Chất nhiễm sắc là chất dùng để tạo nhiễm sắc thể. Nói chi tiết hơn một chút, chất nhiễm sắc được tạo thành từ DNA, RNA và nhiều loại protein khác nhau. Điều này nằm trong nhân của mỗi tế bào tạo nên con người. Chất này đại diện cho khoảng hai mét phân tử DNA, ở dạng siêu phức hợp. Về phần mình, nhân của tế bào có chiều dài xấp xỉ từ 5 đến 7 micromet.
Chromatin là gì
Mục lục
Đối với định nghĩa sinh học nhiễm sắc, nó đề cập đến cách DNA được trình bày trong nhân tế bào. Nó là chất cơ bản của nhiễm sắc thể nhân thực, và thuộc về sự kết hợp của DNA, RNA và protein được tìm thấy trong nhân giữa các pha của tế bào nhân thực và tạo nên bộ gen của các tế bào này, có chức năng là định hình nhiễm sắc thể sao cho hòa nhập vào nhân của tế bào. Protein có hai loại: histone và protein không histone.
Lịch sử nhiễm sắc thể
Chất này được phát hiện vào năm 1880 nhờ nhà khoa học Walther Flemming, người đã đặt cho nó cái tên như vậy, vì ông thích thuốc nhuộm. Tuy nhiên, những câu chuyện của Flemming được nhà nghiên cứu Albrecht Kossel phát hiện ra 4 năm sau đó. Liên quan đến những tiến bộ đạt được trong việc xác định cấu trúc chất nhiễm sắc còn rất khan hiếm, phải đến những năm 1970, khi những quan sát đầu tiên về sợi nhiễm sắc có thể được thực hiện nhờ vào kính hiển vi điện tử đã được thành lập, điều đó tiết lộ sự tồn tại của nucleosome, đơn vị sau này là đơn vị cơ bản của chất nhiễm sắc, có cấu trúc được chi tiết hóa rõ ràng hơn bằng phương pháp tinh thể học tia X vào năm 1997.
Các loại nhiễm sắc
Nó được phân thành hai loại: euchromatin và heterochromatin. Các đơn vị cơ bản tạo nên chất nhiễm sắc là các nucleosom, được tạo thành từ khoảng 146 cặp base có chiều dài, lần lượt được liên kết với một phức hợp cụ thể gồm tám histon nucleosom. Các loại được trình bày chi tiết bên dưới:
Dị chất nhiễm sắc
- Đây là biểu hiện cô đọng nhất của chất này, nó không làm thay đổi mức độ nén của nó trong suốt chu kỳ tế bào.
- Nó bao gồm các chuỗi DNA có tính lặp lại cao và không hoạt động, không sao chép và tạo thành tâm động của nhiễm sắc thể.
- Chức năng của nó là bảo vệ tính toàn vẹn của nhiễm sắc thể do có sự đóng gói dày đặc và đều đặn với các gen.
Nó có thể được xác định bằng kính hiển vi ánh sáng với màu tối do mật độ của nó. Heterochromatin được chia thành hai nhóm:
Cấu tạo
Nó có vẻ cô đặc cao bởi các trình tự lặp đi lặp lại trong tất cả các loại tế bào và không thể được phiên mã vì nó không chứa thông tin di truyền. Chúng là tâm động và telomere của tất cả các nhiễm sắc thể không biểu hiện DNA của chúng.
Không bắt buộc
Nó khác nhau ở các loại tế bào khác nhau, nó chỉ ngưng tụ trong một số tế bào hoặc thời kỳ phát triển cụ thể của tế bào, chẳng hạn như tiểu thể Barr, được hình thành do dị nhiễm sắc tùy chọn có các vùng hoạt động có thể được phiên mã trong những hoàn cảnh và đặc điểm nhất định. Nó cũng bao gồm DNA vệ tinh.
Euchromatin
- Euchromatin là phần vẫn ở trạng thái ít cô đặc hơn dị nhiễm sắc và được phân bố khắp nhân trong chu kỳ tế bào.
- Nó đại diện cho dạng hoạt động của chất nhiễm sắc trong đó vật chất di truyền được phiên mã. Trạng thái ít cô đặc hơn và khả năng thay đổi linh hoạt của nó làm cho quá trình phiên mã có thể thực hiện được.
- Không phải tất cả chúng đều được phiên mã, tuy nhiên phần còn lại thường được chuyển đổi thành chất dị nhiễm sắc để thu gọn và bảo vệ thông tin di truyền.
- Cấu trúc của nó tương tự như một chiếc vòng cổ ngọc trai, trong đó mỗi viên ngọc trai đại diện cho một nucleosome được tạo thành từ tám loại protein gọi là histone, xung quanh chúng có các cặp DNA.
- Không giống như dị nhiễm sắc, độ nén trong euchromatin đủ thấp để cho phép tiếp cận vật liệu di truyền.
- Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, điều này có thể được xác định bằng kính hiển vi quang học, vì cấu trúc của nó tách biệt hơn và nó được ngâm tẩm với màu sáng.
- Trong tế bào nhân sơ, nó là dạng chất nhiễm sắc duy nhất hiện nay, điều này có thể là do cấu trúc của chất nhiễm sắc đã tiến hóa nhiều năm sau đó.
Vai trò và tầm quan trọng của chất nhiễm sắc
Chức năng của nó là cung cấp thông tin di truyền cần thiết cho các bào quan của tế bào để thực hiện quá trình tổng hợp và phiên mã protein. Chúng cũng truyền và bảo quản thông tin di truyền có trong DNA, nhân đôi DNA trong quá trình sinh sản tế bào.
