الكروماتين هو المادة المستخدمة في تكوين الكروموسومات. بتفصيل أكثر قليلاً ، يتكون الكروماتين من DNA و RNA وجزيئات بروتينية مختلفة. يقع هذا في نواة كل خلية يتكون منها الإنسان. تمثل هذه المادة حوالي مترين من جزيء الحمض النووي ، في شكل مفرط الضغط. من جانبها ، يبلغ طول نواة الخلية تقريبًا من 5 إلى 7 ميكرومتر.
ما هو الكروماتين
جدول المحتويات
من حيث تعريف بيولوجيا الكروماتين ، فإنه يشير إلى الطريقة التي يتم بها تقديم الحمض النووي في نواة الخلية. إنها المادة الأساسية للكروموسومات حقيقية النواة ، وتنتمي إلى اتحاد الحمض النووي ، والحمض النووي الريبي والبروتينات الموجودة في نواة الطور البيني للخلايا حقيقية النواة والتي تشكل جينوم هذه الخلايا ، وتتمثل وظيفتها في تشكيل الكروموسوم بحيث يكون الاندماج في نواة الخلية. البروتينات من نوعين: هيستونات وبروتينات غير هيستون.
تاريخ الكروماتين
تم اكتشاف هذه المادة في عام 1880 بفضل العالم الذي أطلق عليها والثر فليمنج هذا الاسم ، بسبب ولعه بالأصباغ. ومع ذلك ، تم اكتشاف قصص Flemming بعد أربع سنوات من قبل الباحث Albrecht Kossel. فيما يتعلق بالتقدم الذي تم إحرازه في تحديد بنية الكروماتين كان نادرًا جدًا ، فلم يكن ذلك حتى السبعينيات ، عندما أمكن إجراء الملاحظات الأولى لألياف الكروماتين بفضل الفحص المجهري الإلكتروني ، التي كشفت عن وجود الجسيم النووي ، وهذا الأخير هو الوحدة الأساسية للكروماتين ، الذي تم تفصيل هيكله بشكل أكثر وضوحًا عن طريق علم البلورات بالأشعة السينية في عام 1997
أنواع الكروماتين
يتم تصنيفها إلى نوعين: euchromatin و heterochromatin. الوحدات الأساسية التي تتكون منها الكروماتين هي النيوكليوزومات ، والتي تتكون من حوالي 146 زوجًا قاعديًا في الطول ، والتي ترتبط بدورها بمركب محدد من ثمانية هيستونات نووية. الأنواع مفصلة أدناه:
الهيتروكروماتين
- إنه التعبير الأكثر إحكاما لهذه المادة ، فهو لا يغير مستوى ضغطها طوال دورة الخلية.
- وهو يتألف من تسلسلات DNA شديدة التكرار وغير نشطة لا تتكاثر وتشكل مركز الكروموسوم.
- وتتمثل وظيفتها في حماية سلامة الكروموسومات نظرًا لتعبئتها الكثيفة والمنتظمة بالجينات.
يمكن التعرف عليه بواسطة مجهر ضوئي ذو لون غامق بسبب كثافته. ينقسم الهيتروكروماتين إلى مجموعتين:
التأسيسية
يبدو أنه مكثف للغاية من خلال التسلسلات المتكررة في جميع أنواع الخلايا ولا يمكن نسخه لأنه لا يحتوي على معلومات وراثية. هم السنتروميرات والتيلوميرات لجميع الكروموسومات التي لا تعبر عن حمضها النووي.
اختياري
يختلف باختلاف أنواع الخلايا ، فهو يتكثف فقط في خلايا معينة أو فترات محددة من تطور الخلية ، مثل جسم بار ، الذي يتكون لأن الهيتروكروماتين الاختياري له مناطق نشطة يمكن نسخها في ظل ظروف وخصائص معينة. ويشمل أيضًا الحمض النووي للأقمار الصناعية.
كروماتين حقيقي
- كروماتين حقيقي هو الجزء الذي يبقى في حالة أقل تكثيفًا من الكروماتين المغاير ويتم توزيعه في جميع أنحاء النواة أثناء دورة الخلية.
- إنه يمثل الشكل النشط للكروماتين الذي يتم فيه نسخ المادة الجينية. حالتها الأقل تكثفًا وقدرتها على التغيير ديناميكيًا تجعل النسخ ممكنًا.
- لا يتم نسخ كل ذلك ، ولكن يتم تحويل الباقي عمومًا إلى كروماتين مغاير لضغط المعلومات الجينية وحمايتها.
- يشبه هيكلها عقد اللؤلؤ ، حيث تمثل كل لؤلؤة نواة مكونة من ثمانية بروتينات تسمى الهستونات ، حولها أزواج من الحمض النووي.
- على عكس الهيتروكروماتين ، فإن الضغط في euchromatin منخفض بما يكفي للسماح بالوصول إلى المواد الجينية.
- في الاختبارات المعملية ، يمكن التعرف على ذلك بالمجهر الضوئي ، حيث أن هيكله أكثر فصلًا ومُشبَّعًا بلون فاتح.
- في الخلايا بدائية النواة ، هذا هو الشكل الوحيد للكروماتين الموجود ، وقد يكون هذا بسبب حقيقة أن بنية الكروماتين المغاير قد تطورت بعد سنوات.
دور الكروماتين وأهميته
وتتمثل وظيفتها في توفير المعلومات الجينية اللازمة لعضيات الخلية لإجراء نسخ البروتين وتوليفه. كما أنها تنقل وتحافظ على المعلومات الجينية الموجودة في الحمض النووي ، وتنسخ الحمض النووي في تكاثر الخلايا.
