Kromoszómák, kromatidák és a kromatinállomány

Mielőtt belemennék a sejtosztódás részletezésébe, talán beszéljünk kicsit a DNS-t körülvevő sok szakszóról! Nemcsak sokan vannak, de nagyon hasonlítanak is egymásra, ami zavaró lehet. Ezért először beszéljünk arról, hogy a DNS-ből hogy jön létre még több DNS, hogy készülnek a másolatok, vagy hogy hogyan jönnek létre a fehérjék – minderről beszéltünk már a DNS-ről szóló videóban. Tehát, van nekünk itt egy... Iderajzolok egy rövid DNS-szakaszt. Itt egy A, egy G, a T... legyen két T, majd jöjjön két C. Egy rövid szakasz, folytatódik tovább. Természetesen ez egy kettős spirál, itt vannak a komplementer bázisok. Ezeket más színnel rajzolom. Tehát az A komplementere a T, G-nek a C: hidrogénkötéseket hoz létre vele. A T párja az A, a T-nek az A, a C-nek a G, és megint C-G. És aztán persze így megy tovább az egész, mindkét irányban. Ez a DNS egy csomó különböző folyamatban vesz részt. Gondoljunk például a testi sejtekre, mikor mondjuk új és új hámsejtekre van szükség. Ilyenkor a DNS-ről másolat készül, ezt a folyamatot nevezzük replikációnak. Tehát replikáljuk a DNS-t. Replikálom is rögtön. Vajon hogy készül a DNS-ről másolat? Ez az egyik gyönyörű dolog a DNS szerveződésében. Replikáció. Na most, nagyban egyszerűsítek, de a lényeg az, hogy ez a két szál elválik, és ez nem magától történik. Egy rakás fehérje és enzim vesz részt a folyamatban, de az apró részletekről majd egy másik videóban lesz szó. Tehát ez a kettő itt elválik egymástól. Felteszem ide. Elválnak egymástól. Veszem a másikat is. Túl nagy a kijelölés. Valahogy így. Tehát elválnak egymástól, De vajon mi történik ezután? Kitörlöm... ...ezeket itt... Kitörlöm szépen. Tehát itt ez a két DNS-szál, bázispárokkal kapcsolódnak. Most pedig elválnak egymástól. És ilyenkor mihez tudnak kezdeni magukban? Templáttá (mintává) válnak egy másik szál számára! Iderajzolok egy... Itt van ez a szál magában, majd egyszer csak érkezik egy timin bázis, és becsatlakozik ide, és a nukleotidok szépen felsorakoznak. Jön tehát egy timin, egy citozin, egy adenin, adenin, guanin, guanin... és így tovább. Nézzük a másik szálat, ezt a zöldet itt, ami korábban a kékhez kapcsolódott. Ugyanez fog történni vele. Jön egy adenin, egy guanin, egy timin, még egy timin, citozin, citozin. Mi is történt eddig? Elválasztottuk a két szálat, majd kiegészítettük a bázispárokat, vagyis duplikáltuk a molekulát, igaz? A részleteket majd megbeszéljük később, de ez a lényeg. Így készül másolat a DNS-ről. És különösen majd ha beszélünk a mitózisról és a meiózisról, lesz olyan, hogy azt mondom: „és itt történik a replikáció”. A másik kifejezés pedig, amit majd gyakran fogsz hallani és amiről sokat beszéltem a DNS-es videóban, a transzkripció. A DNS-es videóban nem foglalkoztunk sokat a DNS duplikálódásával, de egy csodálatos dolog a kettős spirál elrendezésben, hogy milyen egyszerű megkettőzni. Csak szétválasztod a két szálat, a két spirált, mindegyik az új szál templátja lesz. Kész is a másolat! A transzkripcióra azért van szükség, hogy a DNS-ről fehérjék íródjanak át. De a transzkripció egy köztes állomás. Ekkor készül a DNS-ről... az mRNS. Majd az mRNS elhagyja a sejtmagot, elmegy a riboszómákhoz – mindjárt mondom majd. Megismételjük ugyanezt. A két szál a transzkripció során ugyanúgy elválik egymástól. Itt az egyik szál, itt pedig a másik. De talán célszerűbb, ha csak az egyik felét mutatom, így ezt kitörlöm. Mondjuk, hogy csak a zöld (kódoló) szálat fogjuk átírni. Kitörlöm ezt