3. Хімічний склад і морфологічна будова хромосом

3.1. Докази ролі хромосом у спадковості

Хромосоми є безпосередніми носіями спадкової інформації у ядрі. Багато зусиль вчених пішло на підтвердження провідної ролі хромосом у спадковості.

Є прямі і опосередковані докази ролі хромосом у спадковості.

Опосередковані докази ролі хромосом у спадковості:

• хромосоми є постійними органоїдами ядра;

• на відміну від інших клітинних органоїдів, відрізняються постійністю числа і форми у певних видів;

• клітинне ділення і весь процес статевого розмноження сприяють збереженню постійності хромосом у дочірніх клітинах і у наступних поколіннях.

Прямі докази ролі хромосом у спадковості:

• дослід Блекслі:

вивчаючи рослину дурману, яка має 12 пар хромосом, встановив, що при появі у каріотипі зайвої хромосоми змінювався ряд ознак даної рослини. За зовнішнім виглядом навіть можна було встановити, яких саме хромосом стало 3. На малюнку показано зміну коробочок дурману залежно від того, у якій парі хромосома зайва.

Коробочки дурману: 1 – нормальної диплоїдної рослини з 24 (2n) хромосома­ми; 2-13 – рослини, які мають 24+1 хромосоми (трисоміки)

На теперішній час хімічний склад та морфологічна будова хромосом добре вивчена.

3.2. Хімічний склад і морфологічна будова хромосом

Речовину, яка утворює хромосоми, називають хроматином, у склад якого входить одна молекула ДНК та основні білки-гістони.

Спостерігати і вивчати морфологічну будову хромосоми можна лише у стані їх спіралізації, яка відбувається під час поділу клітини (у метафазі мітозу).

Хромосоми існують у ядрі протягом всього життя клітини, але залежно від стадії мають різну форму і величину.

В період інтерфази (відносного періоду спокою клітини) – це деспіралізовані нитки ДНК, які досягають декількох сантиметрів у довжину і мають товщину 20-30 нм. У такому стані їх не можна побачити у мікроскоп.

У період поділу клітини хромосоми спіралізуються і стають помітні у мікроскоп.

У період мітозу хромосоми – це компактні тільця характерної форми, довжиною 1,5-10 мкм і товщиною 0,2-2 мкм. Для того, щоб хромосома могла прийняти такі розміри, вона повинна укоротитись в 10 тисяч разів, тобто сконденсуватися.

У цей час величезна молекула вигинається, утворюючи дрібні, щільно складені петлі, скріплені негістоновими білками, які називаються хромомерами. Вони розміщені на хромосомі через відповідні проміжки. У склад одного хромомера входить 50-70 тисяч пар нуклеотидів, що відповідає розміру одного гена.

Подальша конденсація призводить до утворення хромонеми – нитки, яка утворюється за рахунок зближення хромомерів. Хромонеми вже помітні у світловому мікроскопі.

Хромонема конденсується і утворює хроматиду. Хромосома має одну чи дві хроматиди залежно від фази ділення.

Мітотична хромосома оточена рибонуклеопротеїдами, білками і іншими речовинами. Це матрикс хромосоми. З матриксом хромосоми передають дочірніми клітинам матеріал, необхідний для формування ядерця і початкового етапу білкового синтезу в молодих клітинах.

Повністю конденсована мітотична хромосома має два плеча, які називають теломерами, між якими є первинна перетяжка, або центромера (кінетохор) – ділянка, до якої приєднуються нитки веретена під час поділу клітини. Деякі хромосоми мають вторинну перетяжку. Деякі вторинні перетяжки пов’язані з формуванням ядерця, тому їх називається ядерцевим організатором. Ця ділянка хромосоми має складну структуру і відповідає за синтез рибосомної РНК. Іноді вторинна перетяжка може бути дуже довга, а іноді вона відділяє від основного тіла хромосоми невелику ділянку, яка називається супутником.

Схема спіралізації хромонем в мітотичному циклі: 1 – інтерфаза, хромономи слабоспіралізонані; 2, 3, 4 – профаза, посилення спіралізації хромонем, утворення двох хроматид; 5 – прометафаза, поява чотирьох напів хроматид; 6 – метафаза, максимальна спіралізація, помітні велика і мала спіраль; 7 – анафаза; 8 – телофаза (одна з дочірніх хромосом), де спіралізація хромонем	Схема компактизації молекули ДНК з утворенням метафазної хромосоми
Схема будови метафазної хромосоми: 1 – морфологія; 2 – внутрішня структура хроматиди	Схема будови метафазної хромосоми

Кожна хромосома має характерну постійну форму і розміри. Форма хромосом залежить від місця розташування центром ери: