Ele pot fi numerice (un cariotip cu un număr anormal de cromozomi ca urmare a pierderii sau adăugării unui cromozom) sau structurale, ceea ce se referă la modificări în structura cromozomilor individuali (pierderea, rearanjarea sau adăugarea segmentelor cromozomiale). Anomaliile numerice și structurale pot coexista în aceeași celulă tumorală.
Se numește o celulă cu un set normal de 46 de cromozomi structural normali diploid. Celulele cu 46 de cromozomi dar cu anomalii cromozomiale numerice (cum ar fi pierderea unui cromozom și adăugarea altuia) se numesc pseudodiploide. Un număr anormal de cromozomi se numește aneuploidie, prezența a peste 46 de cromozomi se numește hiperdiploidie, iar mai puțin de 46 de cromozomi se numește hipodiploidie.
Pierderea unui exemplar cromozomii duce la monosomie pe acest cromozom, pierderea ambelor copii duce la nulisomie, apariția unei copii suplimentare a unui cromozom duce la trisomie pe acest cromozom, iar apariția mai rară a două copii suplimentare duce la tetrasomie. Adăugarea și pierderea cromozomilor sunt indicate printr-un semn plus sau minus. De exemplu, 45,XY,-7 este un cariotip al unei celule masculine cu monosomie pe cromozomul 7, iar 47,XX,+8 este un cariotip al unei celule feminine cu trisomie pe cromozomul 8.
Cel mai frecvent trisomie dobândită pe cromozomul 8, care apar în leucemia mieloidă acută, sindroamele mielodisplazice și criza blastică a leucemiei mieloide cronice. Alte trisomii în bolile mieloproliferative includ +4, +6, +9, +11, +13, +19, +21, în leucemia limfoblastică acută - +4, +6, +10, +14, +17, +18, +20, +21 și +X.
Numeric anomalii cromozomiale Sunt frecvente mai ales în leucemia limfoblastică acută și au semnificație prognostică (hiperdiploidie - favorabilă, hipodiploidie - nefavorabilă). Cea mai frecventă anomalie citogenetică în leucemia limfocitară cronică, trisomia 12, este asociată cu un prognostic prost. În mielomul multiplu, în 90% din cazuri sunt identificate diferite variante de aneuploidie.
Anomalii cromozomiale structurale
ÎN celule tumorale pot fi depistaţi pacienţi cu boli oncohematologice mare varietate anomalii structurale, care sunt definite în termeni precisi: deleții, izocromozomi, cromozomi dicentrici și izodicentrici, inversiuni, cromozomi inel, translocații, inserții, duplicări, minicromozomi duplicați și cromozomi marker.
Deleția cromozomală(del) - pierderea unui segment cromozomial. Există ștergeri interstițiale și terminale. Odată cu ștergerea interstițială, segmentul cromozomial intern se pierde, iar segmentele distale și proximale adiacente sunt conectate. Deleția interstițială del(5)(ql3q33) indică pierderea unei regiuni a brațului lung al cromozomului 5 între segmentele ql3 și q33.
Cu terminal stergeri capătul cromozomului lipsește, de exemplu, ștergerea del(7)(q22) înseamnă pierderea de material cromozomial din segmentul q22 al brațului lung al cromozomului 7 până la și inclusiv telomerul acestuia. Probabil, semnificația delețiilor cromozomiale în dezvoltarea bolilor oncohematologice este determinată de pierderea genelor supresoare tumorale.
Izocromozom(i) - un cromozom structural anormal format din două brațe identice orientate ca o imagine în oglindă unul a celuilalt. Izocromozomii pot fi monocentrici (conținând un centromer) și dicentrici sau izodicentrici (doi centromeri). De exemplu, izocromozomul i(17q), care este adesea găsit ca o anomalie citogenetică secundară în criza blastică a leucemiei mieloide cronice, constă din două brațe lungi.
Corolar important educaţie i(17q) implică pierderea brațului scurt 17p, care conține gena supresoare tumorală p53.
Inversiunea(inv) - o modificare cromozomială structurală constând într-o rotație a unui segment cromozomial cu 180°. Există inversiuni pericentrice și paracentrice. În inversiunea pericentrică, segmentul cu orientarea schimbată conține centromerul. În inversiunea paracentrică, segmentul inversat este situat în brațul scurt sau lung al cromozomului și nu include centromerul.
inversiune pericentrică inv(16)(pl3q22) este adesea detectat în varianta M4 a leucemiei mieloide acute, iar inv(3)(q21q26), găsit în varianta M7, poate servi ca exemplu de inversiune paracentrică. Consecințele moleculare ale inversiilor sunt mișcarea genelor într-o poziție neobișnuită și modificări în reglarea lor.
