тұқымқуалаушылық ядролық ДНҚ бақылауында болады және анасы арқылы біржақтытұқым қуалау ерекшелігі тән. Белгілер жұмыртқа жасушасының цитоплазмасы арқылыберіліпотырады.19-ғасырдың 80-жылдары эукариоттық жасушалардың ядросынан жіп тәріздіқұрылымдар-хромосомалар табылды. Хромосоманың негізгі қызметі тұқым қуалауақпаратынсақтаужәнеұрпақтан-ұрпаққажеткізу.Хромосоманықұрайтынматериалхроматиндепаталады.Хроматинқұрамынакіреді:а)жалпыхроматинқұрамының,40%жуығыДНҚмолекуласы;б) 60% жуығы ақуыздар. Хроматин құрамындағы ақуыздар гистонды және гистонды емесдепбөлінеді.Гистонды белоктар хроматин құрамына кіретін белоктардың 40%-дан 80%-ға дейінгімөлшерінқұрайды.Хроматин РНҚ-сы ДНҚ-ның 0,2 ден 0,5% құрайды. Хромосомалар құрамынанметалл иондарын табуға болады: Mg++, Ca++ және Fe++. Олар хромосома құрылымыныңұйымдасуынқамтамасыз етеді. Аталған химиялық қосылыстардың хромосомадаорналасуыжәнежинақталуыәлітолығыменанықталмаған.Митоздықхромосоманыңморфологиясынзерттеугееңқолайлысәтолардыңқаттыконденсацияланғанкүйде,митоздыңметафазасынданемесе анафазаныңбасында.Хромосомаларжуан,таяқшатәрізді,түрліұзындықтағыкүйдеболады.Хромосомалардыекіиыққабөлетінбіріншіліктартылыстыкөпшілікхромосомадантабуғаболады.Біріншілік тартылыс аймағында кинетохор орналасқан центромера болады. Оғанмитоз кезінде бөліну ұршығының микротүтікше жіпшесі бекініп, центроилдергебағытталып орналасады.Микротүтікшелер өсінділері митоз кезінде хромосомалардыңжасушаполюстерінежылжуынқамтамасызетеді.Кейбірхромосомалардаекіншітартылыстары болады. Бұл тартылыстар әдетте, хромосоманың дисталды ұшына жақынорналасып, спутник деп аталатын кішкене аймаққа бөледі. Сонымен қатар, екіншіліктартылыстар осы аймақтарда интерфазада ядрошықтар түзілетіндіктен
ядрошықтықұйымдастырушылардепте аталады.Осыжерде ДНҚорналасқан.Хромосомаиықтарыныңшеткібөлігі-
теломерменаяқталады.Хромосоманыңтеломерлікұштары басқа хромосомаларменнемесеоныңүзінділеріменбайланысуғақабілеттіемес.Центромераныңорналасуынақарайхромосоманың 5типінажыратады:
-
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.
