Методика анализа кариограммы и описание кариотипа человека
Задача 1
Сделайте анализ кариограммы человека (рис.1).
Рис. 1. Кариограмма человека.
Решение:
Кариограмма человека содержит 47 хромосом. Большинство хромосом расположено в порядке уменьшения их размеров. Это аутосомы, их 44. В нижнем ряду в стороне от них расположены три хромосомы. Это половые хромосомы. Все аутосомы представлены парами. Всего в кариограмме 22 пары аутосом. Половых хромосом – 3. Две из них – крупные и их первичная перетяжка – центромера – расположена почти посередине. Это Х-хромосомы. Рядом с ними находится небольшая хромосома с первичной перетяжкой, расположенной ближе к краю хромосомы. Это – Y-хромосома. Кариограмма принадлежит представителю мужского пола, так как имеется Y-хромосома. Кариограмма содержит аномалию: лишнюю Х-хромосому. Такая кариограмма характерна для особей мужского пола, страдающих синдромом Клайнфельтера: у больных отмечается евнухоидное телосложение, иногда увеличены молочные железы, слабое оволосение на лице, часто отмечается умственная отсталость, инфантилизм, они бесплодны. Формула кариотипа человека — 47, ХХY.
Ответ:
Формула кариотипа человека — 47, ХХY. Синдром Клайнфельтера.
Задача 2
Описать кариотип:
1) общее число хромосом, 2) число аутосом, 3) число половых хромосом, 4) пол (мужской или женский), 5) число глыбок Х-хроматина, 6) норма или патология (какое заболевание) (рис.2).
Рис. 2. Кариограмма человека.
Решение:
Описание кариотипа:
1) общее число хромосом – 47 хромосом.
2) число аутосом – 45 аутосом, трисомия по 15-й паре хромосом.
3) число половых хромосом – 2 хромосомы ХХ.
4) пол женский – кариограмма принадлежит представителю женского пола (ХХ-хромосомы).
5) число глыбок Х-хроматина – 1 глыбка.
6) норма или патология (какое заболевание) — кариограмма содержит аномалию: лишнюю 15-ю хромосому. Такая кариограмма характерна для особей, страдающих синдромом Паттау.
Формула кариотипа человека — 47, ХХ.
Ответ:
Формула кариотипа человека — 47, ХХ. Синдром Паттау.
Задача 3
Описать кариотип:
1) общее число хромосом, 2) число аутосом, 3) число половых хромосом, 4) пол (мужской или женский), 5) число глыбок Х-хроматина, 6) норма или патология (какое заболевание) (рис.3).
Рис. 3. Кариограмма человека.
Решение:
Описание кариотипа:
1) общее число хромосом – 49 хромосом.
2) число аутосом – 44 аутосом.
3) число половых хромосом – 5 (3 Х- хромосомы и 2Y-хромосомы).
4) пол мужской – кариограмма принадлежит представителю мужского пола (YY-хромосомы).
5) число глыбок Х-хроматина – 2 глыбки (наличие ХХХ-хромосом).
6) норма или патология (какое заболевание) — кариограмма содержит аномалию: лишнюю Y-хромосому и лишние две Х-хромосомы. Такая кариограмма характерна для особей, страдающих синдромом Клайнфельтера, в кариотипе мужчины общее число хромосом 49. Из них 44 аутосомы и пять половых хромосом – ХХХYY. Это редкая форма заболевания по синдрому Клайнфельтера. Формула кариотипа человека — 47, ХХХYY.
Ответ:
Формула кариотипа человека — 47, ХХХYY. Синдром Клайнфельтера (очень редкая форма).
Задача 4
Описать кариотип:
1) общее число хромосом, 2) число аутосом, 3) число половых хромосом, 4) пол (мужской или женский), 5) число глыбок Х-хроматина, 6) норма или патология (какое заболевание) (рис.4).
Рис. 4. Кариограмма человека.
