Хромосомный уровень организации генетического аппарата

ЛЕКЦИЯ 6.
ХРОМОСОМНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА.
СТРОЕНИЕ и ФУНКЦИИ ХРОМОСОМ в МИТОТИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ.
ХРОМОСОМНЫЕ ГЕННЫЕ КАРТЫ. ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ.
ХРОМОСОМЫ и ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА.
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1. ХРОМОСОМЫ (ХРОМАТИН): ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ВКЛАД ХРОМОСОМНОГО
УРОВНЯ в ЯВЛЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ и БИОЛОГИЧЕСКОЙ
ИЗМЕНЧИВОСТИ, НЕМНОГО ИСТОРИИ.
2. СТРУКТУРА и ФУНКЦИИ ХРОМОСОМ: ДИНАМИКА в КЛЕТОЧНОМ
(МИТОТИЧЕСКОМ) ЦИКЛЕ.
3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ХРОМОСОМНОЙ ТЕОРИИ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ.
4. КАРИОТИП ЧЕЛОВЕКА, ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
5. ПРЕДСТАВЛЕНИЯ о ГЕННЫХ КАРТАХ ХРОМОСОМ, ГЕНЕТИЧЕСКИЕ и
ФИЗИЧЕСКИЕ КАРТЫ.
6. ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ.
7. ХРОМОСОМЫ и ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА.
ВКЛАД ХРОМОСОМНОГО УРОВНЯ в ЯВЛЕНИЕ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ 1. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕПЛИКАЦИИ и ПЕРЕДАЧИ ВОЗРОСШЕГО ОБЪЕМА ДНК у ЭУКАРИОТ
в РЯДУ ПОКОЛЕНИЙ КЛЕТОК и ОРГАНИЗМОВ с ПОЛОВЫМ РАЗМНОЖЕНИЕМ.
2. НЕЗАВИСИМОЕ МОНОГЕННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ ДОПОЛНЯЕТСЯ ЧАСТИЧНО или
ПОЛНОСТЬЮ СЦЕПЛЕННЫМ.
3. ПЕРЕХОД к ЛИНЕЙНОЙ ФОРМЕ БИСПИРАЛИ ДНК: НОВЫЕ ФОРМЫ РЕГУЛЯЦИИ
ГЕННОЙ АКТИВНОСТИ (ЭУ- и ГЕТЕРОХРОМАТИЗАЦИЯ, ЭФФЕКТ ПОЛОЖЕНИЯ
ОТНОСИТЕЛЬНО ГЕТЕРОХРОМАТИЗИРОВАННЫХ УЧАСТКОВ, НУКЛЕОГИСТОНОВЫЙ
КОМПЛЕКС и НУКЛЕОСОМНЫЙ ПРИНЦИП УКЛАДКИ БИСПИРАЛИ ДНК,
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДНК со ЩЕЛОЧНЫМИ – ГИСТОНЫ и с КИСЛЫМИ –
ТРАНСКРИПЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ и др. БЕЛКАМИ, УПОРЯДОЧЕННОЕ
ВЗАИМОРАСПОЛОЖЕНИЕ ХРОМОСОМ в ЯДРЕ, КРОССИНГОВЕР в МЕЙОЗЕ).
4. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПУТЕМ ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ, ВВЕДЕНИЕ в и(м)РНК
СЕРВИСНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ.
5. РАСШИРЕНИЕ и УСЛОЖНЕНИЕ РЕГУЛЯТОРНЫХ МЕХАНИЗМОВ: у МНОГОКЛЕТОЧНЫХ –
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОИНФОРМАЦИИ по ЧАСТЯМ (во ВРЕМЕНИ, по ТИПАМ КЛЕТОК,
СОГЛАСОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ при КОЭКСПРЕССИИ
ФУНКЦИОНАЛЬНО СВЯЗАННЫХ ГЕНОВ – α-хр.16 и β-хр.11 ГЛОБИНОВ).
ВКЛАД ХРОМОСОМНОГО УРОВНЯ в ЯВЛЕНИЕ
ИЗМЕНЧИВОСТИ 1. ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ (ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОТЛИЧИЯ от ГЕННЫХ).
2. КОМБИНАТИВНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ – АНАФАЗА 1 ДЕЛЕНИЯ МЕЙОЗА,
ОПЛОДОТВОРЕНИЕ.