Cromozom inel(r - din inelul englezesc) este un cromozom anormal, ale cărui ambele brațe, scurte și lungi, sunt rupte, iar punctele de rupere sunt legate între ele, formând o structură închisă (inel). Cromozomii inel sunt rar întâlniți în cancerele hematologice.
Translocarea cromozomiala(t) - schimb de material genetic între cromozomi neomologi. Există translocații reciproce și non-reciproce. Cu translocarea reciprocă are loc un schimb reciproc de fragmente între doi, mai rar trei sau mai mulți cromozomi, fără pierderea materialului genetic, spre deosebire de translocațiile nereciproce. În bolile oncohematologice este descris număr mare translocații, în multe cazuri au fost identificate modificările moleculare asociate și mecanismele de transformare malignă.
Asocierea unor anumite translocatii cromozomiale Cu forme separate tumorile maligne este bine cunoscută în hemoblastoze. Translocațiile în leucemiile și limfoamele umane fie activează proto-oncogenele celulare, fie duc la formarea de gene fuzionate, „himerice”, care promovează transformarea malignă a celulelor hematopoietice. Analiza genetică moleculară a punctelor de întrerupere arată că translocațiile genetice modifică structura sau reglarea genelor importante pentru creșterea și/sau diferențierea tipului de celulă corespunzător.
În acest sens, ele pot fi utilizate pentru diagnosticul diferențial al bolilor mieloproliferative și limfoproliferative.
Un exemplu de translocare care se activează proto-oncogenă celulară ca urmare a mișcării sale sub controlul elementului reglator al unei alte gene situate pe alt cromozom - t(14;18)(q32;q21), care este detectată în mod natural în limfoamele foliculare non-Hodgkin și are semnificație patogenetică. Punctele de întrerupere cromozomiale sunt situate în segmentele q32 ale cromozomului 14 și q21 ale cromozomului 18; ca urmare, are loc un schimb de fragmente cromozomiale între cromozomii 14 și 18 cu transferul oncogenei bcl-2 de la cromozomul 18 la cromozomul 14.
Aceasta duce la dereglareși expresia necontrolată a genei anti-apoptotice bcl-2, acumularea de centrocite cu viață lungă și promovează transformarea malignă.
Translocarea t(9;22)(q34;qll) este un exemplu de formare a unei gene himerice bcr/abl, care se formează prin fuziunea genei bcr din locusul 22qll și a genei abl din locusul 9q34. Noua genă este exprimată pentru a forma bcr/abl-ARNm și o proteină cu activitate crescută a tirozin kinazei și capacitatea de a induce proliferarea celulară nelimitată. Această rearanjare cromozomială este detectată la 95-97% dintre pacienții cu leucemie mieloidă cronică.
Un exemplu de complex translocatii implicând trei cromozomi - translocarea t(3;9;22)(ql3;q34;qll), care are loc între locii 3ql3, 9q34 și 22qll, tot cu formarea genei himerice bcr/abl.
Cromozom dicentric(die) este un cromozom structural anormal cu doi centromeri, care este rezultatul unei translocații reciproce și conține centromeri ai ambilor cromozomi implicați în translocare. Cromozomul dicentric dic(7;12)(pll;pll) apare în leucemia limfoblastică acută.
Adăugarea de material cromozomial(adăugați - din adaosul englezesc) - adăugarea de material cromozomial de origine necunoscută, care este indicată printr-un semn plus. De exemplu, 14q+ înseamnă prezența unui material genetic suplimentar de origine necunoscută pe brațul lung al cromozomului 14.
Inserare(ins - din inserția engleză) - prezența unui segment cromozomial într-o poziție nouă în același sau alt cromozom omolog (rar). Unele inserții au fost descrise anterior ca translocații, de exemplu ins(3;3)(q26;q21q26) - o inserție a unui segment situat între loci q21 și q26 ai cromozomului 3 în locusul q26 al altui cromozom 3.
Dublare(dup) - prezența unei copii suplimentare a unui segment de cromozom lângă prima copie, formând un tandem de două copii ale segmentului duplicat. Un exemplu este anomalia cromozomială secundară dup(l)(pl2->q31) în leucemia limfoblastică acută. Spre deosebire de dublările cromozomiale, microduplicațiile moleculare, cum ar fi duplicarea unei părți a genei ALL1, pot fi determinate numai prin metode moleculare.
Mini cromozomi duplicați(dmin) - cromozomi marker fără centromeri, care sunt de obicei rezultatul amplificării genelor. Aceste structuri mici, sferice, asemănătoare diplococului sunt mai frecvente în tumorile solide decât în tumorile hematologice.
