الدرس الثالث: DNA في أوليات وحقيقيات النواة وتكثيف الصبغيات والطفرات

• يبلغ طول جزيئات DNA في نواة خلية بشرية واحدة نحو مترين، بينما لا يتجاوز قطر نواة الخلية 2 إلى 3 ميكرون!
• ولإدخال هذا الطول الهائل لابد أن يقصر DNA بمقدار 100,000 مرة عبر مراحل تكثيف بالغة الدقة:

1. الالتفاف حول البروتينات الهستونية (تكوين النيوكليوسومات Nucleosomes):
   • البروتينات الهستونية غنية بحمضين أمينيين قاعديين هما الأرجنين والليسين ويحملان شحنات موجبة (+)، بينما تحمل مجموعات الفوسفات في هيكل سكر فوسفات شحنات سالبة (-).
   • تتجاذب الشحنات بقوة فيلتف شريط DNA حول قرص من ثمانية جزيئات هستونية ليكون حلقات متكررة تُسمى النيوكليوسومات تشبه عقد الخرز، مما يقصر طول DNA بمقدار 10 مرات فقط.
2. الالتفاف بواسطة البروتينات غير الهستونية التركيبية: تلتف حبال النيوكليوسومات حول بعضها بإحكام بمساعدة بروتينات غير هستونية لتشكل أشرطة من الكروماتين المكثف، ثم تترتب في شكل عرى كبيرة تلتحم بهيكل نووي من بروتينات غير هستونية تركيبية لتقصر الجزيء بمقدار 100,000 مرة حتى يظهر الكروموسوم بشكله المكثف في الطور الاستوائي.

ملاحظة وظيفية: البروتينات غير الهستونية التنظيمية تحدد ما إذا كانت شفرة جزيء DNA ستُستخدم في بناء الإنزيمات والبروتينات أم لا.

المحتوى الجيني (Genome): مجموع الجينات الموجودة في الخلية. وقد أظهرت الأبحاث أن:

• في أوليات النواة: معظم جزيء DNA يمثل شفرات لبناء بروتينات وإنزيمات.
• في حقيقيات النواة: أقل من 70% من DNA يمثل شفرات لبناء RNA وبروتين، وأكثر من 30% يمثل أجزاء لا تمثل شفرة.
• تكرار التتابعات: توجد تتابعات متكررة في الجينوم؛ فمثلاً تتابع القواعد AGACT يتكرر 100,000 مرة في منتصف أحد صبغيات حشرة الدروسوفيلا ولا يمثل شفرة، وهناك جينات تتكرر مئات المرات لبناء كميات ضخمة من البروتين والـ RNA (مثل جينات بناء الهستونات والـ rRNA).
• الحبيبات الطرفية (Telomeres): تراكيب عند نهايات الصبغيات لا تمثل شفرة وظيفتها الحفاظ على التركيب البنائي للصبغي ومنع تآكله.

الطفرة: تغير مفاجئ في طبيعة العوامل الوراثية المحددة لصفات معينة مما قد ينتج عنه تغير في صفات الكائن الحي. وتصنف كالآتي: