معلومة

لماذا يوجد أكثر من كروموسوم في الكائن الحي؟

لماذا يوجد أكثر من كروموسوم في الكائن الحي؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لماذا لا يوجد كروموسوم واحد لإيواء الجينوم في الكائنات الحية ولكن متعدد؟ هل هو للأغراض اللاجينومية؟


لماذا يوجد أكثر من كروموسوم في الكائن الحي؟ - مادة الاحياء

لقد تعلمنا سابقًا كيف يمكن أن تؤدي الأخطاء في الانقسام الفتيلي إلى الإصابة بالسرطان. ما الذي يمكن أن ينتج عن الأخطاء في الانقسام الاختزالي؟ في هذه النتيجة ، سنتعلم & # 8217 ما يحدث عندما تحدث أخطاء في عدد الكروموسوم.

أهداف التعلم

  • تحديد النمط النووي ووصف استخداماته في علم الأحياء
  • حدد الأخطاء الشائعة التي يمكن أن تخلق نمطًا نوويًا غير طبيعي
  • تحديد المتلازمات التي تنتج عن تغير كبير في عدد الكروموسوم

2 إجابات 2

يتم جمع "مجموعة" الحلول المحتملة (Phenotpyes / Genotypes) في السكان. يمثل النمط الجيني أحد الحلول الممكنة. لا تخلط بين البنية ثنائية الأبعاد للنمط الجيني ، فمن المفترض أن تمنحك مرونة إضافية لنمذجة مشاكل أكثر تعقيدًا. لا يزال النمط الجيني يمثل حلاً واحدًا ممكنًا وفردًا واحدًا من السكان.

يمكن إنشاء النمط الوراثي لـ GA الثنائي الكلاسيكي بسهولة:

ألقِ نظرة أيضًا على نموذج المجال ، الشكل 3.1 في الدليل. يحاول القسم 6.1 تزويدك بأمثلة تشفير إضافية.

ما وصفته هو السكان في الخوارزمية الجينية الأساسية. هناك العديد من التقنيات لتحسينها ، وأحدها هو الترميز التكيفي.

المصطلح الذي تبحث عنه هو إعادة تركيب تجمع الجينات (المعدل) في ظل تقنيات الترميز التكيفية.

إعادة تركيب تجمع الجينات تعمل على مجموعة سكانية بأكملها بدلاً من وحدات فردية وتطور السكان. قد يحتفظ أو لا يحتفظ بنفس الهيكل.

انظر إلى هذه الفكرة من منظور علم الأحياء:

  • في الطبيعة ، كانت هناك كائنات أبسط أولاً ثم تطورت إلى كائنات أكثر تعقيدًا.

يمكن استخدام الدافع نفسه مع الخوارزميات الجينية. في البداية ، توجد وحدات أبسط يمكن أن تتطور بمرور الوقت - بمعنى آخر ، لا يجب أن يكون طول الحلول وهيكلها ثابتًا.

لا توجد طريقة بسيطة لتشفير المعلومات عالميًا لـ GA ، لذلك عليك التفكير فيها لكل مشكلة في متناول اليد. قد تحتاج أو لا تحتاج إلى إعادة تركيب تجمع الجينات أو ترميز ثنائي أساسي أو اختيار نسبي أساسي. تعتمد هذه الخيارات إلى حد كبير على المشكلة التي تحاول حلها ، ودقة الحل / الوقت الذي تستغرقه الخوارزمية وهو أمر مقبول.

الترميز الثنائي الأساسي الذي يمثل ناقل الجينات بسيط ولكن GA له جانب سلبي حيث أنه غير فعال في العثور على أقرب الجيران.

ضع في اعتبارك المثال التالي:

يوجد حلان 15 و 16 (01111 ، 10000)

المسافة بين هذين العددين هي 5

لكي يتغير GA من 15 إلى 16 ، يجب تغيير جميع البتات الخمسة. لذلك ، GA لديها مشاكل مع أرقام الجار المنفصلة. تتمثل إحدى طرق تحسين ذلك في استخدام الرمز الرمادي الذي يتيح لك مسافة 1 بين جميع الحلول.


لماذا يوجد أكثر من كروموسوم في الكائن الحي؟ - مادة الاحياء

الشكل 1: صور مجهرية للكروموسومات البشرية. يسمح التنميط الكاروتي الطيفي بتصور الكروموسومات من خلال طلاء كل كروموسوم بشكل متألّق بلون مختلف. (مقتبس من http://www.genome.gov/10000208).

