Хромосомные патологии – это дефекты в генах плода, обусловленные нарушениями структуры или числа хромосом. Причиной их могут быть как мутации в клетках матери или отца (наследственные патологии), так и спонтанно появившиеся в отдельных половых клетках нарушения строения ДНК. Эти врожденные изменения касаются всех клеток организма, поэтому не поддаются никакому лечению. Часто патологии бывают настолько серьезными, что приводят к выкидышу на ранних сроках, собственно считается, что 50% всех выкидышей происходят именно из-за этого. Но не всегда, часть детей рождается с хромосомными нарушениями, такими как синдром Дауна или Эдвардса.

Однако, хромосомные патологии можно выявить на небольших сроках беременности с помощью некоторых характерных признаков, которые видны на УЗИ плода. Эти признаки называются маркерами хромосомных патологий плода.

Основные маркеры патологий – это:

• Маленькая длина носовой кости
• Утолщение воротникового пространства
• Деформации лицевых костей
• Увеличение почечных лоханок и мочевого пузыря
• Гиперэхогенный кишечник
• Аномалии в сердечно-сосудистой системе, такие как пороки сердца
• Многоводие или маловодие
• Гипоплазия или преждевременное старение плаценты
• Отклонения в активности плода (как гиперактивность, так и редкие шевеления)
• Гипоксия

Главным и самым достоверным из вышеперечисленных маркеров является толщина воротникового пространства. Если на 12 неделе она превышает 3 мм – независимо от наличия других маркеров назначаются дополнительные обследования.

Кроме УЗИ-маркеров существуют и другие, например нарушения уровня гормонов беременности (РАРР-А, АФП и ХГЧ), а также отклонения в картине допплерометрии.

Каждый из этих маркеров сам по себе может ничего не означать, но все же стоит провести дополнительное обследование, если выявлены сразу несколько маркеров, или если беременная входит в группу риска, то есть при следующих условиях: возраст обоих родителей старше 35 лет, в семье случались хромосомные нарушения, проживание в экологически неблагополучном районе или патогенная среда на работе. Эти обстоятельства повышают риск развития хромосомных аномалий у ребенка.

Все перечисленные выше маркеры являются условными, ни один из них не может дать стопроцентного ответа, есть ли у плода хромосомная аномалия. Для уточнения диагноза применяются следующие методы: биопсия хориона, анализ пуповинной крови и амниотической жидкости. Эти исследования позволяют точно определить хромосомный набор (кариотип) плода, что позволяет установить наличие или отсутствие в нем нарушений. Недостатком инвазивных методов является то, что происходит прокол плодного пузыря, что в 2% случаев может вызвать выкидыш преждевременные роды. Поэтому надо точно оценивать риски. Исходя из результатов УЗИ и анализов крови врачи могут рассчитать вероятность рождения ребенка с хромосомной патологией. Если полученная вероятность больше чем 1 к 1000 – назначаются инвазивные исследования.

При выявлении хромосомных патологий показано искусственное прерывание беременности, хотя решение всегда остается за родителями. Прежде чем что-то предпринимать, нужно точно выяснить у врача, какая именно патология диагностирована, какие она имеет симптомы и прогнозы. Ведь генетических аномалий существует очень много, и не все они одинаково бесперспективны.

Анализ крови на хромосомные патологии

Есть мнение, что хромосомные перестройки в генетическом коде ребёнка возникают только на фоне «плохой» наследственности. Однако научно доказано, что риск мертворождения, самоабортирования, рождения малыша с физическими и умственными отклонениями есть и у здоровых пациенток. Поэтому приказом № 572 МЗ РФ от «01» ноября 2012 г. прохождение анализов на хромосомные мутации рекомендовано всем беременным женщинам.

Стоимость диагностики патологий хромосом

• 600 Р Альфа-фетопротеин (АФП) крови
• 700 Р Клинический анализ крови
• 800 Р Клинический анализ крови CITO
• 600 Р Β-ХГЧ
• 800 Р В-ХГЧ сito
• 600 Р РАРР-А
• 300 Р Забор крови

Расчет стоимости лечения Все цены

Зачем сдавать анализ на хромосомные патологии плода

Анализ позволяет распознать генные мутации до того момента, когда можно будет прервать беременность без вреда для здоровья женщины. Механизм, который запускает хромосомные перестройки и приводит к аномалиям типа синдром Дауна, Патау, Тёрнера, Эдвардса, до конца не изучен. Поэтому предпосылки к аномалиям развития плода должны быть выявлены как можно раньше.

