Karyotyp-Definition

Das Aussehen der Chromosomen ändert sich während des Zellzyklus erheblich: Während der Interphase sind die Chromosomen im Zellkern lokalisiert, in der Regel despiralisiert und schwer zu beobachten, daher befinden sich Zellen in einem der Stadien ihrer Teilung, der Metaphase der Mitose, werden zur Bestimmung des Karyotyps verwendet.

Verfahren zur Bestimmung des Karyotyps

Für das Verfahren zur Bestimmung des Karyotyps kann jede Population sich teilender Zellen verwendet werden. Zur Bestimmung des menschlichen Karyotyps werden in der Regel periphere Blutlymphozyten verwendet, deren Übergang vom G0-Ruhestadium zur Proliferation durch Zugabe des Phytohämagglutinin-Mitogens provoziert wird. Auch Knochenmarkszellen oder eine Primärkultur von Hautfibroblasten können zur Bestimmung des Karyotyps verwendet werden. Um die Zahl der Zellen im Metaphasestadium zu erhöhen, werden der Zellkultur kurz vor der Fixierung Colchicin oder Nocadazol zugesetzt, die die Bildung von Mikrotubuli blockieren und so die Ausbreitung der Chromatiden zu den Polen der Zellteilung und der Vollendung der Mitose verhindern.

Nach der Fixierung werden Präparationen von Metaphase-Chromosomen gefärbt und fotografiert; aus mikroskopischen Aufnahmen bilden die sog systematisierter Karyotyp- nummerierter Paarsatz homologe Chromosomen, die Bilder der Chromosomen sind vertikal mit ihren kurzen Armen nach oben ausgerichtet, ihre Nummerierung erfolgt in absteigender Reihenfolge der Größe, ein Paar Geschlechtschromosomen wird am Ende des Satzes platziert (siehe Abb. 1).

Historisch gesehen wurden die ersten nicht detaillierten Karyotypen, die eine Klassifizierung nach Chromosomenmorphologie ermöglichten, durch Romanovsky-Giemsa-Färbung erhalten, jedoch wurde eine weitere Detaillierung der Struktur von Chromosomen in Karyotypen mit dem Aufkommen von Differenzialfärbungstechniken für Chromosomen möglich. Die am häufigsten verwendete Technik in der medizinischen Genetik ist die G-Differentialfärbung von Chromosomen.

Klassische und spektrale Karyotypen

Reis. Abb. 2. Ein Beispiel für die Translokationsbestimmung durch einen Komplex von Quermarkierungen (Streifen, klassischer Karyotyp) und durch ein Spektrum von Regionen (Farbe, spektraler Karyotyp).

Um einen klassischen Karyotyp zu erhalten, werden Chromosomen mit verschiedenen Farbstoffen oder deren Mischungen gefärbt: Aufgrund der unterschiedlichen Bindung des Farbstoffs an verschiedene Teile der Chromosomen erfolgt die Färbung ungleichmäßig und es entsteht eine charakteristische Bandstruktur (ein Komplex von Quermarkierungen, engl . Streifenbildung), was die lineare Heterogenität des Chromosoms widerspiegelt und spezifisch für homologe Chromosomenpaare und ihre Regionen ist (mit Ausnahme polymorpher Regionen sind verschiedene Allelvarianten von Genen lokalisiert). Die erste Chromosomen-Färbemethode, um solch detailreiche Bilder zu erhalten, wurde von dem schwedischen Zytologen Kaspersson entwickelt (Q-Färbung).Auch andere Färbungen werden verwendet, solche Techniken wurden verwendet gemeinsamen Namen Differentialfärbung von Chromosomen:

  • Q-Färbung- Färbung nach Kaspersson mit Acrichin-Senf mit Untersuchung unter dem Fluoreszenzmikroskop. Wird am häufigsten für die Untersuchung von Y-Chromosomen verwendet (schnelle Bestimmung des genetischen Geschlechts, Erkennung von Translokationen zwischen X- und Y-Chromosomen oder zwischen Y-Chromosom und Autosomen, Screening auf Mosaikbildung mit Y-Chromosomen)
  • G-Färbung- modifizierte Färbung nach Romanovsky - Giemsa. Die Sensitivität ist höher als die der Q-Färbung, daher wird sie als Standardmethode für die zytogenetische Analyse verwendet. Wird verwendet, um kleine Aberrationen und Markerchromosomen zu erkennen (anders segmentiert als normale homologe Chromosomen)
  • R-Färbung- Acridinorange und ähnliche Farbstoffe werden verwendet, während Teile der Chromosomen gefärbt werden, die für die G-Färbung unempfindlich sind. Wird verwendet, um Details homologer G- oder Q-negativer Regionen von Schwesterchromatiden oder homologen Chromosomen aufzudecken.
  • C-Färbung- Wird verwendet, um die zentromeren Regionen von Chromosomen zu analysieren, die konstitutives Heterochromatin und den variablen distalen Teil des Y-Chromosoms enthalten.
  • T-Färbung- Wird verwendet, um telomerische Regionen von Chromosomen zu analysieren.

Kürzlich wurde die Technik der sog. spektrale Karyotypisierung (Fluoreszenz-Hybridisierung vor Ort, Englisch Fluoreszenz vor Ort Hybridisierung, FISH), bestehend aus der Färbung von Chromosomen mit einem Satz fluoreszierender Farbstoffe, die an bestimmte Regionen der Chromosomen binden. Als Ergebnis einer solchen Färbung erhalten homologe Chromosomenpaare identische spektrale Eigenschaften, was nicht nur die Identifizierung solcher Paare erheblich erleichtert, sondern auch den Nachweis interchromosomaler Translokationen erleichtert, dh Bewegungen von Abschnitten zwischen Chromosomen - translozierte Abschnitte haben ein Spektrum das sich vom Spektrum des restlichen Chromosoms unterscheidet.

Karyotyp-Analyse

Der Vergleich von Komplexen von Quermarkierungen bei der klassischen Karyotypisierung oder Regionen mit spezifischen spektralen Eigenschaften ermöglicht die Identifizierung sowohl homologer Chromosomen als auch ihrer einzelnen Regionen, wodurch Chromosomenaberrationen - intra- und interchromosomale Umlagerungen, begleitet von einer Verletzung - im Detail bestimmt werden können die Reihenfolge der Chromosomenfragmente (Deletionen, Duplikationen, Inversionen, Translokationen). Eine solche Analyse hat sehr wichtig in der medizinischen Praxis, die es ermöglicht, eine Reihe von Chromosomenerkrankungen zu diagnostizieren, die sowohl durch grobe Verletzungen von Karyotypen (Verletzung der Chromosomenzahl) als auch durch eine Verletzung der Chromosomenstruktur oder einer Vielzahl von Zellkaryotypen im Körper (Mosaik) verursacht werden.

Nomenklatur

Abb. 3. Karyotyp 46,XY,t(1;3)(p21;q21), del(9)(q22): Translokation (Übertragung eines Fragments) zwischen dem 1. und 3. Chromosom, Deletion (Verlust eines Abschnitts) des 9. Chromosoms werden gezeigt. Die Markierung von Chromosomenregionen ist sowohl durch Komplexe von Quermarkierungen (klassische Karyotypisierung, Streifen) als auch durch das Fluoreszenzspektrum (Farbe, spektrale Karyotypisierung) gegeben.

Um zytogenetische Beschreibungen zu systematisieren, wurde das Internationale System für zytogenetische Nomenklatur (ISCN) entwickelt, das auf der Differenzfärbung von Chromosomen basiert und eine detaillierte Beschreibung einzelner Chromosomen und ihrer Regionen ermöglicht. Der Eintrag hat folgendes Format:

[Chromosomennummer] [Arm] [Stellennummer].[Bandennummer]

der lange Arm eines Chromosoms wird mit dem Buchstaben bezeichnet q, kurzer Brief p sind Chromosomenaberrationen durch zusätzliche Symbole gekennzeichnet.

So wird das 2. Band des 15. Abschnitts des kurzen Arms des 5. Chromosoms geschrieben als 5p15.2.

Für den Karyotyp wird ein Eintrag im ISCN 1995-System verwendet, der folgendes Format hat:

[Anzahl der Chromosomen], [Geschlechtschromosomen], [Merkmale].

Abnorme Karyotypen und Chromosomenerkrankungen

Normale menschliche Karyotypen sind 46,XX (weiblich) und 46,XY (männlich). Verletzungen des normalen Karyotyps treten beim Menschen in frühen Stadien der Entwicklung des Organismus auf: Tritt eine solche Verletzung während der Gametogenese auf, bei der die Keimzellen der Eltern produziert werden, wird auch der Karyotyp der während ihrer Fusion gebildeten Zygote beeinträchtigt . Bei weiterer Teilung einer solchen Zygote haben alle Zellen des Embryos und des daraus entstandenen Organismus den gleichen abnormen Karyotyp.

Karyotypstörungen können aber auch in frühen Stadien der Zygotenfragmentierung auftreten, der aus einer solchen Zygote entstandene Organismus enthält mehrere Zelllinien (Zellklone) mit unterschiedlichen Karyotypen, so dass eine Vielzahl von Karyotypen des Gesamtorganismus oder seiner einzelnen Organe besteht Mosaizismus genannt.

In der Regel gehen Karyotypstörungen beim Menschen mit multiplen Fehlbildungen einher; Die meisten dieser Anomalien sind mit dem Leben nicht vereinbar und führen zu spontanen Aborten in den frühen Stadien der Schwangerschaft. Eine ziemlich große Anzahl von Föten (~2,5%) mit abnormen Karyotypen überdauern jedoch bis zum Ende der Schwangerschaft.

Einige menschliche Krankheiten, die durch Karyotyp-Anomalien verursacht werden,
Karyotypen Krankheit Kommentar
47,XXY; 48,XXXY; Klinefelter-Syndrom X-Chromosom-Polysomie bei Männern
45X0; 45X0/46XX; 45,X/46,XY; 46.X iso (Xq) Shereshevsky-Turner-Syndrom Monosomie auf dem X-Chromosom, einschließlich Mosaizismus
47,XXX; 48,XXXX; 49,XXXXXX Polysomie auf dem X-Chromosom Häufigste Trisomie X
47,XX, 21+; 47,XY, 21+ Down-Syndrom Trisomie auf dem 21. Chromosom
47,XX, 18+; 47,XY, 18+ Edwards-Syndrom Trisomie auf dem 18. Chromosom
47,XX, 13+; 47,XY, 13+ Patau-Syndrom Trisomie auf dem 13. Chromosom
46,XX, 5p- Schreiendes Katzensyndrom Deletion des kurzen Arms des 5. Chromosoms
46 XX oder XY, 15r-. Prader-Willi-Syndrom Anomalie 15 Chromosomen

Karyotyp einiger biologischer Arten

Jede Art von Organismen hat einen charakteristischen und dauerhaften Chromosomensatz. Die Anzahl der diploiden Chromosomen variiert von Organismus zu Organismus:

Hominider Karyotyp

siehe auch

  • Theorie der Vererbung

Anmerkungen

Verknüpfungen

  • Barbara J. Trask, Menschliche Zytogenetik: 46 Chromosomen, 46 Jahre und Zählen. Nature reviews, Oktober 2002, vol. 3, S. 769-778 (vollständiger Text der Rezension auf der Website des Labors des Autors am Fred Hutchinson Cancer Research Center)
Chromosomen
Hauptsächlich Karyotyp Ploidie Meiose Mitose
Einstufung Autosom Gonosom Mikrochromosom Polytänchromosom Lampbrush-Chromosomen
Struktur
Chromatiden Cohesin Sister Chromatid-Austausch

Karyotyp , eine Reihe von Merkmalen des Chromosomensatzes, die für jede biologische Art charakteristisch sind. Zu diesen Zeichen gehören:

  • Anzahl,
  • Größe und Form der Chromosomen
  • Position auf den Chromosomen der Primärverengung (Zentromer),
  • das Vorhandensein von sekundären Verengungen,
  • Wechsel von heterochromatischen und euchromatischen Regionen usw.

Der Karyotyp dient als "Reisepass" der Art und unterscheidet sie zuverlässig von den Karyotypen anderer Arten. Die Beständigkeit aller Zeichen Der Artenkaryotyp wird durch die genauen Prozesse der Verteilung von Chromosomen zwischen Tochterzellen bei Mitose und Meiose bereitgestellt (diese Prozesse können durch chromosomale Mutationen gestört werden).

Ein Karyotyp ist ein vollständiger Chromosomensatz in menschlichen Zellen. Die Norm für den Chromosomengehalt in somatischen (nicht-embryonalen) menschlichen Zellen sind 46 Chromosomen, die in 23 Paaren organisiert sind. Jedes Paar besteht aus einem Chromosom der Mutter und einem des Vaters.

Aussehen von Chromosomenändert sich während des Zellzyklus erheblich: Während der Interphase sind die Chromosomen im Kern lokalisiert, in der Regel despiralisiert und schwer zu beobachten, daher werden Zellen in einem der Stadien ihrer Teilung zur Bestimmung des Karyotyps verwendet - Metaphase der Mitose.

Chromosomen sind im Lichtmikroskop im Stadium der Metaphase DNA-Moleküle verpackt mit spezifischen Proteinen dichte supercoiled stabförmige Strukturen. Somit wird eine große Anzahl von Chromosomen in ein kleines Volumen gepackt und in einem relativ kleinen Volumen des Zellkerns platziert. Die unter dem Mikroskop sichtbare Anordnung der Chromosomen wird fotografiert und aus mehreren Fotografien zusammengesetzt. systematisierter Karyotyp- ein nummerierter Satz von Chromosomenpaaren homologer Chromosomen. In diesem Fall sind die Bilder der Chromosomen vertikal ausgerichtet, mit kurzen Armen nach oben, und ihre Nummerierung erfolgt in absteigender Reihenfolge der Größe. Ein Paar Geschlechtschromosomen (X und Y für einen Mann, X und X für eine Frau) wird ganz am Ende des Bildes des Chromosomensatzes platziert.

Bei der Untersuchung des Karyotyps, die normalerweise im Metaphasenstadium des Zellzyklus durchgeführt wird, werden folgende verwendet:

  • Mikrofotografie,
  • spezielle Methoden zum Färben von Chromosomen und andere Methoden.

Um einen klassischen Karyotyp zu erhalten, werden Chromosomen mit verschiedenen Farbstoffen oder deren Mischungen gefärbt: Aufgrund von Unterschieden in der Bindung des Farbstoffs an verschiedene Teile der Chromosomen erfolgt die Färbung ungleichmäßig und bildet sich aus charakteristische Bandstruktur(ein Komplex von Quermarkierungen), der die lineare Heterogenität des Chromosoms widerspiegelt und spezifisch für homologe Chromosomenpaare und ihre Regionen ist (mit Ausnahme polymorpher Regionen sind verschiedene Allelvarianten von Genen lokalisiert). Die erste Chromosomen-Färbemethode, mit der solch detailreiche Bilder erhalten werden konnten, wurde von dem schwedischen Zytologen Kaspersson entwickelt (Q-Färbung). Es werden auch andere Farbstoffe verwendet, solche Techniken haben den allgemeinen Namen erhalten Differentialfärbung von Chromosomen.

Arten der Differenzialfärbung von Chromosomen

  • G-Färbung - modifizierte Färbung nach Romanovsky - Giemsa. Die Sensitivität ist höher als die der Q-Färbung, daher wird sie als Standardmethode für die zytogenetische Analyse verwendet. Es wird verwendet, um kleine Aberrationen und Markerchromosomen (die anders segmentiert sind als normale homologe Chromosomen) zu erkennen.
  • Q-Färbung - Kaspersson-Färbung mit Acryquin-Senf mit einer Untersuchung unter einem Fluoreszenzmikroskop. Wird am häufigsten zur Untersuchung von Y-Chromosomen verwendet (schnelle Bestimmung des genetischen Geschlechts, Erkennung von Translokationen zwischen X- und Y-Chromosomen oder zwischen Y-Chromosom und Autosomen, Screening auf Mosaikbildung mit Y-Chromosomen).
  • R-Färbung – Acridinorange und ähnliche Farbstoffe werden verwendet, während Teile der Chromosomen gefärbt werden, die für die G-Färbung unempfindlich sind. Wird verwendet, um Details homologer G- oder Q-negativer Regionen von Schwesterchromatiden oder homologen Chromosomen aufzudecken.
  • C-Färbung - wird verwendet, um die zentromeren Regionen von Chromosomen zu analysieren, die konstitutives Heterochromatin und den variablen distalen Teil des Y-Chromosoms enthalten.
  • T-Färbung - wird verwendet, um die Telomerregionen von Chromosomen zu analysieren.

Neuerdings die sog spektrale Karyotypisierung (Fluoreszenz-Hybridisierung). FISH), das darin besteht, Chromosomen mit einem Satz fluoreszierender Farbstoffe zu färben, die an bestimmte Chromosomenregionen binden. Als Ergebnis einer solchen Färbung erhalten homologe Chromosomenpaare identische spektrale Eigenschaften, was nicht nur die Identifizierung solcher Paare erheblich erleichtert, sondern auch den Nachweis interchromosomaler Translokationen erleichtert, dh Bewegungen von Abschnitten zwischen Chromosomen - translozierte Abschnitte haben ein Spektrum das sich vom Spektrum des restlichen Chromosoms unterscheidet.

Die Ergebnisse werden als dargestellt Karyogramme(systematisierte Anordnung von Chromosomen, die aus einer mikroskopischen Aufnahme herausgeschnitten wurden) oder Ideogramme- eine schematische Darstellung von Chromosomen, die in einer Reihe angeordnet sind, während ihre Länge abnimmt.

Die vergleichende Analyse von Karyotypen wird in der Karyosystematik verwendet, um die Evolutionswege von Karyotypen zu bestimmen, die Herkunft von Haustieren und Kulturpflanzen zu bestimmen, Chromosomenanomalien zu identifizieren, die zu Erbkrankheiten führen usw.

Ein Karyotyp kann als Satz von Chromosomen somatischer Zellen definiert werden, einschließlich struktureller Merkmale von Chromosomen. In vielzelligen Organismen enthalten alle Körperzellen den gleichen Chromosomensatz, das heißt, sie haben den gleichen Karyotyp. Bei diploiden Organismen ist der Karyotyp der diploide Chromosomensatz in der Zelle.

Das Konzept eines Karyotyps wird weniger in Bezug auf ein Individuum als vielmehr in Bezug auf eine Art verwendet. In diesem Fall sagen sie das Der Karyotyp ist artspezifisch, das heißt, jede Art von Organismen hat ihren eigenen speziellen Karyotyp. Obwohl die Anzahl der Chromosomen in verschiedene Typen können übereinstimmen, aber in ihrer Struktur haben sie immer den einen oder anderen Unterschied.

Obwohl der Karyotyp in erster Linie ein Artenmerkmal ist, kann er zwischen Individuen derselben Art etwas variieren. Der offensichtlichste Unterschied sind die ungleichen Geschlechtschromosomen in weiblichen und männlichen Organismen. Außerdem können verschiedene Mutationen auftreten, die zu Anomalien im Karyotyp führen.

Chromosomenzahl und Organisationsgrad einer Art korrelieren nicht miteinander. Mit anderen Worten, große Menge Chromosomen weisen nicht auf einen hohen Organisationsgrad hin. Der Einsiedlerkrebs hat also 254 davon und Drosophila hat nur 8 (beide Arten gehören zu Arthropoden); Ein Hund hat 78 und ein Mensch hat 46.

Karyotypen von diploiden (somatischen) Zellen bestehen aus Paaren homologer Chromosomen. Homologe Chromosomen sind in Form und Genzusammensetzung (aber nicht in Allelen) identisch. In jedem Paar geht ein Chromosom von der Mutter in den Körper, das andere ist väterlicherseits.

Karyotyp-Studie

Zellkaryotypen werden im Metaphasenstadium der Mitose untersucht. Während dieser Zeit der Zellteilung sind die Chromosomen maximal spiralisiert und unter dem Mikroskop deutlich sichtbar. Darüber hinaus bestehen Metaphasenchromosomen aus zwei (Schwester-) Chromatiden, die am Zentromer verbunden sind.

Der Chromatidabschnitt zwischen Zentromer und Telomer (am Ende auf jeder Seite gelegen) wird als Schulter bezeichnet. Jede Chromatide hat zwei Arme. Die kurze Schulter wird mit p bezeichnet, die lange mit q. Es gibt metazentrische Chromosomen (Arme sind ungefähr gleich), submetazentrisch (ein Arm ist deutlich länger als der andere), akrozentrisch (tatsächlich wird nur Arm q beobachtet).

Bei der Analyse des Karyotyps werden Chromosomen nicht nur anhand ihrer Größe, sondern auch anhand des Verhältnisses der Arme identifiziert. Bei allen Organismen derselben Art sind die normalen Karyotypen für diese Merkmale (Chromosomengröße, Schulterverhältnis) gleich.

Die zytogenetische Analyse beinhaltet die Identifizierung aller Chromosomen des Karyotyps. Dabei wird das zytologische Präparat einer Differenzfärbung mit speziellen Farbstoffen unterzogen, die spezifisch an verschiedene DNA-Regionen binden. Dadurch erhalten die Chromosomen ein spezifisches Streifungsmuster, anhand dessen sie identifiziert werden können.

Differentielle Färbemethode wurde in den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts entdeckt und ermöglichte die vollständige Analyse der Karyotypen von Organismen.

Der Karyotyp wird normalerweise als Idiogramm dargestellt.(eine Art Schema), bei dem jedes Chromosomenpaar eine eigene Nummer hat und Chromosomen desselben morphologischen Typs zu Gruppen zusammengefasst werden. In einer Gruppe sind die Chromosomen in der Größe vom größten zum kleinsten angeordnet. Somit hat jedes Paar homologer Chromosomen des Karyotyps auf dem Idiogramm seine eigene Nummer. Oft ist nur ein Chromosom eines Paares von Homologen abgebildet.

Für Menschen, viele Labor- und Nutztiere wurden Chromosomenstreifungsschemata für jede Färbemethode entwickelt.

Chromosomenmarker sind Banden, die beim Anfärben erscheinen. Bands sind in Regionen gruppiert. Sowohl Banden als auch Regionen sind vom Zentromer zum Telomer nummeriert. Einige Banden können lokalisierte Gene zeigen.

Aufzeichnung des Karyotyps

Eine Karyotyp-Aufzeichnung trägt ein bestimmtes Merkmal davon. Zuerst wird die Gesamtzahl der Chromosomen angegeben, dann der Satz der Geschlechtschromosomen. Bei Vorliegen von Mutationen werden zuerst genomische Mutationen angezeigt, dann chromosomale. Die häufigsten sind: + (zusätzliches Chromosom), del (Deletion), dup (Duplikation), inv (Inversion), t (Translokation), rob (Robertsonsche Translokation).

Beispiele für die Aufzeichnung von Karyotypen:

48, XY – normaler männlicher Schimpansen-Karyotyp;

44, XX, del (5)(p2) - Karyotyp eines weiblichen Kaninchens, bei dem eine Teilung des zweiten Segments des kurzen (p) Arms des fünften Chromosoms stattfand.

Menschlicher Karyotyp

Der menschliche Karyotyp besteht aus 46 Chromosomen, die 1956 genau bestimmt wurden.

Vor der Entdeckung der unterschiedlichen Färbung wurden Chromosomen nach ihrer Gesamtlänge und ihrem Zentromerindex klassifiziert, der das Verhältnis der Länge des kurzen Arms des Chromosoms zu seiner Gesamtlänge ist. Im menschlichen Karyotyp wurden metazentrische, submetazentrische und akrozentrische Chromosomen gefunden. Auch Geschlechtschromosomen wurden identifiziert.

Später ermöglichte die Verwendung von Differenzialfärbungsmethoden die Identifizierung aller Chromosomen des menschlichen Karyotyps. In den 1970er Jahren wurden Regeln (Standard) für ihre Beschreibung und Bezeichnung entwickelt. So wurden Autosomen in mit Buchstaben bezeichnete Gruppen eingeteilt, von denen jede Chromosomen mit einer bestimmten Anzahl enthielt: A (1-3), B (4, 5), C (6-12), D (13-15), E ( 16-18), F (19, 20), G (21, 22). Die Geschlechtschromosomen sind das 23. Paar.

Ein normaler menschlicher Karyotyp wird wie folgt geschrieben:

46, XX - für eine Frau,

46, XY - für einen Mann.

Beispiele menschlicher Karyotypen mit Anomalien:

47, XX, 21+ - eine Frau mit einem zusätzlichen 21. Chromosom;

45, XY, rob (13, 21) – ein Mann mit einer Robertsonschen Translokation des 13. und 21. Chromosoms.

Einleitung .................................................... . ................................................ .. 1

Kapitel 1. Mitotische Chromosomen................................................. .................. 2

Kapitel 2. Meiotische Chromosomen .......................................... ................. fünf

Kapitel 3. Zytogenetische Methode....................................................... .................. 13

Kapitel 4. Geschlechtschromatin .......................................... ................................. 20

Kapitel 5. Mosaicism ................................................... ......... ................................... 23


Eine der zentralen Fragestellungen der Humangenetik ist die Frage nach Aufbau und Funktionsweise der materiellen Grundlagen der Vererbung. Informationen über jede der drei Organisationsebenen der Erbstrukturen (genetisch, chromosomal, genomisch) haben sich in den letzten Jahren mit erstaunlicher Geschwindigkeit angesammelt, und man kann hoffen, dass die Zeit nicht mehr fern ist, in der ein ziemlich vollständiges Bild der menschlichen Vererbung vorliegen wird aufgezogen. Auch jetzt kann zu diesem Thema eine Person auf die Anzahl der am besten untersuchten Objekte zusammen mit Drosophila, Mäusen und Mais zurückgeführt werden.

Für ein korrektes Verständnis der Bedeutung der Vererbung in der menschlichen Pathologie ist es notwendig, detaillierte Informationen zu drei teilweise miteinander verbundenen Abschnitten zu haben:

1) nach der morphologischen und chemischen Struktur der Chromosomen und des Karyotyps insgesamt; 2) nach diskreten Merkmalen einer Person, die von einzelnen Genen kontrolliert werden („Inventar“ von Einheiten erblicher Variabilität); 3) nach der "Architektur" von Genen in Chromosomen (Verknüpfung von Genen und Karten von Chromosomen). Für jeden dieser Abschnitte wurden viele Daten gesammelt und ihre intensive Entwicklung sowohl in theoretischen als auch in angewandten (klinischen) Aspekten fortgesetzt.

Die Grundlagen und Hauptabschnitte der allgemeinen Zytogenetik wurden in den 1920er und 1930er Jahren hauptsächlich aufgrund von Studien gebildet, die an Drosophila und einigen Pflanzen durchgeführt wurden. Cytogepetik von Menschen und Säugetieren, besetzend führenden Platz in der modernen Zytogenetik, später entwickelt, hauptsächlich aufgrund methodischer Schwierigkeiten.

Die Entwicklungsgeschichte der Humanzytogenetik lässt sich in drei Perioden einteilen. Die erste umfasst den Zeitraum vom letzten Jahrhundert bis Mitte der 1950er Jahre und ist heute von rein historischem Interesse. Dies war die Suche nach methodischen Ansätzen zur Gewinnung von Präparaten menschlicher Chromosomen durch die damaligen Zytologen, die sich durch ihre Ausdauer und ihren Fleiß auszeichneten (AG Andres, 1934). Obwohl unsere Zytogenetiker A. G. Andres und M. S. Navashin die ersten 10 Paare großer Chromosomen korrekt beschrieben haben, wurde nicht einmal die Gesamtzahl der Chromosomen in menschlichen Zellen zuverlässig bestimmt. Auch ihre Morphologie blieb unbekannt.

Die zweite Periode, die 1956 durch die Arbeit von Tjio und Levan eingeleitet wurde, war durch das Aufkommen und die schnelle Entwicklung der modernen Humanzytogenetik gekennzeichnet. Ziemlich schnell wurden alle wichtigen methodischen Methoden der Chromosomenanalyse entwickelt, grundlegende Informationen über den menschlichen Karyotyp, über die Hauptmerkmale der Struktur und Funktionsweise seiner normalen Chromosomen erhalten. In dieser Zeit wurde die medizinische Zytogenetik geboren, die aufgrund einer Veränderung der Anzahl oder Struktur der Chromosomen ein neues Gebiet der menschlichen Pathologie eröffnete.

Die dritte Periode in der Entwicklung der Humanzytogenetik begann in den 1970er Jahren. Es kann mit Recht als Beginn der modernen Phase in der Entwicklung der Wissenschaft der zytologischen Grundlagen der menschlichen Vererbung angesehen werden. Eine Reihe methodischer Neuerungen sorgte für den Übergang der Zytogenetik auf ein qualitativ neues Niveau. Die Möglichkeit, die Individualität menschlicher Chromosomen und sogar ihrer Segmente zu untersuchen, wurde erkannt. Damit wurde die medizinische Zytogenetik sofort auf ein neues Niveau gehoben. Es wurde möglich, die Morphologie, Funktion, chemischen Merkmale der Struktur und die supramolekulare Organisation menschlicher Chromosomen umfassend zu untersuchen. Die Entwicklung von Methoden zur genetischen Kartierung menschlicher Chromosomen in den gleichen Jahren sicherte die Lösung des schwierigsten Problems - die Erstellung genetischer Karten von Chromosomen.

Damit ist die moderne Humanzytogenetik reich an Faktenmaterial, ein verzweigtes eigenständiges Gebiet der Humangenetik. Gegenwärtig wurde das Problem der Identifizierung aller Elemente des menschlichen Karyotyps bei der Analyse im Stadium der Mitose basierend auf der Verwendung von differentiellen Chromosomenfärbungen gelöst.

Chromosomen als Einzelstrukturen stehen der Forschung erst nach einer deutlichen Verkürzung und Verdickung zur Verfügung, die sie bei der Vorbereitung der Zelle auf die Teilung erfahren. Für somatische Zellen ist diese Teilung Mitose, für generative Zellen zuerst Mitose und dann Meiose.

Kapitel 1. Mitotische Chromosomen.

Grundlegende Informationen über den gesamten menschlichen Chromosomensatz und über einzelne Chromosomen wurden als Ergebnis der Untersuchung von Chromosomen in der Metaphase der Mitose erhalten. In diesem Stadium der Mitose ist deutlich zu sehen, dass der diploide Satz menschlicher Chromosomen aus 46 Elementen besteht: 22 Paaren von Autosomen und einem Paar Geschlechtschromosomen (XX bei Frauen und XY bei Männern). Bei standardmäßig gefärbten Präparaten wird die Form der Metaphase-Chromosomen durch die Lage der primären Verengung bestimmt, die aufgrund der Dekondensation der in der Metaphase funktionierenden Zentromerregion gebildet wird. Auf einzelnen Chromosomen können zusätzliche Einschnürungen, sogenannte sekundäre Einschnürungen, vorhanden sein. Bei Lokalisation einer solchen Verengung am Ende des Chromosoms wird der dadurch getrennte distale Abschnitt des Chromosoms als Satellit bezeichnet.

In Bezug auf Form und Gesamtgröße lassen sich alle menschlichen Autosomen leicht in 7 Gruppen einteilen, die mit lateinischen Buchstaben von A bis G bezeichnet werden (Abb. 8). Außerdem sind alle Autosomen in der Reihenfolge abnehmender Gesamtlänge (von 1 bis 22) nummeriert.