Cromozomi markeri(mar - din markerul englezesc) - termenul este folosit pentru a descrie cromozomi anormali din punct de vedere structural care nu au caracteristici de identificare. Cariotipul poate include unul sau mai mulți markeri. Prezența unui cromozom marker în cariotip este indicată de simbolul +mar, mai multe diferite - +marl, +mar2, +mar3 etc., mai multe copii ale unui marker - +marl x2, +marl x3 etc.
Modificări cromozomiale congenitale și dobândite
Anomalii cromozomiale numerice și structurale pot fi congenitale sau dobândite. Anomaliile cromozomiale congenitale sunt prezente în toate sau aproape toate celulele corpului deja în stadiile incipiente ale embriogenezei. Anomaliile cromozomiale dobândite apar în celulele somatice și sunt de obicei asociate cu transformarea malignă. Anomaliile cromozomiale congenitale sunt asociate cu sindroame genetice ereditare (de exemplu, trisomia 21 - cu sindrom Down) sau sunt o variantă normală.
Uneori ne oferă surprize uimitoare. De exemplu, știți ce sunt cromozomii și cum afectează aceștia?
Ne propunem să analizăm această problemă pentru a puncta i-urile odată pentru totdeauna.
Privind fotografiile de familie, probabil că ați observat că membrii aceleiași familii seamănă între ei: copiii arată ca părinții, părinții arată ca bunicii. Această asemănare este transmisă din generație în generație prin mecanisme uimitoare.
Toate organismele vii, de la organismele unicelulare la elefanții africani, conțin cromozomi în nucleul celulei - fire subțiri, lungi, care pot fi văzute doar cu un microscop electronic.
Cromozomii (greaca veche χρῶμα - culoare și σῶμα - corp) sunt structuri nucleoproteice din nucleul celulei, în care se concentrează cea mai mare parte a informațiilor ereditare (gene). Ele sunt concepute pentru a stoca aceste informații, a le implementa și a le transmite.
Câți cromozomi are o persoană
Înapoi înăuntru sfârşitul XIX-lea secole, oamenii de știință au descoperit că numărul de cromozomi în diferite tipuri nu la fel.
De exemplu, mazărea are 14 cromozomi, y 42, iar la oameni – 46 (adică 23 de perechi). De aici apare tentația de a concluziona că, cu cât sunt mai mulți, cu atât creatura care le posedă este mai complexă. Cu toate acestea, în realitate, acest lucru nu este absolut cazul.
Din cele 23 de perechi de cromozomi umani, 22 de perechi sunt autozomi și o pereche sunt gonozomi (cromozomi sexuali). Sexele au diferențe morfologice și structurale (compoziția genelor).
Într-un organism feminin, o pereche de gonozomi conține doi cromozomi X (perechea XX), iar într-un organism masculin, un cromozom X și un cromozom Y (pereche XY).
Sexul copilului nenăscut depinde de compoziția cromozomilor celei de-a douăzeci și treia perechi (XX sau XY). Acest lucru este determinat de fertilizare și fuziunea celulelor reproducătoare feminine și masculine.
Acest fapt poate părea ciudat, dar în ceea ce privește numărul de cromozomi, oamenii sunt inferiori multor animale. De exemplu, o capră nefericită are 60 de cromozomi, iar un melc are 80.
Cromozomii constau dintr-o proteină și o moleculă de ADN (acid dezoxiribonucleic) asemănătoare cu dublu helix. Fiecare celulă conține aproximativ 2 metri de ADN, iar în total există aproximativ 100 de miliarde de km de ADN în celulele corpului nostru.
Un fapt interesant este că, dacă există un cromozom în plus sau dacă lipsește cel puțin unul dintre cei 46, o persoană se confruntă cu o mutație și anomalii grave de dezvoltare (boala Down etc.).
Conținând gene. Numele „cromozom” provine din cuvintele grecești (chrōma - culoare, culoare și sōma - corp), și se datorează faptului că atunci când celulele se divid, ele devin intens colorate în prezența coloranților de bază (de exemplu, anilina).
Mulți oameni de știință, de la începutul secolului al XX-lea, s-au gândit la întrebarea: „Câți cromozomi are o persoană?” Deci, până în 1955, toate „mințile umanității” erau convinse că numărul de cromozomi la oameni este de 48, adică. 24 de perechi. Motivul a fost că Theophilus Painter (om de știință din Texas) le-a numărat incorect în secțiunile pregătitoare ale testiculelor umane, conform unei hotărâri judecătorești (1921). Ulterior, alți oameni de știință, folosind metode diferite calculele au ajuns și la această opinie. Chiar și după ce au dezvoltat o metodă de separare a cromozomilor, cercetătorii nu au contestat rezultatul lui Painter. Eroarea a fost descoperită de oamenii de știință Albert Levan și Jo-Hin Thio în 1955, care au calculat cu exactitate câte perechi de cromozomi are o persoană, și anume 23 (mai mult de tehnologie modernă).
