В чем биологический смысл гетерохроматизации одной х хромосомы?

14 ответов на вопрос “В чем биологический смысл гетерохроматизации одной х хромосомы?”

лаботамий 12-10-2019 Ответить

Ответ оставил Гость
Хроматин, его классификация. Строение хромосом.
В ядре клеток обнаруживаются мелкие зернышки и глыбки материала, который окрашивается основными красителями и поэтому был назван хроматином (от греч. chroma – краска) .
Хроматин представляет собой дезоксирибонуклеопротеид (ДНП) и состоит из ДНК, соединённой с белка-ми-гистонами или негистоновыми белками. Гистоны и ДНК объединены в структуры, которые называются нук-леосомами. Хроматин соответствует хромосомам, которые в интерфазном ядре представлены длинными перекру-ченными нитями и неразличимы как индивидуальные структуры. Выраженность спирализации каждой из хромо-сом неодинакова по их длине. Реализацию генетической информации осуществляют деспирализованные участки хромосом.
Классификация хроматина. Различают два вида хроматина:
1) эухроматин, локализующийся ближе к центру ядра, более светлый, более деспирилизованный, менее компакт-ный, более активен в функциональном отношении. Предполагается, что в нем сосредоточена та ДНК, которая в интерфазе генетически активна. Эухроматин соответствует сегментам хромосом, которые деспирализованы и от-крыты для транскрипции. Эти сегменты не окрашиваются и не видны в световой микроскоп.
2) гетерохроматин – плотно спирализованная часть хроматина. Гетерохроматин соответствует конденсированным, плотно скрученным сегментам хромосом (что делает их недоступными для транскрипции) . Он интенсивно окра-шивается основными красителями, и в световом микроскопе имеет вид тёмных пятен, гранул. Гетерохроматин располагается ближе к оболочке ядра, более компактен, чем эухроматин и содержит “молчащие” гены, т. е. гены, которые в настоящий момент неактивны. Различают конститутивный и факультативный гетерохроматин. Консти-тутивный гетерохроматин никогда не переходит в эухроматин и является гетерохроматином во всех типах клеток. Факультативный гетерохроматин может превращаться в эухоматин в некоторых клетках или на разных стадиях онтогенеза организма. Примером скопления факультативного гетерохроматина является тельце Барра – инактиви-рованная Х-хромосома у самок млекопитающих, которая в интерфазе плотно скручена и неактивна. В большинст-ве клеток оно лежит у кариолеммы.
Таким образом, по морфологическим признакам ядра (по соотношению содержания эу- и гетерохромати-на) можно оценить активность процессов транскрипции, а, следовательно, синтетической функции клетки. При её повышении это соотношение изменяется в пользу эухроматина, при снижении – нарастает содержание гетеро-хроматина. При полном подавлении функций ядра (например, в поврежденных и гибнущих клетках, при орогове-нии эпителиальных клеток эпидермиса – кератиноцитов, при образовании ретикулоцитов крови) оно уменьшается в размерах, содержит только гетерохроматин и окрашивается основными красителями интенсивно и равномерно. Такое явление называется кариопикнозом (от греч. karyon – ядро и pyknosis – уплотнение) .
Хроматин и хромосомы представляют собой дезоксирибонуклеопротеиды (ДНП) , но хроматин – это рас-крученное, а хромосомы – скрученное состояние. Хромосом в интерфазном ядре нет, они хромосомы появляются при разрушении ядерной оболочки (во время деления) .
Распределение гетерохроматина (топография его частиц в ядре) и соотношение содержания эу- и гетеро-хроматина характерны для клеток каждого типа, что позволяет осуществить их идентификацию как визуально, так и с помощью автоматических анализаторов изображения. Вместе с тем, имеются определенные общие закономер-ности распределения гетерохроматина в ядре: его скопления располагаются под кариолеммой, прерываясь в об-ласти пор (что обусловлено его связью с ламиной) и вокруг ядрышка (перинуклеолярный гетерохроматин) , более мелкие глыбки разбросаны по всему ядру.
Строение хромосом
Хромосомы представляют собой наиболее упакованное состояние хроматина. Наиболее компактные хромо-сомы видны на стадии метафазы, при этом они состоят из двух хроматид, связанных в области центромеры.
А классификацию хромосом задавайте отдельным вопросом
Maukazahn 12-10-2019 Ответить

