Хромосомы, хроматин История и методы изучения кариотипа. Хромосомные болезни. Номенклатура хромосомных мутаций. Карты хромосом
Хромосома (греч. – «окрашенное тело») – комплекс ДНК с белками (гистоновыми и негистоновыми) Строение хромосом эукариот ДНК гистоны хромосома
ДНК бактерий тоже иногда называется бактериальной хромосомой. Она кольцевая и лишена гистонов.
Оболочка клетки Точка начала репликации ДНК ДНК ДНК-связывающие белки
Гены лежат в хромосомах в линейном порядке Каждый ген занимает определенное место – локус Гены одной хромосомы образуют группу сцепления Сцепление нарушается при кроссинговере Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами Набор хромосом (кариотип) каждого биологического вида уникален
Томас Хант Морган ( англ. Thomas Hunt Morgan, 25 сентября 1866 ), Лексингтон — 4 декабря 1945, Пасадина ) — американский биолог, один из основоположников генетики, иностранный член-корреспондент РАН (1923) и иностранный почётный член АН СССР, Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1933 года «За открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности».
Интерфазные, активные Митотические, неактивные интерфаза митоз
Вид интерфазного ядра под микроскопом. Хромосомы активна
Метафазная хромосома видна в микроскоп и неактивна
ДНК – 2 нм Нуклеосома – 11 нм Фибрилла 30 нм «соленоид» - 300 нм Нить – 700 нм Метафазная хромосома – 1400 нм активная неактивная ДНК 2 нм Нуклеосома 11 нм Фибрилла 30 нм Фибрилла 300 нм Фибрилла 700 нм Метафазная хромосома 1400 нм
ДНК Кор из 8 молекул гистонов 2 х ( Н2а, Н2 b, H3, H4) Гистон Н1 линкер
белковый каркас (остов, скаффолд) Нуклеосомы (11 нм) 30 нм Укладка типа «соленоида» 300 нм
Хроматин Эухроматин (слабо конденсированный, активный) Гетерохроматин (сильно конденсированный, неактивный) Факультативный (содержит гены, не активные в данной клетке в данное время) Конститутивный (структурный) (структурный) не содержит генов ядро ядрышко эухроматин гетерохроматин
У пациента берется соскоб эпителия ротовой полости Помещается на предметное стекло Окрашивается Рассматривается Дешевый экспресс метод определения числа Х хромосом: ХО или ХУ Нет тельца Барра ХХ или ХХУ 1 ХХХ или ХХХУ 2 И так далее клетка ядро
У черепаховых кошек ген черной и желтой окраски лежит в Х-хромосоме. Распределение пятен абсолютно непредсказуемо.
Кровь (или другой материал) Отделение лейкоцитов Добавление стимулятора митоза – ФГА (фитогемагглютинина) 72 часа Добавление колхицина – блокатора микротрубочек Деление лимфоцитов тормозится на стадии метафазы
Добавление гипотонического раствора – клетки разбухают Х ХХ х х при раскапывании от удара о стекло хромосомы разлетаются в стороны – образуется метафазная пластинка Затем препарат фиксируют и окрашивают Х Х
Рутинная, появилась в 50-х годах ХХ века. (Денверская классификация поделила все хромосомы человека на 7 групп по размеру и форме) Дифференциальная, появилась в конце 60-х годов ( G, R, Q и С методы).Парижская конференция закрепила за каждой хромосомой номер, ввела обозначения для мутаций. FISH - метод, был разработан в 90-х годах и дал еще больше возможностей для диагностики.
Метацентрическая, субметацентрическая, акроцентрическая, телоцентрическая, со спутником (первичная перетяжка) вторичная перетяжка короткое плечо (р) длинное плечо ( q)
Не для зарисовки!
FISH -метод позволяет лучше распознавать хромосомные перестройки, чем одноцветная окраска
Хромосомные мутации – изменение строения хромосом. Геномные мутации – изменение числа хромосом
часто являются результатом нарушения кроссинговера – обмена участками между хромосомами, происходящего в профазе 1 мейоза внутрихромосомные межхромосомные
Делеция Дупликация Инверсия Кольцевая хромосомам Изохромосома
Делеция (del) Дупликация (dup) Инверсия (inv)
перицентрическая парацентрическая
p q p q p q p q Нормальное расхождение в анафазе Изохромосомы
кольцо ацентрические фрагменты
Взаимные Невзаимные Робертсоновские
Между разными акроцентриками – у человека 13,14,15,21,22
del Делеция, например 46,XX,del(5p) — женщина с делецией короткого плеча хромосомы 5 dup Дупликация, например 46,XY,dup(ll)(ql2) — мужской кариотип с дупликацией сегмента ql2 хромосомы 11 fra Ломкий сайт i Изохромосома, например 46,X,i(Xq) — женский кариотип, одна из хромосом Х представлена изохромосомой по длинному плечу inv Инверсия, например 46,XY,inv(10)(pl3ql2) — мужской кариотип, перицентрическая инверсия с точками разрыва р13 и ql2 rob Робертсоновская транслокация, например, 45,XX,rob (14q21q) — женщина со сбалансированной робертсоновской транслокацией длинных плеч хромосом 14 и 21, или 46,XX,-14, r Кольцевая хромосома, например 46,ХХ, г(16) — женщина с кольцевой хромосомой 16 t Транслокация, например 46,ХХ, t(2;4)(q21;q21) — женщина с реципрокной трансплантацией, включающей длинное плечо хромосомы 2, начиная с сегмента 2q21, и длинное плечо хромосомы 4, начиная с сегмента 4q21 Не для заучивания!!!
