ماهو المخطط الكروموسومي و اهميته

الكروموسوم” هو جزيء من الحمض النووي الريبي (DNA) مع جزء أو كل المادة الوراثية (جينوم) للكائن الحي. وتشتمل معظم الكروموسومات الحقيقية في النواة على بروتينات التعبئة، التي تربط وتكثف جزيء الحمض النووي لمنعه من الاندماج والتشابك بشكل لا يمكن التحكم به .

أهمية المخطط الكروموسومي

يتحول كل كروموسوم إلى شكل حبل طويل يتكون من اثنين من الأجزاء المتشابهة، أثناء المرحلة الاستوائية من الانقسام الخلوي، ويتميز بأنه يتم ترتيب الكروموسومات المتشابهة في أزواج قصيرة، مما يؤدي إلى تشكيل صورة مجهرية تسمى المخطط الكروموسومي، وتتكون من “التيلوميرات” التي تعمل كأغطية واقية للكروموسوم، وتتكون من حمض نووي مرتبط بالبروتينات، ولفها، ويمكن مشاهدة شرح تفصيلي للمخطط الكروموسومي في الفيديوهات:

الكروموسومات

تكون الصبغيات عادة مرئية تحت المجهر الضوئي فقط عندما تمر الخلية بمرحلة الانقسام الخلوي (حيث يتم محاذاة جميع الكروموسومات في وسط الخلية في شكلها المكثف)، وقبل حدوث ذلك يتم نسخ كل كروموسوم مرة واحدة في “المرحلة S”، ويتم ربط النسخة بالنسخة الأصلية بواسطة “السنترومير” مما يؤدي إما إلى بنية على شكل X، وإذا كان السنترومير في منتصف الكروموسوم، يتم تسمية الكروموسوم الأصلي والنسخة الكروماتية الشقيقة بشكل X، أما إذا كان السنترومير في الجزء الخارجي من الكروموسوم، فيتم تسمية الكروموسوم الأصلي والنسخة الكروماتية الشقيقة بشكل هيكل ذو ذراعين، وأثناء مرحلة الطورية يتم تسمية الشكل X للكروموسومات بكروموسوم الطور، وفي هذا الشكل المكثف للغاية يكون التمييز والدراسة للكروموسومات أسهل، وفي الخلايا الحيوانية تصل الكروموسومات إلى أعلى مستوى للضغط في مرحلة الطور أثناء فصل الكروموسوم .

إعادة تركيب الكروموسوم

يتم لعب دور مهم من قبل إعادة ترتيب الأجزاء الكروموسومية خلال الانقسام الاختزالي والتكاثر الجنسي في توليد التنوع الوراثي، وعندما يتم التعامل بشكل غير صحيح مع هذه الهياكل من خلال عمليات تسمى عدم الاستقرار الكروموسومي والإزاحة، فإن الخلية قد تتعرض لكارثة انقسامية ويؤدي ذلك عادة إلى موت الخلية. ومع ذلك، في بعض الأحيان، تؤدي الطفرات في الخلية إلى إعاقة هذه العملية وبالتالي تتسبب في تطور السرطان. ويستخدم بعض الأشخاص مصطلح الكروموسوم بمعنى أوسع للإشارة إلى الأجزاء الفردية من الكروماتين في الخلايا، سواء كانت مرئية أو غير مرئية تحت المجهر الضوئي، بينما يستخدم آخرون المصطلح بمعنى أضيق للإشارة إلى الأجزاء الفردية من الكروماتين أثناء انقسام الخلايا والتي تظهر تحت المجهر الضوئي بسبب التكثيف العالي .

