ما هي الكروماتيدات؟

ما هو الكروماتيد؟

الكروماتين هو كتلة من المادة الوراثية تتكون من الحمض النووي والبروتينات التي تتكثف لتشكيل الكروموسومات أثناء انقسام الخلايا حقيقية النواة، ويقع الكروماتين في نواة الخلايا، كما تتمثل الوظيفة الأساسية للكروماتين في ضغط الحمض النووي في وحدة مضغوطة تكون أقل كثافة، ويمكن أن تتناسب مع النواة، ويتكون الكروماتين من مجمعات من البروتينات الصغيرة المعروفة باسم الهيستونات والحمض النووي.

تساعد الهيستونات على تنظيم الحمض النووي في هياكل تسمى النيوكليوسومات، من خلال توفير قاعدة يمكن أن يلتف حولها الحمض النووي، ويتكون الجسيم النووي من تسلسل (DNA) من حوالي 150 زوجًا أساسيًا ملفوفًا حول مجموعة من ثمانية هيستونات تسمى الأوكتامر.

يتم طي النوكليوسوم بشكل أكبر لإنتاج ألياف الكروماتين، كما يتم لف ألياف الكروماتين وتكثيفها لتشكيل الكروموسومات، حيث يجعل الكروماتين من الممكن حدوث العديد من عمليات الخلايا بما في ذلك تكرار الحمض النووي والنسخ وإصلاح الحمض النووي وإعادة التركيب الجيني وانقسام الخلايا.

الكروماتيد هو نصف كروموسوم مكرر قبل الانقسام الخلوي، حيث يتم نسخ الكروموسومات وتنضم نسخ كروموسوم متطابقة معًا في مراكزها المركزية، وكل خيط من أحد هذه الكروموسومات هو كروماتيد، إذ تُعرف الكروماتيدات المنضمة باسم الكروماتيدات الشقيقة وبمجرد فصل الكروماتيدات الشقيقة المرتبطة عن بعضها البعض أثناء طور الانقسام الفتيلي يُعرف كل منها باسم كروموسوم ابنة.

تشكيل الكروماتيد:

يتم إنتاج الكروماتيدات من ألياف الكروماتين أثناء الانقسام الاختزالي والانقسام الفتيلي، إذ يتكون الكروماتين من الحمض النووي والبروتينات الهيكلية ويسمى (nucleosome) عند لفه حول هذه البروتينات بالتتابع، وتسمى النيوكليوسومات الجرح بشدة بألياف الكروماتين، ويقوم الكروماتين بتكثيف الحمض النووي بما يكفي ليتناسب مع نواة الخلية وتشكل ألياف الكروماتين المكثفة الكروموسومات.

حيث قبل النسخ المتماثل يظهر الكروموسوم كروماتيد أحادي الجديلة، وبعد النسخ المتماثل يظهر الكروموسوم على شكل X، إذ يتم أولاً تكرار الكروموسومات ثم يتم فصل الكروماتيدات الشقيقة أثناء انقسام الخلية؛ للتأكد من أن كل خلية ابنة تتلقى العدد المناسب من الكروموسومات.

الكروماتيدات في الانقسام:

عندما يحين وقت تكرار الخلية تبدأ دورة الخلية، حيث قبل مرحلة الانقسام الفتيلي من الدورة تمر الخلية بفترة نمو تسمى الطور البيني، حيث تقوم بتكرار الحمض النووي والعضيات للاستعداد للانقسام، ويتم سرد المراحل التي تلي الطور البيني بالترتيب الزمني أدناه.

• الطور التمهيدي: تشكل ألياف الكروماتين المكررة الكروموسومات، حيث يتكون كل كروموسوم مكرر من كروماتيدات شقيقة، وتعمل السنتروميرات الكروموسومية كمكان لربط ألياف المغزل أثناء انقسام الخلية.

• الطور الاستعاري: يصبح الكروماتين أكثر تكثفًا وتصطف كروماتيدات شقيقة على طول المنطقة الوسطى من الخلية أو لوحة الطور الطوري.

• الطور الانفصالي: يتم فصل الكروماتيدات الشقيقة وسحبها باتجاه الأطراف المقابلة للخلية بواسطة ألياف المغزل.

• الطور النهائي: يُعرف كل كروماتيد منفصل باسم كروموسوم ابنة وكل كروموسوم ابنة مغلف في نواته الخاصة، ويتم إنتاج خليتين ابنتيتين متميزتين، ولكن متطابقتين من هذه النوى بعد انقسام السيتوبلازم المعروف باسم الحركية الخلوية.

الكروماتيدات في الانقسام الاختزالي:

الانقسام الاختزالي هو عملية انقسام خلوي من جزأين تقوم بها الخلايا الجنسية، وتشبه هذه العملية الانقسام الفتيلي من حيث أنها تتكون من مراحل الطور الأولي، الطور الانفصالي، الطور الطوري والمراحل البعيدة ومع ذلك، خلال الانقسام الاختزالي تمر الخلايا بالمراحل مرتين وبسبب هذا لا تنفصل الكروماتيدات الشقيقة حتى الطور الثاني للانقسام الاختزالي.

