωσης. Πρόκειται για διμερή πρωτεΐνη που σχηματίζει ένα σύμπλοκο σχήματος V το οποίο συνδέεται επίσης με τον αρθρωτό τομέα.

Ο τομέας C και N έρχεται κοντά στην ολοκλήρωση του σχηματισμού υδρολυτικής θέσης ΑΤΡ και στα δύο άκρα του συμπλέγματος V. Οι πρωτεΐνες που αναφέρονται στην οικογένεια SMC βρίσκονται γενικά σε πολλούς ζωντανούς οργανισμούς, από μικρόβια έως θηλαστικά. Οι ευκαρυώτες έχουν γενικά δύο τύπους πρωτεϊνών SMC, συγκεκριμένα τις συμπυκνίνες και τις συνενώσεις.

Θεωρείται ότι οι συζεύξεις έχουν σημαντικό ρόλο στην ένωση αδελφών χρωματοειδών μετά την αντιγραφή έως ότου συμπυκνωθούν για να σχηματίσουν χρωμόσωμα στη μεταφάση. Αυτή η αλληλεπίδραση είναι σημαντική επειδή τα χρωμοσώματα πρέπει να αποκολληθούν σωστά κατά τη διαίρεση των κυττάρων.

Παρόλο που οι καλά εξηγημένοι μηχανισμοί μέσω των οποίων οι συνενώσεις συνδέουν τα αδελφή χρωμοσώματα και η σημασία της υδρόλυσης ΑΤΡ δεν είναι σαφώς κατανοητές. Καθώς το κύτταρο προετοιμάζεται να εισέλθει σε μίτωση, η συμπυκνίνη παίζει σημαντικό ρόλο στη χρωμοσωμική συμπύκνωση.

Υπό συνθήκες in-vitro, οι συμπυκνίνες αλληλεπιδρούν με το DNA και δημιουργούν θετικά υπερσυστήματα. Ο περιορισμός της συμπυκνίνης προκαλεί το DNA να ξεχειλίζει, αντί να ξετυλίγεται που ξεκινά από τη σύνδεση νουκλεοσωμάτων. Οι ακριβείς μηχανισμοί μέσω των οποίων η συμπυκνίνη προάγει τη συμπίεση της χρωματίνης δεν είναι ακόμη κατανοητή.

Επίπεδο οργάνωσης στο βακτηριακό DNA

Πρόκειται να συζητήσουμε τη λεπτομερή δομή των βακτηριακών χρωμοσωμάτων. Το βακτηριακό DNA υπάρχει με τη μορφή μιας συμπαγούς δομής γνωστής ως νουκλεοειδές. Καταλαμβάνει ένα μεγάλο μέρος του όγκου του κελιού (Εικόνα). Το DNA ενώνει την εσωτερική μεμβράνη της μεμβράνης πλάσματος σε διάφορες θέσεις.

Σε σύγκριση με την ευκαρυωτική χρωματίνη, λιγότερες λεπτομέρειες είναι γνωστές για το νουκλεοειδές. Στο E. coli, μια δομή τύπου ικριώματος φαίνεται να τακτοποιεί το κλειστό κυκλικό χρωμόσωμα σε μια διάταξη βρόχων, όπως απεικονίζεται παραπάνω για χρωματίνη. Ωστόσο, το βακτηριακό DNA δεν φαίνεται να έχει δομή παρόμοια με τα ευκαρυωτικά νουκλεοσώματα.

Αν και το E.coli έχει αρκετές πρωτεΐνες παρόμοιες με τις ευκαρυωτικές ιστόνες (είναι συνήθως διμερείς (Mw 19,000 KDa), δεν είναι πολύ σταθερές και υποβαθμίζονται μέσα σε λίγα λεπτά. Έτσι, δεν βρίσκονται στη μορφή ενός συμπλόκου DNA ιστόνης. Το βακτηριακό χρωμόσωμα παρέχει πιο προσιτές γενετικές πληροφορίες · ως εκ τούτου, θεωρείται πολύ δυναμικό βιο-μακρομόριο.  

Εικόνα: Το βακτηριακό DNA υπάρχει με τη μορφή ενός μοναδικού χρωμοσώματος που είναι γνωστό ως νουκλεοειδές και πλασμίδια (επιπλέον χρωμοσωμικό DNA) https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plasmid_ (αγγλικά) .svg # / media / File: Plasmid_ ( Αγγλικά) .svg

Το βακτήριο διαιρείται μέσω δυαδικής σχάσης (ένας τύπος κυτταρικής διαίρεσης) και διαρκεί περίπου 15 λεπτά. Αντιθέτως, ένα κοινό ευκαρυωτικό κύτταρο δεν εισέρχεται στον κύκλο διαίρεσης για ώρες ή ακόμα και μήνες. Παρομοίως, ένα πολύ σημαντικό μέρος του προκαρυωτικού DNA χρησιμοποιείται για την κωδικοποίηση RNA και πρωτεΐνης.

