Κυτταρικός πυρήνας. Μίτωσις

Γενικά χαρακτηριστικά του μεσοφασικού πυρήνα

Ο πυρήνας είναι το πιο σημαντικό συστατικό του κυττάρου, το οποίο βρίσκεται σχεδόν σε όλα τα κύτταρα των πολυκύτταρων οργανισμών. Τα περισσότερα κύτταρα έχουν έναν μόνο πυρήνα, αλλά υπάρχουν διπύρηνα και πολυπύρηνα κύτταρα (για παράδειγμα, ραβδωτές μυϊκές ίνες). Η διπυρηνικότητα και η πολυπυρηνοποίηση καθορίζονται από τα λειτουργικά χαρακτηριστικά ή την παθολογική κατάσταση των κυττάρων. Το σχήμα και το μέγεθος του πυρήνα είναι πολύ μεταβλητά και εξαρτώνται από τον τύπο του οργανισμού, τον τύπο, την ηλικία και τη λειτουργική κατάσταση του κυττάρου. Κατά μέσο όρο, ο όγκος του πυρήνα είναι περίπου το 10% του συνολικού όγκου του κυττάρου. Τις περισσότερες φορές, ο πυρήνας έχει ένα στρογγυλό ή οβάλ σχήμα που κυμαίνεται από 3 έως 10 μικρά σε διάμετρο. Το ελάχιστο μέγεθος του πυρήνα είναι 1 μικρό (σε ορισμένα πρωτόζωα), το μέγιστο είναι 1 mm (τα αυγά ορισμένων ψαριών και αμφιβίων). Σε ορισμένες περιπτώσεις, υπάρχει μια εξάρτηση του σχήματος του πυρήνα από το σχήμα του κυττάρου. Ο πυρήνας καταλαμβάνει συνήθως μια κεντρική θέση, αλλά στα διαφοροποιημένα κύτταρα μπορεί να μετατοπιστεί στο περιφερειακό τμήμα του κυττάρου. Σχεδόν όλο το DNA ενός ευκαρυωτικού κυττάρου συγκεντρώνεται στον πυρήνα.

Οι κύριες λειτουργίες του πυρήνα είναι:

1) Αποθήκευση και μεταφορά γενετικών πληροφοριών.

2) Ρύθμιση πρωτεϊνοσύνθεσης, μεταβολισμού και ενέργειας στο κύτταρο.

Έτσι, ο πυρήνας δεν είναι μόνο η αποθήκη γενετικού υλικού, αλλά και ο τόπος όπου αυτό το υλικό λειτουργεί και αναπαράγεται. Επομένως, η διακοπή οποιασδήποτε από αυτές τις λειτουργίες θα οδηγήσει σε κυτταρικό θάνατο. Όλα αυτά δείχνουν την κορυφαία σημασία των πυρηνικών δομών στις διαδικασίες σύνθεσης νουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών.

ΓΑΜΗΜΕΝΟΣ

Πυρήνας. Χρωματίνη, ετεροχρωματίνη, ευχρωματίνη.

Ο πυρήνας (lat. nucleus) είναι ένα από τα δομικά συστατικά ενός ευκαρυωτικού κυττάρου, που περιέχει γενετικές πληροφορίες (μόρια DNA), εκτελεί τις κύριες λειτουργίες: αποθήκευση, μετάδοση και εφαρμογή κληρονομικών πληροφοριών, διασφαλίζοντας τη σύνθεση πρωτεϊνών. Ο πυρήνας αποτελείται από χρωματίνη, πυρήνα, καρυόπλασμα (ή πυρηνόπλασμα) και πυρηνικό περίβλημα. Στον πυρήνα του κυττάρου, πραγματοποιείται αντιγραφή (ή αναδιπλασιασμός) - ο διπλασιασμός των μορίων του DNA, καθώς και η μεταγραφή - η σύνθεση των μορίων RNA σε ένα μόριο DNA. Τα μόρια RNA που συντίθενται στον πυρήνα τροποποιούνται και στη συνέχεια απελευθερώνονται στο κυτταρόπλασμα. Ο σχηματισμός και των δύο ριβοσωμικών υπομονάδων συμβαίνει σε ειδικούς σχηματισμούς του κυτταρικού πυρήνα - πυρήνες. Έτσι, ο πυρήνας του κυττάρου δεν είναι μόνο η αποθήκη γενετικών πληροφοριών, αλλά και ο τόπος όπου αυτό το υλικό λειτουργεί και αναπαράγεται.

Ένα μη διαιρούμενο, μεσοφασικό κύτταρο έχει συνήθως έναν πυρήνα ανά κύτταρο (αν και υπάρχουν και πολυπύρηνα κύτταρα). Ο πυρήνας αποτελείται από χρωματίνη, πυρήνα, καρυόπλασμα (νουκλεόπλασμα) και μια πυρηνική μεμβράνη που τον χωρίζει από το κυτταρόπλασμα (Εικ. 17).

Χρωματίνη

Κατά την παρατήρηση ζωντανών ή σταθερών κυττάρων μέσα στον πυρήνα, αποκαλύπτονται ζώνες πυκνής ύλης που ανταποκρίνονται καλά σε διάφορες βαφές, ειδικά σε βασικές. Χάρη σε αυτή την ικανότητα να χρωματίζει καλά, αυτό το συστατικό του πυρήνα ονομάζεται "χρωματίνη" (από το ελληνικό chroma - χρώμα, χρώμα). Η χρωματίνη αποτελείται από DNA σε σύμπλοκο με πρωτεΐνη. Τα χρωμοσώματα, τα οποία είναι καθαρά ορατά κατά τη μιτωτική κυτταρική διαίρεση, έχουν επίσης τις ίδιες ιδιότητες. Σε μη διαιρούμενα (ενδιάμεσα) κύτταρα, η χρωματίνη, που ανιχνεύεται σε ένα μικροσκόπιο φωτός, μπορεί να γεμίσει ομοιόμορφα τον όγκο του πυρήνα ή να βρίσκεται σε ξεχωριστές συστάδες.

Η χρωματίνη των μεσοφασικών πυρήνων αποτελείται από χρωμοσώματα, τα οποία, ωστόσο, αυτή τη στιγμή χάνουν το συμπαγές σχήμα τους, χαλαρώνουν και αποσυμπυκνώνονται. Ο βαθμός μιας τέτοιας αποσυμπύκνωσης χρωμοσωμάτων μπορεί να ποικίλλει. Οι μορφολόγοι ονομάζουν τις ζώνες πλήρους αποσυμπύκνωσης των τμημάτων τους ευχρωματίνη. Όταν τα χρωμοσώματα χαλαρώνουν ατελώς, είναι ορατές περιοχές συμπυκνωμένης χρωματίνης, που μερικές φορές ονομάζεται ετεροχρωματίνη, στον πυρήνα της μεσοφάσεως. Ο βαθμός αποσυμπύκνωσης του χρωμοσωμικού υλικού - χρωματίνης στη μεσοφάση μπορεί να αντανακλά το λειτουργικό φορτίο αυτής της δομής. Όσο πιο «διάχυτη» είναι κατανεμημένη η χρωματίνη στον πυρήνα της μεσοφάσεως (δηλαδή, όσο περισσότερη ευχρωματίνη), τόσο πιο έντονες είναι οι συνθετικές διεργασίες σε αυτόν.

Η χρωματίνη συμπυκνώνεται στο μέγιστο κατά τη μιτωτική κυτταρική διαίρεση, όταν βρίσκεται με τη μορφή πυκνών χρωμοσωμάτων. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τα χρωμοσώματα δεν εκτελούν καμία συνθετική λειτουργία· οι πρόδρομοι DNA και RNA δεν περιλαμβάνονται σε αυτά.

Έτσι, τα κυτταρικά χρωμοσώματα μπορούν να βρίσκονται σε δύο δομικές και λειτουργικές καταστάσεις: σε ενεργή, λειτουργική, μερική ή πλήρως αποσυμπυκνωμένη κατάσταση, όταν συμβαίνουν διαδικασίες μεταγραφής και αναδιπλασιασμού με τη συμμετοχή τους στον πυρήνα της μεσοφάσεως και σε ανενεργή κατάσταση, σε κατάσταση μεταβολισμού. ξεκουράζονται με τη μέγιστη συμπύκνωση τους, όταν επιτελούν τη λειτουργία της διανομής και της μεταφοράς γενετικού υλικού στα θυγατρικά κύτταρα.

Χρωματίνη

Το τεράστιο μήκος των μορίων του ευκαρυωτικού DNA προκαθόρισε την εμφάνιση ειδικών μηχανισμών αποθήκευσης, αντιγραφής και υλοποίησης γενετικού υλικού. Η χρωματίνη είναι το όνομα που δίνεται στα μόρια του χρωμοσωμικού DNA σε συνδυασμό με συγκεκριμένες πρωτεΐνες που είναι απαραίτητες για τη διεξαγωγή αυτών των διεργασιών. Ο κύριος όγκος αποτελείται από «πρωτεΐνες αποθήκευσης», τις λεγόμενες ιστόνες. Τα νουκλεοσώματα κατασκευάζονται από αυτές τις πρωτεΐνες - δομές στις οποίες τυλίγονται κλώνοι μορίων DNA. Τα νουκλεοσώματα είναι διατεταγμένα αρκετά τακτικά, έτσι ώστε η δομή που προκύπτει να μοιάζει με σφαιρίδια. Το νουκλεόσωμα αποτελείται από τέσσερις τύπους πρωτεϊνών: H2A, H2B, H3 και H4. Ένα νουκλεόσωμα περιέχει δύο πρωτεΐνες κάθε τύπου - συνολικά οκτώ πρωτεΐνες. Η ιστόνη Η1, μεγαλύτερη από άλλες ιστόνες, συνδέεται με το DNA στη θέση εισόδου της στο νουκλεόσωμα. Το νουκλεόσωμα μαζί με το Η1 ονομάζεται χρωματόσωμα.

Ο κλώνος του DNA με τα νουκλεοσώματα σχηματίζει μια ακανόνιστη δομή που μοιάζει με σωληνοειδές πάχους περίπου 30 νανόμετρων, το λεγόμενο ινίδιο των 30 nm. Η περαιτέρω συσκευασία αυτού του ινιδίου μπορεί να έχει διαφορετικές πυκνότητες. Εάν η χρωματίνη είναι σφιχτά συσκευασμένη, ονομάζεται συμπυκνωμένη ή ετεροχρωματίνη, είναι καθαρά ορατό στο μικροσκόπιο. Το DNA που βρίσκεται στην ετεροχρωματίνη δεν μεταγράφεται· αυτή η κατάσταση είναι συνήθως χαρακτηριστική για ασήμαντες ή σιωπηλές περιοχές. Στη μεσοφάση, η ετεροχρωματίνη εντοπίζεται συνήθως κατά μήκος της περιφέρειας του πυρήνα (βρεγματική ετεροχρωματίνη). Η πλήρης συμπύκνωση των χρωμοσωμάτων συμβαίνει πριν από την κυτταρική διαίρεση. Εάν η χρωματίνη είναι χαλαρά συσκευασμένη, ονομάζεται ευ- ή διαχρωματίνη. Αυτός ο τύπος χρωματίνης είναι πολύ λιγότερο πυκνός όταν παρατηρείται στο μικροσκόπιο και συνήθως χαρακτηρίζεται από την παρουσία μεταγραφικής δραστηριότητας. Η πυκνότητα της συσκευασίας της χρωματίνης καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τροποποιήσεις ιστόνης - ακετυλίωση και φωσφορυλίωση.

Πιστεύεται ότι στον πυρήνα υπάρχουν οι λεγόμενες λειτουργικές περιοχές χρωματίνης (το DNA ενός τομέα περιέχει περίπου 30 χιλιάδες ζεύγη βάσεων), δηλαδή, κάθε τμήμα του χρωμοσώματος έχει τη δική του "επικράτεια". Δυστυχώς, το θέμα της χωρικής κατανομής της χρωματίνης στον πυρήνα δεν έχει ακόμη μελετηθεί επαρκώς. Είναι γνωστό ότι οι τελομερείς (τελικές) και κεντρομερείς (υπεύθυνες για τη σύνδεση αδελφών χρωματίδων στη μίτωση) των χρωμοσωμάτων συνδέονται με πρωτεΐνες του πυρηνικού ελάσματος.

