ژنوم مجموعه کامل اطلاعات ژنتیکی یک موجود زنده است. که واحد تقسیم بندی آن از نظر فیزیکی، اسیدنوکلئیک و از نظر عملکری ژن است. هر مولکول اسید نوکلئیک ممکن است از تعداد زیادی ژن تشکیل شده باشد.
تئوری و تعاریف ژن
اولین تعریف، تعریف مِندل است که ژن را یک فاکتور تعیین کننده خصوصیات یا فنوتیپ نظیر رنگ و حالت مو تعریف کرد که از نسلی به نسل دیگر منتقل میشود.
فرضیه یک ژن-یک آنزیم
جورج بیدل و ادوارد تاتوم، ژن را یک ماده ژنتیکی تعریف کرد که میتواند یک آنزیم را کد کند.اما از آنجایی که بسیاری از ژن ها پروتئین هایی کد میکنند که آنزیم نیستند یا یکی از پلی پپتید های یک پروتئین چند زیرواحدی را کد میکنند، این تئوری به تئوری، یک ژن- یک پلی پپتید تکامل پیدا کرد.
تعریف امروزی ژن
یک ژن شامل تمامی DNA کد کننده توالی اولیه برخی محصولات نهایی ژن، مثل پلی پپتید یا یک RNA با فعالیت کاتالیتیک است. که در این تعریف ژن ها به دو دسته تقسیم میشوند.
ژن ساختمانی( سیسترون Cistron)
در ابن تعریف، ژن به مولکولی mRNA رونویسی شده و این مولکول توسط ریبوزوم به پلی پپتید ترجمه میشود.
ژن های غیر کدکننده
در این گروه، ژن ها واحد های رونویسی هستند که RNA غیر کدکننده (Noncoding RNA) را تولید میکنند. که محصول آنها، tRNA, rRNA, miRNA, snRNA, snoRNA هستند که در فرایند پردازش، ترجمه، تنظیم بیان ژن mRNA ها نقش دارند.
نوکلئوپروتئین چیست
ماده ژنتیکی به صورت یک توده فشرده است که در آن اسیدنوکلئیک با پروتئین های بازی اتصال برقرار میکند. بار های مثبت این پروتئین ها در خنثی کردن نیروی دافعه بار های منفی اسیدنوکلئیک نقش دارند. از انجایی که طول مولکول DNA به صورت خطی، بسیار بلند است، توسط پیچ و تاب DNA با پروتئین ها، به صورت یک توده فشرده در آمده و در پروکاریوت ها به شکل نوکئید(Nucleoid) و در یوکاریوت ها به صورت کروماتین (Chromatin)، شکل میگیرد.
سطوح فشرده سازی DNA
نوکلئوزوم چیست
برای فشرده سازی DNA، اولین سطح فشرده سازی، نوکلئوزوم است که در ان مارپیچ دو رشته ای DNA با پروتئین های هیستونی که غنی از اسید آمینه های لیزین و آرژنین است هسته نوکلئوزمومی (Nucleosome core) را ایجاد میکنند. در این ساختار، 146 جفت باز، 1.75 دور حول هسته هیستونی متشکل از هیستون های H2A, H2B, H3, H4 میچرخد.
فیبر 10 نانومتری
از اتصال نوکلئوزوم ها توسط DNA رابط(Linker DNA) به یکدیگر یک ساختمان رشته ای مشابه مهره های تسبیح ایجاد میشود که ضخامت حدود 10nm دارد.
فیبر 30 نانومتری: سطح دوم تراکم
با اتصال هیستون های H1 مجاور به یکدیگر، فیبر 30 نانومتری ایجاد میشود . تشکیل این فیبر از فیبر 10 نانومتری به غلظت یون ها بستگی دارد که در غلظت فیزیولوژیک املاح به صورت خودبه خودی ایجاد میشود.
کروماتین: سطح سوم فشردگی ژنوم
با پیچ و تاب بیشتر، ساختار کروماتینی ایجاد میشود که میزان تراکم آن به مرحله عمر سلولی بستگی دارد و به صورت غیریکنواخت ایجاد شده است. در نواحی که از نظر رونویسی فعال هستند، میزان تراکم کمتر بوده و به آن یوکروماتین گفته شده و در نواحی غیر فعال، فشردگی بیشتر بوده و به آن هتروکروماتین گفته میشود.
در این ساختار، بخش اعظم اسیدنوکلئیک را DNA که به دور پروتئین هیستون ها چرخیده است تشکیل داده و بخشی از اسید نوکلئیک را مولکول های RNA حین رونویسی که هنوز به الگوی DNA متصل هستند تشکیل داده است. پروتئین های غیرهیستونی موجود در این ساختار، RNA پلیمرازها، توپوایزومرازها و پروتئین های تنظیم کننده بیان ژن هستند.
کروموزوم: سطح چهارم فشرده سازی
با متراکم شدن بیشتر DNA با نسبت تراکم حدود 8000، توسط پروتئین های حفظ کننده ساختمان کروموزوم ها (پروتئین های SMC یا Structural maintenance of chromosomes) ساختمان کروموزوم ایجاد میشود. کروموزوم یوکاریوتی از دو بخش اصلی سانترومر و تلومر تشکیل شده است.
سانترومر چیست
به بخش معمولا میانی کروموزوم که غنی از نوکلئوتید های A=T بوده و به دوک میتوز متصل میشود سانترومر گفته میشود.
تلومر چیست
به دو انتهای کروموزوم که غنی از توالی های تکراری TG است تلومر میگویند.
خلاصه
ژنوم مجموعه کامل اطلاعات ژنتیکی یک موجود زنده است و ژن بهعنوان واحد عملکردی این اطلاعات، میتواند مسئول تولید پروتئین یا RNAهای غیرکدکننده باشد. DNA برای قرارگیری در فضای محدود سلول، به کمک پروتئینهای هیستونی و سایر پروتئینها در سطوح مختلفی، سازماندهی و فشرده میشود. این سازماندهی از نوکلئوزوم آغاز شده و با تشکیل فیبرهای کروماتینی، کروماتین و در نهایت کروموزوم ادامه پیدا میکند. کروماتین بسته به میزان تراکم به یوکروماتین و هتروکروماتین تقسیم میشود و کروموزوم نیز دارای نواحی تخصصیافتهای مانند سانترومر و تلومر است که در سازماندهی و پایداری ماده ژنتیکی نقش دارند.
تفاوت ژن و ژنوم چیست؟
ژن یک واحد عملکردی از اطلاعات ژنتیکی است، در حالی که ژنوم مجموعه کامل ماده ژنتیکی و اطلاعات ژنتیکی یک موجود زنده را شامل میشود.
ژن چیست؟
ژن بخشی از ماده ژنتیکی است که اطلاعات لازم برای تولید یک محصول عملکردی مانند پروتئین یا RNA را در خود دارد.
ژن غیرکدکننده چیست؟
ژن غیرکدکننده ژنی است که محصول آن پروتئین نیست، بلکه میتواند RNAهای عملکردی مانند tRNA، rRNA، miRNA یا سایر RNAهای غیرکدکننده باشد.
نوکلئوپروتئین چیست؟
نوکلئوپروتئین ساختاری متشکل از اسید نوکلئیک و پروتئینهای بازی است که بارهای مثبت پروتئینها در خنثی کردن نیروی دافعه بارهای منفی اسید نوکلئیک نقش دارند.
نوکلئوزوم چیست؟
نوکلئوزوم نخستین سطح فشردهسازی DNA است که در آن DNA دو رشتهای با پروتئینهای هیستونی غنی از لیزین و آرژنین برهمکنش دارد و هسته نوکلئوزومی را ایجاد میکند.
DNA در نوکلئوزوم چگونه قرار میگیرد؟
در ساختار نوکلئوزوم، ۱۴۶ جفت باز DNA حدود ۱٫۷۵ دور به دور هسته هیستونی قرار میگیرد.
یوکروماتین و هتروکروماتین چه تفاوتی دارند؟
در نواحی فعال از نظر رونویسی، تراکم کروماتین کمتر است و به آن یوکروماتین گفته میشود؛ در نواحی غیرفعال، فشردگی بیشتر بوده و هتروکروماتین نام دارد
کروموزوم چگونه تشکیل میشود؟
با متراکم شدن بیشتر DNA و سازماندهی آن توسط پروتئینهای حفظکننده ساختمان کروموزومها یا SMC، ساختار کروموزوم ایجاد میشود.
سانترومر و تلومر در کروموزوم چیستند؟
سانترومر بخش معمولاً میانی کروموزوم است که به دوک میتوز متصل میشود و تلومر در دو انتهای کروموزوم قرار دارد و از توالیهای تکراری TG تشکیل شده است.
نقش هیستون H1 در نوکلئوزوم چیست؟
H1 در گروه هیستونهای لینکِر قرار میگیرد و به DNA رابط در اطراف نوکلئوزوم متصل میشود. این هیستون در سازماندهی و فشردهتر شدن کروماتین نقش دارد و جزء اکتامر هسته نوکلئوزوم محسوب نمیشود.
نظرات کاربران