¿Cómo encaja el ADN dentro del núcleo de la célula?

La cadena de ADN tiene aproximadamente 2.2 m de largo y el núcleo es 0.000001 m. Así que cargué ADN negativamente herido alrededor de un grupo de ocho proteínas histona cargadas positivamente … para que permanezca intacto y luego como un bloqueo se agrega otra proteína histona en forma de barra donde las heridas del ADN completan dos círculos como un alambre y esa estructura se conoce como nucleosoma
1.

El ADN encaja dentro del núcleo de la célula porque se empaqueta dentro de los cromosomas. Al estar empaquetados dentro de los cromosomas, el ADN se pliega una y otra vez en pequeños bloques compactos que se empaquetan muy bien en los cromosomas. Eventualmente, una vez que las células se dividen a través de la mitosis, el ADN luego pasa a las nuevas células a través de los cromosomas y luego se vuelve a empaquetar de nuevo.

Aunque el ADN es muy muy largo, está superenrrollado para encajar en el núcleo. Primero se enrolla alrededor de proteínas llamadas proteínas histonas. Estas histonas y la cadena de ADN juntas forman una estructura que se parece a una cadena de cuentas rodeada por este ADN.
Esto está empaquetado con fuerza para formar cromatina (en esta etapa, la cromatina dentro del núcleo se parece a un cuenco de fideos, visto durante la división celular). Esta cromatina forma el par de cromosomas.
En general, es como torcer una cinta y doblarla para que quepa en una pequeña caja.

De hecho, es un gran problema para la célula administrar el ADN. La longitud total de una E. coli (la bacteria más ampliamente estudiada y el amigo más confiable de los biólogos moleculares) es de aproximadamente 2 micras y su diámetro es de alrededor de 1 micrón con un volumen de alrededor de 1 micra cúbica. Aunque la longitud exacta del ADN total contenido en la célula es difícil de estimar debido a su estructura compacta incluso después de la eliminación de la célula y también debido a la presencia de varios fragmentos cortos, la estimación es que la longitud total es de varios cientos de micras (1) La razón por la que les estoy dando el ejemplo de una bacteria es porque el mismo razonamiento se puede extrapolar al almacenamiento del ADN dentro del núcleo. Considere que está viviendo en un apartamento de una habitación (por simplicidad, olvídese de la cocina, el baño y la sala, ¡las bacterias no los necesitan de ninguna manera!) Del tamaño 1 mx 1 mx 1 m. Ahora te dan una cadena muy delgada pero muy larga para almacenar. Supongamos que la longitud de la cuerda es de varios cientos de metros. Puede darse cuenta de inmediato del tipo de problemas que enfrentará con esto. Es muy largo y delgado, y por lo tanto hay un gran problema de enredos. Entonces, lo primero que harás para manejar algo tan desagradable es que lo envolverás en algo. Como un carrete de hilo.

Cortesía de Google

Esto hace que su problema sea más fácil en gran medida. Ahora el hilo es manejable. Este spool ahora se puede almacenar en tu apartamento en miles. Y si desenvuelve todos los carretes y une todos los hilos de punta a punta, obtendrá un hilo enormemente largo. Por ahora, espero que se hayan dado cuenta de que la capacidad de acomodar ADN largo en un núcleo pequeño se logra compactándolos alrededor de proteínas (proteínas de estructura nucleoide en procariotas e histonas en eucariotas) como un carrete de hilo. Para obtener más detalles técnicos, puede consultar los enlaces que figuran en la respuesta dada por Devashish.

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Aunque la pregunta está relacionada con el almacenamiento, me gustaría darte una pista sobre cómo este desenrollado (una vez más una analogía demasiado inexacta, ¡pero las analogías son analogías …!) Del carrete de ADN me hizo escribir esta respuesta en lugar de saltarme los árboles con mi bebé pegado a mi vientre.

La EXPRESIÓN de la información codificada en el ADN se realiza a través del ARN mensajero (ARNm), otro polímero como el ADN, pero con la diferencia de que tiene una base de uracilo (U) en lugar de una timina (T). La información se copia del ADN al ARNm en un proceso llamado transcripción. El término transcripción se refiere al mismo sentido que en el idioma inglés habitual. La información en el ADN está escrita en un SCRIPT de cuatro letras (A, T, G y C) mientras que la misma información está escrita en el ARN en un SCRIPT ligeramente diferente, de nuevo de cuatro letras (A, U, G y C) . Entonces, solo el guión cambia, la gramática y las palabras permanecen iguales.

Tendremos un LENGUAJE diferente en un momento, ¡sean pacientes!