Die Länge des gleichen Chromosoms in der Mitose variiert beträchtlich, da der Prozess der natürlichen Kondensation des Chromosoms im Metaphasestadium fortgesetzt wird, was durch Colchicin stark verstärkt wird. Zur Identifizierung dient daher eher ein Indikator der relativen als der absoluten Länge des Chromosoms. Seine Zuverlässigkeit ist jedoch durch die Tatsache begrenzt, dass Chromosomen unterschiedliche Längen haben, und bei einem bestimmten Chromosom die Arme verschiedene Größen werden ungleich reduziert: die Verkürzung der längeren erfolgt schneller als die der kurzen. Dies wirkt sich nicht auf die oben genannten Gruppenmerkmale aus, verhindert jedoch die Identifizierung von Chromosomen mit ähnlicher Größe und Form innerhalb von Gruppen. Schwierigkeiten bei der individuellen Identifizierung von Chromosomen werden auch durch die Tatsache verschlimmert, dass auch zwischen homologen Chromosomen eine unterschiedliche Kondensation stattfinden kann, die einen homologen Heteromorphismus verursacht. Gegenwärtig ist die Notwendigkeit, die Methode der Morphometrie und die mit ihrer Hilfe bestimmten linearen Parameter des Chromosoms zu verwenden, aufgrund der Einführung der Chromosomenanalyse der unterschiedlichen Färbung von Chromosomen in die Praxis verschwunden.

Die Analyse spontaner sekundärer Einschnürungen, einschließlich Satelliteneinschnürungen, erleichtert die Erkennung einzelner Chromosomen nicht wesentlich. Mit ihrer Hilfe lässt sich am häufigsten das Autosom 9 identifizieren, das in der perizentromeren Region des langen Arms oft eine deutliche Einengung aufweist. Alle zehn menschlichen akrozentrischen Chromosomen haben eine Satellitenverengung, aD- oder G-Chromosomen unterscheiden sich in diesem Merkmal innerhalb der Gruppen nicht.

Die morphologische Homogenität des Chromosoms in der Länge, wie sie sich aus der mikroskopischen Untersuchung von Metaphase-Chromosomen an routinemäßig hergestellten und gefärbten Präparaten ergibt, erweist sich tatsächlich als irreführend. Der methodologische Fortschritt in der Zytogenetik von Menschen und höheren Eukaryoten im Allgemeinen, der in den letzten 15–20 Jahren stattgefunden hat, hat zur Entdeckung einer tiefen linearen Differenzierung des Chromosoms in Bezug auf sowohl Struktur als auch Funktion geführt. Diese für jedes Chromosom individuelle Differenzierung ist in der Metaphase der Mitose relativ leicht nachzuweisen. Aus diesem Grund ist es in der modernen menschlichen Zytogenetik möglich, alle Chromosomen nicht durch separate und zufällige Merkmale zu identifizieren, sondern durch die wesentlichen Aspekte ihrer strukturellen und funktionellen Organisation. In der Praxis der zytogenetischen Analyse werden zu diesem Zweck die unterschiedliche Kondensation von Chromosomen, die Chronologie der DNA-Replikation in Chromosomen oder die unterschiedliche Färbung von Chromosomen untersucht (AF Zakharov, 1977).

Die unterschiedliche Kondensation von Chromosomensegmenten ist eines ihrer wesentlichen Merkmale, das am stärksten im Interphasekern zum Ausdruck kommt. Unter natürlichen Bedingungen des Mitoseverlaufs sehen Chromosomenregionen, die sich während der Interphase stark im Verdichtungsgrad unterscheiden, in der Metaphase nahezu gleich aus. Nur mit speziellen Methoden der Licht- oder Elektronenmikroskopie ist es möglich, eine inhomogene lineare Struktur einer äußerlich homogenen Metaphase nachzuweisen

Chromosomen (Bahr und Larsen, 1974). Ausgleich von Kondensationszyklen in verschiedene Bereiche Chromosomen können künstlich gehemmt werden. Zu diesem Zweck wird 5-Bromdesoxyuridin besonders erfolgreich verwendet (A. F. Zakharov, 1973, 1977;

Dutrillaux und Lejeune 1975). In Gegenwart dieser Substanz treten die Chromosomen ungleichmäßig verdichtet entlang ihrer Länge in die Metaphase ein. Als Ergebnis einer gründlichen Untersuchung ihrer Morphologie wurde gezeigt, dass jedes menschliche Chromosom einen streng konstanten und spezifischen Wechsel von normal und schwach kondensierten Regionen aufweist und durch dieses Merkmal identifiziert werden kann.

Die intrachromosomale Asynchronie der DNA-Replikation ist das zweitwichtigste Merkmal der linearen Heterogenität des Chromosoms, das in der Metaphase der Mitose nachgewiesen werden kann. Seit anderthalb Jahrzehnten kann dieses Merkmal der Chromosomenorganisation mit der Methode der Chromosomenautographie untersucht werden (unter der Herausgeberschaft von A. A. Prokofieva-Belgovskaya, 1969; A. F. Zakharov, 1977; Giannelli, 1970, 1974). Auf der Grundlage dieser Methode wurden die grundlegenden Reproduktionsmuster menschlicher Chromosomen aufgedeckt, unter denen die Asynchronie der Reproduktion verschiedener Teile des Chromosoms, die Konstanz und Spezifität der Reproduktionsreihenfolge für ein bestimmtes Chromosom die wichtigsten sind. Allerdings war die Identifizierung einzelner Chromosomen durch die Autoradiographie weniger weit fortgeschritten als erwartet. Auf Autogrammen können zusätzlich die Autosomen 4 und 5, 13, 14 und 15, 17 und 18 unterschieden werden. Bei weiblichen Zellen unterscheidet sich eines der beiden X-Chromosomen im späten Start und späten Ende der DNA-Synthese. Trotz der begrenzten Daten, die durch Autoradiographie erhalten wurden, erwies sich diese Technik als äußerst nützlich bei der Verbesserung der Identifizierung von Anomalien dieser Chromosomen und half bei der Identifizierung mehrerer neuer unabhängiger Syndrome in der Chromosomenpathologie.

Signifikante Fortschritte in der Untersuchung der Sequenz der DNA-Synthese entlang der Länge jedes menschlichen Chromosoms sind normal, seine Beziehung zu anderen Merkmalen der chromosomalen Organisation, sein Zustand in Fällen numerischer oder struktureller Änderungen des Chromosomensatzes findet derzeit statt die Verwendung von Thymidin-Analogon als Vorläufer der DNA-Synthese – 5-Bromdesoxyuridin. Die geschwächte Fähigkeit, Chromosomenregionen zu färben, die diesen Vorläufer enthielten, hat Zytogenetiker mit einer genauen Methode zur Untersuchung der Chronologie der chromosomalen Reproduktion ausgestattet, deren Möglichkeiten nur durch die Auflösung der Lichtmikroskopie begrenzt sind. Die Replikationsstruktur aller menschlichen Chromosomen wird mit größter Klarheit offenbart und kann in klaren morphologischen Begriffen beschrieben werden.

Jedes Chromosom besteht aus Segmenten, die sich replizieren andere Zeit. Es gibt einen deutlichen Wechsel von Bereichen mit früher und später Replikation. Auf dem Metaphase-Chromosom

Solche Bereiche sind mit einem Lichtmikroskop deutlich sichtbar. Die Spezifität der Replikationsstruktur jedes Chromosoms besteht in der individuellen Größe, Anzahl und gegenseitigen Anordnung unterschiedlicher chromosomaler Regionen (Abb. 9).

Im Gegensatz zu den beiden oben genannten Phänomenen der ungleichmäßigen Färbung von Chromosomen entlang der Länge, die durch den Einschluss von 5-Bromdeoxyuridin in DNA verursacht wird, bedeutet differentielle Färbung von Chromosomen die Fähigkeit, selektiv entlang der Länge eines Chromosoms zu färben, das nicht in vivo durch modifiziert wurde irgendwelche Einflüsse. Die unterschiedliche Färbung von Chromosomen wird in diesem Fall durch relativ einfache Temperatur-Salz-Effekte auf ein fixiertes Chromosom bereitgestellt.

Es ist wichtig anzumerken, dass bei all der Vielfalt solcher Behandlungen von Chromosomenpräparaten nach der Fixierung und den verwendeten fluorochromen oder nicht fluoreszierenden Farbstoffen die nachgewiesene lineare Heterogenität des Chromosoms immer dieselbe ist. Sein Muster ändert sich nur je nach Verdichtungsgrad des Chromosoms: Bei längeren, schwächer verkürzten Chromosomen macht sich eine weitere Heterogenität jener Abschnitte bemerkbar, die bei stark verdichteten Chromosomen homogen gefärbt aussahen. Differenzielle Färbung kann entweder entlang der gesamten Länge des Chromosoms (Q-, G- und R-Segmente) oder in seiner zentromeren Region (C-Segmente) beobachtet werden.

Die klarste Vorstellung vom Muster der unterschiedlichen Färbung von Chromosomen über die gesamte Länge kann durch Färben von Präparaten nach der G-Methode mit der Giemsa-Färbung erhalten werden (Abb. 10). Auf solchen Präparaten sehen die Chromosomen wie quergestreifte, unterschiedlich gefärbte Segmente aus („banding“). Das Muster jedes Chromosomenpaares ist spezifisch. Die Segmente sind nicht gleich groß. In kleinen Chromosomen der Gruppen F und G wird das Muster durch einzelne Segmente gebildet, in großen Chromosomen gibt es viele davon. Die Gesamtzahl der gefärbten und ungefärbten Segmente in einem normalen Chromosomensatz mit mittlerem Kondensationsgrad beträgt gemäß der Pariser Nomenklatur 322. In Prometaphase-Chromosomen steigt ihre Anzahl auf 1000 oder mehr an.

Auf der Pariser Konferenz zur Nomenklatur in der menschlichen Zytogenetik wurde ein System zur Bezeichnung von Segmenten normaler Chromosomen und Chromosomen, die verschiedene strukturelle Umlagerungen erfahren haben, entwickelt und ist nun in die Praxis der zytogenetischen Analyse eingetreten (Paris-Konferenz, 1971). Auf Abb. 11 zeigt ein Beispiel dieses Systems für Autosom 1.

Ungeachtet dessen, wie die Frage nach der Natur der differentiellen Färbung von Chromosomen gelöst wird, sind zytologische Karten, die auf diesem Phänomen basieren, von außerordentlicher Bedeutung für die Entwicklung der menschlichen Zytogenetik. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, genetische Marker nicht nur dem einen oder anderen Chromosomenarm, sondern einer bestimmten Region des Chromosoms zuzuordnen. In der medizinischen Zytogenetik ist es möglich geworden, die Herkunft von abnormen Chromosomen bis hin zur genauen Beschreibung von Regionen zu identifizieren.

Die zweite Art der differentiellen Färbung von Chromosomen zeigt die Spezifität der perizentromeren Regionen in menschlichen Chromosomen. In verschiedenen Chromosomen sind die Größen der C-Segmente unterschiedlich, sie sind besonders groß in den Autosomen 1, 9 und 16. Es ist jedoch nicht möglich, Chromosomen mit ähnlicher Größe und Form anhand dieser Farbe zu identifizieren. Im Y-Chromosom ist C-Chromatin im distalen Teil des langen Arms lokalisiert. In demselben Chromosom bei verschiedenen Individuen kann sein Inhalt variieren.

Kapitel 2. Meiotische Chromosomen.

Meiose kombiniert eine Reihe verschiedener Prozesse, durch die sich primäre Keimzellen in reife Keimzellen differenzieren. Zu Beginn dieser Serie werden Spermatogonien (Oogonien) zu primären Spermatozyten (Eizellen). Zentrales Ereignis ist die erste meiotische Teilung der Spermatozyte (Oozyte), bei der die Chromosomen während der Prophase besonders komplexe spezifische Umwandlungen durchlaufen. Die erste meiotische Prophase ist bekanntlich in fünf Stadien unterteilt: Leptotän, Zygotän, Pachytän, Diplotän und Diakinese. Im Gegensatz zur Mitose, deren Prophase in der zytogenetischen Analyse praktisch nicht verwendet wird, sind die Prophase-Chromosomen der ersten meiotischen Teilung von großem Interesse für die menschliche Zytogenetik. Metaphase-Chromosomen der ersten meiotischen Teilung, die zweiwertige homologe Chromosomen sind, sind weniger differenzierte Strukturen im Vergleich zu mitotischen Metaphase-Chromosomen. Chromosomen der zweiten meiotischen Teilung werden fast nie in der menschlichen Zytogenetik verwendet.

Der Verlauf der Meiose im männlichen und weiblichen Organismus unterscheidet sich in mehrfacher Hinsicht erheblich: der Zeitraum der Ontogenese, die Dauer einzelner Phasen und die Morphologie der mitotischen Transformationen.

Bei Männern beginnen meiotische Teilungen in der Pubertät und setzen sich kontinuierlich während des gesamten nachfolgenden geschlechtsreifen Zustands fort. Dieser Prozess ist im Gegensatz zur weiblichen Meiose nicht zyklisch. In den Hoden reifen gleichzeitig viele Gameten heran, sodass die Keimdrüsen eines geschlechtsreifen Mannes jederzeit als Quelle für sich meiotisch teilende Zellen dienen können. Auf Chromosomenpräparaten ist es möglich, gleichzeitig verschiedene meiotische Figuren zu sehen, von spermatogonialen Metaphasen bis zu Metaphasen der zweiten meiotischen Teilung. Die Dauer der Transformation von Spermatogonien zu Spermatozoen dauert etwa 8-9 Wochen. Die Dauer der einzelnen Stadien ist sehr unterschiedlich, sodass Zellen unterschiedlicher Stadien ungleich häufig vorkommen. Die für die zytogenetische Analyse wichtigsten Stadien Pachytäne und Diakinese sind in der Regel durch eine ausreichende Anzahl von Zellen vertreten.

Im weiblichen Körper erfolgt die Meiose in zwei Stadien, die durch einen großen Zeitraum getrennt sind. Das erste Stadium, einschließlich der Bildung von Oogonien und dem Durchgang der ersten meiotischen Teilung, findet in den embryonalen Eierstöcken statt. Zum Zeitpunkt der Geburt des Mädchens in den Eierstöcken sind alle Oogonien in Eizellen differenziert, und letztere haben die Stadien von Leptoten - Pachytene durchlaufen und im Stadium von Diplotene gestoppt. Das Verbleiben in dieser Phase, genannt Dicyoten, dauert während der postnatalen Phase des Lebens einer Frau an. Die weitere Entwicklung der Zelle vom Diktyoten-Stadium zur reifen Eizelle erfolgt zyklisch, eine Zelle pro Monat, und endet mit dem Eisprung. Das Vorstehende erklärt, warum die frühen Stadien der ersten meiotischen Teilung bei einer Frau nur in der frühen Embryonalperiode analysiert werden können und die nachfolgenden Stadien unter normalen Bedingungen nicht für Studien verfügbar sind.

Grundlegende Informationen über die Organisation menschlicher meiotischer Chromosomen wurden aus der Untersuchung von Hodenzellen erhalten. Die folgenden Aspekte dieser Studien können unterschieden werden.

Analyse der linearen Struktur einzelner Chromosomen. Ein charakteristisches Merkmal der Struktur meiotischer Chromosomen, das hauptsächlich in den ersten Stadien der Prophase der Meiose zum Ausdruck kommt, ist ihre chromomere Struktur (Abb. 12). Aus den Daten zur Zytologie meiotischer Chromosomen einiger Pflanzenarten ist die Individualität der chromomeren Struktur jedes Chromosoms gut bekannt (Cytology and Genetics of Meiosis von V. V. Khvostova und Yu. V. Bogdanov, 1975). Leider können einzelne Bivalente im menschlichen Chromosomensatz, sowohl männlich als auch weiblich, nur im späten Pachytän unterschieden werden, wenn sie signifikant reduziert sind und die Chromomerizität ihrer Struktur signifikant verloren geht. Als Ergebnis mehrerer Versuche zur pachytischen Analyse von Chromosomen wurden jedoch die ersten Daten zur Morphologie zweiwertiger akrozentrischer und einiger anderer Chromosomen erhalten (unter der Redaktion von A. A. Prokofieva-Belgovskaya, 1969; Hungeriord, 1973).

