عناصر مختلفة يمكن العثور عليها في الكائنات بدائيات النواة وحقيقية النواة
عناصر مختلفة يمكن العثور عليها في الكائنات بدائيات النواة وحقيقيات النواة!
في بدائيات النواة ، توجد المادة الوراثية بأكملها لخلية في كروموسوم دائري واحد. ولكن في حقيقيات النواة يتم توزيعه على عدة كروموزومات خطية. بالإضافة إلى ذلك ، قد تحتوي البكتيريا على واحد أو أكثر من عدة أنواع من الكيانات الدائرية الصغيرة للمواد الوراثية تسمى البلازميدات. هذه العناصر ليست ضرورية لبقاء البكتيريا في الظروف العادية ولكن في بيئات معينة تمنح قيمة انتقائية كبيرة على الخلايا التي تعيش فيها.
يوجد نوع آخر من العناصر الوراثية ، يسمى بالعناصر القابلة للنقل ، في كل من بدائيات النواة وحقيقة النواة. هذه الجوانب ومختلف الجوانب الأخرى ، بما في ذلك تناقض القيمة C في حقيقيات النواة ، يتم النظر فيها باختصار في الأقسام التالية.
التناقض C-Value:
القيمة C هي كمية الدنا الموجودة في جينوم الفردوم الفرداني وهي قيمة مميزة لكل نوع حي يتم تمثيله عادة في أزواج قاعدة (bp). بشكل عام ، هناك زيادة في قيمة C مع زيادة في تعقيد الكائنات الحية.
على سبيل المثال ، في حقيقيات النواة أحادية الخلية مثل الخميرة لا يزيد عن خمسة أضعاف الدنا مثل بكتيريا إي كولاي ، في حين أن أول كائنات حية متعددة الخلايا حقا مثل الديدان الخيطية C. ايليجانس تظهر أكثر من 100 مرة من محتوى الحمض النووي كولاي. ولكن نظرة عن قرب على القيم C داخل وبين مختلف الشرائع تكشف عن السمات المحيرة التالية التي تشكل معا مفارقة قيمة C.
1. في حالات عديدة ، من غير المرجح أن تكون التغيرات المدهشة في القيم مرتبطة بتعقيد الكائنات المعنية. على سبيل المثال في البرمائيات ، أصغر الجينوم أقل بقليل من 10 9 bp بينما أكبرها تقريبا 10 11 bp.
وبالمثل ، فإن بعض الأنواع ذات الصلة الوثيقة ، على سبيل المثال ، في البرمائيات متشابهة جداً شكليًا ، ولكن محتواها من الحمض النووي تختلف باختلاف عامل 10. وبالتالي ، يصعب تفسير هذه التغيرات في حجم الجينوم فقط بسبب زيادة عدد الجينات.
جدول: الحد الأدنى لحجم الجينوم (قيمة C) لبعض المجموعات المتنوعة من الكائنات الحية.
فئة من الكائنات الحية | محيط | الحجم الأدنى (أزواج القاعدة) |
1. Phages | ф × 174 | 5400 سنة مضت |
لامدا (X) | 45000 نقطة أساس. | |
2. فيروسات الحيوان | اتش | 21000 نقطة أساس |
3. البراكين | الإشريكية القولونية | 4.2 x l0 6 bp |
العصوية الرقيقة | 2.1 x l0 6 bp | |
4. وحيد الخلية | خميرة | 2.3 x l0 7 bp. |
eukaryotes cerevisiae | ||
5. eukaryotes متعددة الخلايا | eukaryotes melanogaster | 0.17 x l9 9 bp. |
زيا قد (الذرة) | 2.5 x l0 9 bp | |
هومو سابينس (بشري) | 2.8 x l0 9 bp. |
2. في حقيقيات النواة ، تكون الكمية الكلية للحمض النووي في الجينوم كبيرة جدا مقارنة بالمقدار المفترض الذي سيكون مطلوبًا لرمز البروتينات. على سبيل المثال ، سيحتوي جينوم الثدييات على حوالي 300،000 جين من 10000 برميل في اليوم ، إذا كان كل الحمض النووي يتكون من جينات بروتينات. وفقاً لتقديرات ، يمكن أن يحتوي جينوم الثدييات على ما بين 30،000 و 40،000 وظيفة جينية فقط.