بالإضافة إلى ذلك ، هذه المادة موجودة أيضًا في عالم الحيوان. على سبيل المثال ، في الخلية الحيوانية الكروماتينية ، يتشكل الكروماتين الجنسي ككتلة مكثفة من الكروماتين في نواة الواجهة ، والتي تمثل كروموسوم X معطلاً يتجاوز الرقم واحد في نواة الثدييات. يُعرف هذا أيضًا باسم جسيم بار.
يلعب هذا دورًا تنظيميًا أساسيًا في التعبير الجيني. يمكن أن ترتبط حالات الضغط المختلفة (على الرغم من عدم وضوحها) بدرجة النسخ التي تظهرها الجينات الموجودة في هذه المناطق. يعتبر الكروماتين قمعًا قويًا للنسخ ، نظرًا لأن ارتباط الحمض النووي ببروتينات مختلفة يعقد معالجة بوليميرات RNA المختلفة. لذلك ، هناك مجموعة متنوعة من آلات إعادة تشكيل الكروماتين وتعديل هيستون.
يوجد حاليًا ما يُعرف باسم " كود هيستون ". يمكن أن تخضع الهستونات المختلفة لتعديلات ما بعد الترجمة ، مثل المثيلة ، والأستلة ، والفسفرة ، التي تدار بشكل عام في بقايا ليسين أو أرجينين. يرتبط الأسيتيل بتنشيط النسخ ، لأنه عندما يتم أسيتيل اللايسين ، تنخفض الشحنة الموجبة الإجمالية للهيستون ، وبالتالي يكون لها تقارب أقل للحمض النووي (وهو مشحون سالبًا).
وبالتالي ، فإن الحمض النووي أقل ارتباطًا ، مما يسمح بالوصول بواسطة آلية النسخ. في المقابل ، يرتبط المثيلة بقمع النسخ وربط أقوى للحمض النووي بالهيستون (على الرغم من أن هذا ليس صحيحًا دائمًا). على سبيل المثال ، في الخميرة S. pombe ، ترتبط الميثيل في بقايا ليسين 9 من هيستون 3 بقمع النسخ في الكروماتين المغاير ، في حين أن الميثيل في بقايا اللايسين 4 يعزز التعبير الجيني.
الإنزيمات التي تقوم بوظائف تعديلات الهيستون هي هيستون أسيتيلاز و ديسيتيلاسز ، وميثيلاز هيستون و demethylases ، والتي تشكل عائلات مختلفة يكون أعضاؤها مسؤولين عن تعديل بقايا معينة في الذيل الطويل للهيستونات.
بالإضافة إلى تعديلات الهيستون ، هناك أيضًا آلات إعادة تشكيل الكروماتين ، مثل SAGA ، المسؤولة عن إعادة وضع النوكليوزومات ، إما عن طريق إزاحتها أو تدويرها أو حتى نزع سلاحها جزئيًا ، وإزالة بعض الهيستونات المكونة للنيوكليوزوم ثم إعادتها. بشكل عام ، تعتبر آلات إعادة تشكيل الكروماتين ضرورية لعملية النسخ في حقيقيات النوى ، لأنها تسمح بالوصول إلى البوليميرات ومعالجتها.
يمكن أن تحدث طريقة أخرى لتمييز الكروماتين على أنه "غير نشط" على مستوى مثيلة الحمض النووي ، في السيتوزينات التي تنتمي إلى ثنائي النوكليوتيدات CpG. بشكل عام ، يعتبر الحمض النووي وميثيل الكروماتين عمليتين متآزرتين ، لأنه ، على سبيل المثال ، عندما يتم ميثيل الحمض النووي ، توجد إنزيمات ميثلة هيستون يمكنها التعرف على السيتوزينات الميثيلية والهيستونات الميثيلية. وبالمثل ، يمكن للإنزيمات التي تحمل الحمض النووي الميثيلي أن تتعرف على الهيستونات الميثيلية ، وبالتالي تواصل المثيلة على مستوى الحمض النووي.
الأسئلة المتداولة حول الكروماتين
ما هي خصائص الكروماتين؟
يتميز باحتوائه على ما يقرب من ضعف عدد البروتينات الموجودة في المادة الوراثية. أهم البروتينات في هذا المركب هي الهستونات ، وهي بروتينات صغيرة موجبة الشحنة ترتبط بالحمض النووي من خلال التفاعلات الكهروستاتيكية. يحتوي الكروماتين أيضًا على أكثر من ألف بروتين هيستون مختلف. الوحدة الأساسية للكروماتين هي النواة ، التي تتكون من اتحاد الهستونات والحمض النووي.كيف يتكون الكروماتين؟
يتكون من مزيج من البروتينات تسمى الهستونات ، وهي بروتينات أساسية تتكون من الأرجينين والليسين ، مع DNA و RNA ، حيث تتمثل وظيفتها في تشكيل الكروموسوم بحيث يتم دمجه في نواة الخلية.ما هو هيكل الكروماتين؟
تعتمد البنية الدقيقة للكروماتين على: الهستونات ، وتشكيل النيوكليوسومات (ثمانية بروتينات هيستون + ألياف الحمض النووي المكونة من 200 زوج أساسي). يرتبط كل نيوكليوسوم بنوع مختلف من هيستون ، H1 ، ويتم تكوين الكروماتين المكثف.ما هو الفرق بين الكروماتين والكروموسوم؟
أما الكروماتين فهو المادة الأساسية لنواة الخلية ، ودستورها الكيميائي هو ببساطة خيوط من الحمض النووي بدرجات مختلفة من التكثيف.من ناحية أخرى ، فإن الكروموسومات هي هياكل داخل الخلية تحتوي على معلومات وراثية ويتكون كل كروموسوم من جزيء DNA ، مرتبط بـ RNA والبروتينات.
