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DNAは、すべての生物の遺伝子構造を表現する物質であり、ヌクレオチド塩基と呼ばれるより小さな分子の正確な配列をサポートする糖リン酸骨格で構成される細長い分子です。細胞は遺伝子と呼ばれるDNAのセクションを読み取り、細胞の特性を確立するタンパク質の生産を制御します。
クロマチンと染色体は同じ物質の異なる形態であり、DNA分子をパッケージングして小さな細胞にフィットして動作するように機能します。ただし、パッケージングは染色体とクロマチンの唯一の機能ではありません。また、遺伝子発現の調節を支援する機能も果たすことができます。
パッケージングの課題
真核生物には、最も単純な形態以外のすべての生物が含まれており、核と呼ばれる中央の壁で囲まれた領域を含む細胞があります。細胞のDNAのほとんどは核内に存在するため、パッケージングの問題が非常に大きくなります。人間の細胞内のすべてのDNAを伸ばした場合、約3メートル伸びます。
自然は、そのすべてのDNAを直径わずか100,000メートルの核に詰め込む方法を発見しました。細胞は核DNAをしっかりと圧縮するだけでなく、使用したい部分に細胞がアクセスできるようにDNAを適切に配置する必要があります。
クロマチンの定義
構成と機能によってクロマチンを定義します。クロマチンは、DNA、リボ核酸、および細胞核を埋めるヒストンと呼ばれるタンパク質の組み合わせです。ヒストンはDNAの二重らせん鎖に付着して圧縮します。クロマチンはヌクレオソームと呼ばれるビーズのような構造を形成し、DNAを6倍に圧縮します。
ビーズのストリングは、40倍コンパクトな中空のチューブ形状であるソレノイドに巻き付きます。クロマチンは、DNA分子全体を支配する負の電荷を中和することで部分的に高い圧縮を達成でき、そうでなければ圧縮に抵抗します。ユークロマチンと呼ばれるクロマチンの一種は、遺伝子活性を積極的に調節しますが、ヘテロクロマチンはDNA分子の不活性領域をしっかりと結合させます。
DNAがしっかりと結合している場合、転写機構（酵素および他の分子）が物理的に遺伝子に到達できないため、その領域の遺伝子は転写できません。一方、クロマチンが緩く結合している場合、遺伝子はより簡単に転写および発現されます。
染色体
細胞が分裂しようとすると染色体が形成され、その時点でスパゲッティ様クロマチンはさらに10,000倍圧縮されます。結果として生じる凝縮体は、通常は大きなXに似た染色体です。Xの4本の腕は、セントロメアと呼ばれる中央部分で結合します。ほとんどのヒト細胞には、23セットの2セットで46個の染色体があり、各セットは親から寄付されています。
染色体は自身を複製し、細胞分裂中に各娘細胞に均等に分布します。細胞分裂が終了すると、染色体は間期と呼ばれる期間に入り、クロマチン鎖に戻りやすくなります。
原核生物は染色体やクロマチンに似たものを持っていますが、まったく同じではありません。真核生物にある同じ複合体の代わりに、原核生物は細胞内にそれを収めるために単にDNAを「スーパーコイル」します。原核生物には、ヌクレオイドと呼ばれるDNAの「塊」が1つしかありません。このスーパーコイリングに関連するタンパク質がありますが、クロマチンと同じ構造またはセットアップではありません。
クロマチン機能：コンデンスとリラックス
転写は間期にのみ起こります。転写中、細胞は特定のDNA遺伝子をRNAにコピーし、続いてタンパク質に変換します。間期の間、クロマチンは比較的緩和され、細胞の転写機構がDNA遺伝子にアクセスできるようになります。
ユークロマチンは、転写に適格な遺伝子を囲み、その過程で積極的な役割を果たします。ヘテロコマチンは、DNA分子の不活性部分に付着します。クロマチンは染色体に凝縮し、細胞が分裂と間期を交互に繰り返すときに再び弛緩します。