Ngoài ra, chất này cũng có trong thế giới động vật. Ví dụ, trong chất nhiễm sắc tế bào động vật, chất nhiễm sắc giới tính hình thành như một khối chất nhiễm sắc ngưng tụ trong nhân giao diện, đại diện cho một nhiễm sắc thể X bất hoạt vượt quá số lượng một trong nhân của động vật có vú. Đây còn được gọi là tiểu thể Barr.
Điều này đóng một vai trò điều hòa cơ bản trong sự biểu hiện gen. Các trạng thái nén khác nhau có thể liên quan (mặc dù không rõ ràng) với mức độ phiên mã được biểu hiện bởi các gen được tìm thấy trong các khu vực này. Chất nhiễm sắc có tính ức chế mạnh đối với quá trình phiên mã, vì sự liên kết của DNA với các protein khác nhau làm phức tạp quá trình xử lý các RNA polymerase khác nhau. Do đó, có nhiều loại máy tái cấu trúc nhiễm sắc và sửa đổi histone.
Hiện tại có cái được gọi là " mã histone ". Các histon khác nhau có thể trải qua các biến đổi sau dịch mã, chẳng hạn như methyl hóa, acetyl hóa, phosphoryl hóa, thường được sử dụng ở dư lượng lysine hoặc arginine. Quá trình acetyl hóa có liên quan đến việc kích hoạt phiên mã, vì khi một lysine bị acetyl hóa, tổng điện tích dương của histone giảm, do đó nó có ái lực thấp hơn với DNA (mang điện tích âm).
Do đó, DNA ít bị ràng buộc hơn, do đó cho phép máy phiên mã truy cập. Ngược lại, quá trình methyl hóa có liên quan đến sự ức chế phiên mã và liên kết DNA-histone mạnh hơn (mặc dù điều này không phải lúc nào cũng đúng). Ví dụ, ở nấm men S. pombe, quá trình metyl hóa ở phần dư lysine 9 của histone 3 liên quan đến việc ức chế phiên mã trong dị nhiễm sắc, trong khi sự methyl hóa ở phần dư lysine 4 thúc đẩy sự biểu hiện gen.
Các enzym thực hiện các chức năng điều chỉnh histone là histone acetylases và deacetylases, và histone methylases và demethylases, tạo thành các họ khác nhau mà các thành viên chịu trách nhiệm sửa đổi một phần dư cụ thể trong đuôi dài của histone.
Ngoài các sửa đổi histone, cũng có các máy tái cấu trúc nhiễm sắc thể, chẳng hạn như SAGA, chịu trách nhiệm định vị lại các nucleomes, bằng cách thay thế chúng, xoay chúng hoặc thậm chí giải giáp một phần, loại bỏ một số histones cấu thành nucleosome và sau đó trả lại chúng. Nói chung, máy tái cấu trúc nhiễm sắc rất cần thiết cho quá trình phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn, vì chúng cho phép truy cập và xử lý polymerase.
Một cách khác để đánh dấu chất nhiễm sắc là "không hoạt động" có thể xảy ra ở mức độ methyl hóa DNA, trong các tế bào thuộc các dinucleotide CpG. Nói chung, quá trình metyl hóa DNA và nhiễm sắc thể là quá trình hiệp đồng, vì ví dụ, khi DNA được metyl hóa, có các enzym metyl hóa histone có thể nhận ra các cytosine đã metyl hóa và các histon đã metyl hóa. Tương tự, các enzym metyl hóa ADN có thể nhận ra các histon đã được metyl hóa và do đó tiếp tục quá trình metyl hóa ở cấp độ ADN.
Câu hỏi thường gặp về Chromatin
Nêu đặc điểm của chất nhiễm sắc?
Nó có đặc điểm là chứa gần gấp đôi số lượng protein so với vật chất di truyền. Các protein quan trọng nhất trong phức hợp này là histone, là các protein nhỏ tích điện dương liên kết với DNA thông qua các tương tác tĩnh điện. Ngoài ra, chất nhiễm sắc có hơn một nghìn protein histone khác nhau. Đơn vị cơ bản của chất nhiễm sắc là nucleosome, bao gồm sự kết hợp của các histon và DNA.Chất nhiễm sắc được tạo thành như thế nào?
Nó được tạo thành từ sự kết hợp của các protein gọi là histone, là các protein cơ bản được hình thành từ arginine và lysine, với DNA và RNA, nơi có chức năng định hình nhiễm sắc thể để nó được tích hợp vào nhân tế bào.Cấu trúc của chất nhiễm sắc là gì?
Siêu cấu trúc của chất nhiễm sắc dựa trên: histon, tạo thành nucleosom (tám protein histone + một sợi DNA 200 cặp bazơ). Mỗi nucleosome liên kết với một loại histone khác nhau, H1 và chất nhiễm sắc cô đặc được hình thành.Sự khác nhau giữa chất nhiễm sắc và nhiễm sắc thể là gì?
Đối với chất nhiễm sắc, nó là chất cơ bản của nhân tế bào, và cấu tạo hóa học của nó chỉ đơn giản là các sợi DNA ở các mức độ cô đặc khác nhau.Mặt khác, nhiễm sắc thể là cấu trúc bên trong tế bào chứa thông tin di truyền và mỗi nhiễm sắc thể được tạo thành từ một phân tử DNA, liên kết với RNA và protein.