Задание 10. Половой хроматин (Х- и Y-хроматин)
Х-хроматин (тельце Барра) – это инактивированная и конденсированная одна из двух Х-хромосом соматических интерфазных клеток женщины. В клетках женского эмбриона она инактивируется примерно на 16-20 день развития. Y-хроматин представляет собой блок гетерохроматина в длинном плече Y-хромосомы и выявляется в интерфазных ядрах соматических клеток мужчин.
Препараты полового хроматина можно приготовить, используя клетки слизистой ротовой полости, лейкоцитов, фибробластов кожи и клетки волосяной луковицы, окрашивая их ацетоорсеином или флуоресцентными красителями.
Рассмотрите фотографии препаратов Х- и Y-хроматина. Х-хроматин выявляется с внутренней стороны ядра в виде плотной, хорошо окрашенной глыбки, имеющей форму треугольника или овала. Клетки мужчины, как правило, без этой глыбки. Зарисуйте несколько клеток эпителия женщины и мужчины и обозначьте Х-хроматин,Y-хроматин.
Ответьте на вопросы:
Каков биологический смысл явления гетерохроматизации одной из двух Х-хромосом женского организма у человека и млекопитающих?
Сколько Х- и Y-хроматина выявляется в клетках при следующих кариотипах:
а) 45,Х0 (синдром Тернера-Шерешевского); 6)47,XXY; 48,XXYY; 48,XXXY (разные варианты синдрома Клайнфельтера);
в) 47,ХХХ (синдром трипло-Х);
г) 48,ХХХХ (синдром тетра-Х)?
Задание 11. Полиморфизм хромосом человека
Постоянство числа и формы хромосом у каждого биологического вида является одной из важнейших его характеристик. Однако, внутри вида между индивидуумами могут быть различия (полиморфизм) по отдельным хромосомам. Для полиморфизма хромосом человека характерно:
присутствие варианта полиморфной хромосомы во всех клетках;
передача варианта хромосомы как простого менделирующего признака от родителей к детям;
отсутствие заметного фенотипического эффекта (этот критерий не абсолютен).
Истинный полиморфизм хромосом обусловлен вариабельностью в размерах их гетерохроматиновых районов и является широко распространенным явлением, обеспечивая уникальность кариотипа каждого человека. У разных людей обнаруживаются увеличенные районы вторичных перетяжек длинных плеч аутосом 1, 9, 16 в их околоцентромерной части; вариации размеров коротких плеч всех акроцентрических хромосом; увеличенный спутник в акроцентрических хромосомах; различные размеры спутничной нити в ядрышкообразующих хромосомах и др.
Одной из самых вариабельных является Y-хромосома, т.к. примерно половина её длины представлена гетерохроматином. Длина гетерохроматинового блока варьирует от 0,8 до 1,6 мкм. Однако, как увеличение, так и уменьшение количества гетерохроматина не приводит к заметным дефектам фенотипа, жизнедеятельности и плодовитости. У человека даже наличие второй Y-хромосомы (47,XYY) не нарушает репродуктивную функцию.
Ответьте на вопросы:
Что такое эухроматин и гетерохроматин? Какие виды гетерохроматина существуют? Укажите особенности функционального состояния различных видов гетерохроматина.
Каким гетерохроматином – структурным или факультативным – представлены околоцентромерные блоки хромосом?
Какие методы окраски необходимо применить для идентификации гетерохроматиновых районов хромосом?
Эухроматина или гетерохроматина в большей степени содержит Y-хромосома? Каким гетерохроматином – структурным или факультативным – представлена дистальная часть Y-хромосомы? Каким методом окраски можно выявить этот участок Y-хромосомы?
Гетерохроматиновые или эухроматиновые районы подвержены хромосомному полиморфизму? Приводит ли полиморфизм хромосом к аномалиям фенотипа у человека?
Рекомендуемая литература
1. Биология: Учеб. для студ. мед. вузов: В 2 кн. / Под ред.
В.Н.Ярыгина. М.: Высш. шк., 1997.
2. Босток К., Самнер Э. Хромосома эукариотической клетки.
М.: Мир, 1981.
3. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика.
Новосибирск: Сиб. унив, изд-во, 2003.
4. Ченцов Ю.С. Общая цитология: Учеб. М.: Изд-во МГУ, 1995
ное пособие для самостоятельной работы студентов медицинского университета
< 0( гавители: СИ. Белянина, И.В. Сергеева, Н.В. Полуконова, Г.Л. Андронова, Л.А. Боброва, Н.А. Дурнова, Л.Е. Сигарева, Ю.В. Белоногова. Редактор Л.А. Алехнович. Подписано в печать 22.01.2008 г. Формат 60х84'/16. Бумага офсетная. Ризопечать.Усл.-печ. л. 3,57. Тираж 1000 экз.Гарнитура Тайме. Заказ № 008. 410012, г. Саратов, Большая Казачья, 112, СГМУ.
Bazar 12-10-2019 Ответить