الأنفلونزا هي واحدة من الحقائق المؤسفة لصحة الإنسان. ينتج هذا المرض المزعج (والقاتل أحيانًا) عن الإصابة بفيروس الأنفلونزا ، وهو فيروس جميل تم عرض تركيبته بالفعل في المقالة القصيرة حول "ما حجم الفيروسات؟". تتمثل إحدى السمات الرائعة لهذه الفيروسات في أن ما يقرب من 14000 قاعدة (BNID 106760) لجينومات الحمض النووي الريبي بالمعنى السلبي تنقسم على 8 جزيئات مختلفة من الحمض النووي الريبي (BNID 110377) مما يدل على أنه حتى في حالة الفيروسات ، يتم تقسيم الجينومات أحيانًا إلى جزيئات متميزة. يتضح هذا النوع من الغرابة بشكل لافت للنظر في حالة فيروس اللوبيا Chlorotic Mottle (CCMV) الذي ينقسم جينوم قاعدته ≈8000 إلى ثلاثة جزيئات RNA مميزة (BNID 106457) كل منها معبأ في قفيصة مختلفة مما يعني أن كل ثلاثة منهم بحاجة لإصابة العائل حتى تكون العدوى قابلة للحياة.

على الرغم من البكتيريا المفضلة لدينا بكتريا قولونية يحتوي على كروموسوم دائري واحد فقط ، والعديد من بدائيات النوى لها صبغيات دائرية متعددة. على سبيل المثال، ضمة الكوليرا، الممرض المسؤول عن الكوليرا له كروموسومان دائريان أحدهما بطول 2.9 ميغا بايت والآخر بطول 1.1 ميغا بايت. تم العثور على مثال أكثر غرابة في البكتيريا بوريليا بورجدورفيري التي تسبب أحيانًا مرض لايم بعد تعرض الحيوانات لدغة من القراد. تحتوي هذه البكتيريا على 11 بلازميدًا تحتوي على 430 جينًا ، بالإضافة إلى كروموسومها الخطي الطويل (BNID 111258). يبدو أن عالم الأركيا المجهري يحتوي على توزيعات كروموسومية مماثلة لتلك الموجودة في البكتيريا M. jannaschii يحتوي على ثلاثة جزيئات DNA دائرية مختلفة بأطوال 1.6 ميجا بايت تقريبًا و 58.5 كيلو بايت و 16.5 كيلو بايت ، مما يُظهر مرة أخرى الشخصيات الواسعة والمتنوعة للكروموسومات الميكروبية. تزداد صورة الجينومات الميكروبية تعقيدًا بسبب حقيقة أن صورتنا المنظمة للكروموسومات الدائرية بحجم ميغا بايت غير مكتملة بشكل محزن لأنها تتجاهل الجينات التي تنتقل حولها على بلازميدات صغيرة (أي ما يقرب من 5 كيلو بايت).

في النهاية ، بالنسبة لمعظمنا ، تعتمد صورتنا الذهنية للكروموسومات إلى حد كبير على صور من كائنات حقيقية النواة مثل تلك الموضحة في الشكل 1. كما هو موضح في الجدول 1 في المقالة القصيرة حول "ما حجم الجينوم؟" ، هناك تنوع كبير في عدد أزواج الكروموسومات في الكائنات الحية المختلفة. قد يعتقد المرء أن نموذجي الفطريات ، الخميرة الناشئة والخميرة الانشطارية ، سيظهران أعدادًا متشابهة من الكروموسومات. ومع ذلك ، من المدهش أن الخميرة في مهدها S. cerevisiae يحتوي على 16 كروموسوم والخميرة الانشطارية S. بومبي يحتوي على 3 كروموسومات فقط. وبالمثل ، لا تُظهر الكائنات النموذجية الكلاسيكية الأخرى أي نمط ثابت: C. ايليجانس (6 كروموسومات) ، ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة ميلانوجاستر (4 كروموسومات) فأر موس العضلات (20 كروموسوم). تُظهر المقارنة بين الخميرة الناشئة والذبابة كيف أن جينوم أكبر بمقدار 10 أضعاف في حالة ذبابة الفاكهة يمكن استيعابها مع ¼ العديد من الكروموسومات مثل 16 الموجودة في الخميرة في مهدها. من بين الحيوانات ، يحتوي جرذ vizcacha الأحمر على أكبر عدد من الكروموسومات عند 102 (BNID 110010). توضح هذه الأمثلة أن عدد الكروموسومات لا يتحدد على الإطلاق بالحجم المادي للحيوان ، كما أنها تقلب الاعتقاد السائد بأن الحيوانات لا يمكن أن تكون متعددة الصيغ الصبغية ، لأن الجرذ الأحمر فيزكاشا رباعي الصبغيات ، أي يحتوي على 4 نسخ من كل كروموسوم بدلاً من ذلك. من 2 الموجودة في البشر والثنائيات الثنائية الأخرى.