Bei der Identifizierung von Pachytän-Bivalenten wurden C- und Q-Methoden der Differenzialfärbung mit einigem Erfolg angewendet (Goetz, 1975). Es wurde eine vollständige Übereinstimmung zwischen den Mustern der G-Färbung und der chromomeren Struktur von pachytänischen Chromosomen gefunden, sowie zwischen den Mustern von meiotischen und mitotischen Chromosomen, die durch das G-Verfahren gefärbt wurden (Lucianie. a., 1975).

Chromosomenkonjugation und Bildung von Chiasmata. Die Untersuchung der Diakinese - Metaphase I der Meiose in männlichen Zellen zeigte, dass die homologe Konjugation für alle menschlichen Chromosomen, einschließlich der kurzen, obligatorisch ist. In dem einen oder anderen Bivalent gibt es 1 bis 6 Chiasmus; nach Angaben verschiedener Autoren liegt ihre Gesamtzahl pro Chromosomensatz zwischen 35 und 66 (Ford, 1973). Die Verteilung von Chiasmata in einzelnen Bivalenten konnte analysiert werden, nachdem jeder Bivalente basierend auf sequentieller Färbung unter Verwendung der Q- und C-Techniken (Hulten, 1974) identifiziert werden konnte. Nach Hulten (1974) ist die durchschnittliche Häufigkeit von Chiasmen in einzelnen Autosomen proportional zur Chromosomenlänge. Es wird nicht durch numerische oder strukturelle Anomalien in anderen Chromosomen beeinflusst. Anscheinend bilden sich Chiasmen in bestimmten Regionen jedes Chromosoms. Die Aufklärung der Anzahl und Lokalisierung von Chiasmen in jedem Chromosom ist wichtig für ihre genetische Kartierung.

Identifizierung von Chromosomenanomalien. Das Phänomen der Konjugation homologer Chromosomen in der Meiose wird verwendet, um viele chromosomale Umlagerungen zu identifizieren, die die lineare Struktur des Chromosoms beeinflussen. Löschungen, Einfügungen, Inversionen, reziproke Translokationen, Duplikationen führen zu einer Veränderung der Konfiguration des Bivalenten. Es entstehen Univalente, Trivalente usw. In Kombination mit der Analyse mitotischer Chromosomen wurde die Untersuchung der Morphologie meiotischer Chromosomen in Pachytän, Diakinese und Metaphase I wiederholt bei numerischen oder strukturellen Änderungen in Autosomen, Geschlechtschromosomen, durchgeführt bei Männern mit Unfruchtbarkeit (A. A. Prokofieva - Belgovskaya und V. K. Bordzhadze, 1971; Kjessler, 1966; Hulten, 1974 usw.). Die submikroskopische oder supramolekulare Organisation des Chromosomenapparates ist völlig unzureichend untersucht. Wenn über die Struktur des Chromosoms auf der Ebene der Lichtmikroskopie und darüber molekulare Struktur Da umfangreiche Informationen über das Erbmaterial gesammelt wurden, sind die Zwischenschritte in der ultrastrukturellen Organisation des Chromosoms weitgehend unbekannt. Bisher gibt es keine konkreten Voraussetzungen, um die Frage nach möglichen Besonderheiten der ultrastrukturellen Organisation des menschlichen genetischen Apparats zu stellen.

Die wertvollsten Informationen über die Feinstruktur funktionierender Chromosomen stammen aus der Untersuchung von polytänen Chromosomen, die ein spezifisches, aber natürliches Modell der Chromosomen des Interphasekerns in Dipterenzellen sind, und der „Lampenbürsten“-Chromosomen, die in Amphibien-Oozyten in der Meiose gefunden werden Prophase I. Die Größe dieser Chromosomen ermöglichte ihre sorgfältige Untersuchung unter einem Lichtmikroskop. Als Ergebnis dieser Studien wurden Bestimmungen formuliert, die als grundlegend für die Organisation eukaryotischer Chromosomen als Ganzes angesehen werden (I. I. Kiknadze, 1972).

Im Interphasekern haben die Euchromatin entsprechenden Chromosomenregionen eine chromomere Struktur. Jedes Chromomer ist eine strukturelle und funktionelle Einheit des Chromosoms als längs differenzierte Organelle. Die differentielle Transkription dieser Einheiten wird strukturell durch Dekondensation des darin verpackten Desoxyribonukleoproteins bereitgestellt, das in Form von Puffs in Polytänchromosomen oder Schleifen in Lampenbürstenchromosomen exprimiert wird.

Die Methode zur Untersuchung der Feinstruktur von Interphasekernen, die keine Polytänchromosomen aufweisen, sowie von Metaphasechromosomen ist die Elektronenmikroskopie (Yu. S. Chentsov, V. Yu. Polyakov, 1974). Leider war es aufgrund der mit dieser Methode erhaltenen Ergebnisse noch nicht möglich, sich ein vollständiges Bild der Ultrastruktur des Interphasenkerns zu machen. Auf Elektronenbeugungsmustern ultradünner Schnitte ist die hauptsächlich nachweisbare morphologische Einheit ein Faden in verschiedenen Schnitten mit einem Durchmesser von 10 nm oder weniger. Auf Chromatinpräparaten, die auf der Oberfläche des Wassermeniskus verteilt sind, werden ausgedehnte Filamente mit einem Durchmesser von etwa 23–25 nm gefunden.

Trotz zahlreicher Studien an mitotischen oder meiotischen Chromosomen sind Daten zu ihrer Ultrastruktur, die es ermöglichen würden, ein konsistentes Modell für die Verpackung eines elementaren Chromosomenstrangs während der Zellteilung zu erstellen, rar. Die meisten Informationen wurden über die Ultrastruktur spezialisierter Regionen von Chromosomen erhalten: die Zentromerregion, der Nukleolus, der synaptonemale Komplex in meiotischen Chromosomen. Elektronenmikroskopische Daten ganzer isolierter Chromosomen wurden zu ihrer Identifizierung verwendet, wobei den Chromosomen der menschlichen Metaphase besondere Aufmerksamkeit geschenkt wurde (Bahr und Larsen, 1974). Mit dieser Methode war es möglich, eine ungleichmäßige Packungsdichte elementarer Chromosomenfilamente entlang der Länge der Chromosomen nachzuweisen, und es stellte sich heraus, dass das Muster dieser Ungleichmäßigkeit mit der unter einem Lichtmikroskop nachgewiesenen linearen Differenzierung der Chromosomenstruktur übereinstimmte. Elementarfibrillen auf Elektronenbeugungsmustern von ganzen ausgebreiteten Chromosomen haben eine Größe von etwa 25-30 nm. Eine biochemische Untersuchung solcher Fibrillen und entsprechende Berechnungen lassen den Schluss zu, dass die Nukleoproteinmoleküle in ihnen in einem superverdrillten Zustand vorliegen und dass Fibrillen neben Histone auch andere Proteine ​​enthalten.

Eine hinreichend vollständige Behandlung der Fragen der Molekulargenetik und der Chromosomenorganisation in zahlreichen Spezialmonographien und Handbüchern (S. E. Bresler, 1973; I. P. Ashmarin, 1974; G. Stent, 1974 etc.) erübrigt eine eingehende Betrachtung dieser Fragen in diesem Buchen. Ein relativ neuer molekularer Aspekt der chromosomalen Organisation entstand im Zusammenhang mit der Entwicklung von Verfahren zur Fraktionierung der Gesamt-DNA des Genoms nach der Häufigkeit ähnlicher Nukleotidsequenzen und Verfahren zur Hybridisierung von Nukleinsäuren an chromosomalen Präparaten. Diese Methoden eröffneten die Möglichkeit, die Lokalisierung verschiedener DNA-Fraktionen im Chromosomensatz aufzuklären. Wichtige Entdeckungen auf diesem neuen Gebiet an der Grenze zwischen molekularer und zytologischer Genetik waren: a) die Entdeckung eines großen Anteils von DNA mit denselben oder ähnlichen Nukleotidsequenzen im eukaryotischen Genom, zusätzlich zu DNA mit einzigartigen Sequenzen, die sich viele wiederholten hundert- und tausendmal (G. P. Georgiev, 1973; S. A. Limborskaya, 1975); b) Nachweis einer ungleichmäßigen Lokalisierung von DNA mit unterschiedlichen Merkmalen im Chromosomensatz: DNA mit der größten Anzahl repetitiver Sequenzen ist in heterochromatischen Regionen von Chromosomen lokalisiert.

Bisher wurden die DNA-Fraktionierung und die Bestimmung der chromosomalen Lokalisierung von Fraktionen an vielen Arten von Organismen durchgeführt. Jede Art ist durch ihre spezifische Struktur des Genoms in Bezug auf die Zusammensetzung der DNA und die Besonderheiten ihrer Verteilung über die Chromosomen des Satzes gekennzeichnet. Viele Arbeiten in dieser Richtung wurden an menschlichen Zellen durchgeführt. Die darin erhaltenen Ergebnisse werden von A. F. Zakharov (1977) und Jones (1973) zusammengefasst.

Die DNA des menschlichen Genoms kann in DNA mit einmaligen Kopien (ca. 64 %) und DNA mit repetitiven Sequenzen fraktioniert werden. Entsprechend der Renaturierungsrate, die die Wiederholbarkeit von Nukleotidsequenzen widerspiegelt, kann die letzte Fraktion in DNA mit einer niedrigen (13,4 %), mittleren (12,3 %) und hohen (10,3 %) Renaturierungsrate von DNA-Molekülen unterteilt werden. So weisen etwa 10 % aller DNA im menschlichen Genom eine hohe Wiederholungsrate identischer Sequenzen auf.

Unter Verwendung von Gradienten-Ultrazentrifugation wurden mindestens vier Arten von sogenannten Satelliten-DNAs aus einer Gruppe von hoch repetitiven DNAs isoliert. Zusätzlich zu diesen DNA-Typen wurde in Experimenten mit DNA-RNA-Hybridisierung die chromosomale Lokalisierung von DNA untersucht, die die Synthese von ribosomalen 5S-, 18S- und 28S-RNAs codiert. Gegenwärtig ist die Verteilung verschiedener Arten von DNA in menschlichen Chromosomen wie folgt.

DNA mit geringer und mittlerer Wiederholbarkeit von Nukleotidkopien findet sich in allen Chromosomen und ist über die gesamte Länge ihrer Arme lokalisiert.

DNA mit einer hohen Häufigkeit von Nukleotidkopien findet sich hauptsächlich in perizentromeren und teilweise telomeren Regionen. Einzelne Satelliten-DNAs sind ungleichmäßig in verschiedenen Chromosomen verteilt. So ist das Y-Chromosom besonders reich an Satelliten-DNA I und IV, die Chromosomen 1 und 16 enthalten die meiste Satelliten-DNA II und Chromosom 9 - III. Ribosomale DNA 18S und 28S ist fast ausschließlich in den kurzen Armen aller 10 akrozentrischen Chromosomen enthalten. Der distale Teil des langen Arms von Autosom 1 ist eine bevorzugte Stelle für Kolben, die für 5S-RNA kodieren. Es ist möglich, dass das in situ DNA-RNA-Hybridisierungsverfahren in der Lage sein wird, nicht nur polygene Loci zu kartieren, sondern auch Strukturgene, die eine kleine Anzahl von Malen wiederholt werden (Rotterdam. Conference, 1974).

Die beiden wichtigsten Merkmale der genetischen Organisation von Eukaryoten sind die unterschiedliche Aktivität von Strukturgenen und einen großen Anteil die Gene, die diesen Prozess regulieren, müssen auf der entsprechenden strukturellen Organisation des Chromosoms beruhen. Jahrzehntelange harte Arbeit von Zytogenetikern hat uns heute viel näher gebracht, um zu verstehen, wie Struktur und Funktion im Chromosom interagieren, wie das Chromosom seine komplexe Rolle bei der Integration des Gensystems erfüllt.

Das erste grundlegende Merkmal der strukturellen und funktionellen Organisation des Chromosoms ist die Existenz von zwei verschiedenen funktionellen Typen von Chromosomenmaterial – Euchromatin und Heterochromatin, deren Hauptunterschied in der Transkriptionsaktivität liegt.

Der Mangel an genetischer Aktivität im Heterochromatin ist entweder auf das Fehlen von Strukturgenen (strukturelles Heterochromatin) oder auf den vorübergehenden Ausschluss der Chromosomenregion, die solche Gene trägt, von der genetischen Transkription (fakultatives Heterochromatin, Heterochromatinisierung) zurückzuführen.

Das zweitwichtigste Merkmal der chromosomalen Organisation ist die lineare Zerlegung des Chromosoms in Abschnitte, die aus verschiedenen Chromatintypen bestehen. Jedes Chromosom zeichnet sich durch seine einzigartige Anordnung von hetero- und euchromatischen Regionen aus.

Die Unterteilung des Chromatins nach genetischer Bedeutung korreliert gut mit dem Unterschied der Chromatintypen und nach einer Reihe anderer Merkmale: dem Kondensationszustand im Interphasekern und der Kondensationschronologie im mitotischen und meiotischen Zyklus; DNA-Replikationszeit;

in Bezug auf das Färben mit Fluorochrome oder nicht fluoreszierende Farbstoffe; Empfindlichkeit gegenüber der schädigenden Wirkung chemischer Mutagene; chemische Eigenschaften von DNA und anscheinend Proteinen, aus denen Chromatin besteht; phänotypische Manifestationen chromosomale Umlagerungen. Heterochromatin ist gekennzeichnet durch einen kondensierten Zustand im Interphasekern, fortgeschrittene Kondensation in der Prophase der Mitose und Meiose und die Fähigkeit, spontan oder unter dem Einfluss bestimmter Einflüsse in der Metaphase der Mitose bei der Kondensation hinterherzuhinken. Im Vergleich zu Euchromatin werden heterochromatische Regionen von Chromosomen in späteren Abschnitten der S-Periode reproduziert. Bei der Differenzfärbung nach der G- und C-Methode behalten heterochromatische Segmente die Fähigkeit zur Färbung (G-Segmente) und sogar zur intensiven Färbung (C-Segmente). In der Zytogenetik ist die ungleichmäßige Verteilung seiner durch mutagene Substanzen induzierten Strukturschädigung über die Länge des Chromosoms bekannt: Es sind Heterochromatin-Regionen, die durch eine erhöhte Schädigung gekennzeichnet sind. DNA mit wiederholt wiederholten Nukleotidsequenzen ist charakteristisch für Heterochromatin. Im Gegensatz zu Euchromatin, das einzigartige Gene enthält, ein Ungleichgewicht, das den Phänotyp eines Organismus negativ beeinflusst, beeinflussen Änderungen in der Menge an Heterochromatin die Entwicklung der Merkmale des Organismus nicht oder wesentlich weniger.

Die Verbindung verschiedener struktureller und funktioneller Merkmale des Chromosoms ist das dritte grundlegende Merkmal der Chromosomenorganisation. Die Frage der Ursache-Wirkungs-Beziehungen im erwähnten Korrelationskomplex wird aktiv untersucht. Insbesondere muss die Frage beantwortet werden, ob sich die gesamte Vielfalt der Eigenschaften verschiedener Chromatintypen auf Unterschiede in den chemischen Eigenschaften der chromosomalen DNA zurückführen lässt. Ungeachtet der Fortschritte beim Verständnis dieser Korrelationen dient ihre Phänomenologie jedoch als Hauptwerkzeug zum Verständnis der strukturellen und funktionellen Zerlegung jedes spezifischen menschlichen Chromosoms. Bei der Längsdifferenzierung einzelner Chromosomen in Bezug auf die Kondensationsdichte, die Färbung mit bestimmten Farbstoffen, die Merkmale ihrer DNA und andere Merkmale gibt es keine formalen Merkmale zur Identifizierung von Chromosomen oder ihrer Regionen, sondern Merkmale, die eine genetische Bedeutung haben. Dieses neue Gebiet der Humanzytogenetik befindet sich in aktiver Entwicklung und wird in Kombination mit Fortschritten in der Chromosomenkartierung die Humanzytogenetik auf ein noch höheres Niveau heben. Von den bereits verfügbaren Informationen zu diesem Problem sind die folgenden für die Genetik von Interesse.

Mit der C-Färbemethode gefärbtes Heterochromatin findet sich in allen menschlichen Chromosomen und wird als strukturelles Heterochromatin bezeichnet. In allen Autosomen und dem X-Chromosom besetzt es, wie in den meisten Chromosomen anderer biologischer Arten, eine perizentromere Region. Im Y-Chromosom ist es im distalen Teil des langen Arms lokalisiert. In verschiedenen Chromosomen ist die Menge an C-Heterochromatin unterschiedlich. Seine besonders großen Blöcke, die sich hauptsächlich bis zu langen Armen erstrecken, sind in den Autosomen 1, 9 und 16 enthalten; es sind diese Bereiche, die als die regelmäßigsten sekundären Engstellen bekannt sind. Besonders kleine Blöcke dieses Chromatins werden im Autosom 2 und im X-Chromosom beobachtet. In akrozentrischen Chromosomen erstreckt sich Heterochromatin auf kurze Arme.

Anscheinend ist das zirkumzentromere Heterochromatin in verschiedenen Chromosomen nicht gleich, was aus einer Reihe von Tatsachen folgt. Diese Heterogenität wird bereits durch die unterschiedliche optimale Zeit und den pH-Wert des alkalischen Bereichs, der in der C-Färbetechnik verwendet wird, offenbart, bei der C-Chromatin in verschiedenen Chromosomen auftritt. Heterogenität wird besonders deutlich, wenn Chromosomen mit Acrichin oder Acrichin-Senf gefärbt werden: Das C-Heterochromatin der Autosomen 1, 9 und 16 fluoresziert überhaupt nicht, während das Heterochromatin der Autosomen 3, 4, akrozentrischer Chromosomen und des Y-Chromosoms extrem hell leuchtet . Die genetische Bedeutung der Heterogenität von humanem C-Heterochromatin ist noch nicht klar. Die chemische Grundlage dieser Heterogenität beginnt klar zu werden. Experimente zur Hybridisierung von DNA mit RNA auf zytologischen Präparaten haben ergeben, dass Unterschiede im Heterochromatin verschiedener menschlicher Chromosomen mit Merkmalen der DNA-Struktur in Verbindung gebracht werden können. In allen Fällen handelt es sich um DNA mit wiederholten Nukleotidsequenzen, aber verschiedene Chromosomen enthalten offensichtlich verschiedene DNA-Klassen. Daher werden von den gut charakterisierten Satelliten-DNAs die Satelliten I und IV in großer Zahl im Y-Chromosom, Satellit II im autosomalen Heterochromatin 1 und 16 und Satellit III im autosomalen Heterochromatin 9 gefunden. Strukturelles Heterochromatin akrozentrischer Chromosomen ist der Hauptträger der ribosomalen DNA.

In voller Übereinstimmung mit den Daten der allgemeinen Zytogenetik über die schwach negativen Auswirkungen eines Ungleichgewichts im heterochromatischen Material auf die Entwicklung eines Organismus gibt es Daten über das Vorhandensein eines signifikanten Polymorphismus in der menschlichen Bevölkerung aufgrund der Größe des perizentromeren Heterochromatins. Der Gehalt an strukturellem Heterochromatin vom C-Typ variiert besonders stark in den Autosomen 1, 4, 9, 13–15, 16, 21–22 und dem Y-Chromosom. Das Fehlen phänotypischer Abweichungen von der Norm bei den meisten Trägern solcher karyotypischer Varianten erlaubt uns, sie als Varianten der Norm zu betrachten. Dieses Problem wurde jedoch erst kürzlich auf die Tagesordnung gesetzt. Es bedarf gründlicher Forschung an einem großen Populationsmaterial, bevor vernünftige Grenzen der Chromosomennorm umrissen werden, jenseits derer das Heterochromatin-Ungleichgewicht für den Organismus nicht gleichgültig wird.

Es gibt viele Gründe, mit der G-Methode positiv gefärbte chromosomale Regionen als eine Art strukturelles Heterochromatin zu betrachten. Neben der Beziehung zu Farbstoffen wird diese Idee durch die späte Replikation dieser Regionen, die Bildung von Chromomeren durch sie in meiotischen Prophase-Chromosomen und die Fähigkeit, unter dem Einfluss von 5-Bromdesoxyuridin oder Kälte bei der mitotischen Kondensation hinterherzuhinken, unterstützt. Es ist wichtig zu beachten, dass ein Ungleichgewicht in Autosomen, besonders reich an G-gefärbtem Chromatin, das Auftreten der am wenigsten schwerwiegenden Entwicklungsanomalien für ein Individuum – den Träger eines solchen Ungleichgewichts – mit sich bringt. Somit gehören zu dieser Kategorie von Chromosomenanomalien die Trisomien 13, 18 und 21. Es gibt auch Berichte, dass DNA mit einer durchschnittlichen Wiederholung identischer Nukleotidsequenzen in G-gefärbten Segmenten von Chromosomen lokalisiert ist.

Relativ neu sind die Fragen der Humanzytogenetik zur Struktur, Lokalisation und insbesondere zur genetischen Bedeutung des strukturellen Heterochromatins.

Fortschritte bei ihrer Auflösung können nicht von Fortschritten bei der Entschlüsselung der Natur von Heterochromatin in Eukaryoten im Allgemeinen getrennt werden.

Neben strukturellem Heterochromatin gibt es fakultatives Heterochromatin, dessen Auftreten im Chromosom auf die Heterochromatinisierung euchromatischer Regionen unter besonderen Bedingungen zurückzuführen ist. Es gibt zuverlässige Beweise für die Existenz dieses Phänomens in menschlichen Chromosomen am Beispiel der genetischen Inaktivierung eines der X-Chromosomen in somatische Zellen Frauen. Bei Menschen und anderen Säugetieren ist dies besonderer Fall ein Phänomen, das erstmals 1932 bei Drosophila Muller entdeckt und als "Gendosiskompensation" bezeichnet wurde. Für Säugetiere liegt seine Essenz in dem evolutionär gebildeten Mechanismus der Inaktivierung der zweiten Dosis von Genen, die im X-Chromosom lokalisiert sind, wodurch männliche und weibliche Organismen trotz der ungleichen Anzahl von X-Chromosomen in der Anzahl funktionierender Gene gleich sind .

Die von Lyon (1961, 1974) formulierte entsprechende Hypothese, die ihren Namen erhielt, besteht aus drei Hauptbestimmungen:

1. In den somatischen Zellen eines normalen weiblichen Körpers ist eines der beiden X-Chromosomen inaktiviert.

2. In verschiedenen Körperzellen ist entweder das mütterliche oder das väterliche X-Chromosom inaktiviert.

3. Die Inaktivierung erfolgt in der frühen Embryonalperiode und wird von diesem X-Chromosom in Zellgenerationen dauerhaft beibehalten.

Die Lyon-Hypothese basiert auf einer großen Anzahl genetischer und zytologischer Fakten, einschließlich derjenigen, die beim Menschen gewonnen wurden, die im Laufe der Jahre seit ihrer Nominierung kontinuierlich aktualisiert wurden und deren Informationen in einer Reihe von Übersichten zu finden sind (A.F. Zakharov, 1968; Lyon, 1972, 1974; Ghandra und Brown, 1975 usw.).

Genetische Tatsachen basieren auf der Tatsache, dass bei Heterozygoten zwei Zellpopulationen für Merkmale gefunden werden, die mit dem X-Chromosom verbunden sind. In einem von ihnen manifestiert sich die Wirkung des mütterlichen X-Chromosom-Gens, in dem anderen das väterliche, was mit der Inaktivierung der väterlichen bzw. mütterlichen Allele verbunden ist. Bei der Formulierung ihrer Hypothese stützte sich Lyon auf Fälle von Mosaikfärbung des Fells von Mäusen, die auf die Inaktivierung entweder des wilden Gens oder seines mutierten Allels in verschiedenen Körperteilen zurückzuführen war. Beim Menschen wurden detaillierte Beweise für die Existenz von zwei Zellpopulationen im Körper von heterozygoten Frauen erhalten, von denen jede eines der beiden Allele des auf dem X-Chromosom lokalisierten Gens inaktiviert hat, indem die Wirkungen von Genen für Glukose- 6-Phosphat-Dehydrogenase, Phosphoglycerat-Kinase, Hypoxanthin-Phosphoribosyltransferase, Erythrozyten-Blutgruppen Xg (a), bei der Untersuchung von X-chromosomaler Agammaglobulinämie und Mukopolysaccharidose (Hunter-Syndrom), Hämophilie. In Heterozygoten für elektrophoretische Varianten von Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase wurde bestätigt, dass das menschliche X-Chromosom in der frühen Embryonalperiode inaktiviert wird (Migeon und Kennedy, 1975). Diese Befunde müssen bei der Interpretation von Daten zu X-chromosomalen Erbkrankheiten, insbesondere bei eineiigen Zwillingen, berücksichtigt werden.

Auch die zytologische Evidenz zugunsten der Lyon-Hypothese ist sehr stark, da in normalen weiblichen Körperzellen eines der beiden X-Chromosomen den Merkmalen eines heterochromatinisierten Chromosoms entspricht. Im Interphase-Kern findet man es in Form des sogenannten Barr-Körperchens (X-Chromatin) – einem dicht verdichteten, intensiv gefärbten Chromatin-Klumpen. In der Prophase ist dieses Chromosom im Kondensationszyklus seinem Homologen, dem zweiten X-Chromosom, voraus. Unter Bedingungen experimenteller Kälte- oder 5-Bromdesoxyuridin-Exposition hinkt eines der X-Chromosomen bei der Kondensation deutlich hinterher und unterscheidet sich in dieser Hinsicht nicht vom strukturellen Heterochromatin der Autosomen 1, 9, 16 und des Y-Chromosoms. Das zweite X-Chromosom ist eines der am stärksten verzögerten Beginn und Ende der DNA-Replikation.

Eine Untersuchung zahlreicher Fälle von Anomalien im X-Chromosomensystem beim Menschen zeigt, dass das Phänomen der Gendosiskompensation auch für alle Fälle von Verletzungen der Anzahl der X-Chromosomen gilt, bei denen nur ein X-Chromosom in einem aktiven Zustand in einer Körperzelle verbleibt . Besonders anschaulich ist in diesem Zusammenhang die X-Polysomie, bei der die Anzahl der inaktivierten X-Chromosomen gleich der in der Zelle vorhandenen Anzahl abzüglich eines genetisch funktionierenden ist.

Wie oben gezeigt, vertiefen sich die Informationen über den menschlichen Karyotyp ständig und es wird immer mehr Forschung auf molekularer Ebene durchgeführt. Die zytologische Untersuchung der materiellen Grundlagen der menschlichen Vererbung wird durch die genetische Analyse einzelner Merkmale gut ergänzt.

Kapitel 3. Zytogenetische Methode.

Die Humangenetik verwendet eine Vielzahl von Forschungsmethoden, die auch in anderen Bereichen der Biologie verwendet werden - Genetik, Physiologie, Zytologie, Biochemie usw. Die Anthropogenetik hat auch ihre eigenen Forschungsmethoden: Zytogenetik, Zwilling, Genealogie usw.

Errungenschaften in Molekularbiologie und Biochemie leisteten einen großen Beitrag zur Entwicklung der Genetik. Gegenwärtig spielen biochemische und molekulargenetische Forschungsmethoden eine führende Rolle in der Humangenetik und der medizinischen Genetik. Die klassischen Methoden der Humangenetik, wie zytogenetische, genealogische und Zwillingsmethoden, sind jedoch in der heutigen Zeit von großer Bedeutung, insbesondere in Fragen der Diagnostik, der medizinisch-genetischen Beratung und der Nachkommensprognose.

Machen wir uns mit den Möglichkeiten der zytogenetischen Methode vertraut.

Die Essenz dieser Methode besteht darin, die Struktur einzelner Chromosomen sowie die Eigenschaften des Chromosomensatzes menschlicher Zellen unter normalen und pathologischen Bedingungen zu untersuchen. Lymphozyten, bukkale Epithelzellen und andere Zellen, die leicht zu erhalten, zu kultivieren und einer karyologischen Analyse zu unterziehen sind, dienen als geeignetes Objekt dafür. Es ist eine wichtige Methode zur Bestimmung von Geschlecht und Chromosomen erbliche Krankheiten Person.

Die Grundlage der zytogenetischen Methode ist die Untersuchung der Morphologie einzelner Chromosomen menschlicher Zellen. Der moderne Wissensstand über die Struktur von Chromosomen ist durch die Schaffung von molekularen Modellen dieser Chromosomen gekennzeichnet die wichtigsten Strukturen Kern, die Untersuchung der Rolle einzelner Chromosomenkomponenten bei der Speicherung und Übertragung von Erbinformationen.

In Kapitel 1 haben wir uns die Bestandteile von Chromosomen wie Proteine ​​und Nukleinsäuren angesehen. Hier gehen wir kurz auf die Struktur und Morphologie von Chromosomen ein.

Die Struktur der Chromosomen.

Die chromosomale Vererbungstheorie wurde vom amerikanischen Wissenschaftler T. G. Morgan entwickelt. Nach zahlreichen Studien an der Drosophila-Fruchtfliege fanden Morgan und seine Studenten heraus, dass sich in den Chromosomen die von Mendel entdeckten Vererbungsfaktoren, Gene genannt, befinden. T. Morgan und seine Studenten zeigten, dass Gene linear entlang der Länge des Chromosoms angeordnet sind.

Nachdem bewiesen war, dass Chromosomen die wichtigsten Genophoren (Träger von Genen) sind, begann die Zeit ihrer intensivsten Untersuchung. Fortschritte in der Molekularbiologie und Genetik haben es möglich gemacht, einige Muster in der Struktur und Funktionsweise von Chromosomen in Prokaryoten und Eukaryoten zu verstehen, aber vieles bleibt hier unbekannt. In den letzten Jahren wurden die Chromosomen von Eukaryoten, insbesondere von Menschen, zum Untersuchungsgegenstand verschiedener Spezialisten, von Genetikern bis hin zu Physikern.


Es wurde nun festgestellt, dass die Struktur des Chromosoms auf Chromatin basiert – einem komplexen Komplex aus DNA, Proteinen, RNA und anderen Substanzen, aus denen das Chromosom besteht (wir haben die Struktur von Chromatin ausführlich in Kapitel 1 besprochen). Es wird angenommen, dass das menschliche Chromosom ein riesiges DNA-Molekül, RNA-Moleküle, Histone und saure Proteine, verschiedene Enzyme, Phospholipide, Ca 2+ -, Mg 2+ -Metalle und einige andere Substanzen enthält. Die Methode der Stapelung und gegenseitigen Anordnung der Moleküle dieser chemischen Verbindungen im Chromosom ist noch nicht bekannt. Ein langer DNA-Strang kann nicht zufällig auf einem Chromosom angeordnet werden. Es wird angenommen, dass der DNA-Strang regelmäßig verpackt und mit Proteinen assoziiert ist.

