Кожна клітина еукаріотів має певний набір хромосом. Розглянути хромосоми можливо у мікроскоп лише під час поділу клітини, саме тоді вони мають вигляд щільних тілець. При мікроскопічному аналізі хромосом насамперед видно відмінності їх за формою і величиною. Детальніше про будову хромосоми ви можете прочитати в цій статті.
Яку будову має хромосома?
Хромосоми це (Др.-греч. Χρμα – колір і σμα – тіло) – нуклеопротеїдні структури в ядрі еукаріотичної клітини, які стають легко помітними в певних фазах клітинного циклу (під час мітозу або мейозу).
Хромосоми є дезоксирибонуклеопротеїдами (ДНП), тобто вони складаються з ДНК і білків, на які приходиться 60–70% від сухої маси хромосом
Їх було названо хромосомами за здатність забарвлюватися основними барвниками (від грец. chroma – колір, soma — тіло).
Рівні організації хромосом
– Нуклеосомний рівень. Нуклеосома — структурна одиниця хромосоми в неконденсованому хроматині містить октамер гістонів, який складає її стержень. Навколо октамера накручені два витки ДНК. Гістони мають фізіологічно позитивний заряд завдяки наявності в них великої кількості амінокислот лізину та аргініну, а присутність фосфатних груп в нуклеотидах придає ДНК негативного заряду. Іонна взаємодія між позитивними зарядами гістонів і негативними ДНК, очевидно, є важливою силою стабілізації нуклеосом. До складу нуклеосоми входить від 10 до 60 нуклеотидних пар, які разом з молекулами гістонів складають утвори завтовшки 10 нм (за іншими даними 11 нм). ДНК між двома нукеосомами має назву лінкерної і товщину 2 нм.
– Нуклеомерний рівень — більш конденсована ділянка хроматину — суперспіраль — діаметром 30 нм займає від 140–166 нуклеотидних пар. Дальша конденсація (компактизація) ДНП здійснюється за допомогою ДНК-зв’язуючого гістона, веде до утворення хромонем, або хромонемних фібрил завтовшки від 300 до 700 нм.
– Хромомерний і хромосомний рівень організації хромосом (остаточна їх конденсація). Кожна мітотична хромосома утворює бічні петлі, сформовані ділянкою ДНП завтовшки близько 400 нм (типова хромосома людини може містити до 400 таких петель). Ці так звані петлеві домени ДНК мають середній розмір приблизно 86 тисяч пар нуклеотидів і прикріплюються у своїй основі до білкових скелетних структур ядра, а саме до ядерного матриксу або остову хромосом. Ядерний матрикс забезпечує структурні властивості ядра як клітинної органели та зазнає структурних модифікацій, пов’язаних з проліферацією, диференціацією та змінами, необхідними для забезпечення експресії необхідного набору генів. Регуляторні функції матриксу включають (але не обмежуються цим) просторову локалізацію генів, накладення фізичної напруженості на структуру хроматину внаслідок формування петлевих доменів, концентрацію та націлювання транскрипційних та реплікаційних факторів, процесинг та транспорт РНК та ін.
У результаті остаточного ущільнення метафазна хромосома має товщину 1400 нм.
Типи хромосом за масою:
– s-хромосоми, побудовані з однієї хроматиди,
– d-хромосоми, що мають у своєму складі 2 хроматиди.
Після поділу клітини в дочірніх клітинах є s-хромосоми, а в інтерфазі відбувається дуплікація (подвоєння) ДНК і хромосоми набувають подвійної маси, перетворюються в d-хромосоми.
Морфологію хромосом прийнято описувати на прикладі метафазної хромосоми, коли вона найбільш конденсована.
Хромосома складається з двох хроматид, які сполучаються між собою у зоні первинної перетяжки.
Первинна перетяжка поділяє хромосоми на ділянки – плечі. Якщо перетяжка розташована посередині хромосоми, то плечі мають однакові або майже однакові розміри. А якщо первинна перетяжка зсунута до одного з кінців хромосоми, то розміри плечей значно відрізняються.
Конденсована хромосома має вигляд літери X (часто з нерівними плечима), оскільки дві хроматиди, що виникли в результаті реплікації, як і раніше з’єднані між собою в районі центромери.
У ділянці первинної перетяжки розташований пластинчастий утвір у вигляді диска – центромера (від грец. кентрон – центр і мерос – частка). До неї під час поділу клітини приєднуються нитки веретена поділу. Деякі хромосоми мають ще й вторинну перетяжку. У цій зоні розташовані гени, що відповідають за утворення ядерець.
Кінцеві ділянки хромосом мають особливу структуру і називаються теломерами. Теломерні райони володіють певною полярністю, що перешкоджає їх з’єднанню один з одним при розривах або з вільними кінцями хромосом.
Супутники (трабанти, або сателіти) є в окремих хромосомах (sat-хромосомах), мають різні розміри і форму; це круглі або видовжені тільця, з’єднані з рештою хромосоми тонкою хроматиновою ниткою.
Ділянка хромосоми від теломери до центромери називають плечем хромосоми. Кожна хромосома має два плеча.
Типи хромосом залежно від співвідношення довжин плечей:
1) мета-центричні (рівноплечі),
2) субметацентричні (нерівноплечі),
3) акроцентричні, у яких одне плече дуже коротке і не завжди чітко помітне.
Ділянки хромосом, які конденсуються при мітозі і деконденсуються в інтерфазі, називаються еухроматиновими районами хромосом, а такі ділянки, що залишаються конденсованими в інтерфазі, носять назву гетерохроматинових районів. Еухроматинові райони є активними ділянками хромосом, вони містять активні гени, їх у клітині від 0,0001 до 0,001 від усієї кількості генів.
