3:11 ص
البيولوجيا -
كتب الزراعة
علم الخلية والوراثة
يتضمن هذا الكتاب العديد من الصور الملونة والرسومات والأشكال التوضيحية والجداول إضافة إلى الأمثلة التوضيحية التي بواسطتها يمكن ترسيخ الأساسيات العلمية لهذا العلم حيث تم توضح بعض المبادئ العلمية بطريقة فريدة تضمن خلو ذهن القارئ من أي ضبابية أو التباس ......
إن أنواع الخلايا المختلفة في الكائنات متعددة الخلايا تختلف بشكل كبير من حيث البنية والوظيفة. فإذا قارنا بين خلية عصبية ثديية وخلية ليمفاوية، على سبيل المثال، فإن الاختلافات بينهما شديدة إلى الحد الذي يجعل من الصعب تصور أن الخليتين تحتويان على نفس الجينوم . ولهذا السبب، ولأن تمايز الخلايا غالباً ما يكون غير قابل للعكس، فقد اشتبه علماء الأحياء في البداية في أن الجينات قد تضيع بشكل انتقائي عندما تتمايز الخلية. ولكننا نعلم الآن أن تمايز الخلايا يعتمد عموماً على التغيرات في التعبير الجيني وليس على أي تغيرات في تسلسل النوكليوتيدات في جينوم الخلية.
إن أنواع الخلايا في الكائنات متعددة الخلايا تصبح مختلفة عن بعضها البعض لأنها تقوم بتخليق وتراكم مجموعات مختلفة من جزيئات الحمض النووي الريبي والبروتين. وهي تفعل ذلك عموماً دون تغيير تسلسل الحمض النووي الخاص بها. ويأتي الدليل على الحفاظ على الجينوم أثناء تمايز الخلايا من مجموعة كلاسيكية من التجارب التي أجريت على الضفادع. فعندما يتم حقن نواة خلية ضفدع متمايزة بالكامل في بيضة ضفدع تم إزالة نواتها، فإن النواة المانحة المحقونة تكون قادرة على توجيه البيضة المستقبلة لإنتاج ضفدع طبيعي (الشكل 7-2أ). ولأن ضفدع الضفدع يحتوي على مجموعة كاملة من الخلايا المتمايزة التي استمدت تسلسل الحمض النووي الخاص بها من نواة الخلية المانحة الأصلية، فإن ذلك يعني أن الخلية المانحة المتمايزة لا يمكن أن تكون قد فقدت أي تسلسلات حمض نووي مهمة. وقد تم التوصل إلى استنتاج مماثل في التجارب التي أجريت على نباتات مختلفة. وهنا يتم وضع قطع متمايزة من أنسجة النباتات في المزرعة ثم تفكيكها إلى خلايا مفردة. وكثيراً ما تستطيع إحدى هذه الخلايا الفردية تجديد نبات بالغ بالكامل (الشكل 7-2ب). وأخيرا، تم مؤخرا إثبات نفس المبدأ في الثدييات، بما في ذلك الأغنام والأبقار والخنازير والماعز والفئران، وذلك بإدخال نوى من الخلايا الجسدية إلى بيض منزوع النواة؛ وعند وضعها في أمهات بديلة، تتطور بعض هذه البيض (والتي تسمى الزيجوتات المعاد بناؤها) إلى حيوانات سليمة.
تُصنِّع أنواع مختلفة من الخلايا مجموعات مختلفة من البروتينات
كخطوة أولى في فهم تمايز الخلايا، نود أن نعرف عدد الاختلافات بين أي نوع من الخلايا وآخر. ورغم أننا لا نزال لا نعرف إجابة هذا السؤال الأساسي، إلا أنه يمكننا الإدلاء ببعض العبارات العامة.
1. تشترك جميع الخلايا في العديد من العمليات، وبالتالي فإن أي خليتين في كائن حي واحد تحتويان على العديد من البروتينات المشتركة. وتشمل هذه البروتينات البنيوية للكروموسومات، وبوليميرازات الحمض النووي الريبي، وإنزيمات إصلاح الحمض النووي، والبروتينات الريبوسومية، والإنزيمات المشاركة في التفاعلات المركزية لعملية التمثيل الغذائي، والعديد من البروتينات التي تشكل الهيكل الخلوي.
