|
|
Цитология методичка 1-15 сабак. Саба 1 Апаратты дидактикалы топтама
 Сабақ 2 Жасушаның генетикалық аппараты
Сабаққа дайындалуға арналған негізгі сұрақтар:
Генетикалық материалдың жасушадағы орны (ядролық, цитоплазмалық).
Жасуша ядросындағы генетикалық материалдың құрылымдық-функциональдық ұйымдасу деңгейлері және оның қалыптасу механизмдері.
Хромосоманың құрылымдық компоненттері және химиялық құрамы
Хроматин, эу- және гетерохроматин, сипаттамасы.
Хромосомалардың жіктелуі. Хромосомалардың Денверлік және Париждік номенклатурасы.
Кариотип анықтамасы, медициналық-генетикалық маңызы
Ақпаратты-дидактикалық блок:
Генетикалық аппаратының орналасуы бойынша жасушаларды екі негізгі типке ажыратады: прокариотты және эукариотты. Прокариоттар жасушаларында ДНҚ молекуласы бактериалық хромосоманың негізін құрайды. Бактериалық хромосомасы орналасқан жасуша бөлігі нуклеоид деп аталады. Эукариоттық жасушаларда генетикалық материалының ДНҚ-ның негізі ядрода сызықты хромосома құрамында, ал ДНҚ-ның аздаған бөлігі ядродан тыс орналасқан. Цитоплазмада ораласқан тұқым қуалайтын материал жасушалардың органоидтарында – митохондрия мен пластидтерде орналасқан және өзін-өзі екі еселей алады. Олар сақиналы ДНҚ түрінде болады. Цитоплазмалық тұқымқуалаушылық ядролық ДНҚ бақылауында болады және анасы арқылы біржақты тұқым қуалау ерекшелігі тән. Белгілер жұмыртқа жасушасының цитоплазмасы арқылы беріліп отырады.
19-ғасырдың 80-жылдары эукариоттық жасушалардың ядросынан жіп тәрізді құрылымдар-хромосомалар табылды. Хромосоманың негізгі қызметі тұқым қуалау ақпаратын сақтау және ұрпақтан-ұрпаққа жеткізу.
Хромосоманы құрайтын материал хроматин деп аталады. Хроматин құрамына кіреді:
а) жалпы хроматин құрамының, 40% жуығы ДНҚ молекуласы;
б) 60% жуығы ақуыздар. Хроматин құрамындағы ақуыздар гистонды және гистонды емес деп бөлінеді.
Гистонды белоктар хроматин құрамына кіретін белоктардың 40%-дан 80%-ға дейінгі мөлшерін құрайды.
Хроматин РНҚ-сы ДНҚ-ның 0,2 ден 0,5% құрайды. Хромосомалар құрамынан металл иондарын табуға болады: Mg++, Ca++ және Fe++. Олар хромосома құрылымының ұйымдасуын қамтамасыз етеді. Аталған химиялық қосылыстардың хромосомада орналасуы және жинақталуы әлі толығымен анықталмаған.
Митоздық хромосоманың морфологиясын зерттеуге ең қолайлы сәт олардың қатты конденсацияланған күйде, митоздың метафазасында немесе анафазаның басында.
Хромосомалар жуан, таяқша тәрізді, түрлі ұзындықтағы күйде болады. Хромосомаларды екі иыққа бөлетін біріншілік тартылысты көпшілік хромосомадан табуға болады.
Біріншілік тартылыс аймағында кинетохор орналасқан центромера болады. Оған митоз кезінде бөліну ұршығының микротүтікше жіпшесі бекініп, центроилдерге бағытталып орналасады. Микротүтікшелер өсінділері митоз кезінде хромосомалардың жасуша полюстеріне жылжуын қамтамасыз етеді. Кейбір хромосомаларда екіншітартылыстары болады. Бұл тартылыстар әдетте, хромосоманың дисталды ұшына жақын орналасып, спутник деп аталатын кішкене аймаққа бөледі. Сонымен қатар, екіншілік тартылыстар осы аймақтарда интерфазада ядрошықтар түзілетіндіктен ядрошықтықұйымдастырушылардеп те аталады. Осы жерде ДНҚ орналасқан. Хромосома иықтарының шеткі бөлігі - теломерменаяқталады. Хромосоманың теломерлік ұштары
 басқа хромосомалармен немесе оның үзінділерімен байланысуға қабілетті емес. Центромераның орналасуына қарай хромосоманың 5 типін ажыратады:
Метацентрлік-иықтарының ұзындықтары бірдей.