itt. Hoppá, rossz szín! Tehát kitörlöm ezt itt. És ahelyett, hogy dezoxiribonukleotidok (dezoxiribózt tartalmazó nukleotidok) állnának párba az eredeti DNS-szállal, ribózt tartalmazó ribonukleotidok fognak bekötni. Az RNS-t rózsaszínnel rajzolom. Tehát nukleotidok érkeznek. A DNS dezoxitiminjéhez adenin köt be. Guanin. Na most, ha RNS-ről van szó, ide timin helyett uracil kell. Uracil, citozin, citozin... és így tovább. Ez az mRNS. Most pedig leválik. A leváló mRNS elhagyja a sejtmagot. Elhagyja a sejtmagot, és aztán következik a transzláció. Transzláció. Ez az, amikor az mRNS-ről fehérje készül. Jusson eszedbe a DNS-videó, ahol beszéltem kicsit a tRNS-ről is. A transzfer RNS-ről, amely kis kamionként elszállítja az aminosavakat az mRNS-hez, és mindez a riboszómáknak nevezett sejtalkotókhoz kapcsolódva történik. A transzláció alapvetően az mRNS-től a fehérjék felé történik, ahogy azt a másik videóban láttuk. Itt van ez a szál – idemásolom. Ez a szál leválik. Átmásolom az egészet. Tehát ez a szál leválik, elhagyja a sejtmagot (kitörlöm ezt itt), majd jönnek a kis „tRNS-kamionok”, amelyek hozzák a... Ide jön a tRNS. Lássuk csak! Adenin, adenin, guanin, guanin. Ez a tRNS. Ez [a rózsaszín] a kodon, az mRNS bázishármasa, a [sárga] tRNS-hez pedig egy aminosav kötődik. Itt egy másik tRNS. Nézzük csak! Uracil, citozin, adenin. Ehhez a tRNS-hez egy másik aminosav kötődik. Egy másik aminosav. Mindez a riboszómákon. Majd az aminosavak között kötés jön létre, így jön létre az aminosavak lánca, vagyis a fehérje. Összefoglalva: a fehérjék alakja jellemzően nagyon bonyolult. Mindezt csak azért mutattam be, hogy értsd, hogy mi micsoda a DNS körül. Tehát ha a DNS-ből kiindulva DNS-másolat készül, akkor ez a replikáció. Lemásoljuk a DNS-t. Replikáció. Ha pedig DNS-ből indulunk ki, és mRNS készül, a DNS-templát mintájára, akkor ez a transzkripció. Átírjuk az információt egyik molekulatípusról a másikra. Transzkripció. Ha pedig az mRNS elhagyja a sejtmagot, – iderajzolom körbe a sejtet, így érthetőbb lesz. Ha ez maga a sejt (a sejtalkotókról máskor lesz szó), tehát ez a sejt, és a sejtmag a központja. Itt található az összes DNS [kivéve a mitokondrium és a színtest saját DNS-ét]. A replikáció és a transzkripció itt zajlik, majd az mRNS elhagyja a sejtmagot, és a riboszómákon (később még beszélünk róluk) megtörténik a transzláció, vagyis kialakulnak a fehérjék. Tehát mRNS → fehérje = transzláció. Lefordítjuk a DNS genetikai kódját a fehérjék „nyelvére”. Ez a transzláció. Nagyon kifejező szavak, ha belegondolsz. De fontos, hogy jól használd őket, ha a különböző folyamatokról beszélsz. Lássuk a további szakkifejezéseket a DNS kapcsán. Mikor először hallottam őket, borzasztóan megzavartak. A kromoszóma szavai. Leírom őket, így egyből látszik, hogy milyen hasonlóak: Kromoszóma, kromatin, és kromatida. A kromoszóma (már beszéltünk róla), DNS-t tartalmaz. Van egy DNS-szál, illetve egy kettős spirál. Ebben a DNS-ben (ha belenagyítok, látszik is), két spirál van jelen, és persze ezek bázispárjai kapcsolódnak egymáshoz. Be is rajzolok pár kapcsolódó bázispárt... így. Tehát, csak hogy érthető legyek: ez a zöld vonal itt valójában egy kettős spirál. A kettős spirál hisztonoknak nevezett fehérjék köré tekeredik. A kettős spirál a hisztonok köré tekeredik. Például itt egy ilyen feltekeredés, itt a következő, itt a következő. Itt helyezkednek el a hisztonok, amelyek tehát fehérjék. Fehérjék. Ha erről az egész struktúráról beszélünk, amely a DNS és fehérjék kombinációja (a fehérjék