Решение:
Описание кариотипа:
1) общее число хромосом – 46 хромосом. 2) число аутосом – 44 аутосомы. 3) число половых хромосом – 2 (2 Х- хромосомы). 4) пол женский – кариограмма принадлежит представителю женского пола (ХХ-хромосомы). 5) число глыбок Х-хроматина – 1 глыбка (наличие ХХ-хромосом). 6) норма или патология (какое заболевание) – кариограмма содержит 46 хромосом, из них 44 аутосомы и 2 Х-хромосомы, значит, норма.
Ответ:
Формула кариотипа человека — 46, ХХ. Здоровая женщина.
Задача 5
Описать кариотип:
1) общее число хромосом, 2) число аутосом, 3) число половых хромосом, 4) пол (мужской или женский), 5) число глыбок Х-хроматина, 6) норма или патология (какое заболевание) (рис.5).
Рис. 5. Кариограмма человека.
Решение:
Описание кариотипа:
1) общее число хромосом – 48 хромосом.
2) число аутосом – 44 аутосом.
3) число половых хромосом – 4 (2 Х- хромосомы и 2Y-хромосомы).
4) пол мужской – кариограмма принадлежит представителю мужского пола (YY-хромосомы).
5) число глыбок Х-хроматина – 1 глыбка (наличие ХХ-хромосом).
6) норма или патология (какое заболевание) — кариограмма содержит аномалию: лишнюю Y-хромосому и лишнюю Х-хромосому. Такая кариограмма характерна для особей, страдающих синдромом Клайнфельтера, в кариотипе мужчины общее число хромосом 48. Из них 44 аутосомы и 4 половые хромосомы – ХХYY. Это форма заболевания по синдрому Клайнфельтера.
Ответ:
Формула кариотипа мужчины — 48, ХХYY. Синдром Клайнфельтера (редкая форма).
Задача 6
Описать кариотип:
1) общее число хромосом, 2) число аутосом, 3) число половых хромосом, 4) пол (мужской или женский), 5) число глыбок Х-хроматина, 6) норма или патология (какое заболевание) (рис.6).
Рис. 6. Кариограмма человека.
Решение:
Описание кариотипа:
1) общее число хромосом – 47 хромосом.
2) число аутосом – 45 аутосом.
3) число половых хромосом – 2 (1 Х- хромосома и 1 Y-хромосома).
4) пол мужской – кариограмма принадлежит представителю мужского пола (Y-хромосома).
5) число глыбок Х-хроматина – 0 (наличие одной Х-хромосомы).
6) норма или патология (какое заболевание) — кариограмма содержит аномалию — дополнительную 21-ю Х-хромосому. Такая кариограмма характерна для особей, страдающих синдромом Дауна, в кариотипе мужчины общее число хромосом 47. Из них 45 аутосом и 2 половые хромосомы – ХY.
Ответ:
Формула кариотипа мужчины — 47, ХY. Синдром Дауна.
Задача 7
Описать кариотип:
1) общее число хромосом, 2) число аутосом, 3) число половых хромосом, 4) пол (мужской или женский), 5) число глыбок Х-хроматина, 6) норма или патология (какое заболевание) (рис.7).
Рис. 7. Кариограмма человека.
Решение:
Описание кариотипа:
1) общее число хромосом – 45 хромосом.
2) число аутосом – 44 аутосомы.
3) число половых хромосом – 1 (1 Х- хромосома).
4) пол женский – кариограмма принадлежит представителю женского пола (Х-хромосома).
5) число глыбок Х-хроматина – 0 (наличие одной Х-хромосомы).
6) норма или патология (какое заболевание) — кариограмма содержит аномалию: нехваткуХ-хромосомы. Такая кариограмма характерна для особей, страдающих синдромом Шерешевского — Тернера, в кариотипе женщины общее число хромосом 45. Из них 44 аутосомы и 1 половая хромосома – Х.
Ответ:
Формула кариотипа женщины — 45, Х0. Нехватка Х-хромосомы в женском кариотипе — синдром Шерешевского — Тернера.