ХРОМОСОМЫ-ХРОМАТИН ХРОМОСОМЫ – ЯДЕРНЫЕ СТРУКТУРЫ, ИНТЕНСИВНО ОКРАШИВАЮЩИЕСЯ
ОСНОВНЫМИ (ЩЕЛОЧНЫМИ) ГИСТОЛОГИЧЕСКИМИ КРАСИТЕЛЯМИ
(ГЕМАТОКСИЛИН). В МИТОЗЕ ХРОМОСОМЫ ВИДНЫ как ОТДЕЛЬНЫЕ
ОБРАЗОВАНИЯ. В ИНТЕРФАЗНЫХ ЯДРАХ СТРУКТУРЫ, ИНТЕНСИВНО
ОКРАШИВАЮЩИЕСЯ ОСНОВНЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ, ПРЕДСТАВЛЕНЫ
СОВОКУПНОСТЬЮ НИТЧАТЫХ ОБРАЗОВАНИЙ, МЕЛКИХ и БОЛЕЕ КРУПНЫХ
ГЛЫБОК – ХРОМАТИН. В ОТЛИЧИЕ от МОРФОЛОГОВ, ГЕНЕТИКИ нередко
ИСПОЛЬЗУЮТ ТЕРМИН ХРОМАТИН как СИНОНИМ ТЕРМИНА ХРОМОСОМА.
ОСНОВАНИЕ – на ПРОТЯЖЕНИИ КЛЕТОЧНОГО (МИТОТИЧЕСКОГО) ЦИКЛА
ХРОМОСОМЫ СОХРАНЯЮТ СТРУКТУРНУЮ ЦЕЛОСТНОСТЬ. МЕНЯЕТСЯ
СТЕПЕНЬ СПИРАЛИЗАЦИИ (КОМПАКТИЗАЦИИ, КОНДЕНСАЦИИ) ХРОМОСОМ
и ИХ ОТДЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ. ТЕРМИНЫ ХРОМОСОМА и ХРОМАТИН
ОТНОСЯТСЯ к КЛЕТКАМ ЭУКАРИОТИЧЕСКОГО ТИПА; ГЕНЕТИЧЕСКИЙ
МАТЕРИАЛ ПРОКАРИОТ НАЗЫВАЮТ НУКЛЕОИДОМ; ПРИНЦИПИАЛЬНОЕ
РАЗЛИЧИЕ – ДНК ПРОКАРИОТ ИМЕЕТ КОЛЬЦЕВУЮ СТРУКТУРУ, ДНК
ЭУКАРИОТ – ЛИНЕЙНУЮ;
ПЕРВЫМ на СВЯЗЬ ХРОМОСОМ (ХРОМАТИНА) с ЯВЛЕНИЕМ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ УКАЗАЛ А.ВЕЙСМАН (ВЕЙСМАНИЗМ КЛАССИЧЕСКОЙ
ГЕНЕТИКИ) в РАМКАХ ГИПОТЕЗЫ о ЗАРОДЫШЕВОЙ ПЛАЗМЕ (ИДЕОПЛАЗМА,
ЗАЧАТКОВОЕ или ФОРМООБРАЗУЮЩЕЕ ВЕЩЕСТВО) и СОМАТОПЛАЗМЕ
(ПИТАЮЩАЯ ПРОТОПЛАЗМА). В 1902-1907 г.г. Т.БОВЕРИ и У.СЕТОН
ПРЕДСТАВИЛИ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА, что ВНУТРИКЛЕТОЧНЫМИ НОСИТЕЛЯМИ
ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПРОГРАММЫ ЯВЛЯЮТСЯ ХРОМОСОМЫ. Т.Г. МОРГАН,
ОБОБЩИВ ДАННИЕ РАБОТ ВОЗГЛАВЛЯЕМОГО ИМ КОЛЛЕКТИВА за 1910-1915
г.г., СФОРМУЛИРОВАЛ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ХРОМОСОМНОЙ ТЕОРИИ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ (МОРГАНИЗМ КЛАССИЧЕСКОЙ ГЕНЕТИКИ).
ФАКТЫ, СВЯЗЫВАЮЩИЕ ЯВЛЕНИЕ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ c ХРОМОСОМАМИ I. НАЧАЛО ХХ ВЕКА и БОЛЕЕ РАННИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ:
1. ЧИСЛО, РАЗМЕРЫ, МОРФОЛОГИЯ ХРОМОСОМ (КАРИОТИП) – это
ВИДОВОЙ ПРИЗНАК, то есть КАЖДЫЙ ВИД ЖИВОТНЫХ и
РАСТЕНИЙ МОЖНО ОДНОЗНАЧНО ИДЕНТИФИЦИРОВАТЬ по
КАРИОТИПУ;
2. СОМАТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ ИМЕЮТ УДВОЕННЫЙ (ДИПЛОИДНЫЙ,
2n) НАБОР ХРОМОСОМ, который ЗАКОНОМЕРНО
ВОСПРОИЗВОДИТСЯ в ряду ПОКОЛЕНИЙ СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТОК –
МИТОЗ;
3. ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ ИМЕЮТ ОДИНАРНЫЙ (ГАПЛОИДНЫЙ, n)
НАБОР ХРОМОСОМ – МЕЙОЗ;
4. ВСЛЕДСТВИЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЯ (СЛИЯНИЕ ДВУХ ГАПЛОИДНЫХ
ГАМЕТ) в ЗИГОТЕ, которая в РАЗВИТИИ ДАЕТ все СОМАТИЧЕСКИЕ
КЛЕТКИ ОРГАНИЗМА, ВОССТАНАВЛИВАЕТСЯ ДИПЛОИДНЫЙ (2n)
НАБОР ХРОМОСОМ;
5. ТИП НАСЛЕДОВАНИЯ, СЦЕПЛЕННОГО с ХРОМОСОМОЙ Х;
ФАКТЫ, СВЯЗЫВАЮЩИЕ ЯВЛЕНИЕ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ с ХРОМОСОМАМИ
(ПРОДОЛЖЕНИЕ 1) II. БОЛЕЕ ПОЗДНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ:
1. ПОСТОЯНСТВО СОДЕРЖАНИЯ ДНК во всех ТИПАХ
СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТОК ОРГАНИЗМА;
2. СООТВЕТСТВИЕ СОДЕРЖАНИЯ ДНК ПЛОИДНОСТИ (ЧИСЛУ
ХРОМОСОМНЫХ НАБОРОВ) КЛЕТОК – в ДИПЛОИДНЫХ
СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТКАХ (2с) КОЛИЧЕСТВО ДНК ВДВОЕ
БОЛЬШЕ, чем в ГАПЛОИДНЫХ ГАМЕТАХ (с);
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ и СТРУКТУРА ХРОМОСОМ.
ЗАКОНОМЕРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ ХРОМОСОМ в
МИТОТИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ 1. По ХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ ХРОМОСОМА – это СЛОЖНЫЙ
НУКЛЕОПРОТЕИД; на ДОЛЮ БЕЛКОВ ПРИХОДИТСЯ 65% МАССЫ
ХРОМОСОМ; СРЕДИ БЕЛКОВ ОСОБО ВЫДЕЛЯЮТ ГИСТОНЫ, ИМЕЮЩИЕ
ЩЕЛОЧНОЙ или ОСНОВНОЙ ХАРАКТЕР, БЛАГОДАРЯ БОГАТСТВУ
АМИНОКИСЛОТАМИ АРГИНИНОМ и ЛИЗИНОМ; ДРУГИЕ ХИМИЧЕСКИЕ
КОМПОНЕНТЫ ХРОМОСОМ – НЕГИСТОНОВЫЕ КИСЛЫЕ БЕЛКИ, РНК,
ЛИПИДЫ; МАССОВЫЕ СООТНОШЕНИЯ ДНК:ГИСТОНЫ:НЕГИСТОНОВЫЕ БЕЛКИ:РНК:ЛИПИДЫ – 1:1:(0,2-
0,5):(0,1-0,15):(0,01-0,03);
2. В ОТСУТСТВИЕ ХРОМОСОМНЫХ МУТАЦИЙ СТРУКТУРА
ХРОМОСОМЫ СОХРАНЯЕТ СВОЮ ЦЕЛОСТНОСТЬ
(непрерывность) на ЛЮБОЙ из СТАДИЙ КЛЕТОЧНОГО
(МИТОТИЧЕСКОГО) ЦИКЛА;
3. В ЗАВИСИМОСТИ от СТАДИИ КЛЕТОЧНОГО (МИТОТИЧЕСКОГО) ЦИКЛА
ХРОМОСОМЫ МЕНЯЮТ СВОЮ СТРУКТУРУ в СООТВЕТСТВИИ с
ИЗМЕНЕНИЕМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРИОРИТЕТОВ; ВЫДЕЛЯЮТ ДВА
“КРАЙНИХ” СТРУКТУРНЫХ ВАРИАНТА ХРОМОСОМ – ИНТЕРФАЗНЫЙ
и МЕТАФАЗНЫЙ;
4. ИНТЕРФАЗНЫЙ СТРУКТУРНЫЙ ВАРИАНТ ХРОМОСОМ
ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ ОПРЕДЕЛЕННЫМ РАЗНООБРАЗИЕМ от УЧАСТКА к
УЧАСТКУ ХРОМОСОМЫ – ЭУХРОМАТИН и ГЕТЕРОХРОМАТИН;
ФУНКЦИИ ХРОМОСОМ 1. ПОРЯДКА 90% ДНК ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ СОСРЕДОТОЧЕНО в
ХРОМОСОМАХ, ПРИМЕРНО 10% ДНК ЖИВОТНОЙ КЛЕТКИ НАХОДИТСЯ в
МИТОХОНДРИЯХ; в РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТКАХ, кроме МИТОХОНДРИЙ,
СОБСТВЕННУЮ ДНК ИМЕЮТ ХЛОРОПЛАСТЫ; ФУНКЦИЕЙ ХРОМОСОМ, таким
образом, ЯВЛЯЕТСЯ ХРАНЕНИЕ НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА – ДНК; ЭТА
ФУНКЦИЯ ВЫПОЛНЯЕТСЯ в ЛЮБОМ из СТРУКТУРНЫХ ВАРИАНТОВ
ХРОМОСОМЫ – ИНТЕРФАЗНОМ или МЕТАФАЗНОМ;
2. БЛАГОДАРЯ ИНТЕРФАЗНОМУ ВАРИАНТУ ОБЕСПЕЧИВАЮТСЯ УСЛОВИЯ для
САМОУДВОЕНИЯ (РЕПЛИКАЦИЯ) ЯДЕРНОЙ ДНК КЛЕТКИ перед ДЕЛЕНИЕМ с
СОХРАНИЕМ МАКРОМОЛЕКУЛЯРНОЙ (БИОПОЛИМЕР) и НАДМОЛЕКУЛЯРНОЙ
(БИСПИРАЛЬ) ОРГАНИЗАЦИИ, а также СОДЕРЖАЩЕЙСЯ в МОЛЕКУЛАХ ДНК
БИОЛОГИЧЕСКОЙ (ГЕНЕТИЧЕСКОЙ) ИНФОРМАЦИИ; ПАРАЛЛЕЛЬНО
РЕПЛИКАЦИИ ДНК в ХРОМОСОМАХ СТРОГО УДВАИВАЕТСЯ КОЛИЧЕСТВО
ГИСТОНОВ; в МИТОТИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ САМОВОСПРОИЗВОДИТСЯ СТРУКТУРА
