Il DNA, la sostanza responsabile dell'espressione del corredo genetico di tutti gli organismi viventi, è una molecola lunga e stretta composta da una spina dorsale zucchero-fosfato che supporta una precisa sequenza di molecole più piccole chiamate basi nucleotidiche. Le cellule leggono sezioni di DNA chiamate geni per controllare la produzione di proteine ​​che stabiliscono le caratteristiche della cellula. La cromatina e i cromosomi sono forme diverse dello stesso materiale, confezionano molecole di DNA per adattarsi e operare in cellule minuscole.

Sfida di confezionamento

Gli organismi eucarioti, che includono tutte le forme di vita più semplici, hanno cellule che contengono una regione murata centrale chiamata nucleo. La maggior parte del DNA di una cellula risiede nel nucleo, il che crea una vera e propria sfida di confezionamento. Se si estendeva tutto il DNA in una cellula umana, si estenderebbe di circa 3 metri. La natura ha trovato il modo di riempire tutto quel DNA in un nucleo che ha un diametro di 1 /100.000 di metro. Non solo la cellula deve comprimere strettamente il DNA nucleare, ma deve anche organizzare sensibilmente il DNA in modo che una cellula possa accedere alle porzioni che vuole usare.

Chromatin

La cromatina è una combinazione di DNA , acidi ribonucleici e proteine ​​chiamate istoni che riempiono il nucleo cellulare. Gli istoni si attaccano e comprimono i doppi elica del DNA. La cromatina forma strutture simili a sfere chiamate nucleosomi, comprimendo il DNA di un fattore di sei. La stringa di perle si avvolge quindi in una forma a tubo cavo, il solenoide, che è 40 volte più compatto. La cromatina può ottenere in parte una compressione elevata neutralizzando le cariche elettriche negative che predominano in tutta la molecola del DNA e che altrimenti resisterebbero alla compressione. Un tipo di cromatina, chiamata euchromatina, regola attivamente l'attività dei geni, mentre l'eterocromatina mantiene le regioni inattive della molecola di DNA strettamente legate.

Cromosomi

I cromosomi si formano quando una cellula sta per dividersi, a cui tempo la cromatina simile a spaghetti si comprime ancora di più, di un fattore di 10.000. Il corpo condensato risultante è un cromosoma, che di solito assomiglia a una grande X. I quattro bracci della X si uniscono alla parte centrale chiamata centromero. La maggior parte delle cellule umane ha 46 cromosomi in due gruppi di 23, ciascuno set donato da un genitore. I cromosomi si duplicano e si distribuiscono uniformemente su ogni cellula figlia durante la divisione cellulare. Dopo che la divisione cellulare è terminata, i cromosomi entrano in un periodo chiamato interfase e rientrano nei filamenti di cromatina.

Condensa e rilassamento

La trascrizione si verifica solo durante l'interfase. Durante la trascrizione, la cellula copia specifici geni del DNA su RNA, che successivamente si traduce in proteine. Durante l'interfase, la cromatina è relativamente rilassata, permettendo al meccanismo di trascrizione della cellula di accedere ai geni del DNA. L'eucromatina circonda i geni che possono essere trascritti e svolge un ruolo attivo nel processo. L'eterocromatina si attacca a porzioni inattive della molecola di DNA. La cromatina si condensa in cromosomi e poi si rilassa nuovamente quando la cellula si alterna tra divisione e interfase.