Քրոմոսոմներ

Բջջի կիսման ընթացքում դրա հիմնական նպատակն է դուստր բջիջներին գենետիկական նյութի ամբողջական, լիարժեք պատճենի փոխանցումն է։ Կրկնօրինակման ընթացքում կատարված սխալները կամ ժառանգականության նյութը անհավասար բաշխելը կարող է առաջացնել անառողջ կամ անգործունակ բջիջներ (և կարող է առաջացնել հիվանդություններ, ինչպես օրինակ՝ քաղցկեղ)։

Իսկ ի՞նչ է այս ժառանգական նյութը և ի՞նչպես է դրա հետ կատավում բջջի բաժանման ընթացքում։

ԴՆԹ-ն (դեզօքսոռիբոնուկլեինաթթու) կենդանի օրգանիզմների գետետիկ նյութն է։ Մարդու օրգանիզմում ԴՆԹ-ն առկա է գրեթե բոլոր բջիջներում և ապահովում է այն բոլոր ցուցումները, որոնք անհրաժեշտ են բջջի աճի, գործունեության և իրենց շրջապատող միջավայրին պատասխան ռեակցիա տալու համար։

Երբ օրգանիզմում բջիջը բաժանվում է, այն դուստր բջիջներից յուրաքանչյուրին է փոխանցում իր ԴՆԹ-ի պատճենը։ ԴՆԹ-ն փոխանցվում է նաև մի օրգանիզմից մյուսին՝ կյանքի կազմավորման օրգանիզմային մակարդակում։ Դա տեղի է ունենում բեղմնավորման ընթացքում, երբ ԴՆԹ պարունակող սպերմատազոիդը և ձվաբջիջը միավորվում են՝ ստեղծելով նոր օրգանիզմ։ Դա ապահովում է գենետիկական նյութի փոխանցումը երկու ծնողներից նոր օրգանիզմին։

Եթե պատկերավոր ներկայացնենք, ԴՆԹ-ն զույգերով դասավորված 4 տարբեր քիմիական միացություններից (նուկլեոտիդներից) կազմված շղթա է։ Այդ միացությունները կրճատ անվանվում են Ա, Թ, Ց, և Գ։ Այդ միավորներից կազմված հաջորդականությունը կազմում է գեներ, ԴՆԹ-ի գործառութային միավորներն են։ Գեները հիմնականում կրում են սպիտակուցների կառուցվածքի վերաբերյալ հրահանգներ։ Այս սպիտակուցներն էլ պատասխանատու են բջիջների և օրգանիզմների գործառութային հատկությունների համար։

Կորիզավոր օրգանիզմների, օրինակ՝ բույսերի և կենդանիների ԴՆԹ-ի հիմնական մասը տեղակայված է կորիզում և կոչվում է կորիզային ԴՆԹ։ Միտոքոնդրիումները՝ բջջի համար էներգիա արտադրող օրգանոիդները, պարունակում են իրենց սեփական միտոքոնդրիալ ԴՆԹ-ն , իսկ քլորոպլաստները՝ բույսերի բջիջների ֆոտոսինթեզն ապահովող օրգանոիդները, ունեն քլորոպլաստի ԴՆԹ։ Միտոքոնդրիումներում և քլորոպլաստներում հայտնաբերված ԴՆԹ-ի քանակը շատ ավելի քիչ է, քան կորիզում պարունակվող ԴՆԹ-ի քանակը։ Բակտերիաների օրգանիզմում ԴՆԹ-ի հիմնական մասը պարունակվում է բջջի կենտրոնական մասում, որը կոչվում է նուկլեոիդ, այն կատարում է նույն դերը, ինչ կորիզը, բայց պատված չէ թաղանթով։

Բջջի ԴՆԹ-ի մոլեկուլների ամբողջությունը կոչվում է գենոմ։ Քանի որ մի օրգանիզմի բոլոր բջիջները (բացառությամբ մի քանիսի) պարունակում են նույն ԴՆԹ-ն, կարող ենք ասել, որ մի օրգանիզմն ունի իր սեփական գենոմը, և քանի որ միևնույն տեսակի անդամները ունեն նույն գենոմները, կարող ենք նաև բնորոշել միևնույն տեսակի գենոմը։ Ընդհանրապես երբ խոսում ենք մարդու կամ այլ կորիզավորների գենոմի մասին, ի նկատի ունենք ԴՆԹ-ի ամբողջական համակարգը, որը գտնվում է կորիզում։ Համարվում է, որ միտոքոնդրիումները և քլորոպլաստներն ունեն իրենց առանձին գենոմները։

