Svi živi organizmi sadrže u svojim staničnim jezgramaodređeni skup genetskog materijala. U eukariotskim stanicama predstavljen je kromosomima. Radi lakšeg snimanja i znanstvenog istraživanja, kariotip je sistematiziran različitim tehnikama. Upoznajmo se s metodama sređivanja genetskog materijala na primjeru ljudskih kromosoma.
Klasifikacija ljudskih kromosoma
Kariotip je skup kromosoma (diploid) koji se nalazi u bilo kojoj od somatskih stanica tijela. Karakterističan je za određeni organizam i isti je u svim stanicama, osim u reproduktivnim stanicama.
Kromosomi u kariotipu su:
- autosomi se ne razlikuju u jedinki različitog spola;
- spolni (heterokromosomi), razlikuju se po građi kod jedinki različitog spola.
Ljudske stanice sadrže 46 nitiDNA, od kojih su 22 para autosoma i jedan spolni. Ovo je diploidni 2n set genetskog materijala. Par heterokromosoma kod žena označen je XX, kod muškaraca - XY, oznaka kariotipa je 44+XX odnosno 44+XY.
U zametnim stanicama (gametama) postoji haploidni ili pojedinačni 1n set DNA. Jajne stanice sadrže 22 autosoma i jedan X kromosom, spermatozoidi sadrže 22 autosoma i jedan heterokromosom, X ili Y.
Zašto je potrebna identifikacija i klasifikacija kromosoma?
Denver i Paris klasifikacijski sustavinasljedni materijal, naširoko korišten u znanstvenoj zajednici, dizajniran je za objedinjavanje i generalizaciju ideja o kariotipu. Za ispravan prikaz i interpretaciju rezultata istraživanja u području genetike, kariosistematike i selekcije potreban je opći pristup.
Kariotip je shematski prikazan pomoćuIdeogrami su nizovi kromosoma sistematizirani i raspoređeni silaznim redoslijedom veličine. Ideogram odražava ne samo veličinu spiralizirane DNA, već i neke morfološke karakteristike, kao i značajke njihove primarne strukture (hetero- i eukromatske regije).
Analizom ovih grafikona utvrđuje se stupanj povezanosti između različitih sustavnih skupina organizama.
Kariotip može sadržavati parove autosoma,gotovo identične veličine, što otežava njihov točan smještaj i numeriranje. Razmotrimo koje parametre uzima u obzir Denverska i Pariška klasifikacija ljudskih kromosoma.
Rezultati konferencije u Denveru, 1960
Navedene godine u gradu Denveru, SAD,Održana je konferencija o ljudskim kromosomima. Tamo su različiti pristupi sistematizaciji kromosoma (prema veličini, položaju centromera, regijama s različitim stupnjevima spiralnosti itd.) kombinirani u jedan sustav.
Odluka konferencije bila je takozvana Denverska klasifikacija ljudskih kromosoma. Ovaj se sustav vodi sljedećim načelima:
- Svi ljudski autosomi označeni su brojevima od 1 do 22 kako im se duljina smanjuje, a spolne kromatide označene su X i Y.
- Kromosomi kariotipa podijeljeni su u 7 skupina, uzimajući u obzir položaj centromera, prisutnost satelita i sekundarne konstrikcije na kromatidima.
- Za pojednostavljenje klasifikacije koristi se centromerni indeks koji se izračunava dijeljenjem duljine kratkog kraka s cijelom duljinom kromosoma i izražava se u postocima.
Denverska klasifikacija kromosoma opće je prihvaćena u svjetskoj znanstvenoj javnosti.
Skupine kromosoma i njihove karakteristike
Denverska klasifikacija kromosoma uključuje sedamskupine u kojima su autosomi poredani brojčanim redoslijedom, ali su brojčano neravnomjerno raspoređeni. To je zbog karakteristika po kojima su podijeljeni u skupine. Više detalja o tome u tablici.
Skupina kromosoma | Brojevi parova kromosoma | Značajke strukture kromosoma u skupini |
A | 1—3 | Dugi kromosomi, koji se međusobno jasno razlikuju. U parovima 1 i 3 položaj suženja je metacentričan, u paru 2 je submetacentričan. |
B | 4 i 5 | Kromosomi su kraći od prethodne skupine, primarno suženje se nalazi submetacentrično (blizu sredine). |
IZ | 6-12 (prikaz, ostalo). X kromosom | Kromosomi su srednje veličine, svi nejednako submetacentrični, teško ih je individualizirati. Identičan po veličini i obliku autosomima skupine, dovršava replikaciju kasnije od ostalih. |
D | 13-15 (prikaz, ostalo). | Kromosomi u skupini srednje veličine s gotovo rubnim položajem primarne konstrikcije (akrocentrični) imaju satelite. |
E | 16-18 (prikaz, ostalo). | Kratki kromosomi, u 16. paru jednaki kraci su metacentrični, u 17. i 18. paru su submetacentrični. |
F | 19 i 20 | Kratki metacentrici se praktički ne razlikuju jedni od drugih. |
D | 21 i 22 Y kromosom | Kratki kromosomi sa satelitima, akrocentrični. Imaju manje razlike u strukturi i veličini. Nešto dulje od ostalih kromosoma skupine, na dugom kraku nalazi se sekundarno suženje. |
Kao što vidite, Denverova klasifikacija kromosoma temelji se na analizi morfologije bez ikakve manipulacije DNK.
Pariška klasifikacija ljudskih kromosoma
Ova klasifikacija, uvedena 1971., temelji se nagodine, postoje metode za diferencijalno bojenje kromatina. Kao rezultat rutinskog bojenja, sve kromatide dobivaju vlastiti uzorak svijetlih i tamnih pruga, što ih čini lakšim za prepoznavanje unutar skupina.
Kada se kromosomi tretiraju raznim bojama, otkrivaju se pojedinačni segmenti:
- Q-segmenti kromosoma fluoresciraju kao rezultat uporabe bojila kininskog iperita.
- G-segmenti se pojavljuju nakon bojanja metodom Giemsa (poklapaju se s Q-segmentima).
- Bojanju R segmenata prethodi kontrolirana toplinska denaturacija.
Da bi se označilo mjesto gena na kromosomima, uvode se dodatne oznake:
- Dugi krak kromosoma označen je malim slovom q, a kratki krak malim p.
- Unutar kraka razlikuju se do 4 regije, koje su numerirane od centromere do telomernog kraja.
- Numeriranje pruga unutar regija također ide u smjeru od centromere.
Ako se točno zna položaj gena na kromosomu, njegova koordinata je indeks trake. Kada je lokalizacija gena manje sigurna, označava se da je u dugom ili kratkom kraku.
Za precizno mapiranje kromosoma, proučitemutageneza i hibridizacija ne mogu se postići korištenjem samo jedne tehnike. Denverska klasifikacija kromosoma i pariška u ovom su slučaju neraskidivo povezane i nadopunjuju se.