Хромосомаларжасушадаекітүрліқұрылымдық-функционалдықжағдайдаболуымүмкін:а)
генетикалықбелсендіжағдайы,хромосомалардыңжартылайнемесетолықтарқатылуырепликация және гендердің транскрипциясы процестерінің жүруі (бұл интерфазалықхромосома);ә)
генетикалық белсенді емес жағдайы,хромосомалардың өте жиі ширатылыптығыздалуы,метаболизмдіктыныштықкүйгеауысуыжәнемитоздықбөлінужүріпгенетикалық материалдың жаңадан түзілген жасушаларға тасымалданып, бөлініпберілуіменсипатталады(митоз).Митоздықхромосомалардыңқұрылымыныңұйымдасуытуралызаманауибілімдеңгейлеріне сайұйымдасудеңгейлері(сызбатүрінде):
-
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 к
онститутивті (құрылымдық) және
факультативті депажыратылады
.Конститутивтік гетерохроматин барлық хромосомалардың центромера жәнетеломера аймағында болады. Ол транскрипияланбайтын, орташа және жиі қайталынатыннуклеотидтер қатарынан тұратын, ДНҚ –дан құралған. Олар ядроның жалпы құрылымынсақтау,хроматиндердіңядроқабықшасынабекінуін,мейозкезіндегомологтыхромосомалардың өзара бірін-бірі тануын, көрші құрылымдық гендерді бөліп тұру,гендердіңбелсенділігініңреттелуіқызметтерінатқаруымүмкін.Факультативті гетерохроматин мысалы ретінде қалыпты гомогаметалы жыныстыағзалардың (адамдарда әйел жынысы гомогаметалы болады) екі Х-жынысхромосомасының біреуі ядро мембранасында интерфаза сатысындағы Барр денешігін,жыныс хроматинінкелтіругеболады.Адам жасушаларындағы Х-хроматин санын анықтау жыныс хромосомасыныңсаныныңөзгеруіненболатынтұқымқуалайтынаурудардыңбастапқыдиагнозынқоюғамүмкіндікбереді.Медицинада митоздық хромосомалардың молекулалық-генетикалық негіздеріноқып-үйрену адамның хромосоманың құрылыс мен қызметінің бұзылуынан болатынхромосомалықауруларыныңсебептерінтүсінуүшінаса маңызды.Ең алғаш 1956 жылы француз цитогенетиктері Тийо және Леван адамныңхромосомаларыныңнақтысанын,46,анықтады.Адамның(сондай-ақбасқадатүрлердің)харомосомаларсанынанықтаудың
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.
|
Бұләдістерарқылыәрхромосомадағыарнайыкезектесіптүрлітүске(ашық,күңгірт)боялғанжолақтардыанықтауға болады:Q,G,R,және С-бояулары.Молекулалық цитогенетиканың жетістіктері нәтижесінде хромосомалардызерттеудің жаңа әдістері пайда болды. Солардың бірі флюоресцентті гибридизация әдісіinsitu (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-сыменДНК-зондтың комплементарлы әрекеттесуі
ДНҚ гибридизациясы деп аталады. Егергибридизиация жүрсе, бұл құбылыс люминесентті микраскоп арқылы анықталынып,зерттелінетін үлгіде ДНҚ-зондқа комплементарлы кесіндінің бар екендігін көрсетеді. Бұләдістің көмегімен, түрлі ДНҚ-зондтарының жиынтығын қолданып, тіпті бөлінбей тұрғанжасушалардың өзінен хромосомалар санындағы өзгерістерді немесе патологиялық генді,соныменқатар,жайәдістерарқылыанықталынбайтынұсақделеция(микроделециялардыда) сияқты хромосомалық мутацияларды анықтауға болады. Түрлі хромосомалар немесеолардыңбөліктерітүрлі-түстіқұрылымретіндекөрінеді.Жасушадағы саны, көлемі және пішіндерімен сипатталатын диплоидтыхромосомалардың жиынтығы кариотип деп аталады. «Кариотип» терминін 1924 жылысовет цитологы Г.А. Левитский енгізді. Кариотип — бұл түрдің бейнесі десе де болады.Әртүрдің хромосомалар саны өзіне тән арнайы болады. Түрлі ағзаларда хромосомалармөлшері кең көлемде ауытқып отырады. Хромосомалар мөлшері 0,2 мкм-ден 50 мкм-гедейінболуымүмкін.Барлық хромосомалар аутосомды және әйел мен ер адамның жынысыныңқалыптасуынанықтайтынжыныс хромосомаларыдепбөлінеді:
-
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 менәйелдердежалпы хромосомасаны46алХХ,ХУжынысхромосомалары,түрлішеболады.Бір жұпқа жататын, ұқсас хромосомалар гомологты деп, ал бір-бірінен айтарлықтайайырмашылықтарыбархромосомаларгетерологиялық депаталады.Адамкариотипіндегіөзгерістеркешендідамуақаулықтарынаалыпкеледі.Мұндайақаулықтардың көпшілігі ағзалардың тіршілік қабілетін төмендетеді. Адамныңкариотипін зерттеу хромосомалық ауруларды анықтауға және алдын алуға мүмкіндікбереді