Хроматин і хромосоми

Хромосоми (грец. chroma - колір + soma – тіло) – нуклеопротеїдні комплекси, матеріальні носії генетичної інформації, що формуються внаслідок ущільнення хроматину

(термін і опис – В. Вальдейер, 1888)

Хроматин – хімічна основа хромосоми, ниткоподібні структури ядра, утворені НК та білками

(термін – В. Флемінг, 1880)

Забезпечення правильності компактної упаковки молекул днк є необхідною умовою для:

• перебігу процесів транскрипції, репарації і реплікації ДНК;

• рівномірного розподілу подвоєного набору ДНК між дочірніми клітинами під час мітозу.

У ядрі кожної соматичної клітини людини:

• 46 молекул ДНК;

• загальна кількість пар основ 6,610⁹ (біля 2 м);

• ДНК упаковується і під час метафази ступінь її компактизації досягає 10⁴ разів.

Хроматин – це нуклеопротеїни ядра, що є основою хромосом.

З а своїми морфофункціональними особливостями хроматин інтерфазних ядер поділяють на 2 фракції:

1) еухроматин – деспіралізований (світлий), це функціональна частина геному, що складається з генів, відповідальних за життєдіяльність і розвиток організмів.

2) гетерохроматин – спіралізований (темний), транскрипційно неактивний). Види:

- конститутивний гетерохроматин – завжди залишається в конденсованому стані;

- факультативний гетерохроматин – має здатність переходити у стан еухроматину.

Відмінність еухроматину та факультативного гетерохроматину полягає у тому, що перший містить постійно здатну до транскрипції ДНК, а ДНК другого транскрибується лише у певний перод і у визначених клітинах. Цим зумовлюється його склад і відносна кількість у різних клітинах різних організмів, клітин різних тканин та при різному рівні диференціації клітин одного типу.

Гетерохроматин має особливе значення у життєдіяльності клітин зародкового шляху – його гени потрібні для дозрівання гамет та здійснення мейозу.

Хромосоми, відповідно, можуть знаходитися у двох станах:

- спіралізованому (мітотичні хромосоми);

- деспіралізованому (інтерфазні хромосоми)

Морфологія мітотичних хромосом

У хромосомах найвищого ступеня конденсації (під час поділу) виділяють ряд важливих структурних елементів.

Ц ентромери (первинні перетяжки) – ділянки, в яких з’єднані дві сестринські хроматиди. Ділянки ДНК, які розташовуються в зонах центромер, мають високоповто-рювані послідовності.

В залежності від розташування центромери хромосоми можуть мати плечі однакової чи різної довжини і класифікуватись на:

1) метацентричні – центромера займає центральне положення, а обидва плеча хромосоми мають майже однакову довжину;

2) субметацентричні – центромера розташовується ближче до одного з кінців, а плечі хромосоми при цьому відрізняються своїми розмірами;

3) акроцентричні – одне з її плечей є дуже коротким, а ценромера знаходиться біля кінця хромосоми;

4) телоцентричні – одне плече відсутнє, не зустрічаються в каріотипі людини

Центромера є структурою, важливою для правильного розподілу хроматид під час мітозу між дочірніми клітинами. На ній формується спеціальний білковий диск – кінетохор, до якого прикріплюються нитки веретена поділу.

Деякі хромосоми можуть мати ще й вторинну перетяжку (в цій ділянці знаходиться ДНК, яка відповідає за синтез рРНК і формування ядерця, тому її ще називають ядерцевим організатором). Ділянки хромосом, відокремлені вторинними перетяжками називаються супутниками.

Теломери локалізовані на обох кінцях кожної хроматиди всіх хромосом, складаються з множинних повторів особливих консервативних послідовностей ДНК і виконують низку дуже важливих функцій в клітині (Е. Блекберн, К. Грейдер, Дж. Шостак, Нобелівська премія, 2009):

• підтримують стабільність хромосом, запобігають їх „злипанню”;

• захищають кінці хромосоми від руйнування нуклеазами;

• відіграють важливу роль в забезпеченні правильної реплікації кінців хромосом;

• забезпечують контроль нормального клітинного росту.

Наявність теломер на кінцях хромосом – сигнал того, що хромосома нормальна. Коли в клітині з’являється пошкоджена хромосома або фрагмент хромосоми, такі структури позбавлені