В нашем центре в рамках пренатального скрининга помимо биохимического анализа крови может быть сделан неинвазивный тест (НИПТ), Natera (USA), информативный уже на 9 неделе беременности.

Отказ от обследования или несвоевременно проведённый генетический анализ не позволят предупредить рождение неполноценного ребёнка.

Специалисты

акушер-гинеколог, гемостазиолог, профессор, доктор медицинских наук, член-корреспондент РАН, вице-президент Российского общества акушеров-гинекологов, почетный профессор Венского университета

акушер-гинеколог высшей категории, кандидат медицинских наук

Подготовка и проведение

Оптимальный срок сдачи анализа на хромосомные патологии – 12 неделя, так как в это время наиболее выраженно проявляются признаки генетических аномалий. Кровь исследуется только после получения результатов УЗИ, в противном случае трактовка результатов будет ошибочной.

Анализ венозной крови (материал забирают на голодный желудок) покажет уровень АФП, ХГЧ, РАРР- А – веществ, которые продуцируются плодом и плацентой. По маркерам крови оценивается картина развития эмбриона, исследуется морфология (строение) ДНК, выявляются лишние или повреждённые хромосомы.

Расшифровка и расчет рисков

По результатам УЗИ расчёт рисков осуществляется, исходя из количества маркеров, обнаруженных одновременно. При обнаружении 1 маркера, например, недоразвития носовых костей, прогноз риска хромосомной патологии составляет 2%, а при сочетании 8 и более маркеров – 92%.

При расшифровке маркеров крови любые отклонения от нормативных показателей трактуются как признаки генных мутаций. На сроке 12 недель они должны быть следующими:

Недостаток белка АФП указывает на развитие аутоиммунной реакции – организм матери отвергает плод. Такое состояние чревато выкидышем и гибелью плода.

Пониженный уровень ХГЧ свидетельствует о задержке развития плода, плацентарной недостаточности. Повышение показателей позволяет предположить риск синдрома Дауна, хориокарциномы, пузырного заноса.

Низкий уровень РАРР- А говорит о недоразвитии плаценты, больших размерах плода.

Как правило, все показатели изучаются в совокупности, со «ссылкой» на результаты УЗИ.

Куда обратиться в Москве

Медицинский женский центр – единственная клиника в Москве, где работает уникальная лаборатория крови. У нас проводятся не только общеклинические исследования, но и все возможные анализы на патологии гемостаза и хромосомной структуры.

Маркеры хромосомной патологии плода расшифровка

Kecя79 тебе же гентик сказал хотя то что нашли встречается и у здоровых малышей,.Ну так и успокойся.

Подожди месяц,пройдёт всё-значит хорошо.Не пройдёт-тогда и будешь думать.
А анализ этот одинаково делается-через прокол брюшной стенки.
Моей подруге делали и то и другое сразу.И воды на анализ брали и биопсию из пуповины и из плаценты.Никаких генетических отклонений не нашли,у неё была двойня,у одного была расширена воротниковая зона.Вот тебе и УЗИ маркёры.

Моя знакомая сдала АФП и ХГЧ. ХГЧ завышен (очень). Истерики, пережевания. Бессоные ночи. Пока записывалась к генетику, выяснилось, что сдавала на 15 неделе (ровно). А в этот срок самый большой уровень ХГЧ. Но к генетику все равно пойдет. Если будет информация для вас отпишусь.

Желаю, что бы все было хорошо, и не нервничайте. Ведь малыш — это такое чудо, ради которого можно сделасть невозможное.

Попробую объяснить про эти тесты.

АФП и ХГЧ — косвенные маркеры. Т.е. известно, что у большинства зародышей с нормальными хромосомами (но не у всех!) АФП и ХГЧ находятся в таких-то пределах, а при некоторых аномалиях (но не всегда!), он повышен/ понижен. Тесты на АФП и ХГЧ — статистические, т.е. на континууме возможных результатов (распределенных по колоколообразной кривой, гауссиане) , устанавливаются некие вехи, соответстующие разным ВЕРОЯТНОСТЯМ хромосомных нарушений. И потом медики садятся и думают, где же, на какой вероятности установить «линии отреза», т.е. при каких именно величинах показателей рекомендовать дальнейшие обследования.