Celulele somatice și germinale conțin un set de cromozomi diferit la speciile biologice, despre care nu se poate spune caracteristici morfologice cromozomi care sunt permanenți. au un dublat (mult diploid), care este împărțit în perechi de cromozomi identici (omologi), care sunt similare ca morfologie (structură) și dimensiune. O parte este întotdeauna de origine paternă, cealaltă de origine maternă. Celulele sexuale umane (gameții) sunt reprezentate de un set haploid (unic) de cromozomi. Când un ovul este fertilizat, seturi haploide de gameți feminini și masculini sunt unite într-un singur nucleu zigot. În acest caz, apelarea dublă este restabilită. Este posibil să spunem cu exactitate câți cromozomi are o persoană - sunt 46 dintre ei, 22 de perechi fiind autozomi și o pereche fiind cromozomi sexuali (gonozomi). Sexele au diferențe – atât morfologice, cât și structurale (compoziția genelor). Într-un organism feminin, o pereche de gonozomi conține doi cromozomi X (perechea XX), iar într-un organism masculin, un cromozom X și un cromozom Y (pereche XY).
Din punct de vedere morfologic, cromozomii se modifică în timpul diviziunii celulare, când se dublează (cu excepția celulelor germinale, în care nu are loc duplicarea). Acest lucru se repetă de multe ori, dar nu se observă nicio modificare a setului de cromozomi. Cromozomii sunt cel mai vizibili la una dintre etapele diviziunii celulare (metafaza). În această fază, cromozomii sunt reprezentați de două formațiuni divizate longitudinal (cromatide surori), care se îngustează și se unesc în zona așa-numitei constricții primare, sau centromer (un element obligatoriu al cromozomului). Telomerii sunt capetele unui cromozom. Din punct de vedere structural, cromozomii umani sunt reprezentați de ADN (acid dezoxiribonucleic), care codifică genele care îi alcătuiesc. Genele, la rândul lor, poartă informații despre o trăsătură specifică.
Câți cromozomi are o persoană îl vor determina pe a lui dezvoltarea individuală. Există concepte precum: aneuploidie (modificarea numărului de cromozomi individuali) și poliploidie (numărul de seturi haploide este mai mare decât cel diploid). Acestea din urmă pot fi de mai multe feluri: pierderea unui cromozom omolog (monozomie), sau aspect (trisomie - unul în plus, tetrasomie - doi în plus etc.). Toate acestea sunt o consecință a mutațiilor genomice și cromozomiale, care pot duce la afecțiuni patologice precum sindromul Klinefelter, sindromul Shereshevsky-Turner și alte boli.
Astfel, doar secolul al XX-lea a dat răspunsuri la toate întrebările, iar acum fiecare locuitor educat al planetei Pământ știe câți cromozomi are o persoană. Sexul copilului nenăscut depinde de compoziția celor 23 de perechi de cromozomi (XX sau XY), iar aceasta este determinată în timpul fecundației și fuziunii celulelor reproducătoare feminine și masculine.
Schema structurii cromozomilor în profaza târzie și metafaza mitozei. 1 cromatidă; 2 centromeri; 3 umăr scurt; 4 umăr lung ... Wikipedia
I Medicina Medicina este un sistem de cunostinte stiintifice si activitati practice, ale căror obiective sunt întărirea și păstrarea sănătății, prelungirea vieții oamenilor, prevenirea și tratarea bolilor umane. Pentru a îndeplini aceste sarcini, M. studiază structura și... ... Enciclopedie medicală
Ramura botanicii care se ocupă de clasificarea naturală a plantelor. Specimenele cu multe caracteristici similare sunt grupate în grupuri numite specii. Crinii tigru sunt un tip, crinii albi sunt altul etc. Specii asemănătoare între ele, la rândul lor... ... Enciclopedia lui Collier
terapie genetică ex vivo- * terapia genică ex vivo * terapia genică terapia genică ex vivo bazată pe izolarea celulelor țintă ale pacientului, modificarea genetică a acestora în condiții de cultivare și transplant autolog. Terapie genetică folosind linia germinativă... ... Genetica. Dicţionar enciclopedic
Animalele, plantele și microorganismele sunt cele mai frecvente obiecte ale cercetării genetice.1 Acetabularia acetabularia. Un gen de alge verzi unicelulare din clasa sifonului, caracterizat printr-un nucleu gigant (cu diametrul de până la 2 mm)... ... Biologie moleculară și genetică. Dicționar explicativ.
