Хромосомная организация наследственности.

Хромосомы – ядерные структуры в которых сосредоточено более 90% генетического материала эукариотической клетки (основная часть внеядерной ДНК животной клетки находится в митохондриях) Хромосомы во взаимодействии с внехромосомными механизмами обеспечивают: а) хранение генетической информации, б) использование этой инфоиации для создания и поддержания клеточной организации, в) регуляцию считывания наследственной информации, г) удвоение (самокопирование) генетического материала, д) передачу его от материнской клетки дочерним. Изучение химической организации хромосом эукариотических клеток показало, что они состоят в основном из ДНК и белков, которые образуют нуклеопротеиновый комплекс – хроматин, получивший название за способность окрашиваться основными красителями. Эухроматин – участок хромосом, отличающиеся меньшей плотностью упаковки в неделящихся клетках и потенциально транскрибируемые. Гетерохроматин – участки характеризующиеся компактной организации и генетической инертностью. В их пределах транскрипции биологической информации не происходит.

Уровни структурной организации хромосом.

Нуклеосомная. Основу хромосомы составляет нуклеогистонная нить, состоящая из одной молекулы ДНК и белков – гистонов. Хромосомная нить состоит из отдельных структурных образований – нуклеосом. Нуклеосома состоит из гистонного ядра – кора, образованного фракциямигистонов Н2а, Н2в, Н3, Н4, по две молекулы каждой фракции (октамерная форма), и нити ДНК, накрученной на кор (коровая ДНК), длиной в 1 виток и ДНК, находящейся между двумя соседними корами. Благодаря нуклеосомной организации хроматиновая нить бриобретает структуру из повторящихся нуклеосом и напоминает нитку с бусами. Хроматиновая первый уровень компактизации хроматина. Она происходит за счет подтягивания нуклеосом в нуклеогестонной нити гистонами фракции Н1. Толщина такой фибриллы составляет 20 нм. Если учесть что диаметр самой молекулы ДНК составляет 2нм, то в состоянии фибриллы длина ее многократно укорачивается. Метафазные образуются в результате суперспирализации хроматина, которая начинается с профазы и достигает максимального проявления в метафазе митоза. Такое состояние хромосом облегчает их распределение к полюсам митотического веретена в анафазе митоза. Благодаря суперспирализации хроматина метафазные хромосомы приобретают вид компактных телец различной формы, величины и строения.

Понятие о кариотипе человека.

Кариотип человека – это хромосомный набор единичной клетки. В женском кариотипе пара половых хромосом одинаковые, обозначаются ХХ – гомологичные. В мужском кариотипе пара половых хромосом представлена разным – гетерологичные – ХУ. В первые в 1956г кариотип человека был установлен двумя учеными Тон и Леван, которые установили, что в кариотипе человека 46 хромосом. Термин кариотип был введен цитологом Навашеным. Метод получения препаратов хромосом человека 1. Для анализа берется венозная кровь. 2. Добавляют к крови фитогемогглютенин: для искусственного деления лейкоцитов. 3. Добавляется препарат колхицин: для того чтобы остановить деление на стадии левтобразы. На этой фазе хромосомы достигают максимальной сперализации и преобретают определенную форму телец, видимый в свет.микроскоп. 4. В клеточную смесь добавляют гипотомический раствор для набухания клеток и разрыхления хромосом. 5. Методом падающей капли клеточная смесь помещается на предметное стекло. Денверская классификация хромосом. 1 Группа А (1,2,3). Самые крупные метацентрические и субъметацентрические. 2 гр В (4,5). Крупные, субъметацентрические. 3 грС (6,7,8,9,10,11,12). Средние, субъметацентрические. 4 гр Д (13-15). Средние акроцентрические. 5. гр Е (16,17,18) Мелкие субъметацентрические. 6 гр F (19,20) Самые мелкие метацентрические. 7. гр G (21,22) Самые мелкие акроцентрические. Х-хромосома относятся к группе С. У-хромосома относятся к группе G.

Нарушение генетического гомеостаза.

Ген гомеостаз организма это постоянство генетических структур, что является обязательным условием для нормальной жизнедеятельности. Он поддерживается рядом механизмами, защищающий генетический аппарат от повреждений: 1 вырожденность генетического кода, 2 неравнозначность аминокислот в белках, 3 парность хромосом в диплоидном наборе клеток, 4 репарация ДНК, 5 восстановление повреждений ДНК с помощью ферментов. Несмотря на постоянство гомеостаза в генетическом аппарате постоянно происходят изменения. Изменчивость это фундаментальное свойство организма прибретать новее признаки. Она делится на фенотипическую и генотипическую. Фенотипическая не затрагивает генотип, не наследуется и проявляется только в модификации признака и зависит от нормы реакции. Генотипическая затрагивает генотип и наследуется. Делится на два вида: комбинотивную и мутационную. Комбинативная изменчивость проявляется в виде новых сочетаний генов в потомстве у родителей. Она всегда лежит в основе полового размножения. Мут.изменчивость –затрагивает генотип и вызывает в нем изменения на уровне генов, хромосом и целого генотипа.

Мутации.

Мутации. Геномные мутации. Они связаны с изменением числа хромосом в клетках организма. К геномным мутациям относятся: полиплоидия и анеуплоидия. Полиплоидия – это увеличение числа хромосом, кратно гаплоидному набору. Полиплоидные организмы имеют хромосомные наборы 3п, 4п, 5п и более. У человека полиплоидия приводит к гибели зародышей на различных стадиях эмбриогенеза. Анеуплоидия это изменение числа хромосом в хромосомном наборе клеток по отдельным парам гомологичных хромосом. Виды анеуплоидии: Моносомия - уменьшение хромосомного набора на 1 зромосому (2n-1). Трисомия – увеличение хромосомного набора на 1 хромосому (2n+1). Тетрасомия (двойная трисомия) увеличение хром. набора на 2 хром-ы (2n+2). Полисомия увеличение хром.набора на 3 и более число хромосом. Нуллисомия уменьшение хром.набора на 2 хромосомы (2n -2). Хромосомные мутации (аберрации) Они связаны с нарушениями структуры отдельных хромосом. В основе структурных перестроек хромосом лежат разрывы ДНК, происходящие во время кроссинговер в мейозе при гаметообразовании или под воздествием мутагенных факторов как следствие радиационного, химического и биологического мутагенеза. Хромосомные мутации подразделяются на несколько видов: Внутрихромосомные перестройки. Делеции (нехватки) потери фрагментов хромосом. Дупликации удвоение фрагментов хромосом. Инверсии повороты фрагментов на 180 градусов с последующим встраиванием их в хромосому противоположными концами. Межхромосомные перестройки. Транслокации- обмены фрагментами между хромосомами-реципрокные транслокации или переносы фрагментов с одной хромосомы на другую, негомологичную – транспозиции. Хроматидно-хомосомные обмены. Такие обмены нарушают нормальную конъюгацию гомологичных хромосом в профазе первого мейоза и приводят к сложным перестройкам хромосом в гаметах. Генные мутации (трансгенации) это нарушения происходящие в структуре генов. Причина заключается в изменениях нуклеотидного ДНК. По молекулярному механизму таких изменений генные мутации подразделяются на несколько видов. 1.Замены нуклеотидов, 2.Выпадения нуклеотидов, 3.Вставки нуклеотидов. Генные мутации приводят к изменениям в структуре кодонов генетического кода и сопровождаются соответствующими изменениями в аминокислотном составе полипептидов. Генные мутации реализуются также при нарушениях в системе репарации ДНК.