كما يتعلم معظمنا في المدرسة الثانوية ، يمتلك البشر 23 زوجًا من الكروموسومات. بالنظر إلى أزواج القواعد 3 × 10 9 في جينوم الإنسان أحادي الصبغة ، فإن هذا يعني أن كل كروموسوم يؤوي في المتوسط ​​ما يقرب من 130 ميجا بايت من الحمض النووي ، مع أصغر كروموسوم 21 ، يحمل 50 ميجا بايت وأكبر كروموسوم 1 ، عند ≈250 ميجا بايت . تنجم بعض أكثر الأمراض الوراثية خطورة عن نسخ إضافية من هذه الكروموسومات. على سبيل المثال ، تنتج متلازمة داون من نسخة إضافية من الكروموسوم 21 وهناك المزيد مما يسمى "التثلث الصبغي" المرتبط بالكروموسومات الأخرى ويؤدي إلى متلازمات أخرى (قاتلة بشكل أساسي).

الشكل 2: أنماط النطاقات الصبغية في الكروموسومات في وقت متأخر من الطور. (مقتبس من J.J. Yunis and O. Prakash، Science، 215: 1525، 1982.

إحدى القصص التي تثير الإعجاب الأكبر في جميع مراكز البيولوجيا حول مسألة التطور البشري وعلاقته بعدد الكروموسومات ، وقد تم تسليط الضوء عليها في الشكل 2. نحن البشر لدينا 23 زوجًا من الكروموسومات ومن المثير للاهتمام أن الشمبانزي والغوريلا وإنسان الغاب لدينا 24 زوجًا من الكروموسومات. مثل هذه الأزواج. يوضح الشكل مقارنة بين بنية الكروموسوم 2 في البشر واثنين من الكروموسومات ذات الصلة (تسمى 2p و 2q) في أقرب أقربائنا الرئيسيين ، الشمبانزي. تم التذرع بمقارنة أنماط النطاقات في كروموسومات الطور المتأخر كدليل رئيسي على أصل الكروموسومات المشترك (القارئ مدعو لفحص الأنماط الصبغية النمطية للغاية في بقية الكروموسومات في الأوراق الأصلية). أدى اندماج كروموسومات الرئيسيات 2p و 2q وجهاً لوجه إلى تكوين الكروموسوم البشري 2. هذه الصورة أعطت مصداقية أكبر نتيجة لتسلسل الحمض النووي الحديث الذي وجد أدلة داخل الكروموسوم البشري 2 مثل التسلسل المركزي البائد يتوافق مع السنترومير من أحد كروموسومات الشمبانزي بالإضافة إلى التيلومير الأثري على كروموسومنا 2. وقد حظيت هذه القصة باهتمام كبير على الإنترنت حيث يتبنى غير العلماء الذين يعارضون كل من حقيقة ونظرية التطور تفنيدات مختلفة وتكهنات تآمرية غير قابلة للاختبار في هذا التاريخ الرائع للكروموسومات.

الشكل 3: تم الكشف عن توطين مناطق الكروموسوم باستخدام الفحص المجهري متحد البؤر. يعتمد تصنيف الكروموسومات في نواة الخلايا الليفية البشرية على 24 لونًا من تجارب FISH ثلاثية الأبعاد ، وقد تم تصنيف مجسات الكروموسوم لجميع أنواع الكروموسومات الأربعة والعشرين (1-22 ، بالإضافة إلى X و Y) باستخدام مخطط وضع العلامات التوافقي مع سبعة نيوكليوتيدات ذات علامات تفاضلية. (مقتبس من A. Bolzer et al. PLoS Biol.، 3: e157، 2005).