F. Arrighi und Co-Autoren (1971) fanden heraus, dass einzigartige Sequenzen mehr als 56 % der DNA menschlicher Chromosomen einnehmen, hochgradig repetitiv – 12,4 %, intermediäre Wiederholungen – 8 %. Die Gesamtzahl repetitiver Gene in der DNA des menschlichen Chromosoms beträgt 28 %. Die Anzahl der Chromosomen beim Menschen war lange unklar. Tatsache ist, dass es schwierig war, die Anzahl der Chromosomen bei Säugetieren, insbesondere beim Menschen, zu bestimmen. Chromosomen waren klein, sehr zahlreich, schwer zu zählen. Als die Zellen fixiert wurden, verschmolzen sie zu Klumpen, was es schwierig machte, die wahre Anzahl von Chromosomen zu bestimmen. Daher konnten die ersten Forscher die Anzahl der Chromosomen in menschlichen Zellen nicht genau und korrekt berechnen. Eine andere Anzahl von Chromosomen wurde genannt - von 44 bis 50.

Normalerweise werden Chromosomen in Zellen während der Mitose im Stadium der Metaphasenplatte beobachtet. Im Interphasekern sind Chromosomen unter einem Lichtmikroskop nicht sichtbar. 1912 stellte G. Winivarter bei der Untersuchung der Chromosomen in den Spermatogonien und Oogonien der menschlichen Keimdrüsen fest, die während der Operation entfernt wurden, dass der männliche Chromosomensatz (Karyotyp) 47 Chromosomen und der weibliche 48 enthält. 1922 stellte T. Painter wiederholte die Forschung Winivarters und fand heraus, dass der männliche und der weibliche Karyotyp jeweils 48 Chromosomen enthalten, das Weibchen sich jedoch nur in zwei Chromosomen vom Männchen unterscheidet. Frauen haben 2 große Geschlechtschromosomen, während Männer ein großes X-Chromosom und ein kleines K-Chromosom haben. In den folgenden Jahren wurde diese Ansicht von anderen Wissenschaftlern unterstützt. P. I. Schiwago und A. G. Andrea (1932) schlugen die erste Klassifizierung von Chromosomen nach ihrer Länge vor. Da die Chromosomen sehr nahe beieinander liegen und ihre Untersuchung sehr schwierig ist, wurde in den Folgejahren die genaue Anzahl der Chromosomen beim Menschen kontrovers diskutiert. Allerdings wurde zwischen den Forschern in dieser Frage allmählich eine Einigung erzielt, und 30 Jahre lang glaubten die meisten Zytogenetiker, dass beim Menschen die diploide Anzahl von Chromosomen 48 und die haploide Anzahl 24 beträgt. Verbesserte Methoden zur Untersuchung von Chromosomen haben es ermöglicht, mehr zu erhalten genaue Informationen über die Anzahl der Chromosomen in menschlichen Zellen sowie die Identifizierung normaler Anomalien des Karyotyps, die für einige Missbildungen verantwortlich sind. Zwei Methoden haben sich als besonders fruchtbar erwiesen:

1. Behandlung der Zellkultur mit dem Alkaloid Colchicin, das zur Akkumulation sich teilender Zellen im Metaphasestadium führt;

2. Behandlung von Zellen mit schwachen Salzlösungen, die Schwellungen verursachen und die Chromosomen begradigen, was ihre Untersuchung erleichtert.

1956 präparierten die schwedischen Zytologen J. Tiyo und A. Levan Zellkulturen aus Lungengewebe, das abgetriebenen menschlichen Embryonen entnommen wurde, und erhielten unter Verwendung einer verbesserten Zellverarbeitungstechnik ungewöhnlich klare Präparate, in denen 46 Chromosomen deutlich sichtbar waren.

Einige Monate später fanden C. Ford und J. Hammerton in England heraus, dass diploide Vorläufer von Keimzellen in den Hoden von Männern (Spermatogonien) ebenfalls 46 Chromosomen und haploide (Spermatozyten der 1. Teilung) jeweils 23 Chromosomen haben.

Danach wurden viele Zellen aus verschiedenen menschlichen Organen und Geweben untersucht, und überall stellte sich heraus, dass die normale Chromosomenzahl 46 betrug.

Der weibliche Karyotyp unterscheidet sich vom männlichen nur in einem Geschlechtschromosom. Die restlichen 22 Paare sind für Männer und Frauen gleich. Diese 22 Chromosomenpaare werden Autosomen genannt. Ein normaler Karyotyp besteht aus 44 Autosomen (22 Paaren) und zwei Geschlechtschromosomen - XX bei Frauen u XY bei Männern hat der weibliche Karyotyp also zwei große Geschlechtschromosomen, und der männliche hat ein großes und ein kleines.

In menschlichen Keimzellen gibt es einen einzigen (haploiden) Chromosomensatz - 23 und in somatischen Zellen - einen doppelten (diploiden) Satz - 46. Diese Entdeckungen regten weitere Untersuchungen der Chromosomen an. Es wurden Verfahren entwickelt, um Chromosomen in einer Kultur peripherer Blutlymphozyten und an anderen Objekten zu untersuchen. Gegenwärtig können Chromosomen relativ einfach in peripheren Blutlymphozyten untersucht werden. Venöses Blut wird in ein spezielles Gefäß gegeben Nährmedium, wird Phytohämagglutinin hinzugefügt, das die Zellteilung anregt, und für 72 Stunden in einen Thermostat gestellt. 6 Stunden vor Inkubationsende wird hier Colchicin zugegeben, das den Prozess der Zellteilung im Stadium der Metaphaseplatte verzögert. Dann wird die Kultur in eine hypotonische NaCl-Lösung gegeben, in der die Zellen anschwellen, was zu einem leichten Bruch der Kernschalen und dem Übergang von Chromosomen in das Zytoplasma führt. Danach werden die Präparate mit Kernfarbstoffen, insbesondere Acetoorcein, angefärbt und lichtmikroskopisch unter Immersion untersucht.

Unter dem Mikroskop betrachtet gesamt Chromosomen, fotografieren Sie sie, schneiden Sie dann jedes Chromosom aus dem Foto mit einer Schere aus und kleben Sie es in einer Reihe auf ein leeres Blatt Papier, beginnend mit dem größten (ersten) Chromosom und endend mit dem kleinsten (zweiundzwanzigsten) und Geschlecht Y- Chromosom. Mit der Lumineszenztechnik können Sie schnell und einfach Massenstudien durchführen, um Patienten mit verschiedenen Arten von Chromosomenanomalien zu identifizieren. Der Satz quantitativer (Anzahl der Chromosomen und ihre Größe) und qualitativer (Chromosomenmorphologie) Merkmale eines diploiden Satzes einer einzelnen Zelle wird mit dem Begriff "Karyotyp" bezeichnet. Die Struktur der Chromosomen ändert sich je nach Stadium der Zellteilung (Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase).

Bereits in der Prophase der Mitose ist zu erkennen, dass das Chromosom aus zwei ineinander verschlungenen Fäden gleichen Durchmessers - Chromatiden - gebildet wird. In der Metaphase ist das Chromosom bereits spiralisiert, und seine beiden Chromatiden liegen parallel, getrennt durch einen schmalen Spalt. Jedes Chromatid besteht aus zwei Hemichromatiden. Als Ergebnis der Mitose werden die Chromatiden des mütterlichen Chromosoms zu Schwesterchromosomen und die Semichromatiden zu ihren Chromatiden. Chromatiden basieren auf Chromonemen – den sogenannten dünneren Strängen von DNP, bestehend aus Protein und Nukleinsäuren.

In der Interphase (dem Intervall zwischen zwei Zellteilungen) ist Chromatin eng mit Kernmembranen und der Kernproteinmatrix verbunden. Es bildet auch große Bereiche von entspiralisierten DNP-Strängen. Dann spiralisiert sich das Chromatin allmählich und bildet eine typische Metaphase Chromosomen. Ihre Größe variiert von 2 bis 10 Mikron.

Derzeit werden die Strukturmerkmale von Autosomen und Geschlechtschromosomen (auf Knochenmarkszellen, Lymphozyten, Fibroblasten, Hautzellen, regenerierende Leber) intensiv untersucht.

Chromosomen enthalten Strukturen, die Chromomere genannt werden. Ein Chromomer ist ein gewundener Abschnitt eines Chromonema. Die Zwischenräume zwischen den Chromomeren werden durch chromonemale Filamente dargestellt. Die Lage der Chromomere auf jedem Chromosom ist streng festgelegt, erblich bestimmt.

Ein Chromomer ist eine relativ große genetische Einheit, vergleichbar in der Länge mit dem E. coli-Chromosom. Die Struktur und Funktion des Chromomers ist das Hauptgeheimnis der modernen Genetik. Es wird angenommen, dass einige Chromomere ein genetischer Ort sind, an dem es ein Strukturgen und viele regulatorische Gene gibt. Es ist möglich, dass mehrere Strukturgene in anderen Chromomeren lokalisiert sind.

Chromoneme und Chromomere sind von einer nicht färbenden Substanz umgeben - einer Matrix. Es wird angenommen, dass die Matrix Desoxyribonukleinsäuren und Ribonukleinsäuren, Proteine ​​enthält.

Bestimmte Chromosomenabschnitte bilden Nukleolen. Nukleolen sind mehr oder weniger entspiralisierte Abschnitte von Chromosomen, die von Produkten der Genaktivität (Ribosomen, RNA-Partikel usw.) umgeben sind. Hier ist die Synthese von ribosomaler RNA sowie bestimmte Stadien der Bildung von Ribosomen. Es synthetisiert den größten Teil der RNA der Zelle.

Im Metaphasenchromosom werden mehrere weitere Formationen unterschieden: das Zentromer, zwei Arme des Chromosoms, Telomere und ein Satellit.

Die zentromerische (meros - auf Griechisch Teil) Region des Chromosoms ist ein nicht färbender Bruch im Chromosom, der bei der Präparation von Chromosomen sichtbar ist. Das Zentromer enthält 2-3 Chromomerpaare und hat eine komplexe Struktur. Es wird angenommen, dass es die Bewegung des Chromosoms bei der Mitose steuert. An den Zentromeren sind Spindelfäden befestigt.

Telomere – spezielle Strukturen an den Enden von Chromosomen – haben ebenfalls einen komplexen Aufbau. Sie enthalten mehrere Chromomere. Telomere verhindern die terminale Bindung von Metaphase-Chromosomen aneinander. Das Fehlen von Telomeren macht das Chromosom "klebrig" - es haftet leicht an anderen Chromosomenfragmenten.

Einige Regionen des Chromosoms werden als euchromatisch bezeichnet, während andere als heterochromatisch bezeichnet werden. Euchromatische Regionen von Chromosomen sind genetisch aktive Regionen; sie enthalten den Hauptkomplex funktionierender Kerngene. Der Verlust selbst des kleinsten Fragments von Euchromatin kann zum Tod des Organismus führen. Heterochromatische Regionen von Chromosomen sind normalerweise stark spiralisiert und in der Regel genetisch nicht aktiv. Der nukleoläre Organisator befindet sich im Heterochromatin. Der Verlust selbst eines signifikanten Teils von Heterochromatin führt oft nicht zum Tod des Organismus. Heterochromatische Regionen des Chromosoms replizieren sich später als euchromatische Regionen. Es sollte daran erinnert werden, dass Euchromatin und Heterochromatin keine Substanz sind, sondern ein funktioneller Zustand eines Chromosoms.

Wenn Sie Fotos von homologen Chromosomen mit zunehmender Größe anordnen, erhalten Sie das sogenannte Ideogramm des Karyotyps. Ein Idiogramm ist also eine grafische Darstellung von Chromosomen. Auf dem Idiogramm sind Paare von Homologen in Reihen mit abnehmender Größe angeordnet.

Beim Menschen werden auf einem Idiogramm unter 46 Chromosomen drei Arten von Chromosomen unterschieden, abhängig von der Position des Zentromers im Chromosom:

1. Metazentrisch - das Zentromer nimmt eine zentrale Position im Chromosom ein, beide Arme des Chromosoms sind fast gleich lang;

2. Submetazentrisch – das Zentromer befindet sich näher an einem Ende des Chromosoms, was zu unterschiedlich langen Chromosomenarmen führt.

Klassifizierung menschlicher Chromosomen nach Größe und Lage des Zentromers
Gruppe von Chromosomen Karyotypnummer Eigenschaften von Chromosomen
A(1) 1,2,3 1 und 3 fast metazentrisch und 2 groß submetazentrisch
UM 11) 4,5 groß subakrozentrisch
C (III) 6-12 mittel submetazentrisch
A(LV) 13-15 mittel akrozentrisch
E(V) 16-18 klein submetazentrisch
F(VI) 19-20 die kleinste megazentrisch
G(VII) 21-22 die kleinste akrozentrische
X-Chromosom (gehört zur Gruppe III 23 mittel fast metazentrisch
Y-Chromosom 23 flach akrozentrisch

3. Akrozentrisch – das Zentromer befindet sich am Ende des Chromosoms. Eine Schulter ist sehr kurz, die andere lang. Chromosomen sind nicht sehr leicht voneinander zu unterscheiden. Um die Methoden zur Identifizierung von Chromosomen zu vereinheitlichen, schlug die Zytogenetik 1960 auf einer Konferenz in Denver (USA) eine Klassifikation vor, die die Größe der Chromosomen und die Lage der Zentromere berücksichtigt. Patau ergänzte im selben Jahr diese Einteilung und schlug vor, die Chromosomen in 7 Gruppen einzuteilen. Gemäß dieser Klassifizierung umfasst die erste Gruppe A große 1, 2 und 3 sub- und akrozentrische Chromosomen. Zur zweiten Gruppe B - große submetazentrische Paare 4-5. Die dritte Gruppe C umfasst mittel subakrozentrisch (6-12 Paare) und das X-Chromosom, das sich in der Größe zwischen den Chromosomen 6 und 7 befindet. Gruppe D (vierte) umfasst mittlere akrozentrische Chromosomen (13, 14 und 15 Paare). Zur Gruppe E (fünfte) - kleine submetazentrische Chromosomen (16, 17 und 18 Paare). Zur Gruppe F(sechstes) kleines metazentrisches (19. und 20. Paar) und Gruppe G (siebtes) - die kleinsten akrozentrischen Chromosomen (21. und 22. Paar) und ein kleines akrozentrisches Geschlechts-Y-Chromosom (Tabelle 4).

Es gibt andere Klassifikationen von Chromosomen (London, Paris, Chicago), in denen die Bestimmungen der Denver-Klassifikation weiterentwickelt, konkretisiert und ergänzt werden, was letztendlich die Identifizierung und Bezeichnung jedes der menschlichen Chromosomen und ihrer Teile erleichtert.

Die akrozentrischen Chromosomen der Gruppe IV (D, 13-15 Paare) und der Gruppe VII (G, 21-22 Paare) am kurzen Arm tragen kleine zusätzliche Strukturen, die sogenannten Satelliten. In einigen Fällen sind diese Satelliten die Ursache für das Aneinanderhaften von Chromosomen während der Zellteilung in der Meiose, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Chromosomen führt. In einer Geschlechtszelle gibt es 22 Chromosomen und in der anderen - 24. So entstehen Monosomien und Trisomien für das eine oder andere Chromosomenpaar. Ein Fragment eines Chromosoms kann sich einem Chromosom einer anderen Gruppe anschließen (z. B. Fragment 21 oder 22 verbindet sich mit 13 oder 15). So erfolgt die Translokation. Die Trisomie des 21. Chromosoms oder die Translokation seines Fragments ist die Ursache der Down-Krankheit.

