الكروموسومات: ما هي ، خصائصها وكيف تعمل

يتم تنظيم الحمض النووي الخاص بنا ، الموجود في نواة خلايانا ، على شكل كروموسومات، الهياكل المرئية أثناء الانقسام الخلوي الموروثة من الآباء والأمهات.

يوجد فيها الجينات التي تشفر خصائصنا التشريحية والشخصية. إنها ليست شيئًا فريدًا بالنسبة للبشر ، لأن كل كائن حي له صبغيات ، وإن كان بأشكال وكميات مختلفة.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على ماهيتها ، وما هي أجزائها ، وما تحتويه وما هو الفرق بين الكائنات حقيقية النواة والكائنات بدائية النواة.

• مقالات لها صلة: "أنواع الخلايا الرئيسية في جسم الإنسان"

ما هي الكروموسومات

الكروموسومات (من الكلمة اليونانية "chroma" و "color، staining" و "soma"، "body or element") هي كل من الهياكل عالية التنظيم المكونة من الحمض النووي والبروتينات، حيث توجد معظم المعلومات الجينية. يرجع سبب تسميتها إلى حقيقة أنها عندما تم اكتشافها كان ذلك بفضل حقيقة أنها هياكل تلطخ بشكل غامق في المستحضرات المجهرية.

بينما تكون الكروموسومات داخل نواة الخلية في الخلايا حقيقية النواة ، فهي أثناء الانقسام الفتيلي والانقسام الاختزالي ، عندما تنقسم الخلية ، تقدم الكروموسومات شكلها X (أو Y) المميز.

عدد الكروموسومات للأفراد من نفس النوع ثابت

هذا هو المعيار المستخدم على نطاق واسع في العلوم البيولوجية لتحديد أين يبدأ النوع وينتهي. يتم تحديد عدد الكروموسومات لأي نوع برقم ، ويسمى Ploidy ويرمز له بـ 1n ، 2n ، 4n... اعتمادًا على نوع الخلية وخصائص الكائن الحي. لدى البشر 23 زوجًا من الكروموسومات ، زوج واحد منها يحدد جنسنا.

التركيب والتركيب الكيميائي للكروماتين

كروموسومات الخلايا حقيقية النواة هي جزيئات DNA طويلة الحلزون المزدوج ترتبط ارتباطًا وثيقًا ببروتينات من نوعين ، هيستونات وغير هيستونات.

تعتمد كيفية العثور على الكروموسومات على مرحلة الخلية. يمكن العثور عليها مضغوطة بشكل فضفاض ومتراخية ، كما هو الحال في نوى الخلايا في الواجهة أو في حالة طبيعية ، أو مدمجة للغاية ومرئية بشكل منفصل ، كما يحدث عند حدوث الطور الانقسامي ، إحدى مراحل الانقسام التليفون المحمول.

الكروماتين هو الشكل الذي يتجلى فيه الحمض النووي في نواة الخلية، ويمكن القول أن هذا هو ما تتكون منه الكروموسومات. يتكون هذا المكون من الحمض النووي والبروتينات النسيجية وغير النسيجية ، وكذلك الحمض النووي الريبي.

1. الهستونات

الهيستونات عبارة عن بروتينات غنية باللايسين والأرجينين ، والتي تتفاعل مع الحمض النووي لتشكيل وحدة فرعية تسمى الجسيم النووي ، والتي تتكرر في جميع أنحاء الكروماتين. الهستونات الرئيسية الموجودة في الكائنات حقيقية النواة هي: H1 و H2A و H2B و H3 و H4.

يتم تجميع الجينات التي تقوم بتشفير الهستونات في منافذ أو "مجموعات" ، والتي تتكرر من عشرات إلى مئات المرات. تحتوي كل مجموعة على جينات غنية بأزواج G-C (جوانين-سيتوزين) ، لترميز الهستونات بالترتيب التالي H1-H2A-H3-H2B-H4.