2. Χρωματίνη

Η χρωματίνη είναι οι πολυάριθμοι κόκκοι που βάφονται με βασικές βαφές από τους οποίους σχηματίζονται τα χρωμοσώματα. Τα χρωμοσώματα σχηματίζονται από ένα σύμπλεγμα νουκλεοπρωτεϊνών που περιέχει νουκλεϊκά οξέα και πρωτεΐνες. Υπάρχουν δύο τύποι χρωματίνης στους πυρήνες των ανθρώπινων κυττάρων στη μεσοφάση - η διασπαρμένη, ασθενώς χρωματισμένη χρωματίνη (ευχρωματίνη), που σχηματίζεται από μακριές, λεπτές, αλληλένδετες ίνες, μεταβολικά πολύ ενεργή και συμπυκνωμένη χρωματίνη (ετεροχρωματίνη), που αντιστοιχεί σε περιοχές χρωμοσωμάτων που δεν εμπλέκονται στις διαδικασίες ελέγχου της μεταβολικής δραστηριότητας . Τα ώριμα κύτταρα (για παράδειγμα, το αίμα) χαρακτηρίζονται από πυρήνες πλούσιους σε πυκνή, συμπυκνωμένη χρωματίνη, που βρίσκονται σε συστάδες. Στους πυρήνες των σωματικών κυττάρων των γυναικών, αντιπροσωπεύεται από μια συστάδα χρωματίνης κοντά στην πυρηνική μεμβράνη: αυτή είναι η χρωματίνη γυναικείου φύλου (ή σώματα Barr), η οποία είναι ένα συμπυκνωμένο χρωμόσωμα Χ. Η χρωματίνη του αρσενικού φύλου αναπαρίσταται στους πυρήνες των σωματικών κυττάρων του αρσενικού ως μια συστάδα που λάμπει όταν χρωματίζεται με φθοριόχρωμα. Ο προσδιορισμός της χρωματίνης φύλου χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, για τον προσδιορισμό του φύλου ενός παιδιού από κύτταρα που λαμβάνονται από το αμνιακό υγρό μιας εγκύου γυναίκας.

Πυρηνική χρωματίνηείναι ένα σύμπλεγμα δεοξυριβονουκλεϊκών οξέων με πρωτεΐνες, όπου το DNA είναι σε διάφορους βαθμούς συμπύκνωσης.

Με το μικροσκόπιο φωτός, η χρωματίνη εμφανίζεται ως συστάδες ακανόνιστου σχήματος που δεν έχουν σαφή όρια και βάφονται με βασικές βαφές. Οι ασθενώς και έντονα συμπυκνωμένες ζώνες χρωματίνης μεταβαίνουν ομαλά η μία στην άλλη. Με βάση την οπτική πυκνότητα των ηλεκτρονίων και του φωτός, διακρίνονται η πυκνή ηλεκτρονίων, έντονα χρωματισμένη ετεροχρωματίνη και η λιγότερο έγχρωμη, λιγότερο πυκνή σε ηλεκτρόνια ευχρωματίνη.

Η ετεροχρωματίνη είναι μια ζώνη υψηλής συμπύκνωσης DNA που σχετίζεται με πρωτεΐνες ιστόνης. Κάτω από το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, είναι ορατά σκοτεινά, ακανόνιστου σχήματος εξογκώματα.

Η ετεροχρωματίνη είναι μια πυκνά γεμάτη συλλογή νουκλεοσωμάτων. Η ετεροχρωματίνη, ανάλογα με τη θέση της, διακρίνεται σε βρεγματική, μήτρα και περιπυρηνική.

Η βρεγματική ετεροχρωματίνη είναι γειτονική στην εσωτερική επιφάνεια του πυρηνικού περιβλήματος, η ετεροχρωματίνη μήτρας κατανέμεται στη μήτρα του καρυοπλάσματος και η περιπυρηνική ετεροχρωματίνη είναι δίπλα στον πυρήνα.

Η ευχρωματίνη είναι μια περιοχή ασθενώς συμπυκνωμένου DNA. Η ευχρωματίνη αντιστοιχεί σε περιοχές των χρωμοσωμάτων που έχουν γίνει διάχυτες, αλλά δεν υπάρχει σαφές όριο μεταξύ της συμπυκνωμένης και της αποσυμπυκνωμένης χρωματίνης. Κυρίως οι πρωτεΐνες μη ιστόνης συνδέονται με νουκλεϊκά οξέα στην ευχρωματίνη, αλλά υπάρχουν επίσης ιστόνες που σχηματίζουν νουκλεοσώματα, τα οποία κατανέμονται χαλαρά μεταξύ των τμημάτων του μη συμπυκνωμένου DNA. Οι μη ιστονικές πρωτεΐνες παρουσιάζουν λιγότερο έντονες βασικές ιδιότητες, είναι πιο ποικίλες στη χημική σύνθεση και είναι πολύ πιο μεταβλητές σε ανάλυση. Συμμετέχουν στη μεταγραφή και ρυθμίζουν αυτή τη διαδικασία. Στο επίπεδο της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας μετάδοσης, η ευχρωματίνη είναι μια δομή χαμηλής πυκνότητας ηλεκτρονίων που αποτελείται από λεπτές κοκκώδεις και λεπτές ινιδώδεις δομές.

Τα νουκλεοσώματα είναι σύμπλοκα σύμπλοκα δεοξυριβονουκλεοπρωτεϊνών που περιέχουν DNA και πρωτεΐνες με διάμετρο περίπου 10 nm. Τα νουκλεοσώματα αποτελούνται από 8 πρωτεΐνες - ιστόνες H2a, H2b, H3 και H4, διατεταγμένες σε 2 σειρές.

Γύρω από το μακρομοριακό σύμπλεγμα πρωτεΐνης, το θραύσμα DNA σχηματίζει 2,5 ελικοειδείς στροφές και καλύπτει 140 ζεύγη νουκλεοτιδίων. Αυτό το τμήμα του DNA ονομάζεται πυρήνας και ορίζεται πυρήνας DNA (nDNA). Η περιοχή του DNA μεταξύ των νουκλεοσωμάτων ονομάζεται μερικές φορές συνδετήρας. Οι περιοχές σύνδεσης καταλαμβάνουν περίπου 60 ζεύγη νουκλεοτιδίων και ορίζονται ως iDNA.

Οι ιστόνες είναι χαμηλού μοριακού βάρους, εξελικτικά διατηρημένες πρωτεΐνες με ξεχωριστές βασικές ιδιότητες. Ελέγχουν την ανάγνωση της γενετικής πληροφορίας. Στην περιοχή του νουκλεοσώματος, η διαδικασία μεταγραφής μπλοκάρεται, αλλά εάν είναι απαραίτητο, η έλικα του DNA μπορεί να «ξετυλιχθεί» και ο πολυμερισμός του πυρηνικού RNA ενεργοποιείται γύρω της. Έτσι, οι ιστόνες είναι σημαντικές ως πρωτεΐνες που ελέγχουν την υλοποίηση του γενετικού προγράμματος και τη συγκεκριμένη λειτουργική δραστηριότητα του κυττάρου.

Τόσο η ευχρωματίνη όσο και η ετεροχρωματίνη έχουν νουκλεοσωμικό επίπεδο οργάνωσης. Ωστόσο, εάν η ιστόνη Η1 είναι προσαρτημένη στην περιοχή συνδέτη, τότε τα νουκλεοσώματα ενώνονται μεταξύ τους και η περαιτέρω συμπύκνωση (συμπύκνωση) του DNA συμβαίνει με το σχηματισμό χονδροειδών συσσωματωμάτων - ετεροχρωματίνης. Στην ευχρωματίνη, δεν εμφανίζεται σημαντική συμπύκνωση DNA.

Η συμπύκνωση DNA μπορεί να συμβεί ως υπερσφαιρίδιο ή σωληνοειδές. Σε αυτή την περίπτωση, οκτώ νουκλεοσώματα είναι συμπαγή γειτονικά μεταξύ τους και σχηματίζουν ένα υπερσφαιρίδιο. Τόσο στο σωληνοειδές μοντέλο όσο και στο υπερσφαιρίδιο, τα νουκλεοσώματα πιθανότατα βρίσκονται σε μια σπείρα.

Το DNA μπορεί να γίνει ακόμα πιο συμπαγές, σχηματίζοντας χρωμομερή. Στο χρωμομερές, τα ινίδια δεοξυριβονουκλεοπρωτεΐνης συνδυάζονται σε βρόχους που συγκρατούνται μεταξύ τους από πρωτεΐνες μη ιστόνης. Τα χρωμομερή μπορούν να εντοπίζονται περισσότερο ή λιγότερο συμπαγή. Τα χρωμομερή συμπυκνώνονται ακόμη περισσότερο κατά τη διάρκεια της μίτωσης, σχηματίζοντας ένα χρωμόνιμα (δομή που μοιάζει με νήματα). Τα χρωμονώματα είναι ορατά κάτω από ένα μικροσκόπιο φωτός, σχηματίζονται στην πρόφαση της μίτωσης και συμμετέχουν στο σχηματισμό χρωμοσωμάτων, διατεταγμένων σε σπειροειδή διάταξη.

Είναι πιο βολικό να μελετήσουμε τη μορφολογία των χρωμοσωμάτων όταν είναι πιο συμπυκνωμένα στη μετάφαση και στην αρχή της ανάφασης. Σε αυτή την κατάσταση, τα χρωμοσώματα έχουν σχήμα ράβδων διαφορετικού μήκους, αλλά με αρκετά σταθερό πάχος. Σε αυτά είναι ξεκάθαρα ορατή η κύρια ζώνη συστολής, η οποία χωρίζει το χρωμόσωμα σε δύο σκέλη.

Ορισμένα χρωμοσώματα περιέχουν μια δευτερεύουσα συστολή. Η δευτερεύουσα συστολή είναι ένας πυρηνικός οργανωτής, καθώς κατά τη διάρκεια της μεσόφασης είναι σε αυτές τις περιοχές που σχηματίζονται πυρήνες.

Τα κεντρομερή, ή οι κινετοχώρες, συνδέονται με την περιοχή της πρωτογενούς στένωσης. Το kinetochore είναι ένα δισκοειδές πιάτο. Οι κινετοχώρες ενώνονται με μικροδίκτυα, τα οποία συνδέονται με τις κεντρόλες. Οι μικροσωληνίσκοι «διαχωρίζουν» τα χρωμοσώματα στη μίτωση.

Τα χρωμοσώματα μπορεί να διαφέρουν σημαντικά σε μέγεθος και αναλογία βραχίονα. Αν οι ώμοι είναι ίσοι ή σχεδόν ίσοι, τότε είναι μετακεντρικοί. Εάν ένας από τους βραχίονες είναι πολύ κοντός (σχεδόν ανεπαίσθητος), τότε ένα τέτοιο χρωμόσωμα είναι ακροκεντρικό. Το υπομετακεντρικό χρωμόσωμα καταλαμβάνει μια ενδιάμεση θέση. Τα χρωμοσώματα με δευτερεύουσες συστολές μερικές φορές ονομάζονται δορυφορικά χρωμοσώματα.

Τα σώματα Barr (φυλετική χρωματίνη) είναι ειδικές δομές χρωματίνης που βρίσκονται πιο συχνά στα κύτταρα των θηλυκών. Στους νευρώνες, αυτά τα σώματα βρίσκονται κοντά στον πυρήνα. Στο επιθήλιο βρίσκονται κοντά στα τοιχώματα και έχουν ωοειδές σχήμα· στα ουδετερόφιλα προεξέχουν στο κυτταρόπλασμα με τη μορφή «τύμπανου» και στους νευρώνες έχουν στρογγυλό σχήμα. Βρίσκονται στο 90% των γυναικείων και μόνο στο 10% των ανδρικών κυττάρων. Το σώμα Barr αντιστοιχεί σε ένα από τα φυλετικά χρωμοσώματα Χ, το οποίο πιστεύεται ότι βρίσκεται σε συμπυκνωμένη κατάσταση. Η αναγνώριση των σωμάτων Barr είναι σημαντική για τον προσδιορισμό του φύλου ενός ζώου.

Η περιχρωματίνη και τα ινίδια διαχρωματίνης βρίσκονται στην καρυοπλασματική μήτρα και βρίσκονται είτε κοντά στη χρωματίνη (περιχρωματίνη) είτε διάσπαρτα (διαχρωματίνη). Υποτίθεται ότι αυτά τα ινίδια είναι ασθενώς συμπυκνωμένα ριβονουκλεϊκά οξέα που πιάνονται σε μια λοξή ή διαμήκη τομή.

Οι κόκκοι περιχρωματίνης είναι σωματίδια μεγέθους 30...50 nm, υψηλής πυκνότητας ηλεκτρονίων. Βρίσκονται στην περιφέρεια της ετεροχρωματίνης και περιέχουν DNA και πρωτεΐνες. Αυτή είναι μια τοπική περιοχή με σφιχτά συσκευασμένα νουκλεοσώματα.

Οι κόκκοι διαχρωματίνης έχουν υψηλή πυκνότητα ηλεκτρονίων, διάμετρο 20...25 nm και αποτελούν συλλογή ριβονουκλεϊκών οξέων και ενζύμων. Αυτές μπορεί να είναι ριβοσωματικές υπομονάδες που μεταφέρονται στο πυρηνικό περίβλημα.

Εάν βρείτε κάποιο σφάλμα, επισημάνετε ένα κομμάτι κειμένου και κάντε κλικ Ctrl+Enter.

