Определение и отличительные характеристики хроматина

Определение хроматина

Что собой представляет хроматин?

Хроматин также выступает в качестве одного из компонентов ядра.

Основная функция хроматина — комплектация ДНК, в результате которой последняя обретет такую форму (объем), чтобы без труда войти в ядро. В чем особенность строения хроматина? Также под хроматином понимают комплекс небольших белков: гистонов и ДНК. С помощью гистонов происходит организация ДНК в нуклеосомы, состоящие из последовательностей ДНК (они обертываются вокруг набора из 8 гистонов).

Нуклеосома складывается дополнительно — за счет получения хроматинового волокна. Хроматиновые волокна конденсируются в хромосомы.

Кроме строения хроматина важно выделить некоторые функции хроматина:

• он реализует клеточные процессы, включающие репликацию ДНК;
• с его помощью осуществляется транскрипция и восстановление ДНК;
• также функцией хроматина является то, что он способствует рекомбинации наследственного материала и делению клеток.

Для внутриклеточного хроматина характерна различная степень плотности (это зависит от конкретной стадии в клеточном цикле).

В ядре выделяют два вида хроматина:

• эухроматин;
• гетерохроматин.

Отличительные характеристики хроматина

Эухроматин воздействует на ДНК, что делает возможным проведение репликации и транскрипции. Благодаря транскрипции ДНК может раскрутиться и скопировать гены, которые кодируют конкретные белки. По этой причине очевидна важность процессов репликации и транскрипции: за счет них клетка активно синтезирует ДНК, белки, образует органеллы в ходе подготовки к клеточному делению любого характера митоза или мейоза.

Хроматин в небольшом количестве присутствует в виде гетерохроматина в ходе интерфазы. Он отличается тем, что плотно упакован, что исключает проведение генетической транскрипции. Гетерохроматин при использовании красителей окрашивается в более темный цвет (этим он отличается от эухроматина).

Реализация хроматина происходит последовательно на протяжении всех четырех фаз. В профазе митоза происходит превращение хроматиновых волокон в хромосомы. Каждая из хромосом реплицирована и состоит из двух хроматид (они соединены центромерой).

Отличительной характеристикой метафазы является довольно сильное сжимание хроматина. В ходе образования метафазной пластинки происходит выравнивание хромосом. Для анафазы характерно отделение парных хромосом (сестринских хроматид) и вытягивание их в микротрубочки по веретену деления на противоположные полюса клетки.

Для телофазы свойственно перемещение каждой новой дочерней хромосомы внутрь собственного ядра. Происходит разматывание хроматиновых волокон — они становятся менее плотными. В результате цитокенеза происходит образование двух идентичных хромосом. Далее хромосомы продолжают размываться и удлинять хроматин, образующийся в конце фазы.

В науке все еще не до конца определились с определениями понятий хроматина, хромосомы и хроматида. Все эти три компонента включают в себя ДНК и находятся внутри ядра. При этом:

• хроматин помимо ДНК также включает гистоны, которые упакованы в тонкие волокна. Они не подвергаются конденсации, но существуют в компактной форме гетерохроматина или в форме эухроматина (менее компактной). Все процессы включая рекомбинацию ДНК можно обнаружить в эухроматине (он конденсируется с образованием хромосом);
• хромосомы — одноцепочные структуры, которые состоят из конденсированного хроматина. В ходе процессов деления клеток — меойза и митоза — происходит репликация хромосом. Это нужно для того чтобы обеспечить получение каждой новой дочерней клеткой необходимого количества хромосом. У дублицированной хромосомы есть две цепочки ДНК, для нее характерна привычная форма Х. Две нити связаны при помощи центромеры.
• хроматидой выступает одна из двух нитей реплицированных хромосом. Соединенные при помощи центромеры хроматиды получили название сестринских хроматид. По завершении клеточного деления в новообразованных дочерних клетках происходит отделение сестринских хроматид от дочерних хромосом.

Как видно, почти все генетические процессы реализуются на уровне эухроматина — для него характерен целый ряд функциональных свойств вроде постоянного нахождения в конденсированном состоянии, наличие многократных повторов небольших нетранскрибируемых участков ДНК. Плотность расположения генов в гетерохроматине более низкая, чем в эухроматине. Гены, которые транслоцируются в находящуюся рядом область, достаточно четко инактивируются. В силу определенной плотности упаковки, для гетерохроматина характерна низкая частота рекомбинации генов.

При более детальном исследовании хроматина было установлено, что гетерохроматин обычно скапливается в ядрах клеток самок (но в клетках самцов он тоже есть). Он получил название полового хроматина — его можно обнаружить в Х-хромасомах. Среди ученых распространено мнение, что половой хроматин не является генетически активным.

Применяются также кровяные мазки: здесь хроматин имеет вид сегмента, добавленного в виде палочки внутрь ядра. С разработкой методов индукционного деления клеток в исследованиях хроматина наступил определенный прогресс. Митоз подлежит индуцированию фитогемаглютинином (в клеточных культурах), его можно остановить в метафазе при помощи колхицина.

Позже клетки погружают в гипотонический раствор, в результате чего они набухают. Далее клетки распластывают и разрушают, положив между предметным и покровным стеклом.

Все методы исследования хроматина предоставляют актуальные возможности для пополнения базы генетических исследований, а также для решения актуальных задач междисциплинарного знания.