Хроматин,морфология митотических хромосом.

Хроматин представляет собой вещество, хорошо воспринимающее краситель (хромос), откуда и произошло его название. Хроматин состоит из хроматиновых фибрилл толщиной 20 – 25 нм, которые могут располагаться в ядре рыхло или компактно.

На этом основании можно выделить эухроматин – рыхлый (или деконденсированный) хроматин, слабо окрашиваемый основными красителями, и гетерохроматин – компактный (или конденсированный) хроматин, хорошо окрашиваемый основными красителями.

При подготовке клетки к делению в ядре происходит спирализация хроматиновых фибрилл и превращение хроматина в хромосомы. После деления в ядрах дочерних клеток происходит деспирализация хроматиновых фибрилл, и хромосомы снова преобразуются в хроматин. Таким образом, хроматин и хромосомы являются различными состояниями одного и того же вещества.

По химическому строению хроматин состоит из:

1) дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) – 40%;

2) белков – около 60%;

3) рибонуклеиновой кислоты (РНК) – 1%.

Ядерные белки представлены двумя формами:

1) щелочными (гистоновыми) белками – 80 – 85%;

2) кислыми белками – 15 – 20%.

Гистоновые белки связаны с ДНК и образуют дезоксинуклеопротеид, представляющий собой хроматиновые фибриллы, отчетливо видимые при электронной микроскопии. На определенных участках хроматиновых фибрилл осуществляется транскрипция с ДНК на различные РНК, с помощью чего в последующем происходит синтез белковых молекул. Процессы траскрипции в ядре осуществляются только на свободных хромосомных фибриллах, т. е. на эухроматине. В конденсированном хроматине эти процессы не осуществляются, поэтому гетерохроматин называют неактивным хроматином.

Соотношение эухроматина и гетерохроматина является показателем синтетической активности клетки. На хроматиновых фибриллах в S-периоде интерфазы осуществляется редупликация ДНК. Эти процессы могут протекать также и в гетерохроматине, но значительно дольше.

Эухроматин локализуется ближе к центру ядра и состоит из очень тонких нитей ДНК, которые практически не окрашиваются и видны в световом микроскопе в виде светлых участков. Эухроматин является активной формой хроматина, с участков которого в интерфазном ядре происходят процессы транскрипции и редупликации генетического материала.

Гетерохроматин - неактивная форма хроматина, находящаяся в состоянии покоя. За счет плотной спирализации он хорошо окрашивается и в световой микроскоп виден в виде базофильных гранул.

Каждая хромосома состоит из двух идентичных половин - хроматид (или сестринских хромосом), тесно прилежащих друг к другу в области первичной перетяжки (центромеры). На остальном протяжении между хроматидами видна большая щель. Центромера -участок, где хромосома находится в деконденсированном состоянии и к ней прикрепляются нити веретена деления. По положению центромеры выделяют следующие виды хромосом:

1. Метацентрические (равноплечие) -у которых центромера располагается посередине хромосомы.

2. Субметацентрические (неравноплечие) - центромера сдвинута к одному из концов,в результате плечи хромосомы имеют неравную длину.

3. Акроцентрические, у которых центромера расположена почти на конце хромосомы, отделяя очень длинное плечо от очень короткого.

Что касается химического состава, хромосомы представляют собой нуклеопротеидные образования, состоящие из ДНК и белка. Каждая хроматида содержит одну молекулу ДНК, которая определяет все свойства, связанные с хранением и передачей наследственной информации. Молекула ДНК связана с гистоновыми и небольшим количеством негистоновых белков. Элементарной структурой хромосомы является нить, состоящая из ДНК в комплексе с гистоновыми белками. Нить образована гистоновым остовом в виде цепочки расположенных друг за другом белковых телец, состоящих из 8 белковых молекул, поверх которых спирально закручивается нить ДНК. Этот комплекс (ДНК + Гистоны) получил название нуклеосомы.

Морфология митотических хромосом. Каждая хромосома представляет собой фибриллу ДНП, сложно уложенную в относительно короткое тельце - собственно митотическую хромосому. Фибриллы хроматина в митотической хромосоме образуют многочисленные розетковидные петлевые домены (хромомеры), которые при дальнейшей конденсации хроматина образуют видимую в светооптическом микроскопе митотическую хромосому.

Морфологию митотических хромосом лучше всего изучать в момент их наибольшей конденсации в метафазе и в начале анафазы. Хромосомы в этом состоянии представляют собой палочковидные структуры разной длины с довольно постоянной толщиной. У большинства хромосом удается найти зону первичной перетяжки (центромера), которая делит хромосому на два плеча.

В зоне первичного сужения расположен кинетохор - сложная белковая структура, имеющая форму овальной пластинки, связанной с ДНК центромерного района хромосомы. К кинетохору во время митоза подходят микротрубочки клеточного веретена, связанные с перемещением хромосом при делении клетки. Некоторые хромосомы имеют, кроме того, вторичную перетяжку, располагающуюся вблизи одного из концов хромосомы и отделяющую маленький участок - спутник хромосомы. Вторичные перетяжки называют, кроме того, ядрышковыми организаторами, так как именно на этих участках хромосом в интерфазе происходит образование ядрышка. В этих местах локализована ДНК, ответственная за синтез рибосомных РНК.

Плечи хромосом оканчиваются теломерами - конечными участками. Размеры хромосом, как и их число, у разных организмов варьируют в широких пределах.

Совокупность числа, размеров и особенностей строения хромосом называется кариотипом данного вида. Кариотип не зависит ни от вида клеток, ни от возраста данного организма.

При специальных методах окраски хромосомы неравномерно воспринимают красители: вдоль их длины наблюдается чередование окрашенных и неокрашенных участков - дифференциальная неоднородность хромосомы. Важно то, что каждая хромосома имеет свой, неповторимый рисунок такой дифференциальной окраски. Применение методов дифференциальной окраски позволило детально изучить строение хромосом. Хромосомы человека принято подразделять по их размерам на 7 групп (А, В, С, D, Е, F, G). Если при этом легко отличить крупные (1, 2) хромосомы от мелких (19, 20), метацентрические от акроцентрических (13), то внутри групп трудно отличить одну хромосому от другой. Так, в группе С6 и С7 хромосомы схожи между собой, как и с Х-хромосомой. Только дифференциальное окрашивание позволяет четко отличить эти хромосомы друг от друга.

После митоза хромосомы деконденсируются, образуя хроматин интерфазного ядра, однако каждая хромосома сохраняет свою индивидуальность и занимает в интерфазном ядре отдельную область.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: