Раздел 1

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

1.2. Молекулярно-генетический и клеточный уровни организации жизни

1.2.2. Структурно-химическая и функциональная организация клеток еукаріотичних

1.2.2.9. Хроматин

Генетический материал в інтерфазному ядре находится в виде хроматпинових нитей. Переплетаясь внутри ядра, они образуют хроматинову сетку. Количество хроматинових нитей соответствует диплощному набора хромосом. Хроматинові нити - это комплекс ДНК и белков в соотношении И : И.

Организация хроматина. В состав хроматина входят основные (гістонові) и кислые (негістонові), или нейтральные) белки. Известно пять разновидностей гистонов: Н1, Н2А, Н2В, НЗ и Н4. Сочетаясь между собой, четыре последних образуют белковые диски (гістоно - ный корь), на которые накручивается ДНК (рис. 1.39). Такая элементарная единица строения хроматина называется нуклеосомою (лат. nucleus - ядро, soma - тело). Гістон Н1 ответственный за компактную укладку нуклеосомного цепи и соединяет нуклеосоме между собой.

Рис. 1.39. Организация хроматина:

1 - нуклеосома; 2 - ДНК; 3 - гістони (8 субъединиц); 4 - хроматида; 5 - конденсированная хромосома.

Под электронным микроскопом большая часть хроматина представляет собой волокна с очень маленьким диаметром. Это основная форма упаковки хроматина, общеизвестная как хроматинове волокно диаметром 30 нм. Хотя молекулы ДНК очень длинные, они упаковываются с помощью гистонов в спираль значительно меньшей длины. Нуклеосоме - дискообразные частицы диаметром около 11 нм. Гістоновий октамер образует протеиновый стержень, вокруг которого закручивается определенный сегмент двониткової ДНК. Нить ДНК продолжается от нуклеосоме к нуклеосоме, каждая из которых отделяется от следующей участком лінкерної ДНК, что представляет собой примерно 60 пар азотистых оснований. Лінкерна ДНК и определена участок нуклеосоме составляют полную нуклеосому, содержащий 200 пар азотистых оснований ДНК.

В каждой доле нуклеосомній фрагмент двойной спирали ДНК длиной 146 пар оснований, развернутый возле кору представляет собой гістоновий октамер. Этот белковый корь содержит по две молекулы каждого из гистонов Н2А, Н2В, НЗ, Н4. В деконденсованій форме хроматина каждая нуклеосома связана с соседней частицей нитевидной участком лінкерної ДНК.

Негістонові белки - это большая гетерогенная группа протеинов. Среди них есть структурные и регуляторные белки, участвуют в регуляции генов, а также некоторые ферменты (ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы).

Если всю ДНК одного ядра клетки человека вытащить, то она будет длиной около 1,5 м. Заключить такой длинный цепь в 46 хромосом можно только благодаря очень эффективному упаковуванню. На рис. 1.39 представленный механизм упаковки хроматина вплоть до образования хромосомы. При делении ядра хроматин уплотняется в короткие спиральные нити, называются хромосомами. Хромосомы несут гены (участки ДНК), что является единицами наследственной информации.

Хроматин имеет такие свойства: 1) высокую стабильность структуры, что обеспечивает постоянство генома от поколения к поколение: 2) способен связывать гістонові и негістонові белки в зависимости от активности генома; 3) может изменять структуру в разные периоды клеточного цикла, т.е. развертыванием и вытягиванием спирали в інтерфазному ядре, а потом сворачиванием в спираль укорочением в ядре, что делится; 4) может существовать в виде эу - и гетерохроматина; 5) способен формировать хромосомы при делении клетки.

Хроматин выполняет следующие функции: 1) сохранение генетической наследственной информации в виде четкой последовательности нуклеотидов ДНК, стабилизированной белками и специальным упаковкой; 2) перенос наследственных характеристик от родителей к потомкам с помощью формирование хромосом; 3) обеспечение роста клеток, поддержка их строения и функций путем управления синтезом структурных белков; 4) контроль метаболизма путем регуляции образования необходимых ферментов; 5) формирование ядрышек, где образуются рибосомы.

Типы хроматина. В зависимости от степени конденсации (спіралізації), хроматин разделяют на гетерохроматин и эухроматин.

Гетерохроматин сильно уплотнен и генетически неактивный. В основном до 90 % хроматина находится именно в такой форме. На электронно-микроскопических фотографиях выглядит как гетерохроматин сильнозабарвлені темные участки ядра.

Эухроматин - малоконденсований, деспіралізова - ный. Поэтому под электронным микроскопом он проявляется в виде светлых участков ядра. Эухроматин генетически активный. Из этих участков хроматина считывается информация и образуется РНК. В клетках с интенсивным синтезом белков еухроматину больше.

Половой хроматин - генетически инактивированная Х-хромосома, которая находится в гетеропікнотичному состоянии и содержится в ядрах клеток женского пола многих животных и у человека.

При изучении клеток крови у женщин установлено (Дэвидсон и Смит, 1954), что в некоторых полиморфно-ядерных лейкоцитах содержится особый приложение, который прикреплен тоненькой нитью ядра. Эта структура получила название "барабанная палочка". Булавовидные палочки - одна из форм полового хроматина, и не что иное, как одна из Х-хромосом, находится в гетеропікнотичному состоянии.

Число телец полового хроматина всегда на единицу меньше числа Х-хромосом, то есть n = X - 1. Этот признак используют для выявления аномалий за числом Х-хромосом.