Svi živi organizmi sadrže određeni skup genetskog materijala u jezgri stanica. U eukariotskim stanicama predstavljen je kromosomima. Za praktičnost računovodstva i znanstvenog istraživanja, kariotip je sistematiziran različitim metodama. Upoznajmo se s metodama naručivanja 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 spolnim stanicama.
Kromosomi u kariotipu su:
- autosomi se ne razlikuju među pojedincima različitih spolova;
- seksualni (heterokromosomi), razlikuju se po strukturi kod pojedinaca različitih spolova.
Stanice ljudskog tijela sadrže 46 lanaca DNK, od čega 22 para autosoma i jedan - spol. Ovo je diploidni 2n skup genetskog materijala. Par heterokromosoma kod žena označen je XX, kod muškaraca - XY, oznaka kariotipa,44+XX i 44+XY.
U zametnim stanicama (gametima) postoji haploidni ili jedan 1n skup DNK. Jaja sadrže 22 autosoma i jedan X kromosom, spermije sadrže 22 autosoma i jedan od heterokromosoma, X ili Y.
Zašto nam je potrebna identifikacija i klasifikacija kromosoma
Denverski i pariški sustavi klasifikacije nasljednog materijala, koji se široko koriste u znanstvenoj zajednici, osmišljeni su da ujedine i generaliziraju ideje o kariotipu. Za ispravan prikaz i interpretaciju rezultata istraživanja u području genetike, kariosistematike i uzgoja potreban je zajednički pristup.
Šematski, kariotip je prikazan pomoću ideograma - niza sistematiziranih i raspoređenih u silaznom redoslijedu veličine kromosoma. Ideogram odražava ne samo veličinu spiralizirane DNK, već i neke morfološke karakteristike, kao i značajke njihove primarne strukture (regije hetero- i eukromatina).
Analizom ovih grafikona utvrđuje se stupanj povezanosti između različitih sustavnih skupina organizama.
Kariotip može sadržavati parove autosoma koji su gotovo identične veličine, što otežava njihovo pravilno pozicioniranje i numeriranje. Razmotrimo koje parametre uzima u obzir Denverska i Pariska klasifikacija ljudskih kromosoma.
Rezultati Denverske konferencije, 1960
Navedene godine u gradu Denveru, SAD, održana je konferencija o ljudskim kromosomima. Na njemu su različiti pristupi sistematizaciji kromosoma (po veličini, položajucentromere, područja s različitim stupnjevima spiralizacije, itd.) spojeni su u jedan sustav.
Odluka konferencije bila je takozvana Denverska klasifikacija ljudskih kromosoma. Ovaj sustav je vođen principima:
- Svi ljudski autosomi numerirani su redom od 1 do 22 kako se njihova duljina smanjuje, spolnim kromatidama se dodjeljuju oznake X i Y.
- Kromosomi kariotipa podijeljeni su u 7 skupina, uzimajući u obzir položaj centromera, prisutnost satelita i sekundarne suženja na kromatidama.
- Za pojednostavljenje klasifikacije koristi se centromerni indeks koji se izračunava dijeljenjem duljine kratkog kraka s cijelom dužinom kromosoma i izražava se u postocima.
Denverska klasifikacija kromosoma univerzalno je priznata u svjetskoj znanstvenoj zajednici.
Grupe kromosoma i njihove karakteristike
Denverska klasifikacija kromosoma uključuje sedam skupina u kojima su autosomi poredani numeričkim redoslijedom, ali neravnomjerno raspoređeni po broju. To je zbog karakteristika po kojima su raspoređeni u skupine. Više o tome u tablici.
| Grupa kromosoma | Broj parova kromosoma | Obilježja strukture kromosoma u skupini |
| A | 1-3 | Dugi kromosomi, međusobno se dobro razlikuju. U 1. i 3. paru, pozicija suženja je metacentrična, u 2. paru - submetacentrična. |
| B | 4 i 5 | Kromosomi su kraći od prethodne skupine, primarna konstrikcija se nalazi submetacentrično (blizu sredine). |
| C |
6-12 X-kromosom |
kromosomi srednje veličine, svi nejednaki krakovi su submetacentrični, teško ih je individualizirati. Identično po veličini i obliku autosomima grupe, repliciraju se kasnije od ostalih. |
| D | 13-15 | Kromosomi u skupini srednje veličine s gotovo rubnim položajem primarne konstrikcije (akrocentrično), imaju satelite. |
| E | 16-18 | Kratki kromosomi, u 16. paru jednaki krakovi su metacentrični, u 17. i 18. - submetacentrični. |
| F | 19 i 20 | Kratko metacentrično, gotovo se ne razlikuje jedno od drugog. |
| G |
21 i 22 Y kromosom |
Kratki kromosomi sa satelitima, akrocentrični. Imaju male razlike u strukturi i veličini. Nešto duže od ostalih kromosoma u skupini, sa sekundarnom suženjem na dugoj ruci. |
Kao što možete vidjeti, Denverska klasifikacija kromosoma temelji se na analizi morfologije bez ikakve manipulacije DNK.
Pariška klasifikacija ljudskih kromosoma
Uvedena od 1971. godine, ova se klasifikacija temelji na diferencijalnim tehnikama bojenjakromatin. Kao rezultat rutinskog bojenja, sve kromatide dobivaju vlastiti uzorak svijetlih i tamnih pruga, što ih čini lako identificiranim unutar grupa.
Prilikom obrade kromosoma s različitim bojama, otkrivaju se zasebni segmenti:
- Q-segmenti kromosoma fluoresciraju kao rezultat primjene boje kinakrinski senf.
- G-segmenti se pojavljuju nakon Giemsa bojenja (poklapaju se s Q-segmentima).
- Bojanju R-segmenta prethodi kontrolirana toplinska denaturacija.
Uvedene su dodatne oznake za označavanje položaja gena na kromosomima:
- Dugi krak kromosoma označen je malim slovom q, kratki krak je označen malim p.
- Unutar ramena razlikuju se do 4 regije koje su numerirane od centromere do telomernog kraja.
- Numeracija pojaseva unutar okruga također ide u smjeru od centromere.
Ako je položaj gena u kromosomu točno poznat, njegova koordinata je indeks trake. Kada je lokalizacija gena manje sigurna, označava se da se nalazi u dugoj ili kratkoj ruci.
Za precizno mapiranje kromosoma, proučavanje mutageneze i hibridizacije, bilo koja tehnika je nezamjenjiva. Denverska klasifikacija kromosoma i pariška u ovom slučaju su neraskidivo povezani i međusobno se nadopunjuju.