Polimer- (Polimer) Definiție polimer, tipuri de polimerizare, polimeri sintetici Informații despre definiția polimerului, tipuri de polimerizare, polimeri sintetici Cuprins Cuprins Definiție Context istoricȘtiința tipurilor de polimerizare... ... Enciclopedia investitorilor
O stare calitativă specială a lumii este poate un pas necesar în dezvoltarea Universului. O abordare naturală științifică a esenței vieții se concentrează pe problema originii ei, purtătorii ei materiale, diferența dintre lucrurile vii și cele nevii și evoluția... ... Enciclopedie filosofică
Cromozomii sunt principalele elemente structurale ale nucleului celular, care sunt purtători de gene în care este codificată informația ereditară. Deținând capacitatea de a se reproduce, cromozomii asigură o legătură genetică între generații.
Morfologia cromozomilor este legată de gradul de spiralizare a acestora. De exemplu, dacă în stadiul de interfază (vezi Mitoză, Meioză) cromozomii sunt desfășurați maxim, adică despiralizați, atunci odată cu începutul diviziunii cromozomii se spiralizează și se scurtează intens. Spiralizarea și scurtarea maximă a cromozomilor se realizează în stadiul de metafază, când se formează structuri relativ scurte, dense, care sunt colorate intens cu coloranți bazici. Această etapă este cea mai convenabilă pentru studierea caracteristicilor morfologice ale cromozomilor.
Cromozomul metafază este format din două subunități longitudinale - cromatide [dezvăluie fire elementare în structura cromozomilor (așa-numitele cromoneme, sau cromofibrile) cu o grosime de 200 Å, fiecare dintre acestea fiind formată din două subunități].
Dimensiunile cromozomilor de plante și animale variază semnificativ: de la fracțiuni de micron la zeci de microni. Lungimile medii ale cromozomilor umani în metafază variază între 1,5-10 microni.
Baza chimică a structurii cromozomilor sunt nucleoproteinele - complexe (vezi) cu principalele proteine - histone și protamine.
Orez. 1. Structura unui cromozom normal.
A - aspect; B - structura internă: 1-constricţie primară; 2 - constricție secundară; 3 - satelit; 4 - centromer.
Cromozomii individuali (Fig. 1) se disting prin localizarea constricției primare, adică locația centromerului (în timpul mitozei și meiozei, firele fusului sunt atașate de acest loc, trăgându-l spre pol). Când un centromer este pierdut, fragmentele de cromozomi își pierd capacitatea de a se separa în timpul diviziunii. Constricția primară împarte cromozomii în 2 brațe. În funcție de locația constricției primare, cromozomii sunt împărțiți în metacentrici (ambele brațe sunt egale sau aproape lungime egală), submetacentric (brațe de lungime inegală) și acrocentric (centromerul este deplasat la capătul cromozomului). Pe lângă cea primară, în cromozomi pot fi găsite constricții secundare mai puțin pronunțate. Mica porțiune terminală a cromozomilor, separată printr-o constricție secundară, se numește satelit.
Fiecare tip de organism este caracterizat de propriul său specific (în ceea ce privește numărul, dimensiunea și forma cromozomilor) așa-numitul set de cromozomi. Totalitatea unui set dublu sau diploid de cromozomi este desemnată ca un cariotip.
Orez. 2. Setul de cromozomi normal al unei femei (doi cromozomi X în colțul din dreapta jos).
Orez. 3. Setul de cromozomi normal al unui om (în colțul din dreapta jos - cromozomii X și Y în secvență).
