Фогель, Мотульски - Генетика человека - 1 (947311), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Степень разрешения зависит от стадии, на которой клетки были зафиксированы. Некоторые авторы описывают свыше 2000 сегментов (550). Обычно в поздней профазе можно увидеть 800 — 1200 сегментов (рис. 2.16). Хотя этот метод не заменяет стандартный, нсполь- 1 2 3 4 5 6 7 Х 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2! 22 У 8,44 + 0,433 8,02 ~ 0,397 6,83 ж 0,3!5 6,30 ~ 0,284 6,08 + 0,305 5,90 ~ 0,264 5,36 ~ 0,271 5,12 ~ 0,261 4,93 ~ 0,261 4,80 ч- 0,244 4,59 ~ 0,221 4,6! ~ 0,227 4,66 -~ 0,212 3,74 ~ 0,236 3,56 + 0,229 3,46 —,'- 0„2!4 3,36 ~ 0,183 3,25 ~ 0,189 2,93 ~ 0,164 2,67 Ь- О,!74 2,56 ~ 0,165 1,90 ~ 0,170 2,04 2 0,182 2,15 + 0,137 48,36+ 1,166 39,23 ~ 1,824 46,95 + 1,557 29,07 Т 1,867 29,25 ~ 1,739 39,05 2 1,665 39,05 ч- 1,77! 40,12 + 2,117 34,08 + 1,975 35,43 + 2,559 33,95 1 2,243 40,14 + 2,328 30,16 —,'- 2,339 17,08 ~ 3,227 18,74 ~ 3,596 20,30+ 3,702 41,33 ~ 2,74 33,86 + 2,771 30,93 ~ 3,044 46,54 + 2,299 45,45 + 2,526 30,89 ~ 5,002 30,48 ~ 4,932 27,!7 + 3,!82 2.
Хромосомы человека БЗ Рнс 2 !7 Схематическое изображение хромосо- мы на с«адин метафазы. (Вше1шшег, Вю!ой!е (иг Мегйх(нег, 1985.) зуемый прн рутинной диагностике, однако он полезен для более точной идентификации точек разрывов н мелких аберраций, например в случае наследуемых сбалансированных н несбалансированных транслокацнй нли особенно в цнтогенетнке опухолей. Электронна-микроскопическая картина «рамосам !490, 517), Чтобы выявить тонкую структуру хромосом человека, были использованы многочисленные методы электронной микроскопии. Современные модели организации генетического материала эукарнот булут обсуждаться в разя.
2.3, здесь же достаточно сказать, что данные электронной микроскопии нс противоречат модели, предполагающей. что хроматии состои| из сверхспирализованных нитей, причем имеется несколько порядков спирализации (рис. 2.17). Обнаружено три типа хроматиновых фибрилл: фибриллы первого типа имеют диаметр 250 А. фибриллы второго типа 100 л«и трстьего— только 30-50 А.
Имеются довольно убедительные доказательства того, что фибриллы этого последнего типа представляют собой генетически активный хроматин. Двойная спираль чистой ДИК имеет диаметр - 20 А, следовательно, фибриллы 30-50 |«соответствуют диаметру нити ДНК вместе с белками («истинами и негистонами). Фибриллы диаметром 100 А отражают, по-видимому, вторичную спиралиэацию фибрилл 30-50 А, а нити 250 А могут отражать грстичный уровень спирализации.
В метафазной хромосоме зти «|.ретичные спиралин могут иметь примерно такую укладку. как указано на рис. 2.17. Примерно девять фибрилл 250 А, вероятно, каким-то образом связаны вместе, и два таких пучка образуют различимую 64 2. Хромосомы человека аа электронно-ыакросколических изображениях спиральную структуру, характерную лля каждой хромосомы г490). В отдельных лреларатах обнаруживаются осгаткв мембраны, предположительно впервой. Некоторые исследователи счагают этот факт доказательством того, что ивтерфаэные хромосомы в разных гочках прикреплены к мембране. Следует учестэь однако, что процесс приготовления препаратов для электронной микроскопии хромосом включает целый рял иропедур, и потому трудно решиэь, существуют лв эти или другие структуры 'ю эьчо яли они являются попросту артсфактамя.