كان التطور التجريبي الأخير المثير في دراسة تنظيم الجينوم هو القدرة على استكشاف التنظيم المكاني النسبي للكروموسومات المختلفة. تم اكتشاف وجود مناطق كروموسوم محددة جيدًا في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى. يوضح الشكل 3 مثالاً لنواة خلية الخلايا الليفية البشرية. أدى تهجين المجسات الفلورية إلى تمثيل ألوان زائفة لمناطق الكروموسوم في الجزء الأوسط من النواة. باستخدام أدوات أكثر حداثة تُعرف باسم "التقاط الكروموسوم" ، تم تحديد مناطق الكروموسوم في الجينوم البشري. في طرق التقاط الكروموسوم هذه ، يتم استخدام التشابك المادي لأجزاء الجينوم القريبة من بعضها البعض لبناء خريطة القرب. تجعل الخرائط الكروموسومات تبدو مثل كريات مجعدة ، وهو ما لن يكون كذلك إذا تصرفت مثل بوليمرات خطية متوازنة ولكنها نتيجة لهيكل نشط يحدث داخل النواة مما يؤدي إلى مناطق نووية وكروموسومية. ومن المثير للاهتمام ، أن الاضطرابات في مثل هذه المناطق يُقترح الآن أنها تسبب أمراضًا مثل الشيخوخة المبكرة جدًا في الشيخوخة المبكرة بسبب طفرة في مكون مهم من الصفيحة النووية التي تؤدي إلى إزاحة بعض الجينات غير النشطة وبالتالي إلى تنظيمها (PW Tai et al . ، J Cell Physiol.229: 711 ، 2014). في الخميرة لا يوجد دليل على مثل هذا الهيكل ويبدو أن استخدام أفكار فيزياء البوليمر على بوليمرات التوازن هو تمثيل صحيح. بدقة أكثر دقة ، يتم تقسيم الكروموسومات إلى مزيد من النطاقات & # 8220 & # 8221. أي أن أجزاء من كروموسوم واحد منفصلة إلى حد كبير إقليميًا عن بعضها البعض. قد يمكّن هذا العدد الفعلي للكروموسومات من التغيير كثيرًا دون التأثير بشدة على التنظيم المكاني للجينوم. أخيرًا ، هناك عدم تجانس في الموقع ، حيث أثناء فصل الكروموسومات ، قد تختلف & # 8220 الجغرافيا & # 8221 من الأقاليم باختلاف الخلايا ، أو حتى لخلية واحدة بمرور الوقت.

على الرغم من القصص العديدة المثيرة للاهتمام التي تلون هذه المقالة القصيرة ، فإننا نشعر بالفضول لمعرفة ما إذا كان البحث الجديد سيربط أي أهمية وظيفية أعمق بعدد الكروموسوم.


لماذا يموت الرجال (والحيوانات الذكور الأخرى) أصغر سنًا: كل ذلك في كروموسوم Y.

تشير الأبحاث إلى أن الذكور من معظم الأنواع الحيوانية تموت في وقت أبكر من الإناث لأن كروموسوم Y الأصغر لديهم غير قادر على حماية كروموسوم X غير الصحي.

مثل معظم الحيوانات الأخرى بما في ذلك البشر ، يمتلك هذا الأسد واللبوة أزواج كروموسوم XY و XX في تركيبتهما الجينية. الصورة: شترستوك

وفقًا للنظرية الشائعة ، يعيش الرجال حياة أقصر من النساء لأنهم يواجهون مخاطر أكبر ، ولديهم وظائف أكثر خطورة ، ويشربون ويدخنون أكثر ، كما أنهم فقراء في طلب المشورة من الأطباء.

لكن الأبحاث التي أجراها العلماء في جامعة نيو ساوث ويلز في سيدني تشير إلى أن السبب الحقيقي قد يكون أقل ارتباطًا بالسلوك البشري وأكثر ارتباطًا بنوع الكروموسومات الجنسية التي نتشاركها مع معظم أنواع الحيوانات.

في دراسة نُشرت اليوم في Biology Letters ، حلل باحثون من كلية العلوم البيولوجية والأرضية والبيئية بجامعة نيو ساوث ويلز جميع المؤلفات الأكاديمية المتاحة حول الكروموسومات الجنسية والعمر - وحاولوا تحديد ما إذا كان هناك نمط لأحد الجنسين يفوق الآخر الذي كان موجودًا. يتكرر عبر مملكة الحيوان.

فرضية X بدون حراسة

على وجه التحديد ، أرادوا اختبار `` فرضية X غير المحمية '' التي تشير إلى أن كروموسوم Y في الأجناس غير المتجانسة - أولئك الذين لديهم كروموسومات جنسية XY (ذكور) بدلاً من XX (أنثى) - أقل قدرة على حماية الفرد من الجينات الضارة المعبر عنها على الكروموسوم X. تشير الفرضية إلى أنه نظرًا لأن كروموسوم Y أصغر من كروموسوم X ، وفي بعض الحالات يكون غائبًا ، فإنه غير قادر على "إخفاء" كروموسوم X يحمل طفرات ضارة ، والتي قد تعرض الفرد لاحقًا لتهديدات صحية.

على العكس من ذلك ، لا توجد مثل هذه المشكلة في زوج من الكروموسومات المتجانسة (XX) ، حيث يمكن لكروموسوم X الصحي أن يقف في مكان X آخر يحتوي على جينات ضارة لضمان عدم التعبير عن تلك الجينات الضارة ، وبالتالي زيادة طول العمر إلى الحد الأقصى. الكائن الحي.

اختبرت Zoe Xirocostas & # 039unguarded X فرضية & # 039 عبر مجموعة واسعة من الأنواع في مملكة الحيوان. الصورة: UNSW

يقول المؤلف الأول في الورقة وطالب الدكتوراه Zoe Xirocostas إنه بعد فحص بيانات العمر المتاحة لمجموعة واسعة من أنواع الحيوانات ، يبدو أن فرضية X غير الخاضعة للحراسة تتراكم. هذه هي المرة الأولى التي يختبر فيها العلماء الفرضية في جميع المجالات في تصنيف الحيوانات سابقًا ، وقد تم اختبارها فقط ضمن مجموعات قليلة من الحيوانات.

