Svi živi organizmi sadrže određeni skup genetskog materijala u jezgri ćelija. U eukariotskim ćelijama predstavljen je hromozomima. Za praktičnost računovodstva i naučnog istraživanja, kariotip je sistematizovan različitim metodama. Upoznajmo se sa metodama naručivanja genetskog materijala na primjeru ljudskih hromozoma.
Klasifikacija ljudskih hromozoma
Kariotip je hromozomski skup (diploid) koji se nalazi u bilo kojoj od somatskih ćelija tela. Karakterističan je za dati organizam i isti je u svim ćelijama, osim u polnim ćelijama.
Hromozomi u kariotipu su:
- autozomi se ne razlikuju među pojedincima različitih spolova;
- seksualni (heterohromozomi), razlikuju se po strukturi kod pojedinaca različitih spolova.
Ćelije ljudskog tela sadrže 46 lanaca DNK, od čega 22 para autosoma i jedan - pol. Ovo je diploidni 2n set genetskog materijala. Par heterohromozoma kod žena je označen XX, kod muškaraca - XY, oznaka kariotipa, respektivno,44+XX i 44+XY.
U zametnim ćelijama (gametama) postoji haploidni ili pojedinačni 1n set DNK. Jaja sadrže 22 autosoma i jedan X hromozom, spermatozoidi sadrže 22 autosoma i jedan od heterohromozoma, X ili Y.
Zašto nam je potrebna identifikacija i klasifikacija hromozoma
Denverski i Pariski sistemi klasifikacije naslednog materijala, koji se široko koriste u naučnoj zajednici, dizajnirani su da unificiraju i generalizuju ideje o kariotipu. Za pravilno predstavljanje i interpretaciju rezultata istraživanja u oblasti genetike, kariosistematike i oplemenjivanja potreban je zajednički pristup.
Šematski, kariotip je prikazan pomoću ideograma - niza sistematizovanih i raspoređenih u opadajućem redosledu veličine hromozoma. Ideogram odražava ne samo veličinu spiralizirane DNK, već i neke morfološke karakteristike, kao i karakteristike njihove primarne strukture (regije hetero- i euhromatina).
Analizom ovih grafikona utvrđuje se stepen povezanosti različitih sistematskih grupa organizama.
Kariotip može sadržavati parove autosoma koji su gotovo identične veličine, što otežava njihovo pravilno pozicioniranje i numeraciju. Hajde da razmotrimo koje parametre Denverska i Pariska klasifikacija ljudskih hromozoma uzima u obzir.
Rezultati Denverske konferencije, 1960
Navedene godine u gradu Denveru, SAD, održana je konferencija o ljudskim hromozomima. Na njemu su različiti pristupi sistematizaciji hromozoma (po veličini, položajucentromere, oblasti sa različitim stepenima spiralizacije, itd.) su kombinovane u jedan sistem.
Odluka konferencije bila je takozvana Denverska klasifikacija ljudskih hromozoma. Ovaj sistem je vođen principima:
- Svi ljudski autozomi su numerisani redom od 1 do 22 kako se njihova dužina smanjuje, polnim hromatidama se dodeljuju oznake X i Y.
- Hromozomi kariotipa su podijeljeni u 7 grupa, uzimajući u obzir položaj centromera, prisustvo satelita i sekundarne konstrikcije na hromatidama.
- Da bi se pojednostavila klasifikacija, koristi se centromerni indeks, koji se izračunava dijeljenjem dužine kratkog kraka s cijelom dužinom hromozoma i izražava se u postocima.
Denverska klasifikacija hromozoma je univerzalno priznata u svjetskoj naučnoj zajednici.
Grupe hromozoma i njihove karakteristike
Denverska klasifikacija hromozoma uključuje sedam grupa u kojima su autozomi raspoređeni numeričkim redom, ali neravnomjerno raspoređeni po broju. To je zbog karakteristika po kojima su raspoređeni u grupe. Više o ovome u tabeli.
| Grupa hromozoma | Broj parova hromozoma | Osobine strukture hromozoma u grupi |
| A | 1-3 | Dugi hromozomi, dobro se razlikuju jedan od drugog. U 1. i 3. paru, pozicija suženja je metacentrična, u 2. paru - submetacentrična. |
| B | 4 i 5 | Hromozomi su kraći od prethodne grupe, primarna konstrikcija se nalazi submetacentrično (blizu sredine). |
| C |
6-12 X-hromosom |
Hromozomi srednje veličine, svi nejednaki krakovi su submetacentrični, teško ih je individualizirati. Identično po veličini i obliku kao autozomi grupe, repliciraju se kasnije od ostalih. |
| D | 13-15 | Hromozomi u grupi srednje veličine sa skoro marginalnim položajem primarne konstrikcije (akrocentrično), imaju satelite. |
| E | 16-18 | Kratki hromozomi, u 16. paru jednaki krakovi su metacentrični, u 17. i 18. - submetacentrični. |
| F | 19 i 20 | Kratko metacentrično, gotovo se ne razlikuju jedno od drugog. |
| G |
21 i 22 Y hromozom |
Kratki hromozomi sa satelitima, akrocentrični. Imaju male razlike u strukturi i veličini. Nešto duže od ostalih hromozoma u grupi, sa sekundarnom konstrikcijom na dugoj ruci. |
Kao što vidite, Denverska klasifikacija hromozoma zasniva se na analizi morfologije bez ikakve manipulacije DNK.
Pariška klasifikacija ljudskih hromozoma
Uvedena od 1971. godine, ova klasifikacija je zasnovana na diferencijalnim tehnikama bojenjahromatin. Kao rezultat rutinskog bojenja, sve hromatide dobijaju svoj vlastiti uzorak svijetlih i tamnih pruga, što ih čini lako identificiranim unutar grupa.
Prilikom obrade hromozoma različitim bojama otkrivaju se odvojeni segmenti:
- Q-segmenti hromozoma fluoresciraju kao rezultat primjene boje kinakrinski senf.
- G-segmenti se pojavljuju nakon Giemsa bojenja (poklapaju se sa Q-segmentima).
- Bojanju R-segmenta prethodi kontrolirana termička denaturacija.
Uvedene su dodatne oznake koje označavaju lokaciju gena na hromozomima:
- Dugačka ruka hromozoma je označena malim slovom q, kratka kraka je označena malim slovom p.
- Unutar ramena se razlikuju do 4 regije, koje su numerisane od centromere do telomernog kraja.
- Numeracija pojaseva unutar okruga takođe ide u pravcu od centromere.
Ako je pozicija gena u hromozomu tačno poznata, njegova koordinata je indeks trake. Kada je lokalizacija gena manje sigurna, označava se da se nalazi u dugoj ili kratkoj ruci.
Za precizno mapiranje hromozoma, proučavanje mutageneze i hibridizacije, bilo koja tehnika je neophodna. Denverska klasifikacija hromozoma i Pariska u ovom slučaju su neraskidivo povezane i međusobno se nadopunjuju.
