Для процедуры определения кариотипа могут быть использованы любые популяции делящихся клеток, для определения человеческого кариотипа используется либо одноядерные лейкоциты, извлечённые из пробы крови, деление которых провоцируется добавлением митогенов, либо культуры клеток, интенсивно делящихся в норме (фибробласты кожи, клетки костного мозга). Обогащение популяции клеточной культуры производится остановкой деления клеток на стадии метафазы митоза добавлением колхицина — алкалоида, блокирующего образование микротрубочек и «растягивание» хромосом к полюсам деления клетки и препятствующего тем самым завершению митоза.
Полученные клетки в стадии метафазы фиксируются, окрашиваются и фотографируются под микроскопом; из набора получившихся фотографий формируются т. н. систематизированный кариотип — нумерованный набор пар гомологичных хромосом (аутосом), изображения хромосом при этом ориентируются вертикально короткими плечами вверх, их нумерация производится в порядке убывания размеров, пара половых хромосом помещается в конец набора.
Номенклатура
Запись имеет следующий формат:
[номер хромосомы] [плечо] [номер участка].[номер полосы]
длинное плечо хромосомы обозначают буквой q, короткое — буквой p, хромосомные аберрации обозначаются дополнительными символами.
Таким образом, 2-я полоса 15-го участка короткого плеча 5-й хромосомы записывается как 5p15.2.
Для кариотипа используется запись, имеющая следующий формат:
[количество хромосом], [половые хромосомы], [особенности][5].
Для обозначения половых хромосом у различных видов используются различные символы (буквы), зависящие от специфики определения пола таксона (различные системы половых хромосом).
Половой хроматин — особые хроматиновые тельца клеточных ядер особей женского пола у человека и других млекопитающих. Располагаются у ядерной оболочки, на препаратах имеют обычно треугольную или овальную форму; размер 0,7—1,2 мк. Половой хроматин образован одной из Х-хромосом женского кариотипа и может быть выявлен в любой ткани человека (в клетках слизистых оболочек, кожи, крови, биопсированной ткани), Наиболее простым исследованием полового хроматина является исследование его в клетках эпителия слизистой оболочки полости рта. Взятый шпателем соскоб со слизистой оболочки щеки помещают на предметное стекло, окрашивают ацетоорсеином и анализируют под микроскопом 100 светлоокрашенных клеточных ядер, подсчитывая, сколько из них содержат половой хроматин. В норме он встречается в среднем в 30—40% ядер у женщин и не обнаруживается у мужчин.
В условиях патологии могут изменяться размеры телец полового хроматина, а также их число в каждом отдельном ядре и в среднем на 100 ядер. Половой хроматин изучают при цитологическом определении пола (например, при гермафродитизме); для выявления хромосомных болезней (синдром Шерешевского — Тернера, для которого характерно отсутствие полового хроматина у женщин; синдром Клайнфелтера, при котором у мужчин выявляют половой хроматин; синдром трисомии X, при котором в ядре вместо одного тельца полового хроматина выявляют два); при ряде патологических процессов, особенно злокачественных (в частности, для решения вопроса о виде гормональной терапии при раке молочной железы); для характеристики действия ряда фармакологических средств (например, кортикостероидов — по изменению ими количества клеток, содержащих половой хроматин) и др.
Гетерохроматин
Гетерохроматин — участки хроматина, находящиеся в течение клеточного цикла в конденсированном (компактном) состоянии. Особенностью гетерохроматиновой ДНК является крайне низкая транскрибируемость.
Эухроматин, активный хроматин — участки хроматина, сохраняющие деспирализованное состояние элементарных дезоксирибонуклеопротеидных нитей (ДНП) в покоящемся ядре, т. е. в интерфазе (в отличие от других участков, сохраняющих спирализованное состояние — гетерохроматина).
Эухроматин отличается от гетерохроматина также способностью к интенсивному синтезу рибонуклеиновой кислоты (РНК) и большим содержанием негистоновых белков. В нём, помимо ДНП, имеются рибонуклеопротеидные частицы (РНП-гранулы) диаметром 200—500, которые служат для завершения созревания РНК и переноса ее в цитоплазму. Эухроматин содержит большинство структурных генов организма
Способы деления клеток
• митоз • амитоз • изменения клеток и их структур при митотического цикла
Существует два основных способа деления клеток: митоз и амитоз.
Митоз (от греч. Μίτος - нить) - косвенный, или митотическое деление является преобладающим типом разделения эукариотических соматических клеток и присущий всем многоклеточным организмам. При этом происходит точный равномерное распределение наследственного материала. Вследствие митоза каждая дочерняя клетка получает полный набор хромосом со строгой количеству ДНК и по их составом идентична материнской клетке.
Амитоз (греч. ά - отрицание и μίτος - нить) преобладает в некоторых одноклеточных организмов. Это также способ деления соматических клеток, но на отличие от митоза, прямой разделение интерфазного ядра клетки происходит путем перетяжки простоя перепонкой. При амитозов распределение наследственного материала между дочерними клетками может быть равномерным или неравномерным. Вследствие этого образуются либо одинаковые, либо неодинаковые по размеру клетки. Поэтому такие клетки наследственно неполноценные. Митоз. Митоз следующего за интерфазы и условно делится на следующие фазы:
1) профаза, 2) метафаза, 3) анафаза, 4) телофаза.
Биологическое значение митоза. Митоз – наиболее распространенный способ репродукции клеток животных, растений, простейших. Это основа роста и вегетативного размножения всех эукариот - организмов, имеющих ядро.
Основная его роль заключается в точном воспроизведении клеток, обеспечении равномерного распределения хромосом материнской клетки между возникающими из нее двумя дочерними клетками и поддержании постоянства числа и формы хромосом во всех клетках растений и животных. Митоз способствует росту организма в эмбриональном и постэмбрионального периодах, копированию генетической информации и образованию генетически равноценных клеток. Поэтому организмы, которые размножаются вегетативно (грибы, водоросли, простейшие, многие растения) образуют большое количество идентичных особей, или клонов. Клонирование возможно в некоторых многоклеточных, способных восстанавливать целый организм из части тела: кишковопорожнинних, червей. Клонирование позвоночных происходит только на ранних стадиях эмбриогенеза.
Контрольные вопросы для закрепления:
- Какое строение имеет эукариотическая клетка
- На какие группы делятся химические элементы, входящие в состав клетки
- Дайте определение генетического кода?
- Назовите основные свойства генетического кода?
- Какова сущность процесса передачи наследственной информации из поколения в поколение и из ядра в цитоплазму, к месту синтеза белка?
- Дайте определение трансляции и транскрипции?
- Что такое хроматин
- Какие основные способы деления клеток
Рекомендуемая литература
Обязательная
1. Заяц Р. Г., Бутловский В.Э., Рачковская И. В., Давыдов В.В. Общая и медицинская генетика. Лекции и задачи / Серия «Учебники, учебное пособие» - Ростов-на-Дону: Феникс, 2002 г. – 320 с.
Дополнительная:
- Морозов Е.И., Тарасевич Е.И., Анохин B.C. Генетика в вопросах и ответах. - Минск, 2007.
- Пехов А.П. Биология. Медицинская биология, генетика и паразитология. Учебник. Изд.2-е, испр. и доп.- М.: РУДН, 2007.- 664с.: ил.
3. Харрисон, Дж и др. Биология человека //самая полная электронная библиотека книг: URL: http://bankknig.com/knigi/63750-biologiya-cheloveka.html (дата обращения 23.12.2010)
