ЛЕКЦИЯ 6. ХРОМОСОМНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА. СТРОЕНИЕ и ФУНКЦИИ ХРОМОСОМ в МИТОТИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ. ХРОМОСОМНЫЕ ГЕННЫЕ КАРТЫ. ХРОМОСОМНЫЕ. - презентация

1 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.

2 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.

3 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 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 г.г., СФОРМУЛИРОВАЛ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ХРОМОСОМНОЙ ТЕОРИИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ (МОРГАНИЗМ КЛАССИЧЕСКОЙ ГЕНЕТИКИ).

4 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, 2 n ) 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 (2 n ) НАБОР ХРОМОСОМ; 5. ТИП НАСЛЕДОВАНИЯ, СЦЕПЛЕННОГО с ХРОМОСОМОЙ Х;

5 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);

6 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ и СТРУКТУРА ХРОМОСОМ. ЗАКОНОМЕРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ ХРОМОСОМ в МИТОТИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ - 1. П о 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 ДВАКРАЙНИХ СТРУКТУРНЫХ ВАРИАНТА ХРОМОСОМ – ИНТЕРФАЗНЫЙ и МЕТАФАЗНЫЙ; 4. ИНТЕРФАЗНЫЙ СТРУКТУРНЫЙ ВАРИАНТ ХРОМОСОМ ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ ОПРЕДЕЛЕННЫМ РАЗНООБРАЗИЕМ от УЧАСТКА к УЧАСТКУ ХРОМОСОМЫ – ЭУХРОМАТИН и ГЕТЕРОХРОМАТИН;

7 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;

8 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 ДНК- ТЕКСТОВ и МОЛЕКУЛЯРНОЙ РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК; 6. БЛАГОДАРЯ МЕТАФАЗНОМУ ВАРИАНТУ ЗНАЧИТЕЛЬНЫЕ КОЛИЧЕСТВА НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА – ДНК – УДАЕТСЯ в МИТОЗЕ РАСПРЕДЕЛИТЬ МЕЖДУ ДОЧЕРНИМИ КЛЕТКАМИ ПРАКТИЧЕСКИ без ПОТЕРЬ;

9 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 ) иКОМПАКТИЗАЦИЯ-ДЕКОМПАКТИЗАЦИЯ в связи с ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ОПРЕДЕЛЕННЫХ БЕЛКОВ и СКЛАДЫВАНИЕМ ПЕТЛЯМИ; КОНДЕНСАЦИЯ-ДЕКОНДЕНСАЦИЯ; в ИНТЕФАЗЕ ВЗАИМОПЕРЕХОДЫ ЭУХРОМАТИН-ФАКУЛЬТАТИВНЫЙ ГЕТЕРОХРОМАТИН; 4. ПРОЦЕССЫ СПИРАЛИЗАЦИЯ-ДЕСПИРАЛИЗАЦИЯ,КОМПАКТИЗАЦИЯ-ДЕКОМПАКТИЗАЦИЯ, КОНДЕНСАЦИЯ- ДЕКОНДЕНСАЦИЯ ЗАХВАТЫВАЮТ ХРОМОСОМУ ЦЕЛИКОМ или ОТДЕЛЬНЫЕ ее УЧАСТКИ;

10 ДИНАМИКА СТРУКТУРЫ ХРОМОСОМ в МИТОТИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ: от ИНТЕРФАЗНОГО ВАРИАНТА к МЕТАФАЗНОМУ - СТРУКТУРА ДИАМЕТР СТЕПЕНЬ (в НМ) УКОРОЧЕНИЯ ( относительно БИСПИРАЛИ ДНК) * БИСПИРАЛЬ ДНК 2 1 * НУКЛЕОСОМНАЯ НИТЬ 11 7 * ХРОМАТИНОВАЯ ФИБРИЛЛА из УПАКОВАННЫХ (8-10) НУКЛЕОСОМ * ПЕТЛИ ХРОМАТИНОВОЙ ФИБРИЛЛЫ (ПЕТЕЛЬНО-ДОМЕННАЯ СТРУКТУРА) * ХРОМАТИДА - КОНДЕНСАЦИЯ МАТЕРИАЛА ХРОМОСОМ ПРИ ВСТУПЛЕНИИ КЛЕТКИ В МИТОЗ * МЕТАФАЗНАЯ ХРОМОСОМА, МАКСИ- МАЛЬНАЯ СТЕПЕНЬ КОНДЕНСАЦИИ

11 СТРУКТУРА ХРОМОСОМ в МИТОТИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ: ИНТЕРФАЗНЫЙ ХРОМАТИН - ЭУХРОМАТИН ГЕТЕРОХРОМАТИН ФАКУЛЬТАТИВНЫЙ КОНСТИТУТИВНЫЙ (МАКСИМАЛЬНО ДЕКОМПАКТИЗИ- (ВОЗНИКАЕТ путем (СОХРАНЯЕТСЯ на РОВАННЫЙ, КОМПАКТИЗАЦИИ ПРОТЯЖЕНИИ ВСЕГО АКТИВНО ЭУХРОМАТИНА, МИТОТИЧЕСКОГО ТРАНСКРИБИ- НЕТРАНСКРИБИ- ЦИКЛА): РУЕМЫЙ): РУЕМЫЙ): ОКОЛОЦЕНТРОМЕРНЫЕ УНИКАЛЬНЫЕ КОМПЕНСАЦИЯ и ТЕЛОМЕРНЫЕ И МАЛОПОВТО- ДОЗЫ ГЕНОВ - УЧАСТКИ – РЯЮЩИЕСЯ ХРОМОСОМА Х СРЕДНЕ- или ПОСЛЕДОВАТЕЛЬ- ГОМОГАМЕТНОГО МНОГОКРАТНО НОСТИ; ПОЛА у ЛЮДЕЙ; ПОВТОРЯЮЩИЕСЯ ФАКТОР НЕСПЕЦИФИ- ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ; ЧЕСКОЙ ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИИ – СТРУКТУРНАЯ, ГЕННОЙ УЧАСТИЕ в КОНЪЮГАЦИИ АКТИВНОСТИ; ХРОМОСОМ;ТЕЛОМЕРЫ - УПОРЯДОЧЕНИЕ в ОБЪЕМЕ ИНТЕРФАЗНОГО ЯДРА ЗАЩИТА ДНК от НУКЛЕАЗ, БИОТАЙМЕР;

12 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;

13 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. Е сли 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;

14 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 - с М): 1М (1 с М) 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 (1 с М) СООТВЕТСТВУЕТ ФИЗИЧЕСКОМУ РАССТОЯНИЮ ПОРЯДКА п.н. ; ПРИМЕЧАНИЕ: КАРТИРОВАНИЕ – ПУТЬ от ПРЯМОЙ ГЕНЕТИКИ к ОБРАТНОЙ ГЕНЕТИКЕ ;

15 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;

16 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 180 о – ИНВЕРСИЯ ;

17 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 – %, 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;