Сайленсинг генов
, опосредованный
PcG
, и инактивация Х-хромосомы являются лучшими примерами регулируемых в
развитии переходов между активным и неактивным состояниями хроматина (
рис. 3.17
), часто называемого факультативным гетерохроматином. Он назван так в
противоположность
конститутивному гетерохроматину
(например, в
околоцентромерных доменах
), который, по умолчанию, может быть индуцирован в некодирующих и
высокоповторяющихся районах. Факультативный гетерохроматин встречается в
кодирующих районах генома, где сайленсинг генов зависит от принимаемых в
ходе развития решений, определяющих различные клеточные судьбы (а иногда и
ревертируется этими решениями).
Один из лучше всего изученных примеров образования факультативного
гетерохроматина – инактивация одной из двух Х-хромосом у самок
млекопитающих для выравнивания дозы экспрессии сцепленных с Х-хромосомой
генов с самцами, обладающими только одной Х-хромосомой (и гетероморфной
Y-хромосомой) (глава ”
Компенсация дозы у млекопитающих
“). Здесь сайленсинг генов по всей
неактивной Х-хромосоме (Xi)
индуцирует высокую степень компактизации Xi, которая видна как
тельце Бара
, локализованное на периферии ядра клеток у самок млекопитающих. Как
подсчитываются две аллели Х-хромосом и каким образом одна определенная
Х-хромосома выбирается для инактивации – эти вопросы стоят на повестке дня
сегодняшних эпигенетических исследований.
Инактивация Х-хромосомы происходит с участием большой (-17 т.н.) РНК,
Xist, которая, по-видимому, действует как первичный триггер
ремоделинга хроматина
в Xi. Хотя существует возможность образования dsRNA между
Xist
и антисмысловым транскриптом
Tsix
(экспрессируемым лишь до начала инактивации X), нет никаких
сколько-нибудь убедительных доказательств участия зависящих от
РНКи
механизмов в инициации инактивации X. Центр инактивации X (
XIC
, X inactivation center) и вероятные сайты “вхождения” или
”
докинга
” в ДНК (постулируется, что это специализированные повторяющиеся
элементы ДНК, которыми обогащены Х- хромосомы) играют роль в ассоциации
Xist-РНК и функционирования ее в качестве
молекулы-скаффолда
, декорирующей Xi в cis. Xist стимулирует
рекрутирование
, а также действие и комплекса
PRC1
(репрессивный комплекс
polycomb
), и комплекса
PRC2
, участвующих в образовании стабильной неактивной Х-хромосомы. В число
компонентов PRC2 входит, например, модифицирующий хроматин фермент
EZH2
из группы
НКМТ
, который катализирует
НЗК27meЗ
. Связыванию комплекса PRC1 могут способствовать и
НЗК27meЗ
, и механизмы, не зависящие от модификации гистонов, тогда как другие
компоненты этого комплекса, такие как
белки Ring1
, убиквитинируют
H2A
. Гетерогенность комплексов
PcG
такова, что различные его компоненты могут действовать независимо от
других компонентов комплекса. Модификации хроматина, связывание комплекса
PcG, последующее включение
гистонового варианта макроH2A
вдоль Xi и экстенсивное метилирование ДНК – все эти процессы вносят вклад
в образование структуры факультативного гетерохроматина во всей хромосоме
Xi. Коль скоро стабильная гетерохроматиновая структура установлена, для ее
поддержания Хi-РНК больше не нужна (
Avner and Heard, 2001
;
Heard, 2005
). Аналогичной формой моноаллельного сайленсинга является
геномный импринтинг
, также использующий некодирующую или антисмысловую РНК для
сайленсирования одной аллельной копии в зависимости от того, от кого из
родителей эта копия происходит (глава ”
Геномный импринтинг у млекопитающих
“). В настоящее время неясно, влияют ли
ES-клетки
от мутантных по
Dicer
мышей на процессы инактивации X или на геномный импринтинг и, если
влияют, то каким образом.
Общая парадигма компенсации дозы – классического эпигенетически
контролируемого процесса – была также исследована у других модельных
организмов, в особенности у С. elegans (
Meyer et al., 2004
; глава ”
Эпигенетическая регуляция X-хромосом у С. elegans
“) и Drosophila (
Gilfillan et al., 2004
; глава ”
Компенсация дозы у Drosophila
“). Пока что неясно, происходит ли компенсация дозы у птиц, несмотря
на тот факт, что они являются гетерогаметными организмами. У Drosophila
компенсация дозы между полами происходит не за счет инактивации Х-хромосомы
у самки, а путем двукратного усиления [up-regulation] работы единственной
Х- хромосомы самца. Любопытно, что существенными компонентами являются, как
известно, две некодирующие РНК,
roX1
и
roX2
, и их экспрессия специфична для самцов. Хотя и существуют, вероятно,
аналогичные механистические различия в каких-то деталях между мухами и
млекопитающими, ясно, что активирование
ремоделинга хроматина
и модификаций гистонов, в особенности зависящее от
MOF
ацетилирование Н4К16 на Х-хромосоме самца, играет ключевую роль в
компенсации дозы у Drosophila. Каким именно образом энзимы, модифицирующие
гистоны, такие как
MOF-ацетилтрансфераза
гистонов, “нацеливаются” на Х-хромосому самца, остается
предметом будущих исследований. Более того, полагают, что такие зависящие
от АТФ энзимы ремоделинга хроматина, как фактор ремоделинга нуклеосом (
NURF
, nucleosomere-modeling factor), являются антагонистами активностей
комплекса компенсации дозы (
DCC
, dosage compensation complex).
В совокупности в этом разделе дано описание механизмов для модификаций
хроматина, направляемых РНК, в том виде, как это происходит с
конститутивным гетерохроматином, хромосомой Xi и, возможно, также и
сайленсингом генов, опосредованным PcG. Исходя из этих любопытных
параллелей, можно постулировать, что часть РНК или неспаренных ДНК могли бы
обеспечить привлекательный первичный триггер для стабилизации комплексов
PcG
в
PREs
или “компрометированной” промоторной функции, где они могли бы
“чувствовать” качество транскрипционного процессинга. Аберрантная
или блокированная элонгация и (или) ошибки в сплайсинге могли бы
стимулировать взаимодействие между PcG, связанным с PRE, и промотором,
приводя к выключению транскрипции. Таким образом, инициация PcG-сайленсинга
индуцировалась бы переходом от продуктивной транскрипции к непродуктивной.
Сейчас только лишь начинает проясняться, в какой мере комплексы
trxG
могут использовать контроль качества РНК и (или) процессинг первичных
РНК-транскриптов как часть поддержания “включенных”
транскрипционных состояний (
Sanchez-Eisner et al., 2006
).

Ссылки:

ЭПИГЕНЕТИКА: ОБЩИЙ ОБЗОР И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Dorinis 12-10-2019 Ответить

Генетический механизм определения пола в природе обусловлен генами, локализованными на особых половых хромосомах, имеющихся в кариотипе. Пол, у которого в кариотипе одинаковые половые хромосомы, называется гомогаметным, а пол, у которого в кариотипе разные половые хромосомы, – гетерогаметным. Неполовые хромосомы кариотипа называются аутосомами.
Морфологически различающиеся половые хромосомы представляют собой пару гомологов, поскольку имеют гомологичный участок, что позволяет им конъюгировать в мейозе. Однако гомологичный участок половых хромосом гетерогаметного пола обычно очень мал, поэтому большинство их аллелей присутствуют в генотипе в единственном числе. Наличие только одного аллеля в генотипе диплоидного организма называется гемизиготой.
В природе встречаются разные варианты хромосомного определения пола. Чаще гетерогаметным полом является мужской, а гомогаметным – женский, что наблюдается у млекопитающих (рис. 4.3).
У птиц (рис. 4.4) гетерогаметным полом является женский (WZ), а гомогаметным – мужской (ZZ). У некоторых насекомых самцы и самки могут различаться числом половых хромосом (либо две одинаковые, либо одна). Наконец, у пчел самки диплоидны, а самцы – гаплоидны (возникают путем партеногенеза из неоплодотворенных яйцеклеток).
Рис. 4.3. У млекопитающих гетерогаметным полом является мужской, а гомогаметным – женский
Кариотип человека включает 44 аутосомы и 2 половые хромосомы – у женщин XX, у мужчин ХY. Однако половой кариотип не исчерпывает вопрос детерминации пола. Этот вопрос далее рассмотрен отдельно.
Половые хромосомы всегда несут различные гены, не связанные с формированием пола (например, цвет глаз у дрозофилы). Наследование генов, локализованных на половых хромосомах, получило называние сцепленного с полом наследования. Такие гены обычно обозначают в виде верхнего индекса соответствующей половой хромосомы(ХА, ХВ, Yс+ и т. д.).
Рис. 4.4. У птиц гетерогаметным полом является женский, а гомогаметным – мужской
У млекопитающих Х-хромосома имеет довольно много генов, а Y-хромосома, наоборот, мало. Так, у человека, по различным данным, Х-хромосома несет более 700 генов, а Y-хромосома – около 80. У самцов рецессивные гемизиготные гены Х-хромосомы могут проявлять свой фенотипический эффект. У самок также одна из двух Х-хромосом подвергается гетерохроматизации в раннем эмбриогенезе и инактивируется. Биологический смысл этого явления получил объяснение в гипотезе М. Лайон через механизм «дозовой компенсации», приводящий в соответствие дозы генов Х-хромосом у разных полов. Процесс гетерохроматизации Х-хромосом носит случайный характер, поэтому в разных клетках женского организма инактивированы разные Х-хромосомы(либо отцовская, либо материнская), а значит, могут функционировать разные аллели гомологичных генов.
В генетике пола выделяют также такое понятие, как наследование, ограниченное полом. Оно обусловлено генами, локализованными на аутосомах, но фенотипически проявляющимися у разных полов по-разному.
Формирование половых признаков, полового поведения – это сложный, многоступенчатый процесс, происходящий во время онтогенеза. Подробно он рассматривается в курсе биологии развития.
MrJake 12-10-2019 Ответить

