история цитогенетики. Цитогенетика Лекция 1 История развития цитогенетики. Методы цитогенетического анализа
 Скачать 1.02 Mb.
|
|
Цитогенетика Лекция 1: История развития цитогенетики. Методы цитогенетического анализа Литература 1. Смирнов В.Г. Цитогенетика, 1991 Цитогенетика — раздел генетики, изучающий закономерности наследственности во взаимосвязи со строением и функциями органоидов, в особенности хромосом. Цитогенетика изучает клеточные основы наследственности и изменчивости, структуру и функции хромосом. Цитогенетика:
В.Флемминг (1880) - в делящихся клетках роговицы глаза человека обнаружил от 22 до 28 хроматиновых тел. 1888 г. – Термин "хромосома", в дословном переводе означающий "окрашивающееся тельце", впервые был введен В. Вальдейером. 1912 г.– Winiwarter при исследовании семенников человека обнаружил 47 хромосом в метафазах сперматогоний, 23 аутосомные пары и непарную Х-хромосому. Он предположил, что женский пол характеризуется кариотипом XX, а мужской -Х0. 20-е и 30-е ХХв. - исследования, проведенные на дрозофиле и некоторых растениях. А. Г. Андресом и М. С. Навашиным были правильно описаны первые 10 пар крупных хромосом 1923 г. - Painter при изучении тестикул трех душевнобольных установил, что диплоидное число хромосом у человека для обоих полов равно 48, а система половых хромосом у женщин представлена хромосомами XX и XY у мужчин. 1902-1903 гг. - У. Сеттон и Т. Бовери независимо друг от друга выявили параллелизм в поведении генов и хромосом в ходе формирования гамет и оплодотворения. Эти наблюдения послужили основой для предположения, что гены расположены в хромосомах. Экспериментальное доказательство локализации конкретных генов в конкретных хромосомах было получено только в 1910 г. Т. Морганом, который в последующие годы обосновал хромосомную теорию наследственности. Хромосомная теория наследственности 1. Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно или сцепленно. 2. Группы генов, расположенных в одной хромосоме, образуют группы сцепления. Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом у гомогаметных особей и п+1 у гетерогаметных особей. 3. Между гомологичными хромосомами может происходить обмен участками (кроссинговер); в результате кроссинговера возникают гаметы, хромосомы которых содержат новые комбинации генов. 4. Частота кроссинговера между гомологичными хромосомами зависит от расстояния между генами, локализованными в одной хромосоме. Чем это расстояние больше, тем выше частота кроссинговера. За единицу расстояния между генами принимают 1 морганиду (1% кроссинговера) или процент появления кроссоверных особей. При значении этой величины в 10 морганид можно утверждать, что частота перекреста хромосом в точках расположения данных генов равна 10% и что в 10% потомства будут выявлены новые генетические комбинации. 5. Для выяснения характера расположения генов в хромосомах и определения частоты кроссинговера между ними строят генетические карты. Карта отражает порядок расположения генов в хромосоме и расстояние между генами одной хромосомы. Открытие половых хромосом (К. Мак-Клонг, 1907, США). Выявлены хромосомные механизмы определения пола В 1910 г. Э. Страстбургером (Германия) было открыто явление полиплоидии К. Бриджес в 1916г. получил первое цитогенетическое доказательство механизма возникновения анеуплодии В 1916 г. В.Робертсон обнаружил у насекомых частный тип транслокаций хромосом, названный позже в его честь 2. 1956 г.- 70-е гг. - возникновение и бурное развитие современной цитогенетики человека. Разработаны основные методические приемы хромосомного анализа, получены фундаментальные сведения о кариотипе человека, об основных особенностях строения и функционирования его нормальных хромосом. Зародилась медицинская цитогенетика, которая открыла новую область патологии человека, обусловленную изменением числа или структуры хромосом. 1952 г. Hsu поместил клетки в гипотонический раствор и получил препараты с хорошим разбросом митотических хромосом. 1956 г. шведские ученые Tjio и Levan при изучении культур фибробластов легкого эмбрионов человека, а вскоре и англичане Ford и Hamerton при изучении сперматоцитов тестикулярной ткани установили, что диплоидное число хромосом человека равно 46. «Трисомная эра» развития цитогенетики 1959 г. Лежен et al. опубликовали результаты изучения фибробластов кожи от девяти детей с болезнью Дауна. Во всех клетках была обнаружена трисомия по 21 хромосоме. 1959 г. Форд с соавторами, а также Джекобс и Стронг сообщили о цитогенетических находках при синдромах Шерешевского-Тернера и Клайнфельтера соответственно. 1960 г. Патау с соавторами и Эдвардс с соавторами описали две новые аутосомные трисомии, идентифицированные позднее как трисомии хромосом 13 и 18, В 1959-1960 гг. Ноуэлл (Nowell), Хангерфорд (Hunger-ford) и Мурхед (Moorhead) с сотрудниками разработали метод приготовления препаратов метафазных хромосом из кратковременной культуры ФГА-стимулированных лимфоцитов человека, позволивший существенно упростить получение качественных препаратов для цитогенетического исследования. 