В статистике нельзя сделать так чтобы были и волки сыты, и овцы целы, т.е. минимизировать и «фальшивые негативы, и «фальшивые позитивы».

«Фальшивый негатив» — это когда результат нормальный, но есть патология.

«Фальшивый позитив» — это когда результат ненормальный, но патологии нет.

Для медиков гораздо важнее не упустить патологию, т.е. они стараются установить линию отреза, чтобы минимизировать «фальшивые негативы».

Т.е. получается, что ВСЕГДА при этом будет очень много фальшивых позитивов — т.е. часто обследования будут рекомендоваться людям, у котрорых никакой патологии нет.

Аналогия: представьте себе, что у вас есть сто маленьких шариков, из которых 10 — черные, а остальные белые. Они все перемешаны и Вам необходимо, вслепую, постараться выгрести черные шарики одним движением руки. Очевидно, что вы поймаете больше черных шариков, если вы схватите побольше, т.е. в вашу руку попадет и много белых шариков — это фальшивые позитивы. При этом, как бы ВЫ не старались, вы упустите хотя бы один черный шарик — это фальшивый негатив.

Я к тому, что основной побочный эффект у тестов АФП и ХГЧ — это нервотрепка родителям.

У меня с обоими детьми были и эти дурацкие маркеры, и АФП, делала пункцию, перенервничала жутко, все нормально. Думаю, что если у меня будет третий ребенок, от тестов вообще откажусь. И тогда надо было отказаться. Ведь что бы не случилось, прерывание беременности я все равно не рассматривала. Хромосомные нарушения, о которых как правило идет речь, были бы очевидны при рождении ребенка, но зная заранее все равно я бы не смогла адекватно подготовиться. Так что эти дорогостоящие тесты для меня лично все равно никакой пользы не несли.

У Вас ситуация усугубляетя тем, что в протекании беременности уже есть сложные моменты.

Пункция несет в себе риск прерывания беременности как правило 1/200, иногда меньше (в центре, где я делала, мне дали их статистику 1 /600 — это было за рубежом) — при проблемах в беременности вероятность проблем больше.

ПО результатам АФП Вам должны предоставить полученную при тесте вероятность хромосомных нарушений. Для синдрома Дауна (АФП высокий, по-моему, но может я ошибаюсь уже) рекомендуют пункцию когда вероятность по маркерам выше «линии отреза» в 1/100 (одна сотая это ВСЕ равно ОЧЕНЬ маленькая вероятность), но некоторые врачи рекомендуют и если это выше 1/ 200.

Имеет смысл сопоставить Ваш результат с шансом проблем при пункции, и посмотреть, оправдан ли риск возможных последствий. И спокойно подумать над всеми вариантами.

Прошедши это дважды, знаю, что это ОЧЕНЬ тяжелое время, поэтому всячески Вас поддерживаю. И хочу еще раз сказать, что людей, прошедших пункцию по показателям АФП и узнавших, что все нормально, в десятки раз больше, чем тех случаев, когда подозрения полтверждаются. Белых шариков, которых загребли руки АФП, гораздо больше, чем черных:):).

Хромосомные аномалии у плода: факторы риска и диагностика

Аномалии плода хромосомного типа представляют собой появление дополнительной (лишней) хромосомы или же нарушение в структуре одной из хромосом. Происходит это ещё во время внутриутробного развития.

Так, каждый знает про синдром Дауна. Это заболевание, которое развивается внутриутробно. Связано оно с появлением лишней хромосомы непосредственно в 21 паре. Благодаря диагностике, а также внешним проявлениям течения беременности, можно выявить такую патологию ещё на ранних этапах развития плода.

Причины хромосомных аномалий

Хромосомные пороки могут развиться по разным причинам. Часто это проблемы со здоровьем у матери:

• инфекции,
• проблемы с эндокринной системы,
• заболевания любых внутренних органов,
• токсикоз при беременности,
• прежние аборты,
• угроза выкидыша.