2П.2.4. Мейоэ Биологическая функвия мейоза. Благодаря митозу поддерживается постоянство числа хромосом в ряду клеточных поколений. В отличие от митоза мейотический процесс обеспечивает уменьшение (редукцию) диплоидного числа хромосом (46 у человека) наполовину до гаплоидного (23 у человека).
При оплодотворении в результате слияния двух гаплоидных половых клеток в зиготе восстанавливается диплоидное число 46, которое сохраняется во всех последующих митотических делениях. В мейозе расхождение гомологичных хромосом в разные половые клетки происходит случайно, что увеличивает генетическую изменчивость. Соматические клетки являются диплоидными (2п), они содержат обе гомологичные хромосомы одной пары, в то время как половые клетки г'аплоидны (и) н несут только один гомолог из каждой пары. Последний цикл регулярного синтеза ДНК происходит в интерфазе непосредственно перед первым мейотическим делением и предшествует фазам мейоза, показанным на рис, 2.18. Первое деление мейоза. Профаза 1.
На этой стадии становятся видимыми длинные хромосомные нити (лептотена), затем происходит конъюгапия (спаривание) гомологнчных хромосом, которая часто начинаемся с теломерных районов (зиготена). Точный молекулярный механизм конъюгации хромосом еще не известен. Две конъюгнрованные гомологичные хромосомы (называемые на этой стадии «бивалентом») формируют на субмикроскопическом уровне характерную двойную структуру, так называемый синаптонемальный комплекс (рис. 2.19). К моменту завершения конъюгаг1ии хромосомы вследствие спирализации становятся короче и толще (пахитена). В каждом биваленте обнаруживается продольная щель и становятся видимыми расположенные бок о бок четыре хроматиды (диплотена).
В то время как сестринские хрома. гиды остаются спаренными, несестринские-разделяются. На этой стадии не- сестринские хроматиды соединяются между собой в некоторых точках, образуя фигуру, напоминающую греческую букву т. Такие фигуры получили название «хиазм». Метафаза 1. Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости, а нх центро- мерные районы оттянуты к полюсам. Гомологичные хромосомы начинают разделяться, но еще удерживаются в участках хназмообразования, особенно часто — в дистальных районах. Анафаза 1. Начинается «терминалнзация» хиазм, т.е.
они перемещаются к концам хромосом и затем исчезают. Гомологичные хромосомы окончательно разделяются и перемещаются к противоположным полюсам. Образуются дочерние ядра (интеркинез). В>лорис деление мейоза В принципе, это митотическое деление удвоенного гаплоидного набора хромосом.
Как указывалось выше, мейоз начинается после завершения последнего цикла репликации ДНК, в результате чеэ о количество генетического материала в ходе первого деления остается учетверенным (2 х 2 гомологичных хромосом), но после завершения второго деления оно распределяется по четырем половым клеткам. Второй важный аспект мейоза состоит в случайном распределении негомологичных хромосом, благодаря чему существует большое число возможных комбинаций хромосом в разных половых клетках. Прн наличии у человека 23 пар хромосом число возможных комбинаций в одной гамете составляет 2ээ = 8 388 608.
Число возможных комбинаций хромосом в потомстве данной пары родителей состав- 2. Хромосомы человека бб Зиготена Лептотена ахитена Диплотена Диэкинез влетафаза 11 Рис. 2.18. Сталин мейозв. Отцовские кромосомы окрашены в черный цвет, материнские — в белый. На рисунке изображен мейоз у мужчины.