2. نيوكليوسوم

يمكن ملاحظة الكروماتين ، أثناء الواجهة ، بواسطة مجهر إلكتروني ، يقدم شكلاً مشابهًا لشكل عقد أو مسبحة. كل لؤلؤة على العقد هي وحدة فرعية كروية ، تسمى nucleosome ، مرتبطة ببعضها البعض بألياف الحمض النووي ، وهي الوحدة الأساسية للكروماتين.

يرتبط النوكليوسوم عادة بـ 200 زوج قاعدي من الحمض النووي، يتكون من اللب والرابط. يتكون اللب من ثماني مكون من وحدتين فرعيتين من الهستونات H2A و H2B و H3 و H4. حول النخاع ، يتم جرح الحمض النووي ، مما يؤدي إلى دوران ما يقرب من. ما تبقى من الحمض النووي هو جزء من الرابط ، يتفاعل مع هيستون H1.

يؤدي ارتباط الحمض النووي بالهيستونات إلى توليد نيوكليوسومات بقطر حوالي 100 (Ångström). في المقابل ، يمكن لف النيوكليوسومات لتشكيل ملف لولبي ، والذي يشكل ألياف الكروماتين لنواة الطور البيني (300 Å). يمكن أن تلتف إلى أبعد من ذلك ، وتشكل ملفات لولبية فائقة بأقطار 6000 ، وتشكل ألياف الكروموسومات الطورية.

3. بروتينات غير هستونية

البروتينات غير هيستون بروتينات غير الهستونات التي يتم استخلاصها من كروماتين النوى مع كلوريد الصوديوم (كلوريد الصوديوم) ، يحتوي على نسبة عالية من الأحماض الأمينية الأساسية (25٪) ، نسبة عالية من الأحماض الأمينية الحمضية (20-30٪) ، نسبة عالية من البرولين (7٪) أو محتوى منخفض من الأحماض الأمينية كارهة للماء.

أجزاء من الكروموسومات

تنظيم الكروماتين ليس موحدًا في جميع أنحاء الكروموسوم. يمكن تمييز سلسلة من العناصر المتمايزة: السنتروميرات والتيلوميرات ومناطق تنظيم النواة والكرونومتر ، وكلها يمكن أن تحتوي على تسلسلات محددة من الحمض النووي.

1. سنتروميريس

السنترومير هو جزء من الكروموسوم ، عندما يكون ملطخًا ، يبدو أقل تلطيخًا مقارنة بالباقي. إنها منطقة الكروموسوم التي تتفاعل مع ألياف المغزل اللوني من الطور إلى الطور الطوري ، في كل من الانقسام والانقسام الاختزالي. وهي مسؤولة عن إجراء وتنظيم الحركات الصبغية التي تحدث خلال مراحل انقسام الخلية.

2. التيلوميرات

التيلوميرات هي الأجزاء المكونة لأطراف الكروموسومات. إنها مناطق يوجد فيها DNA غير مشفر ، شديد التكرار ، وظيفته الرئيسية هي الاستقرار الهيكلي للكروموسومات في الخلايا حقيقية النواة.

3. مناطق تنظيم Nucleolus

بالإضافة إلى السنتروميرات والتيلوميرات ، والتي تسمى الانقباضات الأوليةفي بعض الكروموسومات ، يمكن العثور على أنواع أخرى من المناطق الرقيقة ، تسمى التضيقات الثانوية ، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بوجود تسلسلات الحمض النووي الريبوزومي.

هذه المناطق هي مناطق تنظيم النواة (NORs). يتم تضمين تسلسل الحمض النووي الريبوزومي داخل النواة ، والتي تظل محاطًا بـ NORs لمعظم دورة الخلية.

4. كرومومرات

الكروموسومات هي المناطق السميكة والمضغوطة في الكروموسوم، والتي يتم توزيعها بشكل موحد إلى حد ما على طول الكروموسوم ، ويمكن تصورها خلال مراحل الانقسام أو الانقسام الاختزالي مع تكثيف أقل للكروماتين (الطور).