Большую роль играют экология, которая постоянно действует на организм женщины, а также особенности окружающей среды:

Немаловажен наследственный фактор. Мутации генов, аберрации хромосом – частые причины развития аномалий.

Уже при планировании беременности нужно задуматься о сбалансированном питании:

1. Все основные ингредиенты должны обязательно в достаточном количестве присутствовать в меню (витамины, жиры, минералы, углеводы и белки).
2. Нужно позаботиться о наличии в меню продуктов с микронутриентами (полиненасыщенные жирные кислоты, важные для организма микроэлементы). Так, дефицит такого элемента, как йод в организме может привести к нарушению развития мозга будущего ребёнка.

Факторы риска

Существует множество факторов риска для развития хромосомных аномалий. Со стороны матери это такие проблемы, как:

Есть риски и со стороны плода:

• Задержка развития.
• Многоплодная беременность.
• Аномалии в предлежании.

Лекарства, беременность и хромосомные патологии

На плод влияют многие лекарственные препараты, которые принимает женщина во время беременности:

• аминогликозиды токсически влияют на развитие уха и почек,
• алоэ способствует усилению перистальтике кишечника,
• антигистаминные средства могут вызвать тремор и заметно снижают давление,
• андрогены – причина развития пороков плода,
• антикоагулянты могут вызвать проблемы с костеобразованием, а также энцефалопатию,
• атропин – причина мозговой дисфункции,
• белладонна вызывает у плода тахикардию,
• средства для снижения давления значительно снижают кровоток плаценте,
• диазепам может навредить внешности будущего ребёнка,
• кортикостероиды угнетают функциональное предназначение надпочечников, ведут к энцефалопатии,
• кофеин поражает печень плода,
• литий развивает пороки сердца,
• опиаты влияют на мозговую деятельность,
• противосудорожные средства заметно задерживают внутриутробное развитие малыша,
• тетрациклины приводят к аномалиям скелета.

Процесс развития аномалий во внутриутробном состоянии сегодня изучен недостаточно. Именно поэтому признаки аномалий считаются условными. Среди них:

Все эти признаки могут быть и нормой развития плода, при условии подобной особенности организма ребёнка или же матери. Максимально точно убедиться в том, что присутствуют хромосомные аномалии, помогут анализы кров, инвазивные методики и УЗИ.

Диагностика

Главная задача диагностических мероприятий, которые назначаются во время беременности – выявление пороков развития плода. Сегодня есть огромное количество методов, позволяющих точно поставить диагноз или исключить наличие аномалий.

• УЗИ назначается за всю беременность 3 раза (до 12 недель, на 20-22 неделе и 30-32 неделе).
• Определение биохимических маркеров в сыворотке крови. ХГЧ, протеин А – отклонения от нормы могут свидетельствовать о внематочной беременности или развитии хромосомных нарушений. Альфа-фетопротеин – пониженный уровень говорит о наличии риск развития синдрома Дауна, а повышенный уровень расскажет о возможном пороке ЦНС. Эстриол – в норме должен постепенно нарастать с увеличением срока беременности.

Уже после рождения ребёнка для определения аномалий могут быть использованы любые методики из арсенала современной медицины:

• лучевые методы (КТ, КТГ, Рентген, УЗИ),
• эндоскопические,
• исследования биологических материалов,
• пробы функциональные.

Возможные патологии

Развитие многих аномалий наблюдается в конкретные периоды беременности:

• 3 недели – эктопия сердца, отсутствие конечностей, а также сращение стоп,
• 4 недели – отсутствие стоп, гемивертебра,
• 5 недель – расщепление костей лица, а также такие страшные проблемы, как отсутствие кистей, стоп,
• 6 недель – полное отсутствие нижней челюсти, а также порок сердца, хрусталиковая катаракта,
• 7 недель – абсолютное отсутствие пальцев, развитие круглой головы, неисправимое расщепление нёба сверху, а также эпикантус,
• 8 недель – отсутствие носовой кости, укорочение пальцев.