Αυξημένοι ρυθμοί κυτταρικού μεταβολισμού σε μικρόβια υπονοούν ότι ένα μεγάλο ποσοστό του DNA υφίσταται μεταγραφή ή αντιγραφή σε δεδομένο χρόνο σε σύγκριση με τα ευκαρυωτικά κύτταρα.

συμπεράσματα

Σε αυτό το άρθρο έχουμε συζητήσει για τις κρίσιμες πτυχές της συσκευασίας DNA και των δομών υψηλότερης τάξης. Για να κατανοήσετε καλύτερα αυτό το θέμα παρακαλώ διαβάστε το άρθρο μας στο Υπερπλήρωση DNA.

Συνέντευξη Ε & Α

Ε1. Ποιες είναι οι λειτουργίες και η δομή ενός χρωμοσώματος;

Απάντηση:  Τα χρωμοσώματα έχουν σχήμα σαν νήμα και τοποθετούνται μέσα στον πυρήνα ενός ευκαρυωτικού κυττάρου. Τα προκαρυωτικά δεν έχουν πολλαπλά χρωμοσώματα. Αντ 'αυτού, έχουν γενικά ένα μόνο κυκλικό χρωμόσωμα γνωστό ως νουκλεοειδές. Τα χρωμοσώματα είναι DNA (συνήθως ένα μόριο DNA) και πρωτεΐνες (ιστόνες και μερικές πρωτεΐνες μη-ιστόνης). Η αποκλειστική λειτουργία των χρωμοσωμάτων είναι ότι φέρουν γονίδια που είναι υπεύθυνα για την κληρονομιά των γενετικών χαρακτηριστικών και τη μεταφορά γενετικών πληροφοριών στα ανοικτά.

Ε2. Πώς μπορούν οι αλλαγές στη δομή των χρωμοσωμάτων να επηρεάσουν ένα άτομο;

Απάντηση: Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που ευθύνονται για τις δομικές αλλαγές στα χρωμοσώματα. Αυτές οι αλλαγές θα μπορούσαν να επιφέρουν διαφορές στην γονιδιακή έκφραση ενός ατόμου, οι οποίες τελικά προκαλούν αλλαγές στην πρωτεϊνική έκφραση και τις λειτουργίες του σώματος επίσης. 

Ε3. Πώς τοποθετείται μια πολύ μεγάλη δομή DNA στους μικρούς πυρήνες;

Απάντηση: Το DNA υπάρχει στα χρωμοσώματα έχει μήκος εκατοστών. Ταιριάζει στον πυρήνα που έχει τις ακτίνες της τάξης των μικρομέτρων με τη βοήθεια νουκλεϊκών οξέων που δεσμεύουν πρωτεΐνες ιστόνης. Το DNA των χρωμοσωμάτων είναι αρνητικά φορτισμένο, το οποίο συνδέεται με τις θετικά φορτισμένες πρωτεΐνες ιστόνης για να σχηματίσει νουκλεοσώματα. Ένα μόνο νουκλεοσώμα τυλίγει περίπου 146 ζεύγη βάσεων DNA, κάνοντας 1.65 στροφή στον πυρήνα της ιστόνης. 

Ε4. Ποιοι είναι οι δύο τύποι χρωμοσωμάτων;

Απάντηση: Με βάση το φύλο ενός ατόμου, τα χρωμοσώματα χωρίζονται σε δύο κατηγορίες

  1. 1- Αυτοσωμάτια (υπεύθυνα για τη λειτουργία του σώματος. Είναι 44 σε αριθμό, 22 ζεύγη)
  2. 2- Αλλοσώματα (χρωμοσώματα φύλου, υπεύθυνα για τη λειτουργία των δευτερογενών σεξουαλικών χαρακτηριστικών είναι 2 σε αριθμό, ένα ζευγάρι)

Οι άνθρωποι έχουν αυτοσωμάτια (22 ζεύγη) και αλλοσώματα (ένα ζευγάρι) ή χρωμοσώματα φύλου.

Ε5. Ονομάστε τα συστατικά των ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων.

Απάντηση: Τα χρωμοσώματα στα ευκαρυωτικά αποτελούνται κυρίως από πρωτεϊνικά συστατικά (ιστόνες και μη-ιστόνες), συστατικά νουκλεϊκών οξέων (DNA και μικρή ποσότητα RNA), και μερικά μεταλλικά ιόντα κ.λπ.