Η φυλετική χρωματίνη στους κυτταρικούς πυρήνες μπορεί να καταλάβει, σύμφωνα με τους Moore and Barr (1954) και Winger (1962), τις ακόλουθες τρεις θέσεις.
1. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η φυλετική χρωματίνη βρίσκεται στην περιφέρεια του πυρήνα, στην εσωτερική επιφάνεια του πυρηνικού περιβλήματος. Έχει ένα επίπεδο-κυρτό, λιγότερο συχνά σε σχήμα V ή τριγωνικό σχήμα. Μερικές φορές σημειώνονται περιγράμματα σε σχήμα αλτήρα ή το σχήμα των λεπτών νημάτων που σχετίζονται με τον πυρήνα (Reitalu, 1956, 1957· Klinger, 1958).
2. Η φυλετική χρωματίνη μπορεί συχνά να βρίσκεται ελεύθερα στο νουκλεόπλασμα και να πάρει σφαιρικό ή ωοειδές σχήμα.
3. Πολύ σπάνια, η φυλετική χρωματίνη εντοπίζεται στον πυρήνα (σε νευρώνες γάτας).

Οι Barr και Bertram (1949) βρήκαν ότι τα σώματα χρωματίνης φύλου των πυρήνων των υπογλωσσικών νευρικών κυττάρων μπορούν να αλλάξουν τη θέση τους σε σχέση με τον πυρήνα ανάλογα με τη λειτουργική κατάσταση των νευρώνων μετά τη διέγερσή τους. Ομοίως, οι Lindsay και Barr (1955) έδειξαν ότι κατά τη διάρκεια της ενισχυμένης σύνθεσης νουκλεοπρωτεϊνών κατά την αποκατάσταση της τιγροειδούς ουσίας των νευρωνικών πυρήνων μετά από παρατεταμένη διέγερση του υπογλωσσικού νεύρου, αύξηση του μεγέθους του πυρήνα και μετακίνηση της μάζας της φυλετικής χρωματίνης προς το παρατηρήθηκαν πυρηνική μεμβράνη. Η αρχική θέση αποκαταστάθηκε μετά από 400 ώρες.

Ο Graham (1954), εξετάζοντας νευρώνες στα πρώιμα εμβρυϊκά στάδια της ανάπτυξης της γάτας, βρήκε συστάδες φυλετικής χρωματίνης στην πυρηνική μεμβράνη. μετά τη γέννηση των γατών, βρίσκονταν κοντά στον πυρήνα. Παρόμοια κατάσταση παρατηρήθηκε και σε άλλα σωματικά κύτταρα, τα οποία, σύμφωνα με τον συγγραφέα, συνδέονται με τη διαφοροποίηση.

Όταν η φυλετική χρωματίνη βρίσκεται κοντά στους πυρήνες και στο νουκλεόπλασμα, μερικές φορές είναι δύσκολο να τη διακρίνουμε από τα σώματα χρωματίνης που έχουν το ίδιο μέγεθος και σχήμα. Σε αυτή τη βάση, οι περισσότεροι συγγραφείς τείνουν να θεωρούν τη σεξουαλική χρωματίνη μόνο εκείνα τα σώματα που βρίσκονται στην περιφέρεια του πυρήνα, που είναι πιο τυπικό για τους ανθρώπινους ιστούς και τα περισσότερα ζώα.

Σύμφωνα με τον A.V. Kapustin (1961 -1964), στα κύτταρα ανθρώπινου ιστού μόνο οι συστάδες που βρίσκονται κοντά στην πυρηνική μεμβράνη θα πρέπει να θεωρούνται χρωματίνη φύλου. 3. Ο P. Zhemkova (1960) σημειώνει ότι η φυλετική χρωματίνη στον ανθρώπινο πλακούντα ιστό έχει «ειδικότητα φύλου» ανεξάρτητα από τη θέση της. Στον τροφοβλάστη των εμβρύων αρουραίου, η φυλετική χρωματίνη βρίσκεται κυρίως κοντά στην πυρηνική μεμβράνη (E. V. Zybina, 1960) και στο ήπαρ ενός εμβρύου κοτόπουλου είναι ελεύθερη στο νουκλεόπλασμα (V. Ya. Azarova, 1961) (Εικ. 1). ).

Εικ 1. Σώματα Barr.
α - σε ένα σωματικό κύτταρο του γυναικείου σώματος. β - στο σωματικό κύτταρο του ανδρικού σώματος («σώμα ψευδο-Barr»). γ - σε ένα κύτταρο όγκου του γυναικείου σώματος. Χρώση Dokumov, μεγέθυνση 2200 φορές.

Κατά συνέπεια, το μέγεθος, το σχήμα και ο εντοπισμός των σωμάτων Barr σχετίζονται σε κάποιο βαθμό με τα είδη και τα χαρακτηριστικά των ιστών και εξαρτώνται από τη λειτουργική κατάσταση των κυττάρων. Σύμφωνα με τον Thoenes (1961), ο οποίος μελέτησε τη δομή της φυλετικής χρωματίνης σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, τα σώματα Barr έχουν καθαρά περιγράμματα και συνήθως βρίσκονται κοντά στην πυρηνική μεμβράνη. Το ζήτημα του προτιμησιακού εντοπισμού των σωμάτων Barr κοντά στην πυρηνική μεμβράνη αναλύεται από τον I. L. Goldman και τους συνεργάτες του (1968). Το ετεροπυκνωτικό (όψιμο αναδιπλασιαζόμενο) χρωμόσωμα Χ εντοπίζεται, όπως αποδεικνύεται από μελέτες πολλών συγγραφέων, στην περιφερική ζώνη του πυρήνα της μετάφασης. Προφανώς, η χωρική δομή του διακινητικού πυρήνα αντανακλά επαρκώς την επίπεδη εικόνα της πλάκας μετάφασης. Τα δεδομένα της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας δείχνουν την παρουσία μιας ορισμένης σύνδεσης μεταξύ των ετεροχρωματικών περιοχών των χρωμοσωμάτων με την πυρηνική μεμβράνη. Ίσως είναι αυτός ο μηχανισμός που καθορίζει τη σταθερή θέση στον πυρήνα του χρωμοσώματος Χ, το οποίο έχει μεγάλα μπλοκ ετεροχρωματίνης. Σε αυτή την περίπτωση, ο βαθμός σπειροειδοποίησης των χρωμοσωμάτων και άλλοι παράγοντες έχουν σημασία.