Innerhalb dieser sieben Chromosomengruppen ist es auf der Grundlage von nur äußerlichen Unterschieden, die in einem einfachen Mikroskop sichtbar sind, fast unmöglich, Chromosomen zu identifizieren. Darüber hinaus können sie bei der Verarbeitung von Acryhini-Chromosomen und mit Hilfe einer Reihe anderer Färbemethoden identifiziert werden. Verschieden

Methoden der Differenzialfärbung von Chromosomen nach der Q-, G-, C-Technik (A. F. Zakharov, 1973) (Abb. 27). Nennen wir einige Methoden zur Identifizierung einzelner menschlicher Chromosomen. Verschiedene Modifikationen des sogenannten Verfahrens sind weit verbreitet. Q. Zum Beispiel die QF-Methode - unter Verwendung von Fluorochrome; QFQ-Methode - unter Verwendung von Chinacrin; QFH-Methode - unter Verwendung eines speziellen Farbstoffs der Firma "Hext" Nr. 33258, der sich wiederholende Nukleotidsequenzen in der DNA von Chromosomen (Satelliten-DNA usw.) aufdeckt. Modifikationen der GT-Trypsin-Methode sind ein leistungsfähiges Werkzeug zur Untersuchung und individuellen Charakterisierung von Chromosomen. Nennen wir zum Beispiel die GTG-Methode, die eine Behandlung von Chromosomen mit Trypsin und Giemsa-Färbung beinhaltet, die GTL-Methode (Behandlung mit Trypsin und Färbung nach Leitman).

Bekannte Verfahren mit der Behandlung von Chromosomen mit Acetatsalzen und Giemsa-Farbstoff, Verfahren unter Verwendung von Bariumhydroxid, Acridinorange und anderen.

Der Nachweis chromosomaler DNA erfolgt mit der Feulgen-Reaktion, Färbung mit Methylgrün, Acridinoorange, Farbstoff Nr. 33258 der Firma Hekst. Acridino-Orange-Farbstoff bildet mit einzelsträngiger DNA Dimerassoziate und ergibt rote Lumineszenz, mit doppelsträngiger helikaler DNA bildet sie eindimensionale Assoziate und leuchtet grün.

Indem man die Intensität der roten Lumineszenz misst, kann man die Menge beurteilen Freie Plätze in DNP und Chromatin, und das Verhältnis grün - rote Lumineszenz - über die funktionelle Aktivität von Chromosomen.

Histone und saure Proteine ​​von Chromosomen werden bei unterschiedlichen pH-Werten durch Färbung mit Bromphenodenblau, starkem Grün, Silber, Immunolumineszenzverfahren, RNA-Färbung mit Hallucyaninalaun, Hext-Farbstoff Nr. 1, Acridinoorange bei Erwärmung auf 60 ° nachgewiesen.

Elektronenmikroskopie, Histoautoradiographie und eine Reihe anderer Methoden werden weithin verwendet.

1969 zeigten der schwedische Biologe T. Kaspersson und seine Mitarbeiter, dass mit Senfquinacrin gefärbte und unter einem Mikroskop mit der längsten Wellenlänge des ultravioletten Spektrums beleuchtete Chromosomen zu leuchten beginnen, wobei einige Teile der Chromosomen heller, andere schwächer leuchten. Der Grund dafür ist ein anderer chemische Zusammensetzung Oberfläche des Chromosoms. In den folgenden Jahren entdeckten Forscher, dass die Enden des menschlichen Y-Chromosoms heller leuchteten als jedes andere menschliche Chromosom, wodurch das Y-Chromosom auf einem Objektträger leicht zu erkennen war.

Acryhiniprit bindet vorzugsweise an GC-DNA-Paare. Einzelne Scheiben heterochromatischer Bereiche fluoreszieren. Entfernen Sie die DNA - das Leuchten verschwindet. Karten von fluoreszierenden Chromosomen wurden erstellt. Von den 27 Säugetierarten haben nur Menschen, Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans leuchtende Y-Chromosomen. Das Leuchten wird mit Genwiederholungen in Verbindung gebracht, die vor 20 Millionen Jahren in der Evolution auftauchten.

Normalerweise gibt es in menschlichen Körperzellen 46 Chromosomen (23 Paare) und in Geschlechtszellen - 23 Chromosomen, ein Chromosom von jedem Paar. Wenn eine Samenzelle und eine Eizelle verschmelzen, verdoppelt sich die Anzahl der Chromosomen in der Zygote. Somit enthält jede somatische Zelle des menschlichen Körpers einen Satz väterlicher Chromosomen und einen Satz mütterlicher Chromosomen. Wenn eine Person 46 Chromosomen hat, beträgt die Anzahl der Chromosomen bei verschiedenen Affen 34, 42, 44, 54, 60, 66.

Unter Einwirkung von Ultraschall bzw hoher Druck Es ist möglich, die DNA-Stränge, aus denen das Chromosom besteht, in separate Fragmente zu zerlegen. Durch Erhitzen von DNA-Lösungen auf eine Temperatur von 80-100°,

Sie können eine DNA-Denaturierung verursachen, die Divergenz der beiden Stränge, aus denen sie besteht. Unter bestimmten Bedingungen können die getrennten DNA-Stränge zu einem stabilen doppelsträngigen DNA-Molekül reassoziieren (DNA-Reassoziation oder -Renaturierung). DNA-Denaturierung und -Renaturierung kann auch an Präparationen von fixierten Chromosomen erreicht werden, indem sie entsprechend verarbeitet werden. Wenn danach die Chromosomen mit dem Giemsa-Farbstoff angefärbt werden, zeigt sich in ihnen eine deutliche Querstreifung, die aus hellen und dunklen Streifen besteht. Die Position dieser Banden auf jedem Chromosom ist unterschiedlich. Somit können Giemsa-Scheiben auch jedes der 23 Chromosomenpaare identifizieren.

Diese und andere Methoden, insbesondere die Hybridisierung somatischer Zellen verschiedener Tiere und Menschen, werden zur Kartierung von Chromosomen verwendet, d. h. zur Bestimmung der Position verschiedener Gene in dem einen oder anderen Chromosom. Derzeit wurden etwa 200 Gene in menschlichen Autosomen und Geschlechtschromosomen kartiert.

Ende 1975 war die folgende Anzahl von Genen in verschiedenen menschlichen Chromosomen lokalisiert (AF Zakharov, 1977): 1 Chromosom - 24 Gene; 2 Chromosomen - 10, 3-2, 4-3, 5-3, 6-14, 7-4, 8-1, 9-8, 10-5, 11-4, 12-10, 13-3, 14 -3, 15-6, 16-4, 17-14, 18-1, 19-4, 20-3, 21-4, 22-1; Y-Chromosom - 2; X-Chromosom - 95 Gene.

Kapitel 4. Geschlechtschromatin.

1949 lenkten M. Barr und C. Bertram, die Katzenneuronen untersuchten, die Aufmerksamkeit auf die Tatsache, dass der Interphase-Zellkern einen intensiv gefärbten Körper enthält und nur in den Kernen weiblicher Zellen vorhanden ist und bei Männern fehlt. Es wurde bei vielen Tieren gefunden, und immer nur bei Weibchen. Dieser kleine Körper wird Geschlechtschromatin oder Barr-Körper genannt. Bei einer Reihe von Wirbeltieren und beim Menschen tritt es in der frühen Ontogenese im Gastrula-Stadium auf, aber vor der Entwicklung Gonaden (Geschlechtsdrüsen). Die Lage, Form und Struktur des Geschlechtschromatins wird nicht durch Sexualhormone beeinflusst, daher ist es kein sekundäres Geschlechtsmerkmal. Zwischen der Anzahl der Geschlechtschromatinkörper und der Anzahl X- Chromosomen im Zellkern sind direkt miteinander verbunden. Geschlechtschromatin in Interphase-Kernen ist auf die Spiralisierung eines der X-Chromosomen zurückzuführen, deren Inaktivierung ein Mechanismus ist, der das Gleichgewicht der Geschlechtschromosomen-Gene in den Zellen von Männern und Frauen ausgleicht (d.h. dies ist einer der Mechanismen für die Dosis Genkompensation).

1961 schlugen mehrere Forscher gleichzeitig vor, dass eines der X-Chromosomen bei normalen Frauen genetisch relativ inaktiv ist. 1961 stellte der englische Forscher M. Lyon eine Hypothese über die Mechanismen der Inaktivierung eines der X-Chromosomen in den Zellen des weiblichen Körpers auf. Die Hauptpunkte dieser Hypothese sind folgende:

1. Eines der beiden X-Chromosomen einer weiblichen Zelle ist inaktiv.

2. Ein inaktives Chromosom kann vom väterlichen oder mütterlichen Organismus stammen.

3. Die Inaktivierung tritt in der frühen Embryogenese auf und bleibt während der weiteren Reproduktion und Entwicklung der Zelllinie bestehen. Dieser Prozess der X-Chromosom-Inaktivierung ist in mehreren Generationen reversibel:

XX*->- wow ->XX* usw. (hier bezeichnet das Sternchen das helikale X-Chromosom). Der portugiesische Genetiker Serra schlug vor, diese Art von reversiblen Veränderungen im Erbgut treption (vom griechischen treptos - Veränderung) zu nennen.

Das spiralisierte X-Chromosom in der Zelle bildet das Geschlechtschromatin oder den Barr-Körper. Wenn Frauen mehrere X-Chromosomen im Zellkern haben, dann befinden sich mehrere Barr-Körperchen in den Zellen, nur ein X-Chromosom bleibt aktiv. Das X-Chromosom wird nicht vollständig inaktiviert, ein Teil des kurzen Arms bleibt genetisch aktiv. Die Inaktivierung des X-Chromosoms hängt bis zu einem gewissen Grad vom Stadium des Zellzyklus und dem physiologischen Zustand des Organismus ab. Durch das Vorhandensein eines Überschusses oder Fehlens eines Barr-Körpers können einige Arten von Erbkrankheiten diagnostiziert werden (z. B. Klinefelter-Syndrom, Shereshevsky-Turner-Syndrom). Zellen, die kein Geschlechtschromatin enthalten (Chromatin-negative Zellen), werden bei Personen mit einem Chromosomensatz 45, XO (Shereshevsky-Turner-Syndrom) gefunden;

46,XY(normale Männer); 47, XY(Klinefelter-Syndrom mit zwei Y-Chromosomen). Normalerweise werden in den Zellen eines normalen männlichen Körpers eine bestimmte Anzahl von Barr-Pseudokörperchen (kondensierte Abschnitte von Autosomen) und spiralisierte Y-Chromosomen gefunden, daher ist es bei der Diagnose verschiedener Chromosomenerkrankungen notwendig, diese Formationen von den unterscheiden zu können typisches Geschlechtschromatin, das von einem spiralisierten zusätzlichen X-Chromosom gebildet wird. Barrs Körper befindet sich auf Chromosomensatz 46,XX (normale Frauen); 47,XXY und 48,XXYU (klassisches Klinefelter-Syndrom). Bei einer Person mit drei X-Chromosomen werden zwei Barr-Körperchen gefunden (47, XXX); drei X-Chromosomen und ein Y-Chromosomen (48, XXXY, Klinefelter-Syndrom); 49, XXXXY (Klinefelter-Syndrom). Drei Barr-Körper treten bei den Karyotypen 48, XXXX und 49, XXXXY auf (schweres Klinefelter-Syndrom).

In polyploiden Zellen entspricht die Anzahl der Geschlechtschromatinkörper der Ploidie. Nach der Gardner-Formel ist die Anzahl der Barr-Körper (B)

gleich B = X - , wo X - die Anzahl der X-Chromosomen, R - Zellploidie. In nicht-polyploiden Zellen ist die Anzahl der Geschlechtschromatinkörper gleich der Anzahl der X-Chromosomen minus eins. (BEI = X - 1).

Strukturelle Veränderungen in Chromosomen

Chromosomen können verschiedene strukturelle Veränderungen erfahren. Besonders wichtig sind der Verlust einzelner Chromosomenfragmente (Teilung) oder die Übertragung eines Abschnitts eines Chromosoms auf ein anderes (Translokation). Die Translokation wird mit dem lateinischen Buchstaben / bezeichnet, daneben steht in Klammern der Index der Gruppe oder die Nummer des Spenderchromosoms, die Bezeichnung der übertragenen Stelle. Dieselben Bezeichnungen sind für das Empfängerchromosom angegeben, beispielsweise 46, XXt (Heiraten+ + B4 q-). Buchstaben in Klammern R und q geben die von der Translokation betroffenen Chromosomenarme an. Der kurze Arm eines Chromosoms wird mit dem Buchstaben bezeichnet R, lang - Brief q, der Satellit wird durch den Buchstaben s usw. angezeigt. Eine Zunahme der Armlänge wird durch ein Pluszeichen und eine Abnahme durch ein Minuszeichen angezeigt (beide stehen hinter dem Chromosomensymbol).

Das Auftreten eines zusätzlichen Chromosoms im Karyotyp führt zu Trisomie. Eine mehrfache Zunahme der Anzahl aller Chromosomen wird als Polyploidie bezeichnet (es kann Triploide, Tetraploide usw. geben). Der Verlust eines homologen Chromosompaares führt zu einem Zustand, der als Monosomie bezeichnet wird. Veränderungen in der Anzahl oder Struktur von Chromosomen werden als Chromosomenaberrationen bezeichnet.

Betrachten Sie die meisten häufige Art strukturelle Störungen der Chromosomen - Deletionen und Translokationen. Bei einer Deletion wird die Gesamtzahl der Chromosomen nicht verändert. Einigen Chromosomen fehlt jedoch genetisches Material, was zu verschiedenen Veränderungen des Phänotyps führt. Die häufigste Deletion ist das 5. und 18. Autosome und das X-Chromosom. Deletionen führen zur Entwicklung verschiedener Erbkrankheiten und Syndrome.

1963 beschrieb J. Lejeune das „Katzenschrei“-Syndrom. Der Schrei solcher Kinder ähnelt dem "Miau einer Katze". Kinder haben eine scharfe Unterentwicklung des Kehlkopfes, ein rundes mondförmiges Gesicht, Mikrozephalie, Mikrognathie, einen mongolischen Einschnitt der Augen, tiefliegende deformierte Ohrmuscheln, muskuläre Hypotonie und leichte sekundäre Geschlechtsmerkmale. Diese Kinder sind geistig behindert. Beim Karyotyp von Kindern wird eine Deletion des kurzen Arms des 5. Chromosomenpaares festgestellt.

Die Teilung der langen und kurzen Arme des 18. Chromosoms wird begleitet von diverse Verstöße Strukturen des Gesichts, des Skeletts, der inneren Organe. Kinder haben mentale Behinderung, Unterernährung, Hypotonie, Mikrozephalie, Unterentwicklung des Gesichts, leise, raue Stimme, Unterentwicklung der äußeren Genitalien, des Mittelohrs, Atresie des äußeren Gehörgangs und andere Anomalien.

Mit einer Deletion des kurzen Arms des 18. Chromosoms haben die Patienten auch verschiedene Defekte im Skelett, in den inneren Organen und eine geistige Behinderung.

Eine Deletion des kurzen Arms des X-Chromosoms kann als partielle Monosomie des X-Chromosoms interpretiert werden. Beschrieben bei Frauen mit Wachstumsverzögerung, Unterentwicklung der Eierstöcke ohne schwere somatische Anomalien. In ihnen wird zwar Geschlechtschromatin nachgewiesen, jedoch ist seine Größe viel kleiner als normal.

Bei chronischer myeloischer Leukämie wird eine Verkürzung des kurzen Arms des 21. Chromosoms (das sogenannte Philadelphia-Chromosom) festgestellt. Dieses Chromosom kommt jedoch nur in Blutzellen und punktiertem Knochenmark vor. Andere Zellen haben einen normalen Karyotyp.

Als Folge von zwei endständigen Knappheiten, gefolgt von der Verbindung von gebrochenen Enden, werden Ringchromosomen gebildet. Daher ist diese Verletzung der Chromosomenstruktur eigentlich ein Sonderfall einer Deletion. Das Krankheitsbild von Patienten - Träger von Ringchromosomen - ähnelt dem der Deletion des entsprechenden Chromosoms. So entwickelt sich mit dem Ringchromosom der Gruppe B (5. Paar) das Krankheitsbild des "Katzenschrei"-Syndroms, und mit dem Ring-X-Chromosom ähnelt das Krankheitsbild dem Shereshevsky-Turner-Syndrom.