Функциональная гетероплоидия распространена, по-видимому, чрезвычайно широко. По мере надобности одни гены выключаются из действия, другие включаются.
Гетерохроматизация отдельных участков хромосом (дифференциальная спирализация и гетеропикноз) быть может представляет собой механизм выключения соответствующих участков из действия. Это предположение было впервые сделано Шульцем [Schultz, 1952] и подверглось жестокой критике со стороны Гольдшмидта [Goldschmidt, 1961 ]. Гольдшмидт считал, что нет фактов, которые нуждались бы в объяснении с помощью гипотезы Шульца. Наблюдения над половым хроматином в норме и в патологии и представляют собой те факты, которые нуждаются в допущении дифференциального включения и выключения из действия отдельных унивалентов с помощью дифференциальной спирализации и гетеропикноза. Выключение из действия это сведение валентности локуса к нулю.
Включение в действие сопровождается повышением валентности соответствующего локуса. В соматических клетках двукрылых это так. Образование ламповых щеток в овогенезе амфибий также сопровождается повышением валентности деспирализованных участков. Рис [Ris, 1957] с помощью электронного микроскопа показал, что петли состоят из пучков субмикроскопических фибрилл. Хромонемы, точно так же как политенные хромосомы в ядрах двукрылых, увеличиваются при этом не только в толщину, но и в длину. Уменьшение размера хромосом типа ламповых щеток на более поздних стадиях профазы происходит, вероятно, за счет удаления материала на субмикроскопическом уровне.
Эпигенетический контроль над валентностью разных локусов хромосом имеет первостепенное значение для эволюции валентности ядра. Возможность дифференциально регулировать валентность локусов хромосом кладет предел изменению в эволюции валентности целого ядра.
(- ..ВеРна ТеБе.. -) 12-10-2019 Ответить

Корешок, придерживая его препаровальной иглой, расщепите на поперечные полоски толщиной примерно 1мм. Полоски (1-2) поместите на предметное стекло в каплю 45%-ного раствора сахарозы, накройте покровным стеклом и через слой фильтрованной бумаги слегка надавите большим пальцем.
Под малым увеличением микроскопа найдите делящиеся клетки, переведите на большое увеличение и изучите клетки, находящиеся на стадии метафазы. Зарисуйте несколько метафазных хромосом.
Задание 6. Политенные (или гигантские) хромосомы
Политенные хромосомы характерны для клеток слюнных желез личинок ряда видов двукрылых насекомых (дрозофил, хирономид). Они представляют собой лентовидные многонитчатые (до 500 нитей) образования. Формируются гигантские хромосомы в результате эндомитоза – многократной репликации ДНК в одной и той же клетке и последующем нерасхождении хромосомных нитей. По длине неоднородны – состоят из чередующихся дисков и междисков, создавая поперечную видоспецифичную исчерченность. Диски – более конденсированные участки, междиски – менее конденсированные. В таких хромосомах встречаются пуфы – локусы с рыхло упакованными фибриллами хроматина. Здесь идет активный синтез РНК.
Изучите под малым увеличением микроскопа постоянный препарат политенных хромосом. Зарисуйте участок политенной хромосомы, обозначив диски, междиски, пуфы, ядрышко.
Ответьте на вопросы:
• К интерфазным или метафазным хромосомам относятся политенные хромосомы двукрылых насекомых?
• Какое значение имеют политенные хромосомы двукрылых насекомых в цитогенетических исследованиях?
Задание 7. Хромосомы типа «ламповых щеток»
Хромосомы типа «ламповых щеток» обнаружены в ядрах ооцитов и сперматоцитов животных и растений. У человека встречаются в ооцитах I порядка на стадии диплотены профазы I мейоза. Состоят из двух гомологов, каждый из которых окружен петлями из нитчатых структур; имеется ось и хромомеры. Петли парносимметричные, они отходят от оси и представляют собой деконденсированные участки активного хроматина. Ось представлена спаренными сестринскими хроматидами. Хромомеры – участки конденсированного хроматина -соответствуют дискам политенной хромосомы. В раскрученном состоянии представляют собой петлю хромосом типа «ламповых щеток».
Рассмотрите на фотографиях строение хромосом типа «ламповых щеток». Найдите ось хромосомы, хромомеры.
Задание 8. Проверка усвоения материала
Проверьте усвоение материала по тестам из методического пособия «Основы цитологии» (с. 12, 13, 65-69).
Кариотип и идиограмма человека
Цель занятия: Знать
• Характеристику карнотита человека;
• Денверскую и Парижскую классификации хромосом человека.
Уметь
• Идентифицировать хромосомы человека до групп.
• Использовать знания о кариотипе человека для выявления геномных мутаций. -39-
Ознакомиться
• С методикой приготовления препаратов хромосом человека.
• С современными методами индентификации хромосом человека.
• С полиморфизмом кариотипа человека.
• С показаниями для проведения цитогенетического анализа человека.
Внеуадиторная работа Задание 1. Кариотип
Каждый вид имеет характерный и постоянный для него хромосомный набор – кариотип. В характеристику кариотипа входят диплоидное (2n) число хромосом, размеры и форма их, наличие перетяжек и спутников, соотношение длин плеч, чередование эу- и гетерохроматина.
Ознакомьтесь с хромосомными числами (2n) ряда видов животных и растений (табл. 1).
Ответьте на вопросы:
• Зависит ли число хромосом в кариотипе от уровня организации вида?
• В чем суть правила парности хромосом в диплоидном наборе?
• Какие хромосомы в кариотипе называют аутосомами, половыми хромосомами?
• Отличаются ли кариотипы мужских и женских организмов?
• Напишите хромосомные формулы мужчины и женщины.
• В чем суть правила индивидуальности хромосом?
Таблща 1
Хромосомные числа ряда видов животных и
растений
Виды
2п
Виды
2п
Человек
Сазан
Горилла
Речной рак
Шимпанзе
Таракан
Собака
Аскарида
Кошка
Малярийный плазмодий
Свинья
Осел
Радиолярия
Крыса
Пшеница
Мышь
Лук
Курица
Картофель
Задание 2. Строение метафазной хромосомы
Пользуясь материалом занятия «Воспроизведение на клеточном уровне. Жизненный цикл клетки» ответьте на вопросы:
• На какой стадии митотического цикла происходит удвоение хромосом? Как называются образующиеся в этот период две, морфологически идентичные, нити?
• На какой стадии митоза морфологическое строение хромосом становится хорошо выраженным?
• Какие выделяют типы метафазных хромосом в зависимости от локализации центромерного района в хромосоме?
• Какие хромосомы называются спутничными?
• Всегда ли в районе вторичной перетяжки хромосом локализуется ядрышко?
• Отличаются ли по морфологии половые х- и у- хромосомы друг от друга?
• С какими аутосомами сходны по морфологии Х-хромосома и Y-хромосома?
Строение и роль разных участков метафазных хромосом
Изучите по табл. 2 особенности строения разных участков метафазной хромосомы. Зарисуйте схему строения метафазной хромосомы и обозначьте короткое и длинное плечи хромосомы, хроматиды, первичную и вторичную перетяжку, спутник, теломеры.
Задание 3. Методика приготовления метафазных хромосом человека
Ознакомьтесь с основными этапами приготовления препаратов метафазных хромосом человека.
Объектом для приготовления препаратов могут служить делящиеся клетки костного мозга, ткани семенника, хорион, фибробласты кожи, клетки амниотической жидкости.