Субметацентлік-иықтарының ұзындықтары теңдей емес.
Акроцентрлік-бір иығы ұзын, екіншісі өте қысқа.
Спутниктік – хромосоманы бөліп түратын спутник деп аталатын екінші тартылыстары бар.
Телоцентрлік – центромерасы иығының ұшында орналасқан, бір иықты хромосома. Қалыпты адам жасушасында телоцентрлік хромосома кездеспейді.
Хромосомалар жасушада екі түрлі құрылымдық-функционалдық жағдайда болуы мүмкін:
а) генетикалықбелсендіжағдайы, хромосомалардың жартылай немесе толық тарқатылуы репликация және гендердің транскрипциясы процестерінің жүруі (бұл интерфазалық хромосома);
ә) генетикалық белсенді емес жағдайы, хромосомалардың өте жиі ширатылып тығыздалуы, метаболизмдік тыныштық күйге ауысуы және митоздық бөліну жүріп генетикалық материалдың жаңадан түзілген жасушаларға тасымалданып, бөлініп берілуімен сипатталады (митоз).
Митоздық хромосомалардың құрылымының ұйымдасуы туралы заманауи білім деңгейлеріне сай ұйымдасу деңгейлері (сызба түрінде):
ДНҚ-ның бірінші тығыздалу деңгейі – нуклеосомлық фибрилла, жуандығы 10нм, оны 146 жұп нуклеотидттен тұратын ДНҚ орайды; тығыздалу коэффициенті – 6-7;
Екіншідеңгей–30-нанометрлікфибрилла-соленоид(нуклеомера);тығыздалу коэффициенті – 40 ;
Үшінші деңгей – ілмекті домен (хромомера); 60 мың жұп нуклеотид, ұзындығы 0,2-0,3 мкм; тығыздалу коэффициенті – 680;
Төртіншідеңгей–хромонемдік; жуан жіп (0,1-0,2 мкм) түзетін хромомерлердің тығыздалуы, жарық микроскопы арқылы көруге болады, тығыздалу коэффициенті– 12х104. 2-сурет.
Хроматидалық және хромосомалық деңгей жарық микроскопы астында анық көрінетін хроматин құрылымының жоғары деңгейі болып табылады.
Гетерохроматин конститутивті (құрылымдық) және факультативті деп ажыратылады.
Конститутивтік гетерохроматин барлық хромосомалардың центромера және теломера аймағында болады. Ол транскрипияланбайтын, орташа және жиі қайталынатын нуклеотидтер қатарынан тұратын, ДНҚ –дан құралған. Олар ядроның жалпы құрылымын сақтау, хроматиндердің ядро қабықшасына бекінуін, мейоз кезінде гомологты хромосомалардың өзара бірін-бірі тануын, көрші құрылымдық гендерді бөліп тұру, гендердің белсенділігінің реттелуі қызметтерін атқаруы мүмкін.
Факультативті гетерохроматин мысалы ретінде қалыпты гомогаметалы жынысты ағзалардың (адамдарда әйел жынысы гомогаметалы болады) екі Х-жыныс хромосомасының біреуі ядро мембранасында интерфаза сатысындағы Барр денешігін, жыныс хроматинін келтіруге болады.
Адам жасушаларындағы Х-хроматин санын анықтау жыныс хромосомасының санының өзгеруінен болатын тұқым қуалайтын аурудардың бастапқы диагнозын қоюға мүмкіндік береді.