Последствия развития проблем хромосомного характера – самые разнообразные. Это могут быть не только внешние уродства, но и поражения, нарушения работы ЦНС. Возникшие патологии зависят от того, какая именно аномалия хромосом произошла:

1. Если нарушено количественная характеристика хромосом, может возникнуть синдром Дауна (в 21 паре – одна лишняя хромосома), синдром Патау (тяжелейшая патология с многочисленными пороками), синдром Эдвардса (часто появляется у детей пожилых мам).
2. Нарушение количества половых хромосом. Тогда вероятно развитие синдрома Шерешевского-Тёрнера (развитие половых желёз по неверному типу), полисомии характеризуются разными проблемами, синдрома Клайнфельтера (нарушения именно у мальчиков по X-хромосоме).
3. Полиплоидия обычно заканчивается смертью ещё в утробе матери.

Генные мутации до конца ещё не изучены учёными. Причины их развития до сих пор исследуются специалистами. Но уже у 5% всех беременных в мире выявляют генетические аномалии плода.

Хромосомы (др.-греч. хр^ца - цвет и агара - тело) - нуклео- протеидные структуры в ядре эукариотической клетки, заметные во время деления клетки (митоза или мейоза). Эти образования представляют собой высокую степень конденсации хроматина. В растянутом виде длина хромосомы может достигать 5 см.

В ранней интерфазе (фазе G () в каждой из будущих хромосом имеется одна молекула ДНК. В фазе синтеза (S) ДНК удваивается. В поздней интерфазе (фазе G-,) каждая хромосома состоит из двух идентичных молекул ДНК, соединенных между собой в области цент- ромериой последовательности.

Перед началом деления клеточного ядра хромосома начинает спи- рализоваться, или упаковываться, образуя толстые хроматиновые нити, или хроматиды, каждая из которых содержит по одной идентичной молекуле ДНК. Значительная толщина хромосомы на стадии метафазы позволяет, наконец, увидеть ее в световой микроскоп (рис. 3.2).

Для общего ознакомления и лучшего уяснения последующего материала на рис. 3.3 представлены схемы митоза и мейоза.

Рис. 3.2.

Рис. 3.3.

Кариотип клетки - совокупность признаков полного набора хромосом, присущего организму, виду или линии клеток. Карио- грамма - визуальное представление полного набора хромосом (рис. 3.4).

Составление кариотипа (рис. 3.4) проводят следующим образом. Для делящихся клеток с хромосомами получают изображение (фотография и т.п.), а затем гомологичные хромосомы на изображении распределяют по парам и выстраивают их по размеру.

Хромосомы обрабатывают специальными красителями, по-разному окрашивающими эу- и гетерохроматии (неплотно и плотно упакованный хроматин) - окраска Гимза на й-полосы и др.

Существуют две международные классификации аутосом (иепо- ловых хромосом) человека.

Денверская классификация (1960 г., США) - индивидуальный принцип оценки аутосом по их размерам и форме (группы от А до О; рис. 3.4).

Парижская классификация (1971 г.) - аутосомы идентифицируются по специфическим для каждой пары эу- и гетерохромным участкам (окрашивание; полоски).

Число хромосом в кариотипах.

Сначала ограничивались исследованием хромосом растений и насекомых с малым числом крупных

Рис. 3.4. Кариотип клетки человека по Денверской классификации (см. Гуттман Б., Гриффитс Э„ Сузуки Д., Куллис Т. Генетика: пер. с англ. М.: ФАИР-ПРЕСС, 2004)

хромосом. У млекопитающих же обычно имеется значительное количество относительно небольших хромосом.

С 1920-х до середины 1950-х гг. было распространено мнение, что у человека 48 хромосом (вначале же были обнаружены только 37 хромосом).

До 1950-х гг. считалось, что у кавказоидов (представители белой расы) имеется 48 хромосом, а у монголоидов - набор Х0 (без мужской Y-хромосомы!) и 47 хромосом (Гуттмап Б. и др., 2004). Однако в 1956 г. Тийо и Леван (J.-H. Tjio, A. Levan) из Швеции доказали, что истинное число хромосом в норме у человека составляет 46.

У приматов количество хромосом сравнимо с количеством хромосом у человека (у макак-резусов - 42; у шимпанзе, горилл и орангутангов - 48).

Понятие «хромосома» было введено в науку Валдеймером в 1888г. Хромосома – это составная часть клеточного ядра, с помощью которой осуществляется регуляция синтеза белков в клетке, т.е. передача наследственной информации. Хромосомы представлены комплексами нуклеиновых кислот и белка. Функционально хромосома представляет собой нить ДНК с огромной функциональной поверхностью. Количество хромосом постоянно для каждого конкретного вида.

Каждая хромосома образована двумя морфологически идентичными взаимоперевитыми нитями одинакового диаметра – хроматидами. Они тесно соединены центромерой – специальной структурой, управляющей передвижениями хромосом при делении клетки.

В зависимости от положения хромосомы тело хромосомы делится на 2 плеча. Это в свою очередь и определяет 3 основных типа хромосом.

1 тип – Акроцентрическая хромосома.

Ее центромера расположена ближе к концу хромосомы и одно плечо при этом длинное, а другое очень короткое.

2 тип – Субметацентрическая хромосома .

Ее центромера находится ближе к середине хромосомы и делит ее на неравные плечи: короткое и длинное.

3 тип – Метацентрическая хромосома.

Ее центромера находится в самом центре тела хромосомы и делит на равные плечи.

Длина хромосом варьирует в разных клетках от 0,2 до 50 мкм, диаметр – от 0,2 до 2 мкм. Наиболее крупные хромосомы у растений имеют представители семейства лилейных, у животных – некоторые амфибии. Длина большинства хромосом человека составляет 2-6 мкм.

Химический состав хромосом определяется в основном ДНК, а также белками – 5 видами гистоновых и 2 видами негистоновых, а также РНК. Особенности этих химических веществ обуславливают важные функции хромосом:

1.редупликация и передача генетического материала из поколения в поколение;

2.синтез белка и контроль всех биохимических процессов, составляющих основу специфичности развития и дифференциации клеточных систем организма. Кроме того, в составе хромосом обнаружены: сложный остаточный белок, липиды, кальций, магний, железо.

Структурной основой хромосом служит комплекс ДНК – гистон. В хромосоме нить ДНК посредством гистонов упакована в регулярно повторяющиеся структуры с диаметром около 10 нм, называемые нуклеосомами. Поверхность молекул гистонов заряжена положительно, спираль ДНК – отрицательно. Нуклеосомы упакованы в нитевидные структуры, получившие названия фибрилл. Из них построена хроматида.

Главным субстратом, в котором записана генетическая информация организма, являются эухроматиновые районы хромосом. В противоположность ему существует инертный гетерохроматин. В отличие от эухроматина, содержащего уникальные гены, дисбаланс по которым отрицательно отражается на фенотипе организма, изменение в количестве гетерохроматина значительно меньше влияет или совсем не влияет на развитие признаков организма.

Для того, чтобы легче было разобраться в сложном комплексе хромосом, составляющих кариотип, их можно расположить в виде идиограммы, составленной С.Г.Новашиным. В идиограмме хромосомы (кроме половых) располагаются в порядке убывания величины. Однако идентификация только по величине трудна, поскольку ряд хромосом имеет сходные размеры. Величина хромосом измеряется их абсолютной или относительной длиной по отношению к суммарной длине всех хромосом гаплоидного набора. Самые крупные хромосомы человека в 4-5 раз длиннее самых мелких хромосом. В 1960 г. была предложена классификация хромосом человека в зависимости от морфологических характеристик: величины, формы, положения центромеры – в порядке уменьшения общей длины. Согласно этой классификации 22 пары хромосом объеденены в 7 групп:

1гр.1-3 пара хромосом – крупные, метацентрические.

2 гр.4-5 пара хромосом – крупные, субметацентрические.

3 гр.6-12 пара хромосом – средних размеров, субметацентрические.

4 гр.13-15 пара хромосм- средних размеров, акроцентрические.

5 гр.16-18 пара хромосом – короткие, из них 16- метацентрическая, 17 – субметацентрическая, 18 – акроцентрическая.

6 гр.19-20 пара хромосом – короткие, метацентрические.

7 гр.21-22 пара хромосом – очень короткие, акроентрические.

Морфология хромосом

Хромосомы – структуры ядра клетки, являющиеся носителями генов и определяющие наследственные свойства организма. Поэтому ядро является информационной системой клетки. Термин «Хромосома» предложен в

1888 г. немецким ученым В. Вальдейером.

