Białka

Cechy organizmów zależy głównie od białek. Z kolei informacje o budowie białka są zapisane w materiale genetycznym każdej komórki, a ściślej – w genach. Komórki zawierają określona ilość materiału genetycznego. W komórce człowieka najwięcej DNA znajduje się w jądrze komórkowym, a niewielka część – w mitochondriach.

Gen – przepis na białko. Odcinek DNA, który zawiera informacje dotyczące budowy jednego białka (łańcucha polipeptydowego) lub jednej cząsteczki RNA nazywamy genem. Geny bakterii maja zwykle długość kilkuset nukleotydów, natomiast geny organizmów eukariotycznych liczą od kilkuset do nawet kilku milionów nukleotydów. Geny bakterii zazwyczaj leża obok siebie (nie są przedzielone żadnymi innymi odcinkami DNA). U organizmów eukariotycznych między genami a reguły występują odcinki DNA, które nie kodują ani białka, ani RNA. Nazywamy je pozagenowym DNA. Funkcje tych odcinków nie są jeszcze do końca poznane. Przypuszcza się, że biorą one udział w regulowaniu procesów odczytywania informacji genetycznej zachodzące w komórce.

Geny organizmów eukariotycznych zbudowane są z odcinków kodujących, nazywanych eksonami, i odcinki niekodujące, którymi są głównie introny. Eksony są zazwyczaj krótsze od intronów. W genach bakterii oraz niektórych genach organizmów jądrowych introny nie występują. Genom – kompletna informacja genetyczna. Geny i pozagenowym DNA stanowią genom- kompletny zapis informacji genetycznej danego organizmu.

Terminem tym określa się również materiał genetyczny wirusów, którym może być DNA lub RNA. Genom bakterii stanowi zazwyczaj duża cząsteczka DNA nazywana chromosomem bakteryjnym oraz małe cząsteczki DNA – plazmidy. Zarówno chromosom bakteryjny, jak i plazmidy najczęściej mają formę kolistą. Miejsce występowania chromosomu bakteryjnego w komórce nazywamy nukleoidem. Geny zlokalizowane w chromosomie bakteryjnym kodują wszystkie cechy niezbędne do życia bakterii. Geny zawarte w plazmidach warunkują przydatne cechy, które nie zawsze sa niezbędne do życia (na przykład odporność na antybiotyki) Dlatego niektóre bakterie nie mają plazmidów, a u innych ich liczba może być różna. W komórkach eukariotycznych występuje wiele cząsteczek DNA. Większość z nich znajduje się w jadrze komórkowym, pozostałe zawarte w mitochondriach, a w komórkach roślinnych także w chloroplastach.

Geny znajdujące się w jądrze komórkowym niosą informację o budowie prawie wszystkich białek i cząsteczek RNA organizmu. Geny zlokalizowane w mitochondriach kodują głównie część białek potrzebnych w procesie oddychania, a geny znajdujące się w chloroplastach- niektóre białka biorące udział w fotosyntezie. Zarówno w mitochondriach, jak i w chloroplastach DNA ma formę kolistych cząsteczek podobnych do cząsteczek występujących u bakterii. Wszystkie komórki organizmu mają identyczny genom. Różnice w wyglądzie i funkcjonowaniu poszczególnych tkanek sa spowodowane tym, że w tworzących je komórkach aktywna jest tylko określona część genów. W konsekwencji komórki różnią się między sobą składem białek.

Chromatyna – sposób na upakowanie DNA w jadrze komórkowym. Znajdujący się w jądrze komórkowym DNA może mieć znaczną długość. Na przykład w jądrze komórki człowieka, które ma najczęściej średnicę od 5 do 8 um, zawarty jest DNA o łącznej długości ok. 2 metry. Mieści się on na tak małej przestrzeni dzięki temu, że jest związany z białkami umożliwiającymi jego odpowiednie upakowanie. Kwas deoksyrybonukleinowy związany z białkami tworzy chromatynę. MA ona postać długich, cienkich nici, które w czasie podziału komórki staja się tak zwane, że można z nich wyodrębnić poszczególne cząsteczki DNA. W niedzielącej się komórce fragmenty chromatyny mogą być upakowane w różnym stopniu. Postać rozproszoną, przypominającą plątaninę nici, ma chromatyna, z której jest odczytywana informacja genetyczna. Pozostałe rejony chromatyny są ciaśniej zwinięte i wyglądają jak grudki. Część chromatyny, która w niedzielącej się komórce komórce zawiera jedną, a podczas podziału komórki dwie identyczne cząsteczki DNA, nazywamy chromosomem. Cząsteczka DNA wchodząca w skład jednego chromosomu zawiera od kilkunastu do kilku tysięcy genów.