Хетеро, еухроматин и полов хроматин
Най-подходящата фаза за изследване на хромозомите е метафазата на митозата. За изследване на хромозомите по-често се използват препарати за краткотрайна хемокултура, получени 48-72 часа след вземане на кръвна проба, но могат да се използват клетки от костен мозък и фибробластни култури.
При приготвянето на хромозомни препарати към клетъчната култура се добавя колхицин, който разрушава вретеното на делене и спира клетъчното делене в метафаза. След това клетките се третират с хипотоничен разтвор, след което се фиксират и оцветяват.
Хромозомите често се оцветяват с оцветяване по Романовски-Гимза, 2% ацеткармин или 2% ацетарсеин. Те оцветяват цели хромозоми равномерно (рутинен метод) и могат да се използват за откриване на числени аномалии на човешки хромозоми (45, 47 и т.н.).
За да се получи подробна картина на структурата на хромозомите, идентификация (определяне) на отделни хромозоми или техни сегменти, се използват различни методи за диференциално оцветяване. Един от тях е G-методът: по дължината на хромозомата се откриват множество оцветени и неоцветени ивици. Редуването на тези ленти и техните размери са строго индивидуални и постоянни за всяка двойка хомоложни хромозоми, следователно с диференциално оцветяване е лесно да се определи към коя двойка принадлежи хромозомата, дори ако двойките са сходни по размер и форма. Например, хромозомите на 13-та, 14-та и 15-та двойка са трудни за разграничаване с еднакво оцветяване, докато с диференциално оцветяване моделът на ивици (редуване и размер на тъмни и светли ивици) не е еднакъв (виж Фиг. 8).
Фиг.8 Схематични карти на човешки хромозоми с тяхното диференциално оцветяване.
Хроматинът на клетъчното ядро е разделен на два основни типа: еу- и хетерохроматин. Това е наследственоматериал с различна степен на спирализация и опаковка с протеини с различна степен на кондензация.
Еухроматин(от гръцки eu - напълно и chroma - цвят) в метафазните хромозоми се вижда под формата на светли ивици. В интерфазата (между клетъчното делене, когато се образува ядрото) е в деспирализирано състояние, тоест образува фибрили, невидими в светлинен микроскоп (от новолат. fibrilla - влакно, нишка). По правило еухроматинът съдържа структурно активни уникални гени, които контролират развитието на характеристиките на организма. Еухроматинът е по-малко опакован и достъпен за РНК полимеразните ензими, които осигуряват синтеза на иРНК и след това синтеза на протеини.
Хетерохроматинсе определя в метафазни хромозоми чрез диференциално оцветяване като тъмни ивици с различни размери, състоящи се от кондензирана (спирализирана) плътно опакована ДНК молекула. Дори в интерфазното ядро хетерохроматинът под формата на бучки е ясно видим под светлинен микроскоп. Най-често се намира около ядрото и близо до ядрената обвивка. Няма пренаписване на иРНК информация от тези региони. Тези гени са неактивни.
Има също структурен и факултативен хетерохроматин. Структурният хетерохроматин в интерфазното ядро е спираловиден, плътно опакован и в метафазните хромозоми постоянно се намира около центромера на всичките 46 хромозоми (около 13% от генома). Подреждането на тъмните ленти за всяка двойка хромозоми е строго индивидуално. Функцията на структурния хетерохроматин като цяло все още е неясна.
Факултативният хетерохроматин не винаги се появява в интерфазното ядро. Това е спираловиден еухроматин. Факултативният хетерохроматин не се намира в метафазните хромозоми. Например, в ядрата на женските клетки в диплоидния набор има двеX хромозоми, една от които е напълно дезактивирана (спирализирана, плътно опакована) още в ранните етапи на ембрионалното развитие и се вижда като бучка хетерохроматин, прикрепен към ядрената обвивка. Поради това женските и мъжките организми са балансирани по отношение на броя на функциониращите гени, свързани с пола, тъй като мъжете имат една Х хромозома и една доза Х хромозомни гени. Инактивираната Х хромозома се нарича полов хроматин или телце на Бар. Половият хроматин обикновено се определя чрез анализиране на епителни клетки в остъргване от букална лигавица. Липсата на тяло на Бар при жените показва хромозомно заболяване - синдром на Шерешевски-Търнър (кариотип 45, XO). Наличието на тела на Barr при мъжете показва наследствено заболяване - синдром на Klinefelter (кариотип 47, XXY).
Учените смятат, че в клетките, докато се специализират, все по-голям брой гени се инактивират (изключват), еухроматинът преминава в хетерохроматин.