Наиболее удобным объектом является культура лимфоцитов периферической крови – берут 1-2 мл венозной крови и добавляют её в смесь питательной среды с фитогемагглютинином (стимулятором митоза). Культивирование лимфоцитов составляет 48-72 часа.
Для остановки процесса деления клеток на стадии метафазы используют колхицин. Для получения четких метафазных пластинок клетки помещают в гипотонический раствор хлорида кальция или цитрата натрия, где они набухают, разрываются, хромосомы разобщаются и свободно располагаются в цитоплазме.
В результате образуется клеточная суспензия, которую фиксируют смесью метанола и уксусной кислоты (3:1), наносят на предметное стекло, высушивают и окрашивают красителем.
Анализируют препараты под большим увеличением микроскопа с использованием иммерсионного объектива, отыскивая такие метафазные пластинки, в которых хромосомы располагаются в одной плоскости, и фотографируют их.
Задание 4. Основные методы окрашивания хромосом
Ознакомьтесь по табл. 3 с основными методами окрашивания хромосом человека.
Определить число, структуру и групповую принадлежность хромосом (Денверская классификация) позволяет простой метод равномерной окраски хромосом – рутинный
-43-

(стационарная таблица в учебной комнате). Но индивидуализировать хромосомы (Парижская классификация) можно только с помощью методов дифференциальной окраски, которые основаны на неоднородности (гетерогенности) хромосом по длине, что проявляется в наличии темных поперечных полос – мест связывания с определенным красителем (рис.1).
Поперечным темным полосам (бэндам), выявляемым с помощью дифференциальной окраски, присвоены определенные номера, относительно них картируют гены.
Гетерогенность хромосом по длине обусловлена различным чередованием эу- и гетерохроматина в хромосоме; асинхронностью репликации и конденсации отдельных районов хромосомы, например, хромосомы группы А содержат больше эухроматина и поэтому быстрее реплицируются и позднее конденсируются, Y-хромосома более гетерохроматизирована и поэтому реплицируется позднее, а конденсируется быстрее; различным нуклеотидным составом хромосом.
Задание 5. Показания для цитогенетического анализа хромосом
Показаниями к исследованию хромосом человека служат:
1. Подозрение на хромосомную болезнь.
2. Наличие у ребенка множественных врожденных пороков развития.
3. Многократные (более двух) спонтанные выкидыши, мертворождения.
4. Нарушение репродуктивной функции у женщин или мужчин.
5. Существенная задержка умственного и физического развития у ребенка.
6. Лейкозы.
7. Оценка мутационных воздействий.
-44-
Аудиторная работа

Рис.1. Хромосомы человека (группы, схема сегментации, центромерный индекс (Парижская классификация)
Задание 6. Изучение метафазных хромосом человека на препаратах
Рассмотрите под иммерсионным объективом микроскопа препарат метафазных хромосом человека (рутинная окраска)
Найдите метафазную пластинку с хорошим разбросом всех хромосом.
Подсчитайте количество хромосом. Различаются ли они по размеру и форме?
Найдите метацентрические, субметацентрические, акро-центрические хромосомы.
Можно ли при такой окраске выделить половые хромосомы?
Задание 7. Идиограмма человека
Графический рисунок кариотипа называется идиограммой (рис. 2). На идиограмме хромосомы гаплоидного набора расположены в порядке уменьшения их длины. Хромосомы объединены в группы в зависимости от длины, положения центромеры, наличия вторичных перетяжек и спутников.
Пользуясь стационарным стендом в учебной аудитории «Кариотип человека» заполните табл. 4 «Характеристика метафазных хромосом человека».
Ответьте на вопросы:
• Какие хромосомы в кариотипе человека являются мета-, субмета- и акроцентрическими?
• Какие хромосомы имеют вторичную перетяжку, связанную с ядрышковым организатором и не связанную с ним?
• Какие хромосомы являются спутничными?