ومن الواضح إذن أنه ليس كل الحمض النووي في حقيقيات النواة معني بروتينات الترميز. وقد وصف بعض العمال هذا الوضع الشاذ بأنه تناقض القيمة C.
البلازميدات و Episomes:
الخلايا البكتيرية هي أحادية الصيغة الصبغية من حيث أنها تحتوي على نوع واحد فقط من الكروموسومات البكتيرية التي توجد عادة في نسختين أو عدة نسخ لكل خلية. بالإضافة إلى الصبغي الرئيسي الذي يحتوي على بضعة آلاف من الجينات ، فإن المعلومات الوراثية في البكتيريا موجودة أيضًا في بعض "الصبغيات الصغيرة" الدائرية تسمى البلازميدات. تختلف البلازميدات في الحجم عن تلك التي لديها ثلاثة جينات فقط لتلك التي تحتوي على عدة مئات من الجينات. قد تحتوي الخلايا البكتيرية على صفر إلى عدة بلازميدات مختلفة.
البلازميد هو نسخة مقلدة (وحدة من الدنا قادرة على النسخ المستقل) والتي تكون موروثة بشكل ثابت في حالة خارج الصبغي. في الغالب تموت البلازميدات على أنها غير ضرورية لبقاء الخلايا البكتيرية على قيد الحياة إلا في ظل ظروف بيئية معينة. بعضها قادر على الاندماج في الكروموسوم البكتيري ؛ ما يطلق عليه episomes.
يتم الحفاظ على كل بلازميد في الخلية البكتيرية كرقم نسخة مميز بسبب نظام التحكم في النسخ المتماثل الخاص بها. في هذا الصدد ، تكون البلازميدات من النوعين التاليين:
(أ) نسخة واحدة من Plasmids:
يتم الاحتفاظ بها في نسخة واحدة لكل خلية ويكون التحكم في النسخ المتماثل لها هو نفس خلية الخلية البكتيرية.
(ب) بلازميدات متعددة:
توجد في عدة ، ولكن عدد مميز من النسخ لكل خلية. يسمح التحكم في النسخ المتماثل لها بأكثر من تكرار واحد لتحدث أثناء تكرار كروموسوم الخلية المضيفة مرة واحدة.
هناك عدة أنواع من البلازميدات البكتيرية التي تمت دراسة ثلاث منها على نطاق واسع:
ا. البلازميدات F:
تحمل الجينات لتطوير F pili ومسؤولة عن الاقتران.
ب. بلازميدات R:
تحمل الجينات لمقاومة المضادات الحيوية أو غيرها من الأدوية المضادة للبكتيريا.
ج. البلازميدات كول:
انها رمز ل colicins التي هي البروتينات التي تقتل خلايا E. coli الحساسة.
قد تكون البلازميدات إما مترافقة أو غير مقترنة ؛
(أ) تتوسط البلازميدات المهاجرة أو المنقولة نقل الحمض النووي عن طريق الاقتران. على سبيل المثال ، جميع البلازميدات F ، العديد من بلازميدات R وبعض بلازميدات Col.
(ب) لا تؤدي بلازميدات غير مقترنة أو غير قابلة للانتقال إلى نقل الحمض النووي عن طريق الاقتران ؛ على سبيل المثال ، العديد من البلازميدات R و Col.
الحمض النووي الفريدة والمتكررة:
الحمض النووي لحقيقة النواة هو نوعان متميزان يعتمدان على عدد نسخ تسلسلات الدنا الموجودة في جينوم: (1) DNA فريد و (2) DNA متكرر.