Задача 8
Описать кариотип:
1) общее число хромосом, 2) число аутосом, 3) число половых хромосом, 4) пол (мужской или женский), 5) число глыбок Х-хроматина, 6) норма или патология (какое заболевание) (рис.8).
Рис. 8. Кариограмма человека.
Решение:
Описание кариотипа:
1) общее число хромосом – 47 хромосом.
2) число аутосом – 45 аутосом.
3) число половых хромосом – 2 (1 Х- хромосома и 1 — Y-хромосома).
4) пол мужской – кариограмма принадлежит представителю мужского пола (Y-хромосома).
5) число глыбок Х-хроматина – 0 (наличие одной Х-хромосомы).
6) норма или патология (какое заболевание) — кариограмма содержит аномалию — трисомию по 18-й паре хромосом. Такая кариограмма характерна для особей, страдающих синдромом Эдвардса, в кариотипе мужчины общее число хромосом 47. Из них 45 аутосом и 2 половые хромосомы – Х и Y.
Ответ:
Формула кариотипа мужчины — 47, ХY. дополнительная хромосома 18-й пары — синдром Эдвардса.
Задача 9
Описать кариотип:
1) общее число хромосом, 2) число аутосом, 3) число половых хромосом, 4) пол (мужской или женский), 5) число глыбок Х-хроматина, 6) норма или патология (какое заболевание) (рис.9).
Рис. 9. Кариограмма человека.
Решение:
Описание кариотипа:
1) общее число хромосом – 46 хромосом. 2) число аутосом – 44 аутосомы. 3) число половых хромосом – 2 (1 Х- хромосома и 1 Y-хромосома). 4) пол мужской – кариограмма принадлежит представителю мужского пола (ХY-хромосомы). 5) число глыбок Х-хроматина – 0 (наличие одной Х-хромосомы). 6) норма или патология (какое заболевание) – кариограмма содержит 46 хромосом, из них 44 аутосомы и ХY-хромосомы, значит, норма.
Ответ:
Формула кариотипа человека — 46, ХY. Здоровый мужчина.
Задача 10
Описать кариотип:
1) общее число хромосом, 2) число аутосом, 3) число половых хромосом, 4) пол (мужской или женский), 5) число глыбок Х-хроматина, 6) норма или патология (какое заболевание) (рис.10).
Рис. 10. Кариограмма человека.
Решение:
Описание кариотипа:
1) общее число хромосом – 47 хромосом. 2) число аутосом – 45 аутосомы. 3) число половых хромосом – 2 (1 Х- хромосома и 1 Y-хромосома). 4) пол мужской – кариограмма принадлежит представителю мужского пола (ХY-хромосомы). 5) число глыбок Х-хроматина – 0 (наличие одной Х-хромосомы). 6) норма или патология (какое заболевание) – кариограмма содержит аномалию — трисомию по 8-й паре хромосом. Такая кариограмма характерна для особей, страдающих синдромом Варкани, в кариотипе мужчины общее число хромосом 47. Из них 45 аутосом и 2 половые хромосомы – Х и Y.
Ответ:
Формула кариотипа человека — 47, ХY. Трисомия 8 — синдром Варкани.
Источник
2. Получение кариограммы.
Для изучения кариотипа обычно используют лейкоциты периферической крови, клетки красного костного мозга и некоторые другие клетки. При необходимости изучают клетки оболочек зародыша и плода, так как они имеют такой же кариотип и генотип, как клетки еще неродившегося организма, поскольку тоже являются потомками зиготы.
Клетки помешают в питательную среду и побуждают их к делению с помощью специальных стимуляторов деления. Одним из стимуляторов деления является вещество растительного происхождения фитогемагглютинин (ФГА). Фитогемагглютинин является углеводом обыкновенной фасоли Phaseolus vulgaris, способный агглютинировать эритроциты. Фитогемагглютинин является сильным митогеном – веществом, стимулирующим деление клеток путем митоза.
