كروموسومات بدائية النواة: ملاحظات مفيدة على كروموسومات بدائية النواة

فيما يلي ملاحظاتك على كروموسومات بدائية النواة!

تُحمل المعلومات الوراثية لخلية بدائيات النواة في النيوكليوبلازم على هيكل يسمى كروموسوم بكتيري. وهو يتألف من جزيء دنا حلزوني مزدوج (حمض ديوكسي ريبونوكلييك) ، لا يرتبط أبدا بالبروتينات الأساسية ، وقد ظهر في بعض بدائيات النواة لتكون دائرية.

الصورة مجاملة: hangthebankers.com/wp-content/chromosome.jpg

وبالتالي ، فإن الكروموسوم البكتيري لا يتشابه بنيوياً مع الكروموزومات النووية للخلية حقيقية النواة ، ولكن مع وجود DNA العضوي الموجود في الميتوكوندريا حقيقية النواة والبلاستيدات الخضراء. من المحتمل أن يكون كروموسوم بكتيري واحد (أي جزيء DNA طويل جداً) يحمل جميع المعلومات الوراثية اللازمة لتحديد الخصائص الأساسية لخلية بدائيات النواة.

البلازميدات:

يمكن للعديد من البكتيريا أيضًا أن تحتوي على جزيئات دنا صبغيية دائرية صغيرة إضافية قادرة على التكرار الذاتي ، والتي تُعرف بالبلازميدات التي تم بحثها حتى الآن والتي تحمل محددات مثل هذه الصفات الظاهرية كمقاومة للأدوية والمواد المضادة للبكتيريا الأخرى ، وللإنزيمات التي توسط بعض مسارات التمثيل الغذائي. . كمية الحمض النووي في البلازميد هي من 0.1 إلى 5 في المئة من ذلك في الكروموسوم البكتيري.

تم اكتشاف هذا في القولونية أن هناك نوعين من التزاوج ، وأثناء الاقتران ، يعمل شريك واحد فقط كمانح جيني ، أو ذكر ، والآخر فقط باعتباره المتلقي الوراثي أو الأنثى. وبما أن الوظيفة الوحيدة للذكور هي نقل بعض من الحمض النووي الخاص به ، فإنه لا يلزم أن يظل قابلاً للحياة ، في حين أن الخلية الأنثى يجب أن تظل قابلة للحياة ، بحيث قد تتطور فيها البيضة الملقحة.

تم اكتشاف أن الذكورة في البكتيريا يتم تحديدها بواسطة عنصر جيني قابل للانتقال عندما تتقارن ذكور وبكتيريا الإناث ، كل خلية أنثوية يتم تحويلها إلى ذكر. يسمى العنصر الوراثي الذي يحكم الخاصية الموروثة للذكور العامل F (F = الخصوبة) ، ولا ينتقل إلا عن طريق الاتصال المباشر بالخلية. في عام 1952 صاغ ليدربيرج مصطلح البلازميد كاسم جيني لجميع المحددات الوراثية الكروموسومية الاضافية ، منها F مثال.

من المعروف الآن أن البلازميدات البكتيرية هي جزيئات دائرية صغيرة من الدنا تحمل الجينات لتكرارها. وفي كثير من الحالات ، تحمل أيضًا جينات تمنح خصائص جديدة على الخلية العائلة ، مثل مقاومة الأدوية أو إنتاج السموم. تحمل العديد من ال plلازميدات جينات تحكم عملية الاقتران. وبالتالي ، فإن الاقتران هو آلية مفروضة على الخلية البكتيرية عن طريق البلازميد ، والنتيجة الطبيعية لهذا هو نقل الحمض النووي البلازميد.

أنواع البلازميدات:

معظم البلازميدات تم تصنيفها على أساس خصائص المضيف. وبالتالي ، هناك عامل R (R = المقاومة) وعوامل COI (COI = colicinogeny) للبكتيريا سالبة الجرام ، البلازميدات البنسليناز للمكورات العنقودية الذهبية ، البلازميدات المتحللة من Pseudomonas ، البلازميدات الخبيثة الخ.

خصائص البلازميدات:

تتكون بنية كل البلازميدات المعروفة من جزيئات د نوية مزدوجة متقطعة. يحتوي العديد منها على أوزان جزيئية في النطاق 5 × I0 7 إلى 7 × 10 7 . واحد (عامل R) له وزن جزيئي فقط 1 × 10 7 ، وبعض البلازميدات الخفيّة تكون أصغر. وبما أن كمية الدنا المطلوبة لتعليب متوسط ​​polypeptide بوزن جزيئي يبلغ 40،000 حوالي 6 × 10 7 ، فإن F 1 والبلازميدات الأخرى ذات الحجم المماثل قد تحتوي على ما يصل إلى 100 جين.

