Текст работы

Генетический аппарат у эукариот.
Понятие о кариотипе.
Требования к материальному носителю генетической информации:
- постоянное присутствиев клетке
- способность к самоудвоению
- равномерное распределение генетического материала между дочерними клетками в процессе деления.

Роль хромосом в наследственности:
1882 г. – Флеминг описал поведение хромосом во время митоза
1904 г. – Теодор Бовери, Вальтер Саттон – предположили, что гены находятся в хромосомах.

Хромосомная теория наследственности:
Каждая хромосома представляет собой уникальную группу сцепления генов. Число групп сцепления равно равно гаплоидному набору хромосом.
Гены в хромосоме располагаются в линейном порядке и занимают определенное место – локус.
Между гомологичными хромосомами возможен обмен аллельными генами – кроссинговер, который нарушает сцепление генов и обеспечивает перекомбинацию генов.
Частота кроссинговера является функцией расстояния между генами: чем больше расстояние, тем выше вероятность кроссинговера.

Две формы сцепления генов:
- полное сцепление генов (только у самцов мухи-дрозофилы, у самок тутового шелкопряда)при полном сцеплении в потомстве не наблюдается перекомбинация родительских признаков.
- неполное сцепление – обуславливает перекомбинацию генов и признаков у потомства (там и происходит кроссинговер).

Химический состав хромосом:
ДНК
Гистоновые белки H1, H2a, H2b, H3, H4
Негистоновые белки; более 100 фракций (20%)
РНК (10%)
Липиды (фосфолипиды, свободные жирные кислоты, холестерин)
Полисахариды
Ионы металлов

Хроматин – деспирализованная форма существования хромосом в неделящейся среде.

*ДНП – дезоксирибонуклеопротеиновый комплекс

Уровни компактизации ДНП:

*Репликация ДНК возможна только тогда, когда ДНП деспирализован
Чем меньше степень компактизации, тем выше степень активности хромосом.
L ядра = 10 мкм, деспирализованная ДНК = 187 см, поэтому нужно компактизовать ДНК.

Нуклеосомный – G1 период интерфазы (к/к (коэффициент компактизации) = 1; диаметр фибриллы = 10 нм
Нуклеомерный–G2 период интерфазы (к/к = 40; 30 нм)
Хромомерный–начало профазы (к/к = 200-400; 300 нм)
Хромонемный – конец профазы (к/к = 1000 раз; 700 нм)
Хромосомный – максимальная степень спирализации; метафаза; 104-105; d фибриллы = 1400 нм

Максимальная степень компактизации хромосом позволяетизучить их количество и структуру.

Подробнее:
Нуклеосомный уровень
Единица – нуклеосома
Образ – гистоновыйкор (8 молекул гистоновых белков - H1, H2a, H2b, H3, H4)
Молекула ДНК "накручивается" на поверхность гистонового октамера, совершая 1,75 оборота (около 146 пар нуклеотидов)
Между октамерами есть свободный участок – линкерная ДНК (имеет вид бус)
Нуклеомерный уровень
В свободную линкерную ДНК встраивается белок H1, сближаясоседние нуклеосомы (по 8-12 штук)
(вид соленоида)
Хромомерный уровень
Укладка фибриллы (нити) в петли за счет негистоновых белков
Хромонемный уровень
Укладывается в стопочки
Хромосомный
Фосфорилирование гистоновых белков (вид хромосомы)

* Чем выше степень компактизации, тем ниже генетическая активность.
Хромосомы генетически активны только в период интерфазы, затем они выполняют лишь функцию хранения информации.

Рисунок
Строение метафазной хромосомы
Состоит из двух хроматид (вследствие репликации ДНК)
Хроматиды соединены первичной перетяжкой – цетромерой
Расположение центромеры определяет форму хроматиды и делит ее на два плеча
У некоторых хромосом есть видимая перетяжка, которой отделяют спутники
В районе вторичной перетяжки есть область ядрышкового органоида, где сосредоточены гены рибосомных РНК
Теломеры – концевые участки хромосом.
Функции:
Механическая (способность распределять хромосомы в ядре). С помощью теломер хромосома присоединяется ко внутренней оболочке ядра.
Стабилизационная (защищает хромосому от разрушения клеточными нуклеазами)
Индивидуальность хромосомы (препятствует слипанию хромосом или фрагментов)
Контролирует число клеточных делений

Еще рисунок

*Предел Хейфлика – лимит клеточных делений (теория старения за счет теломер)

Форма хромосом(С.Г. Навашин)