Медицинада митоздық хромосомалардың молекулалық-генетикалық негіздерін оқып-үйрену адамның хромосоманың құрылыс мен қызметінің бұзылуынан болатын хромосомалық ауруларының себептерін түсіну үшін аса маңызды.
Ең алғаш 1956 жылы француз цитогенетиктері Тийо және Леван адамның хромосомаларының нақты санын, 46, анықтады.
Адамның (сондай-ақ басқа да түрлердің) харомосомалар санын анықтаудың
қиындығы олардың зерттелетін препараттарда ретсіз орналасуы, жеке хромосомалардың түсіп қалуы және басқа да техникалық қиындықтарға байланысты болды.
Тегіс боялған адам хромосомаларын жіктеу алғаш рет 1960 жылы АҚШ-тың Денвер қаласында өткен халықаралық конференцияда қабылданды. Кейіннен бірқатар өзгертулер мен түзетулер енгізілді (Лондонда 1663 жылы және Чикагода 1966 жылы). Денверлік жіктеу бойынша адамның барлық хромосомалары центромералалық индексі (қысқа иығының ұзындығының хромосоманың түтас ұзындығына қатынасы, пайызбен есептелінеді) және ұзындықтары бойынша 7 топқа бөлінеді. Топтар ағылшын әріптерімен А-дан G-ға дейін белгіленеді. Хромосома жұптарын араб сандарымен белгілеу қабылданған. Топтардың сипаттамасы 1-кестеде көрсетілген.
1-кесте.
Адам хромосомаларының Денверлік жіктелуі
|
|
Хромосома топтары
|
Нөмері
|
Хромосомалардың центромера және иықтарының орналасуы бойынша
сипаттамасы
|
|
А (I )
В (II)
С (III )
Д (IY)
Е (Y)
F (YI)
G (YII)
|
1–3
4–5
6–12, Х
13–15
16–18
19–20
21–22, Y
|
Ең ірі метацентрлік Ірі субметацентрлік
Орташа мета – және субметацентрл Орташа акроцентлік
Кіші субметацентрлік Кіші метацентрлік Кіші акроцентрлік
|
Идиограмма- хромосомаларды мөлшерінің кішіреюі бойынша жұптарымен орналастыру.
Хромосомаларды рутиндік бояу тек олардың санындағы өзгерістерді (трисомияны, моносомияны және т.б.) анықтау мүмкін болмады.
Денверлік жіктелудің кемшілігі бір топтағы хромосомаларды (С тобы 6-12 хромосомалар, орташа субметацентрлік) ажырату қиын болды. Нәтижесінде хромосоманың құрылымындағы өзгерістерді анықтау өте қиын болды немесе тіпті анықталмады.
Рутиндік бояу арқылы анықталмаған хромосома құрылысындағы өзгерістер (делециялар, транслокациялар, инверсиялар) дифференциалды бояу арқылы идентификациялануы қажет.
1971 жылы хромосомаларды стандарттау және жіктеу бойынша Париждік конференциясында хромосомаларды бояудың дифференциалды әдістері бекітілді. Адамның хромосомаларының прометафазалық және метафазалық идиограммалары осыған негізделіп жасалды. Күрделі дифференциалды бояу әдісі арқылы әр хромосоманың ерекше күңгірт және ақ жолақтары (сегменттері) бойынша хромосома жиынтығындағы әр хромосоманы ажыратуға болады. Хромосоманың қысқа иығы-р, ал ұзын иығы – q әрпімен белгіленеді. Дифференциалды боялған әр хромосомада 1-ден 4-ке дейін аудандар бар. Боялу дәрежесіне қарай(ашық және күңгірт жолақтар) ауданның ішінен сегменттерді ажыратуға болады. Сегменттер де аудандар сияқты центромерадан теломерға қарай ретімен орналасады. Митоздың профаза сатысында хромосоманың гаплоидты жиынтығынан 2000-нан астам сегменттер анықталған. Осылай хромосома жиынтығындағы әр хромосоманы, оның бөлігіктерін карталап, хромосома картасын құрастыруға болады.
