Молекулярная биология клетки: Учебно-методическое пособие по спецкурсу, страница 10

Если изготовить препараты срезов, то под электронным микроскопом различают следующие главные типы компонентов:

ü  крупные гранулы диаметром около 30 нм;

ü  мелкие зернышки диаметром 10 нм;

ü  извитые нити диаметром от 2 до 5–6 нм.

На первый взгляд, картина странная, так как мы логически ожидали бы увидеть нити хромосом. Однако если представить себе картину ультратонкого среза через клубок нитей (например, ниток для вязания), то на поперечных срезах нитей мы и должны были бы увидеть гранулы и зернышки, а на косых срезах (прошедших на более или менее протяженном участке вдоль нити наискосок), мы должны бы увидеть короткие отрезки нитей. Остается выяснить причины появления гранул и нитей разных диаметров. Для ответа на этот вопрос рассмотрим электронномикроскопическое строение хроматина и хромосом на препаратах приготовленных другим способом.

Мягкой ферментативной депротеинизацией хроматина можно добиться его полной деспирализации, получить клубок нитей дезоксирибонуклеопротеида и изготовить так называемые растянутые препараты хромосом. В этом случае мы получим классическую картину ''бусинки на ниточке'', представляющую собой упаковку ДНК в четвертичную структуру с образованием нуклеосом. Эта нить выглядит как двойная спираль ДНК диаметром около 2 нм. Бусинки – нуклеосомы диаметром 10 нм. Это картина молекулярной организации хромосомы или, иначе, первый уровень упаковки ДНК в хромосоме. Ниже, в разделе 2.2.5 мы увидим, что второй уровень упаковки ДНК в хромосоме – нуклеомерный – дает соленоидную структуру диаметром 30 нм. Таким образом, очевидно четкое совпадение всех структур, наблюдаемых под электронным микроскопом при обоих способах изготовления препаратов.

2.2.3.  Химический состав хроматина

Анализ химического состава хроматина показал, что он состоит из дезоксирибонуклеопротеидов (90%) и рибонуклеопротеидов (10%). ДНП содержит ДНК – ⅓, основных хромосомных белков гистонов – ½ и негистоновых белков – 1/6, т. е. около 16%. РНП состоит из негистоновых белков (75%) и РНК (25%). Химический состав хроматина и хромосом одинаковый, поэтому, можно сказать, что в хромосомах содержится примерно около 30% ДНК, 2–3% РНК, а остальное – хромосомные белки: 45% гистонов и почти 25% негистоновых белков. Это соотношение примерное и может колебаться в зависимости от источника получения хромосом (вида), стадии (функционального состояния) и т.д.

2.3.  Молекулярная организация хромосом

2.3.1.  ДНК

Общеизвестно, что молекула ДНК представляет собой двойную спираль из двух антипараллельных полинуклеотидных цепочек, объединенных водородными связями по принципу комплементарности азотистых оснований. При изменении физических (например, нагревание) или химических (например, ионная сила раствора) условий водородные связи могут разрываться и происходит денатурация (или плавление) ДНК, в ходе которой образуется из одной двуспиральной две одноцепочечные молекулы. При возвращении условий к исходным параметрам две цепочки в растворе опять объединяются водородными связями строго по принципу комплементарности с восстановлением двуспиральной молекулы – происходит ренатурация. Эти процессы характеризуются определенной динамикой, описаны математически и являются важными константами для характеристики каждой конкретной ДНК или ее фракций.

По динамике ренатурации ДНК эукариот делят на три фракции:

1.  Сателлитная ДНК (ДНК высоких повторов) – состоит из коротких многократно повторяющихся последовательностей, число повторов аналогичных сегментов достигает до 104–106. Она расположена в зоне теломеров (концов хромосом), а также в зоне первичной и вторичной перетяжки хромосом. Генетические функции отсутствуют (т. е. эта ДНК не является матрицей для синтеза никакой РНК). Вероятно, эти участки ДНК участвуют в «заякоривании» хромосом (прикреплении хромосом к внутренней мембране ядерной оболочки); возможны регуляторные функции этих участков, узнавание хромосом в мейозе, и т.д.. У крыс количество этой фракции ДНК достигает ???????%.