Хромосоми, їх роль у спадковості Міністерство освіти і науки України Національний університет харчових технологій Кафедра біотехнології і мікробіології Розробила: к.б.н., доц. Скроцька О.І. Київ

1. Характеристика, будова і класифікація хромосом 2. Правила хромосом

У 80-х роках ХІХ ст. у ядрах еукаріотичних клітин були відкриті ниткоподібні структури, які назвали хромосомами (від грецького chroma – колір, забарвлення; soma – тіло).

Основна особливість функціональних перетворень хромосом лежить у циклі компактизації – декомпактизації.

Метафазна хромосома складається з двох сестринських хроматид, які зєднані між собою в області первинної перетяжки – центромери

Центромера Сестринські хроматиди

Центромера, що розділяє хромосому на два плеча, є ділянкою, на якій відбувається утворення складного мультибілкового комплексу – кінетохору, необхідного для прикріплення мікротрубочок веретена поділу. Сестринські хроматиди Кінетохор Центромера Мікротрубочки кінетохору

Кінетохор Хроматиди Центромера Кінетохор Нитки веретена поділу

Найчастіше послідовність ДНК в ділянці центромери представлена АТ-збагаченими повторами і не містить активних генів. Провідну роль у визначенні структури центромери відіграють білки, які взаємодіють із ДНК у цій ділянці. Центромерні білки забезпечують компактизацію центромерної зони хромосоми та рекрутують до цієї зони білки кінетохору.

Кожне плече хромосоми закінчується теломерою – комплексом теломерної ДНК на кінці хромосоми та специфічних теломерних білків

Теломерні ділянки хромосоми містять короткі (до 14 тис. п.н.) повтори ГЦ- збагачених послідовностей. Теломери попереджають деградацію хромосоми, втрату внутрішніх послідовностей та перешкоджають сполученню кінцевих ділянок хромосом. Теломери приймають участь у взаємодії кінцевих ділянок хромосом з ядерною мембраною.

Класифікація хромосом

У залежності від розташування центромери розрізняють наступні типи хромосом

Акроцентричні Центромера зміщена до одного кінця хромосоми й одне плече дуже коротке, деякі акроцентричні хромосоми мають так званих супутників – це круглі або видовжені тільця, зєднані з рештою хромосоми тонкою хроматиновою ниткою

Субметацентричні Центромера зміщена від середини хромосоми і плечі мають різну довжину

Метацентричні Центромера розташована посередині і плечі хромосоми приблизно однакової довжини

За стадіями мітозу хромосоми поділяються на профазні, метафазні (d-хромосоми) анафазні, телофазні (s-хромосоми)

Хромосоми поділяються на аутосоми або соматичні гетерохромосоми або статеві хромосоми 22 пари аутосом 1 пара XX і ХY

Існують окремі види хромосом, які зустрічаються лише в певних клітинах і мають деякі особливості будови. Це хромосоми типу лампових щіток і політенні хромосоми.

Хромосоми типу лампових щіток – дуже довгі деспіралізовані хромосоми, у яких чергуються конденсовані ділянки з деконденсованими подвійними петлями. Спостерігаються у овоцитах хребетних на стадії диплотени мейозу.

Політенні хромосоми мають по декілька сотень хромонем і виникають внаслідок ендомітозної поліплоїдії, коли число хромосом збільшується, а хроматиди не розщеплюються. Політенні хромосоми зустрічаються у клітинах слинних залоз деяких двокрилих.

Склад хромосомиБілки Негістонові білки (кислі) Гістонові білки (основні) Білки ДНК

Рівні упакування генетичного матеріалу

Перший рівень упакування ДНК нуклеосомний. Нуклеосома – це глобула (октамер), що містить по дві молекули кожного з чотирьох гістонів (Н2, Н2В, H3, Н4).

Навколо однієї нуклеосоми подвійна спіраль ДНК утворює біля двох витків і переходить на наступну глобулу

Схема нуклеосомного рівня упаковки: 1 октамер (гістони Н2A, Н2B, Н3, Н4), 2 подвійна спіраль ДНК, 3 нуклеосома.

Другий рівень упакування соленоїдний (супернуклеосомний)

Нуклеосомна нитка конденсується і її нуклеосоми «зшиваються» гістоном Н1, таким чином утворюється спіраль

Третій рівень упакування хроматидний (петльовий)

Супернуклеосомна нитка спіралізується з утворенням петель і вигинів. Вона складає основу хроматиди і забезпечує хроматидний рівень упакування ДНК

Четвертий рівень упакування рівень метафазної хромосоми

Схема рівня упаковки метафазної хромосоми: 1 еухроматин, 2 гетерохроматин, 3 хроматида, 4 хромосома

Загальний підсумок конденсації укорочення нитки ДНК у разів

Основна функція хромосом збереження, відтворення і передача генетичної інформації при розмноженні клітин і організмів

Правила хромосом

1. Правило сталості числа хромосом. 2. Правило парності хромосом. 3. Правило індивідуальності хромосом. 4. Правило безперервності хромосом.