В мейозе у женшины образуется полярное тельце. Премейотический мигов Поздняя 8-фаза Реппикация ДНК уз Анафаза 11 м1. 66 2. Хромосомы человека Рис. 2Л9. Савва: электронная микрофотографии сииаптоиемальиого комплекса с точкой фиксации Вр) в середине иахитеиы (сиерматоцит мыши). Вилиы лва электроиоплотиык латервльиых плеча (!а) и темный участок средней плотности, соответствующий месту спаривания. ОвОс, У«эсера!, х 36000. 18сй!е)еппасйсг, Бс)сш)сй, ! 973.) Снрава. Сииалтонемальиый комплекс спермато- ляет 2" х 2", а в действительности еще больше — за счет кроссинговера (перекреста), происходящего во время конъюгации гомологичных хромосом.
Морфологическнм проявлением кроссинговера являются хиазмы. Каждая хиазма соответствует олному событию кроссинговера, в котором участвуют две несестринские хроматиды !рис. 2.20). Одно время активно дебатировался вопрос о том, происходит ли кроссинговер во время последнего цикла рспликации ДНК посредством механизма «выбора копии» или уже после синтеза ДНК путем разрыва и последующего крестообразного воссоединения несестринских хроматид в гомологичных сайтах (рис.
2.2!). Эта альтернатива теперь, повидимому, разрешена в пользу гипотезы «обменов». Например, в профазе ) наблюдается так называемый внеплановый синтез ДНК, который вполне может отражать цита человека. К-еитрромраа; стрелки указывают на ллотиьш участки. Верхняя и нияессяя врезки: полосы, параллельные оси сииаптоиемальиого комплекса. Увеличение х 15800; полосы могут соответствовать местам рекомбинации. (По Бо!ап', Сйтошоюша, 81, р. 330, ! 980.) процесс воссоединения концов при кроссинговере. Молекулярные механизмы рекомбинации не являются специфической проблемой генетики человека. Они обстоятельно обсуждаются в руководствах по молекулярной генетике.
Слерматагенез. С наступлением половой зрелости сперматоциты мужчины постоянно претерпевают мейотические деления. После второго мейотического деления происходит плотная упаковка ДНК н митохондрий н завершается формирование спермиев, которые приобретают способность активно двигаться. Препараты хромосом на стадии сперматогониальных митозов или на стадии мейотического деления можно получить из материала биопсии тестикул, удаленных при хирурэической операции. Хромосомы на стадии днакинеза в Разрыв, воссоединение Рис. 2.20. Кросситтговср и образование хиазм.
А. Гомологнчныс хроматнды соединены между со- бой. Б'. Происходит кроссинговер с образова- нием хназм. о. Разделение хиазм. мейозе у мужчины показаны на рис. 2.22. 1омологи еще тесно прилежат один к друз.ому в их теломерных районах, в то время как цснтромерныс районы уже начали перемещаться к полюсам. Половой бивалент четко отличается от всех остальных благодаря з'ому, что Х- и 1'-хромосомы ассоциируют нконец в конец» и хиазмы в нем не обнаруживаются.
Во время пахитены половой бивалент начинает конденсироваться раньше других и находится в клоповом пузырьке». Часть района короткого плеча Х-хромосомы и коро~кое плечо г'- хромосомы конъюгируют (рис. 2.23). Гиб- 2. Хромосомы человека б7 Обмен конеюгирующих партнеров Рис. 2.2К Разрыв и воссослинснне несесгрннских хроматид нри кроссинговере. Ф е, е 1' а 2'.Ф тв ф © '"~" ° т$~ е ,ф я ье тзйг ° *.
ф, ° ~~~~, (~ Ь Е евч~~~ер О. 'е Рис. 2.22. Мсттоз у мужчины. Стадия дивкинеза. Ясно виден бивалент ХУ ~4051 Стрелки указы- вают не хивзмы. Када- Вом чс- расс сгва авдава- дав 88 2. Хромосомы человека Ряс. 2.23, СлаРивадис коРотких плеч хРомосом Х н У в раннем мсйозс человека.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
