تركيب الكروموسوم بحث علمي دقيق

مقدمة:

لكل فرد منا صفاته الجسمانية والعقلية الخاصة والتي تميزه عن اي فرد اخر, وليس هذا في عالم البشر فقط, وانما لكل كائن حي صفاته التي تجعل كل كائن متفرد في صفاته
لكن ما السر في ذلك؟ ما الذي يجعل الصفات تختلف حتى بين افراد النوع الواحد؟
نعلم جميعا ان وحدة بناء الكائن الحي هي الخلية, وتحتوي كل خلية على نواة بداخلها وحدات المعلومات الوراثية التي تتحكم في الصفات الموروثة ويطلق عليها اسم الجينات
وتحمل الجينات الصبغيات, والتي يختلف عددها من كائن لاخر فعددها مثلا في الانسان 46 كروموسوم

تركيب الكروموسوم:

مخطط للكروموسوم وفيه يظهر الكروماتيد(1) و السينترومير (2) و الذراع القصير للكروماتيد (3) و الذراع الطويل للكروماتيد (4)

يتكون الكروموسوم من مركبين رئيسيين هما الحمض النووي( DNA) والبروتينات
ويحمل الحمض النووي الجينات
يدخل في تركيب كل كروموسوم جزيء واحد من DNA يمتد من أحد طرفيه الى الطرف الاخر الا انه يلتف وينطوي على نفسه عدة مرات ويرتبط بالعديد من البروتينات مكونا مايسمى بالكروماتين والذي يحتوي عادة على كمية متساوية من كل من البروتين وDNA
تنقسم البروتينات التي تدخل في تركيب الكروموسومات الى نوعين:
-هستونية histone
-غير هستونية nonhistonic

-البروتينات الهستونية:
هي مجموعة محددة من البروتينات التركيبية الصغيرة والتي تحتوي على قدر كبير من الحمضين القاعديين : ارجنين(Arginin) و ليسين (Lysine)
وتوجد الهستونات بكمية ضخمة في كروماتين اي خلية

- البروتينات غير الهستونية:
هي مجموعة غير متجانسة من البروتينات ذات وظائف عديدة مختلفة فهي تشمل بعض البروتينات التركيبية التي تلعب دورا رئيسيا في التنظيم الفراغي لجزيءDNA داخل النواة, كما تشمل بعض البروتينات التنظيمية التي تحدد ما اذا كانت شفرة dna ستستخدم في بناءRNA والبروتينات والانزيمات ام لا

* يلتف جزئ DNA في الكروموسوم حول مجموعات من الهستون مكونا حلقات من النيوكليوسومات مما يؤدي الى تقصير طول جزيء DNA عشر مرات, الا انه يتعين ان يضم الجزيء ويقصر حوالي 100000 مرة حتى تستوعبه النواة ,, ولهذا فإن حلقات النيوكليوسومات تلتف مرة اخرى لتنضم مع بعضها البعض, ومع ذلك فإن كل ماسبق ليس بكاف لتقصير جزيء DNA الى الطول المطلوب(طول DNAمفروديصل الى 2متر ونواة الخلية قطرها من 2الى 3ميكرون)
تترتب اشرطة النيوكليوسومات الملتفة بشدة على شكل حلقة كبيرة بواسطة البروتينات غير التركيبية للكروماتين

تركيب DNA:
تمكن قديما العالمان جيمس واطسون و فرنسين كريك في منتصف القرن الـ 20 من إكتشاف الشكل الأساسي للحمض النووي DNA، و الذي أدى إلى التعرف على الكثير من المعلومات حول كيفية تخزين و حفظ المعلومات الوراثية، و كيفية نقلها من جيل لاخر.

-يتكون DNA من النيوكليوتيدات, وتتركب كل نيوكليوتيدة من 3 مكونات:
1- سكر خماسي: دي اوكسي ريبوزDeoxiribose
2-مجموعة فوسفات مرتبطة برابطة تساهمية بذرة الكربون اخامسة في السكر
3- قاعدة نيتروجينية ترتبط برابطة تساهمية بذرة الكربون الاولى في السكر الخماسي
و قد تكون القاعدة النيتروجينية :
أ- بيورينات، و تشمل قاعدتين هما: أدنين A، جوانين G، و تتألف كل منها من حلقتين.
او ب-بريميدينات , ذات الحلقة الواحدة وتشمل : ثايمين T، سيتوزين C.

