1. Химический и структурный состав хромосом.

Хромосома – это уровень организации наследственного материала в виде нуклео-протеинового комплекса

Изучение химической организации хромосом эукариотических клеток показало, что они состоят в основном из ДНК и белков, которые образуют нуклео-протеиновый комплекс—хроматин.

Белки составляют значительную часть вещества хромосом. На их долю приходится около 65% массы этих структур. Все хромосомные белки разделяются на две группы: гистоны и негистоновые белки.

Гистоны – сильноосновные белки, щелочность которых обусловлена основными аминокислотами – лизином и аргенином.

Гистоны представлены пятью фракциями: HI, Н2А, Н2В, НЗ, Н4. Все гистоны, кроме HI, содержатся в клетке высших млекопитающих приблизительно в равных количествах. HI в 2 раза меньше. Синтезируются на полисомах цитоплазмы. Являясь положительно заряженными основными белками, они достаточно прочно соединяются с молекулами ДНК, чем препятствуют считыванию заключенной в ней биологической информации. В этом состоит их регуляторная роль. Кроме того, эти белки выполняют структурную функцию, обеспечивая пространственную организацию ДНК в хромосомах.

Число фракций негистоновых белков превышает 100. Среди них ферменты синтеза и процессинга РНК, редупликации и репарации ДНК. Кислые белки хромосом выполняют также структурную и регуляторную роль. Помимо ДНК и белков в составе хромосом обнаруживаются также РНК, липиды, полисахариды, ионы металлов. РНК хромосом представлена отчасти продуктами транскрипции, еще не покинувшими место синтеза. Некоторым фракциям свойственна регуляторная функция.

Массовые соотношения – ДНК: гистоны: негистоновые белки: РНК: липиды — равны 1:1:(0,2—0,5):(0,1—0,15):(0,01—-0,03). Другие компоненты встречаются в незначительном количестве.

2. Морфологические особенности метафазной хромосомы

В первой половине митоза они состоят из двух хроматид, соединенных между собой в области первичной перетяжки (центромеры или кинетохора) особым образом организованного участка хромосомы, общего для обеих сестринских хроматид. Во второй половине митоза происходит отделение хроматид друг от друга. Из них образуются однонитчатые дочерние хромосомы, распределяющиеся между дочерними клетками.

В зависимости от места положения центромеры и длины плеч, расположенных по обе стороны от нее, различают несколько форм хромосом:

- равноплечие, или метацентрические (с центромерой посередине),

- неравноплечие, или субметацентрические (с центромерой, сдвинутой к одному из концов),

- палочковидные, или акроцентрические (с центромерой, расположенной практически на конце хромосомы),

- точковые — очень небольшие, форму которых трудно определить.

- телоцентрические – место первичной перетяжки трудно различимо

3. Уровни компактизации наследственного материала в хромосоме

Хроматин в зависимости от периода и фазы клеточного цикла меняет свою организацию.

Интерфазную и метафазную формы существования хроматина расценивают как два полярных варианта его структурной организации, связанных в митотическом цикле взаимопереходами.

1. Нуклеосомная нить – «бусы на нитке»

Ø 10-11нм

Этот уровень организации хроматина обеспечивается четырьмя видами нуклеосомных гистонов: Н2А, Н2В, НЗ, Н4. Они образуют напоминающие по форме шайбу белковые тела — коры, состоящие из восьми молекул (по две молекулы каждого вида гистонов).

Молекула ДНК комплектируется с белковыми корами, спирально накручиваясь на них. При этом в контакте с каждым кором оказывается участок ДНК, состоящий из 146 пар нуклеотидов (п.н.). Свободные от контакта с белковыми телами участки ДНК называют связующими или линкерными. Они включают в среднем 60 п.н.

Отрезок молекулы ДНК длиной 196 п. н. вместе с белковым кором составляет нуклеосому.

Вдоль нуклеосомной нити, напоминающей цепочку бус, имеются области ДНК, свободные от белковых тел. Эти области, расположенные с интервалами в несколько тысяч пар нуклеотидов, играют важную роль в дальнейшей упаковке хроматина, так как содержат нуклеотидные последовательности, специфически узнаваемые различными негистоновыми белками.

2. Хроматиновая фибрилла – соленоидный (нуклеомерный) уровень

Ø 30нм

Дальнейшая компактизация нуклеосомной нити обеспечивается пистоном HI, который, соединяясь с линкерной ДНК и двумя соседними белковыми телами, сближает их друг с другом. В результате образуется более компактная структура, построенная по типу соленоида. Такая хроматиновая фибрилла называется также элементарной.

3. Хромомерный

Ø 300нм

Связан не с дополнительной спирализацией, а образованием поперечных петель, объединенных с помощью негистоновых белков и совпадающих с размерами одного репликона.

4. Хромонемный

Ø 700

На этом уровне происходит сближение петель и еще большая компактизация хроматина.

Образуются хромосомные нити, видимые в световой микроскоп.

5. Хромосомный

Ø 1400

Характерен для метафазной хромосомы

4. Понятие кариотипа и основные правила хромосом

Кариотип — диплоидный набор хромосом, свойственный соматическим клеткам организмов данного вида, являющийся видоспецифическим признаком и характеризующийся определенным числом, строением и генетическим составом хромосом.

Являясь видовой характеристикой организмов, кариотип может отличаться у отдельных особей некоторыми частными особенностями. Например, у представителей разного пола, имеются в основном одинаковые пары хромосом (аутосомы), но их кариотипы отличаются по одной паре хромосом (гетерохромосомы, или половые хромосомы).

Правила хромосом:

1. Постоянство числа хромосом.

Соматические клетки организма каждого вида имеют строго определенное число хромосом (у человека -46, у кошки- 38, У мушки дрозофилы - 8, у собаки -78. у курицы -78).

2. Парность хромосом.

Каждая. хромосома в соматических клетках с диплоидным набором имеет такую же гомологичную (одинаковую) хромосому, идентичную по размерам, форме, но неодинаковую по происхождению: одну - от отца, другую - от матери.

3. Правило индивидуальности хромосом.

Каждая пара хромосом отличается от другой пары размерами, формой, чередованием светлых и темных полос.

4. Правило непрерывности.

Перед делением клетки ДНК удваивается и в результате получается 2 сестринские хроматиды. После деления в дочерние клетки попадает по одной хроматиде, таким о6разом, хромосомы непепрывны: от хромосомы образуется хромосома.