Цитогенетический метод
Цитогенетические исследования хромосом связанны, прежде всего, с визуальными (микроскопическими) методами наблюдения наследственных структур клетки. Суть этого метода заключается в изучении строения отдельных хромосом, а также особенностей набора хромосом клеток человека в норме и патологии. Удобным объектом для этого служат лимфоциты, клетки эпителия щеки и другие клетки, которые легко получать, культивировать и подвергать кариологическому анализу. Это важный метод определения пола и хромосомных наследственных заболеваний человека.
В настоящее время интенсивно исследуются структурные особенности аутосом и половых хромосом на клетках костного мозга, лимфоцитах, фибробластах, клетках кожи, регенерирующей печени.
Усовершенствованные методы изучения хромосом позволили получить более точные сведения о количестве хромосом в клетках у человека, а также выявить аномалии нормального кариотипа, ответственные за некоторые уродства. Особенно плодотворным оказались два метода:
Обработка культуры клеток алкалоидом колхицином, который ведет к накоплению делящихся клеток на стадии метафазы;
Обработка клеток слабыми растворами солей, вызывающими набухание, расправление хромосом, что облегчает их исследование.
Возможно проведение и более тонкой идентификации хромосом. Для этого применяют метод идентификации хромосом.
В начале семидесятых годов был разработан метод дифференциальной окраски хромосом, который позволил идентифицировать каждую из хромосом. Каждая хромосома человека содержит только ей свойственную последовательность полос, что позволяет точно идентифицировать каждую хромосому и с более высокой точностью определить, в каком сегменте произошла перестройка. Поперечная исчерченность (сегментация) хромосом есть результат неравномерной конденсации гетеро-(высокоспирализованная ДНК) и эухроматина (релаксированная ДНК) на протяжении всей длины хромосомы, отражающий порядок расположения генов в молекуле ДНК.
Хромосомные мутации
Хромосомы могут подвергаться различным структурным изменениям. При описании кариотипа сначала указывают общее число хромосом и набор половых хромосом, затем отмечается, какая хромосома лишняя или какой не хватает. Например: Для организма особенно важное значение имеют потеря отдельных фрагментов хромосом (делеция) или перенос участка одной хромосомы на другую (транслокация). Транслокация обозначается латинской буквой t, в скобках рядом с ней пишут индекс группы или номер хромосомы-донора, обозначение переносимого участка. Эти же обозначения указываются для хромосомы-реципиента, например 46, XXt (Ср + + В4q —). В скобках буквами р и q указывают плечи хромосом, затрагиваемые транслокацией. Короткое плечо хромосомы обозначают буквой р, длинное — буквой q, спутник — буквой s, и т. д. Увеличение длины плеча обозначается знаком плюс, а уменьшение — знаком минус (оба они ставятся после символа хромосомы).
Появление одной лишней хромосомы в кариотипе приводит к трисомии. Кратное увеличение числа всех хромосом носит название полиплоидии (могут быть триплоиды, тетраплоиды и т. д.). Потеря одной из пары гомологичных хромосом приводит к состоянию, которое называется моносомией. Изменения числа или строения хромосом называется хромосомными аберрациями.
Рисунок 4. Виды метафазных хромосом человека: p – короткое плечо, q – длинное плечо.
Рисунок 5. Изменение структуры хромосом: транслокация между 1 и 3 хромосомами, делеция части длинного плеча 9 хромосомы.
В 1963 г. Ж. Лежен описал синдром «кошачьего крика». Крик таких детей напоминает «мяуканье кошки». У детей резкое недоразвитие гортани, круглое лунообразное лицо, микроцефалия, микрогнатия, монголоидный разрез глаз, низко расположенные деформированные ушные раковины, мышечная гипотония, слабо выраженные вторичные половые признаки. Эти дети умственно отсталые. В кариотипе детей отмечается делеция короткого плеча 5-й пары хромосом.
Вопросы для самоконтроля:
1. Какие молекулы участвуют в формировании хромосом?
2. Дайте определение «кариотипа»?
3. В каком году окончательно определили количество хромосом кариотипа человека?
4. По каким признакам идентифицируют хромосомы клетки у различных организмов?
5. Чем отличаются хромосомы прокариот и эукариот?
6. Какие методы используют при изучении строения хромосом?
Дайте определение терминам, выделенным в тексте. Запишите в тетрадь.