Translokationen sind strukturelle Umlagerungen, bei denen genetisches Material zwischen Chromosomen ausgetauscht wird. Möglich Verschiedene Arten Translokationen: reziprok, bei denen ein gegenseitiger Austausch von Fragmenten stattfindet; nicht-reziproke, wenn das genetische Material eines Chromosoms auf ein anderes übertragen wird, und schließlich zentrische Verbindungen. Die letzten Translokationen zwischen akrozentrischen Chromosomen sind die häufigsten. Dabei geht nur ein kleines Fragment der kurzen Arme der akrozentrischen Chromosomen verloren. Die meisten dieser Umlagerungen können als ausgeglichen angesehen werden, da sie keine schwerwiegenden Abweichungen im Phänotyp des Translokationsträgers verursachen. Die Nachkommen solcher Träger haben jedoch klinisch ausgeprägte Defekte, die für einen abnormalen Chromosomensatz charakteristisch sind.

Es ist bekannt, dass die Down-Krankheit sowohl bei der Trisomie des 21. Autosoms als auch bei der Translokation eines Fragments dieses Chromosoms auf andere beobachtet werden kann. Solche Patienten haben 46 Chromosomen, aber eines der Chromosomen ist tatsächlich doppelt, da noch ein Fragment des 21. Chromosoms daran befestigt ist und sich eine solche Umlagerung als unausgeglichen herausstellt. Bei den Eltern dieser Patienten umfasste der Karyotyp 45 Chromosomen, aber eines der Chromosomen war tatsächlich doppelt (mit einer Translokation). Wenn eine Eizelle, die dieses Chromosom enthält, befruchtet wird, hat das normale Sperma in der Zygote tatsächlich drei 21. Chromosomen, was sich phänotypisch durch die Down-Krankheit manifestiert.

Das 21. Chromosom verlagert sich am häufigsten auf das 15. oder andere Chromosomen der D-Gruppe (13., 14.) bei Frauen oder auf das 22. bei Männern. In diesem Fall können junge gesunde Eltern ein Kind mit Down-Krankheit haben, im Gegensatz zu Trisomie 21, die häufiger bei Kindern älterer Mütter auftritt. Es ist praktisch unmöglich, das Vorhandensein einer Translokation bei einer Person vor der Geburt eines Kindes mit Down-Krankheit zu bestimmen, ohne den Karyotyp zu untersuchen, da sich der Phänotyp dieser Träger nicht wesentlich von den Phänotypen von Personen mit normalen Genotypen unterscheidet. Daher ist in all diesen Fällen die Untersuchung des Karyotyps von besonderer Bedeutung.

Der Mechanismus der Entwicklung der Down-Krankheit während der Translokation bei einem der Elternteile kann wie folgt dargestellt werden. Bei der Translokation besteht der Karyotyp einer Person aus 45 Chromosomen, da ein Chromosom vergrößert wird. Die Translokation betrifft alle Zellen, einschließlich Oogonien und Spermatogonien. Während der Bildung von Keimzellen (Gameten) fallen in eine Gamete 23 Chromosomen und in die andere 22. Das translozierte Chromosom kann jedoch sowohl in einer Gamete mit 22 Chromosomen als auch in einer Gamete mit 23 Chromosomen landen. Somit sind theoretisch 4 Varianten von Gameten möglich: 23 normale Chromosomen, 23 mit Translokation, 22 normale Chromosomen und 22 mit Translokation. Wenn die Translokation mit einem Apostroph bezeichnet wird, erhält man die folgende Reihe von Gameten: 23 23 1 22 22 1 .

Wenn diese Gameten von einem normalen Gameten des anderen Geschlechts befruchtet werden, erhalten wir folgende Kombinationen: 1) 23 + 23 = 46 Chromosomen (normaler Karyotyp); 2) 23 1 + 23 = 46 1 Chromosomen, aber tatsächlich 47 Chromosomen (in diesem Fall entwickelt sich die Down-Krankheit); 3) 22 + 23 = 45 Chromosomen (eine solche Zygote ist nicht lebensfähig und stirbt); 4) 22 1 +23 = 45 1 Chromosomen (in diesem Fall wird ein Individuum mit einer Translokation geboren, wie einer seiner Eltern).

Die Wahrscheinlichkeit, ein Kind mit Morbus Down (mit einer Translokation bei einem der Elternteile) zur Welt zu bringen, liegt bei 33 %. Dies ist ein sehr großes Risiko, und in diesem Fall ist eine weitere Geburt nicht wünschenswert, zumal bei Enkelkindern die Gefahr einer Translokation besteht. Wenn ein Kind mit Down-Syndrom, das durch Trisomie 21 verursacht wird, von Eltern mit einem normalen Karyotyp geboren wird, sind die Chancen, dasselbe Kind noch einmal zu gebären, sehr gering. Jedoch ist nicht in allen Fällen bei der Geburt eines Kindes mit Morbus Down aufgrund der Translokation des 21. Chromosoms die Translokation in den somatischen Zellen der Mutter vorhanden. Bei etwa der Hälfte der Mütter ist der Karyotyp normal, und die Translokation erfolgte während der Meiose, also vor der Bildung der Eizelle, aus der sich der Organismus des kranken Kindes entwickelte.

Kapitel 5. Mosaik.

Dies ist ein Zustand, bei dem Zellen mit normalen und abnormalen Karyotypen im Körper gemischt sind, sagen wir 46/47 oder 46/45. Es entsteht aufgrund der Nichtdisjunktion von Chromosomen in den Anfangsstadien der Embryonalentwicklung. Mosaizismus führt zu gelöschten, milden Symptomen der Krankheit im Vergleich zu Patienten, die einen veränderten Karyotyp in allen Zellen haben. Eine Person mit einer Mosaikvariante der Down-Krankheit kann nur einige der körperlichen Anzeichen der Krankheit aufweisen. Die Entwicklung der Intelligenz wird nicht gestört. Mit Mosaizismus 45XO / 46XX ist das Shereshevsky-Turner-Syndrom milder ausgedrückt. Diese Patientinnen können Eierstockgewebe entwickeln und ovulieren. Beim Karyotyp 46XY/47XXY ist das Klinefelter-Syndrom milder ausgeprägt. Unter den Patienten sind weibliche und männliche Mosaike mit den angegebenen Karyotypen häufiger als „reine“ Fälle von Shereshevsky-Turner-Syndrom oder Klinefelter-Syndrom. Mit zunehmendem Alter wird der Klon abnormaler Zellen allmählich eliminiert, und daher ist es schwierig, bei älteren Menschen einen Mosaikismus festzustellen, obwohl er in der embryonalen und frühen postembryonalen Phase ausreichend ausgeprägt war und zur Entwicklung phänotypischer Anzeichen der Krankheit führen könnte. Je weniger abnormale Zellen im Körper vorhanden sind, desto schwächer sind die Anzeichen der Krankheit. Dies kann die ausgelöschten und rudimentären Formen dieser Krankheiten erklären.

Bei Blutkrankheiten kann es zu einer mehrfachen (Polyploidie) oder nicht-fachen (Aneuploidie) Erhöhung der Chromosomenzahl kommen. Es wird jedoch nur in Blutzellen beobachtet, während in anderen somatischen Zellen der Karyotyp normal ist.


Verzeichnis der verwendeten Literatur.

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2. Bochkov-Nationalpark Menschliche Genetik. - Moskau, 1973.

3. Vogel F. Motulsky A. Humangenetik: die Geschichte des menschlichen Chromosoms, formale Genetik. Moskau: Mir, 1989.

4. Stern, Kurt Grundlagen der Humangenetik. Moskau: Medizin, 1965

5. McKusick V. Humangenetik. Moskau: Mir, 1967.


Humangenetik mit den Grundlagen der medizinischen Genetik. Berdyshev G.D., Krivoruchko I.F. S.5-21

Humangenetik: Die Geschichte des menschlichen Chromosoms, formale Genetik. Vogel F. Motulsky A. S. 11-19

Humangenetik: Die Geschichte des menschlichen Chromosoms, formale Genetik. Vogel F. Motulsky A. S. 23-31

Menschliche Genetik. Bochkov N.P. Mit. 44

Menschliche Genetik. McKusick. V. S.10, 13-22

Grundlagen der Humangenetik. Stern, Kurt. S.41-60

Menschliche Genetik. Bochkov N.P. S.90

Ein Karyotyp ist ein diploider Chromosomensatz eines bestimmten Organismustyps, der durch eine konstante Anzahl, Größe und Form von Chromosomen gekennzeichnet ist. Der menschliche Karyotyp hat 46 Chromosomen oder 23 Paare. Gepaarte Chromosomen werden als homolog bezeichnet, sie haben die gleiche Länge und Form und enthalten allelische Gene. Chromosomen bestehen zu 40 % aus DNA, zu 40 % aus Histonproteinen und zu 20 % aus Nicht-Histonproteinen. Der Komplex aller chemischen Substanzen, aus denen die Chromosomen bestehen, heißt Chromatin. Chromosomen können in Zellen in zwei strukturellen und funktionellen Zuständen vorliegen – spiralisiert und entspiralisiert. Während der Interphase befinden sie sich in einem entspiralisierten Zustand. In einem spiralisierten Zustand befinden sie sich in der Periode der Mitose. Die maximale Spiralisierung des Chromosoms wird in der Metaphase der Mitose erreicht. Das Metaphase-Chromosom besteht aus zwei Chromatiden, die im Bereich der primären Verengung (Zentromer) verbunden sind. Einige Chromosomen haben sekundäre Verengungen und Satelliten. Das Zentromer teilt das Chromatid in zwei Arme. Der kurze Arm wird normalerweise mit dem Buchstaben p und der lange Arm mit dem Buchstaben q bezeichnet.

Die Struktur des Metaphasenchromosoms.

zweitrangig

Einschnürung p

Zentromer

1960 schlug der englische Genetiker Patau vor, menschliche Chromosomen anhand der relativen Länge und Position des Zentromers (Zentromerindex) zu klassifizieren. Der Zentromerindex ist das Verhältnis der Länge des kurzen Arms zur Länge des gesamten Chromosoms. Entsprechend dem Zentromerindex werden metazentrische (Einschnürung in der Mitte), submetazentrische (ein Arm ist länger als der zweite) und akrozentrische Chromosomen (mit einem überproportional sehr kurzen Arm) unterschieden.

metazentrisch submetazentrisch akrozentrisch

1960 wurde auf dem internationalen genetischen Symposium in Denver (USA) die Internationale (Denver) Klassifikation menschlicher Chromosomen angenommen. Patau entwickelte die Grundprinzipien der Klassifikation. Die Klassifizierung berücksichtigt die Länge und Form der Chromosomen. Alle Autosomenpaare sind mit arabischen Ziffern von 1 bis 22 in absteigender Reihenfolge ihrer Länge nummeriert. Die Geschlechtschromosomen werden mit den lateinischen Buchstaben X und Y bezeichnet und am Ende des Layouts platziert. Frauen haben normalerweise XX Geschlechtschromosomen, während Männer XY haben.

Alle Autosomenpaare werden entsprechend der Länge und Form der Chromosomen in 7 Gruppen eingeteilt. Gruppen werden mit lateinischen Buchstaben von A bis G bezeichnet. Gruppen werden klar voneinander unterschieden.

Gruppe A(1,2,3 Paare) die längsten metazentrischen (1,3) und submetazentrischen (2) Chromosomen. Chromosom 1 ist das größte metazentrische Chromosom, das Zentromer befindet sich in der Mitte. Das größte submetazentrische Chromosom ist Chromosom 2. Chromosom 3 ist fast 20 % kürzer als Chromosom 1 und daher leicht zu identifizieren. Absolute Länge von 11 µm (1 Paar) bis 8,3 µm (2 Paare).

Gruppe B(4 und 5 Paare) lange submetazentrische Chromosomen, die sich ohne differenzierte Färbung nicht voneinander unterscheiden. Die absolute Länge beträgt 7,7 µm.

Gruppe C(6 - 12 Paare) Mittelgroße Chromosomen, submetazentrisch. Mit Standard-(Routine-)Färbung kann das X-Chromosom nicht von anderen Chromosomen in dieser Gruppe unterschieden werden. Es ist ähnlich groß wie die Chromosomen 6 und 7. Absolute Länge von 7,7 µm (6 Paare) bis 5,8 µm.

GruppeD(13 - 15 Paare) Diese akrozentrischen Chromosomen unterscheiden sich in ihrer Form stark von allen anderen menschlichen Chromosomen. Alle drei Paare auf dem kurzen Arm enthalten Satelliten. Die Länge der proximalen Teile der kurzen Arme variiert, Satelliten können fehlen oder sehr groß sein, können hell fluoreszieren oder keine Fluoreszenz abgeben. Absolute Länge ab 4,2 µm.

Gruppe E(16 - 18 Paare) Relativ kurze submetazentrische Chromosomen. Die absolute Länge beträgt 3,6-3,5 µm.

GruppeF- (19 - 20 Paare) kleine metazentrische Chromosomen In Präparaten mit Routinefärbung sehen sie gleich aus, unterscheiden sich aber bei Differenzfärbung stark. Die absolute Länge beträgt 2,9 µm.

GruppeG(21 - 22 Paare) - zwei Paare der kleinsten akrozentrischen Chromosomen. Auf der kurzen Schulter haben sie einen Satelliten. Die Variabilität ihrer kurzen Arme ist ebenso signifikant wie bei Chromosomen der Gruppe D. Die absolute Länge beträgt 2,9 µm.

Das Y-Chromosom ist ein kleines akrozentrisches Chromosom mit einer Länge von 2,8 µm. Normalerweise (aber nicht immer) größer als die Chromosomen der G-Gruppe, und die Chromatiden seines langen Arms neigen dazu, parallel zueinander zu liegen. Darin unterscheidet es sich von den Chromosomen der Gruppe G, bei denen die Chromatiden der langen Arme einen weiten Winkel bilden.

Das X-Chromosom ähnelt in der Routinefärbung den Influenza-C-Chromosomen, unterscheidet sich jedoch, wenn eine differenzierte Färbung verwendet wird. X - submetazentrisches Chromosom, 6,8 µm lang.

Klassifikation von Chromosomenerkrankungen.

Bisher wurden mehr als 1000 Krankheiten beschrieben. Etwa hundert von ihnen haben ein klares Krankheitsbild und werden als Syndrome bezeichnet. Alle Chromosomenerkrankungen können je nach Art der Veränderung des Karyotyps in drei Gruppen eingeteilt werden.

Chromosomenerkrankungen.

Polyploidie Assoziierte Krankheiten Assoziierte Krankheiten

mit einer Nummernänderung und mit einer Nummernänderung und

Strukturen von Autosomen Strukturen des Geschlechts

Chromosomen.

Je nach Prozentsatz der betroffenen Zellen gibt es voll Chromosomenerkrankungen u Mosaik. Vollständige sind das Ergebnis einer generativen Mutation in den Eltern (d. h. Mutationen treten während der Bildung von Keimzellen in den Eltern auf). Alle embryonalen Zellen haben einen veränderten Karyotyp. Mosaike sind das Ergebnis einer somatischen Mutation, die im Embryo selbst während der embryonalen Entwicklungsphase auftritt. Daher haben einige der Zellen des Patienten einen normalen Chromosomensatz und einige der Zellen sind verändert.

Auch zuordnen sporadisch Chromosomenerkrankungen (eine Folge einer neuen Mutation) und vererbt(vererbt von Eltern mit einer balancierten Mutation oder von Eltern mit einer Chromosomenerkrankung). Fälle von Geburten von Kindern bei Patienten mit Klinefelter-Syndrom, Polysomie X bei Frauen, Polysomie Y bei Männern und Frauen mit Down-Syndrom werden beschrieben. Männer mit Down-Syndrom sind unfruchtbar, weil sie sie haben eine gestörte Spermatogenese.