Биолошки науки

Извонредни прашања: како од еден геном се добиваат стотици типови на клетки?

Во текот на нашите животи, секојдневно се среќаваме со разни кодови. Азбуката е тип на таков код кој што е потребен за секојдневното човечко битствување и комуникација. На пример, ако ги земеме буквите “О” “А” “К” и “Л” во следниот редослед К-О-Л-А, веднаш знаеме дека означуваaт “моторно возило кое што се користи за транспорт.”

Слично функционира и кодот на животот на Земјата, наречен ДНК (деоксирибонуклеинска киселина). За разлика од македонската азбука која што има 31 буква, ДНК кодот се состои од само 4 букви: A (аденин), T (тимин), Г (гванин) и Ц (цитозин). Исто како што линеарниот редослед на буквите во еден збор го даваат неговото значење, редоследот на линеарната секвенца на различни комбинации во овие четири букви ги даваат инструкциите или “рецептата” за градбата, растот, развојот и запазувањето на еден организам. Целoсната информација за функционирањето на еден организам се наоѓа во неговата ДНК секвенца, а севкупноста на таа генетска информација се нарекува геном.

Секоја биолошка единка во себе носи уникатен геном чиј редослед на генетските букви А, Т, Г, и Ц е потполно ист во сите типови на клетки коишто ја градат таа засебна единка. Како е возможно една иста информација во еден ист организам да кодира различни типови на функционалности, во случајов клетки со различни функции (мускулни, мозочни, срцеви, панкреасни итн)? Како може една иста информација да дава стотици клеточни идентитети? Тоа е едно од најизвонредните прашања што ги поставила модерната биологија. Најпростиот одговор е – архитектура, пакување и достапност.

Имено секоја клетка во човечкиот организам се состои од ДНК молекула којашто доколку линеарно се истегне од едниот до другиот крај ќе биде долга неверојатни 2 метри. Овие 2 метри на ДНК треба да бидат спакувани во клеточното јадро кое што има просечна големина од 5-10 микрометри, што значи дека секоја ДНК молекула треба да биде кондензирана најмалку 500 000 пати од својата оригинална големина. Клетките еволуирале многу ефективен начин на пакување на своите ДНК молекули во клеточното јадро: 147 базни парови (букви) од ДНК се обвиткани околу протеини што се викаат хистони и заедно со нив го формираат основното ниво на организација на хроматинот, наречено нуклеозом. Нуклеозомите го формираат првото ниво на пакување, па се самоорганизираат во нишки што додатно ја пакуваат ДНК молекулата, за на крај овие нишки да се организираат во комплексна хроматинска архитектура којашто се уште не е целосно утврдена. На Слика 1, се прикажани неколку нивоа на пакување на ДНК, од коишто 30 и 1400 нанометарското се со сигурност утврдени.

Слика 1. Структурна организација на ДНК молекулата во повисоки нивоа на пакување. Преземена и модифицирана од LIFE: THE SCIENCE OF BIOLOGY, Seventh Edition.

Спакувана на овој начин, информацијата содржана во ДНК молекулата по автоматизам е енкриптирана или со други зборови недостапна за клеточната машинерија што ја чита и толкува истата. Секој тип на специјализирана клетка, иако ја носи истата енкриптирана ДНК информација во себе, декодира (чита) само одреден и строго селектиран дел од неа. Прочитаниот дел ја специфицира (дефинира) нејзината клеточна програма и идентитет, по кој што клетката ќе се раководи во текот на нејзиниот животен век. Секоја клеточна програма отелотворува посебна функција. Само на овој начин е возможно од еден единствен геном да се добијат стотици типови на клетки со специјализирани функции (пр. мускулни, мозочни, срцеви, панкреасни итн).

Науката којашто се занимава со изучување на механизмите коишто влијаат врз отвореноста или затвореноста на хроматинските нишки се вика епигенетика. Сите механизми што ја регулираат достапноста на ДНК кодот за полесно читање и формирање на клеточни идентитети се викаат епигенетски механизми. Повеќе за епигенетика и основните епигенетски механизми во следните написи.


Клучни зборови и термини:

Деоксирибонуклеинска киселина (ДНК) – молекулата којашто ги содржи инструкциите за развојот, растот и запазувањето на еден организам.

Хроматин – комплексот на ДНК и хистони (нуклеозом) заедно со нехистонски протеини и РНК кои што се сврзуваат за нуклеозомот. Хроматинот формира разни тродимензионални структури.

Слични статии

Претходен написи
Stroop ефект: кога неважниот дел од стимулот не може да се игнорира
Следен напис
Запознавање со науката на визуелизирање преку пример

Напишете коментар

Вашата адреса за е-пошта нема да биде објавена. Задолжителните полиња се означени со *

Пополнете го ова поле
Пополнете го ова поле
Ве молам, внесете валидна адреса за е-пошта.

Мени

Споделете со пријателите