Тонкая структура хромосом. Хромосомы в зависимости от фазы клеточного цикла меняют своё строение. В интерфазе они представлены ядерной структурой - хроматином, который окрашивается основными красителями. При переходе клетки к митозу, особенно в метафазе, хроматин приобретает вид хорошо различимых отдельных интенсивно окрашенных телец - хромосом. Таким образом, интерфазная и метафазная формы существования хромосом - это два полярых варианта их структурной организации, связанных в митотическом цикле взаимными переходами.В интерфаэном ядре хромосомы - это непрерывные нуклеопротеидные структуры с преобладанием линейных размеров над поперечными. Количество ДНК в гаплоидном геноме человека составляет 3 пкг, что соответствует почти двухметровой непрерывной молекуле двухцепочечной ДНК, тогда как общая длина метафазных хромосом равна всего 150 мкм. В ходе формирования метафазных хромосом наблюдаются существенные изменения как поперечной, так и продельной организации. ДНК в хромосоме «уложена» таким образом, что длина её сокращается на 4 порядка, то есть приблизительно в 10000 раз.Согласно современным взглядам хроматин (хромосомы) представлен спиралиэован-ными нитями, которые проходят несколько уровней компактизации (спирализации).

1 уровень - нуклеосомная фибрилла.В хромосоме ДНК с помощью гистонов упакована в специальные регулярно повторяющиеся структуры нуклеосомы. Образуется структура, похожая на бусы, где каждая «бусина» - нуклеосома, диаметром около 10 нм. В нуклеосомную сердцевину - кор, входит 8 молекул гистонов (по 2 молекулы каждого вида: Н2А, Н2В, НЗ, Н4). Каждая нуклеосома содержит 1 молекулу гистона Н1. Молекула ДНК спирально накручивается (1,75 витка) на белковый кор, при этом в контакте с каждым кором находится участок ДНК из 146 пар нуклеотидов (п.н.). Свободные от контакта с белковыми телами участки ДНК называют связующими или линкерными, они включают от 15 до 100 п.н. (в среднем 60 п.н.) в зависимости от типа клетки. Таким образом, отрезок молекулы ДНК длиной около 200 п.н. вместе с белковым кором составляет нуклеосому.Геном человека, состоящий из Зх10⁹ п.н., представлен двойной спиралью ДНК, упакованной в 1,5х10⁷ нуклеосом. В результате нуклеосомной организации хроматина двойная спираль ДНК диаметром 2 нм приобретает диаметр 10 нм, а её укорочение происходит в 7-10 раз.

2 уровень -нуклеомерная фибрилла.Дальнейшая компактиззция хроматина приводит к появлению ДНП фибрилл толщиной 30 нм. С линкерными участками и с «сердцевиной» нуклеосом связан гистон Н1, который обеспечивает сближение нуклеосом друг с другом.Имеются 2 гипотезы образования нуклеомерных фибрилл.Г.Кирьянов и др. в 1976 году предложили гипотезу нуклеомер, по которой 4-8, до 12нуклеосом образуют глобулу.В 1977 году Дж. Финч и А.Клуг предложили модель, согласно которой нуклеосомная нить образует сверхспираль (соленоид), в которой 6-7 нуклеосом образует полный оборот. В настоящее время большинство авторов отдают предпочтение соленоидной структуре, но не исключено, что существуют оба типа укладки нуклеосом в структуру высшего порядка.Соленоидная или нуклеомерная структура хроматина способствует укорочению нити ДНК примерно в 6 раз, а оба уровня приводят к компактизации ДНК в среднем в 50 раз (42-60).

3 уровень - петельная структура. Следующий уровень компактизации и генетического материала заключается в том, что нуклеомерные фибриллы формируют многочисленные петли. За счет сближения в линейном порядке петель образуются хромонемные нити. Суперспирализозачные петли закреплены своими концами на ядерном матриксе интерфазного ядра или на остове митотических хромосом. В образовании петельной струкгуры хромосом принимают участие негистоновые белки, которые узнают специфические нуклеотидные последовательности вненуклеосомной ДНК, отдаленные друг от друга на расстоянии в несколько тысяч пар нуклеотидов. Эти белки сближают указанные участей с образованием петель из расположенных между ними фрагментов хроматиновой фибриллы. Участок ДНК, соответствующий одной петле, содержит от 20000 до 100000 п.н. В результате такой упаковки хроматиновая фибрилла диаметром 30 нм, преобразуется в структуру диаметром 100-200 нм, которая называется интерфазной хромонемой. Отдельные участки интерфазной хромонемы подвергаются дальнейшей компактизации образуя структурные блоки, объединяющие соседние петли с одинаковой организацией. Они выявляются в интерфазном ядре в виде глыбок хроматина.Укорочение фибриллы на третьем уровне происходит в среднем в 25 раз, а на всех 3-х уровнях - в 1000-1500 раз.

4 уровень -хромосомный. Хромосомы образуются в результате спиральной укладки хромонем (или хроматид), что сокращает их длину примерно в 10 раз. В интерфазу хромосом; как плотных тел, не видно, так как они находятся в разрыхленном, деконденсированном состоянии. Вступление клетки из интерфазы в митоз сопровождается суперспирализацией хроматина. Отдельные хромосомы становятся хорошо различимыми. Этот процесс начинается в профазе и достигает своего максимального выражения в метафазе. Морфологию хромосом изучают в момент их наибольшей конденсации - в метафазу митоза.Таким образом, за счет нескольких уровней компактизации длина ДНК сокращена на 4 порядка, то есть приблизительно в 10000 раз.