Статья "Кариотип человека"

Парфёнова Е. Г., преподаватель высшей квалификационной категории

ГБПОУ «Армавирский медицинский колледж»

«Кариотип человека»

Кариотип человека

Понятие о кариотипе получил распространение на этапе исследования в медицине генетических заболеваний, когда стали активно изучать строение и функции хромосом. Получили открытие синдром Эдвардса, синдром Клайнфельтера. Кариотип, представляющий собой клеточный хромосомный комплекс, является постоянным. У человека нормой является наличие хромосом, количество которых равно 46. Из них 22 пары являются аутосомами и две — это половые хромосомы.

У представительниц женского пола они обозначаются как ХХ, у представителей мужского пола — ХУ. Главная особенность хромосомного набора — это видовая специфичность кариотипа. Функции хромосом заключаются в том, что каждая из них является носительницей генов, которые отвечают на наследственность.

Нормальный мужской кариотип — это кариотип 46, ХУ. Нормальный женский кариотип выглядит как кариотип 46, ХХ. Набор хромосом остается неизменным на протяжении всей жизни. Поэтому сдать кариотип достаточно один раз в жизни.

В характеристике кариотипа вначале указывается общее число хромосом и набор половых хромосом. Затем (при наличии мутаций) указываются геномные, а после – хромосомные мутации. Большое диагностическое значение для идентификации хромосом имеют хромосомные маркеры (chromosome landmarks) – полосы, наиболее четко выделяющиеся при дифференциальной окраске и разделяющие хромосому на районы. Нумеруются районы, а также полосы внутри района по направлению от центромеры к теломере. На некоторых полосах удается локализовать определенные гены генетической карты хромосомы .

В кариотипе человека 46хромосом или 23пары. Парные хромо­сомы называют гомологичными, они имеют одинаковою длину и форму, со­держат аллельные гены. В состав хромосом входит 40 % ДНК, 40 % гистоновых белков и 20 % негистоновых белков. Комплекс всех химических веществ, входящих в состав хромосом, называется хроматином. Хромосомы могут находиться в клетках в двух структурных и функциональных состояниях – спирализованном и деспирализованном. В период интерфазы они находятся в деспирализованном состоянии. В спирализованном состоянии они находятся в период митоза. Максимальной спирализации хромосомы достигают в метафазе митоза. Метафазная хромосома состоит из двух хроматид, соединенных в области первичной перетяжки (центромеры). Некоторые хромосомы имеют вторичные перетяжки и спутники. Центромера делит хроматиду на два плеча.

Все пары аутосом распределяются на 7 групп в соответствии с длиной и формой хромосом. Группы обозначают латинскими буквами от А до G. Группы четко отличаются друг от друга.

Группа А(1,2,3 пары) самые длинные метацентрические (1,3) и субметацентрическая (2) хромосомы. Хромосома 1 -самая большая метацентрическая хромосома, центромера расположена посередине. Самой большой субметацентрической хромосомой являет­ся хромосома 2. Хромосома 3почти на 20%короче хромосомы 1и, сле­довательно, легко идентифицируется. Абсолютная длина от 11 мкм (1 пара) до 8,3 мкм (2 пара).

Группа В (4и 5 пары) длинные субметацентрические хромосомы. Они не различаются между собой без дифференцированного окрашивания. Абсолютная длина 7,7 мкм.

Группа С (6 – 12 пары). Хромосомы среднего размера, субметацентрические. При стандартном (рутинном) окрашивании Х-хромосому нельзя отличить от других хромосом этой группы. Она по размерам сходна с хромосомами 6и 7пары. Абсолютная длина от 7,7 мкм (6 пара) до 5,8 мкм.

Группа D (13 - 15 пары).Эти акроцентрические хромосомы по фор­ме сильно отличаются от всех других хромосом человека. Все три пары на коротком плече содержат спутники. Длина проксимальных участков коротких плеч варьирует, спутники могут отсутствовать, а могут быть очень большими, могут ярко флуоресцировать, а могут и не давать флуоресценции. Абсолютная длина от 4,2 мкм.

Группа Е (16 - 18 пары).Относительно короткие субметацентрические хромосомы. Абсолютная длина 3,6-3,5 мкм.

Группа F - (19 – 20 пары) маленькие метацентрические хромосомы.В препаратах при рутинной окраске они выглядят одинаково, но при дифференциальном окрашивании резко различаются. Абсолютная длина 2,9 мкм.

Группа G (21 – 22 пары) – две пары самыхмаленьких акроцентрических хро­мосом. На коротком плече имеют спутник. Изменчивость их коротких плеч так же значительна, как и в хромосомах группыD. Абсолютная длина 2,9 мкм.

Y-хромосома маленькая акроцентрическая хромосома длиной 2,8 мкм. Обычно (но не всегда) больше, чем хромосомы группы G, и хроматиды ее длинного плеча, как правило, лежат параллельно одна другой. Этим она отличается от хромосом группы G,у которых хроматиды длинных плеч образуют широкий угол.

Х-хромосома сходна при рутинном окрашивании с хромосомами гриппы С, отличается при использовании дифференцированного окра­шивания. Х - хромосома субметацентрическая, длиной 6,8 мкм.

Изучение наследственного материала позволяет выявить следующие отклонения от нормы:

Наличие третьей хромосомы в комплексе, что получило название трисомии (развивается синдром Дауна, при котором увеличен показатель ТВП). При наличии трисомии по 13 хромосоме возникает синдром Патау. При увеличении количества по 18-ой хромосоме — синдром Эдвардса. Появление лишней Х хромосомы (47 xxy или 48х xxy) в кариотипе у мужчины дает синдром Клайнфельтера (мозаичный кариотип).

Уменьшение числа хромосом в кариотипе, то есть отсутствие одной хромосомы в паре — моносомия;

Недостаток участка хромосомы, что называется делецией;

Удвоение отдельной области хромосомы, то есть дупликация;

Разворот хромосомного участка, получивший название инверсии;

Перемещение хромосомных участков — транслокация

Для характеристики кариотипа используют систематизированные определенным образом видеоизображения гомологичных хромосом всего хромосомного набора — кариограммы, либо схематичные изображения каждого гомолога — идеограммы. При кариотипировании обычно руководствуются критериями и правилами, установленными Международным комитетом по стандартизации цитогенетических исследований, последняя версия которых опубликована в 2005 году . Результатом хромосомного анализа является описание кариотипа в виде формулы с указанием числа хромосом, набора половых хромосом и хромосомных аберраций (если они выявлены). Некоторые из символов и сокращений, принятых в цитогенетике человека, приведены в приложении. В норме кариотип человека содержит 46 хромосом. Такое диплоидное (удвоенное) число возникает в результате объединения родительских гамет, каждая из которых содержит половинное, гаплоидное число хромосом, равное 23. Таким образом, зародыш человека со стадии зиготы имеет 23 пары хромосом, 22 из которых являются аутосомами и 1 пара — половыми хромосомами, или гоносомами (Х и Y). Наличие двух половых Х-хромосом (кариотип 46,ХХ) соответствует женскому полу, наличие Х- и Y-хромосом (кариотип 46,ХY) — мужскому. Хромосомы отличаются между собой размерами, формой и строго индивидуальным для каждой пары хромосом рисунком дифференциальной исчерченности. Форма хромосомы определяется локализацией центромеры — участка хромосомы, входящего в состав кинетохора, к которому прикрепляются микротрубочки веретена деления (митотического или мейотического). В зависимости от центромерного индекса, то есть соотношения короткого плеча к длине всей хромосомы, хромосомы человека подразделяются на три группы — метацентрические (размеры короткого (p) и длинного (q) плеч практически одинаковы), субметацентрические (центромерный индекс 26–46 %) и акроцентрические (центромерный индекс 15–30 %). Хромосомы человека состоят из линейно расположенных участков, отличающихся по структурным характеристикам и молекулярной композиции. Свойственная всем хромосомам блочная организация выявляется при использовании различных методов дифференциального окрашивания. Центромерные районы являются обязательным структурным компонентом любой хромосомы в кариотипе человека. 

Важным структурным компонентом каждой хромосомы являются теломеры — концевые участки хромосом, которыми в интерфазном ядре хромосомы прикрепляются к внутренней ядерной мембране.

Согласно номенклатуре, каждая хромосома человека подразделяется на районы, границами которых являются регулярно наблюдаемые морфологические маркеры. В свою очередь, районы подразделяются на сегменты, заметно отличающиеся от соседних по интенсивности окраски. Нумерация всех сегментов начинается от центромеры к теломере отдельно для каждого плеча хромосомы. Запись индивидуального сегмента включает информацию о хромосоме, плече и районе, в котором он находится. На менее спирализованных хромосомах сегменты могут подразделиться на несколько частей — субсегментов, для обозначения которых вводятся новые ряды цифр.