Рис. 2. Идиограмма хромосомного набора мужчины.
-48-

-49-
Задание 8. Центромерный индекс
Центромерный индекс (Ic) – это отношение длины короткого плеча ко всей длине хромосомы, выраженное в процентах или долях единицы. Центромерный индекс метацентрических хромосом от 45 до 50% (0,45 – 0,5), субметацентрических хромосом – от более 25 до 45% (0,25 – 0,45), акроцентрических -меньше или равен 25% (0,25).
Вычислите центромерные индексы Х- и Y-хромосом, если известно, что длина Х-хромосомы в среднем 6,8 мкм, длина короткого плеча – 2,6 мкм; длина Y-хромосомы – 2,8 мкм, длина короткого плеча – 0,5 мкм.
К какому типу хромосом относятся Х- и Y-хромосомы с учетом их центромерного индекса?
Задание 9. Кариотипический анализ (УИРС)
Основная задача кариотипического анализа состоит в установлении качественных и количественных отклонений хромосом от нормы.
Ознакомьтесь с методическими указаниями кариотипического анализа человека и проанализируйте по рис. 3 или 4 предложенные фотографии метафазных пластинок (рутинная окраска).
Методические указания к кариотипическому анализу метафазных хромосом человека
1. На метафазной пластинке найдите крупные хромосомы группы А, подсчитайте из количество и обозначьте каждую хромосому буквой А.
2. Найдите крупные субметацентричные хромосомы группы В, подсчитайте их количество, обозначьте каждую хромосому буквой В.
3. Найдите средние акроцентрические хромосомы группы D, подсчитайте их число, обозначьте каждую хромосому буквой D.
4. Найдите мелкие акроцентричные хромосомы группы G, подсчитайте их число, обозначьте каждую хромосому буквой G. Обратите внимание, что Y-хромосома по своим параметрам является мелким акроцентриком и поэтому идентифицируется вместе с хромосомами группы G.
5. Найдите мелкие метацентрические хромосомы группы F, подсчитайте их число, обозначьте каждую хромосому буквой F.
6. Найдите мелкие метацентрические хромосомы группы Е, подсчитайте их число, обозначьте каждую хромосому буквой Е.
7. Оставшиеся средние субметацентрические хромосомы обозначьте буквой С, подсчитайте их число, учитывая, что Х-хромосома по своим параметрам является субметацентриком и поэтому идентифицируется вместе с хромосомами группы С.
Ответьте на вопросы:
• Мужчине или женщине принадлежит исследуемый кариотип?
• Имеются ли (и какие) количественные нарушения в анализируемом хромосомном наборе?
• Напишите хромосомную формулу проанализированного кариотипа человека.
• Позволяет ли рутинный метод окраски индивидуализировать все хромосомы внутри каждой группы?
• Вычислите центромерный индекс для всех хромосом группы А. Для этого измерьте длину каждой хромосомы и длину её короткого плеча. По центромерному индексу определите тип каждой хромосомы группы А.

Задание 10. Половой хроматин (Х- и Y-хроматин)
Х-хроматин (тельце Барра) – это инактивированная и конденсированная одна из двух Х-хромосом соматических интерфазных клеток женщины. В клетках женского эмбриона она инактивируется примерно на 16-20 день развития. Y-хроматин представляет собой блок гетерохроматина в длинном плече Y-хромосомы и выявляется в интерфазных ядрах соматических клеток мужчин.
Препараты полового хроматина можно приготовить, используя клетки слизистой ротовой полости, лейкоцитов, фибробластов кожи и клетки волосяной луковицы, окрашивая их ацетоорсеином или флуоресцентными красителями.
Рассмотрите фотографии препаратов Х- и Y-хроматина. Х-хроматин выявляется с внутренней стороны ядра в виде плотной, хорошо окрашенной глыбки, имеющей форму треугольника или овала. Клетки мужчины, как правило, без этой глыбки. Зарисуйте несколько клеток эпителия женщины и мужчины и обозначьте Х-хроматин,Y-хроматин.
Ответьте на вопросы:
• Каков биологический смысл явления гетерохроматизации одной из двух Х-хромосом женского организма у человека и млекопитающих?
• Сколько Х- и Y-хроматина выявляется в клетках при следующих кариотипах:
а) 45,Х0 (синдром Тернера-Шерешевского); 6)47,XXY; 48,XXYY; 48,XXXY (разные варианты синдрома Клайнфельтера);
в) 47,ХХХ (синдром трипло-Х);
г) 48,ХХХХ (синдром тетра-Х)?
Задание 11. Полиморфизм хромосом человека
Постоянство числа и формы хромосом у каждого биологического вида является одной из важнейших его характеристик. Однако, внутри вида между индивидуумами могут быть различия (полиморфизм) по отдельным хромосомам. Для полиморфизма хромосом человека характерно:
• присутствие варианта полиморфной хромосомы во всех клетках;
• передача варианта хромосомы как простого менделирующего признака от родителей к детям;
• отсутствие заметного фенотипического эффекта (этот критерий не абсолютен).
Истинный полиморфизм хромосом обусловлен вариабельностью в размерах их гетерохроматиновых районов и является широко распространенным явлением, обеспечивая уникальность кариотипа каждого человека. У разных людей обнаруживаются увеличенные районы вторичных перетяжек длинных плеч аутосом 1, 9, 16 в их околоцентромерной части; вариации размеров коротких плеч всех акроцентрических хромосом; увеличенный спутник в акроцентрических хромосомах; различные размеры спутничной нити в ядрышкообразующих хромосомах и др.
Одной из самых вариабельных является Y-хромосома, т.к. примерно половина её длины представлена гетерохроматином. Длина гетерохроматинового блока варьирует от 0,8 до 1,6 мкм. Однако, как увеличение, так и уменьшение количества гетерохроматина не приводит к заметным дефектам фенотипа, жизнедеятельности и плодовитости. У человека даже наличие второй Y-хромосомы (47,XYY) не нарушает репродуктивную функцию.
Ответьте на вопросы:
· Что такое эухроматин и гетерохроматин? Какие виды гетерохроматина существуют? Укажите особенности функционального состояния различных видов гетерохроматина.
· Каким гетерохроматином – структурным или факультативным – представлены околоцентромерные блоки хромосом?
· Какие методы окраски необходимо применить для идентификации гетерохроматиновых районов хромосом?
· Эухроматина или гетерохроматина в большей степени содержит Y-хромосома? Каким гетерохроматином – структурным или факультативным – представлена дистальная часть Y-хромосомы? Каким методом окраски можно выявить этот участок Y-хромосомы?
· Гетерохроматиновые или эухроматиновые районы подвержены хромосомному полиморфизму? Приводит ли полиморфизм хромосом к аномалиям фенотипа у человека?
.
ZloyMen 12-10-2019 Ответить

