7. Ядро виконує дві групи загальних функцій: одну, зв’язану зі зберіганням генетичної інформації, другу — з її реалізацією, тобто із забезпеченням синтезу білка.

У першу групу входять процеси, зв’язані з підтримкою спадкової інформації у вигляді незмінної структури ДНК. Завдяки наявності ферментів можуть ліквідовуватися спонтанні пошкодження молекул ДНК, і таким чином зберігається практично незмінною будова молекул ДНК в ряді поколінь клітин і організмів. В ядрі відбувається відтворення, реплікація молекул ДНК, що дає можливість при поділі обом клітинам отримувати однакову за кількістю і якістю генетичну інформацію. В ядрах здійснюються процеси рекомбінації генетичного матеріалу при кросинговері під час мейозу, а також у процесі запліднення.

Друга група клітинних процесів, які реалізуються активністю ядра, пов’язана безпосередньо з синтезом білка. Це в першу чергу транскрипція на молекулах ДНК різних форм РНК: іРНК, рРНК і тРНК, а також утворення субодиниць рибосом шляхом комплексування синтезованих в ядерці рРНК з рибосомними білками, які синтезуються в цитоплазмі і переносяться в ядро.

ІІ 1.

Зовнішній вигляд хромосом істотно змінюється протягом клітинного циклу: протягом інтерфази хромосоми локалізовані в ядрі, як правило, деспіралізовани й важкодоступні для спостереження, тому для визначення каріотипу використовуються клітини в одній із стадій їх поділу - метафазі мітозу. Процедура визначення каріотипу

2. Для процедури визначення каріотипу можуть бути використані будь-які популяції клітин, які діляться, для визначення людського каріотипу використовується або одноядерні лейкоцити, витягнуті з проби крові, розподіл яких провокується додаванням мітогенів, або культури клітин, що активно діляться в нормі (фібробласти шкіри, клітини кісткового мозку). Збагачення популяції клітинної культури проводиться зупинкою поділу клітин на стадії метафази мітозу додаванням колхіцину - алкалоїду, що блокує утворення мікротрубочок і «розтягання» хромосом до полюсів поділу клітини і перешкоджає тим самим завершення мітозу.

Отримані клітини в стадії метафази фіксуються, фарбуються і фотографуються під мікроскопом; з набору одержані фотографій формуються т. н. систематизований каріотип - нумерований набір пар гомологічних хромосом (аутосом), зображення хромосом при цьому орієнтуються вертикально короткими плечима вгору, їх нумерація проводиться в порядку убування розмірів, пара статевих хромосом міститься в кінець набору . .

Історично перші недеталізованние каріотипи, що дозволяли проводити класифікацію за морфології хромосом виходили забарвленням за Романовським - Гімзою, однак подальша деталізація структури хромосом в каріотипах стала можливою з появою методик диференціального фарбування хромосом. Класичний і спектральний каріотипи

Приклад визначення транслокації за комплексом поперечних міток (смужки, класичний каріотип) і по спектру ділянок (колір, спектральний каріотип)

Для отримання класичного каріотипу використовується забарвлення хромосом різними барвниками або їх сумішами: у силу розходжень у зв'язуванні барвника з різними ділянками хромосом фарбування відбувається нерівномірно і утворюється характерна полосчата структура (комплекс поперечних міток, англ. Banding), що відображає лінійну неоднорідність хромосоми і специфічна для гомологічних пар хромосом та їх ділянок (за винятком поліморфних районів, локалізуються різні алельних варіантів генів). Перший метод забарвлення хромосом, що дозволяє отримати такі високодеталізованих зображення, був розроблений шведським цитологом Касперсоном (Q-забарвлення) [1] Використовуються й інші барвники, такі методики отримали загальну назву диференціального фарбування хромосом: [2] Q-фарбування - фарбування за Касперсоном акрихін-іпритом з дослідженням під флуоресцентним мікроскопом. Найчастіше застосовується для дослідження Y-хромосом (швидке визначення генетичного статі, виявлення транслокацій між X-і Y-хромосомами або між Y-хромосомою і аутосомами, скринінг мозаїцизму за участю Y-хромосом) G-фарбування - модифіковане фарбування за Романовським - Гімзою. Чутливість вище, ніж у Q-фарбування, тому використовується як стандартний метод цитогенетичного аналізу. Застосовується при виявленні невеликих аберацій і маркерних хромосом (сегментованих інакше, ніж нормальні гомологічні хромосоми) R-фарбування - використовується акридинового помаранчевий і подібні барвники, при цьому забарвлюються ділянки хромосом, нечутливі до G-фарбування. Використовується для виявлення деталей гомологічних G-або Q-негативних ділянок сестринських хроматид або гомологічних хромосом. C-забарвлення - застосовується для аналізу центромірних районів хромосом, що містять конститутивний гетерохроматин і вариабельной дистальної частини Y-хромосоми. T-фарбування - застосовують для аналізу теломерна районів хромосом.