• قد تكون مهتمًا: "الاختلافات بين DNA و RNA"

شكل الكروموسوم

شكل الكروموسومات هو نفسه لجميع الخلايا الجسدية (غير الجنسية) ، وخصائص كل نوع. يعتمد الشكل بشكل أساسي على موقع الكروموسوم وموقعه على الكروماتيد.

كما ذكرنا سابقًا ، يتكون الكروموسوم أساسًا من السنترومير الذي يقسم الكروموسوم إلى ذراع قصير وطويل. يمكن أن يختلف موضع السنترومير من كروموسوم إلى كروموسوم ، مما يمنحهم أشكالًا مختلفة.

1. ميتاسينتري

إنه الكروموسوم النموذجي ، حيث يقع السنترومير في منتصف الكروموسوم والذراعان لهما نفس الطول.

2. تحت المتاخمة

طول إحدى ذراعي الكروموسوم أكبر من الأخرى ، لكنه ليس شيئًا مبالغًا فيه.

3. أكروسنتريك

إحدى الذراعين قصيرة جدًا والأخرى طويلة جدًا.

4. عن بعد

إحدى ذراعي الكروموسوم قصيرة جدًا ، بحيث يكون السنترومير قريبًا جدًا من أحد طرفيه.

قانون الثبات العددي

عادة ، في معظم الأنواع الحيوانية والنباتية ، جميع الأفراد من نفس النوع لديهم عدد ثابت ومحدد من الكروموسومات، والتي تشكل نمطها النووي. تسمى هذه القاعدة بقانون الثبات العددي للكروموسومات. على سبيل المثال ، في حالة البشر ، تقدم الغالبية العظمى منا 23 زوجًا منهم.

ومع ذلك ، صحيح أن هناك أفرادًا ، بسبب أخطاء في توزيع الكروموسومات أثناء تكوين الأمشاج أو الخلايا الجنسية ، يتلقون عددًا مختلفًا من الكروموسومات. هذه هي حالة الحالات الطبية مثل متلازمة داون (تثلث الصبغي 21) ، كلاينفيلتر (ذكور XXY) ذكور XYY و XXX إناث.

عدد الكروموسومات التي تظهرها الأنواع ثنائية الصبغياتكما هو الحال لدينا ، فإنه يحتوي على زوجين من الكروموسومات من كل نوع ، ويتم تمثيله على أنه 2n. في الكائنات أحادية العدد ، أي التي تحتوي على مجموعة واحدة فقط من كل كروموسوم ، يتم تمثيلها بالحرف n. هناك أنواع متعددة الصيغ الصبغية ، والتي تحتوي على أكثر من مجموعتين من كل كروموسوم ، يتم تمثيلها على أنها 3n ، 4n ...

كما قد يبدو مفاجئًا ، لا توجد علاقة بين عدد الكروموسومات ودرجة تعقيدها. هناك أنواع نباتية مثل Haplopappus gracilis، التي تحتوي على أربعة كروموسومات فقط ، في حين أن الخضروات الأخرى ، مثل نبتة قمح الخبز ، بها 42 ، أكثر من نوعنا ، لكنها لا تزال نباتية بدون دماغ أو أعضاء أخرى يسمى الكائن الحي الذي يحتوي على معظم الكروموسومات المعروفة حتى الآن Aulacantha، هو كائن حي يحتوي على 1600 كروموسوم

الكروموسومات الجنسية

في العديد من الكائنات الحية ، يختلف أحد أزواج الكروموسومات المتجانسة عن الباقي ، ويحدد جنس الفرد. هذا يحدث في الجنس البشري وتسمى هذه الكروموسومات بالكروموسومات الجنسية أو الكروموسومات غير المتجانسة.

نظام تحديد XY

هذا هو نظام تحديد جنس البشر والعديد من الحيوانات الأخرى:

الإناث XX (أنثى متجانسة) ، أي ، تمتلك اثنين من الكروموسومات X وستكون قادرة فقط على توصيل البيض مع الكروموسوم X..

من ناحية أخرى ، الذكور هم XY (ذكر غير متجانسة) ، ولديهم كروموسوم X و Y ، والقدرة على إعطاء الحيوانات المنوية مع أحدهما أو الآخر.

الاتحاد بين البويضة والحيوانات المنوية يعطي الأفراد أو XX أو XY، والاحتمال أن يكون 50٪ من جنس بيولوجي واحد أو آخر.

نظام تحديد ZW

هذا من الأنواع الأخرى ، مثل الفراشات أو الطيور. والعكس هو الحال في الحالة السابقة ، ولهذا السبب يفضل استخدام أحرف أخرى لتجنب الالتباس.

الذكور هم ZZ (ذكر متماثل) ، والإناث هي ZW (أنثى غير متجانسة).

نظام تحديد XO

وإذا لم يكن النظام السابق نادرًا جدًا ، فمن المؤكد أن هذا النظام لن يترك أي شخص غير مبال.

يحدث بشكل رئيسي في الأسماك والبرمائيات ، وكذلك في بعض الحشرات الأخرى ، حيث لا يوجد لديهم كروموسوم جنسي غير X ، أي ، ليس لديك شيء مثل Y.

يتم تحديد الجنس من خلال ما إذا كان لديهم Xs أو واحد فقط. الذكر هو XO ، وهذا يعني أنه لديه كروموسوم جنسي واحد فقط ، X ، بينما الأنثى XX ، ولها اثنان.

الكروموسومات البشرية

لدى البشر 23 زوجًا من الكروموسومات ، 22 منها جسمية وزوج واحد من الكروموسومات الجنسية. اعتمادًا على ما إذا كنت ذكرًا أم أنثى ، لديك الكروموسومات الجنسية XY أو XX ، على التوالي.

الحجم الإجمالي للجينوم البشري ، أي عدد الجينات التي يمتلكها جنسنا البشري ، هو حوالي 3200 مليون زوج من قواعد الحمض النووي ، تحتوي على ما بين 20000 إلى 25000 جين. يحتوي تسلسل الحمض النووي البشري المشفر على المعلومات اللازمة للتعبير عن البروتين البشري، وهذا يعني ، مجموعة البروتينات التي يصنعها البشر وهذا هو السبب في أننا كما نحن.

تشير التقديرات إلى أن حوالي 95٪ من الحمض النووي المرتبط بالجينات يتوافق مع الحمض النووي غير المشفر ، والذي يُسمى عادةً "الحمض النووي غير المرغوب فيه": الجينات الكاذبة ، وشظايا الجينات ، الإنترونات... على الرغم من أنه كان يُعتقد أن تسلسلات الحمض النووي هذه كانت مناطق كروموسومية بلا وظيفة ، إلا أن الأبحاث مؤخرًا شككت في هذا تأكيد.

الكروموسوم بدائية النواة

الكائنات بدائية النواة ، ممالكها البكتيريا والعتائق ، لها كروموسوم واحد فقط ، في شكل دائري، على الرغم من صحة وجود استثناءات لهذه القاعدة. يمكن أن يحتوي هذا النوع من الكروموسوم ، الذي يُطلق عليه عادةً الكروموسوم البكتيري ، على حوالي 160.000 زوج قاعدي.

ينتشر هذا الكروموسوم في جميع أنحاء سيتوبلازم الكائن الحي ، لأن هذه الكائنات الحية ليس لديها نواة محددة.

المراجع الببليوغرافية:

• أولينز ، د. و.؛ أولينز ، أ. ل. (2003) ، تاريخ الكروماتين: وجهة نظرنا من الجسر ، Nature Reviews Molecular Cell Biology 4 (10): 809-13
• كرو ، إ. دبليو ؛ كرو ، ج. F. (2002) ، منذ 100 عام: والتر ساتون ونظرية الكروموسوم للوراثة ، علم الوراثة 160 (1): 1-4
• دينيث ، جون ، وآخرون ، (1994) ، موسوعة السيرة الذاتية للعلماء ، الطبعة الثانية. بريستول ، المملكة المتحدة: معهد نشر الفيزياء.