Wenn die menschliche DNA 3 Meter lang ist, wie passt sie in den Zellkern (der nur wenige Mikrometer groß ist)?

Wie passt ein 200 m langer Toilettenpapierstreifen in einen 9,9 × 15,8 Zylinder? Und es könnte noch kleiner sein, wenn es innen nicht leer wäre!

Es ist das gleiche Prinzip für die DNA. Aber die DNA ist nur ein paar Atome breit und nur ein paar davon breit, so dass sie sich in einem sehr kompakten Volumen umschlingen kann.

Das ist mehr oder weniger das, was eine Handvoll DNA-Basen vergrößert haben würde (außer natürlich für die Farben). Jeder Ball ist ein Atom:

Außerdem ist menschliche DNA kein einzelnes Molekül, sondern 47 verschiedene Moleküle. Jedes dieser Moleküle wird als Chromosom bezeichnet. 46 von ihnen sind gepaart und innerhalb der Nukleas, und der andere ist viel kleiner und grundlegend anders: Es ist das zirkuläre Genom der Mitochondrien.

Größe der menschlichen DNA pro Zelle ist ungefähr 2 Meter lang und die Größe des Kerndurchmessers beträgt 10 Mikrometer, im Grunde ist eine Strangbreite von menschlichem Haar etwa 100 Mikrometer.

Ein Kern mit einem Durchmesser von 10 Mikron verpackt seine DNA-Länge innerhalb der Grenzen von 2 000 000.

Wie?

Der Kern besteht aus 46 Chromosomen, das sind 22 Paare von Autosomen und 2 Geschlechtschromosomen. Diese 46 Chromosomen haben 6,4 Milliarden Basenpaare. Die Länge von 1 bp beträgt 0,34 nm. Die Gesamtlänge der DNA beträgt 0,34nm x 6,4 Milliarden, das sind 2,176 Meter.

Welches ist verpackt von vier Ebenen Verpackung

Das erste Level ist ein Nukleosom, der aus DNA und Histonproteinen besteht. 146-bp-Supercoiled-DNA, verpackt in Nukleosomen-Kügelchen mit einem Durchmesser von 10 nm, mit einem Verpackungsverhältnis von 7: 1, ungefähr 10 nm Nukleosid-Dehnung, nahezu 70 nm, wenn sie vollständig ausgedehnt ist.

II. Stufe: 30 nm Faser mit einem DNA-Verpackungsverhältnis von zusätzlich 6-fach

Also ungefähr 40 Falten insgesamt

III. Stufe: 30 nm Fasern, die zu supercoiled Schleifen oder Domänen zu einer Größe von 80-100 nm gesammelt wurden

Condensed mehr zu Chromatiden, die Chromosomen bilden.

Es ging darum, die Verpackung interessanter zu machen, während gleichzeitig die DNA für Enzyme und regulatorische Proteine ​​zugänglich bleibt.

Was ist, wenn es sich verfängt?

Keine Sorge, Topoisomerase wird dafür sorgen.

Verweise:

Zell- und Molekularbiologie von Gerald Karp

Bildquelle: DNA-Strukturanalyse

DNA-Molekül: Wie DNA verpackt ist (Basic) gibt Ihnen eine großartige Animation, wie das funktioniert.

Ein paar Mikrometer sind viel Platz, wenn man bedenkt, dass die DNA nur etwa 2 Nanometer Durchmesser hat, der Rest ist nur Falten.

DNA-Struktur

Studieren Sie die DNA-Verpackung.