ما هي الكروماتين والكروموسومات؟

الحمض النووي ، المادة المسؤولة عن التعبير عن التركيب الجيني لجميع الكائنات الحية ، هو جزيء طويل ضيق يتكون من العمود الفقري للسكر والفوسفات الذي يدعم تسلسلًا دقيقًا من الجزيئات الأصغر تسمى النوكليوتيدات القواعد. تقرأ الخلايا أقسامًا من الحمض النووي تسمى الجينات للتحكم في إنتاج البروتينات التي تحدد خصائص الخلية.

يعتبر الكروماتين والكروموسومات أشكالًا مختلفة من نفس المادة تعمل عن طريق تعبئة جزيئات الحمض النووي لتلائم الخلايا الدقيقة وتعمل فيها. التعبئة ليست الوظيفة الوحيدة للكروموسوم والكروماتين. يمكن أن يعمل أيضًا للمساعدة في تنظيم التعبير الجيني.

الكائنات حقيقية النواة، التي تشمل جميع أشكال الحياة باستثناء أبسطها ، تحتوي على خلايا تحتوي على منطقة مركزية محصورة تسمى النواة. يتواجد معظم الحمض النووي للخلية في النواة ، مما يخلق تحديًا كبيرًا في التعبئة والتغليف. إذا قمت بمد كل الحمض النووي في خلية بشرية ، فستمتد حوالي 3 أمتار.

لقد وجدت الطبيعة طريقة لحشو كل هذا الحمض النووي في نواة يبلغ قطرها 1/100000 متر فقط. لا يجب أن تضغط الخلية بإحكام على الحمض النووي فحسب ، بل يجب أيضًا ترتيب الحمض النووي بشكل معقول بحيث يمكن للخلية الوصول إلى الأجزاء التي تريد استخدامها.

نحدد الكروماتين من خلال تركيبته ووظيفته. الكروماتينية هو مزيج من الحمض النووي ، والأحماض النووية الريبية ، والبروتينات التي تسمى الهستونات التي تملأ نواة الخلية. ترتبط الهستونات بالخيوط الحلزونية المزدوجة للحمض النووي وتضغطها. يشكل الكروماتين تراكيب شبيهة بالخرز تسمى نيوكليوسومات ، تضغط على الحمض النووي بمعامل ستة.

ثم يتم لف خيط الخرز في شكل أنبوب مجوف ، الملف اللولبي ، وهو أكثر إحكاما 40 مرة. يمكن أن يحقق الكروماتين ضغطًا عاليًا جزئيًا عن طريق تحييد الشحنات الكهربائية السالبة التي تسود في جميع أنحاء جزيء الحمض النووي والتي من شأنها أن تقاوم الضغط. نوع واحد من الكروماتين ، يسمى euchromatin ، ينظم بنشاط نشاط الجين ، بينما يحافظ الهيتروكروماتين على المناطق الخاملة من جزيء الحمض النووي مرتبطة بإحكام.

عندما يكون الحمض النووي مرتبطًا بإحكام ، لا يمكن نسخ الجينات في تلك المنطقة نظرًا لأن آلية النسخ (الإنزيمات والجزيئات الأخرى) لا يمكنها فعليًا الوصول إلى الجين. عندما يكون الكروماتين مرتبطًا بشكل فضفاض ، من ناحية أخرى ، يمكن نسخ الجينات والتعبير عنها بسهولة أكبر.

تتشكل الكروموسومات عندما تكون الخلية على وشك الانقسام ، وفي ذلك الوقت ينضغط الكروماتين الشبيه بالسباغيتي بشكل أكبر ، بمقدار 10000 ضعف. الجسم المكثف الناتج هو كروموسوم ، والذي عادة ما يشبه X كبير. تنضم الأذرع الأربعة لـ X إلى الجزء المركزي المسمى centromere. تحتوي معظم الخلايا البشرية على 46 كروموسومًا في مجموعتين من 23 ، كل مجموعة تم التبرع بها من قبل أحد الوالدين.

تضاعف الكروموسومات نفسها وتوزع بالتساوي على كل خلية ابنة أثناء انقسام الخلية. بعد الانتهاء من انقسام الخلية ، تدخل الكروموسومات فترة تسمى الطور البيني وتعود مرة أخرى إلى خيوط الكروماتين.

تمتلك بدائيات النوى شيئًا مشابهًا للكروموسومات والكروماتين ، لكنها ليست متماثلة تمامًا. بدلا من نفس المجمعات الموجودة في حقيقيات النوى ، بدائيات النوى ببساطة "ملف فائق" الحمض النووي الخاص بها من أجل ملاءمته داخل الخلية. تحتوي بدائيات النوى أيضًا على "كتلة" واحدة من الحمض النووي تسمى النواة النووية. في حين أن هناك بروتينات مرتبطة بهذا الالتفاف الفائق ، إلا أنها ليست نفس بنية أو تكوين الكروماتين.

يحدث النسخ فقط أثناء الطور البيني. أثناء النسخ ، تنسخ الخلية جينات DNA معينة على RNA ، والتي تترجم لاحقًا إلى بروتينات. أثناء الطور البيني ، يكون الكروماتين مرتخيًا نسبيًا ، مما يسمح لآلة النسخ في الخلية بالوصول إلى جينات الحمض النووي.

يحيط الكروماتين الحقيقي بالجينات المؤهلة للنسخ ويلعب دورًا نشطًا في هذه العملية. يرتبط الهيترو كوماتين بالأجزاء غير النشطة من جزيء الحمض النووي. يتكثف الكروماتين في الكروموسومات ثم يرتاح مرة أخرى حيث تتناوب الخلية بين الانقسام والطور البيني.