Хромосомные мутации, их классификация. Причины и механизмы возникновения хромосомных мутаций. Роль хромосомных мутаций в развитии патологии и эволюционном процессе.

Хромосомные мутации:

Внутрихромосомные: Делеция (утрата участка хромосомы), удвоение участка хромосомы (дупликация), поворот участка хромосомы на 180 градусов (инверсия).

Межхромосомные: обмен участками НЕ гомологичных хромосом (реципрокные), обмен участками гомологичных хромосом (не реципрокные), слияние двух хромосом в центромерах (Робертсоновские хромосомы)

Хромосомные мутации (хромосомные абберации) – структурные перестройки, затрагивающие одну или несколько хромосом. При всем многообразии структурных перестроек все они связаны с потерей либо с добавлением участка хромосомы. На долю хромосомных мутаций приходится 7% хромосомных болезней. Клинически они сопровождаются множественными пороками развития и аномалиями.

Хромосомные болезни, наследственные заболевания, обусловленные изменением числа или структуры хромосом. Мутации являются средством естественного отбора.

Митотический (пролиферативный) цикл клетки. Фазы митотического цикла, их характеристика и значение. Главные механизмы пролиферативного цикла. Регуляция митоза. Амитоз. Эндомитоз, политения, их значение.

Продолжительность митотического цикла для большинства клеток составляет от 10 до 50 ч. Длительность цикла регулируется путем изменения продолжительности всех его периодов. У млекопитающих время митоза составляет 1--1,5 ч, 02-периода интерфазы --2--5 ч, S-периода интерфазы -- 6--10 ч.

Интерфаза состоит из трех периодов: пресинтетического, или постмитотического, — G1, синтетического — S, постсинтетического, или премитотического, — G2.

Пресинтетический период (2n 2c, где n — число хромосом, с — число молекул ДНК) — рост клетки, активизация процессов биологического синтеза, подготовка к следующему периоду.

Синтетический период (2n 4c) — репликация ДНК.

Постсинтетический период (2n 4c) — подготовка клетки к митозу, синтез и накопление белков и энергии для предстоящего деления, увеличение количества органоидов, удвоение центриолей.

Профаза (2n 4c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом.

Метафаза (2n 4c) — выстраивание максимально конденсированных двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом.

Анафаза (4n 4c) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами).

Телофаза (2n 2c в каждой дочерней клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия). Цитотомия в животных клетках происходит за счет борозды деления, в растительных клетках — за счет клеточной пластинки.

В организме Митоз контролируются системой нейрогуморальной регуляции, которая осуществляется нервной системой, гормонами надпочечников, гипофиза, щитовидной и половых желёз, а также местными факторами (продукты тканевого распада, функциональная активность клеток). Взаимодействие различных регуляторных механизмов обеспечивает как общие, так и местные изменения митотической активности. Митоз опухолевых клеток выходят из-под контроля нейрогуморальной регуляции

Амитоз - прямое деление ядра, один из способов деления ядра у простейших, в растительных и животных клетках.

Политения - наличие в ядре некоторых соматических клеток гигантских многонитчатых (политенных) хромосом, превышающих в сотни раз обычные. Политения приводит к значительному увеличению плоидности ядер.

Эндомитоз - удвоение числа хромосом в ядрах клеток многих растительных и некоторых животных

организмов.

12. Мейоз как процесс формирования гаплоидных клеток. Фазы мейоза, их характеристика и значение. Рекомбинация наследственного материала, ее медицинское и эволюционное значение.

Хромосома -нуклеопротеидные структуры в ядре эукариотической клетки, в которых сосредоточена большая часть наследственной информации и которые предназначены для её хранения, реализации и передачи.

Мейоз – разновидность митоза, в результате которого из диплоидных (2n) соматических клеток половых желез образуется гаплоидные гаметы.

Предмейотическая интерфаза - процесс репликации ДНК не доходит до конца: примерно 0,2...0,4 % ДНК остается неудвоенной.

n – ХРОМОСОМЫ, c – ДНК!!!

Мейоз I (редукционное) - сущность редукционного деления заключается в уменьшении числа хромосом в два раза: из исходной диплоидной клетки образуется две гаплоидные клетки с двухроматидными хромосомами .

•Профаза I — профаза первого деления очень сложная и состоит из 5 стадий 2n4c:

1)Лептотена (стадия клубка тонких нитей),

2)Зиготена (стадия сливающихся нитей). Происходит конъюгация (соединение) гомологичных. При конъюгации образуются биваленты - относительно устойчивый комплекс из одной пары гомологичных хромосом. Гомологи удерживаются друг около друга с помощью белковых синаптонемальных комплексов.

3)Пахитена (стадия толстых нитей). Завершается репликация ДНК (образуется особая пахитенная ДНК).

Кроссинговер – перекрест хромосом, в результате которого они обмениваются участками хроматид.

4)Диплотена (стадия двойных нитей). Гомологичные хромосомы в бивалентах отталкиваются друг от друга. Они соединены в отдельных точках – хиазмах.

5)Диакинез (стадия расхождения бивалентов). Отдельные биваленты располагаются на периферии ядра.

•Метафаза I — бивалентные хромосомы выстраиваются вдоль экватора клетки. 2n4c

•Анафаза I — микротрубочки сокращаются, биваленты делятся и хромосомы расходятся к полюсам. 2n4c

•Телофаза I — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка. 1n2c

Интеркинез – это короткий промежуток между двумя мейотическими делениями. Не происходит репликации ДНК, удвоения хромосом и удвоения центриолей.

Мейоз II (эквационное) - в ходе второго деления мейоза уменьшения числа хромосом не происходит. Сущность эквационного деления заключается в образовании четырех гаплоидных клеток с однохроматидными хромосомами

•Профаза II — происходит конденсация хромосом, клеточный центр делится и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления. 1n2c

•Метафаза II — унивалентные хромосомы (состоящие из двух хроматид каждая) располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку. 1n2c

•Анафаза II — униваленты делятся и хроматиды расходятся к полюсам. 2n2c

•Телофаза II — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка. 1n2c

Значение мейоза:

Вследствие кроссинговера происходит рекомбинация – появление новых сочетаний наследственных задатков в хромосомах. Это делает организм более приспособленным к факторам среды

Биологическое значение мейоза заключается в поддержании постоянства числа хромосом при наличии полового процесса.

Рекомбинация генетического материала.
Генетическая рекомбинация - это перераспределение генетического материала (ДНК), приводящее к возникновению новых комбинаций генов. Рекомбинация может происходить путем обмена клеточными ядрами, целыми молекулами ДНК или частями молекул. Биологическое значение рекомбинации – основа комбинативной изменчивости.