Останнім часом використовується методика т. н. спектрального каріотипування (флюоресцентна гібридизація in situ, англ. Fluorescence in situ hybridization, FISH), що складається у фарбуванні хромосом набором флуоресцентних барвників, що зв'язуються зі специфічними областями хромосом [3]. У результаті такого фарбування гомологічні пари хромосом набувають ідентичні спектральні характеристики, що не тільки істотно полегшує виявлення таких пар, а й полегшує виявлення міжхромосомними транслокацій, тобто переміщень ділянок між хромосомами - транслоцірованние ділянки мають спектр, що відрізняється від спектру решті хромосоми. Аналіз каріотипів

Порівняння комплексів поперечних міток в класичній каріотипу або ділянок зі специфічними спектральними характеристиками дозволяє ідентифікувати як гомологічні хромосоми, так і окремі їх ділянки, що дозволяє детально визначати хромосомні аберації - внутрішньо-і міжхромосомні перебудови, що супроводжуються порушенням порядку фрагментів хромосом (делеції, дуплікації, інверсії, транслокації). Такий аналіз має велике значення в медичній практиці, дозволяючи діагностувати ряд хромосомних захворювань, викликаних як грубими порушеннями каріотипів (порушення числа хромосом), так і порушенням хромосомної структури або множинністю клітинних каріотипів в організмі(мозаїцизм). Номенклатура

. Каріотип 46, XY, t (1; 3) (p21; q21), del (9) (q22): показані транслокація (перенесення фрагменту) між 1-й і 3-й хромосомами, делеція (втрата ділянки) 9-ї хромосоми . Маркування ділянок хромосом дана як по комплексам поперечних міток (класична каріотіпізація, смужки) так і по спектру флуоресценції (колір, спектральна каріотіпізація).

Для систематизації цитогенетичних описів була розроблена Міжнародна цитогенетична номенклатура (International System for Cytogenetic Nomenclature, ISCN), заснована на диференціальному фарбуванні хромосом і дозволяє детально описувати окремі хромосоми і їх ділянки. Запис має наступний формат: [Номер хромосоми] [плече] [номер ділянки]. [Номер смуги]

довге плече хромосоми позначають буквою q, коротке - буквою p, хромосомні аберації позначаються додатковими символами.

Таким чином, 2-я смуга 15-ї дільниці короткого плеча 5-ї хромосоми записується як5p15.2.

Для каріотипу використовується запис у системі ISCN 1995 [4], що має наступний формат: [Кількість хромосом], [статеві хромосоми], [особливості] [5].

Для позначення статевих хромосом у різних видів використовуються різні символи (літери), які залежать від специфіки визначення статі таксона (різні системи статевих хромосом). Так, у більшості ссавців жіночий каріотип гомогаметен, а чоловічий гетерогаметен, відповідно, запис статевих хромосом самки XX, самця - XY. У птахів ж самки гетерогаметни, а самці гомогаметни, тобто запис статевих хромосом самки ZW,самця - ZZ.

Як приклад можна навести такі каріотипи: нормальний (видовий) каріотип домашнього кота: 38, XY індивідуальний каріотип коні з «зайвою» X-хромосомою (трисомія по X-хромосомі): 65, XXX індивідуальний каріотип домашньої свині з делецій (втратою ділянки) довгого плеча (q) 10-ї хромосоми: 38, XX, 10q- індивідуальний каріотип чоловіки з транслокації 21-х ділянок короткого (p) і довгого плечей (q) 1-й і 3-й хромосом і ділок 22-ї дільниці довгого плеча (q) 9-ї хромосоми (наведено на Рис. 3): 46, XY, t (1; 3) (p21; q21), del (9) (q22)

Оскільки нормальні каріотипи є видоспецифічними, то розробляються і підтримуються стандартні опису каріотипів різних видів тварин і рослин, в першу чергу домашніх та лабораторних тварин і рослин [6]. Аномальні каріотипи та хромосомні хвороби