Ouăle mature conțin un singur set, sau haploid, de cromozomi (n), care reprezintă jumătate din setul diploid (2n) inerent cromozomilor tuturor celorlalte celule ale corpului. În setul diploid, fiecare cromozom este reprezentat de o pereche de omologi, dintre care unul este de origine maternă, iar celălalt de origine paternă. În cele mai multe cazuri, cromozomii fiecărei perechi sunt identici ca mărime, formă și compoziție genică. Excepție fac cromozomii sexuali, a căror prezență determină dezvoltarea corpului într-o direcție masculină sau feminină. Setul normal de cromozomi umani este format din 22 de perechi de autozomi și o pereche de cromozomi sexuali. La oameni și alte mamifere, femela este determinată de prezența a doi cromozomi X, iar masculul de un cromozom X și unul Y (Fig. 2 și 3). În celulele feminine, unul dintre cromozomii X este inactiv genetic și se găsește în nucleul de interfază sub formă (vezi). Studiul cromozomilor umani în sănătate și boală face obiectul citogeneticii medicale. S-a stabilit că abaterile în numărul sau structura cromozomilor de la normă care apar în organele reproducătoare! celulele sau în stadiile incipiente ale fragmentării unui ovul fecundat, provoacă tulburări în dezvoltarea normală a organismului, determinând în unele cazuri apariția avorturilor spontane, a nașterii mortii, deformări congenitale și anomalii de dezvoltare după naștere (boli cromozomiale). Exemple de boli cromozomiale includ boala Down (un cromozom G suplimentar), sindromul Klinefelter (un cromozom X suplimentar la bărbați) și (absența unui cromozom Y sau a unuia dintre cromozomii X din cariotip). În practica medicală, analiza cromozomială se efectuează fie direct (pe celulele măduvei osoase), fie după cultivarea pe termen scurt a celulelor din afara corpului (sânge periferic, piele, țesut embrionar).
Cromozomii (din grecescul chroma - culoare și soma - corp) sunt elemente structurale filiforme, auto-reproductive ale nucleului celular, care conțin factori de ereditate - gene - într-o ordine liniară. Cromozomii sunt clar vizibili în nucleu în timpul diviziunii celulelor somatice (mitoză) și în timpul diviziunii (maturării) celulelor germinale - meioză (Fig. 1). În ambele cazuri, cromozomii sunt colorați intens cu coloranți bazici și sunt vizibili și pe preparatele citologice necolorate în contrast de fază. În nucleul de interfază, cromozomii sunt despiralizați și nu sunt vizibili la microscopul cu lumină, deoarece dimensiunile lor transversale depășesc limitele de rezoluție ale microscopului cu lumină. În acest moment, secțiunile individuale ale cromozomilor sub formă de fire subțiri cu un diametru de 100-500 Å pot fi distinse folosind un microscop electronic. Secțiunile individuale nedespiralizate ale cromozomilor din nucleul de interfază sunt vizibile printr-un microscop cu lumină ca zone intens colorate (heteropicnotice) (cromocentre).
Cromozomii există continuu în nucleul celulei, trecând printr-un ciclu de spiralizare reversibilă: mitoză-interfază-mitoză. Modelele de bază ale structurii și comportamentului cromozomilor în mitoză, meioză și fertilizare sunt aceleași în toate organismele.
Teoria cromozomală a eredității. Cromozomii au fost descriși pentru prima dată de I. D. Chistyakov în 1874 și E. Strasburger în 1879. În 1901, E. V. Wilson și în 1902, W. S. Sutton, au atras atenția asupra paralelismului în comportamentul cromozomilor și asupra factorilor mendeliani ai eredității - gene - în meioză și în timpul fertilizarea și a ajuns la concluzia că genele sunt localizate în cromozomi. În 1915-1920 Morgan (T.N. Morgan) și colaboratorii săi au dovedit această poziție, au localizat câteva sute de gene în cromozomii Drosophila și au creat hărți genetice ale cromozomilor. Datele despre cromozomi obținute în primul sfert al secolului al XX-lea au stat la baza teoriei cromozomiale a eredității, conform căreia continuitatea caracteristicilor celulelor și organismelor într-un număr de generații ale acestora este asigurată de continuitatea cromozomilor lor.
Compoziția chimică și autoreproducția cromozomilor. Ca rezultat al studiilor citochimice și biochimice ale cromozomilor din anii 30 și 50 ai secolului XX, s-a stabilit că aceștia constau din componente permanente [ADN (vezi. Acizi nucleici), proteine de bază (histone sau protamine), proteine non-histone] și componente variabile (ARN și proteină acidă asociată). Baza cromozomilor este alcătuită din fire de dezoxiribonucleoproteine cu un diametru de aproximativ 200 Å (Fig. 2), care pot fi conectate în mănunchiuri cu un diametru de 500 Å.
Descoperirea de către Watson și Crick (J. D. Watson, F. N. Crick) în 1953 a structurii moleculei de ADN, a mecanismului de autoreproducție (reduplicare) a acesteia și a codului nucleic al ADN-ului și dezvoltarea ADN-ului care a apărut după aceea. genetica moleculara a condus la ideea genelor ca secțiuni ale unei molecule de ADN. (vezi Genetica). Au fost dezvăluite modelele de autoreproducție a cromozomilor [Taylor (J. N. Taylor) și colab., 1957], care s-au dovedit a fi similare cu modelele de autoreproducție a moleculelor de ADN (reduplicare semi-conservativă).