felelősek a szerkezetért), és amely egyre szorosabbra tekeredik a fehérjék körül, és függően a sejtciklus adott fázisától, különönböző struktúrákat hoz létre. Tehát ha a nukleinsavról, vagyis a DNS-ről beszélünk, a kapcsolódó fehérjékkel együtt, akkor ez a kromatin (kromatinállomány). Kromatin = DNS + hiszton (struktúrfehérjék). Ez utóbbiak biztosítják a kromatin alakját. Az egész kromatin-koncepciót azért kezdték el használni, mert... ha egy sejtre gondolunk... Például mindig, amikor korábban egy sejtmagot rajzoltam, akkor általában jól körülírható struktúrákat rajzoltam. Mondom is... Mondjuk, hogy ez egy sejtmag. Jól körülhatárolható struktúrákat szoktam rajzolni. Itt van egy, aztán egy másik, egy kicsit rövidebb, itt a párja: ezek a homológ kromoszómák. Tehát ezeket a kromoszómákat rajzoltam eddig is, igaz? És minden egyes kromoszóma, pl. az előző videóban is, alapvetően hosszú-hosszú DNS-láncból áll, amelyek fel vannak tekeredve egymás köré. Ha így rajzolom, és belenagyítunk, akkor látszik, hogy ez egyetlen DNS-molekula, csak fel van tekeredve [a hisztonok köré], így. A homológ párja pedig... Talán láttad már a videómat a változatosságról. Szó volt benne a homológ kromoszómákról, amelyek kb. ugyanazokat a géneket hordozzák, de eltérő változatokat. Ha a kék kromoszóma apai, akkor a piros az anyai, de ezek alapvetően ugyanazokat a géneket hordozzák. Tehát ha erről az egy láncról beszélünk, pl. erről a láncról, amelyet az apámtól örököltem, akkor ezt a DNS-tartalmú struktúrát kromoszómának nevezzük. Ha pedig általános értelemben beszélünk róla, és ezt szeretném, ha értenéd: a DNS ezt az alakot csak a sejtciklus bizonyos fázisaiban veszi fel. Például a sejtosztódáskor, de a replikáció [S-fázis] során nem. A sejtosztódáskor viszont fontos, hogy a DNS felvegye ezt a markáns alakzatot. A sejt életének döntő részében a DNS teszi a dolgát: fehérjék készülnek róla, vagyis zajlik a transzkripció és a transzláció a DNS mintájára. Ekkor a DNS nem lehet így becsomagolva. Ugyanis ha be lenne, akkor az megnehezítené a replikációs és transzkripciós enzimek dolgát, hogy odaférjenek, és fehérjéket, egyebeket hozzanak létre. Alapesetben a DNS (hadd rajzoljam le ugyanezt a sejtmagot), tehát alapesetben nem látod a DNS-t egy egyszerű fénymikroszkóppal. Olyan kis vékonyak a molekulák, ráadásul egyenletesen oszlanak el a sejtmagban. Iderajzoltam az egyiket, és a másik... legyen akkor ez itt. És akkor jönnek a rövidek... így. És ugye, hogy nem látod? Nem a szokásos határozott struktúra. De ez az alapállapot, ahogy többnyire kinéz. Itt a másik rövid szál... így. Tehát amit itt látsz, az csak egy massza, ami DNS-ből és fehérjéből áll, és ez az, amit kromatinállománynak hívunk. Kromatin. Tehát a szavak hasonlóak és összezavarhatnak. De még egyszer: ha az ismerős, egy DNS- molekulát tartalmazó, határozott vonalú struktúráról beszélünk, akkor ez a kromoszóma. A kromatin pedig vonatkozhat a kromoszóma legalapvetőbb szerveződési szintjére, vagyis a DNS és fehérjék együttesére, vagy jelentheti magát ezt a „masszát” is, amelyben az összes kromoszóma és DNS jelen van: vagyis az összes kromoszóma összes DNS-e, és a kapcsolódó fehérjék egy nagy katyvaszként. Remélem, így már érthető. És itt a következő szó, ez a kromatida-cucc. Mi lehet ez a kromatida? Nem emlékszem, hogy felírtam volna ezeknek a nevét. Ezek a fehérjék, amelyek részt vesznek a kromatin felépítésében, illetve biztosítják a kromatin és a kromoszómák szerkezetét, ezek a hisztonok. Több típusuk van, amelyek