كل جزيئة DNA تكون كروموسوم خطي يجب أن تحتوي على الجزء الوسطي (سنترومير centromere)، واثنان من الأجزاء الطرفية (التيلوميرات telomeres)، وأصول التضاعف replication origins)). ولكن قبل أن نوضح معنى التيلومير والسنترومير لا بد لنا من اعطاء أساسيات بسيطة حول الحالات المختلفة للكروموسومات خلال دورة الخلية، حيث تتضاعف الكروموسومات خلال الطور البيني interphase وتصبح خلال الانقسام الخيطي mitosis متكثفة بشكلٍ عالٍ ويمكن فصلها وتوزيعها إلى نواتين بنويتين two daughter nuclei. تعرف الكروموسومات المتكثفة بشكل عالٍ في الخلية المنقسمة بالكروموسومات الانقسامية mitotic chromosomes (شكل1) ويعتبر هذا الشكل من الكروموسومات هو أكثر شكل كروموسومي يمكن رؤيته بسهولة، وفي الحقيقة، فان كل صور الكروموسومات المبينة في الكتب المختلفة هي كروموسومات في طور الانقسام الخيطي mitosis ، ولكن في حقيقة الأمر، إن مظهر الكروموسومات بهذا الشكل لا يدوم طويلاً، إذ إن هذه الحالة المتكثفة هي مهمة في السماح للكروموسومات المتضاعفة بأن تنفصل بواسطة خيوط المغزل الانقسامية mitotic spindles خلال انقسام الخلية، وهذه المرحلة لا تستغرق نصف ساعة تقريباً في دورة حياة الخلية البشرية البالغة يوم كامل أما الثلاث وعشرين الساعة والنصف المتبقية فيكون فيها الـ DNA بشكل خيوط متشابكة. وخلال أطوار دورة الخلية عندما لا تكون الخلية في حالة انقسام (الطور البيني interphase) تمتد الكروموسومات ويوجد الكثير من الكروماتين كخيوط مشربكة نحيفة وطويلة في النواة بحيث لا يمكن رؤية الكروموسومات بسهولة بشكل مميز. تدعى الكروموسومات بهذه الحالة الممتدة بالكروموسومات البينية interphase chromosomes  .

شكل (1) مظهر كروموسوم الطور الاستوائي chromosome metaphase النموذجي تحت المجهر . يتألف كل كروموسوم من كروماتيدين ، كل كروماتيد يحتوي على احدى جزيئتي ال DNA المتماثلتين . اما السنترومير ن حيث يعتبر المكنا الذي يرتبط فيه الكروماتيدين ، فيعد ضرورياً لفصلهما في المراحل الأخيرة من الانقسام الخيطي. وتعمل التسلسلات التيلوميرية على حماية الأطراف الكروموسوم النهائية ووظائف أخرى ( تصميم المؤلف )

يعمل الكروموسوم كوحدة تركيبية مميزة وذلك لكي تعبر نسخة واحدة منه لكل خلية بنوية عند الانقسام، كل كروموسوم يجب أن يكون قادراً على أن يتضاعف، والنسخ المتضاعفة حديثاً يجب أن تنفصل لاحقاً وتتجزأ بشكل صحيح إلى خليتين بنويتين. هذه الوظائف الرئيسية، يتم التحكم بها من قبل ثلاث أنواع مختلفة للتسلسلات النيوكليوتيدية المتخصصة في الـ DNA ، يرتبط كل منها ببروتينات متخصصة والتي تقود الآلة التي تضاعف وتفصل الكروموسومات (شكل.2)

