Konsep "kromosom" bukanlah hal baru dalam sains seperti yang terlihat pada pandangan pertama. Untuk pertama kalinya, istilah ini diusulkan untuk menunjuk struktur intranuklear sel eukariotik lebih dari 130 tahun yang lalu oleh ahli morfologi W. Waldeyer. Tertanam dalam nama adalah kemampuan struktur intraseluler untuk diwarnai dengan pewarna dasar.
Pertama-tama… Apa itu kromatin?
Chromatin adalah kompleks nukleoprotein. Yaitu, kromatin adalah polimer yang mencakup protein kromosom khusus, nukleosom dan DNA. Protein dapat membuat hingga 65% dari massa kromosom. Kromatin adalah molekul dinamis dan dapat mengambil banyak konfigurasi.
Protein kromatin membentuk bagian penting dari massanya dan dibagi menjadi dua kelompok:
- Protein histon - mengandung asam amino dasar dalam komposisinya (misalnya, arginin dan lisin). Susunan histon kacau dalam bentuk blok di sepanjang molekul DNA.
- Protein non-histon (sekitar 1/5 dari jumlah total histon) - adalah protein intimatriks yang membentuk jaringan struktural dalam inti interfase. Dialah yang menjadi dasar yang menentukan morfologi dan metabolisme nukleus.
Saat ini, dalam sitogenetika, kromatin dibagi menjadi dua varietas: heterokromatin dan eukromatin. Pembagian kromatin menjadi dua spesies terjadi karena kemampuan masing-masing spesies untuk diwarnai dengan pewarna tertentu. Ini adalah teknik pencitraan DNA yang efisien yang digunakan oleh ahli sitologi.
Heterokromatin
Heterokromatin adalah bagian dari kromosom yang sebagian terkondensasi di interfase. Secara fungsional, heterokromatin tidak ada nilainya, karena tidak aktif, khususnya dalam kaitannya dengan transkripsi. Tetapi kemampuannya untuk mewarnai dengan baik banyak digunakan dalam studi histologis.
Struktur heterokromatin
Heterokromatin memiliki struktur sederhana (lihat gambar).
Heterokromatin dikemas dalam globul-globul yang disebut nukleosom. Nukleosom membentuk struktur yang lebih padat dan dengan demikian “mengganggu” membaca informasi dari DNA. Heterokromatin terbentuk dalam proses metilasi histon H3 pada lisin 9, dan selanjutnya berasosiasi dengan protein 1 (HP1 - Protein Heterokromatin 1). Juga berinteraksi dengan protein lain, termasuk H3K9-methyltransferases. Sejumlah besar interaksi protein satu sama lain merupakan syarat untuk mempertahankan heterokromatin dan distribusinya. Struktur primer DNA tidak mempengaruhi pembentukan heterokromatin.
Heterokromatin tidak hanya bagian yang terpisah, tetapi juga seluruh kromosom, yang tetap dalam keadaan terkondensasi di seluruh siklus sel. Mereka berada dalam fase-S dan tunduk pada replikasi. Para ilmuwan percaya bahwa daerah heterokromatin tidak membawa gen yang mengkode protein, atau jumlah gen tersebut sangat kecil. Alih-alih gen tersebut, urutan nukleotida heterokromatin sebagian besar terdiri dari pengulangan sederhana.
Jenis heterokromatin
Heterokromatin terdiri dari dua jenis: fakultatif dan struktural.
- Heterokromatin fakultatif adalah kromatin yang terbentuk selama pembentukan heliks salah satu dari dua kromosom dari spesies yang sama, tidak selalu heterokromatik, tetapi kadang-kadang. Ini berisi gen dengan informasi turun-temurun. Itu dibaca ketika memasuki keadaan eukromatik. Keadaan terkondensasi untuk heterokromatin fakultatif adalah fenomena sementara. Ini adalah perbedaan utamanya dari yang struktural. Contoh heterokromatin fakultatif adalah tubuh kromatin, yang menentukan jenis kelamin wanita. Karena struktur seperti itu terdiri dari dua kromosom X homolog sel somatik, salah satunya hanya dapat membentuk heterokromatin fakultatif.
- Heterokromatin struktural adalah struktur yang dibentuk oleh keadaan tergulung tinggi. Itu bertahan sepanjang siklus. Seperti disebutkan di atas, keadaan terkondensasi untuk heterokromatin struktural adalah fenomena konstan, berbeda dengan yang opsional. Heterokromatin struktural juga disebutkonstitutif, itu terdeteksi dengan baik oleh warna-C. Itu terletak jauh dari nukleus dan menempati daerah sentromer, tetapi kadang-kadang terlokalisasi di daerah lain dari kromosom. Seringkali, selama interfase, agregasi berbagai bagian heterokromatin struktural dapat terjadi, menghasilkan pembentukan kromosentrum. Dalam jenis heterokromatin ini, tidak ada properti transkripsi, yaitu, tidak ada gen struktural. Peran segmen kromosom seperti itu tidak sepenuhnya jelas sampai sekarang, sehingga para ilmuwan cenderung hanya mendukung fungsinya.
Eukromatin
Euchromatin adalah bagian dari kromosom yang terdekondensasi pada interfase. Lokus seperti itu longgar, tetapi pada saat yang sama struktur kompak kecil.
Fitur fungsional eukromatin
Jenis kromatin ini bekerja dan aktif secara fungsional. Itu tidak memiliki sifat pewarnaan dan tidak ditentukan oleh studi histologis. Pada fase mitosis, hampir semua eukromatin memadat dan menjadi bagian integral dari kromosom. Fungsi sintetis selama periode ini, kromosom tidak berfungsi. Oleh karena itu, kromosom seluler dapat berada dalam dua keadaan fungsional dan struktural:
- Kondisi aktif atau bekerja. Pada saat ini, kromosom hampir seluruhnya atau seluruhnya terdekondensasi. Mereka terlibat dalam proses transkripsi dan reduplikasi. Semua proses ini terjadi langsung di inti sel.
- Keadaan dormansi metabolik tidak aktif (tidak bekerja). Dalam keadaan ini, kromosomdipadatkan secara maksimal dan berfungsi sebagai transportasi untuk transfer materi genetik ke sel anak. Dalam keadaan ini, materi genetik juga didistribusikan.
Pada fase akhir mitosis, despiralisasi terjadi dan struktur berwarna lemah dalam bentuk benang yang mengandung gen yang ditranskripsikan terbentuk.
Struktur setiap kromosom memiliki varian lokasi kromatinnya sendiri yang unik: eukromatin dan heterokromatin. Fitur sel ini memungkinkan ahli sitogenetik untuk mengidentifikasi kromosom individu.
