Занятие 3

ТЕМА: Кариотип идентификация хромосом у человека

Цель: Составить диограмму кариотипа человека, определить основные параметры каждой хромосомы кариотипа человека.

материал и оборудование: Микрофотографии кариотипа человека, ножницы, миллиметровая бумага, клей, препаровальные иглы.

Теоретическая часть: Впервые наличие хромосом в ядрах клеток было установлено Вальдейером в 1888 году. Хромосомы следует рассматривать как компонент ядра клетки, имеющей особую организацию, индивидуальность в морфологическом и функциональном отношении, способный к самовоспроизведению и сохранению своих свойств на протяжении ряда клеточных делений.

Строение хромосом лучше всего изучать в период метафазы или анафазы митоза. На живом материале их можно наблюдать в фазовоконтрастном микроскопе. На фиксированном материале после окраски они хорошо видны и в обычном микроскопе.

Тело хромосомы имеет первичную перетяжку, положение которой и определяет относительную длину плеч хромосомы. Первичная перетяжка всегда имеет светлую зону с небольшим тельцем или гранулой. Эта зона называется центромерой. Центромера определяет всю динамику хромосом в митозе. именно к центромерному участку прикрепляется нить ахромативного веретина, обеспечивающая анафазное деление дочерних хромосом.

По форме хромосомы делятся на:

1.Метацентрические, у которых плечи одинаковой или почти одинак вой величины.

2.Субметацентрическая (слабонеравноплечие).

3.Акроцентрические.

4.Телоцентрические.

Основу хромосомы составляют хромонемы, расположенные внутри хромосомной матрицы. Хромонемы представляют собой двойную спираль нуклеопротеидных нитей, из которых в последствие образуются хроматиды. В интерфазном ядре хромосома образована минимум двумя хромонемами, которые удваиваются в конце интерфазы или в начале профазы, в метафазе каждая из двух хроматид хромосомы имеет по две хромонемы (полухроматиды).

Хромонемы имеют хорошо выраженные утолщения, которые неравномерно расположены по всей длине и придают вид четок. Эти утолщения называются хромомерами.

Участки хромосом, которые во время интерфазы остаются уплотненными, были названы Гейтцем (1928г.) гетерохроматином. Другие части хромосом, которые в период интерфазы раскручиваются и набухают, получили название эухроматиновых участков.

Концы хромосом обладают специфическими свойствами, и их называют теломерами.

У некоторых хромосом, кроме первичной перетяжки могут быть и вторичные перетяжки. Иногда вторичные перетяжки отделяют от основного тела хромосомы небольшое округлое тельце, называемое спутником. существование спутников впервые установил С.Г. Навашин (1912).

Важными признаками являются число, размеры и строение хромосом. Совокупность хромосом соматической клетки данного вида называется кариотипом. В соматических клетках растений и животных комплекс хромосом обычно соответствует известному числу пар и называется диплоидным числом. Диплоидный набор хромосом возникает при слияние гамет, которые имеют гаплоидное число хромосом (n). Цитогенетики и генетики называют набор хромосом геномом, подчеркивая этим, что в нем представлена вся совокупность наследственных факторов (генов).

Исследование чисел хромосом в ядрах клеток различных организмов показало, что хромосомный набор организмов является строго определенным, а кариотип – характерный признак той или иной систематической группы. Раздел цитологии, который изучает морфологию и другие особенности хромосом, называется кариологией.

В 1909 году Бовери сформулировал закон специфичности числа хромосом. Несколько позже возникла идея использовать значение числа хромосом и их морфологию для систематики. С.Г. Навашин считал, что определенное число хромосом и их морфология являются первыми, наиболее равными признаками организмов. Он предложил назвать метафазную пластинку хромосом идиограммой, т.е. формула вида. Таким образом, на основе кариологии стала развиваться кариосистематика.

Выполнение работы:

1. Последовательно вырезать из микрофотографии отпечатки каждой хромосомы. Составить идиограмму. Для этого все хромосомы наклеить на тетрадь, располагая попарно гомологичные хромосомы. Центромеры должны быть расположены точно по одной прямой. Короткое плечо располагают вверху, длинное – внизу. При помощи миллиметровой бумаги определить общую длину каждой хромосомы и её плеч. Данные занести в таблицу 1.

Таблица 1.

№ пары гомологичных хромосом	Номер хромосомы	Длина хромосомы, мкм
		Общая	Длинное плечо	Короткое плечо
1	2	3	4	5

2. Вычислить абсолютную и относительную длину каждой хромосомы, определить плечевой и центромерный индексы, указать форму метофазных хромосом. Данные занести в таблицу 2.

Таблица 2

№ пары гомологичных хромосом	№ хромосомы	Параметры				Форма хромосомы
		Абсолютная длина Iа, мкм	Относительная длина Ir, %	Плечевой индекс, IB	Центром. индекс Iс, %
1	2	3	4	5	6	7

Морфологические параметры хромосом определяют следующим образом: Абсолютная длина хромосомы

длина хромосомы на микрофотографии, мкм

I^а= ————————————————————

коэффициент увеличенного изображения хромосом

Для определения коэффициента увеличения (К_у) необходимо знать истинные размеры хотя бы одной из хромосом кариотипа, измеренной на препарате.

длина хромосомы на микрофотографии, мкм

К_у= ————————————————————

истинная длина хромосомы, мкм

При расчетах следует иметь ввиду, что самая крупная хромосома кариотипа человека равна 11 мкм.

Относительная длина хромосомы:

длина данной хромосомы

I^r= ———————————х 100 (%)

длина всех хромосом

Плечевой индекс:

длина длинного плеча

I^В= ———————————

длина короткого плеча

Центромерный индекс:

длина короткого плеча

I^с= ———————————х 100 (%)

длина всей хромосомы

В основу определения формы хромосомы положены параметры плечевого индекса.

Плечевой индекс	Форма хромосом
1,0 - 1,9	Метацентрическая
2,0 - 4,9	Субметацентрическая
5,0 - 8,0	Акроцентрическая
> 8,0	Телоцентрическая

3. Обобщить результаты определений параметров хромосом телофазных пластинок кариотипа человека, выполненных студентами всей группы.

4. На основании анализа сделать выводы о размерах, строении и форме хромосом кариотипа человека.

Нормальный набор хромосом у человека:

Группа	Размер и тип	Номер по порядку	Число хромосом в диплойдном наборе
А	Крупные метацентрические и субметацентрические	1 - 3	6
B	Крупные субметацентрические	4 - 5	4
C	Средние субметацентрические	6 - 12,х	15- у мужчин, 16- у женщин
D	Средние акроцентрические	13 - 15	6
E	Мелкие метацентрические	16 - 18	6
F	Самые мелкие метацентрические	19 - 20	4
G	Мелкие акроцентрические	21 - 22,у	5- у мужчин, 4- у женщин

Вопросы для закрепления:

1. На какой фазе митоза удобно изучить форму и размер хромосом?

2. Какой формы могут быть хромосомы?

3. Назвать фазу клеточного цикла, когда при рассмотрении клеток в световой микроскоп в ней видны хромосомы.

4. Что такое идиограмма хромосом?

5. Что называется кариотипом?

6. Сколько пар хромосом в кариотипе человека, шимпанзе, дрозофилы?

7. Что называется центромерой?

8. Какую роль выполняет центромера на хромосоме?

9. Что называется хромонемой?

10. Что называется хромомерой?

11. Дать определение понятию «теломера».

Нормальные кариограммы женщины (I) и мужчины (II).