Мысалы: 6 р 1.5 шартты белгісі – 6 хромосома, қысқа иығы, 1-ауданның 5-сегменті дегенді білдіреді.
Қазіргі уақытта дифференциалды бояудың немесе бэндингтің4негізгі әдістері бар.
|
 Бұл әдістер арқылы әр хромосомадағы арнайы кезектесіп түрлі түске (ашық, күңгірт) боялған жолақтарды анықтауға болады: Q, G, R, және С-бояулары.
Молекулалық цитогенетиканың жетістіктері нәтижесінде хромосомаларды зерттеудің жаңа әдістері пайда болды. Солардың бірі флюоресцентті гибридизация әдісі insitu (FISH). Бұл әдіс зерттелетін оъбектінің ДНҚ-сымен комплементарлы әрекеттесетін, ДНҚ-зонд деп аталатын, ұзын емес жасанды ДНҚ нуклеотидтер жүйесіне негізделген, ДНК-зонд флюоресценттелен затпен байланысқан. Зертелінетін объектінің ДНҚ-сымен ДНК-зондтың комплементарлы әрекеттесуі ДНҚ гибридизациясы деп аталады. Егер гибридизиация жүрсе, бұл құбылыс люминесентті микраскоп арқылы анықталынып, зерттелінетін үлгіде ДНҚ-зондқа комплементарлы кесіндінің бар екендігін көрсетеді. Бұл әдістің көмегімен, түрлі ДНҚ-зондтарының жиынтығын қолданып, тіпті бөлінбей тұрған жасушалардың өзінен хромосомалар санындағы өзгерістерді немесе патологиялық генді, сонымен қатар, жай әдістер арқылы анықталынбайтын ұсақ делеция (микроделецияларды да) сияқты хромосомалық мутацияларды анықтауға болады. Түрлі хромосомалар немесе олардың бөліктері түрлі-түсті құрылым ретінде көрінеді.
Жасушадағы саны, көлемі және пішіндерімен сипатталатын диплоидты хромосомалардың жиынтығы кариотип деп аталады. «Кариотип» терминін 1924 жылы совет цитологы Г.А. Левитский енгізді. Кариотип — бұл түрдің бейнесі десе де болады. Әртүрдің хромосомалар саны өзіне тән арнайы болады. Түрлі ағзаларда хромосомалар мөлшері кең көлемде ауытқып отырады. Хромосомалар мөлшері 0,2 мкм-ден 50 мкм-ге дейін болуы мүмкін.
Барлық хромосомалар аутосомды және әйел мен ер адамның жынысының қалыптасуын анықтайтын жыныс хромосомалары деп бөлінеді:
Аутосомалар – жыныстық емес хромосомалар; адамда сомалық жасушаларында 22 жұп болады (жыныс жасушаларында 22 тақ).
Жыныс хромосомалары – жынысында айырмашылықтары бар ағзалардың, жынысты және жыныспен тіркес белгілерді анықтайтын гендер орналасқан хромосомалар. Адамдар мен жануарлардың аналық жыныстарында бірдей екі Х- хромосомасы (ХХ), ал аталықтары Х және У (ХУ) хромасомалары болады.
Қалыпты ер адам кариотипі 46, ХУ, әйел адам кариотипі 46, ХХ. Ер адамдар мен әйелдерде жалпы хромосома саны 46 ал ХХ, ХУ жыныс хромосомалары, түрліше болады. Бір жұпқа жататын, ұқсас хромосомалар гомологты деп, ал бір-бірінен айтарлықтай айырмашылықтары бар хромосомалар гетерологиялық деп аталады.
Адам кариотипіндегі өзгерістер кешенді даму ақаулықтарына алып келеді. Мұндай ақаулықтардың көпшілігі ағзалардың тіршілік қабілетін төмендетеді. Адамның кариотипін зерттеу хромосомалық ауруларды анықтауға және алдын алуға мүмкіндік береді
|
|
|
Скачать 1.99 Mb.