Хроматин
не однороден по своей структуре; он выступает в различных формах упаковки
– от фибриллы высококонденсированного хроматина (известного как
гетерохроматин) до менее компактизированной формы, где гены обычно
экспрессируются (известной как
эухроматин
).
Хроматин, этот состоящий из
ДНК
и
нуклеосом
полимер, является динамической молекулой, существующей во многих
различных конфигурациях. Ранее в течение длительного времени хроматин
разделяли на эухроматин и гетерохроматин исходя из картины окрашивания ядра
красителями, которые цитологи использовали для визуализации
ДНК.Эухроматин,
представляя собой деконденсированный хроматин,
может быть активным или неактивным в отношении транскрипции.
Гетерохроматин можно определить в широком смысле как
высококомпактизированный и “молчащий” хроматин. Он может
существовать как постоянно молчащий хроматин (
конститутивный гетерохроматин
), где гены организма лишь изредка экспрессируются в клетках любого типа,
или как хроматин, репрессированный в некоторых клетках в ходе
специфического клеточного цикла или на специфической стадии развития (
факультативный гетерохроматин
). Таким образом, имеется спектр состояний хроматина, и накопленная за
многие годы литература позволяет предполагать, что хроматин является
высокодинамичной структурой.
Гены, оказавшиеся в ненормальном соседстве с гетерохроматином в результате
либо перестройки, либо транспозиции [transposition], обнаруживают мозаичный
фенотип, показывая тем самым, что данный ген оказался сайленсированным в
некоторых клетках, в которых в норме он активен (эффект положения
мозаичного типа –
PEV
, position-effect variegation).
Сайленсинг
, происходящий при PEV, можно приписать упаковке репортерного гена в
гетерохроматиновой форме; это показывает, что формирование гетерохроматина,
будучи однажды инициировано, может распространяться и охватывать
близлежащие гены.
Формирование гетерохроматина решающим образом зависит от метилирования
гистона НЗ по лизину 9, с сопутствующей ассоциацией белка гетерохроматина 1
(
НР1
– Heterochromatin Protein 1) и других взаимодействующих белков, в том
числе НЗК9-метилтрансфераз; множественные взаимодействия этих белков
необходимы для поддержания и распространения гетерохроматина.
“Нацеливание” на гетерохроматин, в том числе накопление
НЗК9mе
, происходит, по-видимому, с участием машинерии РНК-интерференции (
RNAi
), однако играют роль и специфические ДНК- белковые взаимодействия.
Пока точно не установлена роль
гетерохроматина, на долю которого
приходится значительная часть генома
человека. Гетерохроматин конденсирован в
течение практически всего клеточного цикла,
он неактивен и реплицируется поздно.
Большинство участков конденсированы и
неактивны во всех клетках (
конститутивный гетерохроматин ), хотя
другие, например Х-хромосома, могут быть как
конденсированными и неактивными, так и
деконденсированными и активными (
факультативный гетерохроматин ). Если из-за
хромосомных аберраций гены оказываются
рядом с гетерохроматином, то активность
таких генов может изменяться или даже
блокироваться. Поэтому проявления
хромосомных аберраций, таких, как
дупликации или делеции, зависят не только
от затронутых локусов, но и от типа
хроматина в них.
Широко распространено мнение о
генетической инертности гетерохроматина.
Поскольку его истинные функции нельзя
считать установленными, эта точка зрения по
мере накопления знаний о гетерохроматине
может измениться. Уже сейчас в нем находят
активно экспрессирующиеся гены.
Гетерохроматизация определенных участков
хромосом часто сопровождается подавлением
транскрипции имеющихся в них генов. В
процесс гетерохроматизации могут быть
вовлечены протяженные участки хромосом и
даже целые хромосомы.Резюме: Гетерохроматин
(heterochromatin) [греч. heteros
— другой, разный, chroma (chromatos) — цвет,
окраска и лат. -in(e) — суффикс,
обозначающий «подобный»] – сильно
окрашиваемые участки хроматина,
остающиеся в конденсированном состоянии в
течение всего клеточного цикла. Гетерохроматин —
компактная неактивная часть хроматина, в
которой содержится множество высоко
повторяющихся нуклеотидных
последовательностей и лишь небольшое
количество генов. Гетерохроматин характеризуется
высоким уровнем метилирования гистона H3 по
двум лизиновым остаткам в комбинации с
отсутствием признаков ацетилирования, а
также присутствием специального
гетерохроматинового белка (HP1). Термин «Гетерохроматин»
предложен Э. Хейтцем в 1922 г.
Смотрите также:
ГЕТЕРОХРОМАТИН
Molak 12-10-2019 Ответить

Так, в клетках женского организма одна из Х-хромосом полностью инактивирована путем гетерохроматизации уже на ранних этапах эмбрионального развития. Ее можно обнаружить в виде глыбки гетерохроматина на периферии ядра. Такая инактивированная Х-хромосома называется половым хроматином, или тельцем Барра.
Благодаря гетерохроматизации Х-хромосомы в клетках женского организма происходит выравнивание количества генов, функционирующих в мужском и женском организмах, поскольку у мужчин имеется только одна Х-хромосома.
Эухроматиновые регионы хромосом в интерфазном ядре не видны, поскольку представлены хроматином в деконденсированном состоянии. Это указывает на их высокую метаболическую активность. Действительно, эухроматиновые районы содержат уникальные гены, контролирующие синтез различных белков. При дифференциальном окрашивании метафазных хромосом они определяются как светлые полосы.
Изучение химического состава хромосом показало, что они состоят из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), гистонов, негистонных белков и небольшого количества РНК.
В каждой хромосоме содержится только одна молекула ДНК. Однако размеры молекул ДНК хромосом огромны. Они могут достигать сотен микрометров и даже сантиметров. В кариотипе человека самая большая хромосома — 1; длина ее полностью раскрученной ДНК составляет около 7 см, что значительно больше не только размеров ядра клетки, но и самой клетки. Суммарная длина молекул ДНК всех хромосом одной клетки человека составляет более 170 см. Несмотря на свои гигантские размеры, молекулы ДНК функционируют в пределах таких микрообразований, как хромосомы. Поэтому хромосомы ядер клеток должны представлять собой сильно укороченные (конденсированные) структуры ДНК. Это достигается за счет специфической укладки молекул ДНК — многоуровневой спирализации. Основной структурной единицей хромосомы является нуклеосома (рис. 6.7, 6.8).
Каждая нуклеосома содержит по две молекулы четырех различных типов гистонов, объединенных в октамер (восьмигранник), обвитый нитью ДНК. Нуклеосомы и соединяющие их участки ДНК формируют спиральную структуру — хроматиновое волокно. На каждый виток такой спирали приходится 6 нуклеосом. Так формируется структура хромосомы (рис. 6.7, 6.8).
При конденсации происходит уменьшение длины молекулы ДНК в 10 тыс. раз, так что конденсированные хромосомы в среднем имеют длину порядка 200 нм (т. е. 200х10-9 м). Это обеспечивает возможность точного и быстрого деления генетического материала материнской клетки между дочерними клетками (митоз) и уменьшение числа хромосом вдвое при образовании половых клеток (мейоз).