التعبير الجيني في بدائيات النوى:

الكروموسومات البكتيرية:

وقد ثبت الآن أن الكروموسوم البكتيري موجود دائمًا في مركز الخلية البكتيرية غير القادرة على الانقسامات الإنقسامية والانحلالية وغير محاط بغشاء نووي محدد. تحتوي الخلية البكتيرية المتوسطة على واحد من ألف جزء من محتوى الدنا لخلية حقيقية النواة.

فالكروموسوم البكتيري عبارة عن خيوط مرنة ودائرية ممدودة رقيقة لجزيء الحمض النووي المرتبط ببكتيريا قليلة. يمكن أن تنقسم الخلايا البكتيرية بسرعة كبيرة. يتم الانتهاء من انقسام الخلية عن طريق مضاعفة جميع المكونات الخلية تليها تقسيم الخلية إلى خليتين ابنة. الخطوة الأولى في انقسام الخلايا هي تكرار الحمض النووي.

إعادة التركيب الجيني في البكتيريا:

هذه هي العملية التي يتم فيها تجميع المواد الجينية ، الموجودة في جينومين منفصلين ، في وحدة واحدة. في البكتيريا يتم إعادة التركيب من خلال (1) التحول ، (2) النقل و (3) الاقتران. وقد تم بالفعل مناقشة هذه الظواهر بالتفصيل في الفقرات السابقة ، تحت عنوان "الاستنساخ الجنسي في البكتيريا".

الحث والقمع:

الإمكانات الوراثية للفيروس محدودة وتستعمل أساسًا الجهاز المضيف لتكرارها. من ناحية أخرى ، يمكن للبكتيريا تجميع مكوناتها من الأملاح البسيطة والسكر. تحتوي البكتيريا ، Escherichia coli ، على حوالي 2500 جينة على كروموسومها. تحافظ البكتيريا على اقتصادها الداخلي فقط من خلال السماح لعمل بعض الجينات في وقت واحد.

وهذا يعني أنه سيتم تشغيل أو إيقاف تشغيل الجينات حسب المتطلبات. سيتم تشغيل مجموعة من الجينات عندما تكون هناك ضرورة للتعامل مع الركيزة الجديدة واستقلابها. عندما يتم تشغيل مجموعة من هذه الجينات ، يتم إنتاج الإنزيمات ، والتي تستقلب الركيزة الجديدة. هذه الظاهرة تسمى التحريض والجزيئات (الأيضات) تستحضر هذه الظاهرة هي المحرضات.

من ناحية أخرى ، عندما يتم توفير المستقلب الذي تحتاجه البكتيريا من الخارج ، فإن البكتيريا تمنع حدوثه ، وهذا يتوقف عن زيادة إنتاج المستقلب عن طريق البكتيريا. وهكذا سميت هذه الجينات المعطلة اسمًا قابلًا للقمع ، وتعرف هذه الظاهرة بالقمع أو قمع التغذية.

ومع ذلك ، يتم التعبير عن بعض الجينات باستمرار للاعتناء بالنشاط الخلوي الطبيعي مثل تحلل السكر. تُعرف هذه الجينات بأنها مؤسسية ، وتعرف الإنزيمات الناتجة عنها باسم الإنزيمات التأسيسية ، مثل إنزيمات الهيدروجين.

مفهوم التشغيل:

اقترح فرانسوا جاكوب وجاك مونود (1961) ، أثناء عمله في معهد باستور بباريس ، أن المسارات الأيضية يتم تنظيمها كوحدة. درسوا التغير في طبيعة إنزيمات E. coli عند تزويدهم بأنواع مختلفة من السكريات. ووجد الباحثون أنه عندما يضاف سكر اللاكتوز إلى ثقافات الإشريكية القولونية ، فإنه يستحث ثلاثة إنزيمات ضرورية لكسر اللاكتوز إلى جلوكوز وجالاكتوز.

هذه الانزيمات توليفها حديثا هي ((ط) p-galactosidase ، (ب) permease و (ج) transacetylase. وفقا لها ، يتم التحكم في توليف هذه الانزيمات الثلاثة من قبل جزء طويل من الحمض النووي المعروف باسم أوبيرون والذي يمكن تقسيمه إلى موقع مشغل O و 3 جينات هيكلية Z و Y و A. يتم تنظيم عمل الجينات الهيكلية من قبل موقع المشغل مع مساعدة من بروتين قمعي ينتج عن طريق عمل الجين 'i' المعروف باسم الجين المنظم.

