Контрольно-обучающие вопросы

1. Перечислите основные задачи клинической цитогенетики.

2.Сформулируйте основные положения «хромосомной теории наследственности».

3. Какие группы белков входят в состав хроматина?

4. Какие функции выполняют в хромосомах центромеры?

5. Какую роль играют теломеры в феномене концевой недорепликации?

6. Перечислите типы хромосом у человека.

7. Какие принципы положены в основу Денверской классификации хромосом?

8. Назовите символы, используемые для обозначения хромосомного сегмента.

9. Дайте определение термина «кариотип».

10.Какие районы выделяют в хромосоме в зависимости от степени ее спирализации?

Хромосомные мутации

 Хромосомные мутации (перестройки, аберрации) – это мутации, связанные с изменением структуры хромосом. Они не касаются количества хромосом в наборе. Структурные нарушения являются результатом одного и более разрывов в одной хромосоме (внутрихромосомные перестройки) или двух и более разрывов в разных хромосомах (межхромосомные перестройки). В любом случае происходит разрыв сахаро-фосфатных связей ДНК. Воссоединение разорванных концов осуществляется за счет ферментов репарации. Если концы хромосомных фрагментов воссоединяются как прежде, то хромосома и клетка остаются интактными. Если происходит потеря хромосомного материала или воссоединение хромосомных фрагментов в точках разрывов других хромосом, то возникают различные структурные хромосомные перестройки.

В зависимости от воздействия на фенотип структурные перестройки делят на сбалансированные и несбалансированные. При сбалансированных перестройках нет избытка или недостатка хромосомного материала, они не приводят к развитию заболевания у носителя. Несбалансированные мутации характеризуются потерей или добавлением генетической информации, и являются причиной заболевания.

Сбалансированные структурные перестройки:

● инверсии (inv) – поворот участка хромосомы в ее же пределах на 180 градусов, различают парацентрические (внутриплечевые, при этом меняется рисунок сегментизации) и перицентрические (межплечевые, с участием центромеры), они со­здают затруднения процесса конъюгации гомологичных хромосом в мейозе, в ре­зультате чего у гетерозиготных носителей инверсий происходят частые нарушения образования половых клеток;

   ● транслокации (t) – перестройка двух хромосом с переносом участка одной хромо­сомы на другую. Транслокации могут быть простыми, возникающими в результате двух разрывов на двух разных хромосомах, и комплексными, когда в них участву­ют три и более хромосом с числом разрывов 4 и более. Различают робертсоновские транслокации (rob), которые образуются при слиянии двух центромер акроцентрических хромосом – центрическое слияние, в результате возникает одна мета- или субметацентрическая хромосо­ма и число хромосом в клетке уменьшается на одну; и реципрокные транслокации (t) – происходит взаимный обмен двух негомологичных хромосом;

   ● инсерции (ins) – вставка интерстициального фрагмента одной хромосомы в точку разрыва, расположенную в другой хромосоме. По механизму она схожа с транслокацией. Происходит при наличии трех хромосомных разрывов: один разрыв выступает в качестве принимающего участка, а два других – в роли участка-донора.

Несбалансированные структурные перестройки:

● дупликации (dup) – удвоение участка какой-либо хромосомы, если удваиваемый участок располагается последовательно, то такая дупликация называется тандемной;

  ● делеции (del) – утрата части хромосомного материала, может быть концевая или терминальная делеция – потеря дистального участка в результате одного разры­ва, может быть интерстициальная делеция – утрата внутреннего сегмента хромосо­мы при наличии двух разрывов в одном плече;

● нереципрокные (несбалансированные) транслокации – участок хромосомы изменяет свое положение или включается в другую хромосому без взаимного обмена;

 ● изохромосома (i) – хромосома с двумя идентичными плечами, возникает вслед­ствие аномального деления хромосомы в области центромеры с последующей дуп­ликацией материала короткого или длинного плеча, возникает изохромосома по короткому или длинному плечу.

● дицентрическая хромосома (dic) – возникает вследствие воссоединения двух по­врежденных хромосом, несущих центромерные районы, с образованием одной хромосомы с двумя центромерами;

● изодицентрическая хромосома (idic) – изохромосома с двумя близко расположен­ными центромерными районами;

● кольцевая хромосома (r) – возникает при утрате обоих теломерных участков од­ной хромосомы с последующим воссоединением открытых концов;

● дериватные или производные хромосомы (der) – хромосомы, возникшие в результате перестроек, затрагивающих две и более хромосомы или в результате множественных перестроек внутри одной хромосомы. Термин «дериват» всегда применяется к хромосоме, имеющей интактную центромеру.

   

 

Рис.7. Структурные хромосомные перестройки.

 

Геномные мутации

Геномные мутации – это числовые хромосомные аномалии, связанные с наруше­нием численного состава хромосомного набора (кариотипа). К ним относятся полиплоидия и анеуплоидия.

Полиплоидия ((2+х) n) -  изменение числа хромосом кратное гаплоидному набору, например, триплоидия (3n) и тетраплоидия (4n). В норме в соматических клетках всегда диплоидный набор хромосом – 2n (46) и в половых клетках – гаплоидный (n). У человека зародыши с полиплоидией погибают в ранние месяцы внутриутробного развития. Описаны единичные случаи рождения детей-триплоидов с тяжелыми множественными врожденными пороками развития, несовместимыми с нормальной жизнедеятельностью. Триплоидия может возникать вследствии дигении (оплодотворение диплоидной яйцеклетки гаплоидным сперматозоидом), диандрии (обратный вариант) и диспермии (оплодотворение гаплоидной яйцеклетки двумя сперматозоидами).

     Анеуплоидия (2n±x) – изменение числа отдельных хромосом в наборе либо в сторону уменьшения (гипоплоидия – вместо двух гомологичных хромосом присутствует одна, это моносомия по данной хромосоме – 2n – 1), либо в сторону увеличения (гиперплоидия – вме­сто двух гомологичных хромосом имеются их дополнительные копии, трисомия - 2n + 1 или полисомия – 2n + (> 1)).

В основе геномных мутаций, как правило, лежит нерасхождение или анафазное отставание хромосом в мейозе. В первом случае нарушается распределение хромосом по до­черним клеткам. Хромосомы, которые в норме должны разделиться остаются соеди­ненными и вместе отходят к одному полюсу. Возможно вторичное нерасхождение – до этого в митозе, простое (однократное) – у 1-го родителя, двойное – у обоих родителей, последовательное – во всех делениях мейоза. Если нерасхождение происходит в двух и более последовательных делениях, то возникают тетра- и пентасомии.

     Хромосомный мозаицизм (2n ± x/2n) – явление одновременного наличия в организме не­скольких клеточных клонов с разным кариотипом. Мозаи­цизм может возникнуть на любой стадии эмбрионально­го развития либо в результате митотического нерасхождения хромосом, либо вследствие утраты хромосомы вследствие анафазного отставания. Моза­ики с небольшим клоном абер­рантных клеток могут иметь не выраженные фенотипические отклонения.

 

Рис.8. Схема нерасхождения хромосом в мейозе.