Materiał genetyczny jest nośnikiem informacji genetycznej i dziedziczności. U wszystkich znanych organizmów żywych zapisany jest on w formie cząsteczki chemicznej kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA). W przypadku wirusów (struktur bezkomórkowych, niewykazujących procesów życiowych poza komórką gospodarza) materiał genetyczny występuje również w postaci kwasu rybonukleinowego (RNA). Genom to całość informacji genetycznej (komplet wszystkich genów) definiujący dany organizm. Ze względu na ogromną ilość niesionych informacji, cząsteczki materiału genetycznego muszą być odpowiednio uorganizowane, aby umożliwić jego upakowanie w strukturach komórkowych oraz pozwolić na sterowanie procesami ekspresji i replikacji.
Materiał genetyczny wirusów i eukariontów
Materiał genetyczny wirusów jest zewnętrznie opłaszczony białkami i przyjmuje kulisty lub pałeczkowaty kształt. Genom bakterii ma najczęściej postać pojedynczej kolistej cząsteczki DNA, pofałdowanej przez wewnętrznie związane cząsteczki białek.
Ze względu na swoją wielkość, materiał genetyczny eukariontów posiada najbardziej upakowaną i skomplikowaną strukturę. Pojedyncza cząsteczka ludzkiego DNA ma długość 2 m i zlokalizowana jest w jądrze komórkowym o średnicy 8 μm. Pierwszy poziomem upakowania genomu eukariontów jest nukleosom – odcinek ok. 200 par zasad owiniętych wokół oktameru histonowego, białka zbudowanego z 4 par białkowych podjednostek (H2A, H2B, H3, H4). Fragmenty nici DNA łączące kolejne nukleosomy, związane są białkiem histonowym H1. Całość tworzy strukturę przypominającą sznur korali, która określana jest fibrylą chromatynową. Fibryla może następnie zwijać się spiralnie i łączyć z białkami niehistonowymi tworząc w ten sposób struktury określane jako solenoidy. Tak uorganizowany materiał genetyczny przybiera formę chromatyny – włóknistej struktury zbudowanej z DNA oraz białek histonowych i niehistonowych. W zależności od nasilenia procesów genetycznych wyróżnia się chromatynę luźną (euchromatynę, aktywną genetycznie) oraz chromatynę zwartą (heterochromatynę, nieaktywną genetycznie).
W uproszczeniu kolejne poziomy organizacji DNA eukariontów to:
nić DNA – nukleosom – fibryla chromatynowa – solenoid – chromatyna – chromosom
Podczas podziału komórkowego materiał genetycznych eukariontów ulega maksymalnej spiralizacji do postaci chromosomów. Wyniku replikacji DNA chromosomy wykształcają dwie identyczne chromatydy (ramiona, połówki chromosomu) połączone centromerem. Na etapie anafazy podziału komórkowego centromery pękają, a chromatydy stają się chromosomami potomnymi w stosunku do zreplikowanego chromosomu.
Organizacja materiału genetycznego Wasze opinie