Conceptul de „cromozom” nu este atât de nou în știință pe cât ar părea la prima vedere. Pentru prima dată, acest termen a fost propus pentru a desemna structura intranucleară a unei celule eucariote în urmă cu mai bine de 130 de ani de către morfologul W. Waldeyer. Încorporată în nume este capacitatea structurii intracelulare de a colora cu coloranți de bază.
În primul rând… Ce este cromatina?
Cromatina este un complex de nucleoproteine. Și anume, cromatina este un polimer care include proteine cromozomiale speciale, nucleozomi și ADN. Proteinele pot constitui până la 65% din masa unui cromozom. Cromatina este o moleculă dinamică și poate lua un număr mare de configurații.
Proteinele cromatinei formează o parte semnificativă a masei sale și sunt împărțite în două grupuri:
- Proteine histonă - conțin aminoacizi bazici în compoziția lor (de exemplu, arginină și lizină). Dispunerea histonelor este haotică sub formă de blocuri de-a lungul întregii lungimi a moleculei de ADN.
- Proteine non-histone (aproximativ 1/5 din numărul total de histone) - sunt proteine nucleareo matrice care formeaza o retea structurala in nucleul de interfaza. Ea este cea care este baza care determină morfologia și metabolismul nucleului.
În prezent, în citogenetică, cromatina este împărțită în două varietăți: heterocromatina și eucromatina. Împărțirea cromatinei în două specii a avut loc datorită capacității fiecărei specii de a colora cu coloranți specifici. Aceasta este o tehnică eficientă de imagistică ADN folosită de citologi.
Heterocromatină
Heterocromatina este o porțiune a unui cromozom parțial condensată în interfază. Din punct de vedere funcțional, heterocromatina nu are valoare, deoarece nu este activă, în special în ceea ce privește transcripția. Dar capacitatea sa de a colora bine este utilizată pe scară largă în studiile histologice.
Structura heterocromatinei
Heterocromatina are o structură simplă (vezi figura).
Heterocromatina este împachetată în globule numite nucleozomi. Nucleozomii formează structuri și mai dense și astfel „interferează” cu citirea informațiilor din ADN. Heterocromatina se formează în procesul de metilare a histonei H3 la lizina 9 și, ulterior, este asociată cu proteina 1 (HP1 - Heterochromatin Protein 1). De asemenea, interacționează cu alte proteine, inclusiv H3K9-metiltransferaze. Un număr atât de mare de interacțiuni proteice între ele este o condiție pentru menținerea heterocromatinei și a distribuției sale. Structura primară a ADN-ului nu afectează formarea heterocromatinei.
Heterocromatina nu este doar părți separate, ci și cromozomi întregi, care rămân într-o stare condensată pe tot parcursul ciclului celular. Sunt în faza S și sunt supuse replicării. Oamenii de știință cred că regiunile heterocromatinei nu poartă genele care codifică proteina sau că numărul acestor gene este foarte mic. În loc de astfel de gene, secvențele de nucleotide ale heterocromatinei constau în mare parte din repetări simple.
Tipuri de heterocromatină
Heterocromatina este de două tipuri: facultativă și structurală.
- Heterocromatina facultativă este cromatina care se formează în timpul formării unei spirale a unuia dintre cei doi cromozomi ai aceleiași specii, nu este întotdeauna heterocromatică, dar uneori. Conține gene cu informații ereditare. Se citește când intră în stare eucromatică. Starea condensată pentru heterocromatina facultativă este un fenomen temporar. Aceasta este principala sa diferență față de cea structurală. Un exemplu de heterocromatina facultativă este corpul cromatinei, care determină sexul feminin. Deoarece o astfel de structură constă din doi cromozomi X omologi ai celulelor somatice, unul dintre ei poate forma doar heterocromatina facultativă.
- Heterocromatina structurală este o structură formată dintr-o stare foarte înfăşurată. Ea persistă pe tot parcursul ciclului. După cum sa menționat mai sus, starea condensată pentru heterocromatina structurală este un fenomen constant, spre deosebire de unul opțional. Heterocromatina structurală se mai numeșteconstitutiv, este bine detectat de culoarea C. Este situat departe de nucleu și ocupă regiunile centromerice, dar uneori este localizat în alte regiuni ale cromozomului. Adesea, în timpul interfazei, poate apărea agregarea diferitelor secțiuni ale heterocromatinei structurale, ducând la formarea de cromocentri. În acest tip de heterocromatină, nu există nicio proprietate de transcripție, adică nu există gene structurale. Rolul unui astfel de segment al cromozomului nu este complet clar până acum, așa că oamenii de știință tind să susțină doar funcția.
Eucromatină
Eucromatina sunt părți ale cromozomilor care sunt decondensate în interfază. Un astfel de loc este o structură liberă, dar în același timp o mică și compactă.
Caracteristicile funcționale ale eucromatinei
Acest tip de cromatina funcționează și funcționează activ. Nu are proprietatea de colorare și nu este determinată de studii histologice. În faza de mitoză, aproape toată eucromatina se condensează și devine parte integrantă a cromozomului. Funcții sintetice în această perioadă, cromozomii nu funcționează. Prin urmare, cromozomii celulari pot fi în două stări funcționale și structurale:
- Stare activă sau de lucru. În acest moment, cromozomii sunt aproape complet sau complet decondensați. Ele sunt implicate în procesul de transcriere și reduplicare. Toate aceste procese au loc direct în nucleul celular.
- Stare inactivă de repaus metabolic (nefuncționează). În această stare, cromozomiisunt condensate la maximum și servesc drept transport pentru transferul materialului genetic către celulele fiice. În această stare, materialul genetic este de asemenea distribuit.
În faza finală a mitozei, are loc despiralizarea și se formează structuri slab colorate sub formă de fire care conțin gene transcrise.
Structura fiecărui cromozom are o variantă proprie, unică, de localizare a cromatinei: eucromatina și heterocromatina. Această caracteristică a celulelor permite citogeneticienilor să identifice cromozomi individuali.