يتم اتصال جزيئات السكر والفوسفات بشكل متتابع لتكوين ما يعرف بهيكل سكر الفوسفات بحيث تتصل مجموعة الفوسفات بذرة الكربون 5َ لسكر النيوكليوتيدة التي تتبع لهاعن طريق رابطة تساهمية وبذرة الكربون3َ لسكر النيوكليوتيدة التالية عن طريق رابطة استيرية ويتم ارتباط القواعد النيتروجينية علي هيكل سكر الفوسفات عن طريق ارتباطها بذرة الكربون 1َعلي جزئ السكر المقابل . ويعطي تتابع القواعد النيتروجينيةعلي طول هيكل سكر الفوسفات في جزئ DNA اكواداً أو شفرات يمكن من خلالها تحديد تتابع الأحماض الأمينية للبروتين المقابل
تسمى أحد سلسلتي DNA بالنهاية الخامسة (و يرمز لها ’5)وذلك لعدم ارتباط ذرة الكربون الخامسة بسكر خماسي بينما السلسلة الأخرى تسمى بالنهاية الثالثة (’3) ولنفس السبب السابق. وتلتقي السلسلتين بشكل متوازي و عكسي (Antiparallel)، بحيث أن ’5 يقابلها على السلسلة المتوازية ’3.

يلتف DNA حول نفسه بشكل لولبي و هو ما يعرف باسم الالتفاف المفرط و قد يكون هذا الالتفاف بنفس اتجاه التفاف سلسلتي DNA مما يجعل القواعد قريبة من بعضها بشكل كبير و يسمى التفاف مفرط إيجابي. و قد يكون هذا الالتفاف عكس اتجاه التفاف سلسلتي DNA و يسمى التفاف مفرط سلبي و تكون القواعد متباعدة عن بعضها و معظم الخلايا تظهر هذا النوع من الالتفاف المفرط.


-عندما ترتبط النيوكليوتيدات ببعضها البعض في شريط DNA فإن مجموعة الفوسفات المتصلة بذرة الكربون رقم 5 في سكر احد النيوكليوتيدات ترتبط برابطة تساهمية مع ذرة الكربون رقم 3 في سكر النيوكليوتيد التالي والشريط الذي يتبادل فيه السكر والفوسفات يطلق عليه هيكل سكر فوسفات
وهذا الهيكل غير متماثل بمعنى انه يوجد به مجموعة فوسفات طليقة مرتبطة بذرة الكربون رقم 5 في السكر الخماسي عند احدى نهاياته ومجموعة هيدروكسيل عند النهاية الاخرى, اما قواعد البيورين والبريميدين فإنها تبرز على جانب واحد من هيكل سكر فوسفات


-في كل جزيءDNA يكون عدد النيوكليوتيدات المحتوية على الادنين مساويا لعدد النيوكليوتيدات المحتوية على الثايمين, وعدد النيوكليوتيدات المحتوية على الجوانين مساويا لتلك التي تحتوي على السيتوزين

-توجد القواعد النيتروجينية جهة الداخل, وهيكل سكر فوسفات جهة الخارج حيث يرتبط شريطا DNA مثل السلم ويمثل هيكل السكر والفوسفات جانبي السلم والقواعد النيتروجينية درجات السلم
-ويتكون الدرج اما من الادينين مرتبطا بالثايمين برابطتين هيدروجينيتين, او من الجوانين مرتبطا بالسيتوزين بثلاث روابط هيدروجينية
وحيث ان كل زوج من القواعد الهيدروجينية التي ترتبط ببعضها البعض يحتوي على قاعدة ذات حلقة واحدة واخرى ذات حلقتين فإن عرض درجات السلم يكون متساويا ويكون شريطا DNA على نفس المسافة من بعضهما البعض على امتداد جزيءDNA

- لكي تتكون الروابط بشكل سليم بين زوجي القواعد الهيدروجينية رأى كل من العالمين واطسون وكريك أن شريطي جزيءDNA يكون احدهما في وضع معاكس للآخر بمعنى ان مجموعة الفوسفات الطرفية المتصلة بذرة الكربون رقم 5في السكر الخماسي تكون عند الطرفين المتعاكسين

-يلتف سلم DNA ككل بحيث يوجد عشر نيوكليوتيدات في كل لفة على الشريط الواحد ليتكون لولب او حلزون DNA وحيث ان اللولب او الحلزون يتكون من شريطين يلتفان حول بعضهما البعض فإن جزيء DNA يطلق عليه اللولب المزدوج


يتبع .....