Рис. 6.7. Структура нуклеосомы
Хромосомы выполняют функцию основного генетического аппарата клетки. В них в линейном порядке расположены гены из которых занимает строго определенное место, называемое локусом. Альтернативные формы гена (т.е. различные его состояния), занимающие один и тот же локус, называются аллелями (от греч. allelon — взаимно другой, иной). Любая хромосома содержит только единственный аллель в данном локусе, несмотря на то, что в популяции могут существовать два, три и более аллелей одного гена.
Уровни организации хроматина(рис. 6.8)
• метафазная хромосома – 1400 нм
• участок метафазной хромосомы – 700 нм;
нуклеомеры- субъединицы толстой фибриллы – 300 нм
• хроматиновая фибрилла – 30 нм;
• нуклеосомы – 11 нм
• двойная спираль ДНК – 2 нм

Рис. 6.8. Уровни организации хроматина
MasterObsheniya 12-10-2019 Ответить

Половые хромосомы (гоносомы, гетеросомы) различаются как по строению (длина, положение центромеры, количество гетерохроматина), так и по содержанию генов.
Хромосома X – это субметацентрическая хромосома средних размеров, входит в группу С). Она есть в соматических клетках индивидов обоих полов: в двойном экземпляре у женщин с кариотипом 46,ХХ и в одном экземпляре у мужчин с кариотипом 46,ХY; а также в одном экземпляре во всех яйцеклетках и 50% сперматозоидов.Хромосома X богата эухроматиновыми участками и содержит 1336 генов, среди которых: соматические гены, регуляторные гены феминизации, структурные гены феминизации, структурные гены маскулинизации. Таким образом, хромосома Х является обязательной в кариотипе соматической клетки как женского, так и мужского полов.
Хромосома Y является мелкой акроцентрической хромосомой, входит в группу G; 2/3 дистального плеча q представлены гетерохроматином и генетически неактивны. Хромосома Y представлена одним экземпляром во всех соматических клетках индивидов мужского пола с кариотипом 46,XY и у 50% сперматозоидов. Она содержит 307 генов, среди которых: регуляторные гены маскулинизации (SRY + Tdf), гены, обеспечивающие фертильность (AZF1, AZF2), несколько структурных соматических генов и псевдогены.
Морфологические и генетические различия между хромосомами X и Y, а также отличия по количеству хромосом Х в кариотипе стало причиной генетического неравенства между полами (у женщин по сравнению с мужчинами двойная доза генов хромосомы Х. Однако это неравенство не проявляется, благодаря механизму компенсации, в результате которого функциональной остается только одна хромосома Х в соматических клетках и мужчин и женщин, а именно:
– в клетках 46,ХХ – активна только одна хромосома Х;
– в клетках 46,XY – активны хромосомы Х и Y;
– в клетках 47,ХХХ – активна только одна хромосома Х;
– в клетках 47,ХХY – активна только одна хромосома Х и одна хромосома Y;
– в клетках 48,ХХХY – активна только одна хромосома Х и одна Y;
Путем гетерохроматинизации одной из двух хромосом Х и женщин образуется половой хроматин Х, а в результате гетерохроматинизации 2/3q хромосомы Y у лиц мужского пола образуется половой хроматин Y.
Половой хроматин Х:
– представляет инактивированную хромосому Х. в форме факультативного гетерохроматина, в соматических клетках 46,ХХ;
– выявляется в интерфазных ядрах соматических клеток в виде тельца Барра размером около 1µm;
– тест Барра используется для определения количества хромосом Х в кариотипе в норме и в случае гносомных анеуплоидий;
– число хр.Х = числу телец Барра + 1 (активная хр.Х);
46,ХХ – 1 тельце Барра;
46,ХY – отсутствует тельце Барра;
47,ХХХ – 2 тельца Барра;
47,ХХY – 1 тельце Барра;
45,Х – отсутствует тельце Барра;
48,ХХХХ – 3 тельца Барра.
Половой хроматин Y:
– представлен 2/3 плеча Y q хромосомы Y, в форме конститутивного гетерохроматина, в соматических клетках 46,XY и сперматозоидах 23,Y;
– выявляется в интерфазных ядрах клеток в виде тельца F (флуоресцентного) размером около 1µm;
– тест F используется для идентификации хромосомы Y (пренатальное определение пола);
– число хр.Y = числу телец F;
46,ХХ – отсутствует тельце F;
46,ХY – 1 тельце F;
47,ХYY – 2 тельца F;
47,ХХY – 1 тельце F;
48,ХХYY – 2 тельца F;
46,X,i(Yp) – отсутствует тельце F;
46,X,i(Yq) – 1(0,5 µm) тельце F.
VideoAnswer 12-10-2019 Ответить
VideoAnswer 12-10-2019 Ответить

В чем биологический смысл гетерохроматизации одной х хромосомы?

14 ответов на вопрос “В чем биологический смысл гетерохроматизации одной х хромосомы?”

Добавить ответ Отменить ответ