وتقول: "لقد نظرنا في بيانات العمر ليس فقط في الرئيسيات والثدييات والطيور الأخرى ، ولكن أيضًا الزواحف والأسماك والبرمائيات والعناكب والصراصير والجنادب والخنافس والفراشات والعث وغيرها".

"ووجدنا أنه عبر هذا النطاق الواسع من الأنواع ، يميل الجنس غير المتجانسة إلى الموت في وقت أبكر من الجنس المتماثل ، وهو 17.6 في المائة في المتوسط ​​في المتوسط."

الطيور والفراشات والعث

ومن المثير للاهتمام ، لاحظ الباحثون هذا النمط نفسه في فئات الحيوانات التي تمتلك زوجًا فريدًا من الكروموسومات الجنسية الخاصة بها والتي هي عكس جميع الحيوانات الأخرى. في الطيور والفراشات والعث ، يكون ذكر النوع الذي يحتوي على الكروموسومات الجنسية المتجانسة (يُشار إليها بواسطة ZZ) بينما تمتلك الأنثى الكروموسومات غير المتجانسة (ZW). عادة ما تم العثور على إناث الطيور والفراشات والعث في وقت أبكر من نظرائهم الذكور ، مما يعطي مصداقية لفرضية X بدون حراسة - على الرغم من كونها بالمعنى الدقيق للكلمة ، فهي Z غير محمية في هذه الحالة.

ولكن بينما تؤكد هذه الدراسة أن فرضية X غير الخاضعة للحراسة هي تفسير معقول لسبب بقاء أحد الجنسين أطول من الآخر في المتوسط ​​، كانت هناك إحصائية واحدة ظهرت من البيانات التي فاجأت زيروكوستاس.

"لقد وجدنا فرقًا أصغر في العمر بين الذكور والإناث في الأنواع غير المتجانسة للإناث مقارنة بالذكور والإناث في الأنواع الذكرية غير المتجانسة" ، كما تقول. "في الأنواع التي يكون فيها الذكور غير متجانسين (XY) ، تعيش الإناث حوالي 21 في المائة أطول من الذكور. ولكن في أنواع الطيور والفراشات والعث ، حيث تكون الإناث غير متجانسة (ZW) ، يعيش الذكور أكثر من الإناث بنسبة 7 في المائة فقط ".

ببساطة ، تموت الذكور غير المتجانسة (XY) في وقت أقرب من الإناث غير المتجانسة (ZW) عند مقارنتها بالجنس الآخر في جنسها. هل هذا يعني أنه لا يزال هناك شيء أساسي في تقصير العمر فيما يتعلق بكونك عضوًا ذكرًا في أي نوع؟

تعتقد السيدة Xirocostas أن هذا قد يكون هو الحال ، وتسرد الآثار الجانبية للانتقاء الجنسي ، ودرجة تدهور الكروموسوم Y وديناميكيات التيلومير كتفسيرات محتملة لهذا الاتجاه المفاجئ.

"كنت أتوقع فقط أن أرى نمطًا من الجنس المتماثل (XX أو ZZ) يعيش لفترة أطول ، لذلك كان مفاجأة مثيرة للاهتمام أن أرى أن نوع نظام تحديد الجنس (XX / XY أو ZZ / ZW) يمكن أن يلعب أيضًا دور في طول عمر الكائن الحي. "

تقول السيدة Xirocostas إن الدراسات المستقبلية لهذه الظاهرة يجب أن تختبر فرضية أثيرت في الورقة بأن الاختلاف في العمر بين الجنسين يتناسب مع الاختلاف في طول الكروموسوم بين الجنسين ، مما قد يساعدنا على فهم العوامل التي تؤثر على الشيخوخة. لكنها تعتقد أن فرضية X غير المحمية قائمة في الوقت الحالي.


اتخذ العلماء للتو خطوة كبيرة نحو صنع الحياة من الصفر

قطعت البيولوجيا التركيبية شوطًا طويلاً في السنوات الأخيرة. في العقدين الماضيين فقط ، تمكن العلماء من الانتقال من تصنيع جينوم فيروس صغير نسبيًا ، التهاب الكبد الوبائي سي ، إلى إنشاء ما يشير إليه الباحثون باسم "الخلية الاصطناعية الأولى" من كائن حي وحيد الخلية. حتى وقت قريب ، كان الباحثون غير قادرين على بناء أحد أكثر الرموز رمزية لتركيبتنا الجينية: الكروموسوم حقيقيات النواة. الآن ، أعلن فريق من العلماء أن عصر الكروموسوم الاصطناعي قد اقترب منا ، كما نشرت دراسة في علم يكشف اليوم كيف تمكنت المجموعة من بناء كروموسوم الخميرة من الصفر - وهي تجربة سمحت للفريق بعمل "خميرة مصممة" تعمل بكامل طاقتها.