1. الحمض النووي الفريد يتكون من تلك المتواليات الموجودة في نسخة واحدة لكل جينوم ، فهي تتراوح من 8 ٪ فقط من مجموع الحمض النووي الجيني في الجاودار إلى ما يقرب من 70 ٪ في البشر. يحتوي الحمض النووي الفريد على معظم المعلومات الوراثية في شكل جينات بنيوية تتحكم في السمات المظهرية بشكل مباشر أو غير مباشر.
2. الحمض النووي المتكررة. وهو يتألف من نوكليوتيد DNA أو متواليات قاعدية ، وهي قليلة إلى عدة مئات من أزواج القاعدة (bp) الطويلة ، وهي موجودة في عدة إلى مليون نسخة لكل جينوم. تختلف نسبة الحمض النووي التكراري في الجينوم من نوع إلى آخر. الجاودار يحتوي على 90٪ من الحمض النووي المتكرر ، بينما يشكل الجينوم البشري حوالي 30٪ من الجينوم. يتم تجميع متواليات الدنا المتكررة في الفئتين التاليتين أساسًا على أساس عدد النسخ الموجودة لكل جينوم.
(أ) الحمض النووي المتكرر للغاية:
هذه التتابعات موجودة في أكثر من 10 5 وتصل إلى عدة ملايين نسخة في الجينوم. قد يشكل حتى 10٪ من الجينوم ، ويتألف عمومًا من سلاسل نوكليوتيد قصيرة جدًا. ويطلق على الحمض النووي المتكرر للغاية في حقيقيات النواة اسم "DNA" لأنه يمكن فصلها بشكل متكرر عن الجزء الأكبر من الحمض النووي بواسطة الطرد المركزي المتوازن في كلوريد السيزيوم.
كمية الحمض النووي الساتلي هي 75٪ من إجمالي الحمض النووي ، كما أن المناطق المتغايرة التي تقع بالقرب من الكواكب تكون قد احتوت على هذا الدنا في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية. يتكون الحمض النووي من تسلسلات قصيرة تتكرر بشكل ترادفي. بعض الوظائف المحتملة لمثل هذه الحمض النووي هي المشاركة في تنظيم الكروموسومات. المشاركة في الاقتران الكروموسومي أثناء الانقسام الاختزالي ، والمشاركة في إعادة التركيب ، وحماية جينات مهمة ، مثل تلك الموجودة في الهستونات ، والحمض النووي الريبي الريبوزمي ، والبروتين الريبوسومي ، إلخ.
(ب) الحمض النووي المتكرر بشكل معتدل:
هذه التتابعات موجودة في اثنين إلى أقل من 10 5 نسخ لكل جينوم ، وتشكل عموما 20-80٪ من الجينوم. فمثلا؛ في الإنسان ، يكون جزء الحمض النووي المتكرر المعتدل حوالي 13٪ من الجينوم. في جزء كبير من الحمض النووي التكراري المعتدل ، لا تتشابه نسخ التسلسلات مع بعضها البعض ، ولكنها تضم عائلة من التتابعات الوثيقة الصلة.
يتكون الجزء المتكرر باعتدال من عدد متغير من هذه العائلات ؛ أنها تشمل جينات الهستونات ، والريبوزوم الريباسي ribsomal والبروتينات ribsomal وأنواع عدة من العناصر القابلة للنقل. يتم توزيع هذه الفئة من الحمض النووي التكراري في جميع أنحاء الجينوم على فترات متباينة.
في الجينوم البشري ، يوجد في المتوسط 300 bp من الحمض النووي المتكرر المعتدل بعد كل 800-1200 bp من الحمض النووي الفريد. في ذبابة الفاكهة ، ومع ذلك ، فإن أطوال كل من الفريدة (متوسط 13000 برميل في اليوم) وكذلك شرائح الحمض النووي المتكررة متوسطة (متوسط 5600 برميل) أطول عدة مرات.