ΔΙΑΙΡΕΣΗ ΠΥΡΗΝΩΝ ΚΑΙ ΚΥΤΤΑΡΩΝ

Οι μη πυρηνικές δομές που εμφανίζονται (ερυθροκύτταρα, αιμοπετάλια, κεράτινα λέπια) είναι αποτέλεσμα ειδικής διαφοροποίησης των μορφών πυρηνικών κυττάρων

Το σώμα περιέχει επίσης δομές που περιέχουν δεκάδες και εκατοντάδες πυρήνες. Αυτά περιλαμβάνουν σύμπλαστες και συγκυτία.

Οι σύμπλαστοι σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της κυτταρικής σύντηξης και είναι πολυπύρηνες πρωτοπλασματικές κλώνοι.

Το συγκύτιο σχηματίζεται ως αποτέλεσμα ατελούς κυτταρικής διαίρεσης και είναι ένα σμήνος, μια ομάδα κυττάρων που ενώνονται με κυτταροπλασματικές γέφυρες.

Ο πυρήνας έχει διαφορετικό σχήμα, πιο συχνά στρογγυλό, λιγότερο συχνά σε σχήμα ράβδου ή ακανόνιστο. Πρέπει να σημειωθεί ότι το σχήμα του πυρήνα τείνει να αναπαράγει το σχήμα του κυττάρου και αντιστοιχεί στον λειτουργικό του σκοπό. Για παράδειγμα, τα λεία μυοκύτταρα, τα οποία έχουν σχήμα ατράκτου, έχουν πυρήνα σε σχήμα ράβδου. Τα λεμφοκύτταρα του αίματος έχουν στρογγυλό σχήμα και οι πυρήνες τους είναι συνήθως στρογγυλοί.

Λειτουργίες πυρήνα:

Αποθήκευση και μετάδοση κληρονομικών πληροφοριών στα θυγατρικά κύτταρα

Ρύθμιση της πρωτεϊνοσύνθεσης

Η αποθήκευση της γενετικής πληροφορίας διασφαλίζεται από το γεγονός ότι το DNA των χρωμοσωμάτων περιέχει επισκευαστικά ένζυμα που αποκαθιστούν τα πυρηνικά χρωμοσώματα αφού καταστραφούν. Η μεταφορά κληρονομικών πληροφοριών συμβαίνει όταν πανομοιότυπα αντίγραφα DNA κατανέμονται ομοιόμορφα μεταξύ των θυγατρικών κυττάρων κατά τη διαίρεση του μητρικού κυττάρου.

Η πρωτεϊνοσύνθεση ρυθμίζεται λόγω του γεγονότος ότι όλοι οι τύποι RNA μεταγράφονται στην επιφάνεια των χρωμοσωμάτων DNA: πληροφοριακά, ριβοσωματικά και μεταφορικά, τα οποία εμπλέκονται στη σύνθεση πρωτεϊνών στην επιφάνεια του κοκκώδους EPS.

Οι δομικοί σχηματισμοί του πυρήνα είναι πιο έντονοι κατά τη διάρκεια μιας ορισμένης περιόδου της κυτταρικής ζωής - σε ενδιάμεση φάση.

Δομικά στοιχεία του μεσοφασικού πυρήνα:

1) χρωματίνη

2) πυρήνας

3) καρυόλεμμα

4) καρυόπλασμα

ΧΡΩΜΑΤΙΝΗ

Πρόκειται για ένα πυρηνικό στοιχείο που δέχεται καλά τις βαφές (χρωμος), εξ ου και το όνομά του. Η χρωματίνη αποτελείται από νημάτια - στοιχειώδη ινίδια, πάχους 20-25 nm, που βρίσκονται χαλαρά ή συμπαγή στον πυρήνα. Αυτή είναι η βάση για τη διαίρεση της χρωματίνης σε 2 τύπους:

1) Η ευχρωματίνη είναι χαλαρή (αποσυμπυκνωμένη), ασθενώς χρωματισμένη με βασικές βαφές.

2) ετεροχρωματίνη – συμπαγής (συμπυκνωμένη), εύκολα βάφεται με βασικές βαφές.

Η ευχρωματίνη ονομάζεται ενεργή, η ετεροχρωματίνη ονομάζεται ανενεργή. Η δραστικότητα της ευχρωματίνης εξηγείται από το γεγονός ότι τα ινίδια DNA αποσπείρονται, δηλ. έχουν ανακαλυφθεί γονίδια στην επιφάνεια των οποίων λαμβάνει χώρα η μεταγραφή του RNA. Αυτό δημιουργεί συνθήκες για μεταγραφή RNA. Εάν το DNA του χρωμοσώματος δεν έχει απελευθερωθεί, τότε τα γονίδια εδώ είναι κλειστά, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη μεταγραφή του RNA από την επιφάνειά τους. Κατά συνέπεια, η πρωτεϊνοσύνθεση μειώνεται. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ετεροχρωματίνη είναι ανενεργή. Η αναλογία ευ- και ετεροχρωματίνης στον πυρήνα είναι ένας δείκτης της δραστηριότητας των συνθετικών διεργασιών στο κύτταρο.

Η χρωματίνη αλλάζει τη φυσική της κατάσταση ανάλογα με τη λειτουργική δραστηριότητα του κυττάρου. Κατά τη διαίρεση, η χρωματίνη συμπυκνώνεται και μετατρέπεται σε χρωμοσώματα. Επομένως, η χρωματίνη και τα χρωμοσώματα είναι διαφορετικές φυσικές καταστάσεις της ίδιας ουσίας.

Χημική σύνθεση της χρωματίνης:

1. DNA - 40%
2. Πρωτεΐνες - 60%
3. RNA – 1%

Οι πυρηνικές πρωτεΐνες έρχονται σε δύο μορφές:

Βασικές πρωτεΐνες (ιστόνης) (80-85%)

Όξινες (μη ιστονικές) πρωτεΐνες (15-20%).

Οι μη ιστονικές πρωτεΐνες σχηματίζουν ένα πρωτεϊνικό δίκτυο στο καρυόπλασμα (πυρηνική μήτρα), παρέχοντας εσωτερική τάξη στη διάταξη της χρωματίνης. Οι πρωτεΐνες ιστόνης σχηματίζουν μπλοκ, καθένα από τα οποία αποτελείται από 8 μόρια. Αυτά τα μπλοκ ονομάζονται νουκλεοσώματα. Ένα ινίδιο DNA είναι τυλιγμένο γύρω από τα νουκλεοσώματα. Λειτουργίες πρωτεϊνών ιστόνης:

Ειδική διάταξη χρωμοσωμάτων DNA

Ρύθμιση της πρωτεϊνοσύνθεσης.