خلايا الخميرة ذات "خصائص غير عادية".

تنتمي الكروموسومات حقيقية النواة إلى حقيقيات النوى - كائنات حية مثل الحيوانات والنباتات والخميرة التي تحتوي خلاياها على نواة مرتبطة بالغشاء. على الرغم من أن العلماء كانوا قادرين في السابق على بناء الحمض النووي الفيروسي والحمض النووي البكتيري ، إلا أن تركيب كروموسوم حقيقي النواة لم يتحقق. لذلك ، عندما قرر العلماء بناء كروموسوم من الصفر ، عرفوا أن عليهم التخطيط له بعناية. يقول Jef Boeke ، عالم الأحياء الجزيئية في جامعة نيويورك والمؤلف المشارك للدراسة ، "لم نصنع نسخة كربونية من كروموسوم موجود ، ولكن نسخة معدلة على نطاق واسع مصممة على جهاز كمبيوتر ، باستخدام مجموعة من المبادئ كان من المتوقع أن يصنع خميرة سعيدة وصحية ".

هذا التخطيط الدقيق هو ما سمح للباحثين ، إلى جانب 60 طالبًا جامعيًا ، بربط أجزاء من الحمض النووي معًا بشق الأنفس وإدخالها في خلايا الخميرة الحية. وهو أيضًا ما سمح لهم بإدخال أكثر من 500 تغيير على التسلسل الأصلي للكروموسوم - وهي عملية أسفرت عن خلايا الخميرة التي تمت تسميتها بما أشار إليه Boeke على أنه "خصائص غير عادية".

إعادة ترتيب الكروموسوم "حسب الطلب".

كان أحد أهم التغييرات التي أدخلوها هو إضافة جين يسمى "Cre". هذا الجين غير نمطي لأنه ينتج بروتينًا ، يُسمى أيضًا "cre" ، يمكن أن يفسد تسلسل الكروموسوم الاصطناعي عندما يتلامس مع هرمون الاستروجين - هرمون الجنس البشري. يشرح بويك أن هذه التقنية تسمى "نهج التدافع" ، وهي تسمح للباحثين بإعادة ترتيب بنية الكروموسوم المصمم "عند الطلب" داخل خلايا الخميرة الحية ، فقط عن طريق إضافة تركيزات مختلفة من هرمون الاستروجين إلى وسط النمو. "لذا ، تمامًا مثل خلط مجموعة من البطاقات ، يمكنك حذف أو تكرار أي مجموعة فرعية من الجينات وإنشاء مجموعة جديدة كاملة من البطاقات - أو تسلسل جيني جديد تمامًا."

يأمل الباحثون في استخدام طريقة الهرولة للتوصل إلى خميرة يمكنها تحمل مجموعة واسعة من الظروف البيئية ، ويمكنها إجراء عملية التخمير بكفاءة أكبر. إذا تمكنوا من القيام بذلك ، فستكون التطبيقات لا حصر لها ، لأن هذه الكائنات الحية الدقيقة تفعل أكثر بكثير من مجرد مساعدتنا في صنع البيرة والخبز. يقول Boeke: "أعتقد أننا سنرى جميع أنواع المنتجات التخليقية الحيوية المصنوعة من البكتيريا والخميرة على مدى السنوات العشر القادمة". إن هذا التقدم سيجعل إنتاج أشياء مثل الأدوية المضادة للملاريا والمركبات الشبيهة بوقود الديزل أكثر فعالية من حيث التكلفة ، كما يقول. "تقريبًا أي شيء مصنوع في الخميرة يمكن أن يستفيد من هذا النهج التدافع."

"سنكون قادرين على فعل الكثير عندما نتمكن من التحكم في جميع جيناته."

لكن خميرة المصمم المصممة بالكامل ليست في طريقها بعد. هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به قبل أن يتمكن الباحثون من استكشاف الكنز الدفين من التطبيقات التي ستولدها هذه التقنية ، لأن الخميرة تحتوي على أكثر من كروموسوم واحد. في الواقع ، يحتوي على 16. "من غير المحتمل أن نحدث ثورة في الصناعة من خلال إعادة ترتيب كروموسوم واحد" ، كما يقول بوك. لكن العلماء قد يكونون قادرين على إحداث ثورة في عدد من الصناعات إذا تمكنوا من تجميع المجموعة بأكملها. يقول بويكي: "في النهاية نريد أن نفعل هذا مع الـ 16 جميعًا" ، الأمر الذي يجب أن يستغرق الباحثين عامين إلى ثلاثة أعوام أخرى. "هذا عندما يصبح مثيرًا للاهتمام وقويًا حقًا ، لأننا سنكون قادرين على فعل الكثير عندما نتمكن من التحكم في جميع جيناته."

