Хромосомный уровень организации наследственного материала

В период интерфазы хромосомы образуют ядерное вещество – хроматин (деспирализованное состояние). В период митоза они приобретают вид интенсивно окрашенных телец (максимально спирализованных и укороченных) - хромосом. Первый уровень спирализации - нуклеосомная нить - обеспечивается гистоновыми белками. Они образуют белковые тела - коры, состоящие из 8 молекул. На эти коры накручивается молекула ДНК. Свободные от контакта с белковыми телами участки ДНК называют линкерными. Отрезок молекулы ДНК вместе с белковым кором называют нуклеосомой. Нуклеосомная нить напоминает цепочку бус.

Дальнейшая компактизация хроматина обеспечивается гистоном Н1, который, соединяясь с линкерной ДНК и двумя соседними белковыми корами, сближает их друг с другом. В результате образуется более компактная структура, называемая хроматиновой фибриллой.

Следующий уровень структурной организации хроматина обусловлен укладкой хроматиновой фибриллы в петли. В их образовании принимают участие негистоновые белки. В результате такой упаковки образуется интерфазная хромонема.(рис 28)

В первой половине митоза каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных между собой в области первичной перетяжки - центромеры. Центромера делит хромосому на два плеча. Во второй половине митоза происходит отделение хроматид друг от друга. В зависимости от положения центромеры и длины плеч различают несколько форм хромосом: I - метацентрические (равноплечие), II, III - субметацентрические (умеренно неравноплечие) и IV - акроцентрические (с центромерой, расположенной практически на конце хромосомы). Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку (III). Участок, отделяемый вторичной перетяжкой, называется спутник. (рис 29)

kk.convdocs.org

Рис-29

Хромосомные мутации

Несмотря на эволюционно отработанный механизм, позволяющий сохранять постоянство физико-химической организации хромосом в ряду клеточных поколений, эта организация может изменяться под влиянием различных факторов.

Основным механизмом изменения структуры хромосом, как правило, лежит разрыв хромосомы. Изменения структуры хромосом называют хромосомными аберрациями или мутациями.

Разрывы хромосом могут происходить в ходе кроссинговера, а также под влиянием различных мутагенных факторов (ионизирующего излучения, некоторых химических соединений, вирусов).

Различают следующие виды хромосомных мутаций:

· Делеция и дефишенси – отрыв и потеря участка хромосом.

· Дупликация - удвоение участка хромосомы.

· К нарушению целостности хромосомы может привести инверсия - поворот участка хромосомы на 180°.

· Транслокация - отрыв участка хромосомы и присоединение его к другой, негомологичной хромосоме.

· Транспозиция - присоединение оторвавшегося участка к своей же хромосоме, но в новом месте.(рис 30)

Структурные изменения хромосом сопровождаются изменением генетической программы, получаемой клетками нового поколения после деления материнской клетки, так как меняется количественное соотношение генов и их взаимное расположение в хромосоме. Такие изменения отрицательно сказываются на жизнеспособности клеток и организма. Иногда они оказываются совместимыми с жизнью, например, небольшие по размеру делеции могут сохраняться в гетерозиготном состоянии в ряду поколений. Менее вредными, чем делеции, являются дупликации, хотя большой объем материала в увеличенной дозе (10% генома) приводит к гибели организма.

Из синдромов, связанных со структурными аномалиями хромосом, описан транслокационный синдром Дауна, при которомдополнительная 21-ая хромосома транслоцирована на 13-ю, 15-ю или 22-ю хромосомы.

При транслокации длинного плеча 22-ой хромосомы на 9-ую развивается хронический миелолейкоз.

При делеции короткого плеча 5-ой хромосомы развивается синдром кошачьего крика, при котором наблюдается общее отставание в развитии, низкая масса при рождении, лунообразное лицо с широко расставленными глазами и характерный плач ребенка, причиной которого является недоразвитие гортани.