В хромосомах сконцентрировано 99 % ДНК клетки. Основу хромосомы составляет ДНК (40 %), связанная с основными белками – гистонами (40 %) в нуклеопротеид. Хромосомы формируются в результате спирализации (укорочения, утолщения) нитей хроматина. Их химическая структура аналогична хроматину. Хроматин представляет собой комплекс ДНК и белков-гистонов.В составе хроматина имеются также негистоновые белки (белки кислые), РНК, липиды, ионы кальция и магния.Хромосомыформируются в результате спирализации хроматина. Благодаря спирализации хромосомной ДНК и упаковке ее белками, длинная молекула ДНК на стадии метафазы митоза максимально укорачивается, и хромосома различима в световой микроскоп как двойная структура. При этом нуклеопротеидные нити хроматина укорачиваются, уплотняются, превращаясь в компактные структуры – хромосомы.

На вид хромосомы представляют собой удлиненные палочковидные структуры, имеющие два плеча , разделенные первичной перетяжкой (центромерой). Центромера – область хромосомы, к которой прикрепляются нити веретена деления. В соматических клетках (клетках тела) содержатся гомологичные хромосомы, всего 23 пары. Каждая пара хромосом состоит из одной «материнской» (из яйцеклетки) и одной «отцовской» (из сперматозоида). Обе они гомологичны, т. е. одинаковы по размеру, форме, набору генов. Половые клетки, образовавшиеся в результате мейоза, содержат только одну из двух хромосом.

У человека около 100 000 генов, расположенных во всех хромосомах, по несколько тысяч в каждой.

Строение хромосомы (рис. 25):

1) плечи хромосомы;

2) первичная перетяжка – центромера , которая представляет собой утонченный неспирализованный участок хромосомы, делящий хромосому на 2 части (плечи хромосомы);

3) кинетохор , расположенный в области центромеры – сократительные (фибриллярные) нити, регулирующие движение хромосом во время деления клетки. К кинетохору присоединяются нити веретена деления, которые разводят хромосомы к полюсам клетки;

4) у некоторых хромосом встречается вторичная перетяжка (ядрышковый организатор хромосом ) – участок хромосомы, который отвечает за синтез ядрышек и состоит из РНК и белка.

Рис . 25. Форма и структура хромосом. Форма хромосом : а – одноплечая (акроцентрическая); б – неравноплечая (субметацентрическая); в – равноплечая (метацентрическая).

Структура хромосомы : 1 –центромера (первичная перетяжка); 2 – вторичная перетяжка; 3 – хромонема; 4 – полухроматиды; 5– хромомера; 6– матрикс; 7– спутник; 8 – вторичная перетяжка (участок хромосомы, отвечающий за синтез ядрышек); 9– эухроматиновый участок; 10 – гетерохроматиновый участок; 11– кинетохор.

Структурной основой хромосомы являются спирально закрученные нити ДНК – хромонемы (рис. 25). Основное вещество хромосомы, в которое погружены хромонемы – матрикс. Гетерохроматиновые участки находятся в сильно спирализованном состоянии (состоянии конденсированного хроматина). Они представляют собой уплотненные участки хромосом, напоминающие бусины и называются хромомерами . Имеются также эухроматиновые участки – участки деспирализующегося хроматина. Некоторые хромосомы имеют спутник – округлое или палочковидное тело, который с хромосомой соединяется тонкой хроматиновой нитью.

В зависимости от расположения центромеры различают следующие морфологические типы хромосом :

1) равноплечие (метацентрические – центромера расположена по середине хромосомы, и поэтому по длине плечи одинаковые);

2) неравноплечие (субметацентрические – центромера смещена к одному из краев, и поэтому по длине плечи разные);

3) одноплечие (акроцентрические – центромера расположена в теломерном участке хромосомы, и поэтому она имеет одно плечо).

Различают гаплоидный набор хромосом в половых клетках (n) и диплоидный набор хромосом в соматических клетках (2n). Совокупность генов в гаплоидном наборе хромосом называется геномом.

Кариотип – совокупность количественных (число, величина) и качественных признаков (форма) диплоидного набора хромосом в соматической клетке.

Правила хромосом

1. Постоянства числа хромосом – у каждого вида число хромосом постоянно.

2. Парности (гомологичности) – хромосомы образуют пары, которые формируются в зиготе, причем одна из хромосом – материнская, а вторая – отцовская (у человека 23 пары, у дрозофилы – 4 пары).

