СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ЦИТОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ХРОМОСОМ. ПОНЯТИЕ О ГЕТЕРО- И ЭУХРОМАТИНЕ, ПОЛОВОМ ХРОМАТИНЕ

Наиболее подходящей фазой для исследования хромосом является мета-фаза митоза. Для изучения хромосом чаще используют препараты кратко­временной культуры крови, полученные через 48-72 ч после взятия крови, но могут быть использованы клетки костного мозга и культуры фибробластов.

При приготовлении препаратов хромосом к культуре клеток добавляют колхицин, который разрушает веретено деления и останавливает деление клетки в метафазе. Затем клетки обрабатывают гипотоническим раствором, после чего их фиксируют и окрашивают. Для окраски хромосом чаще используют краситель Романовского-Гимзы, 2 % ацеткармин или 2 % ацетарсеин. Они окрашивают хромосомы целиком, равномерно (рутинный метод) и могут быть использованы для выявления численных аномалий хромосом человека (45, 47 и т. д.).

Для получения детальной картины структуры хромосом, идентификации (определения) отдельных хромосом или их сегментов используют различные способы дифференциального окрашивания. Один из них -G-метод: по длине хромосомы выявляется ряд окрашенных и неокрашенных полос. Че­редование этих полос и их размеры строго индивидуальны и постоянны для каждой пары гомологичных хромосом, поэтому при дифференциальной окраске можно легко определить, к какой паре относится хромосома, если даже пары сходны между собой по размерам и форме. Например, хромосомы 13, 14, 15-й пар трудно отличить при равномерной окраске, а при диффе­ренциальной - рисунок исчерченности (чередование и размер темных и светлых полос) неодинаков (см. рис. 7).

Хроматин клеточного ядра подразделяется на два основных типа: на эу- и гетерохроматин. Это наследственный материал различной степени спирализации и упаковки белками различной степени конденсации.

Эухроматин (от греч. eu - полностью и chroma - цвет) в метафазных хромосомах виден в виде светлых полос. В интерфазе (между делением

Рис.7.Схематические карты хромосом человека при их дифференциальной oкраске

клетки, когда ядро оформленное) находится в деспирализованном состоянии, то есть образует невидимые в световой микроскоп фибриллы (от новолат. Fibrilla- волоконце, ниточка). Как правило, в эухроматине находятся струк­турные активные уникальные гены, которые контролируют развитие приз­наков организма. Эухроматин менее плотно упакован и доступен для фер­ментов РНК-полимераз, обеспечивающих синтез и-РНК, а затем синтез белков.

Гетерохроматин определяется в метафазных хромосомах при дифферен­циальном окрашивании в виде темных полос различных размеров, состоящих ич конденсированной (спирализованной) плотно упакованной молекулы ДНК. Даже в интерфазном ядре гетерохроматин в виде глыбок хорошо виден в снеговой микроскоп. Чаще всего он расположен вокруг ядрышка и около ядерной оболочки. Переписывания информации и-РНК с данных участков не происходит. Эти гены неактивны.

Различают также структурный и факультативный гетерохроматин. Струк­турный гетерохроматин в интерфазном ядре спирализован, плотно упакован и в метафазных хромосомах постоянно обнаруживается вокруг центромеры во всех 46 хромосомах (составляет около 13 % от генома). Расположение темных полос для каждой пары хромосом строго индивидуально. Функция структурного гетерохроматина в целом пока неясна.

Факультативный гетерохроматин появляется в интерфазном ядре не всегда. Он представляет собой спирализованный эухроматин. В метафазных хромо­сомах факультативный гетерохроматин не обнаруживают. Например, в ядрах клеток женщин в диплоидном наборе имеется две Х-хромосомы, одна из которых полностью инактивирована (спирализована, плотно упакована) уже па ранних этапах эмбрионального развития и видна в виде глыбки гетеро­хроматина, прикрепленного к оболочке ядра. Благодаря этому женские и муж­ские организмы уравновешиваются по количеству функционирующих генов, сцепленных с полом, так как у мужчин одна Х-хромосома и одна доза генов Х-хромосомы. Инактивированная Х-хромосома называется половым хрома­тином или тельцем Барра. Половой хроматин обычно определяют путем ана­лиза эпителиальных клеток в соскобе слизистой оболочки щеки. Отсутствие тельца Барра у женщин свидетельствует о хромосомном заболевании - син­дроме Шерешевского-Тернера (кариотип 45, ХО). Присутствие у мужчин тель­ца Барра свидетельствует о наследственном заболевании - синдроме Клайнфельтера (кариотип 47, XXV).

Ученые считают, что в клетках по мере специализации все большее число генов инактивируется (выключается), эухроматин переходит в гетерохрома­тин.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ

Основные понятия и термины в современной генетике

Для изучения медицинской генетики необходимо знать основные термины и понятия, которые используются и в общей генетике.

Наследственность - это свойство живых организмов сохранять генетическую информацию и признаки предков и передавать их в ряду поколений.

Наследование - это процесс воспроизведения признаков предков в последовательных поколениях.

Гомологичные хромосомы - одинаковые по размерам, по форме, по составу генов, но разные по происхождению: одна - от отца другая - от матери.

Ген - это участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру полипептида.

Аллельные гены - гены, которые локализованы в гомологичных хромосомах в одинаковых локусах и кодируют один и тот же признак или его вариации.

Гомозигота - организм, в котором данная пара аллельных генов одинакова: АА или аа.

Гетерозигота - организм, в котором пара аллелей неодинакова: Аа.

Гемизигота (от греч. hemi - полу- и зигота) - когда в диплоидном организме присутствует один ген из пары аллелей и он всегда проявляется. Например, в Х-хромосоме у мужчин в локусе, которого нет в У-хромосоме, находится один ген гемофилии, а в У-хромосоме такой ген отсутствует.

Доминантный ген (от лат. dominans - господствующий) -преобладающий, который подавляет проявление других аллелей; обозначают прописной буквой латинского алфавита.

Рецессивный ген (лат. recessus - отступление) - он проявляется только в гомозиготном состоянии; обозначают строчной буквой латинского алфавита.

Закон чистоты гамет: в процессе образования гамет в каждую из них попадает только один ген из аллельной пары. Цитологически это объясняется мейозом: в анафазе мейоза гомологичные хромосомы рас­ходятся и вместе с ними расходятся аллельные гены.

Генотип - совокупность генов данного организма. Однако часто под генотипом понимают одну или две пары аллелей (гомозиготы и гетерозиготы).

Фенотип - совокупность признаков данного организма (внешних и внутренних). Он развивается в результате взаимодействия генотипа с внеш­ней средой. В фенотипе реализуются не все генотипические возможности, а лишь часть их, для которых были конкретные оптимальные условия. Фе­нотип - это частный случай реализации генотипа в конкретных условиях.

Медицинская генетика (и генетика человека) опирается на общие прин­ципы, полученные первоначально в исследованиях на растениях и животных. Разобраться в простых случаях наследования у человека было невозможно без учета опытов Г. Менделя над горохом.