Спонтанные/индуцированные Соматические /генеративные Вредные/полезные/нейтральные
Сбалансированные (нет потери или добавления генов) Например, инверсия, реципрокная транслокация Несбалансированные (гены теряются или добавляются) Например, делеция дупликация
Материал для эволюции, способствует появлению новых видов Патология у человека
Сравнение хромосомных наборов человека (слева) и шимпанзе (справа). Видно, что наша хромосома 2 – результат Робертсоновской транслокации у нашего общего предка.
-- Синдром кошачьего крика -- Синдром Вольфа-Хиршхорна
Делеция короткого плеча хромосомы 5 – синдром кошачьего крика, cri du chat
Генетические – где лежит какой ген Цитологические – по окраске Физические – основаны на точном расстоянии в базах, кило-, мега- и гига базах Рестрикционные – вид физической карты, на которой указаны расстояния между соседними сайтами расщепления ДНК определенной рестриктазой (разрезающим ферментом) Карты часто бывают комбинированные 1 сМ (сентиморган = морганида) – единица расстояния между генами, при которой вероятность кроссинговера равна 1%, (соответствует примерно 1 мегабазе) Гаплоидный геном человека составляет примерно 3 300 000 000 баз, т.е. 3300 сМ
Карта хромосомы 9
Карта хромосомы 21 и митохондриального генома
EcoRI Г ААТТЦ ЦТТАА Г SmaI ЦЦЦ ГГГ ГГГ ЦЦЦ ДНК разрезают рестриктазами и подвергают электрофорезу. Рестрикционная карта - вид физической карты, на которой указаны расстояния между соседними сайтами расщепления ДНК определенной рестриктазой. Не для заучивания!!!
Гибридологический (по результатам скрещиваний. Т.Морган) Анализ родословных (генеалогический) Генетики соматических клеток* ДНК-зондов* Будет обсуждаться позже
«ламповые щетки» (найдены в овоцитах амфибий) политенные хромосомы (в слюнных железах личинок двукрылых)
В них активны гены, обеспечивающие образование желтка для развития зародыша
Репликация ДНК не сопровождается делением клетки, что приводит к накоплению вновь построенных нитей ДНК. Большое количество копий генов на политенных хромосомах позоляет синтезировать больше нужных личинке белков. 1 — диски; 2 — междисковые участки; 3 — пуф, образовавшийся за счет деконденсации хроматина диска
Активные участки -пуфы Неактивные - диски Политенные хромосомы дрозофилы
Конец. Спасибо за внимание!
Полиплоидии kn k = 1 - гаплоидия k = 2 – норма k = 3 - триплоидия k = 4 - тетраплоидия и так далее Анеуплоидии (гетероплоидии) 2n+/-k, где к не равно n. 2n + 1 - трисомия 2n + 2 - тетрасомия 2n – 1 - моносомия 2n – 2 - нулисомия
у растений приводит к увеличению размеров всех частей тела
2 от матери + 1 от отца – плод выглядит нормально, но плацента недоразвита 2 набора от отца + 1 от матери – маленький плод, но очень большая плацента Пузырный занос
Чем меньше генов в хромосоме, тем вероятнее, что плод с анеуплоидией доживет до рождения. Абсолютное большинство погибает на ранних сроках беременности.
Примерное количество генов в хромосомах человека
Синдром Дауна- трисомия 21
Жером Лежен фр. Jérôme Jean Louis Marie Lejeune французский детский врач, генетик Дата рождения: 26 июня 1926 Место рождения: пригород Парижа под названием Монтруж Дата смерти: 3 апреля 1994 Место смерти: Париж Объяснил синдром Дауна как хромосомную аномалию. Впервые описал синдром кошачьего крика — иногда его называют «синдромом Лежена». Жером Лежен
Стопа-качалка
Женский тип оволосения и гинекомастия
add = Addition material of unknown origin del = Deletion der = Derivative Chromosome dic Dicentric dup = Duplication ins = Insertion inv = Inversion i или iso = Isochromosome r = Ring chromosome rcp = Reciprocal translocation rob = Robertsonian translocation t = translocation
46,XX 46,XY 46,XX,del(14)(q23) Female with 46 chromosomes with a deletion of chromosome 14 on the long arm (q) at band 23. 46,XY,dup(14)(q22q25) Male with 46 chromosomes with a duplication of chromosome 14 on the long arm (q) involving bands 22 to 25. 46,XX,r(7)(p22q36) Female with 46 chromosomes with a 7 chromosome ring. The end of the short arm (p22) has fused to the end of the long arm (q36) forming a circle or 'ring' 47,XY,+21 Male with 47 instead of 46 chromosomes and the extra chromosome is a 21. (Down Syndrome)
Генетические – где лежит какой ген Цитологические – по окраске Физические – основаны на точном расстоянии в базах, кило-, мега- и гига базах Рестрикционные – по местам рестрикции – разрезания специальными ферментами 1 сМ (сентиморган = морганида – единица расстояния между генами, при которой вероятность кроссинговера 1%, соответствует примерно 1 мегабазе Гаплоидный геном человека составляет примерно 3 300 000 000, т.е. 3300 сМ
EcoRI Г ААТТЦ ЦТТАА Г SmaI ЦЦЦ ГГГ ГГГ ЦЦЦ
Гибридологический Анализ родословных (генеалогический) Генетики соматических клеток ДНК-зондов ( но об этом поговорим потом)
Не для запоминания и зарисовки!
Карта хромосомы 1, самой большой
Карта хромосомы 21 и митохондриального генома
«ламповые щетки» (найдены в овоцитах амфибий) политенные хромосомы (в слюнных железах личинок двукрылых)
