Строение хромосом

Поведение хромосом в мейозе и комбинативная изменчивость

Биологическое значение хромосом наиболее ярко проявляется в процессе мейоза. Этот тип клеточного деления выполняет важнейшую функцию — поддержание постоянства кариотипа. Благодаря мейозу предотвращается удвоение числа хромосом в каждом новом поколении, что гарантирует сохранение видового хромосомного набора.

Кроме того, хромосомы служат цитологической основой комбинативной изменчивости. В ходе мейоза происходят процессы конъюгации и кроссинговера. Гомологичные хромосомы обмениваются своими сегментами, которые несут различные аллели генов. Важная особенность этого процесса заключается в том, что сами гены и общая структура генотипа не претерпевают изменений. Однако благодаря рекомбинации формируются совершенно новые комплексы признаков.

Вместе с оплодотворением, когда сливаются половые клетки и образуется зигота, рекомбинация хромосом обеспечивает колоссальное генетическое разнообразие. Именно этот механизм делает невозможным появление двух генотипически идентичных организмов (за исключением однояйцевых близнецов), создает разнообразие потомков у одних и тех же родителей и в конечном итоге повышает выживаемость целого вида в постоянно меняющихся условиях окружающей среды.

Гипотеза «омоложения» генома

Помимо классической генетической роли, хромосомы в мейозе участвуют в важнейшем цитофизиологическом процессе. Существует гипотеза «омоложения» генома, предложенная исследователями М.М. Виленчиком и Н.Н. Мушкамбаровым (концепция «АНЕРЕМ»). Согласно этой теории, мейоз представляет собой механизм своеобразного «капитального ремонта» хромосом, который абсолютно недоступен для обычных соматических клеток.

Полное восстановление генома и освобождение его от накопленных повреждений возможно исключительно при конъюгации хромосом (в мейозе или в процессе эндомиксиса у простейших организмов). В профазе мейоза I, параллельно с конъюгацией и кроссинговером, активируются процессы репарации. Ферменты сложного комплекса «рекомбиназа» выполняют не только функцию перетасовки генов, но и осуществляют тщательный ремонт ДНК, включая разрыв и последующую сшивку цепей.

Длительное нахождение гомологичных хромосом в конъюгированном состоянии оказывает выраженное протективное действие на молекулы ДНК. Предполагается, что при возобновлении мейоза, непосредственно перед овуляцией, репарирующие процессы получают дополнительную активацию. В половых клетках интенсивность репарации ДНК резко повышена. Если же повреждения хромосом оказываются неисправимыми, вероятность апоптоза таких клеток значительно возрастает. Происходит элиминация дефектных гамет, что надежно защищает будущее потомство от передачи генетических поломок.

Цитогенетические исследования хромосом

Для изучения структуры и выявления аномалий хромосом в современной клинической практике активно применяются молекулярно-цитогенетические исследования. Одним из ведущих подходов является FISH-метод (флуоресцентная гибридизация in situ).

Данное исследование имеет строгие показания. В частности, оно назначается всем пациентам с впервые выявленной ММ, а также при развитии первого и второго рецидивов заболевания. В качестве биологического материала для анализа используются плазматические клетки. Уровень убедительности рекомендаций для этого метода оценивается как C (УДД 4).

Главная цель применения FISH-метода — выявление прогностически важных хромосомных аномалий. Спектр определяемых нарушений достаточно широк. Метод позволяет точно диагностировать:

• Различные транслокации, среди которых t(4;14), t(14;16), t(6;14) и t(11;14).
• Делеции, например, del 17p13.
• Специфические изменения хромосомы 1.
• Общую оценку плоидности клеток.

Хромосомные аномалии: синдром трисомии по X-хромосоме

Аномалии количества хромосом приводят к развитию специфических синдромов. Одним из них является синдром трисомии по X-хромосоме (XXX), также известный как синдром трипло-X. Эта патология встречается с частотой 1 на 1000 девочек и характеризуется как пограничное состояние между абсолютной нормой и патологией.

Для цитологической диагностики синдрома исследуют клетки эпителия слизистой оболочки полости рта. Ключевым маркером служит обнаружение двух телец Барра, тогда как в норме должно присутствовать только одно. В медицинской литературе описаны и крайне редкие варианты кариотипа, состоящие из 48 хромосом (сразу четыре X-хромосомы). В таких уникальных случаях цитологически выявляются три тельца Барра.

Клиническая картина и фенотип женщин с кариотипом XXX весьма вариабельны. Внешне пациентки часто не имеют никаких заметных отклонений от нормы. Выделяют два основных варианта течения синдрома:

1. Бессимптомный: у женщин сохраняется регулярный менструальный цикл и нормальная фертильность, что позволяет им успешно рожать детей.
2. Симптоматический: наблюдаются нерегулярный менструальный цикл, спонтанные аборты, бесплодие и ранний климакс. Основной причиной этих клинических проявлений выступает выраженный эндокринный дисбаланс, приводящий к нарушению нормальной функции яичников.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Морфология и химический состав хромосом
• Уровни компактизации хроматина
• Кариотип и классификации хромосом человека
• Хромосомная теория наследственности
• Молекулярно-генетический и биохимический методы

Другие темы раздела «Дополнительные темы»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.