Materiał genetyczny

Genom jest to całość kwasu nukleinowego lub inaczej komplet wszystkich genów, który stanowi informację genetyczną organizmu. Wielkość genomu zazwyczaj określa się ją poprzez podanie liczby par zasad (nukleotydów) tworzących cały DNA. U większości organizmów genom przybiera postać dwuniciowego DNA. Genom wirusów występuje w formie jednoniciowego DNA oraz jedno lub dwuniciowego RNA.

Ponieważ wielkość genomu znaczenie przekracza rozmiary komórek, dlatego zawsze występuje w formie upakowanej. U wirusów kwas nukleinowy połączony jest z białkami, które opłaszczają go od zewnętrz – powstały w ten sposób kompleks przyjmuje pałeczkowaty lub kulisty kształt. U bakterii genom stanowi jedna kolista cząsteczka silnie pofałdowanego DNA związanego z leżącym wewnątrz białkami. Genom organizmów eukariotycznych przyjmuję najbardziej skomplikowaną strukturę.

Struktura genomu organizmów eukariotycznych

W komórkach eukariontów licząca około 2 metry cząsteczka DNA jest powiązana z białkami histonowymi. Odcinek DNA o długości ok. 200 par zasad nawinięty jest na oktamer histonowy, czyli cząsteczkę w kształcie dysku, którą tworzą 4 pary białek histonowych (H2A, H2B, H3, H4). Tak utworzona struktura to nukleosom.

Model nukleosomu
Model nukleosomu/Marek Mazurkiewicz (07.11.2011)/
commons.wikimedia.org

Odcinki DNA występujące pomiędzy nukleosomami powiązane są z białkiem histonowym H1. Nukleosomy tworzą strukturę wyższego rzędu – fibrylę chromatynową, która przypomina sznur korali (nukleosomy na nici DNA). Ta natomiast zwija się spiralnie w solenoid, którego pofałdowane pętle tzw. domeny powiązana są białkami niehistonowymi.

DNA, białka histonowe i niehistonowe tworzą włóknistą substancje – chromatynę, którą ze względu na stopień kondensacji dzielimy na euchromatynę (chromatyna luźna, aktywna genetycznie) i heterochromatynę (chromatyna zwarta, nieaktywna genetycznie).

W jadrze komórkowym, które ulega podziałowi występują chromosomy, czyli struktury, które powstają w wyniku maksymalnej spiralizacji chromatyny.

Każdy typowy chromosom składa się z dwóch chromatyd, czyli połówek połączonych ze sobą centromerem.

W zależności od umiejscowienie chromosomu wyróżniamy następujące rodzaje chromosomów:

metacentryczne – to takie, w których centromer znajduje się w połowie długości chromatyd
akrocentryczne – to takie, w których centromer znajduje się w pobliżu końca chromatyd, które dzieli na krótsze i dłuższe ramiona
telocentryczne – to takie, w których centromer znajduje się na końcu chromatyd