1963 г. Лежен с соавторами описали первый синдром, связанный с нарушением структуры хромосом. У ребенка с комплексом врожденных пороков развития и характерным плачем, напоминающим крик кошки, они обнаружили делецию короткого плеча хромосомы 5. Этот синдром получил название синдрома "кошачьего крика". 1964-1965 гг. Шредер с соавторами и Джерман с соавторами описали первую генетически детерминированную хромосомную нестабильность при анемии Фанкони и синдроме Блюма. «Филадельфийская» хромосома 1960 г. Ноуэлл и Хангерфорд описали "филадельфийскую" хромосому при хроническом миелолейкозе, которая явилась исторически первой специфической хромосомной мутацией, обнаруженной при определенном типе рака. 1972 г. Дженет Роули показала, что образование Филадельфийской хромосомы есть следствие транслокации, в результате которой хромосомы № 9 и № 22 меняются своими частями. «Филадельфийская» хромосома генетический материал, расположенный на 11-ом участке длинного плеча 22 хромосомы, обменивается на генетичеcкий материал 34-ого участка длинного плеча 9 хромосомы, что обозначается следующим образом: t(9;22)(q34;q11). В результате длинное плечо 9-ой хромосомы удлиняется (9q+), а длинное плечо 22-ой - укорачивается (22q-), т.е. Филадельфийская хромосома - это хромосома № 22, в которой длинное плечо укорочено за счёт обмена с хромосомой № 9. Обозначается Филадельфийская хромосома Ph. 3. С 70-х гг. современный этап цитогенетики Реализовалась возможность изучения индивидуальности хромосом человека и их участков. Это подняло на новый уровень медицинскую цитогенетику. Стало возможным исследовать комплексно морфологию, функцию, химические особенности строения и надмолекулярную организацию хромосом человека. Развитие в эти же годы методов генетического картирования хромосом человека обеспечило создание генетических карт хромосом. 1969 г. Касперссоном была открыта дифференциальная окраска хромосом. Появляются первые работы по картированию хромосом человека. Цитогенетика сформировалась не только как теоретическая дисциплина, но и как важная область практической медицины. Стало возможным четко идентифицировать в метафазе все хромосомы человека, составить для каждой из них карту линейной неоднородности. Появилась возможность изучения репродукции хромосом и сестринских хроматидных обменов с помощью бромированных предшественников ДНК. (А.Ф.Захаров ). Изучение мутагенного действия химических и радиационных агентов на хромосомы человека стало обязательным компонентом тест-систем, используемым для проверки влияния факторов внешней среды на мутагенность. С 1980 года началась эра молекулярной цитогенетики. Применение метода гибридизации нуклеиновых кислот in situ непосредственно на цитологических препаратах митотических хромосом позволило успешно картировать большое число нормальных и мутантных генов человека, разработать новые методические подходы к диагностике хромосомных болезней Функции хромосом в процессе реализации наследственной программы: информативная, репликативная, сегрегационная, рекомбинационная, транскрипционная. Методы цитогенетического анализа классические методы кариотипирования; молекулярно-цитогенетические методы. световая микроскопия, электронная микроскопия, Цитофотометрия Авторадиография дифференциальное окрашивание гибридизация in situ автоматизированный анализ хромосом, использование статистических методов и компьютеров, методы клеточной селекции, скрещивание, отбор Кариотипирование Речной рак Комар Саламандра алоэ В-хромосомы ели сибирской (2n = 24 + 3B). Микроскопия Цитофотометрия метод количественного анализа содержимого клеток, основанный либо на определении спектральных свойств исследуемых компонентов (микроспектрофотометрия - ее принципы разработаны Т.Касперссоном в 1936), либо на измерении количества связывающего определенный краситель материала (Ц. ДНК с окраской по Фельгену) Авторадиография метод изучения распределения радиоактивных веществ в исследуемом объекте. Пленка (фотоматериал) с чувствительной к радиоактивному излучению фотоэмульсией накладывается на поверхность объекта. Для получения распределения тех или иных веществ в объекте используют маркирование нужных молекул изотопным индикатором. Радиоактивные вещества, содержащиеся в объекте, как бы сами себя фотографируют (отсюда название). После проявления пленки места затемнения на ней соответствуют локализации радиоактивных частиц. Дифференциальное окрашивание Разработан ряд методов окрашивания (бэндинга), позволяющих выявить комплекс поперечных меток (полос, бэндов) на хромосоме. Каждая хромосома характеризуется специфическим комплексом полос. Гомологичные хромосомы окрашиваются идентично, за исключением полиморфных районов, где локализуются разные аллельные варианты генов. Аллельный полиморфизм характерен для многих генов и встречается в большинстве популяций. |