يتم التعبير عن الجينات أو عدم التعبير عنها والتي تعتمد على ما إذا كان مفتاح التشغيل مشغلاً أم لا. عندما يكون المفتاح في وضع التشغيل ، يتم نقل الجينات الثلاثة بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي (RNA polymerase) إلى امتداد واحد من الحمض النووي الريبي المرسال (messenger RNA) يغطي جميع الجينات الثلاثة. يُعرف كل جين هيكلي بشكل عام باسم cistron ويُعرف الرنا المرسال الطويل الذي يُغطى كل السيجونات باسم polycistronic.

يتم إجراء التبديل أو إيقاف تشغيل مفتاح المشغل بواسطة بروتين يُعرف بالعادم. عندما يرتبط هذا البروتين مع المشغل (O) ويمنعه ، يتم إيقاف تشغيل المفتاح ولا يتم التعبير عن الجينات الثلاثة (Z ، Y ، A) ، (انظر الشكل 2.28).

لاك، الاوبرون:

هذا هو مثال على operon محرض. تضاف بضعة جزيئات من اللاكتوز إلى الخلية عن طريق عمل إنزيم اليرقان ، حيث توجد كمية صغيرة منها حتى في ظل ظروف مكبوتة. ثم يتم تحويل هذه الجزيئات القليلة إلى شكل نشط من اللاكتوز الذي يرتبط بقمع (منتج الجين i) ، وبالتالي ، لا يمكن للقائد أن يرتبط بمفتاح المشغل أكثر من ذلك.

عندما يكون المشغل خالياً من مضخم الحمض النووي RNA polymerase ، يبدأ بنسخه من الأوبون عن طريق ربط موقع المروج P. Messenger RNA المقابل لجميع الإنزيمات الثلاثة التي يتم تركيبها والتي تترجم لإنتاج ثلاثة إنزيمات P-galactosidase ، و permease و transacetylase.

مع إنتاج هذه الإنزيمات الثلاثة تبدأ عملية استقلاب اللاكتوز. ويستمر تركيب الانزيمات ما لم يتم استهلاك جميع جزيئات اللاكتوز من قبل الخلية. عندما يتم أيضًا استهلاك الجزيئات الأخيرة من اللاكتوز ، المرتبطة بالعاطفة ، يصبح القمع غير نشط نشطًا ويربط موقع المشغل (O) بإيقاف تشغيل المشغل بشكل طبيعي ، (انظر الشكلين 2.29 و 2.30).

التربتوفان-الاوبرون:

في هذه الحالة ، يتم تشغيل الأوبرون بشكل عام بحيث تتم عملية النسخ والترجمة لتجميع الإنزيمات اللازمة لتوليف المستقلب من قبل الخلية. ومع ذلك ، يمكن إيقاف تشغيل الأوبرا عندما لا تتطلب الخلية المستقلب أو تم إنتاج المستقلب في الزيادة. يتكون التريبتوفان من خمسة جينات (trp E و D و C و B و A) لخمسة إنزيمات (En z E و D و C و B و A) مما يحفز توليف التريبتوفان (وهو حمض أميني) وبالتالي تكوين مسار الابتنائية. إن وجود التريبتوفان يعمل على كبح توليف الإنزيمات المسؤولة عن تصنيعه (انظر الشكلين 2.27 و 2.31).

يتم تنظيم الجينات الهيكلية الخمسة التي يتم تشفيرها لهذه الإنزيمات الخمسة بواسطة مفتاح تشغيل واحد. هنا ، لا يرتبط بروتين المعوق الناتج عن الجينات التنظيمية بالمشغل في حد ذاته. ومع ذلك ، عند إضافة تريبتوفان ، فإنه يرتبط بالعادم ويعرف باسم المكبح المشترك. يربط معقد compress-corepressoror المشغل ويمنع التعبير عن هذا operon.

تشبه بنية operatopopon أوبرا أقل من operon lac operon ، لكن لها تباين وظيفي. في هذه الحالة يكون منتج الجينات R مكافئ للجين i من lac operon. ينتج المنتج الجيني R بروتينًا غير قادر على ربط المشغل. هذا هو يشار إلى apo-restressor.

في وجود تريبتوفان كمانع للقمع ، يتشكل المكبس الوظيفي الذي يرتبط الآن بالمشغل ويمنع النسخ من الأوبرون وإنتاج التريبتوفان. هنا يشرح نموذج الأوبرا كلاً من ظاهرة الاستقراء والقمع في الكائنات البدائية.