a szerveződés különböző szintjein fontosak, később még lesz szó minderről. Visszatérve, mi is az a kromatida? Mikor a DNS replikálódik... Lássuk... ez volt az én DNS-em, ugye? Alapállapotban van egy apai kromoszómám, egyet pedig az anyámtól örököltem. Tegyük fel, hogy replikálódik. Az apai kromoszómám eleinte így néz ki. Egyetlen hosszú DNS-molekula. Később készül róla egy vele tökéletesen egyező másolat, már ha a másoló enzimek megfelelően működtek... a másolat pedig... így néz ki. A két kópia kezdetben szorosan kapcsolódik egymáshoz. Ez a kapcsolódási pont a centromer régió. Van tehát két molekulám, amelyek középen kapcsolódnak. A két molekula ugyanazt az információt hordozza. Itt az egyik molekula, a másik pedig... Nem, ez így pontatlan, máshogy rajzolom. Ez az egyik molekula itt, a másik pedig... a másik pedig itt. Itt a két kópia, ugyanazt a DNS-t hordozzák. Teljesen egyformák. Ez az egész továbbra is egy kromoszóma. Tehát továbbra is ez egy kromoszóma... Ez az egész továbbra is egy kromoszóma, de a két kópiát ezen belül testvér- kromatidának nevezzük. Ez tehát az egyik kromatida, ez pedig a másik. Testvérkromatidáknak hívják őket. Valójában ikerkromatidáknak kéne hívni őket, mivel a genetikai információ azonos. Ez tehát egy kétkromatidás kromoszóma. A replikáció előtt, mielőtt még a DNS megkettőződött volna, ennek a struktúrának, ugyanúgy kromoszóma a neve. Ez az apai kromoszóma, amely egykromatidás. Akár kromatida is lehetne, de egykromatidás kromoszóma a neve. Attól kezdve nevezzük csak kromatidáknak, ha kettő van belőlük egy kromoszómán belül. Majd a mitózisnál-meiózisnál látni fogjuk, hogy a testvérkromatidák elválnak egymástól, és ezután ugyanarra a DNS-darabra, amelyet egykor kromatidának neveztünk, már önálló (leány-)kromoszómaként hivatkozunk. Ez tehát az egyik leánykromoszóma, ez pedig egy másik, amelyik ide került a szétválasztást követően. Bekarikázom zölddel. Ez a zöld tehát ebbe az irányba mozdul el, a narancssárga pedig erre. A szétválasztás után, mikor már nincs kapcsolódás a centromer régiónál, azt, amit eredetileg kétkromatidás kromoszómának neveztünk, már két önálló kromoszómának tekintünk. Úgy is mondhatjuk, hogy van két egykromatidás kromoszómánk. Remélem, hogy ez a videó segített kicsit a DNS szakszavainak tisztázásában. Szerintem eléggé össze tud zavarni. De hasznos lesz mindez, ha majd a mitózisról és meiózisról beszélünk, és jövök, hogy „a kromoszómák kétkromatidássá válnak”. Mire te: „Várj, hogy lehet az, hogy egy kromoszómából kettő lesz???” „És hogy lesz a kromatidból kromoszóma???” Ez az egész a szakszavak jelentőségéről szól. Hívhatnánk őket máshogy is, mint hogy ez legyen a kromoszóma, vagy ezek is ugyanúgy kromoszómák, de hát így alakult ki. Apropó, talán érdekel, gondolkoztál már azon, hogy mi lehet a „kromo” előtag? Tudtad például, hogy a régi színes Kodak film neve Kodachrome volt? A „kromo” elő- (vagy utó-)tag a színre utal. Azt hiszem, a görög „szín” szóból származik. Úgy jön ez ide, hogy mikor a kutatók először figyelték meg a sejtmagot, festéket használtak, és a festékek a ma kromoszómáknak nevezett struktúrákhoz kötődtek, így váltak láthatóvá a fénymikroszkóp alatt. A „szóma” pedig a testre utal, a szó maga tehát azt jelenti, hogy „színes testecske”, vagyis kromoszóma. A kromatin ugyanígy felveszi... de nem megyek bele ebbe is. Na de remélem, segítettem rendet tenni a kromatida, kromoszóma, kromatin mizériájában, és már semmi nem akadályozhat meg minket a mitózis és a meiózis tanulmányozásában.