22.Современное представление об организации хромосом.
Это дискретная единица генома, компонент клеточного ядра. Это нуклеопротеиновые тела, в которых хранится, передается потомству и реализуется наследственная информация. Свое название получили благодаря способности интенсивно окрашиваться основными красителями. Термин был предложен в 1888 Вальдейером.
Хромосомы находятся в 2 состояниях: 1- рабочем (в виде хроматина) 2- неактивном (в виде конденсированных хромосом). В интерфазе Хром. Деконденсированы и находятся в активном состоянии. Во время митоза и мейоза они распределяют и переносят генетический материал в дочерние клетки. Хром. Имеет палочковидную форму и представлена 2 идентичными хроматидами. Центромера-первичная перетяжка, удерживает хроматиды вместе. В области центромеры лежит кинетохор-структура, к которой прикрепляются микротрубочки веретена деления, тк он управляет передвижениями хромосом в митозе. Центромеры не являются хромоспецифичными. Кинетохор-комплекс центромеры с белками и микротрубочками. Структура различна у р организмов (3-слойная у животных и низших растений; у высших растений в виде шара). Благодаря кинетохорам происходит точное распределение хроматид хромосом между дочерними клетками. Типы хромосом по разделению центромерой: метацентрические (равноплечие); субметацентрические (слабо неравноплечие); субакроцентрические (неравноплечие); акроцентрические (резко неравноплечие). Концевые элементы Хром, которые обеспечивают структурную стабильность, целостность и полную репликацию, называют теломерами. Кариотип-совокупность признаков, по которым идентифицируют хромосомы (число, размер, морфология хром). Благодаря митозу и мейозу поддерживается постоянство кариотипа. Он видоспецифичен.
1ровень укладки- нуклеосомная нить.коэфициент упаковки равен 7 (в 7 раз укорачивается молекула ДНК). Открыты в 1973 году. Если обработать хромосомы формалином, то хроматин выглядит как петли шириной 2 нм -фибрилл, соединяющих белковые глобулы («бусины на нитке»). Каждая глобула получила название нуклеосома с коэффициентом седиметацни 10,5-12 S, и молекулярной массой 300 кДа. 1974 г. - Корнберг установил, что хроматин включает повторяющиеся последовательности из гистонов ДНК.
Нуклеосомы - частица, внутренняя часть которой состоит из 2 (Н2А+Н2В) и (НЗ+Н4). Нуклеосому обвивает 1,75 витка ДНК, 146 пн. Общее количество ДНК на нуклеосому -160-240 пн. Нуклеосомный комплекс дает структуру в 11 нм в диаметре. Сердцевина нуклеосомы - нуклеосомный кор (core).
Центральная глобула HI контактирует с нуклеосомой, а вытянутые участки - с линкерной ДНК. По отношению друг к другу нуклеосомы могут располагаться линейно и зигзагообразно. Нуклеосомный уровень укладки обеспечивает укорочение нити ДНК в 7 раз. Осуществляется за счет взаимодействия гистонов с ДНК н между собой без HI и кислых белков. Весь гаплоидный набор хромосом человека связан с 15-10й нуклеосом. 1 ген человека (1000 пн) - с 50 нуклеосомами. Сборка нуклеосом происходит менее чем за 1 миллисекунду.
2 уровень- нуклеомерный уровень. Коэффициент упаковки равен 6. Каждый нуклеомер представлен 2 нитками нуклеосомной нити, в каждой нитке по 4 нуклеосомы. Выявляются фибриллы диаметром 30 нм, которые образуются из 11 нм фибрилл. Ряд моделей для описания фибрилл:
Модели дискретной 30 им фибриллы. Нуклеосома организована в нуклеомеры. Модели непрерывной фибриллы, т.е. соленоид.
Промежуточные модели в виде непрерывной фибриллы, но представляющей не суперспираль.
Нуклеомерная модель. Пригожий, 1977 г, Кирьянов, 1982. Образуются супергранулы, содержащие 6-8 или 8-12 нуклеосом. В каждую гранулу входит 1600 н ДНК. Эти гранулы - нуклеомеры или супербиды. В составе нуклеомера образуются 2 витка нуклеосом. HI находится в центре, организуя нуклеомер.
Соленоидная модель. Цепь нуклеосом может быть закручена сама на себя. Диаметр 25-30 нм. На виток - 6-7 нуклеосом.
Факторы, ведущие к закручиванию в спираль:
1.Взаимодействие между собой HI.
2 Взаимодействие НЗ и HI. Стабилизация
3, Участие NaCl и негнстоновых белков.
Возможно на разных участках разные модели справедливы.
Промежуточная модель. Subirana, 1985 г. Нуклеосомы располагаются слоями, в каждом слое 5-6 частиц. Внутри слоя пары нуклеосом соединены линкерами и расположены зигзагообразно, следовательно компенсация напряжения. Оказалось, что эта модель адекватна для нативного состояния. Коэффициент укладки = 40. Третий уровень укладки. Хромомер.(компактное тело, коэффициент упаковки равер 40. Если их подвергнуть деконденсации, образуется 1и 2 уровни.
4 уровень- Хромонемный уровень. Коэффициент упаковки равен 5. Толщина уровня 3000-40000 а. это сближенные хромомеры.
5 уровень – хроматида илии дочерняя хромосома илии анафазная хромосома. Характерна спиральная укладка хромонемы. Следует, что в 1-ой хроматиде 1 молекула ДНК, следовательно, гены в хромосоме расположены линейно- наличие уникальной последовательности ДНК. Расположение в строгом порядке обеспечивает протекание процессов синтеза РНК и редупликации ДНК в определенной временной последовательности.