Skip to main content
Global

3.13: חומצות גרעין - אריזת DNA

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    209968

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מטרות למידה
    • תאר כיצד DNA ארוז בצורה שונה בפרוקריוטים ובאוקריוטים

    אוקריוט מכיל גרעין מוגדר היטב, ואילו בפרוקריוטים הכרומוזום טמון בציטופלזמה באזור הנקרא נוקלאואיד. בתאים אוקריוטיים, סינתזת DNA ו- RNA מתרחשת בתא נפרד מסינתזת החלבון. בתאים פרוקריוטים, שני התהליכים מתרחשים יחד. אילו יתרונות עשויים להיות להפרדת התהליכים? אילו יתרונות עשויים להיות בכך שהם מתרחשים יחד?

    דמות
    איור\(\PageIndex{1}\): תאים אוקריוטיים ופרוקריוטים: אוקריוט מכיל גרעין מוגדר היטב, ואילו בפרוקריוטים, הכרומוזום טמון בציטופלזמה באזור הנקרא נוקלאואיד.

    גודל הגנום באחד הפרוקריוטים הנחקרים ביותר, E.coli, הוא 4.6 מיליון זוגות בסיסים (כ-1.1 מ"מ, אם נחתכים ונמתחים). אז איך זה משתלב בתוך תא חיידקי קטן? ה- DNA מעוות על ידי מה שמכונה סלילת-על. סלילת-על פירושו ש- DNA נמצא מתחת לפצע (פחות מסיבובים אחד של הסליל לכל 10 זוגות בסיסים) או פצע יתר (יותר מפנייה אחת לכל 10 זוגות בסיסים) ממצבו הרגוע הרגיל. ידוע כי חלק מהחלבונים מעורבים בסליל העל; חלבונים ואנזימים אחרים כגון DNA gyrase מסייעים בשמירה על המבנה המפותל.

    אוקריוטים, שכל הכרומוזומים שלהם מורכבים ממולקולת DNA לינארית, משתמשים בסוג אחר של אסטרטגיית אריזה כדי להתאים את ה- DNA שלהם בתוך הגרעין. ברמה הבסיסית ביותר, ה- DNA עטוף סביב חלבונים המכונים היסטונים ליצירת מבנים הנקראים נוקלאוזומים. ההיסטונים הם חלבונים שמורים אבולוציונית העשירים בחומצות אמינו בסיסיות ויוצרים אוקטמר. ה- DNA (שהוא טעון שלילי בגלל קבוצות הפוספט) עטוף בחוזקה סביב ליבת ההיסטון. נוקלאוזום זה מקושר לזה הבא בעזרת DNA מקשר. זה ידוע גם כמבנה "חרוזים על חוט". זה נדחס עוד יותר לסיב 30 ננומטר, שהוא קוטר המבנה. בשלב המטאפאזה הכרומוזומים הם הקומפקטיים ביותר, ברוחב של כ-700 ננומטר, ונמצאים בשיתוף עם חלבוני פיגום.

    דמות
    איור\(\PageIndex{1}\): כרומוזומים אוקריוטיים: דמויות אלו ממחישות את הדחיסה של הכרומוזום האוקריוטי.

    באינטרפאז, לכרומוזומים האוקריוטיים יש שני אזורים נפרדים שניתן להבחין בהם על ידי צביעה. האזור הארוז היטב ידוע בשם הטרוכרומטין, והאזור הפחות צפוף ידוע בשם אאוכרומטין.

    הטרוכרומטין מכיל בדרך כלל גנים שאינם באים לידי ביטוי, והוא נמצא באזורי הצנטרומרים והטלומרים. האוכרומטין מכיל בדרך כלל גנים המתועתקים, כאשר DNA ארוז סביב נוקלאוזומים אך אינו דחוס עוד יותר.

    נקודות מפתח

    • בתאים אוקריוטיים, סינתזת DNA ו- RNA מתרחשת במיקום שונה מסינתזת חלבון; בתאים פרוקריוטים, שני התהליכים הללו מתרחשים יחד.
    • ה-DNA "מפותל" בתאים פרוקריוטיים, כלומר ה-DNA נמצא מתחת לפצע או פצע יתר ממצבו הרגוע הרגיל.
    • בתאים אוקריוטיים, ה- DNA עטוף סביב חלבונים המכונים היסטונים ליצירת מבנים הנקראים נוקלאוזומים.

    מונחי מפתח

    • נוקלאוזומים: יחידת המשנה הבסיסית של הכרומטין, המורכבת מקצת פחות משני סיבובים של DNA העטופים סביב קבוצה של שמונה חלבונים הנקראים היסטונים.
    • היסטונים: מרכיבי החלבון העיקריים של הכרומטין, הפועלים כסלילים שסביבם מתפתל ה- DNA.