Por EXPRESIÓN de la información, nos referimos a la síntesis de proteínas funcionales (y a veces otras clases de ARN, pero no entres en eso, vamos a mantenerlo simple por ahora). Por lo tanto, el término EXPRESIÓN también se puede entender de la misma manera que en el idioma inglés. ¿Cómo expresamos información? Al darles formas físicas, ¿verdad? ¿Cómo se EXPRESA la información en un plano de una máquina? Al construir físicamente la máquina con tuercas y pernos y cubiertas, etc. Eso es lo que entra dentro de la célula. La información en el ADN (más tarde transcrita en el ARNm) se lee y se expresa en forma de proteínas funcionales durante un proceso llamado TRADUCCIÓN. La traducción de la palabra vuelve a ser como en el idioma inglés: la transformación de la información de un idioma a otro con una gramática diferente y otro conjunto de palabras. En el caso de las proteínas, este es el lenguaje de los veinte aminoácidos. Estas proteínas funcionales son los caballos de batalla de la célula. ¡Las tuercas y los pernos de la máquina enorme, intrincada, altamente compleja y eficiente llamada célula …!

Entonces, ¿dónde está el árbol, el bebé, el vientre y una respuesta sobre Quora?

Dame un minuto…! Lo explicaré.

Aunque la información en el ADN es la fuente inicial de variación entre los organismos, esta es solo una parte de la historia completa de la diversidad orgánica. Para poner esto en perspectiva, el humano y sus parientes más cercanos (los dos simios africanos, el chimpancé y el bonobo) son casi (más de 98% similitudes en cada caso, Nature, 486, 527-531 (28 de junio de 2012)) idénticos en longitud y secuencia, sin embargo, uno está saltando sobre los árboles luchando por comida y sexo, mientras que el otro está sentado en un escritorio escribiendo una respuesta sobre Quora y, por supuesto, esperando comida y sexo …!

Entonces, la pregunta es, ¿dónde se presenta el bobinado y desenrollamiento del ADN? Como mencioné anteriormente, los caballos de batalla de la célula son las proteínas, por lo que se necesita mucho control para decidir qué proteína se debe expresar, a qué hora se debe expresar y en qué cantidad se debe expresar. Este control hace la diferencia real. Un mecanismo importante en todo el proceso de control de la expresión es hacer que el ADN esté disponible o no disponible para la maquinaria de transcripción. Dado que el ADN es el depósito de la información genética, simplemente significa que, si el ADN no está disponible para producir el ARNm, entonces no se fabricará el ARNm y si no se fabrica el ARNm, no se fabricará la proteína. Esta secuencia independiente parte del control de la expresión de información genética se llama epigenética. Para agregar un poco de sofisticación a toda la discusión, imagínense lo que sucederá si el hilo que se muestra en la imagen de arriba no está enrollado en un carrete sólido inflexible, sino en una bola de carne dinámica y flexible, y hay muchas bolas de carne a lo largo del toda la longitud del hilo, moviéndose y deslizándose a lo largo del hilo. La cromatina, donde se empaqueta el ADN, es mucho más dinámica de lo que puedo pensar en una analogía adecuada …

Gracias por preguntar.

Es la estructura del ADN lo que le permite hacer lo que hace.

John Sulston dijo esto: “lo vemos como una doble hélice algo rechoncha, ya que rara vez muestran su otra característica sorprendente: es inmensamente larga y delgada. En cada célula de tu cuerpo, tienes dos metros de esto; si tuviéramos que dibujar una imagen ampliada con el ADN tan grueso como un hilo de coser, el valor de la celda sería de unos 200 km “.

La distancia entre dos hebras de ADN es 3.4Å. Eso es bastante minúsculo.

Espero que esto ayude.

Sí, si el ADN no está enrollado, entonces el núcleo definitivamente no es suficiente para acomodar toda la cadena de ADN. Por eso es necesario que se enrolle. Las cadenas de ADN se están enrollando alrededor de una proteína llamada histona. Al hacer esto, ahorra mucho espacio. Espero que esta simple respuesta rápida ayude 🙂

Sí, el ADN es excepcionalmente largo y, por lo tanto, es imposible encajar en el núcleo de esta forma.
Por lo tanto, las hebras de ADN se presentan en el núcleo en forma altamente condensada, lo que se debe a la superrrollamiento del ADN.
Supercoil de ADN

ADN es muy compacto Está doblado una y otra y otra vez. La primera parte de la imagen a continuación muestra completamente desplegada, la última muestra el estado de ADN completamente plegado.

El ADN cabe dentro del núcleo porque se empaqueta fuertemente por las proteínas histonas.