يعلم بوك أن بعض الناس قد يشككون في حكمة "التحكم في الجينات" بهذه الطريقة ، لكنه لا يأخذ هذه الانتقادات على محمل الجد. "ما لم يعتمدوا حصريًا على الفواكه والمكسرات والأسماك ، فهناك فرصة بنسبة 100 في المائة أنهم يستمتعون بالتدخل الذي قام به أسلافنا الموجهون وراثيًا والذين قاموا بتربية انتقائية." وعلى أية حال ، كما يقول ، كلما كان الكروموسوم المصمم مشوشًا جدًا ، "يحذف نفسه ، يدمر نفسه ويموت الخميرة" ، لذا فإن مخاطر هذه الأنواع من التدخلات ضئيلة.


الحمض النووي والكروموسومات والجينوم

الحمض النووي والكروموسومات والجينوم هي ثلاثة مصطلحات مترابطة تمثل التركيب الجيني للكائنات الحية. يوجد الجينوم داخل نواة الخلية ويتضمن كلاً من الكروموسومات والحمض النووي.

أفضل طريقة للتمييز بين هذه المصطلحات الثلاثة المترابطة هي البدء من المصطلح "الأصغر" والانتقال إلى أعلى. وبالتالي ، فإن الحمض النووي هو المستوى الأساسي داخل شجرة المصطلحات الجينية.

يتكون الحمض النووي من نيوكليوسيدات مرتبطة ببعضها البعض بروابط هيدروجينية ويتم استراتها إلى مجموعات الفوسفات. تحتوي هذه النيوكليوسيدات على قاعدة نيتروجينية وسكر ديوكسيريبوز. هناك أربع قواعد نيتروجينية محتملة: الأدينين والجوانين والثايمين والسيتوزين. يتشابه الأدينين والجوانين في التركيب ويطلق عليهما البيورينات ، في حين أن الثايمين والسيتوزين هما بيريميدين.

علاوة على ذلك ، يتكون كل جزيء DNA من خيطين مضادين متوازيين. تم بناء كل خيط فردي من نيوكليوسيدات متصلة ويرتبط الخيطان بواسطة روابط هيدروجينية تربط القواعد النيتروجينية معًا. يتم إقران قواعد الأدينين والثايمين معًا ويتم الاحتفاظ بها بواسطة رابطتين هيدروجينيتين ، في حين يتم إقران السيتوزين مع الجوانين ويتطلب ثلاث روابط هيدروجينية. بمجرد الترابط معًا ، تخلق خيوط الحمض النووي بنية حلزونية ، انظر شكل 1.

شكل 1. يمثل هذا الرقم خيطًا من الحمض النووي. تم التقاط هذه الصورة من http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Difference_DNA_RNA-EN.svg وتم تعديلها.

بعد الحمض النووي ، يكون المستوى التالي هو الكروموسوم ، والذي يتكون من امتدادات طويلة من الحمض النووي والتي تتكثف بإحكام شديد معًا. تتكثف الكروموسومات باستمرار بتأثير البروتينات المرتبطة بها. في الأساس ، ينقسم الحمض النووي إلى كروموسومات ، على الرغم من أن هذا العدد يختلف لكل كائن حي. على سبيل المثال ، لدى البشر 23 زوجًا من الكروموسومات ، بينما يمتلك الحمار 62 زوجًا من الكروموسومات.

الجينوم هو أكبر وحدة وراثية. تم العثور على الجينوم داخل نواة الخلية ويتكون من مجموعة كاملة من الكروموسومات. توجد الجينومات في الخلايا بدائية النواة والخلايا حقيقية النواة وبعض العضيات. ومع ذلك ، فإن تعقيد الجينوم يختلف. من الواضح أن الحمض النووي والكروموسومات والجينوم هي ثلاثة مصطلحات مرتبطة ارتباطًا وثيقًا.


خيارات

هناك عدة طرق لاستخدام هذا القاموس. الطريقة الأكثر شيوعًا هي إدخال الكلمات (يجب أن تعرف لغة الكلمة) ولكن يمكنك أيضًا استخدام مربع البحث في المتصفح والتطبيقات المختصرة (أو المفضلة).

انظر إلى القائمة الكاملة للغات: أزواج اللغات المتاحة

هناك نوعان من القواميس اليابانية-الإنجليزية (واليابانية-الفرنسية) ويحتوي أحدهما على كانجي وكانا (كانا باللغتين الإنجليزية والفرنسية بسبب تحسين البحث). لنفس السبب ، يحتوي القاموس الصيني على مصطلحات صينية تقليدية ومبسطة من جهة ومصطلحات بينيين والإنجليزية من جهة أخرى.

تكامل المتصفح (بحث في المكونات الإضافية)

ربما تكون أفضل طريقة لتمكين البحث في القاموس هي من خلال الدمج في حقل البحث في متصفحك. لإضافة EUdict جنبًا إلى جنب مع Google و Yahoo! و Amazon ومحركات البحث الأخرى في Mozilla Firefox أو Internet Explorer ، ما عليك سوى النقر فوق الارتباط بعد العنوان تكامل المتصفح ، وتحديد الزوج اللغوي المناسب وتأكيد قرارك. وأنت على استعداد للذهاب حدد EUdict من القائمة المنسدلة في حقل البحث (Firefox) أو شريط العناوين (IE) ، أدخل كلمة واضغط على Enter. في Chrome ، انقر أولاً على زوج لغوي وقم بتغيير كلمة البحث الرئيسية في الحقل "Keyword" إلى كلمة رئيسية (على سبيل المثال: "eudict"). بعد ذلك ، ما عليك سوى كتابة الكلمة الأساسية المختارة في شريط العناوين لبدء البحث في القاموس المختار.

Bookmarklets

توجد طريقة لتمكين ترجمة الكلمات من أي صفحة: Bookmarklets. المرجعية هي رمز جافا سكريبت صغير مخزن كإشارة مرجعية في متصفحك.

النصائح والحيل

إذا كنت تريد كتابة حرف غير موجود على لوحة المفاتيح ، فما عليك سوى اختياره من قائمة الأحرف الخاصة. إذا كنت غير قادر على إضافة إشارة مرجعية في Mozilla Firefox وفقًا للإرشادات أعلاه ، فهناك طريقة أخرى للنقر بزر الماوس الأيمن على الرابط وتحديد وضع إشارة مرجعية على هذا الارتباط ... الآن يمكنك سحب هذا الرابط من الإشارات المرجعية إلى شريط أدوات الإشارات المرجعية.

بدلاً من النقر فوق الزر "بحث" ، فقط اضغط على Enter. على الرغم من أن EUdict لا يمكنه ترجمة جمل كاملة ، إلا أنه يمكنه ترجمة عدة كلمات في وقت واحد إذا قمت بفصلها بمسافات أو فاصلات. في بعض الأحيان ، يمكنك العثور على نتائج الترجمة مباشرة من Google عن طريق كتابة: eudict word. إذا كنت تبحث عن كلمة في قاموس اليابانية (كانجي) ولا تتلقى أي نتائج ، فحاول بدون كلمة Kana (المصطلح بين قوسين). إذا كنت تبحث عن كلمة في القاموس الصيني ولا تتلقى أي نتائج ، فحاول بدون استخدام Pinyin (المصطلح بين قوسين). قم بتعطيل التدقيق الإملائي في Firefox بالانتقال إلى Tools → Options → Advanced → Check my spelling أثناء الكتابة. لماذا لا تضيف نموذج بحث EUdict إلى موقع الويب الخاص بك؟ استمارة


آليات تعديلات هيستون

لودوفيكا فانزان ،. ربيع المر ، كتيب علم التخلق (الطبعة الثانية) ، 2017

الملخص

حجم الجينوم ، في المتوسط ​​، أكبر بكثير في حقيقيات النوى منه في بدائيات النوى. هذا ، من ناحية ، ساهم في اكتساب عدد من المزايا. من ناحية أخرى ، فقد زاد من تعقيد تنظيم نشاط المادة الجينومية وصيانتها ووراثتها. للتعامل مع هذا التعقيد ، اكتسبت الكائنات حقيقية النواة بروتينات جديدة ، تسمى الهستونات التي لا تسمح فقط بتعبئة الحمض النووي وحمايته في بنية أعلى مرتبة تسمى الكروماتين ، بل يمكنها أيضًا تنظيم إمكانية الوصول إلى أجزاء مختلفة من الجينوم ونشاطها. يتم توجيه هذه الوظيفة التنظيمية من خلال تعديلات كيميائية متعددة يمكن أن تحدث على الهستونات. هنا ، نقدم أكثر تعديلات الهيستون شيوعًا ، والآليات التي تودعها وتزيلها ، وتوزيعها في الجينوم ، ودورها في العمليات الخلوية الرئيسية ، مع التركيز على تنظيم النسخ وإصلاح الحمض النووي.


شاهد الفيديو: الكائنات الحية وغير الحية. تعليم اطفال. امرح وتعلم (يونيو 2022).