Хромосомный и геномный уровни организации

Лекция №3

Генетический материал эукариот имеет сложную надмолекулярную организацию, основной компонент – хромосома (термин введен в 1888 году Валдейером).

В 1972 году Кольцов писал: «в основе каждой хромосомы лежит тончайшая нить, которая представляет собой спиральный ряд молекул генов или является 1 гигантской молекулой».

Хромосома – нуклеопротеид, основой которого служит ДНК-гистон. Из двух компонентов хромосом, ДНК наиболее устойчива, гистоны постоянно обновляются. ДНК с гистонами связана ионными связями.

Количество ДНК на клетку для организмов 1 вида является величайшей постоянной. Количество ДНК в соматических клеток превосходит вдвое количество ДНК в яйцеклетках и сперматозоидах.

Каждая из хромосом имеет индивидуальную форму и соединение. Сохраняет полноту ген информации, хромосомы меняют длину в зависимости от клеточного цикла. Они максимально вытянуты в интерфазе, а в метафазе – максимально сокращены (путем спирализации). Хромосома – большая нить огромной поверхностью. При переходе от интерфазы к метафазе нарастает спирализация и упаковка хромосом.

1966 – Сассаки и Норманн выделили деспирализованную интерфазную хромосому из клеточного ядра человека, её длина - 7,5см. Передать такую нить из материнской в дочернюю невозможно. Преобразование интерфазной хромосомы. Которая идет во всей профазе митоза осуществляется от упакованной.. В результате самая крупная хромосома в кариотипе=6-8микрон. Таким образом, происходит уменьшение длины хромосомы в 10 тысяч раз. В профазе хромосомы виде структурной оформленных образований. В метафазе хромосомы принимают индивидуальную форму в экваториальной пластинке. Хромосома из2 сестринских хроматид, связанных центромерой. Центромера соединяет содержащую в хромосоме молекулу ДНК с митотическим веретеном. Центромера(кикитохор)-роль в осуществлении процесса расхождения сестринских хроматид. Хромосома – удлиненная палочковидная структура с 2 плечами. На конце-теломера(ее кольцевые участки имеют связь с делением). Центромера может находиться в разном положении в хромосоме. Метацинтрические ( по середине), акроцентрические (смещена от центра), субметацинтрические (сильно смещены), телоцентрические (1 перетяжки не хватает), спутничная (1 перетяжка,а 2 перетяжка со спутником)

В хромосоме иметься эу-и гетерохроматиновые участки. Участки эухроматина плохо воспринимают красители, в них записана вся ген информация организма в дисперимизов виде). Гетеро- :хорошо воспринимает красители в спирализ-м состоянии. Не явл-я ген информацией, не транскрибируеться. Изучение и анализ их показал, что для каждого вида характерно число 46 хромосом.

Парность: 23 пары хромосом. Гомологи(парные хромосомы) имеют одинаковое строение и число генов. 1 хромосома отца, другая-матери. Большое значение ауторепродукция хромосом (воспроизведение самой себя). Ген информация 2х дочерних клеток возникает путем деления материнских. Она происходит в синтетический период интерфазы.

Навашин и Левицкий – кариотип (совокупность числа и величины хромосом)-ген критерий вида. 1956г – Гу и Ливан определили, что нормальный кариотип=46 хромосом. Это открытие подтолкнуло к классификации хромосом, все уточнялось. На международных совещаниях Дервин, Лондон(1963), Чикаго(1966)-согласно конференций хромосомы располагаются в порядке уменьшения длины. Все разделены на 7 групп, обозначены английскими буквами. Все пары хромосом пронумерованы арабскими цифрами. Это классификация используется для системы описания человека в норме и по патологии.

Группа А – самый большие в кариотипе.

Хромосома I – 10% генома человека. Число генов – 3000. Более 160 генов связаны с разнообразными заболеваниями (Гаше, рак протоков молочной железы, катаракта, лейкемия, рак простаты, атеросклероз)

Хромосома II – меньше чем I. Тем не менее число заболеваний, связанных с мутациями в генах большое (цисцинурия, диабет, рак прямой кишки, ожирение, трубофлибия, аутосомно-рецессивная глухота, дистрофия мышц)

Хромосома III – гены связаны более чем 90 различными заболеваниями – кардиомиопатия, рак прямой кишки, лейкоз, миотоническая дистония, шизофрения)

Группа В - 2 пары крупных субметцентрических хромосом

Хромосома 4 – общее число генов ниже среднего. С этой хромосомой связана болезнь Паркинсона, фенилкетонурия, иммунный дефицит, склонность к алкоголизму.

Хромосома 5 – с генами связаны заболевания – мегапластическая анемия, коллатеральный рак, дистрофия роговицы, аутосомно-доминантная глухота, астма)

Группа С – самая большая, субметоцентричские и Х-хромосомы, определяя пол ребенка.

Хромосома 6 – диабет, лейкимия, тромбофилия, б.Паркинсона, чувствительность к туберкулезу.

Хромосома 7 – хронический грамалатоз, рак прямой кишки, вялая кожа, карликовость, панкреотит, б. коронарных артерий

Хромосома 8 – число генов мало. Мутации приводят – хондросапрома, эпилепсия, атеросклероз

Хромосома 9 – альбинизм, галактозимия, меланома, дистония, рак.

Хромосома 10 – кардиомиопатия, почечная гиперплозия, лейкимия, глиобастома, катаркта, шизоэнцефалия

Хромосома 11 – альбинизм, рак груди, глухота, иммунодефицит, мужское бесплодие, телосимия, остеропороз

Хромосома 12 – неравномерно распределены – эмфизема легких, неопатия, фенилкетонурия, синдром слезных желез

Группа D – акроцентрические хромосомы средних размеров. Характерно нарушение числа и структур

Хромосома 13 – гены синверованы недостаточно! Бедна генами – рак мочевого пузыря, глухота, недостаточность к свертыванию крови, рак поджелудочной железы

Хромосома 14 – гены важные для имуннойй системы. С мутациями связаны б. Альцгеймера, кардиомиопатия, фенилкетонурия

Хромосома 15 – не полностью секвенирована – альбинизм, синдром Байтера, Блюма, гипомилоноз, гененомастия.

Группа Е – средние, метацентрические(16,17), акроцентрические.

Хромосома 16 – рак желудка, лейкимия, полинистозная б.почек, мукополисахаридоз

Хромосома 17 – много генов: рак груди, прямой кишки, диабет, анемия, рак языка, лейкимия, дистрофия, рак яичника

Хромосома 18 – мутации в генах мало: амилоидоз, рак прямой кишки, поджелудочной железы, лимфома

Группа F - маленькие

Хромосома 19 – наиболее богата г=-ц парами нуклеотиды, иметься последовательности гомологичные на 16 хромосоме. Патологии: рак прямой кишки, атеросклероз

Хромосома 20 - 2% генома. Ожирение, экзема, слабоумие, катаракта, болезни сердца

Группа G + Y-хромосома

Хромосома 21 – 200 генов маленькие. При наличии 3 коний: б.Дауна, синдром Оушена

Хромосома 22 – нерасшифровано около 3% (I секвенирована) – шизофрения, б. Паркинсона, трисомия и моносамия, обмен хромосом

Х-хромосома (в норме ХХ)

Y-хромосома – 100 генов(мало). Объем мутаций в 100 раз выше, чем в Х. Содержаться гены, отвечающие за дифференцировку мужского пола. Ген SRY(ген самцовости) кодирует белок, ктр включает в работу многие гены других хромосом. Вызывает каскад биохимических реакций – образование яичек – синдром Мориса