تاريخ اكتشاف الكروموسوم

في سلسلة من التجارب التي بدأت في منتصف الثمانينيات من القرن التاسع عشر، قدم ثيودور بوفيري دليلا قاطعا على أن الكروموسومات هي وحدات الوراثة. كان مبدأه الأساسي هو استمرارية الكروموسومات وخصوصيتها، واقترح فيلهلم روس أن يحمل كل كروموسوم نسخة مختلفة من الجينات. نجح بوفيري في اختبار وتأكيد هذا الاقتراح، وبفضل اكتشاف غريغور مندل في بداية القرن العشرين، استطاع بوفيري أن يربط بين قواعد الميراث وسلوك الكروموسومات. في كتابه الشهير `الخلية في التنمية والوراثة`، دمج ويلسون أعمال بوفيري وساتون، اللذين عملا بشكل مستقل حول عام 1902، تحت اسم نظرية كروموسوم الميراث – نظرية الكروموسومات. وتم تبديل الأسماء أحيانا. وفي نهاية المطاف، توصلوا إلى دليل شامل من خرائط الكروموسومات في مختبر مورغان .

تم في عام 1923 من قبل “ثيوفيلوس بينتر” نشر عدد الكروموسومات البشرية بعد فحصها تحت المجهر، وتم حصر 24 زوجا، وهذا يعني 48 كروموسوما. وتم نسخ خطأه من قبل الآخرين ولم يتم تحديد العدد الحقيقي، واستغرق ذلك 46 عاما حتى تم تحديد العدد الصحيح من قبل عالم الوراثة الخلوية في إندونيسيا، جو هين تجيو، في عام 1956 .

بدائيات النوى للكروموسوم

تحتوي بدائيات النوى “البكتيريا والعتيقة” عادة على كروموسوم دائري واحد، ولكن هناك العديد من الاختلافات، ويمكن أن يتراوح حجم الكروموسومات في معظم البكتيريا التي يفضل بعض المؤلفين تسميتها بالفصيلة الجينية، ما بين 130،000 زوجا أساسيا فقط في البكتريا الإندونيسية غير الحيوية،  إلى أكثر من 14000000 زوج أساسي في التربة وبكتيريا المسكنات السورانجيوم السليلوزية، ويعتبر “Spirochaetes”  من جنس البوريليا استثناء ملحوظا لهذا الترتيب، حيث توجد بكتيريا مثل بوريليا برغدورفيرية، وهو سبب مرض لايم ، الذي يحتوي على كروموسوم خطي واحد، والكروموسومات بدائية النواة لها بنية قائمة على التسلسل أقل من حقيقيات النوى، وعادة ما يكون للبكتيريا نقطة واحدة (أصل النسخ المتماثل) تبدأ منها عملية النسخ المتماثل، في حين أن بعض العناصر القديمة تحتوي على أصول النسخ المتماثل متعددة، وغالبا ما يتم تنظيم الجينات في بدائيات النوى في الأوبونات، ولا تحتوي عادة على الإنترونات على عكس حقيقيات النوى .

تغليف الحمض النووي

بدائيات النوى ليست لديها أنوية، بل يتم تنظيم حمضها النووي في هيكل يسمى النووي. النوكليوي هو هيكل مميز يحتل منطقة معينة في الخلية البكتيرية. ومع ذلك، هذا الهيكل هو دينامي ويتم صيانته وإعادة تشكيله بواسطة مجموعة من البروتينات المشابهة للهيستون، والتي ترتبط بالكروموسوم البكتيري. في العصور القديمة، كان الحمض النووي في الكروموسومات أكثر تنظيما، حيث تم تجميع الحمض النووي داخل هياكل تشبه النيوكليوزيات النووية الحقيقية. بعض البكتيريا تحتوي أيضا على البلازميدات أو الحمض النووي الخارج عن الصبغي. الصبغيات البكتيرية تميل إلى الغشاء البلازمي للبكتيريا. في تطبيقات البيولوجيا الجزيئية، يمكن عزل الحمض النووي البلازميد عن طريق الطرد المركزي للبكتيريا وتكوير الأغشية المرتبطة به (والحمض النووي المتصل به). الكروموسومات البدائية للنواة والبلازميدات مشابهة للحمض النووي الحقيقي للنواة. يجب أولا إطلاق الحمض النووي في حالته المريحة للنسخ والتنظيم والتكرار .