ХРОМОСОМ , тоже с СОХРАНЕНИЕМ ДЕТАЛЕЙ – РЕДУПЛИКАЦИЯ
ХРОМОСОМ;
3. БЛАГОДАРЯ ИНТЕРФАЗНОМУ ВАРИАНТУ ОБЕСПЕЧИВАЮТСЯ УСЛОВИЯ для
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОИНФОРМАЦИИ ДНК ХРОМОСОМ для ОРГАНИЗАЦИИ
КЛЕТОЧНО-ОРГАНИЗМЕННЫХ ФУНКЦИЙ, ПРИЧЕМ у ЭУКАРИОТ (особенно
МНОГОКЛЕТОЧНЫХ) по ЧАСТЯМ;
ФУНКЦИИ ХРОМОСОМ (ПРОДОЛЖЕНИЕ 1) 4. БЛАГОДАРЯ ИНТЕРФАЗНОМУ ВАРИАНТУ во ВЗАИМОДЕЙСТВИИ с
ВНЕХРОМОСОМНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ (ЛИГАНД-РЕЦЕПТОРНЫЕ
КОМПЛЕКСЫ, СИГНАЛЬНЫЕ МОЛЕКУЛЫ и ПУТИ, ТРАНСКРИПЦИОННЫЕ
ФАКТОРЫ и т.п.) ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ ТОНКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ
ФУНКЦИОНАЛЬНО-ГЕНЕТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ (ТРАНСКРИПЦИЯ)
ГЕНОВ, СООТВЕТСТВИЕ этой АКТИВНОСТИ ПОТРЕБНОСТЯМ КЛЕТКИ
и/или ОРГАНИЗМА;
5. БЛАГОДАРЯ ИНТЕРФАЗНОМУ ВАРИАНТУ СОЗДАЮТСЯ УСЛОВИЯ для
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ГЕНОТИПИЧЕСКОЙ КОМБИНАТИВНОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ
(РЕКОМБИНАЦИЯ в МЕЙОЗЕ), МОЛЕКУЛЯРНОГО РЕДАКТИРОВАНИЯ ДНКТЕКСТОВ и МОЛЕКУЛЯРНОЙ РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК;
6. БЛАГОДАРЯ МЕТАФАЗНОМУ ВАРИАНТУ ЗНАЧИТЕЛЬНЫЕ КОЛИЧЕСТВА
НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА – ДНК – УДАЕТСЯ в МИТОЗЕ
РАСПРЕДЕЛИТЬ МЕЖДУ ДОЧЕРНИМИ КЛЕТКАМИ ПРАКТИЧЕСКИ без
ПОТЕРЬ;
СТРУКТУРА ХРОМОСОМ в МИТОТИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ: ГЛАВНЫЕ
МЕХАНИЗМЫ СТРУКТУРНОЙ ДИНАМИКИ ХРОМОСОМ 1. ХРОМОСОМЫ СОХРАНЯЮТ СВОЮ СТРУКТУРНУЮ ЦЕЛОСТНОСТЬ
на протяжении всего МИТОТИЧЕСКОГО (КЛЕТОЧНОГО) ЦИКЛА;
2. СТРУКТУРА ХРОМОСОМ МЕНЯЕТСЯ путем ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ
КОМПАКТИЗАЦИИ (УПЛОТНЕНИЯ) ее МАТЕРИАЛА по длине;
3. МЕХАНИЗМЫ, определяющие СТЕПЕНЬ КОМПАКТИЗАЦИИ
МАТЕРИАЛА ХРОМОСОМ, “СПИРАЛИЗАЦИЯ-ДЕСПИРАЛИЗАЦИЯ”
ХРОМОСОМНОЙ НИТИ (начальные стадии) и
“КОМПАКТИЗАЦИЯ-ДЕКОМПАКТИЗАЦИЯ” в связи с
ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ОПРЕДЕЛЕННЫХ БЕЛКОВ и СКЛАДЫВАНИЕМ
ПЕТЛЯМИ; “КОНДЕНСАЦИЯ-ДЕКОНДЕНСАЦИЯ”; в ИНТЕФАЗЕ
ВЗАИМОПЕРЕХОДЫ “ЭУХРОМАТИН-ФАКУЛЬТАТИВНЫЙ
ГЕТЕРОХРОМАТИН”;
4. ПРОЦЕССЫ “СПИРАЛИЗАЦИЯ-ДЕСПИРАЛИЗАЦИЯ”,