Под влиянием ФГА клетки начинает делиться путем митоза. Затем в культуральную среду с делящимися клетками добавляют колхицин. Это алкалоид растительного происхождения, обычно получаемый из безвременника (зимовника) осеннего (Colchicum autumnale) или других представителей семейства лилейные. Колхицин препятствует образованию микротрубочек из белка тубулина. В делящейся клетке микротрубочки входят в состав веретена деления и в норме сначала обеспечивают передвижение всех хромосом в область экватора веретена деления, а затем участвуют в расхождении хроматид каждой хромосомы в разные стороны, к разным полюсам веретена деления клетки. Поэтому в присутствии колхицина деление всех клеток останавливается на одной и той же стадии митоза: в конце профазы, непосредственно перед метафазой. В зарубежной научной литературе эта стадия называется прометафазой. В эту стадию все хромосомы полностью конденсированы и хорошо видны в световой микроскоп в виде палочковидных структур, расположенных в одной плоскости. Совокупность всех таких хромосом одной клетки называется метафазной пластинкой (рис.1).
Для удобства изучения живые клетки помещают в гипотонический раствор поваренной соли. В таком растворе вода заходит в клетку, клетка увеличивается в размере, и хромосомы более свободно распределяются в цитоплазме — на большем, чем прежде, расстоянии друг от друга.
Затем хромосомы окрашивают, фотографируют и изучают их изображение под микроскопом. Окраску проводят простыми, диффенциальными или флюоресцентными красителями, которые помогают идентифицировать хромосомы.
Рис.1. Метафазная пластинка человека.
1 – большая метацентрическая хромосома
2 – маленькая акроцентрическая хромосома
3 – большая субметацентрическая хромосома
4 – маленькая метацентрическая хромосома
5 – средняя акроцентрическая хромосома.
Как видно из рис.1, хромосомы различаются по размеру и форме. Все они имеют Х- или Y-образную форму, что обусловлено тем, что дочерние хроматиды – копии материнской хромосомы — остаются соединенными в области первичной перетяжки.
В метафазной пластинке каждая хромосома состоит из двух одинаковых хроматид. Для каждой хромосомы диплоидного набора имеется лишь одна, парная ей хромосома. Парные хромосомы называются гомологичными друг другу хромосомами. Гомологичные хромосомы имеют одинаковые внешние признаки: длину; форму (расположение первичной перетяжки и соответствие плеч, наличие или отсутствие вторичной перетяжки) и одинаковую степень конденсации хроматина в тех или иных участках: участки с сильно конденсированным хроматином выглядят темными, а участки со слабо конденсированным хроматином — более светлыми. По этим же признакам негомологичные друг другу хромосомы отличаются друг от друга. Различают следующие типы хромосом человека (рис.2):
Метацентрические, равноплечие хромосомы: первичная перетяжка (центромера) расположена в центре (посередине) хромосомы, плечи хромосомы одинаковые.
Субметацентрические, почти равноплечие хромосомы: центромера находится недалеко от середины хромосомы, плечи хромосомы незначительно отличаются по длине.
Акроцентрические, очень неравноплечие хромосомы: центромера находится очень далеко от центра (середины) хромосомы, плечи хромосомы существенно различаются по длине.
Рис.2. Типы хромосом человека.
Поскольку каждая пара гомологичных друг другу хромосом имеет характерные для них признаки, то это позволяет идентифицировать конкретные хромосомы. Идентифицировав хромосомы, строят кариограмму: располагают хромосомы в порядке уменьшения размера, раскладывая их по группам в зависимости от размера и формы. При построении кариограммы половые хромосомы располагают отдельно от аутосом, хотя Х-хромосома относится к хромосомам группы С, а Y-хромосома – к хромосомам группы G.
Кариограмму строят при изучении кариотипа конкретного человека. Обобщенная, идеализированная кариограмма, в которой представлены особенности кариотипа вида, называется идиограммой. Идентифицируя хромосомы и строя кариограмму конкретного человека, врач-генетик всегда имеет перед собой образец — идиограмму вида Человек разумный.
На рис. 3 представлена кариограмма мужчины с нормальным кариотипом. В прямоугольной рамке показаны половые хромосомы женщины с нормальным кариотипом.
Источник