 شكل (2) ضرورة وجود ثلاثة أنواع من تسلسلات الDNA لانتاج كروموسوم حقيقي النواة والذي يمكن له ان يتضاعف وينفصل عند الانقسام الخيطي . كل كروموسوم يمتلك عدة اصول للتضاعف ، وسنترومير واحد ، واثنان من التراكيب التيلوميرية . يبين هنا تسلسل الاحداث لكرموسوم نموذجي خلال دورة الخلية . يبدأ تضاعف الDNA في الطور البيني عن أصول التضاعف ويستمر باتجاهين . وفي طور الانقسام الخيطي ، يرتبط الكروموسوم المتضاعف بخيوط المغزل ولهذا توزع نسة واحدة لكل خلية بنوية خلال الانقاسم الخيطي. يساعد السنترومير على حمل الكروموسومات المتضاعفة مع بعضها البعض الى ان تستعد بأن تزال على حدة . تكون التيلوميرات قلنسوات خاصة في كل نهاية كروموسوم ( تصميم المؤلف )

يعمل النوع الأول من التسلسل النيوكليوتيدي كأصل تضاعف replication origin، وهو الموقع الذي تبدأ به عملية تضاعف الـ DNA. تحتوي كروموسومات حقيقية النواة على العديد من أصول التضاعف وذلك لتضمن بأن كل الكروموسوم كاملا يمكن له من أن يتضاعف بسرعة. وبعد التضاعف، تبقى الكروموسومات البنوية متصلة إحداها بالأخرى، وباستمرار دورة الخلية بالسير قدماً تتكثف الكروموسومات أكثر لتنتج الكروموسومات الانقسامية. إن وجود تسلسل DNA متخصص ثاني يدعى بالـ centromere ، يسمح لنسخة واحدة من كل كروموسوم متضاعف ومتكثف بأن ينسحب إلى كل خلية بنوية عندما تنقسم الخلية. يدعى معقد البروتين الذي يتكون عند الـ centromere بالـ kinetochore، والذي يربط الكروموسومات المتضاعفة بخيوط المغزل الانقسامية، ليسمح لها بأن تنسحب كل على حدة (شكل 3).

شكل (3) مخطط يوضح ارتباط معقد ال kinetochore ما بين الأجزاء الوسطية للكروموسوم centromeres وخيوط المغزل الانقسامية mitotic spindles ( تصميم المؤلف )

يكون النوع المتخصص الثالث من تسلسلات الـ DNA ما يعرف بالـ) (telomeres) إن كلمة telo هي كلمة إغريقية تعني "طرف" ، ومعنى "mero" هو جزء، ولهذا فمعنى telomeres هو الأجزاء الطرفية)، وهي النهايات الطرفية للكروموسومات. يحتوي الـ telomere على تسلسلات نيوكليوتيدية تمكن نهايات الكروموسومات من أن تتضاعف بشكل كفوء. تنجز الـ telomeres كذلك وظيفة أخرى، حيث إنها وبالتعاون مع بروتينات معينة ترتبط بها تكون تراكيب تحمي نهاية الكروموسومات من أن تتميز من قبل الخلية كجزيئة DNA مكسورة تحتاج إلى إصلاح. عموماً، عندما يرتبط الـ telomere مع هكذا بروتينات يتكون معقد بروتيني نووي nucleoprotein complex يشبه العقدة وذلك لجعل الإنزيمات الهاضمة يائسة من كسر النهاية الطرفية للكروموسومات. وذلك مما حدا بعض المختصين في مجال الوراثة الجزيئية من تشبيه تلك الأجزاء الطرفية بالقطعة اللماعة الموجودة في طرف رباط الحذاء (قيطان الحذاء) .

مواضيع ذات صلة

Use of Transgenic and Knockout/Knockin Organisms to Model Gene Function

The Polymerase Chain Reaction

الإضعاف :التوقف المبكر للاستنساخ (Attenuation: the premature termination of transcription)

كابح التربتوفان tryptophan repressor

Gel Electrophoresis Assay of Eukaryotic Replication Origins

Constancy of the E. coli DNA Elongation Rate

Bidirectional Replication from E. coli Origins

أوبرون اللاكتوز lac operon

اكتشاف الأوبرون

مثبطات تخليق البروتين .... وسيلة للعلاج

تحوير سلاسل الأحماض الأمينية الجانبية للبروتين (Amino acids side chains modifications)

تحوير التركيب البروتيني ثلاثي الأبعاد (Three dimensional structure modifications)