Ε6. Τι θα συνέβαινε εάν ένα άτομο έχει ένα επιπλέον χρωμόσωμα;

Απάντηση: Τα επιπλέον χρωμοσώματα στα κύτταρα ενός ατόμου οδηγούν σε χρωμοσωμικές ανωμαλίες.

Η παρουσία ενός επιπλέον αντιγράφου του 21ου χρωμοσώματος (τρισωμία) οδηγεί σε σύνδρομο down. Το σύνδρομο Klinefelter προκαλείται από ένα επιπλέον χρωμόσωμα Χ στο άτομο, καθιστώντας τον γονότυπο 44 + XXY.

Ε7. Ποιοι είναι οι τύποι χρωμοσωμάτων με βάση τη θέση του κεντρομερούς;

Απάντηση: Υπάρχουν τέσσερις τύποι χρωμοσωμάτων με βάση τη θέση του κεντρομερούς

  1. Μετακεντρικό
  2. Υπο-μετακεντρικό
  3. Ακροκεντρικός
  4. Τελοκεντρική

Ε8. Αναφέρετε δύο τρόπους ταξινόμησης των χρωμοσωμάτων.

Απάντηση: Τα χρωμοσώματα ταξινομούνται με βάση διάφορα κριτήρια:

  1. Βασισμένο στο θέση κεντρομερών:
  • Μετακεντρικό: Το Centromere υπάρχει στη μέση του χρωμοσώματος
  • Υπο-μετακεντρικό: Το Centromere υπάρχει κοντά στο μέσο του χρωμοσώματος
  • Ακροκεντρικός: Το Centromere υπάρχει κοντά στο ένα άκρο του χρωμοσώματος
  • Τηλοκεντρική: Το Centromere υπάρχει στην τελική θέση του χρωμοσώματος 
  • Βασισμένο στο χρωμοσώματα φύλου:
  • Αυτοσώματα: Υπεύθυνος για τις φυσιολογικές λειτουργίες του σώματος
  • Αλλοσώματα: υπεύθυνος για τα δευτερεύοντα σεξουαλικά χαρακτηριστικά

Ε9. Τι είναι οι ιστόνες; Ποιες είναι οι σημαντικές τους λειτουργίες;

Απάντηση: Οι ιστόνες είναι βασικές και θετικά φορτισμένες πρωτεΐνες δέσμευσης DNA (δεδομένου ότι το DNA είναι αρνητικά φορτισμένο) που βοηθά στην υπερσυσχέτιση του DNA. Οι ιστόνες σχηματίζουν έναν πυρήνα που προωθεί το DNA για να τυλίξει. Έτσι, η σύνδεση ιστόνης είναι υπεύθυνη για τη ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων.

Ε10. Πόσοι τύποι ιστονών υπάρχουν στα ευκαρυωτικά κύτταρα;

Απάντηση: Πέντε τύποι πρωτεϊνών ιστόνης βρίσκονται σε ευκαρυωτικά κύτταρα. Από τα πέντε, τέσσερα εμπλέκονται στο σχηματισμό του πυρήνα της ιστόνης του νουκλεοσώματος (H2A, H2B, H3 και H4), ενώ το Η1 συνδέεται με το DNA στην επιφάνεια του νουκλεοσώματος.

Σχετικά με τον Δρ. Abdullah Arsalan

Είμαι ο Αμπντουλάχ Αρσλάν, Ολοκλήρωσε το διδακτορικό μου στη Βιοτεχνολογία. Έχω 7 χρόνια ερευνητικής εμπειρίας. Έχω δημοσιεύσει έως τώρα 6 δημοσιεύσεις στα περιοδικά διεθνούς φήμης με μέσο συντελεστή αντίκτυπου 4.5 και λίγα ακόμη είναι υπό εξέταση. Έχω παρουσιάσει ερευνητικές εργασίες σε διάφορα εθνικά και διεθνή συνέδρια. Το αντικείμενο που ενδιαφέρομαι είναι η βιοτεχνολογία και η βιοχημεία με ιδιαίτερη έμφαση στη χημεία πρωτεϊνών, την ενζυμολογία, την ανοσολογία, τις βιοφυσικές τεχνικές και τη μοριακή βιολογία.

Ας συνδεθούμε μέσω του LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/abdullah-arsalan-a97a0a88/) ή του μελετητή Google (https://scholar.google.co.in/citations?user=AeZVWO4AAAAJ&hl=el).

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks