12.02.2026_2 Геном человека

1. Геном человека

2.

Геном – полная генетическая система клетки (совокупность
всей ДНК клетки), определяющая характер онтогенетического
развития организма и наследственную передачу в ряду поколений
всех его структурных и функциональных признаков.
Термин геном впервые был введён в 1920 г. немецким
ботаником Гансом Винклером для описания гаплоидного набора
хромосом с локализованными в нём генами.

3.

Геном человека:
ядерный геном
митохондриальный геном

4.

В
молекуле
ДНК
митохондрий принято различать
тяжелую H-цепь и легкую L-цепь.
На
одном
участке
к
двухцепочечной
кольцевой
молекуле митохондриальной ДНК
комплементарно
присоединен
небольшой фрагмент ДНК (Dпетля), благодаря чему она
становиться трехцепочечной.

5.

В митохондриальной ДНК обе цепи являются смысловыми и
содержат 37 генов:
28 генов локализовано в Н-цепи
9 генов – в L-цепи.

6.

Тяжелая цепь митохондриальной ДНК кодирует:
две рибосомальные РНК (16S и 23S),
14 транспортных РНК,
шесть субъединиц НАДН- дегидрогеназы,
три субъединицы цитохром с-окидазы,
субъединицы 6 и 89АТФ-азного комплекса,
одну
субъединицу
убихинон-цитохром
(цитохрома b).
с-редуктазы

7.

Легкая цепь содержит:
гены 8 транспортных РНК,
один белок-кодирующий ген – ген субъединицы 6НАДНдегидрогеназы.

8.

Особенности митохондриального генетического кода:
-в митохондриях человека кодон АУА кодирует аминокислоту
метионин вместо изолейцина
-кодоны АГА и АГГ, в стандартном коде кодирующие аргинин,
являются стоп-кодонами,
-кодон УГА, в стандартном коде являющийся стоп-кодоном,
кодирует триптофан
-несколько митохондриальных генов (например, ген,
кодирующий субъединицу 6 АТФ-азы) вообще не имеют стопкодонов
-терминирующий кодон УАА вставляется в соответствующую
РНК только на этапе сплайсинга.

9. Общая характеристика генов человека

Гены
Формальная (классическая) генетика определяет ген как
структурно-функциональную
единицу
наследственной
информации, которая занимает определенное положение (локус) на
хромосоме и мутационные изменения которой приводят к
изменению фенотипа.
В молекулярной биологии ген – это ассоциированный с
регуляторными
последовательностями
фрагмент
ДНК,
соответствующий определенной единице транскрипции.

10.

мозаичное (прерывистое) строение гена
Интроны - транскрибируемые, но не транслируемые
(некодирующие) участки генов, которые в процессе созревания
первичного транскрипта подвергаются процессингу.
Экзоны - кодирующие участки ДНК (фрагменты гена),
которые в результате сплайсинга входят в состав информационных
РНК.

11. Кариотип человека

12.

• 1888г Вальдеер (Waldeyer, 1888) ввел термин хромосома для
обозначения окрашенных нитевидных структур, видимых в ходе
митоза.
• Хромосомы – постоянные структуры ядра, образованные
молекулами ДНК и белков, локализованные в ядре и являющиеся
носителями генетической информации.
• Число и структура хромосом видоспецифичны.

13.

• Функционирующие хромосомы интерфазных
ядер в отличие от метафазных хромосом
представляют собой более расправленные и
диффузные клеточные структуры.
• интерфазные хромосомы содержат одну
хроматиду, в составе которой имеется одна
двуспиральная молекула ДНК
• метафазные хромосомы образованы двумя
хроматидами и двумя молекулами ДНК

14.

• Индивидуальные
хромосомы
содержат одну протяженную
двуспиральную молекулу ДНК
диаметром
2
нм,
которая
претерпевает несколько уровней
упаковки, формируя хроматин
или ДНК-белковый комплекс
• В состав хроматина входит ДНК,
основные (гистоновые) и кислые
(негитоновые) белки, РНК.

15.

• Элементарной
дискретной
единицей упаковки хроматина
является нуклеосома.
• Каждая нуклеосома имеет вид
глобулы и состоит из четырех пар
гистоновых белков Н2А, Н2В, НЗ
и Н4, содержащих по 102-135
аминокислот.
• Вокруг
гистоновой
глобулы
диаметром 10 нм располагается
молекула двуспиральной ДНК
длиной 146 п.н. (или 68 нм),
образуя виток в 1,75 оборота.
• Соседние
нуклеосомы
соединяются так называемой
«спейсерной» ДНК длиной около
20 нм, образуя структуры в виде
«бус на нитке».

16.

Общая длина всех 46 молекул ДНК, находящихся в ядре соматической
клетки человека (в составе 46 хромосом), составляет около 170-190 см.

17.

Интерфазные ядра содержат деконденсированный хроматин эухроматин
В эухроматиновых участках
подавляющее большинство генов
хромосом
расположено
Гетерохроматин содержит мало генов, которые обычно не
активны.

18.

Конститутивный гетерохроматин:
- генетически не активен.
- сформирован особыми классами высокоповторяющихся
(сателлитных) последовательностей ДНК
- расположен в участках центромер всех хромосом, а также
районы вторичных перетяжек хромосом 1, 9, 16; короткие плечи
акроцентрических хромосом; длинное плечо хромосомы У.

19.

Факультативный гетерохроматин может быть представлен в
виде генетически активной (деконденсированной) или неактивной
(конденсированной) формы, как, например, в случае инактивации
хромосомы X у человека.

20.

Строение хромосом принято
изучать
в
метафазе
(или
прометафазе) митоза, когда они
максимально спирализованы.

21.

Отношение длины короткого
плеча
к
длине
всей
хромосомы,
называют
центромерным индексом.

22.

23.

Теломеры
хромосом
являются
специализированными
структурами, содержащими особые типы ДНК и белки, которые
образуют концевые участки хромосом.
функций:
- поддержание структурной целостности хромосомы;
- обеспечение полной репликации концевых участков хромосомы;
- поддержание трехмерной организации хромосом в интерфазном
ядре.

24. Кариотип человека

Кариотип – диплоидный набор хромосом данного вида,
характеризующийся постоянным числом, величиной и формой
хромосом.
Гомологичные хромосомы – это хромосомы, образующие пару,
имеющие одинаковые размеры, морфологию, состав и порядок
расположения генов.
Негомологичные хромосомы характеризуются одинаковыми
или разными размерами или морфологией и различным генным
составом.

25.

аутосомы - одинаковые для
организмов разного пола
половые
хромосомы
определяют пол организма
-
кариотип человека – 46
хромосом
22 из которых являются
аутосомами и 1 пара – половыми
хромосомами, или гоносомами
(Х и Y)

26.

наличие двух половых Х-хромосом (кариотип 46,ХХ) соответствует
женскому полу
наличие Х- и Y-хромосом (кариотип 46,ХY) – мужскому.

27.

Результатом хромосомного анализа является описание
кариотипа в виде формулы с указанием числа хромосом, набора
половых хромосом и хромосомных аберраций (если они
выявлены).

28.

Кариотипирование позволяет диагностировать все варианты
хромосомных аномалий и его целесообразно проводить:
• у всех лиц с выявленной патологией полового хроматина;
• у детей с множественными пороками развития;
• при олигофрении в сочетании с чертами внутриутробного
дисгенеза или врожденными пороками развития, или врожденным
физическим недоразвитием, гипогенитализмом;

29.

• у женщин, страдающих повторными спонтанными абортами,
имеющих в анамнезе мертворожденных детей или детей с пороками
развития (обследованию подлежат и их мужья);
• у родителей умерших детей с множественными врожденными
пороками развития или установленным хромосомным синдромом;
• у сибсов пробанда и других родственников детородного
возраста в случае выявления структурной перестройки у пробанда и
сбалансированного носительства транслокации или инверсии у
матери или отца;
• для определения кариотипа плода у женщин с высоким риском
рождения плода с хромосомной патологией.

30. Классификация хромосом человека

Классификация и номенклатура равномерно окрашенных
хромосом человека впервые были приняты на международном
совещании в 1960 году в г. Денвере
Изменены и дополнены 1963г., Лондон и 1966 г., Чикаго.
46 хромосом человека в кариотипе делятся на 7 групп - А, В,
С, D, Е, F, G и половые хромосомы X и У.
Все пары хромосом нумеруются арабскими цифрами.

31.

Группа А - хромосомы 1, 2 и 3.
Хромосома 1 (11 мкм) - метацентрическая, содержит
вторичную перетяжку в околоцентромерном районе длинного
плеча.
Хромосома 2 (10,8 мкм) - по размерам почти равна хромосоме
1 и является субметацентрической.
Хромосома 3 (8,3 мкм) - практически метацентрик.

32.

Группа В - хромосомы 4 и 5 (по 7,7 мкм каждая)
Крупные субметацентрические хромосомы, которые
различаются ни размерами, ни положением центромер.
не

33.

Группа С - хромосомы с 6 по 12 и X.
В основном, это субметацентрические хромосомы крупных и
средних размеров.
Хромосомы 6, 7 и X (7,2-6,8 мкм) - наиболее крупные
хромосомы группы С.
Хромосома 7 более метацентрична, чем хромосома 6.
Инактивированная хромосома X формирует в интерфазном
ядре женщины тельце хроматина X.
Хромосомы 8 и 9 (5,8 мкм) - почти одинаковы по размеру.
Хромосома 8 более метацентрична, чем хромосома 9.
Хромосома 9 характеризуется регулярной вторичной
перетяжкой в прицентромерном районе длинного плеча.

34.

Группа D - хромосомы 13,14 и 15 (4,2 мкм)
средних размеров акроцентрические хромосомы с почти
терминально расположенными центромерами.
Ни размерами, ни морфологически после рутинного
окрашивания эти хромосомы между собой не различаются.
Короткое плечо всех трех пар хромосом потенциально может
формировать спутники.

35.

Группа Е - хромосомы 16,17 и 18.
Хромосома 16 (3,6 мкм) - сравнительно короткая
метацентрическая хромосома, содержащая вторичную перетяжку в
длинном плече.
Хромосома 17 (3,5 мкм) - сравнительно короткая
субметацентрическая хромосома.
Хромосома 18 (3,2 мкм) - самая короткая субметацентрическая
хромосома в этой группе.

36.

Группа F - хромосомы 19 и 20 (2,9 мкм)
короткие метацентрические хромосомы, которые неразличимы
между собой без дифференциального окрашивания.

37.

Группа G - хромосомы 21 и 22 .
Хромосома 21 (2,3 мкм) - наиболее короткая акроцентрическая
хромосома в кариотипе. Короткое плечо обладает способностью
формировать спутники.
Хромосома 22 (2,8 мкм) - короткая акроцентрическая
хромосома, также способная своим коротким плечом формировать
спутники.

38.

Хромосома У (2,3 мкм) - маленькая акроцентрическая
хромосома, сходная по размерам с хромосомами 21 и 22, но
неимеющая спутников.
Она отличается также гетерохроматиновым районом большого
размера, и является поздним репликантом.

39.

40.

В
начале
70-х
гг.
были
разработаны
методы
дифференциальной окраски хромосом, которые позволяли
однозначно идентифицировать каждую хромосому.
Международная конференция цитогенетиков в 1971 г. (Париж).
Парижская номенклатура хромосом унифицировала описание
линейной структуры каждой хромосомы.

41.

Каждая хромосома стала рассматриваться как непрерывная
совокупность сегментов, независимо от их окраски.

42.

Согласно Международной номенклатуре хромосом человека
(ISCN: An international system for human cytogenetic nomenclature),
каждая хромосома человека подразделяется на районы
районы подразделяются на сегменты
нумерация всех сегментов начинается от центромеры к
теломере отдельно для каждого плеча хромосомы
сегменты могут подразделиться на несколько частей —
субсегментов, для обозначения которых вводятся новые ряды цифр
7q21.1 обозначает субсегмент 1 первого сегмента в районе 2
длинного плеча хромосомы 7

43. Спасибо за внимание