Nhi ễm s ắc th ểở prokaryote Nhiễm sắc thể prokaryote gồm chuổi xoắn kép DNA dạng vòng, cuộn lại cách tinh vi hay siêu xoắn, tương tác với phân tử protein Các protein có chức ổn định cấu trúc nhiễm sắc thể VD: Ở E.coli, protein HU (positive charged & dimeric protein), H-MS giống histon Eukaryote có vai trò nèn DNA Các protein khác IHF (integration host factor, RNA polymerase RNA có vai trò tổ chức DNA Ở prokaryote, nhiễm sắc thể nén chặt hình thành vùng nhân đính màng nguyên sinh DNA vi khuẩn thể xoắn (a), vòng tròn (b) siêu xoắn (c) Nhi ễm s ắc th ể Eukaryote Nhiễm sắc thể Eukaryote cấu tạo từ sợi nhiễm sắc (chromatin) phức hợp DNA protein Protein nhiễm sắc thể: Histon nonhiston chiếm khoảng 80% lượng nhiễm sắc thể Histon protein có thành phần amino acid tích điện dương (base) chẳng hạn Arginine, Lysine Histidine cao Histon tham gia vào cấu trúc chuỗi nucleosome solenoid Có năm loại protein histon: H2A, H2B H3, H4 H1 Nonhiston protein có thành phần amino acid tích điệm âm (acid) cao Protein tham gia vào đóng xoắn DNA để hình thành bậc cấu trúc cao hơn, chép DNA (DNA polymerase), phân ly nhiễm sắc (protein động trung tâm tâm động) tham gia vào trình mã, điều hoà biểu gene Đơn vị cấu trúc nhiễm sắc thể nucleosme có đường kính 100 Anstrong Nucleosome hình thành chuỗi DNA khoảng 146 bp quấn quanh lõi protein gồm phân tử histon (2H2A, 2H2B, 2H3 2H4) Hai nucleosome nối với đoạn DNA khoảng 55 bp Chuỗi nucleosome tiếp tục xoắn để hình thành cấu trúc phức tạp solenoid có đường kính 300 Anstrong Mỗi solenoid có khoảng 60 nucleosome ổn định Histon H1 Khi H1 giải phóng solenoid trở dạng nucleosome Solenoid tiếp tục xoắn hình thành sợi có đường kính 300nm, 700nm (chromatin) 1400nm (chromosome) hỗ trợ protein nonhiston Các mức độ đóng xoắn chromatin Chất nguyên nhiễm sắc: chất nhiễm sắc trạng thái xoắn, trạng thái hoạt động Chất dị nhiễm sắc: chất nhiễm sắc cuộn xoắn cao nhất, trạng thái không hoạt động Tính đặ c tr ưng c b ộ nhi ễm s ắc th ể Mỗi loài sinh vật eukaryote có nhiễm sắc thể đặc trưng số lượng, hình thái cấu trúc Đây tính đặc trưng để phân biệt loài với nhau, không phản ánh trình độ tiến hoá cao hay thấp Ở loài giao phối, tế bào sinh dưỡng (soma) mang nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) loài Trong đó, nhiễm sắc thể tồn thành cặp tương đồng (homologous), có nguồn gốc từ bố, có nguồn gốc từ mẹ Trong giao tử chứa nhiễm sắc thể đơn bội (n), nhiễm sắc thể có Bằng kỹ thuật tế bào học đại, mặt chức năng, cấu trúc, hình thái tính đặc thù hoạt động, người ta phân biệt loại nhiễm sắc thể khác nhau: - Nhiễm sắc thể thường (nhiễm sắc thể A - autosome): giống giới đực, - Nhiễm sắc thể giới tính (sex chromosome): khác giới đực VD: Người có 46 nhiễm sắc thể gồm 22 cặp nhiễm sắc thể thường cặp nhiễm sắc thể giới tính Nhiễm sắc thể giới tính nữ XX nam XY - Nhiễm sắc thể phụ (nhiễm sắc thể B): phát số giống thực vật ngô, lúa mạch đen chưa qua chọn lọc, số lượng nhiều hay tùy dòng Những có nhiễm sắc thể B yếu độ hữu thụ so với chứa nhiễm sắc thể A bình thường Ví dụ, lúa mạch đen, có tới nhiễm sắc thể B thường khả sống Nhiễm sắc thể B có kích thước nhỏ hiệu di truyền thấp Nhiễm sắc thể B bắt gặp số động vật sâu bọ, giun dẹp Số lượng nhiễm sắc thể lưỡng bội ổn định loài không mang tính đặc trưng cao, chẳng hạn gà (Gallus gallus), ngan (Cairina moschata), vịt nhà (Anas phatyryncha) có 