2. توجد بعض البروتينات بكثرة في الخلايا المتخصصة التي تعمل فيها ولا يمكن اكتشافها في أي مكان آخر، حتى من خلال الاختبارات الحساسة. على سبيل المثال، يمكن اكتشاف الهيموجلوبين فقط في خلايا الدم الحمراء.
3. تشير الدراسات التي أجريت على عدد الحمض النووي الريبوزي المرسال (mRNA) المختلف إلى أنه في أي وقت من الأوقات، تعبر الخلية البشرية النموذجية عن ما يقرب من 10000 إلى 20000 من جيناتها التي يبلغ عددها 30000 جين تقريبًا. وعند مقارنة أنماط الحمض النووي الريبوزي المرسال (mRNA) في سلسلة من سلالات الخلايا البشرية المختلفة، نجد أن مستوى التعبير عن كل جين نشط تقريبًا يختلف من نوع خلية إلى آخر. بعض هذه الاختلافات مذهلة، مثل الهيموجلوبين المذكور أعلاه، ولكن معظمها أكثر دقة. أنماط وفرة الحمض النووي الريبوزي المرسال (التي تم تحديدها باستخدام مصفوفات الحمض النووي الدقيقة، والتي تمت مناقشتها في الفصل 8) مميزة لنوع الخلية لدرجة أنه يمكن استخدامها لتحديد نوع خلايا السرطان البشرية ذات الأصل النسيجي غير المؤكد .
4. على الرغم من أن الاختلافات في الحمض النووي الريبوزي المرسال بين أنواع الخلايا المتخصصة مذهلة، إلا أنها مع ذلك تقلل من تقدير النطاق الكامل للاختلافات في نمط إنتاج البروتين. وكما سنرى في هذا الفصل، هناك العديد من الخطوات بعد النسخ التي يمكن عندها تنظيم التعبير الجيني. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للربط البديل أن ينتج عائلة كاملة من البروتينات من جين واحد. أخيرًا، يمكن تعديل البروتينات تساهميًا بعد تصنيعها. لذلك فإن الطريقة الأفضل لتقدير الاختلافات الجذرية في التعبير الجيني بين أنواع الخلايا هي من خلال استخدام الرحلان الكهربائي للهلام ثنائي الأبعاد، حيث يتم قياس مستويات البروتين بشكل مباشر ويتم عرض بعض التعديلات الأكثر شيوعًا بعد الترجمة.
إن أغلب الخلايا المتخصصة في الكائن الحي متعدد الخلايا قادرة على تغيير أنماط التعبير الجيني لديها استجابة لإشارات خارج الخلية. فإذا تعرضت خلية الكبد لهرمون الجلوكوكورتيكويد، على سبيل المثال، فإن إنتاج العديد من البروتينات المحددة يزداد بشكل كبير. يتم إطلاق الجلوكوكورتيكويدات في الجسم أثناء فترات الجوع أو التمارين الرياضية الشديدة وترسل إشارات إلى الكبد لزيادة إنتاج الجلوكوز من الأحماض الأمينية والجزيئات الصغيرة الأخرى؛ وتشمل مجموعة البروتينات التي يتم تحريض إنتاجها إنزيمات مثل تيروزين أمينوترانسفيراز، والتي تساعد في تحويل التيروزين إلى جلوكوز. وعندما لا يكون الهرمون موجودًا، ينخفض إنتاج هذه البروتينات إلى مستواه الطبيعي.
تستجيب أنواع الخلايا الأخرى للجلوكوكورتيكويدات بشكل مختلف. في الخلايا الدهنية، على سبيل المثال، ينخفض إنتاج تيروزين أمينوترانسفيراز، في حين لا تستجيب بعض أنواع الخلايا الأخرى للجلوكوكورتيكويدات على الإطلاق. توضح هذه الأمثلة سمة عامة لتخصص الخلايا: غالبًا ما تستجيب أنواع الخلايا المختلفة بطرق مختلفة لنفس الإشارة خارج الخلية. تتضمن مثل هذه التعديلات التي تحدث استجابة لإشارات خارج الخلية، سمات لنمط التعبير الجيني لا تتغير وتعطي لكل نوع من الخلايا طابعه المميز الدائم.
------------------
-----------------------------
ليست هناك تعليقات: