2. Кариотип, идиограмма, дифференцальная окраска хромосом

Понятие кариотип ввел Григорий Андреевич Левитский в 1924 г. Это диплоидный набор хромосом соматических клеток организмов данного вида, характеризующийся определенным числом, размерами, строением и генетическим составом.

Кариотип определяют с помощью световой микроскопии. Это понятие применимо по отношению к диплоидным клеткам, у которых имеются пары гомологичных, т.е. имеющих одинаковое строение хромосом. Гаплоидные клетки содержат лишь один набор хромосом. Латинской буквой n обозначают количество наборов хромосом в клетке (плоидность).

Генотип – это генетическая конституция организма, представляющая собой совокупность наследственной информации (генов!), заключенной в хромосомном наборе диплоидных клеток.

Диплоидное число хромосом (2n) у различных организмов варьирует в широких пределах:

Аскарида, малярийный плазмодий - 2

Дрозофила - 8

Рожь - 14

Лук, крыжовник - 16

Человек - 46

Горилла, шимпанзе - 48

Речной рак - 196

Радиолярия - 1600

Идиограмма – изображение (рисунок, фото) кариотипа, на котором хромосомы расположены попарно в порядке уменьшения их длины.

Существует некая «критическая масса» хромосом эукариот, меньше которой не бывает (все они, по крайней мере, должны быть видны в световой микроскоп!). Она необходима для нормального прохождения митоза и мейоза.

Дифференциальная окраска хромосом

Q – окраска (1968 г.) – флуоресцентный краситель quinacrin (акрихин – иприт), видны флуоресцирующие полосы.

G – окраска (1971 г.) - краситель Романовского – Гимза, видны темные полосы.

Есть еще H -, R -, T -, C – окраска и окраска по Фëльгену. С их помощью выявляются полосы на хромосомах, по которым их можно идентифицировать. Механизмы окраски разные, например, при Q - и H – окраске (краситель Hoechst) красители связываются с ДНК, богатой АТ – парами; при С – окраске (constitutive гетерохроматин) окрашиваются белки, специфичные для гетерохроматина.

В 1971 г. на генетической конференции в Париже была предложена Парижская номенклатура хромосом человека по результатам окраски G – способом. В соответствии с ней, плечи обозначаются: p – короткое, q – длинное; G – сегменты (полосы) хромосом обозначаются числом, где первая цифра обозначает район хромосомы (по направлению от центромеры – к теломере), а вторая – номер полосы (в том же направлении), например, 5р12.

3. Химический состав хромосом

Белки составляют 65% массы хромосом. Известны две группы хромосомных белков: гистоны и негистоновые белки.

К гистонам относятся пять белков: HI, H2A, H2B, H3, H4. Являясь положительно заряженными основными белками, они достаточно прочно соединяются с молекулами ДНК, чем препятствуют считыванию заключенной в ней биологической информации. В этом состоит их регуляторная роль. Кроме того, эти белки выполняют структурную функцию, обеспечивая пространственную организацию ДНК в хромосомах.

Количество негистоновых белков – более 100. Среди них – ферменты репликации ДНК, синтеза и процессинга РНК. Кислые белки хромосом выполняют также структурную и регуляторную роль. Помимо ДНК и белков в составе хромосом обнаруживаются также РНК, липиды, полисахариды, ионы металлов (кальций).

РНК хромосом представляет собой в основном продукты транскрипции, еще не покинувшие место синтеза.

Массовые соотношения в хромосоме таковы:

ДНК: гистоны: негистоновые белки: РНК: липиды

относятся друг к другу по массе как:

1 : 1 : 0,2 : 0,1 : 0,01

Другие компоненты встречаются в незначительном количестве.