کروموزم چیست؟

اهداف:

آشنایی با مفهوم کروموزوم و ساختارهای تشکیل دهنده آن

واژه کروموزم به مفهوم جسم رنگی، که در سال 1888 به وسیله والدیر به کار گرفته شد. هم اکنون این واژه برای نامیدن رشته‌های رنگ‌پذیر و قابل مشاهده با میکروسکوپ های نوری به کار می‌رود که از همانندسازی و نیز به هم پیچیدگی و تابیدگی هر رشته کروماتین اینترفازی در سلوله ایی یوکاریوتی تا رسیدن به ضخامت 1000 تا 1400 نانومتر ایجاد می‌شود. در پروکاریوت ها نیز ماده ژنتیکی اغلب به حالت یک کروموزوم متراکم می‌شود. در برخی باکتری ها علاوه بر کروموزوم اصلی که اغلب ژن ها را شامل می‌شود کروموزوم کوچک دیگری که به طور معمول آن را پلاسمید می‌نامند، قابل تشخیص است گرچه تعداد کمی از ژن ها بر روی پلاسمید قرار دارند.

اما از آنجا که در بیشتر موارد ژن های مقاومت به آنتی بیوتیک ها بر روی آن جایگزین شده‌اند، از نظر پایداری و بقای نسل باکتری اهمیت زیادی دارد. کروماتین در ساختمان کروموزوم به شکل لوپ دیده می‌شود. لوپ ها توسط پروتئین های اتصالی به DNA که مناطق خاصی از DNA را تشخیص می‌دهند پابرجا می‌ماند.

سپس مراحل پیچ خوردگی نهایتا نوارهایی را که در کروموزوم های متافازی دیده می‌شود ایجاد می‌کند. هر تیپ کروموزومی یک نوع نواربندی اختصاصی را در ارتباط با نوع رنگ آمیزی نشان می‌دهد. این رنگ آمیزی ها منجر به مشخص شدن تعداد و خصوصیات کروموزوم های هر گونه از موجودات زنده می‌گردد. که این خصوصیات تعدادی و مورفولوژیک کروموزوم ها را کاریوتیپ می‌نامند.  (فیلم1)

gene1

توضیح فیلم 1: اسیدهای نوکلئیک تشکیل دهنده اصلی DNA محسوب می شوند و این توالی بازها است که از نسلی به نسل دیگر انتقال می یابد. در انسان و سایر موجودات کروموزوم های متعددی وجود دارد. مثلاً در انسان 23 جفت کروموزوم وجو دارد که نیمی از پدر و نیمی از مادر به نسل منتقل می شوند.

مراحل تبدیل رشته کروماتین به کروموزوم

برای تبدیل یک رشته کروماتینی 10 تا 30 نانومتری به یک کروموزوم، علاوه بر لزوم همانندسازی رشته کروماتین سطوح سازمان یافتگی‌ای را در نظر می‌گیرند که ضمن آن با دخالتH₃ ، H₁  و پروتئین‌های غیر هیستونی پیچیدگی ها و تابیدگی های رشته کروماتین افزایش می‌یابد، طول آن کم، ضخامت و تراکمش زیاد می‌شود و به کروموزوم تبدیل می‌گردد.(فیلم 2).

capture-2

توضیح فیلم 2:

در مراحل اولیه تقسیم سلولی کلافهای کروماتین در هم پیچیده در سلول مشاهده می شود. این کروماتین ها به کروموزوم تبدیل می شوند.

این سطوح سازمان یافتگی و اغلب به صورت رسیدن از رشته 10 تا 30 نانومتری به رشته 90 تا 100 نانومتری تشکیل رشته 30 تا 400 نانومتری و در مراحل بعد با افزایش پیچیدگی ها و تابیدگی ها، ایجاد رشته 700 نانومتری و بالاخره تشکیل کروموزوم دارای دو کروماتید و با ضخامت تا 1400 نانومتر در نظر می‌گیرند.

اولین مرحله پیچیدگی و تراکم رشته کروماتین برای تبدیل به کروموزوم با فسفریلاسیون شدید هیستون های H₃ ، H₁ همراه است. پس از رها شدن DNA از اکتامر هیستونی، با دخالت آنزیم های مسئول همانندسازی، پیوندهای هیدروژنی بین دو زنجیره گسسته می‌شود، هر زنجیره مکمل خود را می‌سازد و به تدریج با ادامه همانندسازی، دو مولکول DNA به وجود می‌آید که در هر مولکول یک زنجیره قدیمی و زنجیره دیگر نوساخت است. بخش های مختلف این دو مولکول DNA که نظیر همدیگر هستند به تدریج که همانندسازیشان پایان می‌پذیرد، با اکتامرهای هیستونی که نیمی از آنها اکتامرهای والدی و نیمی جدید هستند ترکیب می‌شوند.

بعد از تشکیل ساختمان نوکلئوزومی، دو رشته کروماتین 10 نانومتری و سپس رشته‌های 30 نانومتری ایجاد می‌شوند. هر رشته کروماتین 30 نانومتر سطوح سازمان یافتگی را می‌گذارند، با مجموعه‌ایی از پروتئین های غیر هیستونی زمینه‌ای یا اسکلتی آمیخته می‌شود و به یک کروماتید تبدیل می‌شود. مجموعه دو کروماتید نظیر هم که از محل سانترومر به هم متصل‌اند کروموزوم متافازی را ایجاد می‌کنند.

مرکز یادگیری سایت تبیان

تهیه: فاضل سامانی - تنظیم: داودی