3. Индивидуальности – каждая пара хромосом в кариотипе отличается от других пар хромосом, характеризуется своими особенностями.

4. Непрерывности – каждая хромосома воспроизводит себе подобную, что обусловлено удвоением хромосом с последующим делением клеток.

В 1972–1973 гг. разработан метод дифференциальной G-окраски хромосом. При окраске основными красителями разные участки хромосом дают разную реакцию. Одни участки интенсивно окрашиваются. Их назвали гетерохроматиновыми. Другие участки слабо окрашиваются. Они названы эухроматиновыми. Под микроскопом каждая окрашенная хромосома имеет характерную для нее последовательность окрашенных и слабо окрашенных полос (сегментов). Это позволяет идентифицировать хромосомы и определять, в каком ее сегменте произошли нарушения.

В первой половине митоза они состоят из двух хроматид, соединенных между собой в области первичной перетяжки (центромеры ) особым образом организованного участка хромосомы, общего для обеих сестринских хроматид. Во второй половине митоза происходит отделение хроматид друг от друга. Из них образуются однонитчатые дочерние хромосомы, распределяющиеся между дочерними клетками.

В зависимости от места положения центромеры и длины плеч, расположенных по обе стороны от нее, различают несколько форм хромосом: равноплечие, или метацентрические (с центромерой посередине), неравноплечие, или субметацентрические (с центромерой, сдвинутой к одному из концов), палочковидные, или акроцентрические (с центромерой, расположенной практически на конце хромосомы), и точковые - очень небольшие, форму которых трудно определить (рис.).

Таким образом, каждая хромосома индивидуальна не только по заключенному в ней набору генов, но и по морфологии и характеру дифференциального окрашивания.

Рис. 3.52. Формы хромосом:

I - телоцентрическая, II - акроцентрическая, III - субметацентрическая, IV- метацентрическая;

1 - центромера, 2 - спутник, 3 - короткое плечо, 4 - длинное плечо, 5 - хроматиды

Рис. 3.53. Расположение локусов в хромосомах человека

при их дифференциальном окрашивании:

р - короткое плечо, q - длинное плечо; 1-22 - порядковый номер хромосомы; XY - половые хромосомы

На хромосомном уровне организации, который появляется в процессе эволюции у эукариотических клеток, генетический аппарат должен удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к субстрату наследственности и изменчивости: обладать способностью к самовоспроизведению, поддержанию постоянства своей организации и приобретению изменений, которые могут передаваться новому поколению клеток.

Несмотря на эволюционно отработанный механизм, позволяющий сохранять постоянной физико-химическую и морфологическую организацию хромосом в ряду клеточных поколений, под влиянием различных воздействий эта организация может изменяться. В основе изменения структуры хромосомы, как правило, лежит первоначальное нарушение ее целостности - разрывы, которые сопровождаются различными перестройками, называемыми хромосомными мутациями или аберрациями. О них – в следующей лекции.

Значение хромосомной организации в функционировании и наследовании генетического аппарата

Хромосомный уровень организации наследственного материала обеспечивает в эукариотической клетке не только определенный характер функционирования отдельных генов, тип их наследования, но и регуляцию их активности.

Хромосома как комплекс генов представляет собой эволюционно сложившуюся структуру, свойственную всем особям данного вида. Взаимное расположение генов в составе хромосомы играет немаловажную роль в характере их функционирования. Расположение гена в той или иной хромосоме определяет тип наследования соответствующего признака.

Принадлежность генов к одной хромосоме обусловливает сцепленный характер наследования детерминируемых ими признаков, а расстояние между генами влияет на частоту рекомбинации этих признаков в потомстве (правило Т. Моргана). Расположение генов в разных хромосомах служит основой независимого наследования признаков (закон независимого наследования признаков Г. Менделя).

Образуя в хромосоме устойчивый комплекс с гистонами, ДНК эукариотической клетки оказывается недоступной для других белков, осуществляющих транскрипцию (РНК-полимераза) и выполняющих регуляторные функции (см. разд. 3.6.6.4). Таким образом, гистоны, участвующие в пространственной организации ДНК в хромосоме, регулируют генную активность, угнетая ее.