2. Поняття про генетичний апарат клітини

Клітина - це елементарна структурно-функціональна життєва одиниця. Вона визначає структуру та розвиток живих істот.

Ще в 1855р. Р.Вірхов висунув фундаментальне положення - «кожна клітина від клітини», в якому сконцентровано уявлення про само відтворення клітини [13].

Компоненти клітини, структурно-функціональна єдність яких забезпечує збереження, реалізацію та передачу спадкової інформації при розмноженні є генетичним апаратом клітини. Тривалий час вважали, що лише ядро є місцем локалізації генетичного матеріалу еукаріот. Лише на початку ХХ ст. Було знайдено ще такі органоїди цитоплазми як пластиди та мітохондрії, які також несуть певну кількість спадкової інформації. Генетичний матеріал організму-це сукупність носіїв його спадкової інформації-молекул ДНК і РНК [8].

Схематичне зображення організації генетичного апарату клітини предсталене на рис. 1.

Р ис. 1. Схема організації генетичного апарату ядра

2.1. Будова ядра

Ядро –обовязкова частина будь-якої клітини як рослинної, так і тваринної. Від цитоплазми ядро відділене ядерною оболонкою, складається з двох мембран зовнішня ядерна мембрана зв’язана каналами ЕПС [1].

Ядерний сік, або каріоплазма, у виді неоструктурної маси оточує хромосоми і ядерця. Він кисліший за цитоплазму, що було визначено шляхом мікроін’єкції індикаторів.В ядерному сокові містяться ферменти, які беруть участь в синтезі нуклеїнових кислот, рибосом.

Ядерце - це постійна частина типового інтерфазного ядра, але відсутня під час поділу. За фізичними властивостями воно є найбільш щільною частиною ядра.В ньому міститься велика кількість РНК, кислих білків фосфопротеїнів. В ядерці відбувається синтез рибосом.

Хромосоми є основною функціональною частиною ядра [13].

2.2. Структура та морфологія хромосом

Хромосоми - це характерні структури генетичного матеріалу, який є обов’язковим компонентом ядра клітини. Вони мають особливу організацію, здатні до само відтворення і збереження своїх властивостей у кількох клітинних поколіннях. Кожна хромосома має певні морфологічні і генетичні особливості [6].

Хромосоми, знаходячись в ядрі, з давніх-давен цікавили дослідників як ймовірні носії закодованої спадкової інформації. Число, форма і розмір хромосом постійні у кожного індивідума і, загалом, у кожного виду. Прослідкувавши, як передають від покоління до покоління гени, контролюючи певні ознаки, можна упевнетись, що характер її передачі співпадає з характером передачі хромосом [1].

Хромосоми- ( греч. chroma-колір, фарба, soma-тіло) -це окремі, добре помітні в оптичний мікроскоп структури, що формуються в профазі мітозу та мейозу завдяки спіралізації хроматину. Основу хромосоми становить одна безперервна дволанцюгова молекула ДНК. Довжина хромосом становить від 0, 2 до 20мкм [6].

К ожна хромосома складаеться з двох хроматид, які є структурними елементами хромосом в певній фазі клітинного циклу. Хроматини утворюються в інтерфазі внаслідок реплікації ДНК та хромосом.в анафазі сестринськи хроматини розходяться до протилежних полюсів клітини і стають самостійними хромосомами (рис. 2, 3).

Рис. 2. Хромосома після реплікації ДНК. Рис. 3. Електронна мікрофотографія метафазної хромосоми

Тіло хромосоми розділяється первинною перетяжкою на два плеча. Первинна перетяжка ( центромера, кінетохор) є світлішою, неспіралізованою ділянкою хромосоми. Центромера виконує функцію механічного центру хромосоми. Вона визначае орієнтацію хромосоми у мітозі і їх правильне розташування до полюсів. Якщо порушити тонким пучком ультрафіолетових промінів цю ділянку, то хромосоми втрачають рухомість в анафазі мітозу чи мейозу [10].

Зони хромосоми, що розміщені від центромери до половини довжини кожного плеча, називаються проксимальними. Зони другої половини плечей хромосоми, що знаходяться на дальшій віддалі від центромер, називаються дистальними.

Деякі хромосоми, крім первинної, мають ще й вторинну перетинку (нитку супутника), за допомогою якої утримується сегмент хромосоми – супутник. Деякі вторинні перетинки пов’язанні з утворенням ядерець – це ядерцеві організатори, в яких локалізуються гени, що відповідають за синтез р-РНК в ядерцях. Зустрічаються хромосоми, які на одному плечі мають подвійні (тандемні) супутники, що приєднуються двома вторинними перетяжками.

Кінцеві (термінальні) ділянки хромосоми називають – теломерами. Вони часто збагачені гетеро хроматином і забезпечують цілісність хромосом та перешкоджають злипанню їх кінців [4].

Структура хромосом починає проглядатися в профазі. На початку профази хромосоми мають вигляд тонких ниток. На цих нитках помітні темно забарвлені зернятка, або хромомери. Потім в профазі хромосоми потовщуються і метафазі являють собою вкорочені і потовщені утворення.При цьому вже в профазі спостерігається повздовжнє подвоєння хромосом – вони складаються з двох хроматид.

Хромосоми в інтерфазі складаються з ниток, які були названі хроматидами (від грецького – chroma – колір і eidos – подібний). Хроматиди утворені з нуклеїдних ниток хромонем, число яких у хроматид різноманітне від 2-1600 (у політенній хромосомі). Товщина кожної з них становить від 20-200 А. Хромонеми, в свою чергу, складаються з більш дрібних субодиниць – хромофібрил. Хромофібрили видно лише в електронному мікроскопі вони являють собою елементарні лінійні субодиниці і складаються з ДНК [6].

ДНК в хромосомах упаковано в нуклепротеїди, до складу яких входять також гістонові та негістонові білки (рис. 4).