Set de cromozomi - totalitatea tuturor cromozomilor dintr-o celulă. Fiecare specie biologică are un set caracteristic și constant de cromozomi, fixați în evoluția acestei specii. Există două tipuri principale de seturi de cromozomi: unic sau haploid (în celulele germinale animale), notat cu n, și dublu sau diploid (în celulele somatice, care conține perechi de cromozomi similari, omologi de la mamă și tată), notat 2n .
Seturile de cromozomi ale speciilor biologice individuale variază semnificativ în numărul de cromozomi: de la 2 (viermi rotunzi de cal) la sute și mii (unele plante spori și protozoare). Numerele cromozomilor diploizi ale unor organisme sunt următoarele: oameni - 46, gorile - 48, pisici - 60, șobolani - 42, muștele de fructe - 8.
Dimensiunile cromozomilor variază, de asemenea, între specii. Lungimea cromozomilor (în metafaza mitozei) variază de la 0,2 microni la unele specii până la 50 microni la altele, iar diametrul de la 0,2 până la 3 microni.
Morfologia cromozomilor este bine exprimată în metafaza mitozei. Cromozomii de metafază sunt utilizați pentru a identifica cromozomii. În astfel de cromozomi, ambele cromatide sunt clar vizibile, în care fiecare cromozom și centromerul (kinetocor, constricție primară) care leagă cromatidele sunt împărțite longitudinal (Fig. 3). Centromerul este vizibil ca o zonă îngustată care nu conține cromatina (vezi); de el sunt atașate firele fusului de acromatină, datorită cărora centromerul determină mișcarea cromozomilor către poli în mitoză și meioză (Fig. 4).
Pierderea unui centromer, cum ar fi atunci când un cromozom se rupe radiatii ionizante sau alți mutageni, duce la pierderea capacității unei bucăți de cromozom lipsită de un centromer (fragment acentric) de a participa la mitoză și meioză și la pierderea acesteia din nucleu. Acest lucru poate provoca leziuni grave ale celulelor.
Centromerul împarte corpul cromozomului în două brațe. Localizarea centromerului este strict constantă pentru fiecare cromozom și determină trei tipuri de cromozomi: 1) cromozomi acrocentrici, sau în formă de baston, cu un braț lung și al doilea foarte scurt, asemănător cu un cap; 2) cromozomi submetacentrici cu brațe lungi de lungime inegală; 3) cromozomi metacentrici cu brațe de aceeași lungime sau aproape de aceeași lungime (Fig. 3, 4, 5 și 7).
Orez. 4. Schema structurii cromozomilor în metafaza mitozei după scindarea longitudinală a centromerului: A și A1 - cromatide surori; 1 - umăr lung; 2 - umăr scurt; 3 - constricție secundară; 4- centromer; 5 - fibre fusului.
Trăsăturile caracteristice ale morfologiei anumitor cromozomi sunt constricțiile secundare (care nu au funcția de centromer), precum și sateliții - secțiuni mici de cromozomi conectate cu restul corpului printr-un fir subțire (Fig. 5). Filamentele satelit au capacitatea de a forma nucleoli. Structura caracteristică a cromozomului (cromomerii) este secțiunile îngroșate sau mai strâns încolăcite ale firului cromozomial (cromoneame). Modelul cromomerului este specific fiecărei perechi de cromozomi.
Orez. 5. Schema morfologiei cromozomilor în anafaza mitozei (cromatida extinzându-se până la pol). A - aspectul cromozomului; B - structura internă a aceluiași cromozom cu cele două cromoneme constitutive ale sale (hemicromatide): 1 - constricția primară cu cromomerii constituind centromerul; 2 - constricție secundară; 3 - satelit; 4 - fir satelit.
Numărul de cromozomi, mărimea și forma lor în stadiul de metafază sunt caracteristice fiecărui tip de organism. Combinația acestor caracteristici ale unui set de cromozomi se numește cariotip. Un cariotip poate fi reprezentat într-o diagramă numită idiogramă (vezi mai jos cromozomi umani).
Cromozomi sexuali. Genele care determină sexul sunt localizate într-o pereche specială de cromozomi - cromozomi sexuali (mamifere, oameni); în alte cazuri, iolul este determinat de raportul dintre numărul de cromozomi sexuali și toți ceilalți, numiți autozomi (Drosophila). La om, ca și la alte mamifere, sexul feminin este determinat de doi cromozomi identici, desemnați cromozomi X, sexul masculin este determinat de o pereche de cromozomi heteromorfi: X și Y. Ca urmare a diviziunii de reducere (meioza) în timpul maturarea ovocitelor (vezi Oogeneza) la femei toate ouăle conțin un cromozom X. La bărbați, ca urmare a reducerii diviziunii (maturării) spermatocitelor, jumătate din spermatozoizi conține un cromozom X, iar cealaltă jumătate un cromozom Y. Sexul unui copil este determinat de fertilizarea accidentală a unui ovul de către un spermatozoid care poartă un cromozom X sau Y. Rezultatul este un embrion feminin (XX) sau masculin (XY). În nucleul de interfază al femeilor, unul dintre cromozomii X este vizibil ca un aglomerat de cromatine sexuale compacte.