“КОМПАКТИЗАЦИЯ-ДЕКОМПАКТИЗАЦИЯ”, “КОНДЕНСАЦИЯДЕКОНДЕНСАЦИЯ” ЗАХВАТЫВАЮТ ХРОМОСОМУ ЦЕЛИКОМ или
ОТДЕЛЬНЫЕ ее УЧАСТКИ;
ДИНАМИКА СТРУКТУРЫ ХРОМОСОМ в МИТОТИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ: от
ИНТЕРФАЗНОГО ВАРИАНТА к МЕТАФАЗНОМУ СТРУКТУРА
ДИАМЕТР
(в НМ)
* БИСПИРАЛЬ ДНК
* НУКЛЕОСОМНАЯ НИТЬ
* ХРОМАТИНОВАЯ
ФИБРИЛЛА из
УПАКОВАННЫХ (8-10)
НУКЛЕОСОМ
2
11
СТЕПЕНЬ
УКОРОЧЕНИЯ
(относительно
БИСПИРАЛИ ДНК)
1
7
30
40
300
1000
* ПЕТЛИ
ХРОМАТИНОВОЙ
ФИБРИЛЛЫ
(ПЕТЕЛЬНО-ДОМЕННАЯ
СТРУКТУРА)
* ХРОМАТИДА КОНДЕНСАЦИЯ
МАТЕРИАЛА
ХРОМОСОМ ПРИ
ВСТУПЛЕНИИ
КЛЕТКИ В МИТОЗ
700
1600
* МЕТАФАЗНАЯ
ХРОМОСОМА, МАКСИМАЛЬНАЯ СТЕПЕНЬ КОНДЕНСАЦИИ
1400
8000
СТРУКТУРА ХРОМОСОМ в МИТОТИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ:
ИНТЕРФАЗНЫЙ ХРОМАТИН ЭУХРОМАТИН
(МАКСИМАЛЬНО
ДЕКОМПАКТИЗИРОВАННЫЙ,
АКТИВНО
ТРАНСКРИБИРУЕМЫЙ):
УНИКАЛЬНЫЕ
И МАЛОПОВТОРЯЮЩИЕСЯ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ;
ГЕТЕРОХРОМАТИН
ФАКУЛЬТАТИВНЫЙ
КОНСТИТУТИВНЫЙ
(ВОЗНИКАЕТ путем
КОМПАКТИЗАЦИИ
ЭУХРОМАТИНА,
НЕТРАНСКРИБИРУЕМЫЙ):
КОМПЕНСАЦИЯ
ДОЗЫ ГЕНОВ ХРОМОСОМА Х
ГОМОГАМЕТНОГО
ПОЛА у ЛЮДЕЙ;
ФАКТОР НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ
РЕГУЛЯЦИИ
ГЕННОЙ
АКТИВНОСТИ;
(СОХРАНЯЕТСЯ на
ПРОТЯЖЕНИИ ВСЕГО
МИТОТИЧЕСКОГО
ЦИКЛА):
ОКОЛОЦЕНТРОМЕРНЫЕ
и ТЕЛОМЕРНЫЕ
УЧАСТКИ –
СРЕДНЕ- или
МНОГОКРАТНО
ПОВТОРЯЮЩИЕСЯ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ;
ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ
ФУНКЦИИ – СТРУКТУРНАЯ,
УЧАСТИЕ в КОНЪЮГАЦИИ
ХРОМОСОМ;ТЕЛОМЕРЫ УПОРЯДОЧЕНИЕ в
ОБЪЕМЕ
ИНТЕРФАЗНОГО ЯДРА
ЗАЩИТА ДНК от НУКЛЕАЗ,
БИОТАЙМЕР;
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ХРОМОСОМНОЙ ТЕОРИИ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ Т.Г.МОРГАН в начале ХХ века СФОРМУЛИРОВАЛ ХРОМОСОМНУЮ
ТЕОРИЮ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ; к этому ВРЕМЕНИ ЗНАЛИ о НАЛИЧИИ
НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАДАТКОВ или ДЕТЕРМИНАНТАХ ПРИЗНАКОВ
(ГЕНЫ), были СФОРМУЛИРОВАНЫ ГЛАВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
НЕЗАВИСИМОГО МОНОГЕННОГО НАСЛЕДОВАНИЯ (Г.МЕНДЕЛЬ), была
УВЕРЕННОСТЬ в связи НАСЛЕДСТВЕННОСТИ с ХРОМОСОМАМИ;
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ этой ТЕОРИИ ЗАКЛЮЧАЮТСЯ в том, что:
1. НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ЗАДАТКИ (ГЕНЫ) РАСПОЛАГАЮТСЯ в
ХРОМОСОМАХ в ЛИНЕЙНОМ ПОРЯДКЕ; каждый ГЕН ЗАНИМАЕТ СТРОГО
ОПРЕДЕЛЕННОЕ МЕСТО (ЛОКУС, САЙТ) в КОНКРЕТНОЙ ХРОМОСОМЕ;
2. ГЕНЫ ОДНОЙ ХРОМОСОМЫ ОБРАЗУЮТ “ГРУППУ СЦЕПЛЕНИЯ” , так
как НАСЛЕДУЮТСЯ (и СООТВЕТСТВУЮЩИЕ этим ГЕНАМ ПРИЗНАКИ
тоже) СОВМЕСТНО;
3. МЕЖДУ ГОМОЛОГИЧНЫМИ ХРОМОСОМАМИ МОЖЕТ ПРОИСХОДИТЬ
КРОССИНГОВЕР, благодаря чему ВОЗНИКАЮТ ХРОМОСОМЫ с
ИЗМЕНЕННЫМ СОЧЕТАНИЕМ РОДИТЕЛЬСКИХ АЛЛЕЛЕЙ;
4. СИЛА СЦЕПЛЕНИЯ между ГЕНАМИ ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА
РАССТОЯНИЮ между ними в ХРОМОСОМЕ;
КАРИОТИП ЧЕЛОВЕКА: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 1. ДИПЛОИДНОЕ ЧИСЛО ХРОМОСОМ в СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТКАХ ЧЕЛОВЕКА –
46; из них 22 ПАРЫ ГОМОЛОГИЧНЫХ АУТОСОМ и 1 ПАРА ПОЛОВЫХ
ХРОМОСОМ (ХХ у женщин и ХУ у мужчин); ГОМОЛОГИЧНОСТЬ АУТОСОМ
ОЗНАЧАЕТ, что ОНИ СОДЕРЖАТ в СООТВЕТСТВУЮЩИХ ЛОКУСАХ одни и те же
ГЕНЫ, но, возможно, в РАЗНЫХ АЛЛЕЛЬНЫХ ФОРМАХ; ПОЛОВЫЕ
ХРОМОСОМЫ Х и У по БОЛЬШИНСТВУ ЛОКУСОВ НЕГОМОЛОГИЧНЫ; ОДНА из
ГОМОЛОГИЧНЫХ АУТОСОМ в КАРИОТИПЕ ПОТОМКА от МАТЕРИ, ВТОРАЯ – от
ОТЦА; в ПАРЕ ПОЛОВЫХ ХРОМОСОМ ХРОМОСОМА Х ВСЕГДА от МАТЕРИ, от
ОТЦА МОЖЕТ БЫТЬ ХРОМОСОМА Х (потомок - женщина) и ХРОМОСОМА У
(потомок - мужчина); ГАПЛОИДНОЕ ЧИСЛО ХРОМОСОМ в ГАМЕТАХ – 23;
2. Если во ВЗАИМОСООТВЕТСТВУЮЩИХ ЛОКУСАХ ГОМОЛОГИЧНЫХ АУТОСОМ
НАХОДЯТСЯ ОДИНАКОВЫЕ АЛЛЕЛИ ГЕНОВ – ГОМОЗИГОТНОСТЬ, если
РАЗНЫЕ – ГЕТЕРОЗИГОТНОСТЬ; при ПАРЕ ПОЛОВЫХ ХРОМОСОМ ХУ для
ЛОКУСОВ ХРОМОСОМЫ Х, не ИМЕЮЩИХ ГОМОЛОГОВ в ХРОМОСОМЕ У, ГЕМИЗИГОТНОСТЬ;
3. ХРОМОСОМЫ РАЗЛИЧАЮТСЯ по РАЗМЕРАМ и МОРФОЛОГИИ;
ИЗБИРАТЕЛЬНАЯ ОКРАСКА ХРОМОСОМ ПОЗВОЛЯЕТ ИДЕНТИФИЦИРОВАТЬ
каждую ХРОМОСОМУ и ОПРЕДЕЛИТЬ ЛОКУС;
4. В ХРОМОСОМАХ ВЫДЕЛЯЮТ ПЛЕЧИ, РАЗДЕЛЯЕМЫЕ ЦЕНТРОМЕРОЙ; в
зависимости от ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНТРОМЕРЫ ХРОМОСОМЫ:
МЕТАЦЕНТРИЧЕСКИЕ, АКРОЦЕНТРИЧЕСКИЕ, СУБМЕТАЦЕНТРИЧЕСКИЕ,
СУБАКРОЦЕНТРИЧЕСКИЕ; ПЛЕЧО МОЖЕТ БЫТЬ КОРОТКИМ (p) и ДЛИННЫМ
(q); в ПЛЕЧАХ, ОРИЕНТИРУЯСЬ на ПОПЕРЕЧНЫЕ ПОЛОСЫ при
ИЗБИРАТЕЛЬНОЙ ОКРАСКЕ, - РАЙОНЫ, СЕГМЕНТЫ и СУБСЕГМЕНТЫ;
КАРТИРОВАНИЕ ХРОМОСОМ I. КАРТИРОВАНИЕ ХРОМОСОМ – ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
