Химический состав хромосом. Уровни спирализации (компактизация) хроматина. Нуклеосомная нить, хроматиновая фибрилла, интерфазная хромонема, метафазная хроматида

Химический состав хромосом:

· ДНК

· Белки

1. Гистоновые – включают 5 фракций HI H2A H2B H3 H4, положительно заряженные основные белки, функция: препетствуют считыванию заклюенной в ДНК наследственной информации.

2. Негистоновые – число фракций превышает 100 (среди них ферменты синтеза и прессинга РНК, ферменты редупликации и репарации ДНК). Функция: структурная и регуляторная.

3. Помимо ДНК и белков в составе хромосом обнаружены также РНК, липиды, полисахариды, ионы металлов. (РНК хромосом представляет собой продукты транскрипции.)

Хроматин – это интерфазное состояние хромосом. Обнаруживается в ядре и окрашивается основными красителями (например: гематоксилином) базофильно. Состоит из компонентов ДНК с белками (гистоновыми и негистоновыми).

Эухроматин - деспирализованные участки хромосом, транскрипционно активные. Находятся между участками гетерохроматина, не окрашиваются и не видны в световом микроскопе.

Гетерохроматин - соответствует конденсированным участкам интерфазных хромосом, транскрипционно неактивный. Располагается вблизи ядрышка, связан с внутренней ядерной мембраной и разбросан в ядре в виде мелких глыбок. В световом микроскопе имеет вид гранул.

По соотношению эухроматина и гетерохроматина в клетке можно оценить активность процессов транскрипции, то есть синтетической функции клетки. При полном подавлении функции ядра, оно уменьшается в размерах, содержит только гетерохроматин. Такое явление называется кариопикнозом.

Ген- участок молекулы ДНК, кодирующий определенный наследственный признак. Гены в хромосоме могут переходить из состояния эухроматина в гетерохроматин и наоборот.

В деконденсированном состоянии длина одной молекулы ДНК, образующей хромосому, равна 5 см, а общая длина молекул ДНК всех хромосом в ядре составляет более 2 м. Отсюда очевидна необходимость компактной упаковки молекул ДНК.

Поэтому основным принципом построения хромосом является многоступенчатая спирализация наследственного материала.

Первый уровень спирализации – образование двойной спирали ДНК, посторенной по принципу комплементарности. (открыт впервые Уотсоном и Криком)

Второй уровень – упаковка молекулы ДНК в нуклеосомную нить с помощью гистоновых и негистоновых белков.

Нуклеосома – это белок, состоящий из 8 молекул гистоновых белков, на который накручена нить ДНК. Такая упаковка приводит к укорочению хромосомной нити в 5 раз.

Между нуклеосомами располагается по одному негистоновому белку, которые регулируют активность генов.

Третий уровень (интерфазная хромонема ) – скручивание самой нуклеосомной нити приводит к образованию элементарной хроматиновой фибриллы. Каждая хроматида состоит из одной фибриллы.

Четвертый уровень (метафазня хроматида) – при дальнейшей упаковке хроматиновые фибриллы образуют петельные домены, внутри которых встречаются более конденсированные участки.

Таким образом, упакованная хроматиновая фибрилла образует хроматиду, а две хроматиды одну хромосому.

По строению различают 3 типа хромосом:

· Метацентрические - равноплечие

· Субметацентрические - неравноплечие

· Акроцентрические – имеющие вторичную перетяжку, которая отделяет кусочек хромосомы – спутник. Сателлиты имеются у 13,14,15,21,22 хромосом.