Размещено на http://www.allbest.ru/

ГБОУ ВПО ТЮМГМУ

Методическое пособие по теме "Цитогенетический анализ кариотипа человека" для студентов второго курса лечебного и педиатрического факультетов по дисциплине "Генетика человека"

Кайгородцев М.А., ассистент кафедры "биология"

Еноктаева О.В.

Тюмень

Форма организации учебного процесса: практическое занятие

Цель занятия: Ознакомить с классификацией хромосомных аберраций. Изучить клиническую характеристику хромосомных патологий. Ознакомится с принципами учета хромосомных аберраций у пациентов.

Ход занятия:

Работа №1. Изучение классификации хромосомных аберраций.

Задание: Записать определения к себе в тетрадь.

Хромосомные аберрации - это структурные и числовые аномалии хромосом, регистрируемые в метафазе клеточного деления.

Классификация хромосомных аберраций

1) По времени возникновения в процессе клеточного деления:

- Аберрации хромосомного типа. Возникают при повреждении хромосомы на предсинтетической стадии (G₁-фаза), когда хромосома реагирует как однонитчатая структура.

- Аберрации хроматидного типа. Возникает при повреждении хромосомы на стадии двух нитей (S - и G₂ - фазы).

2) По причине возникновения:

- Спонтанные. Причина возникновения мутаций неизвестна.

- Индуцированные. Возникают под действием мутагенных факторов.

3) По типу клеток, в которых они располагаются:

В гаметах. Хромосомные аберрации передаются следующим поколениям. - В соматических клетках.

4) По изменению числа или структуры хромосом:

Геномные мутации - изменение числа хромосом - Хромосомные мутации - изменение структуры хромосом

5) По способности передаваться в ряду клеточных поколений:

- Стабильные аберрации - хромосомы с одной центромерой, способные дуплицироваться и прикрепляться к веретену деления. Осложнения в клеточном делении отсутствуют, так как данные аберрации могут передаваться в ряду клеточных поколений. Обе дочерние клетки содержат данный тип аберрации.

- Нестабильные аберрации - хромосомные аберрации, которые не передаются в ряду клеточных поколений. В первом случае хромосомы не способны прикрепляться к веретену деления, так как в своей структуре не содержат центромеры. Такие хромосомы называются ацентрическими. В процессе деления клетки могут оставаться только в одной дочерней клетке или быть утеряны.

Во втором случае хромосомы препятствуют делению клетки, так как являются полицентрическими. Веретено деления, прикрепившееся к данной хромосоме с разных полюсов клетки, препятствует цитокенезу.

Работа №2. Изучение морфоструктуры хромосомных аберраций.

Задание: Используя учебник, распределите нижеуказанные типы хромосомных аберраций на стабильные и нестабильные.

Работа №3. Геномные мутации.

Задание: Заполнить таблицу, вписав в нее нижеуказанные синдромы. Какой синдром нельзя включить в данную таблицу и почему?

Синдромы: триплоидия, синдром Шерешевского-Тернера, синдром Джейкоба, синдром Варкани, Синдром Патау, синдром Эдвардса, синдром Дауна, синдром кошачьего крика, синдромы Клайнфельтера, синдром трипло-Х.

Работа №4. Принципы учета хромосомных аберраций.

Задание: Рассмотреть под микроскопом метафазные пластинки человека. Ознакомится с принципами учета хромосомных аберраций у пациентов при анализе цитологических препаратов. Ответить на вопрос: Какие клетки используют для цитогенетического анализа?

хромосомная аберрация патология студент

Рис.1: Протокол цитогенетического исследования.

Правила анализа цитологического препарата:

1) Учитываются метафазные пластинки, на которых хромосомы хорошо прокрашены и равномерно разбросаны.

2) Недопустимо наличие случайных хромосом в поле зрения.

3) Учитываются пределы уровня конденсации хромосом.

4) Хромосомы не налегают друг на друга.

Данные цитогенетических исследований заносят в специальные бланкипротоколы (Рис.1). Каждый из прямоугольников на бланке соответствует одной проанализированной клетке. В них отмечается число хромосом и координаты пластинки. Если имеется аберрация, то ее схематически зарисовывают. Клетки без аберраций обозначаются символом "N".

При завершении анализа препарата в бланк заносят основные показатели: общее число проанализированных клеток, число клеток с аберрациями хромосом, общее число аберраций, общее число поврежденных хромосом, типы аберраций.

Работа №5. Цитогенетические методы изучения хромосом.

Задание: Прочитать и записать основную суть представленных методов изучения хромосом.

Цитогенетические методы исследования хромосом связаны, прежде всего, с микроскопическими методами изучения хромосом. При этом исследуемым материалом могут послужить клетки костного мозга, лимфоциты, фибробласты, клетки кожи, регенерирующей печени.

В настоящий момент для упрощения исследований, используют специальные обработки культур исследуемых клеток. Так, например, обработка клеток алкалоидом колхицином, ведет к накоплению делящихся клеток на стадии метафазы, а обработка клеток слабыми растворами определенных солей вызывает набухание и расправление хромосом.

Рис.2: Чередование бэндов в хромосоме Х, полученное разными методами дифференциальной окраски.

Метод дифференциальной окраски позволяет идентифицировать каждую хромосому. Существует множество методов окраски (Q-окраска, С-окраска и другие). Наиболее распространённым методом окраски в клинических лабораториях является окраска методом Гимзы (G-окраска). G-окраска выявляется благодаря предварительной обработке хромосомных препаратов слабым раствором трипсина и последующей окраске красителем Гимза. При этом наблюдается полосатая исчерченность хромосом, где темные полосы соответствуют гетерохроматиновым районам, а светлые - эухроматиновым.

Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) используют как для определения инфекционных и вирусных заболеваний, так и для поиска хромосомных аномалий. С помощью специального фермента ДНК-полимеразы в искусственных условиях увеличивают в объеме имеющийся ДНК материал. После этого исследуемый ген секвенируют для определения мутаций.

Секвенирование - техника определения нуклеотидной последовательности ДНК и РНК для получения формального описания её первичной структуры. Современные методы секвенирования: 454 Life Sciences, Illumina-SOLEXA, IonTorrent, SOLiD, Helicos. Общий план процедуры секвенирования делится на 3 этапа:

1) Создание библиотеки случайных последовательностей ДНК, которые можно будет сшить с общедоступными адаптерными последовательностями.

2) Увеличение числа копий генов с помощью ПЦР, которые будут использованы как образцы.

3) Определение первичной структуры всех фрагментов.

С развитием данного метода, стали доступны геномы разных по сложности живых систем: от микроорганизмов до человека. Секвенирование определенных регионов в геномах используется для выявления полиморфизмов и мутаций в генах.

Рекомендованная литература для подготовки к занятию:

1. Бочков, Н.П. Клиническая генетика: учебник с приложением на компакт диске / Н.П. Бочков. - 4-е изд., испр. и доп. - М: ГЭОТАР - Медиа, 2013. - 592 с. (2014) 2015

2. Мутовин, Г.Р. Клиническая генетика. Генодинамика и протеомика наследственной патологии: учебное пособие / Г.Р. Мутовин. - 3-е изд., испр. и доп. - Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2010. - 832 с.

Контроль теоретических знаний студентов:

I вариант:

1 вопрос: Назовите типы анеуплоидии с данными кариотипами: а) 47, XXY б) 2n - 1

2 вопрос: Назовите синдромы с данными кариотипами: а) 47, +13 б) 47, ХХ+21/ 46 ХХ

3 вопрос: Выберите из нижеперечисленных аберраций стабильные: а) центрический фрагмент б) изохромосома

II вариант:

1 вопрос: Назовите типы анеуплоидии с данными кариотипами:

а) 46/47, +8 б) 2n - 2

2 вопрос: Назовите синдромы с данными кариотипами:

а) 47, +18 б) 46, t (14,21)

3 вопрос: Выберите из нижеперечисленных аберраций стабильные: а) анафазный мост б) робертсоновская транслокация

Использованные материалы, для подготовки методического пособия

1. Захаров А.Ф. и др. Хросмосомы человека. М.: Медицина, 1982.264 с.

2. http://www.studfiles.ru/preview/2362151/page: 2/

3. https: // worldwide. promega.com/products/next-generation-sequencing/

4. http://megapredmet.ru/1-84538.html

5. https: // ru. wikipedia.org/wiki/Методы_секвенирования_нового_поколения

Размещено на Allbest.ru