Všechny živé organismy obsahují v jádrech buněkurčitý soubor genetického materiálu. V eukaryotických buňkách je reprezentován chromozomy. Pro usnadnění účetnictví a vědeckého výzkumu je karyotyp systematizován pomocí různých metod. Pojďme se seznámit s metodami řazení genetického materiálu na příkladu lidských chromozomů.
Klasifikace lidských chromozomů
Karyotyp je sada chromozomů (diploidní) umístěná v kterékoli ze somatických buněk těla. Je charakteristický pro daný organismus a je stejný ve všech buňkách, s výjimkou reprodukčních buněk.
Chromozomy v karyotypu jsou:
- autozomy, neliší se u jedinců různého pohlaví;
- sexuální (heterochromozomy), liší se strukturou u jedinců různého pohlaví.
Lidské buňky obsahují 46 vlákenDNA, z nichž 22 párů jsou autosomy a jeden je sexuální. Jedná se o diploidní 2n sadu genetického materiálu. Dvojice heterochromozomů u žen je označena XX, u mužů - XY je označení karyotypu 44 + XX, respektive 44 + XY.
V zárodečných buňkách (gametách) je haploidní nebo jediná 1n sada DNA. Vaječné buňky obsahují 22 autozomů a jeden chromozom X, spermie - 22 autozomů a jeden z heterochromozomů, X nebo Y.
Proč potřebujete identifikaci a klasifikaci chromozomů
Klasifikační systémy Denveru a Pařížedědičný materiál, široce používaný ve vědecké komunitě, je určen ke sjednocení a zobecnění představ o karyotypu. Pro správnou prezentaci a interpretaci výsledků výzkumu v oblasti genetiky, karyosystematiky a výběru je zapotřebí obecný přístup.
Karyotyp je schematicky znázorněn pomocíideogramy jsou sekvence chromozomů klasifikovaných a uspořádaných v sestupném pořadí podle velikosti. Ideogram odráží nejen velikost spiralizované DNA, ale také některé morfologické charakteristiky a také rysy jejich primární struktury (oblasti hetero- a euchromatinu).
Analýzou těchto grafů je stanoven stupeň příbuznosti mezi různými systematickými skupinami organismů.
Karyotyp může obsahovat páry autozomů,téměř stejné velikosti, což ztěžuje správné umístění a číslo. Zvažte, jaké parametry zohledňuje Denverova a Pařížská klasifikace lidských chromozomů.
Výsledky Denverské konference, 1960
V uvedeném roce ve městě Denver, USA,proběhla konference o lidských chromozomech. Na něm byly různé přístupy k systematizaci chromozomů (podle velikosti, polohy centromer, oblastí s různým stupněm spiralizace atd.) Sloučeny do jednoho systému.
Rozhodnutím konference byla takzvaná Denverská klasifikace lidských chromozomů. Tento systém se řídí zásadami:
- Všechny lidské autosomy jsou očíslovány od 1 do 22, protože jejich délka klesá, pohlavní chromatidy jsou označeny X a Y.
- Chromozomy karyotypu jsou rozděleny do 7 skupin, přičemž se bere v úvahu poloha centromer, přítomnost satelitů a sekundární zúžení na chromatidech.
- Pro zjednodušení klasifikace se používá centromerický index, který se vypočítá vydělením délky krátkého ramene celou délkou chromozomu a vyjadřuje se v procentech.
Klasifikace chromozomů v Denveru je ve světové vědecké komunitě obecně uznávána.
Skupiny chromozomů a jejich charakteristiky
Klasifikace chromozomů v Denveru zahrnuje sedmskupiny, ve kterých jsou autosomy umístěny v pořadí číslování, ale jsou nerovnoměrně rozděleny v počtu. Je to dáno vlastnostmi, podle kterých jsou rozděleni do skupin. Více o tom v tabulce.
Skupina chromozomů | Čísla chromozomových párů | Vlastnosti struktury chromozomů ve skupině |
A | 1-3 | Dlouhé chromozomy, navzájem dobře odlišitelné. V párech 1 a 3 je zúžená poloha metacentrická; v páru 2 je submetacentrická. |
V | 4 a 5 | Chromozomy jsou kratší než předchozí skupina, primární zúžení se nachází submetacentricky (blízko středu). |
C | 6-12 Chromozom X | Chromozomy jsou středně velké, všechny nerovné, submetacentrické, obtížně dualizovatelné. Stejná velikost a tvar jako autosomy skupiny, replikace končí později než ostatní. |
D | 13-15 | Chromozomy ve skupině střední velikosti s téměř okrajovou polohou primární konstrikce (akrocentrické) mají satelity. |
E | 16-18 | Krátké chromozomy, v páru 16, metacentrické se stejným ramenem, ve dvojicích 17 a 18 - submetacentrické. |
F | 19 a 20 | Krátká metacentrika se od sebe prakticky neliší. |
D | 21 a 22 Y chromozom | Krátké chromozomy se satelity, akrocentrické. Mají malé rozdíly ve struktuře a velikosti. O něco delší než jiné chromozomy skupiny je na dlouhém rameni sekundární zúžení. |
Jak vidíte, Denverova klasifikace chromozomů je založena na analýze morfologie bez jakýchkoli manipulací s DNA.
Pařížská klasifikace lidských chromozomů
Jádrem této klasifikace, zavedené od roku 1971let, jsou metody diferenciálního barvení chromatinu. V důsledku rutinního barvení získávají všechny chromatidy svůj vlastní vzor světlých a tmavých pruhů, díky čemuž jsou snadno identifikovatelné ve skupinách.
Při zpracování chromozomů různými barvami se odhalí oddělené segmenty:
- Q-segmenty chromozomů fluoreskují v důsledku aplikace barviva akriquin-hořčičný plyn.
- Po Giemsově barvení se objevují G-segmenty (shodují se s Q-segmenty).
- Barvení R-segmentu předchází řízená tepelná denaturace.
K označení umístění genů na chromozomech jsou zavedena další označení:
- Dlouhé rameno chromozomu je označeno malým písmenem q, krátké malým písmenem p.
- Uvnitř ramene se rozlišují až 4 oblasti, které jsou očíslovány od centromery po telomerický konec.
- Číslování pruhů v regionech jde také ve směru od centromery.
Pokud je přesně známa poloha genu na chromozomu, je jeho souřadnicí index pásu. Pokud je lokalizace genu méně jistá, je označena jako v dlouhé nebo krátké paži.
Pro přesné mapování chromozomů studujtemutageneze a hybridizace jakoukoli technikou je nepostradatelná. Denverská klasifikace chromozomů a Pařížanů jsou v tomto případě neoddělitelně spojeny a navzájem se doplňují.
