Was ist die Struktur und Funktion von Chromatin?

Chromatinist eine Masse genetischen Materials, bestehend aus DNA und Proteinen, die während der eukaryotischen Zellteilung zu Chromosomen kondensieren. Chromatin befindet sich im Zellkern unserer Zellen.

Die Hauptfunktion von Chromatin besteht darin, die DNA zu einer kompakten Einheit zu komprimieren, die weniger voluminös ist und in den Kern passt. Chromatin besteht aus Komplexen kleiner Proteine, die als Histone und DNA bekannt sind.

Histone helfen dabei, DNA in Strukturen zu organisieren, die als Nukleosomen bezeichnet werden, indem sie eine Basis bereitstellen, auf der die DNA herumgewickelt werden kann. Ein Nukleosom besteht aus einer DNA-Sequenz von ungefähr 150 Basenpaaren, die um einen Satz von acht Histonen gewickelt ist, die als Oktamer bezeichnet werden.

Das Nukleosom wird weiter gefaltet, um eine Chromatinfaser herzustellen. Chromatinfasern werden gewickelt und kondensiert, um Chromosomen zu bilden. Chromatin macht es möglich, dass viele Zellprozesse ablaufen, einschließlich DNA-Replikation, Transkription, DNA-Reparatur, genetische Rekombination und Zellteilung.

Euchromatin und Heterochromatin

Chromatin in einer Zelle kann in Abhängigkeit vom Stadium einer Zelle im Zellzyklus in unterschiedlichem Maße verdichtet werden.

Chromatin kommt im Zellkern als Euchromatin oder Heterochromatin vor. Während der Zwischenphase des Zyklus teilt sich die Zelle nicht, sondern befindet sich in einer Wachstumsphase.

Der größte Teil des Chromatins liegt in einer weniger kompakten Form vor, die als Euchromatin bekannt ist. Ein größerer Teil der DNA wird in Euchromatin exponiert, so dass Replikation und DNA-Transkription stattfinden können.

Während der Transkription wickelt sich die DNA-Doppelhelix ab und öffnet sich, damit die Gene, die für Proteine ​​kodieren, kopiert werden können. DNA-Replikation und -Transkription sind erforderlich, damit die Zelle DNA, Proteine ​​und Organellen zur Vorbereitung der Zellteilung (Mitose oder Meiose) synthetisieren kann..

Ein kleiner Prozentsatz von Chromatin liegt als Heterochromatin während der Zwischenphase vor. Dieses Chromatin ist dicht gepackt und erlaubt keine Gentranskription. Heterochromatin färbt sich dunkler mit Farbstoffen als Euchromatin.

Chromatin bei Mitose

Prophase: Während der Prophase der Mitose werden Chromatinfasern zu Chromosomen gewickelt. Jedes replizierte Chromosom besteht aus zwei Chromatiden, die an einem Zentromer verbunden sind.

Metaphase: Während der Metaphase wird das Chromatin extrem kondensiert. Die Chromosomen richten sich an der Metaphasenplatte aus.

Anaphase: Während der Anaphase trennen sich die gepaarten Chromosomen (Schwesterchromatiden) und werden mit Spindelmikrotubuli zu entgegengesetzten Enden der Zelle gezogen.

Telophase: In der Telophase wird jedes neue Tochterchromosom in einen eigenen Kern unterteilt. Chromatinfasern wickeln sich ab und werden weniger kondensiert. Nach der Zytokinese entstehen zwei genetisch identische Tochterzellen. Jede Zelle hat die gleiche Anzahl von Chromosomen. Die Chromosomen wickeln sich weiter ab und dehnen sich zu Chromatin.

Chromatin, Chromosom und Chromatid

Menschen haben oft Probleme, den Unterschied zwischen den Begriffen Chromatin, Chromosom und Chromatid zu erkennen. Während alle drei Strukturen aus DNA bestehen und sich im Kern befinden, ist jede eindeutig definiert.

• Chromatin besteht aus DNA und Histonen, die in dünne, fadenförmige Fasern verpackt sind. Diese Chromatinfasern sind nicht kondensiert, sondern können entweder in kompakter Form (Heterochromatin) oder in weniger kompakter Form (Euchromatin) vorliegen. Prozesse, einschließlich DNA-Replikation, -Transkription und -Rekombination, finden in Euchromatin statt. Während der Zellteilung kondensiert Chromatin zu Chromosomen.
• Chromosomen sind einzelsträngige Gruppierungen von kondensiertem Chromatin. Während der Zellteilungsprozesse von Mitose und Meiose replizieren sich Chromosomen, um sicherzustellen, dass jede neue Tochterzelle die richtige Anzahl von Chromosomen erhält. Ein dupliziertes Chromosom ist doppelsträngig und hat die bekannte X-Form. Die beiden Stränge sind identisch und in einem zentralen Bereich, dem Zentromer, verbunden.
• Ein Chromatid ist einer der beiden Stränge eines replizierten Chromosoms. Chromatiden, die durch ein Zentromer verbunden sind, werden Schwesterchromatiden genannt. Am Ende der Zellteilung trennen sich Schwesterchromatiden und werden zu Tochterchromosomen in den neu gebildeten Tochterzellen.