ГЕНА СООТВЕТСТВУЮЩЕГО ПРИЗНАКА в ИЗВЕСТНОМ ЛОКУСЕ
КОНКРЕТНОЙ ХРОМОСОМЫ; ВАЖНА ИЗБИРАТЕЛЬНАЯ ОКРАСКА
ХРОМОСОМ (ЗАПИСЬ 22q11.2 – ГЕН РАСПОЛОЖЕН во 2-м
субсегменте 1-го сегмента 1-го района длинного плеча
хромосомы 22):
1. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ КАРТЫ ХРОМОСОМ – СОСТАВЛЕНЫ по ДАННЫМ о
ЧАСТОТЕ КРОССИНГОВЕРА между ЛОКУСАМИ; РАССТОЯНИЕ ДАЕТСЯ в
МОРГАНИДАХ – М (САНТИМОРГАНИДАХ - сМ): 1М (1сМ) СООТВЕТСТВУЕТ
РАССТОЯНИЮ, на котором КРОССИНГОВЕР ПРОИСХОДИТ в 1% ГАМЕТ;
2. ФИЗИЧЕСКИЕ (ЦИТОЛОГИЧЕСКИЕ) КАРТЫ ХРОМОСОМ – ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ЛОКУСА КОНКРЕТНОГО ГЕНА в ХРОМОСОМЕ, РАЗНЫЕ МЕТОДЫ –
ПЕРЕКРЫВАЮЩИХСЯ ДЕЛЕЦИЙ, АНАЛИЗ РЕСТРИКТОВ и др.;
РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ МЕТОДОВ ВАРЬИРУЕТ; ГЕНЕТИЧЕСКОЕ
РАССТОЯНИЕ в 1М (1сМ) СООТВЕТСТВУЕТ ФИЗИЧЕСКОМУ РАССТОЯНИЮ
ПОРЯДКА 1000-2000 п.н.;
ПРИМЕЧАНИЕ: КАРТИРОВАНИЕ – ПУТЬ от “ПРЯМОЙ ГЕНЕТИКИ” к
“ОБРАТНОЙ ГЕНЕТИКЕ”;
ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ (ХРОМОСОМНЫЕ
АБЕРРАЦИИ или ПЕРЕСТРОЙКИ) 1. ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ, в отличие от ГЕННЫХ, не
ДАЮТ НОВОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ (ГЕНЕТИЧЕСКОЙ)
ИНФОРМАЦИИ; ОНИ – ИНСТРУМЕНТ КОМБИНАТИВНОЙ
ГЕНОТИПИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ; ЗАКЛЮЧАЮТСЯ в
СОКРАЩЕНИИ или УВЕЛИЧЕНИИ ЧИСЛА
ОПРЕДЕЛЕНЕНЫХ ГЕНОВ (ИЗМЕНЕНИЕ ДОЗЫ ГЕНОВ),
ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИИ ГЕНОВ между ХРОМОСОМАМИ,
ИЗМЕНЕНИИ ПОЛОЖЕНИЯ ГЕНОВ в ХРОМОСОМЕ;
2. СТРУКТУРНОЙ ПРЕДПОСЫЛКОЙ ХРОМОСОМНОЙ
МУТАЦИИ ЯВЛЯЕТСЯ НАРУШЕНИЕ ее ЦЕЛОСТНОСТИ РАЗРЫВ;
ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ: ТИПЫ МУТАЦИЙ 3. ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ: ДЕЛЕЦИЯ (ПОТЕРЯ УЧАСТКА
ХРОМОСОМЫ – ЧАСТИЧНАЯ МОНОСОМИЯ, на КОНЦЕ – ДЕФИШЕНСИ,
ВНУТРЕННИЙ УЧАСТОК – ИНТЕРСТИЦИАЛЬНАЯ, АЦЕНТРИЧЕСКАЯ –
ТЕРЯЕТСЯ в МИТОЗЕ), ДУПЛИКАЦИЯ (УДВОЕНИЕ УЧАСТКА, может быть
многократное), ТРАНСЛОКАЦИЯ (УЧАСТОК, ТЕРЯЕМЫЙ одной
ХРОМОСОМОЙ, ПРИКРЕПЛЯЕТСЯ к другой; ОБМЕН ДЕЛЕЦИРОВАННЫМИ
УЧАСТКАМИ между НЕГОМОЛОГИЧНЫМИ ХРОМОСОМАМИ –
РЕЦИПРОКНАЯ ТРАНСЛОКАЦИЯ, при КОНЪЮГАЦИИ в МЕЙОЗЕ 2-х
ХРОМОСОМ с РЕЦИПРОКНОЙ ТРАНСЛОКАЦИЕЙ ОБРАЗУЕТСЯ т.н.
