Vsi živi organizmi vsebujejo določen niz genetskega materiala v jedrih celic. V evkariontskih celicah ga predstavljajo kromosomi. Za udobje računovodstva in znanstvenih raziskav je kariotip sistematiziran z različnimi metodami. Seznanimo se z metodami naročanja genskega materiala na primeru človeških kromosomov.
Razvrstitev človeških kromosomov
Kariotip je kromosomski niz (diploid), ki se nahaja v kateri koli od somatskih celic telesa. Značilen je za določen organizem in je enak v vseh celicah, razen v spolnih celicah.
Kromosomi v kariotipu so:
- avtosomi se med posamezniki različnih spolov ne razlikujejo;
- spolni (heterokromosomi), se razlikujejo po strukturi pri posameznikih različnih spolov.
Celice človeškega telesa vsebujejo 46 verig DNK, od tega 22 parov avtosomov in enega - spola. To je diploidni 2n niz genskega materiala. Par heterokromosomov pri ženskah je označen z XX, pri moških - XY, oznaka kariotipa,44+XX in 44+XY.
V zarodnih celicah (gametah) je haploidni ali en sam 1n niz DNK. Jajca vsebujejo 22 avtosomov in en kromosom X, semenčice vsebujejo 22 avtosomov in enega od heterokromosomov, X ali Y.
Zakaj potrebujemo identifikacijo in klasifikacijo kromosomov
Denverski in pariški sistem klasifikacije dednega materiala, ki se široko uporablja v znanstveni skupnosti, sta zasnovana za poenotenje in posploševanje idej o kariotipu. Za pravilno predstavitev in interpretacijo rezultatov raziskav na področju genetike, kariosistematike in vzreje je potreben enoten pristop.
Shematično je kariotip upodobljen z ideogramom - zaporedjem sistematiziranih in razporejenih v padajočem vrstnem redu velikosti kromosomov. Ideogram ne odraža le velikosti spiralizirane DNK, temveč tudi nekatere morfološke značilnosti, pa tudi značilnosti njihove primarne strukture (regije hetero- in evkromatina).
Z analizo teh grafov ugotovimo stopnjo povezanosti med različnimi sistematičnimi skupinami organizmov.
Kariotip lahko vsebuje pare avtosomov, ki so skoraj enaki po velikosti, kar otežuje njihovo pravilno pozicioniranje in oštevilčenje. Poglejmo, katere parametre upoštevata Denverska in Pariška klasifikacija človeških kromosomov.
Rezultati Denverske konference, 1960
V določenem letu je v mestu Denver v ZDA potekala konferenca o človeških kromosomih. Na njej so različni pristopi k sistematizaciji kromosomov (po velikosti, položajucentromere, območja z različnimi stopnjami spiralizacije itd.) so bili združeni v en sam sistem.
Odločitev konference je bila tako imenovana Denverska klasifikacija človeških kromosomov. Ta sistem vodijo načela:
- Vsi človeški avtosomi so oštevilčeni v vrstnem redu od 1 do 22, ko se njihova dolžina zmanjšuje, spolnim kromatidam se dodelita oznake X in Y.
- Kromosomi kariotipa so razdeljeni v 7 skupin, ob upoštevanju položaja centromer, prisotnosti satelitov in sekundarnih zožitev na kromatidah.
- Za poenostavitev razvrstitve se uporablja centromerni indeks, ki se izračuna tako, da se dolžina kratke roke deli s celotno dolžino kromosoma in se izrazi v odstotkih.
Denverska klasifikacija kromosomov je splošno priznana v svetovni znanstveni skupnosti.
Kromosomske skupine in njihove značilnosti
Denverska klasifikacija kromosomov vključuje sedem skupin, v katerih so avtosomi razporejeni v številčnem vrstnem redu, vendar neenakomerno razporejeni po številu. To je posledica značilnosti, po katerih so razdeljeni v skupine. Več o tem v tabeli.
| kromosomska skupina | številke parov kromosomov | Lastnosti strukture kromosomov v skupini |
| A | 1-3 | Dolgi kromosomi, dobro ločljivi drug od drugega. V 1. in 3. paru je položaj zožitve metacentričen, v 2. paru - submetacentrični. |
| B | 4 in 5 | Kromosomi so krajši od prejšnje skupine, primarna zožitev se nahaja submetacentrično (blizu sredine). |
| C |
6-12 X-kromosom |
Srednje veliki kromosomi, vse neenake krake so submetacentrične, težko jih je individualizirati. Identičen po velikosti in obliki kot avtosomi skupine, replicirajo se pozneje kot drugi. |
| D | 13-15 | Kromosomi v skupini srednje velikosti s skoraj obrobnim položajem primarne zožitve (akrocentrično), imajo satelite. |
| E | 16-18 | Kratki kromosomi, v 16. paru so enaki kraki metacentrični, v 17. in 18. - submetacentrični. |
| F | 19 in 20 | Kratko metacentrično, skoraj neločljivo drug od drugega. |
| G |
21 in 22 Y kromosom |
Kratki kromosomi s sateliti, akrocentrični. Imajo majhne razlike v strukturi in velikosti. Malo daljši od ostalih kromosomov v skupini, s sekundarno zožitvijo na dolgi roki. |
Kot vidite, Denverska klasifikacija kromosomov temelji na analizi morfologije brez kakršne koli manipulacije z DNK.
Pariška klasifikacija človeških kromosomov
Ta klasifikacija, ki je bila uvedena od leta 1971, temelji na diferencialnih tehnikah barvanjakromatin. Zaradi rutinskega barvanja vse kromatide pridobijo svoj vzorec svetlih in temnih črt, zaradi česar jih je enostavno prepoznati v skupinah.
Pri obdelavi kromosomov z različnimi barvili se razkrijejo ločeni segmenti:
- Q-segmenti kromosomov fluorescirajo zaradi nanosa barvila kinakrinske gorčice.
- G-segmenti se pojavijo po obarvanju po Giemsi (sovpadajo s segmenti Q).
- Pred barvanjem R-segmenta je nadzorovana toplotna denaturacija.
Uvedene so dodatne oznake, ki označujejo lokacije genov na kromosomih:
- Dolga roka kromosoma je označena z malo črko q, kratka roka je označena z malo črko p.
- V notranjosti ramena se razlikujejo do 4 regije, ki so oštevilčene od centromere do telomernega konca.
- Številčenje pasov znotraj okrožij poteka tudi v smeri od centromere.
Če je položaj gena v kromosomu natančno znan, je njegova koordinata pasovni indeks. Kadar je lokalizacija gena manj gotova, je označen kot v dolgi ali kratki roki.
Za natančno kartiranje kromosomov, študij mutageneze in hibridizacije je nepogrešljiva katera koli tehnika. Denverska klasifikacija kromosomov in pariška sta v tem primeru neločljivo povezani in se dopolnjujeta.