Բջջի մեջ ԴՆԹ-ն սովորաբար ոչ միայն նուկլեոտիդներից է կազմված, այլ համակցվում է հատուկ սպիտակուցների հետ, որոնք ձևավորում են դրա կառուցվածքը։ Կորիզավոր բջիջներում նշված սպիտակուցները հիստոններն են՝ պարզ սպիտակուցների խումբ (դրական լիցքավորված), որոնք ձևավորում են «իլիկներ», իսկ դրանց շուրջն էլ փաթաթվում է բացասական լիցքավորված ԴՆԹ-ն։ Հիստոնները, ԴՆԹ-ն կազմավորելուց և այն ավելի կոմպակտ դարձնելըուց բացի, նաև օգնում են կարգավորել գեների ակտիվությունը։ ԴՆԹ-ն, հիստոնները և այլ կառուցվածքային սպիտակուցները միասին կոչվում են քրոմատին։

Քրոմատինը բջջի կյանքի ընթացքում հիմնականում ապապարուրված է, դա նշանակում է, որ այն երկար, բարակ թելերի խրձի տեսք ունի, որը էլեկտրոնային մանրադիտակով նայելիս երևում է որպես ոլորված թելիկ։ Այս վիճակում ԴՆԹ-ն համեմատաբար ավելի հասանելի է բջջային գործառույթների իրականացման համար (օրինակ՝ սպիտակուցների համար, որոնք <<կարդում>> և պատճենում են ԴՆԹ-ն)։ Դա անհրաժեշտ է բջջի զարգացման և կենսագորունեության համար։

Ապապարուրված եզրույթը այս վիճակը նկարագրելու համար կարող է տարօրինակ հնչել, ինչու՞ պարզապես չասել «խիտ»։ Սա ավելի հասկանալի կդառնա երբ իմանաս, որ քրոմատինը կարող է նաև պարուրվել։ ԴՆԹ-ն պարուրվում է, երբ բջիջը պատրաստվում է կիսման։ Երբ քրոմատինը պարուրվում է, դու կարող ես տեսնել, որ կորիզային ԴՆԹ-ն մեկ ամբողջական թել չէ, այլ բաժանված է առանձին բարակ երկար թելերի, որոնք կոչվում են քրոմոսոմներ։ Բակտերիաները նույնպես ունեն քրոմոսոմներ, բայց դրանց բնորոշ են օղակաձև քրոմոսոմները։

Յուրաքանչյուր տեսակ ունի քրոմոսոմների իրեն բնորոշ թիվը։ Մարդն, օրինակ, սովորական մարմնական բջջում ունի 46 քրոմոսոմ , մինչդեռ շներն ունեն 78${}^1$‍ քրոմոսոմ։ Ինչպես կենդանիների և բույսերի շատ տեսակներ, մարդիկ ևս ունեն դիպլոիդ (կրկնակի) քրոմոսոմների (2n) հավաքակազմ, դա նշանակում է, որ նրանց քրոմոսոմների մեծ մասը հոմոլոգ զույգեր են։ Մարդու մարմնական բջիջների 46 քրոմոսոմները կազմում են 23 զույգեր, իսկ յուրաքանչյուր զույգի երկու անդամներն էլ միմյանց հոմոլոգ են (բացառությամբ X և Y քրոմոսոմների՝ տես ներքևում)։

Մարդու սերմնաբջիջը և ձվաբջիջը յուրաքանչյուր զույգից ունեն միայն 1 հոմոլոգ քրոմոսոմ և կոչվում են հապլոիդ (1n)։ Երբ սերմնաբջիջն ու ձվաբջիջը միաձուլվում են, դրանց գենետիկ նյութը ևս միաձուլվում և ձևավորում է մեկ ամբողջական, դիպլոիդ քրոմոսոմների հավաքակազմ։ Այսինք՝ քո գենոմի քրոմոսոմների յուրաքանչյուր հոմոլոգ զույգի մի քրոմոսոմը ստացել ես հայրիկիցդ, իսկ մյուսը՝ մայրիկիցդ։