2n = 80 Tính đặc trưng thể rõ số lượng, thành phần, trình tự phân bố gen nhiễm sắc thể đặc điểm hoạt động nhiễm sắc thể tái bản, phân ly, tổ hợp, trao đổi đoạn, đột biến Hình thái nhi ễm s ắc th ể Trong nhân tế bào, chất nhiễm sắc tồn thường xuyên dạng sợi nhiễm sắc mảnh, khó quan sát Khi bước vào phân bào, sợi nhiễm sắc bắt đầu đóng xoắn đạt độ nén cực đại kỳ Lúc này, nhiễm sắc thể (chromosome) dày dạng kép gồm hai nhiễm sắc tử (chromatid) đính tâm động (centromere); chúng có hình dạng kích thước đặc trưng nên quan sát đếm số lượng thông qua kính hiển vi quang học Nhiễm sắc thể với vùng tâm động Mỗi nhiễm sắc thể có tâm động, điểm thắt eo chia nhiễm sắc thể thành vai với chiều dài khác nhau, vai ngắn gọi vai p vai dài gọi vai q Dựa vào vị trí tâm động phân biệt hình thái nhiễm sắc thể: - Tâm (metacentric): vai - Tâm đầu (acrocentric): vai không - Tâm mút (telocentric): tâm động nằm gần cuối Sơ đồ kiểu hình thái nhiễm sắc thể kỳ kỳ sau Ở số tổ chức, quan số loài thường xuất nhiễm sắc thể có hình thái đặc biệt nhiễm sắc thể khổng lồ (polytene chromosome), nhiễm sắc thể chổi đèn (lambrush chromosome): Năm 1981, E Balbiani phát nhiễm sắc thể khổng lồ tuyến nước bọt ấu trùng Chironomus Đến nay, loại nhiễm sắc thể tìm thấy tế bào tuyến nước bọt, tuyến Manpighi, màng ruột số côn trùng cánh (Diptera) như: Drosophilidae, Chironomidae Nhiễm sắc thể khổng lồ có số lượng sợi nhiễm sắc gấp nhiều lần so với nhiễm sắc thể thường, chứa tới 150 - 1600 sợi Nguyên nhân tượng chế nội nguyên phân (endomitosis) Nhiễm sắc thể tự nhân đôi nhiều lần không phân ly, tạo nhiễm sắc thể có dạng chùm nhiều sợi, bề ngang nhiễm sắc thể tăng lên Do không đóng xoắn nên chiều dài nhiễm sắc thể khổng lồ đạt tới 250-300 μm, gấp 100-200 lần chiều dài nhiễm sắc thể thường Dọc theo chiều dài nhiễm sắc thể khổng lồ phân hóa thành khoanh bắt màu đậm, nhạt không đồng đĩa sáng, tối xen Người ta cho đĩa sẫm màu nơi tích lũy nhiều DNA, tạo độ xoắn định khu dày đặc tập trung nhiều hạt nhiễm sắc Ở ruồi giấm, NST khổng lồ tuyến nước bọt hình thành DNA tự nhân đôi 10 lần, tạo 210 = 1024 sợi dính liền suốt dọc theo chiều dài (a) Nhiễm sắc thể khổng lồ ruối giấm tạo điểm nhiễm sắc (chromocenter) (b) Bôô nhiễm sắc thể tế bào phân chia với nhánh biểu hiê n ô màu khác (c) Ảnh chụp nhiễm sắc thể khổng lồ Nhiễm sắc thể khổng lồ ruồi giấm Nhiễm sắc thể chổi đèn: Nhiễm sắc thể dài đến 800 μm, có kỳ đầu giảm phân tế bào trứng động vật có xương sống giai đoạn Diplotene trứng có nhiều noãn hoàng (trứng gà, chim bò sát) Đặc điểm nhiễm sắc thể kiểu chổi đèn từ trục nhiễm sắc thể có nhiều vòng DNA, cạnh vòng DNA loại ARN tổng hợp từ vòng DNA mở xoắn Nhiễm sắc thể chổi đèn Ki ểu nhân nhi ễm s ắc đồ Do ổn định hình thái nhiễm sắc thể cố định số lượng nhiễm sắc thể loài nên loài có kiểu nhân đặc trưng Kiểu nhân (karyotype) mô tả hình thái nhiễm sắc thể Kiểu nhân biểu thị dạng nhiễm sắc đồ (Idiogram) nhiễm sắc thể xếp theo thứ tự dài đến ngắn Sau kỹ thuật nhuộm màu (màu giemsa hay quinacrin) hoàn chỉnh, làm rõ vệt đặc trưng hình thái nhiễm sắc thể xác định chi tiết Dựa vào nhiễm sắc đồ nhuộm màu, tìm thấy đoạn tương đồng nhiễm sắc thể loại loài có họ hàng gần Ví dụ so sánh nhiễm sắc đồ người vượn cho thấy có mối quan hệ họ hàng gần nhiễm sắc thể thứ hai người nối lại nhiễm sắc thể khác vượn người Cặp nhiễm sắc thể tương đồng nhiễm sắc đồ người