SHDT – Bài 54 – Sợi nhiễm sắc – Nhân tế bào gian kỳ

tâpSợi nhiễm sắc

1. Sợi 10nm: Mô hình "Chuỗi hạt" (Beads on a string)

Khi quan sát dưới kính hiển vi điện tử ở trạng thái ít ngưng tụ nhất, nhiễm sắc thể (NST) trông giống như một chuỗi tràng hạt.

• Đường kính: Khoảng 10 nm (nanomet).
• Hình dạng: Gồm các hạt nhỏ nối với nhau bằng một sợi dây mảnh.
  • Hạt: Chính là Nucleosome (đơn vị cấu trúc cơ bản).
  • Dây nối: Là các đoạn DNA nối (linker DNA).

2. Giải phẫu một Nucleosome: Cuộn dây và Lõi

Cấu trúc của một Nucleosome là sự kết hợp hoàn hảo giữa DNA và Protein Histone:

Lõi Histone (The Core)

Đây là "khung xương" để DNA quấn quanh. Lõi này là một khối cầu dẹt, được tạo thành từ 8 phân tử Histone (Octamer), gồm 4 loại:

• H2A,H2B,H3 và H4​ (mỗi loại có 2 phân tử).
• Đặc tính hóa học: Các Histone này có tính kiềm cao, tích điện dương (do chứa nhiều axit amin Lysine và Arginine).
• Tại sao điều này quan trọng? DNA tích điện âm, Histone tích điện dương → Chúng hút nhau cực mạnh, giúp cấu trúc bền vững ngay cả khi tế bào đang sao chép.

Sự quấn của DNA

• Một đoạn DNA dài khoảng 146 cặp base (bp) sẽ quấn quanh lõi Histone gần 2 vòng (chính xác là khoảng 1,75 vòng).
• Đoạn DNA nối giữa 2 nucleosome kế tiếp dài khoảng vài chục cặp base.
• Tổng cộng, một chu kỳ lặp lại của các nucleosome dài khoảng 200 cặp base.

Vai trò của Histone H1

Ngoài 8 phân tử trong lõi, còn có một loại Histone H1

• Nó không nằm trong lõi mà gắn lỏng lẻo bên ngoài (dễ bị phân ly).
• Chức năng: Như một cái "kẹp", giúp khóa đoạn DNA quấn và kéo các nucleosome lại gần nhau hơn, làm cho sợi 10nm chặt chẽ hơn.

3. Từ sợi 10nm đến sợi 30nm: Sự ngưng tụ tiếp theo

Sợi cơ bản 10nm vẫn chưa đủ gọn. Nhờ sự hỗ trợ của Histone H1 liên kết vào mỗi nucleosome, sợi 10nm tiếp tục xoắn lại (ngưng tụ chặt hơn) để tạo thành cấu trúc dày hơn gọi là Sợi nhiễm sắc 30nm.

Đây là bước đệm quan trọng để tiến tới các cấu trúc siêu xoắn lớn hơn (300nm, 700nm) và cuối cùng là Nhiễm sắc thể (1400nm) mà chúng ta thường thấy khi tế bào phân chia.

4. Những vùng "nhạy cảm": Khi DNA cần "lên tiếng"

Không phải toàn bộ DNA đều bị đóng gói cứng ngắc trong Nucleosome. Tế bào cần những khoảng hở để các enzyme hoạt động (như đọc mã gen).

• Vùng không có Nucleosome: Trong nhiễm sắc thể, có những đoạn DNA "trần", không liên kết với Histone. Những đoạn này rất nhạy cảm với các enzyme cắt DNA (như DNAse).
• Vị trí: Thường nằm ở vùng điều hòa gen. Tế bào càng hoạt động mạnh (cần tổng hợp nhiều protein), số lượng các vùng "hở" này càng nhiều.
• Sự thay thế protein: Tại các vùng này, Histone (vốn mang tính kiềm, hút chặt DNA) bị thay thế bằng các protein khác lỏng lẻo hơn như:
  • Protein có tính axit.
  • Các protein có độ linh động cao (nhóm HMG - High Mobility Group).
• Ý nghĩa: Trạng thái "mở" và liên kết lỏng lẻo này cho phép các "cỗ máy" như RNA-polymerase dễ dàng tiếp cận để sao mã thông tin di truyền.

---

Tóm tắt các cấp độ đóng gói (Dễ nhớ):

1. DNA trần: Đường kính 2nm.
2. Nucleosome (Sợi cơ bản): Đường kính 10nm (DNA quấn quanh lõi Histone).
3. Sợi nhiễm sắc: Đường kính 30nm (Do sợi 10nm xoắn lại nhờ Histone H1).
4. Các vùng siêu xoắn: 300nm → 700nm.
5. Nhiễm sắc thể: 1400nm (Cấu trúc đóng gói cực đại).

---