Հոմոլոգ զույգի երկու քրոմոսոմները միմյանց շատ նման են և ունեն նույն չափերն ու ձևը։ Իսկ որ ավելի կարևոր է, նրանք կրում են նույն գենետիկ տեղեկույթը, դա նշանակում է, որ դրանք համապատասխան դիրքերում ունեն նույն գեները։ Սակայն պարտադիր չէ, որ դրանք ունենան գեների նույն տարբերակները։ Դրա պատճառն այն է, որ դու կարող ես ժառանգել գեների 2 տարբեր այլընտրանքային ձևեր քո մայրիկից և հայրիկից։

Որպես օրինակ արի դիտարկենք 9րդ քրոմոսոմը, որը պայմանավորում է արյան խմբերը (A, B, AB կամ O)${}^2$‍։ Հնարավոր է, որ մարդը հոմոլոգ քրոմոսոմներից յուրաքանչյուրում ունենա այս գենի երկու նույն տարբերակները, օրինակ՝ դու կարող ես ունենալ կրկնակի A տեսակի գեներ։ Մյուս կողմից երկու հոմոլոգ քրոմոսոմներում դու կարող ես ունենալ երկու տարբեր գեներ, որոնցից մեկը կպայմանավորի արյան А խումբը, իսկ մյուսը՝ B խումբը (կազմելով AB խմբի արյուն)։

Սեռական քրոմոսոմները՝ X-ը և Y-ը, պայմանավորում են մարդու կենսաբանական սեռը. XX-ը համապատասխանում է իգական, իսկ XY-ը՝ արական սեռին։Այս քրոմոսոմները իրական հոմոլոգներ չեն և հանդիսանում են բացառություն նույն բջիջներում նույն գեների օրենքի համար։ X և Y քրոմոսոմները տարբեր են և կրում են տարբեր գեներ, բացի այն փոքր կրկնվող հաջորդականություններից, որոնք անհրաժեշտ են մեյոզի իրականացման կամ սեռական բջիջների առաջացման։ Մարդու օրգանիզմի 44 ոչ սեռական քրոմոսոմները կոչվում են աուտոսոմներ։

Երբ բջիջը պատրաստվում է կիսվել, այն պետք է ստեղծի իր քրոմոսոմներից յուրաքանչյուրի պատճենը։ Մեկ քրոմոսոմի երկու պատճենները կոչվում են քույր քրոմատիդներ։ Քույր քրոմատիդները նույնական են և իրար կցված են կոհեզին կոչվող սպիտակուցներով։ Քույր քրոմատիդների միջև ամենաամուր կապը ցենտրոմերի շրջանում է, այն ԴՆԹ-ի մի հատված է, որը կարևոր է բջջի կիսման հետագա փուլերի ընթացքում քրոմատիդների առանձնացման համար ։

Քանի դեռ քույր քրոմատիդները իրար են միացած ցենտրոմերի շրջանում, նրանք համարվում են մեկ ամբողջակն քրոմոսոմ։ Սակայն, բջջի կիսման ժամանակ այն պահից սկսած, երբ դրանք առանձնանում են, դրանցից յուրաքանչյուրը արդեն համարվում է առանձին քրոմոսոմ։

Ինչու՞ են բջիջները իրենց քրոմոսոմներին ենթարկում այս կրկնապատկման, պարուրման և կիսման գործընթացներին ։ Կարճ պատասխանն է՝ որպեսզի վստահ լինեն, որ բջջի կիսման ընթացքում նոր բջիջներից յուրաքանչյուրը ստանալու է քրոմոսոմի ճիշտ նույնական պատճեն։

Ավելի ամբողջական պատասխան ստանալու համար նայիր բջջի ցիկլի և միտոզի վերաբերյալ հոդվածները և տեսանյութերը։ Այստեղ դու կարող ես տեսնել, թե ինչպես են քրոմոսոմների հետ տեղի ունեցող գործընթացները օգնում բջջին կիսվելու ընթացքում դուստր բջիջներից յուրաքանչյուրին ԴՆԹ-ի մի ամբողջական հավաքակազմ փոխանցելու հարցում։