Visų gyvų organizmų ląstelių branduoliuose yra tam tikras genetinės medžiagos rinkinys. Eukariotinėse ląstelėse jį vaizduoja chromosomos. Apskaitos ir mokslinių tyrimų patogumui kariotipas sisteminamas įvairiais metodais. Susipažinkime su genetinės medžiagos rikiavimo būdais žmogaus chromosomų pavyzdžiu.
Žmogaus chromosomų klasifikacija
Kariotipas yra chromosomų rinkinys (diploidas), esantis bet kurioje kūno somatinėje ląstelėje. Jis būdingas tam tikram organizmui ir yra vienodas visose ląstelėse, išskyrus lytines ląsteles.
Kariotipo chromosomos yra:
- autosomos nesiskiria tarp skirtingų lyčių asmenų;
- seksualinės (heterochromosomos), skiriasi struktūra skirtingų lyčių individams.
Žmogaus kūno ląstelėse yra 46 DNR grandinės, iš kurių 22 poros autosomų ir viena lyties. Tai diploidinis 2n genetinės medžiagos rinkinys. Moterų heterochromosomų pora žymima atitinkamai XX, vyrų - XY, atitinkamai kariotipo žymėjimas,44+XX ir 44+XY.
Lytinėse ląstelėse (gametose) yra haploidinis arba vienas 1n DNR rinkinys. Kiaušiniuose yra 22 autosomos ir viena X chromosoma, spermatozoidų ląstelėse yra 22 autosomos ir viena iš heterochromosomų, X arba Y.
Kodėl mums reikia identifikuoti ir klasifikuoti chromosomas
Denverio ir Paryžiaus paveldimos medžiagos klasifikavimo sistemos, plačiai naudojamos mokslo bendruomenėje, skirtos suvienodinti ir apibendrinti idėjas apie kariotipą. Norint teisingai pateikti ir interpretuoti genetikos, kariosistematikos ir veisimo tyrimų rezultatus, reikia bendro požiūrio.
Schemiškai kariotipas vaizduojamas naudojant ideogramą – susistemintą seką, išdėstytą mažėjančia chromosomų dydžio tvarka. Ideograma atspindi ne tik spiralizuotos DNR dydį, bet ir kai kurias morfologines charakteristikas, taip pat jų pirminės struktūros ypatybes (hetero- ir euchromatino regionus).
Išanalizavus šiuos grafikus, nustatomas įvairių sisteminių organizmų grupių ryšio laipsnis.
Kariotipe gali būti beveik identiško dydžio autosomų poros, todėl sunku jas teisingai išdėstyti ir sunumeruoti. Pasvarstykime, į kokius parametrus atsižvelgiama Denverio ir Paryžiaus žmogaus chromosomų klasifikacijoje.
Denverio konferencijos rezultatai, 1960 m
Nurodytais metais Denverio mieste, JAV, buvo surengta konferencija apie žmogaus chromosomas. Jame įvairūs požiūriai į chromosomų sisteminimą (pagal dydį, padėtįcentromerai, sritys su įvairaus laipsnio spiralizacija ir kt.) buvo sujungtos į vieną sistemą.
Konferencijos sprendimas buvo vadinamoji Denverio žmogaus chromosomų klasifikacija. Ši sistema vadovaujasi šiais principais:
- Visos žmogaus autosomos sunumeruojamos eilės tvarka nuo 1 iki 22, kai jų ilgis mažėja, lyties chromatidės priskiriamos X ir Y pavadinimams.
- Kariotipo chromosomos skirstomos į 7 grupes, atsižvelgiant į centromerų padėtį, palydovų buvimą ir antrinius chromatidų susiaurėjimus.
- Siekiant supaprastinti klasifikaciją, naudojamas centromerinis indeksas, kuris apskaičiuojamas padalijus trumposios rankos ilgį iš viso chromosomos ilgio ir išreiškiamas procentais.
Denverio chromosomų klasifikacija yra visuotinai pripažinta pasaulio mokslo bendruomenėje.
Chromosomų grupės ir jų savybės
Denverio chromosomų klasifikacija apima septynias grupes, kuriose autosomos yra išdėstytos skaitine tvarka, tačiau jų skaičius pasiskirstęs netolygiai. Taip yra dėl savybių, pagal kurias jie skirstomi į grupes. Daugiau apie tai lentelėje.
| Chromosomų grupė | Chromosomų porų numeriai | Chromosomų struktūros ypatumai grupėje |
| A | 1-3 | Ilgos chromosomos, gerai atskiriamos viena nuo kitos. 1-oje ir 3-ioje porose susiaurėjimo padėtis yra metacentrinė, 2-oje poroje - submetacentrinė. |
| B | 4 ir 5 | Chromosomos yra trumpesnės nei ankstesnės grupės, pirminis susiaurėjimas yra submetacentriškai (arti vidurio). |
| C |
6-12 X-chromosoma |
Vidutinio dydžio chromosomos, visos nelygios rankos yra submetacentrinės, jas sunku individualizuoti. Dydžiu ir forma identiškos grupės autosomoms, kartojasi vėliau nei kitos. |
| D | 13-15 | Chromosomos, priklausančios vidutinio dydžio grupei su beveik ribine pirminio susiaurėjimo padėtimi (akrocentrine), turi palydovus. |
| E | 16-18 | Trumpos chromosomos, 16-oje poroje lygios rankos yra metacentrinės, 17-oje ir 18-oje - submetacentrinės. |
| F | 19 ir 20 | Trumpi metacentriniai, beveik nesiskiriantys vienas nuo kito. |
| G |
21 ir 22 Y chromosoma |
Trumpos chromosomos su palydovais, akrocentrinės. Jų struktūra ir dydis šiek tiek skiriasi. Šiek tiek ilgesnis nei kitos grupės chromosomos, su antriniu ilgosios rankos susiaurėjimu. |
Kaip matote, Denverio chromosomų klasifikacija yra pagrįsta morfologijos analize nekeičiant DNR.
Paryžiaus žmogaus chromosomų klasifikacija
Ši klasifikacija pristatoma nuo 1971 m., ji pagrįsta diferencinio dažymo metodaischromatinas. Dėl įprastinio dažymo visos chromatidės įgauna savo šviesių ir tamsių juostelių raštą, todėl jas lengva atpažinti grupėse.
Chromosomas apdorojant skirtingais dažais, išryškėja atskiri segmentai:
- Q chromosomų segmentai fluorescuoja dėl dažiklio kvinakrino garstyčių.
- G segmentai atsiranda po Giemsa dažymo (sutampa su Q segmentais).
- R segmento dažymas atliekamas prieš kontroliuojamą terminį denatūravimą.
Įvedami papildomi pavadinimai, nurodantys genų vietas chromosomose:
- Chromosomos ilgoji ranka žymima mažąja raide q, trumpoji - mažąja p.
- Peties viduje išskiriama iki 4 sričių, kurios sunumeruotos nuo centromeros iki telomerinio galo.
- Juostų numeracija rajonuose taip pat eina kryptimi nuo centromeros.
Jei tiksliai žinoma geno padėtis chromosomoje, jo koordinatė yra juostos indeksas. Kai geno lokalizacija nėra tokia tikra, jis nurodomas kaip ilgojoje arba trumpojoje rankoje.
Norint tiksliai nustatyti chromosomų žemėlapius, tirti mutagenezę ir hibridizaciją, būtina bet kuri metodika. Denverio chromosomų klasifikacija ir Paryžiaus chromosomų klasifikacija šiuo atveju yra neatsiejamai susijusios ir viena kitą papildo.