Метацентрические
Субметацентрические
Акроцентрические
Центромерный индекс
- отношение длины p плеча к длине всей хромосомы (х на 100%)

Разновидности хроматина

Эухроматинслабо компактизован	Гетерохроматин сильнокомпактизован
1 и 2 уровни компактизации (интерфаза)	3 и 4 уровни компактизации (интерфаза)
Генетически активен	Неактивен
Реплицируется в начале S-периода	Реплицируется позднее
Преобладание А-Т	Преобладание Г-Ц
Входят все структурные гены (кодирует структурные белки)	Входят другие классы генов (имеют многокопий)
Потеря участков эухроматина сказывается на жизнедеятельности клетки или организма и отражается в фенотипе	Не влияет на жизнедеятельность организма
Синтез белков	Постоянный гетерохроматин и факультативный Постоянный (констуативный) -расположен в теломерных и центромерных участках хромосом -является разделителем структурных генов -участвует в образовании синаптического комплекса между гомологичными хромосомами в митозе Факультативный -временно переведенный в компактизованное состояние эухроматин (образуется там, где отключены структурные гены) Пример: половой хроматин 1949 г. – М. Барр и Ч. Бертрам обнаружили в интерфазных ядрах нейронов кошек ! по морфологии выглядит в виде глыбки (тельце Барра) на периферии ядра соматической клетки у женских особей всех млекопитающих. В норме у женских особой одна глыбка половой хромосомы, у мужских особей глыбки нет.

Определение типа полового хроматина:
Определяется в соматических клетках (запускает половые хромосомы)
Для диагностики хромосомных заболеваний, связанных с изменением числа половых хромосом (синдром трипло-Х (44 аутосомы + ХХХ, синдром Тернера (совместимый с жизнью, 44 аутосомы + Х), синдром клайнфельтера (44 аутосомы + ХХУ)
Число глыбок полового хроматина на единицу меньше, чем число Х-половых хромосом.

Для определения истинного пола интерсексов

Кариотип
-хромосомный комплекс соматических клеток
Определение вида, расы у животных, с присущими для них морфологическими особенностями (величина, форма и размеры хромосом)
Правила хромосом:
Видовое постоянство числа хромосом
Парность хромосом (гомологичные хромосомы, различающиеся аллельным составом генов)
Аллель – форма существования генов.
Индивидуальность (негомологичные хромосомы)
Непрерывность (за счет способности к самоудвоению хромосома происходит от хромосомы)

Кариотип человека
Женский кариотпи – 46, ХХ
Мужской кариотпи – 46, ХУ
Для изучения кариотипа применяют цитогенетический метод (или кариологический анализ)
Материал – клетка с высокой митотической активностью – клетки костного мозга, фибробласты кожи, клетки амниотической жидкости плода.

Этапы кариологического анализа:
Отобранные клетки на питательной среде с добавлением стимулятора митоза
Остановка митоза на стадии метафазы колхицином (разрывается веретено деления)
Добавление в культуральную среду гипотонического раствора для получения препарата с раздельнолежащими хромосомами.
Приготовление микропрепарата (фиксация)
Окрашивание-рутинное (сплошное окрашивание хромосом)
-дифференцированное (раздельное окрашивание)
Составление идеограммы
-соматическое обобщение кариотипа в порядке убывания хромосом по размерам и парам.
Полученную идеограмму сравнивают с эталоном (Денверская классификация (1968 г.), Международная цитогенетическая номенклатура (1995 г.) – ISCN.

Нормальный кариотип человека.
Рисунок

Пол

Пол – совокупность морфологических, физиологических, биохимических, поведенческих и других признаков организма, обуславливающих репродукцию.
Первичные половые признаки – формируются в эмбриогенезе (половые органы)
Вторичные половые признаки – развиваются под влиянием половых гормонов в период полового созревания.
Соматические признаки, зависящие от пола:
Ограниченные полом (яйценоскость у кур, жирность молока, время наступления менструации)
Контролируемые полом (детерминируются генами, расположенными в аутосомах, но имеют разную степень экспрессивности и частоту проявления у разного пола) – тембр голоса, облысение.
Сцепленные с полом (гены в половых хромосомах) – Х-сцепленные (гемофилия, дальтонизм), У-сцепленные (сращение пальцев на ноге).
1907 г. – К. Корренс – хромосомная теория определения пола.
У большинства организмов пол определяется в момент оплодотворения и зависит от сочетания половых хромосом.
Пол будущего потомства определяет гетерогаметный пол.