همه موجودات زنده شناخته شده و بسیاری از ویروس‌ها از DNA به عنوان ماده ژنتیکی خود برای ذخیره اطلاعات ژنتیکی خود استفاده می‌کنند. DNA یک ساختار دوگانه (bivalent structure) است که به صورت مارپیچ دوگانه (double-helix) وجود دارد. مارپیچ دوگانه DNA با پروتئین‌های هیستون فشرده شده و کروموزوم تشکیل می‌دهد. تفاوت اصلی بین DNA و کروموزوم در این است که DNA ساختار سازمان نیافته حامل اطلاعات ژنتیکی در بیشتر موجودات است و کروموزوم سازمان یافته‌ترین ساختار DNA با هیستون‌های درون یک سلول است. علاوه بر این، DNA دستورالعمل‌های ژنتیکی را ذخیره می‌کند در حالی که کروموزوم‌ها اجازه تنظیم ژن یک رشته DNA را می‌دهند.
DNA چیست
DNA شکل شیمیایی ذخیره سازی اطلاعات ژنتیکی است که در رشد، عملکرد و تولیدمثل استفاده می‌شود. این یک ماکرومولکول است که از نوکلئوتیدها به عنوان واحدهای مونومر تشکیل شده است. یک نوکلئوتید با یک باز نیتروژن‌دار و یک گروه فسفات ساخته شده است که به قند فسفات متصل است. چهار نوع باز نیتروژن‌دار مختلف را می‌توان در DNA شناسایی کرد: سیتوزین (C)، گوانین (G)، آدنین (A) و تیمین (T). گروه فسفات یک نوکلئوتید از طریق پیوندهای فسفودی استر به قند نوکلئوتید دیگر متصل می‌شود تا ستون فقرات قند-فسفات را تشکیل دهد. توده‌های پلی نوکلئوتیدی توسط پیوندهای هیدروژنی به یکدیگر متصل می‌شوند. پیوند هیدروژنی بین دو باز نیتروژن دار مکمل تشکیل می‌شود: A با T و C با G. بنابراین، DNA دو رشته ای تشکیل می‌شود، هر رشته مکمل رشته دیگر است. همچنین، این دو رشته در جهت مخالف هم حرکت می‌کنند و باعث می‌شود که رشته‌ها ضد موازی باشند. DNA دو رشته ای به دور یکدیگر پیچیده می‌شود تا مارپیچ دوگانه DNA را تشکیل دهد.
DNA برای فشردگی و جای گرفتن آسان درون سلول به کروموزوم‌ها سازماندهی می‌شود. توالی چهار باز در امتداد رشته DNA اطلاعات ژنتیکی را به عنوان ژن کد می‌کند. اندازه ژنوم انسان ۳.۲ میلیارد جفت باز است. انسان‌ها حدود ۲۱۰۰۰ ژن دارند. بیش از ۹۸ درصد از DNA انسان از توالی‌های غیر کد کننده تشکیل شده است در حالی که سایر توالی‌ها برای پروتئین‌ها کدگذاری شده اند. چند تفاوت بین توالی‌های ژنی، یک فرد را یکسان می‌کند. در طول تقسیم سلولی، کپی دقیق DNA اصلی با همانندسازی سنتز می‌شود.
شکل ۱: ساختار DNA
کروموزوم چیست؟
کروموزوم سازمان یافته‌ترین ساختار DNA است. در یوکاریوت‌ها، مارپیچ دوگانه DNA با پروتئین‌های هیستون متراکم شده و نوکلئوزوم‌ها را تشکیل می‌دهند. ساختار نوکلئوزومی‌بیشتر به یک ساختار فیبر مانند به نام فیبرهای کروماتین با قطر ۲۵۰ نانومتر پیچیده می‌شود. کروماتین شکل طبیعی DNA موجود در هسته است. آنها ساختار نخ مانندی دارند و در مقایسه با کروموزوم فشردگی کمتری دارند. سپس کروماتین برای تشکیل کروموزوم‌ها فشرده‌تر می‌شود. قطر کروموزوم ۳۰ نانومتر است. کروموزوم‌ها را می‌توان در طول رویداد تقسیم هسته ای مشاهده کرد.
یوکاریوت‌ها از کروموزوم‌های بزرگ و خطی تشکیل شده اند در حالی که پروکاریوت‌ها از یک کروموزوم منفرد حلقوی تشکیل شده اند که با پروتئین‌های هیستون مانند فشرده شده است. سازمان دهی به کروموزوم‌ها یکپارچگی ساختاری مارپیچ دوگانه DNA را فراهم می‌کند. یک کروموزوم از هزاران ژن تشکیل شده است. دسترسی به توالی DNA در سطح کروموزومی‌بیان ژن را تنظیم می‌کند. انسان دارای ۴۶ کروموزوم مجزا است. ۲۲ جفت همولوگ اتوزوم و ۲ کروموزوم جنسی وجود دارد . یک کروموزوم همچنین دارای منشا همانندسازی، سانترومر و تلومر است. کروموزوم‌های متافاز یک سلول برای تولید کاریوتیپ برای تجزیه و تحلیل ناهنجاری‌های کروموزومی‌استفاده می‌شود.
شکل ۲: DNA و کروموزوم
تفاوت بین DNA و کروموزوم
تعریف
DNA: DNA شکل شیمیایی است که اطلاعات ژنتیکی را ذخیره می‌کند.
کروموزوم: کروموزوم سازمان یافته‌ترین ساحتار مارپیچ دوگانه DNA با پروتئین است.
محتوا
DNA: DNA از مونومرهای نوکلئوتیدی چهار باز A، T، C و G تشکیل شده است.
کروموزوم: کروموزوم از DNA فشرده دو مارپیچ با پروتئین هیستون تشکیل شده است.
عملکرد
DNA: DNA حامل اطلاعات ژنتیکی درون یک سلول است.
کروموزوم: سازماندهی DNA همراه با پروتئین‌های هیستون به کروموزوم‌ها اجازه می‌دهد تا رونویسی کنترل شود.
نتیجه
DNA شکل شیمیایی ذخیره اطلاعات ژنتیکی برای رشد، عملکرد و تولید مثل است. از آنجایی که DNA یک رشته طولانی است، باید به خوبی در داخل سلول بسته بندی شود. بنابراین، DNA با هیستون‌ها متراکم می‌شود تا کروموزوم‌ها را تشکیل دهند. بنابراین، تفاوت اصلی بین DNA و کروموزوم در این است که کروموزوم ساختار بسته بندی DNA است.
منابع
۱. “DNA”. Wikipedia. Accessed 13 Feb. 2017
2. Rettner R., “DNA: Definition, Structure, and Discovery”. Live Science, 2013, Accessed 13 Feb. 2017.
3. Higgins N. P. “Chromosome Structure.” ENCYCLOPEDIA OF LIFE SCIENCES, Macmillan Publishers Ltd, Nature Publishing Group, 2001. Accessed 13 Feb.2017
Image Courtesy:
1. “DNA Overview landscape orientation”. By Michael Strock http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_Overview.png (CC-BY-SA-3.0) via Commons Wikimedia
2. “۰۳۲۱ DNA Macrostructure”. By OpenStax – (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