Η βιοχημική έρευνα στη γενετική είναι ένας σημαντικός τρόπος μελέτης των βασικών στοιχείων της - χρωμοσωμάτων και γονιδίων. Σε αυτό το άρθρο θα δούμε τι είναι η χρωματίνη και θα μάθουμε τη δομή και τις λειτουργίες της στο κύτταρο.

Η κληρονομικότητα είναι η κύρια ιδιότητα της ζωντανής ύλης

Οι κύριες διαδικασίες που χαρακτηρίζουν τους οργανισμούς που ζουν στη Γη περιλαμβάνουν την αναπνοή, τη διατροφή, την ανάπτυξη, την απέκκριση και την αναπαραγωγή. Η τελευταία λειτουργία είναι η πιο σημαντική για τη διατήρηση της ζωής στον πλανήτη μας. Πώς να μη θυμάται κανείς ότι η πρώτη εντολή που δόθηκε από τον Θεό στον Αδάμ και την Εύα ήταν η εξής: «Γίνε καρποφόρος και πληθύνσου». Σε κυτταρικό επίπεδο, τη γενετική λειτουργία επιτελούν τα νουκλεϊκά οξέα (η συστατική ουσία των χρωμοσωμάτων). Θα εξετάσουμε περαιτέρω αυτές τις δομές.

Ας προσθέσουμε επίσης ότι η διατήρηση και η μετάδοση κληρονομικών πληροφοριών στους απογόνους πραγματοποιείται σύμφωνα με έναν ενιαίο μηχανισμό, ο οποίος είναι εντελώς ανεξάρτητος από το επίπεδο οργάνωσης του ατόμου, δηλαδή για τον ιό, και για τα βακτήρια και για τον άνθρωπο. , είναι καθολική.

Ποια είναι η ουσία της κληρονομικότητας

Σε αυτή την εργασία, μελετάμε τη χρωματίνη, η δομή και οι λειτουργίες της οποίας εξαρτώνται άμεσα από την οργάνωση των μορίων νουκλεϊκού οξέος. Το 1869, ο Ελβετός επιστήμονας Miescher ανακάλυψε ενώσεις που εμφανίζουν τις ιδιότητες των οξέων στους πυρήνες των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος, τις οποίες αρχικά ονόμασε νουκλεΐνη και στη συνέχεια νουκλεϊκά οξέα. Από χημική άποψη, πρόκειται για ενώσεις υψηλής μοριακής απόδοσης - πολυμερή. Τα μονομερή τους είναι νουκλεοτίδια που έχουν την ακόλουθη δομή: βάση πουρίνης ή πυριμιδίνης, πεντόζη και το υπόλοιπο Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι δύο τύποι και RNA μπορεί να υπάρχουν στα κύτταρα. Συμπλέκονται με πρωτεΐνες και σχηματίζουν την ουσία των χρωμοσωμάτων. Όπως οι πρωτεΐνες, τα νουκλεϊκά οξέα έχουν πολλά επίπεδα χωρικής οργάνωσης.

Το 1953, οι νικητές του βραβείου Νόμπελ Γουάτσον και Κρικ αποκρυπτογράφησαν τη δομή του DNA. Είναι ένα μόριο που αποτελείται από δύο αλυσίδες που συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου που προκύπτουν μεταξύ αζωτούχων βάσεων σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας (απέναντι από την αδενίνη υπάρχει μια βάση θυμίνης, απέναντι από την κυτοσίνη υπάρχει μια βάση γουανίνης). Η χρωματίνη, τη δομή και τις λειτουργίες της οποίας μελετάμε, περιέχει μόρια δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος και ριβονουκλεϊκού οξέος διαφόρων μορφών. Σε αυτό το θέμα θα σταθούμε αναλυτικότερα στην ενότητα «Επίπεδα Οργάνωσης Χρωματίνης».

Εντοπισμός της ουσίας της κληρονομικότητας στο κύτταρο

Το DNA υπάρχει σε κυτταροδομές όπως ο πυρήνας, καθώς και σε οργανίδια ικανά για διαίρεση - μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αυτά τα οργανίδια εκτελούν τις πιο σημαντικές λειτουργίες στο κύτταρο: καθώς και τη σύνθεση γλυκόζης και το σχηματισμό οξυγόνου στα φυτικά κύτταρα. Κατά τη διάρκεια του συνθετικού σταδίου του κύκλου ζωής, τα μητρικά οργανίδια διπλασιάζονται. Έτσι, τα θυγατρικά κύτταρα, ως αποτέλεσμα της μίτωσης (διαίρεση σωματικών κυττάρων) ή της μείωσης (σχηματισμός ωαρίων και σπέρματος), λαμβάνουν το απαραίτητο οπλοστάσιο κυτταρικών δομών που παρέχουν στα κύτταρα θρεπτικά συστατικά και ενέργεια.

Το ριβονουκλεϊκό οξύ αποτελείται από μία μόνο αλυσίδα και έχει μικρότερο μοριακό βάρος από το DNA. Περιέχεται τόσο στον πυρήνα όσο και στο υαλόπλασμα και είναι επίσης μέρος πολλών κυτταρικών οργανιδίων: ριβοσώματα, μιτοχόνδρια, ενδοπλασματικό δίκτυο, πλαστίδια. Η χρωματίνη σε αυτά τα οργανίδια σχετίζεται με πρωτεΐνες ιστόνης και αποτελεί μέρος των πλασμιδίων - κυκλικά κλειστά μόρια DNA.

Η χρωματίνη και η δομή της

Έτσι, έχουμε διαπιστώσει ότι τα νουκλεϊκά οξέα περιέχονται στην ουσία των χρωμοσωμάτων - τις δομικές μονάδες της κληρονομικότητας. Η χρωματίνη τους κάτω από ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μοιάζει με κόκκους ή νηματοειδείς σχηματισμούς. Περιέχει, εκτός από DNA, και μόρια RNA, καθώς και πρωτεΐνες που παρουσιάζουν βασικές ιδιότητες και ονομάζονται ιστόνες. Όλα τα παραπάνω νουκλεοσώματα. Περιέχονται στα χρωμοσώματα του πυρήνα και ονομάζονται ινίδια (σωληνοειδείς κλωστές). Για να συνοψίσουμε όλα τα παραπάνω, ας ορίσουμε τι είναι η χρωματίνη. Πρόκειται για μια σύνθετη ένωση ειδικών πρωτεϊνών - ιστονών. Δίκλωνα μόρια DNA τυλίγονται πάνω τους, σαν καρούλια, σχηματίζοντας νουκλεοσώματα.

Επίπεδα οργάνωσης χρωματίνης

Η ουσία της κληρονομικότητας έχει διαφορετική δομή, η οποία εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Για παράδειγμα, εξαρτάται από το στάδιο του κύκλου ζωής που βιώνει το κύτταρο: την περίοδο διαίρεσης (μέτωση ή μείωση), την προσυνθετική ή συνθετική περίοδο της μεσόφασης. Από τη μορφή ενός σωληνοειδούς, ή ινιδίου, ως η απλούστερη, προκύπτει περαιτέρω συμπίεση της χρωματίνης. Η ετεροχρωματίνη είναι μια πιο πυκνή κατάσταση, που σχηματίζεται στις ιντρονικές περιοχές του χρωμοσώματος όπου η μεταγραφή είναι αδύνατη. Κατά την περίοδο της κυτταρικής ανάπαυσης - ενδιάμεσης φάσης, όταν δεν υπάρχει διαδικασία διαίρεσης - η ετεροχρωματίνη βρίσκεται στο καρυόπλασμα του πυρήνα κατά μήκος της περιφέρειας, κοντά στη μεμβράνη του. Η συμπίεση του πυρηνικού περιεχομένου συμβαίνει κατά το μετασυνθετικό στάδιο του κύκλου ζωής των κυττάρων, δηλαδή αμέσως πριν από τη διαίρεση.

Από τι εξαρτάται η συμπύκνωση της ουσίας της κληρονομικότητας;

Συνεχίζοντας να μελετούν το ερώτημα «τι είναι η χρωματίνη», οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει ότι η συμπίεσή της εξαρτάται από τις πρωτεΐνες ιστόνης, οι οποίες περιλαμβάνονται στα νουκλεοσώματα μαζί με τα μόρια DNA και RNA. Αποτελούνται από τέσσερις τύπους πρωτεϊνών, που ονομάζονται πυρήνας και συνδέτης. Κατά τη στιγμή της μεταγραφής (διαβάζοντας πληροφορίες από γονίδια χρησιμοποιώντας RNA), η ουσία της κληρονομικότητας συμπυκνώνεται ασθενώς και ονομάζεται ευχρωματίνη.

Επί του παρόντος, τα χαρακτηριστικά κατανομής των μορίων DNA που σχετίζονται με τις πρωτεΐνες ιστόνης συνεχίζουν να μελετώνται. Για παράδειγμα, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η χρωματίνη διαφορετικών τόπων του ίδιου χρωμοσώματος διαφέρει ως προς το επίπεδο συμπύκνωσης. Για παράδειγμα, σε μέρη όπου τα νήματα της ατράκτου, που ονομάζονται κεντρομερή, συνδέονται με το χρωμόσωμα, είναι πιο πυκνό από ό,τι στις τελομερείς περιοχές - τερματικοί τόποι.

Ρυθμιστές γονιδίων και σύνθεση χρωματίνης

Η έννοια της ρύθμισης της γονιδιακής δραστηριότητας, που δημιουργήθηκε από τους Γάλλους γενετιστές Jacob και Monod, παρέχει μια ιδέα για την ύπαρξη περιοχών δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος στις οποίες δεν υπάρχουν πληροφορίες σχετικά με τις πρωτεϊνικές δομές. Επιτελούν καθαρά γραφειοκρατικές - διευθυντικές λειτουργίες. Αυτά τα μέρη των χρωμοσωμάτων που ονομάζονται ρυθμιστικά γονίδια, κατά κανόνα, δεν έχουν πρωτεΐνες ιστόνης στη δομή τους. Η χρωματίνη, που προσδιορίζεται με αλληλουχία, ονομάζεται ανοιχτή.

Κατά τη διάρκεια περαιτέρω έρευνας, διαπιστώθηκε ότι αυτοί οι τόποι περιέχουν αλληλουχίες νουκλεοτιδίων που εμποδίζουν τα σωματίδια πρωτεΐνης να προσκολληθούν σε μόρια DNA. Τέτοιες περιοχές περιέχουν ρυθμιστικά γονίδια: προαγωγείς, ενισχυτές, ενεργοποιητές. Η συμπίεση της χρωματίνης σε αυτά είναι υψηλή και το μήκος αυτών των περιοχών είναι κατά μέσο όρο περίπου 300 nm. Υπάρχει ένας ορισμός της ανοιχτής χρωματίνης σε απομονωμένους πυρήνες, στους οποίους χρησιμοποιείται το ένζυμο DNAse. Πολύ γρήγορα διασπά τους χρωμοσωμικούς τόπους που δεν έχουν πρωτεΐνες ιστόνης. Η χρωματίνη σε αυτές τις περιοχές έχει ονομαστεί υπερευαίσθητη.

Ο ρόλος της ουσίας της κληρονομικότητας

Τα σύμπλοκα που περιλαμβάνουν DNA, RNA και πρωτεΐνη, που ονομάζονται χρωματίνη, εμπλέκονται στην κυτταρική οντογένεση και αλλάζουν τη σύστασή τους ανάλογα με τον τύπο του ιστού, καθώς και το στάδιο ανάπτυξης του οργανισμού στο σύνολό του. Για παράδειγμα, στα επιθηλιακά κύτταρα του δέρματος, γονίδια όπως ο ενισχυτής και ο προαγωγέας μπλοκάρονται από πρωτεΐνες καταστολέα, ενώ αυτά τα ίδια ρυθμιστικά γονίδια στα εκκριτικά κύτταρα του εντερικού επιθηλίου είναι ενεργά και βρίσκονται στη ζώνη της ανοιχτής χρωματίνης. Γενετικοί επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το DNA που δεν κωδικοποιεί πρωτεΐνες αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 95% ολόκληρου του ανθρώπινου γονιδιώματος. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν πολύ περισσότερα γονίδια ελέγχου από αυτά που είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση των πεπτιδίων. Η εισαγωγή μεθόδων όπως τα τσιπ DNA και ο προσδιορισμός αλληλουχίας κατέστησαν δυνατό να μάθουμε τι είναι η χρωματίνη και, ως εκ τούτου, να χαρτογραφήσουμε το ανθρώπινο γονιδίωμα.

Η έρευνα για τη χρωματίνη είναι πολύ σημαντική σε κλάδους της επιστήμης όπως η ανθρώπινη γενετική και η ιατρική γενετική. Αυτό οφείλεται στην απότομα αυξημένη συχνότητα εμφάνισης κληρονομικών ασθενειών - τόσο γενετικών όσο και χρωμοσωμικών. Η έγκαιρη ανίχνευση αυτών των συνδρόμων αυξάνει το ποσοστό των θετικών προγνώσεων στη θεραπεία τους.