Funcționarea cromozomilor și metabolismul nuclear. ADN-ul cromozomal este modelul pentru sinteza unor molecule specifice de ARN mesager. Această sinteză are loc atunci când o anumită regiune a cromozomului este despirată. Exemple de activare locală a cromozomilor sunt: formarea buclelor cromozomiale despiralizate în ovocitele păsărilor, amfibienilor, peștilor (așa-numitele perii cu lampă X) și umflăturilor (puflături) anumitor loci cromozomi din cromozomii multicatenare (politene). glandele salivare și alte organe secretoare ale insectelor diptere (Fig. 6). Un exemplu de inactivare a unui cromozom întreg, adică excluderea acestuia din metabolismul unei celule date, este formarea unuia dintre cromozomii X ai unui corp compact de cromatina sexuală.
Orez. 6. Cromozomi politenici ai insectei dipteran Acriscotopus lucidus: A şi B - zonă delimitată de linii punctate, în stare de funcţionare intensivă (puf); B - aceeași zonă într-o stare nefuncțională. Numerele indică loci cromozomi individuali (cromomeri).
Orez. 7. Set cromozomi într-o cultură de leucocite din sângele periferic masculin (2n=46).
Dezvăluirea mecanismelor de funcționare a cromozomilor politenilor de tip perie și a altor tipuri de spiralizare și despiralizare a cromozomilor este crucială pentru înțelegerea activării genelor diferențiale reversibile.
Cromozomi umani. În 1922, T. S. Painter a stabilit ca numărul diploid al cromozomilor umani (în spermatogonie) să fie de 48. În 1956, Tio și Levan (N. J. Tjio, A. Levan) au folosit un set de noi metode pentru studierea cromozomilor umani: cultura celulară; studiul cromozomilor fără secțiuni histologice pe preparate celulare întregi; colchicina, care duce la oprirea mitozelor în stadiul de metafază și acumularea unor astfel de metafaze; fitohemaglutinina, care stimulează intrarea celulelor în mitoză; tratamentul celulelor metafazate cu soluție salină hipotonică. Toate acestea au făcut posibilă clarificarea numărului diploid de cromozomi la oameni (s-a dovedit a fi 46) și oferirea unei descriere a cariotipului uman. În 1960, la Denver (SUA), o comisie internațională a elaborat o nomenclatură pentru cromozomi umani. Conform propunerilor comisiei, termenul „cariotip” ar trebui aplicat setului sistematic de cromozomi al unei singure celule (Fig. 7 și 8). Termenul „idiotram” este reținut pentru a reprezenta setul de cromozomi sub forma unei diagrame construite din măsurători și descrieri ale morfologiei cromozomilor mai multor celule.
Cromozomii umani sunt numerotați (oarecum în serie) de la 1 la 22 în conformitate cu caracteristicile morfologice care permit identificarea lor. Cromozomii sexuali nu au numere și sunt desemnați ca X și Y (Fig. 8).
S-a descoperit o legătură între o serie de boli și malformații congenitale în dezvoltarea umană cu modificări ale numărului și structurii cromozomilor săi. (vezi Ereditatea).
Vezi și studii citogenetice.
Toate aceste realizări au creat o bază solidă pentru dezvoltarea citogeneticii umane.
Orez. 1. Cromozomi: A - în stadiul anafazic al mitozei în microsporocite trefoil; B - în stadiul de metafază al primei diviziuni meiotice în celulele mamă polenică ale Tradescantia. În ambele cazuri, structura în spirală a cromozomilor este vizibilă.
Orez. 2. Fire cromozomiale elementare cu diametrul de 100 Å (ADN + histonă) din nucleele de interfază ale glandei timusului vițelului (microscopie electronică): A - fire izolate din nuclee; B - secțiune subțire prin pelicula aceluiași preparat.
Orez. 3. Set de cromozomi de Vicia faba (faba faba) în stadiul de metafază.
Orez. 8. Cromozomii sunt la fel ca în Fig. 7, seturi, sistematizate după nomenclatura Denver în perechi de omologi (cariotip).