16. Кариотип, определение, методы изучения.

Совокупность числа, размеров и морфологии хромосом называется кариотипом данного вида. Кариотип – это как бы лицо вида. Даже у близких видов хромосомные наборы отличаются друг от друга или по числу хромосом, или по величине хотя бы одной или нескольких хромосом, или по форме хромосом и по их структуре. Следовательно, структура кариотипа может быть таксономическим (систематическим) признаком, который все чаще используется в систематике животных и растений. Недавно в практику хромосомного анализа стали широко входить метод дифференциального окрашивания хромосом. Впервые метод был предложен Касперссоном, который показал, что при обработке препаратов митотических хромосом с помощью флоурохрома акрихиниприта во флоуресцентном микроскопе видна исчерченность по длине хромосом. Затем оказалось, что исчерченность тела хромосомы, ее способность дифференциально окрашиваться по длине, можно выявить с помощью нефлоуресцирующих красителей. Одним из таких красителей является смесь по Гимза (метилен-азур, метиленовый фиолетовый, метиленовый синий и эозин). Перед окраской препараты обрабатывают разными способами (короткая обработка трипсином, щелочными или кислыми растворами и др.). В зависимости от метода окраски можно выявить окрашивание прицентромерных участков (С-полосы или перевязки) или различные полосы в плечах и теломерах хромосом (G-полосы). При этом, так же как при окраске акрихинипритом, расположение полос характерно для каждой хромосомы. Такая дифференциация позволила детально изучить строение хромосом человека. При обычных методах окраски весь набор из 46 хромосом человека принято подразделять по их размерам на 7 групп (А, В, С, Д, Е, F, G). Большое число наблюдений говорит о том, что избирательное окрашивание связано с локализацией так называемого гетерохроматина.

Термин гетерохроматин вначале был предложен для обозначения участков хромосом, интенсивно связывающихся с красителями. При переходе клетки от митоза к интерфазе определенные зоны различных хромосом или даже целые хромосомы остаются компактными и хорошо окрашиваются. Эти участки или хромосомы получали название гетерохроматические. В отличие от них те участки хромосом, которые в интерфазе деконденсируются, названы эухроматическими (эухроматин). Считается, что эухроматические районы хромосом активны и содержат весь основной комплекс генов клетки или организма. Гетерохроматические участки обычно располагаются в теломерных, центромерных, околоядрышковых районах хромосом, но могут входить и в состав их внутренних частей. Как уже указывалось, они в течение большей части хромосомного цикла остаются конденсированными и даже в интерфазе могут образовывать массивные тела. Сейчас принято различать структурный (конститутивный) гетерохроматин и факультативный гетерохроматин. Последним термином обозначают участок хроматина, который временно переходит в конденсированное состояние. Например, в лейкоцитах, в ядерных эритроцитах и других клетках по мере структуризации ядер все большая часть хроматина переходит в конденсированное состояние, гетерохроматизируется. При этом значительно, а иногда и вовсе прекращается синтез РНК на таких участках хроматина. Но такое гетерохроматизированное состояние ядра может быть временным. При восстановлении функциональной активности ядер хроматин разрыхляется, переходит в эухроматическое состояние. Структурный гетерохроматин такими переходами не обладает или почти не обладает. В первую очередь местом локализации структурного гетерохроматина являются околоцентромерные участки. Далее, часто гетерохроматиновые участки примыкают к зоне ядрышкового организатора, образуя околоядрышковый хроматин. Теломерное расположение гетерохроматина часто наблюдается у хромосом растений. Небольшие участки гетерохроматина разбросаны среди массы эухроматических районов хромосом. Функциональное значение структурного гетерохроматина неясно. Предполагают, что он играет важную роль в поддержании общей структуры ядра, участвует в прикреплении хроматина к ядерной оболочке, может быть местом узнавания и ассоциации гомологичных хромосом при мейозе или играть роль разделительных зон между соседними генами и тем самым принимать важное участие в регуляции генной активности.