بعد الانقسام الخلوي في نهاية الانقسام الاختزالي الثاني، يتم إنتاج أربع خلايا ابنة أحادية العدد حيث تحتوي على نصف عدد الكروموسومات في الخلية الأصلية.

عدم انفصال الكروموسومات:

من الضروري أن تنفصل الكروموسومات بشكل صحيح أثناء انقسام الخلية، حيث يُعرف أي فشل في الكروموسومات المتجانسة أو الكروماتيدات في الفصل بشكل صحيح باسم عدم الانفصال، كما يحدث عدم الانفصال أثناء طور الانقسام أو في أي مرحلة من مراحل الانقسام الاختزالي، ونصف الخلايا الوليدة الناتجة من عدم الانفصال تحتوي على عدد كبير جدًا من الكروموسومات، والنصف الآخر لا يحتوي على أي كروموسومات على الإطلاق.

غالبًا ما تكون عواقب وجود عدد كبير جدًا من الكروموسومات أو عدم كفايتها خطيرة أو حتى مميتة، ومتلازمة داون هي مثال على عدم الانفصال الناتج عن كروموسوم إضافي ومتلازمة تيرنر هي مثال على عدم الانفصال الناتج عن فقدان كروموسوم جنسي كامل أو جزئي.

تبادل الكروماتيد الشقيقة:

عندما تكون الكروماتيدات الشقيقة بالقرب من بعضها البعض أثناء انقسام الخلية، كما يمكن أن يحدث تبادل المواد الجينية، وتُعرف هذه العملية باسم التبادل الكروماتيد الشقيق أو (SCE)، بحيث خلال (SCE) يتم تبديل مادة (DNA)، حيث يتم كسر أجزاء من الكروماتيدات وإعادة بنائها، وعادةً ما يُعتبر المستوى المنخفض من تبادل المواد آمنًا، ولكن عندما يصل التبادل إلى مستويات مفرطة، إذ يمكن أن يكون خطيرًا على الفرد.

كروماتين حقيقي وهيتروكروماتين:

قد يتم ضغط الكروماتين داخل الخلية بدرجات متفاوتة اعتمادًا على مرحلة الخلية في دورة الخلية، حيث في النواة يوجد الكروماتين كروماتين حقيقي أو كروماتين مغاير، وأثناء الطور البيني للدورة لا تنقسم الخلية، ولكنها تمر بفترة نمو، إذ أن معظم الكروماتين في شكل أقل ضغطًا يُعرف باسم كروماتين حقيقي، ويتم كشف المزيد من الحمض النووي في (euchromatin) مما يسمح بإجراء النسخ المتماثل ونسخ الحمض النووي.

أثناء النسخ يتم فك اللولب المزدوج للحمض النووي ويفتح للسماح بنسخ الجينات التي ترمز للبروتينات، وهناك حاجة إلى تكرار ونسخ الحمض النووي للخلية لتخليق الحمض النووي والبروتينات والعضيات استعدادًا لانقسام الخلية (الانقسام أو الانقسام الاختزالي)، إذ توجد نسبة صغيرة من الكروماتين على هيئة كروماتين متغاير أثناء الطور البيني، وهذا الكروماتين معبأ بإحكام ولا يسمح بنسخ الجينات، وتكون بقع الهيتروكروماتين أكثر قتامة مع الأصباغ من تلك الموجودة في الكروماتين الأصلي.

الكروماتين والكروموسوم والكروماتيد:

غالبًا ما يواجه الأشخاص صعوبة في التمييز بين مصطلحات الكروماتين والكروموسوم والكروماتيد، بينما تتكون جميع الهياكل الثلاثة من الحمض النووي وتوجد داخل النواة يتم تعريف كل منها بشكل فريد.

يتكون الكروماتين من الحمض النووي والهستونات التي يتم تعبئتها في ألياف رفيعة وخيطية، ولا يتم تكثيف ألياف الكروماتين هذه، ولكن يمكن أن توجد في شكل مضغوط (كروماتين متغاير) أو شكل أقل ضغطًا (كروماتين حقيقي)، كما تحدث العمليات بما في ذلك تكرار الحمض النووي والنسخ وإعادة التركيب في كروماتين حقيقي أثناء انقسام الخلية، يتكثف الكروماتين لتشكيل الكروموسومات.

الكروموسومات عبارة عن تجمعات أحادية السلسلة من الكروماتين المكثف، حيث أثناء عمليات الانقسام الخلوي للانقسام والانقسام الاختزالي تتكاثر الكروموسومات للتأكد من أن كل خلية ابنة جديدة تتلقى العدد الصحيح من الكروموسومات، والكروموسوم المضاعف مزدوج الشريطة وله شكل X المألوف، تكون الخيوط متطابقة ومتصلة في منطقة مركزية تسمى السنترومير.

الكروماتيد هو أحد خيوط الكروموسوم المكرر، وتسمى الكروماتيدات المتصلة بواسطة (centromere) بالكروماتيدات الشقيقة، في نهاية الانقسام الخلوي تنفصل الكروماتيدات الشقيقة وتصبح كروموسومات ابنة في الخلايا الوليدة المشكلة حديثًا.