المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
الرياح في الوطن العربي
2024-11-02
الرطوبة النسبية في الوطن العربي
2024-11-02
الجبال الالتوائية الحديثة
2024-11-02
الامطار في الوطن العربي
2024-11-02
الاقليم المناخي الموسمي
2024-11-02
اقليم المناخ المتوسطي (مناخ البحر المتوسط)
2024-11-02


Eukaryotic DNA Organization  
  
1134   10:47 صباحاً   date: 22-12-2021
Author : Denise R. Ferrier
Book or Source : Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry
Page and Part :

Eukaryotic DNA Organization


A typical (diploid) human somatic cell contains 46 chromosomes, whose total DNA is ~2 m long! It is difficult to imagine how such a large amount of genetic material can be effectively packaged into a volume the size of a cell nucleus so that it can be efficiently replicated and its genetic information expressed. To do so requires the interaction of DNA with a large number of proteins, each of which performs a specific function in the ordered packaging of these long molecules of DNA. Eukaryotic DNA is associated with tightly bound basic proteins, called histones. These serve to order the DNA into fundamental structural units, called nucleosomes, which resemble beads on a string.
Nucleosomes are further arranged into increasingly more complex structures that organize and condense the long DNA molecules into chromosomes that can be segregated during cell division. [Note: The complex of DNA and protein found inside the nuclei of eukaryotic cells is called chromatin.]
A. Histones and nucleosome formation
There are five classes of histones, designated H1, H2A, H2B, H3, and H4. These small, evolutionally conserved proteins are positively charged at physiologic pH as a result of their high content of lysine and arginine. Because of their positive charge, they form ionic bonds with negatively charged DNA. Histones, along with ions such as Mg2+, help neutralize the negatively charged DNA phosphate groups.
1. Nucleosomes: Two molecules each of H2A, H2B, H3, and H4 form the octameric core of the individual nucleosome “beads.” Around this structural core, a segment of dsDNA is wound nearly twice (Fig. 1).
Winding eliminates a helical turn, causing negative supercoiling. [Note: The N-terminal ends of these histones can be acetylated, methylated, or phosphorylated. These reversible covalent modifications influence how tightly the histones bind to the DNA, thereby affecting the expression of specific genes. Histone modification is an example of epigenetics, or heritable changes in gene expression caused without alteration of the nucleotide sequence.] Neighboring nucleosomes are joined by linker DNA ~50 bp long. H1 is not found in the nucleosome core, but instead binds to the linker DNA chain between the nucleosome beads. H1 is the most tissue specific and species specific of the histones. It facilitates the packing of nucleosomes into more compact structures.

Figure 1:  Organization of human DNA, illustrating the structure of nucleosomes. H = histone.
2. Higher levels of organization: Nucleosomes can be packed more tightly (stacked) to form a nucleofilament. This structure assumes the shape of a coil, often referred to as a 30-nm fiber. The fiber is organized into loops that are anchored by a nuclear scaffold containing several proteins. Additional levels of organization lead to the final chromosomal structure (Fig. 2).


Figure 2 Structural organization of eukaryotic DNA. [Note: A 104 linear compaction is seen from 1–5.] H = histone.
B. Nucleosome fate during DNA replication
Parental nucleosomes are disassembled to allow access to DNA during replication. Once DNA is synthesized, nucleosomes form rapidly. Their histone proteins come both from de novo synthesis and from the transfer of parental histones.




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.