КВАДРИВАЛЕНТ, МОГУТ ВОЗНИКАТЬ ПОЛИВАЛЕНТЫ при УЧАСТИИ в
КОНЪЮГАЦИИ более 2-х ХРОМОСОМ с такими ТРАНСЛОКАЦИЯМИ; если
ТЕРЯЕМЫЙ УЧАСТОК ПРИКРЕПЛЯЕТСЯ к “своей” ХРОМОСОМЕ ТРАНСПОЗИЦИЯ); при РАЗРЫВАХ 2-х ХРОМОСОМ в ЦЕНТРОМЕРАХ
МОЖЕТ ПРОИЗОЙТИ ЦЕНТРИЧЕСКОЕ СЛИЯНИЕ ФРАГМЕНТОВ
НЕГОМОЛОГИЧНЫХ ХРОМОСОМ – РОБЕРТСОНОВСКАЯ
ТРАНСЛОКАЦИЯ или такого СЛИЯНИЯ не ПРОИСХОДИТ – в обоих
случаях МЕНЯЕТСЯ МОРФОЛОГИЯ и ЧИСЛО ХРОМОСОМ; ПОВОРОТ
УЧАСТКА ХРОМОСОМЫ на 180о – ИНВЕРСИЯ;
ХРОМОСОМЫ и ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА 1. ОПИСАНО порядка 1000 ХРОМОСОМНЫХ СИНДРОМОВ (ХРОМОСОМНЫХ
БОЛЕЗНЕЙ): в ПЕРЕЧЕНЬ ВКЛЮЧЕНЫ СИНДРОМЫ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ
ИЗМЕНЕНИЕМ ЧИСЛА ОТДЕЛЬНЫХ ХРОМОСОМ –МОНОСОМИИ, ТРИСОМИИ;
2. СОГЛАСНО СОВРЕМЕННЫМ ДАННЫМ –
не менее 50% СПОНТАННЫХ (САМОПРОИЗВОЛЬНЫХ) АБОРТОВ или
ВЫКИДЫШЕЙ ОБУСЛОВЛЕНО ХРОМОСОМНЫМИ МУТАЦИЯМИ;
ЧАСТОТА ХРОМОСОМНЫХ АНОМАЛИЙ среди
НОВОРОЖДЕННЫХ – 0,7%, среди МЕРТВОРОЖДЕННЫХ –
5%; ХРОМОСОМНЫЕ АНОМАЛИИ у 2-х - 4-х НЕДЕЛЬНЫХ АБОРТУСОВ – 6070%, у АБОРТУСОВ 1-го ТРИМЕСТРА БЕРЕМЕННОСТИ – 50%, у АБОРТУСОВ
2-го ТРИМЕСТРА – 25-30%; у ПЛОДОВ, ПОГИБШИХ после 20 НЕДЕЛЬ
БЕРЕМЕННОСТИ, – 7%;
3. ПРИЗНАКИ, УКАЗЫВАЮЩИЕ на ВОЗМОЖНОСТЬ ХРОМОСОМНОЙ АНОМАЛИИ:
ОТСТАВАНИЕ РЕБЕНКА в ФИЗИЧЕСКОМ и ПСИХИЧЕСКОМ РАЗВИТИИ,
КАРЛИКОВОСТЬ, ЧЕРЕПНО-ЛИЦЕВОЙ ДИСМОРФИЗМ, ПОРОКИ РАЗВИТИЯ
ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ;
4. ВЕРОЯТНОСТЬ РОЖДЕНИЯ РЕБЕНКА с ХРОМОСОМНОЙ АНОМАЛИЕЙ ВЫШЕ,
если ВОЗРАСТ ЖЕНЩИНЫ 35 ЛЕТ и БОЛЕЕ; ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ
НАСЛЕДУЮТСЯ РЕБЕНКОМ чаще от МАТЕРИ; если в СЕМЬЕ есть РЕБЕНОК с
ХРОМОСОМНОЙ МУТАЦИЕЙ, то ВЕРОЯТНОСТЬ 2-го БОЛЬНОГО РЕБЕНКА
ВЫШЕ;