Všetky živé organizmy obsahujú určitý súbor genetického materiálu v jadrách buniek. V eukaryotických bunkách je reprezentovaný chromozómami. Pre pohodlie účtovníctva a vedeckého výskumu je karyotyp systematizovaný pomocou rôznych metód. Zoznámime sa s metódami objednávania genetického materiálu na príklade ľudských chromozómov.
Klasifikácia ľudských chromozómov
Karyotyp je súbor chromozómov (diploidný), ktorý sa nachádza v ktorejkoľvek zo somatických buniek tela. Je charakteristická pre daný organizmus a je rovnaká vo všetkých bunkách, okrem pohlavných buniek.
Chromozómy v karyotype sú:
- autozómy sa medzi jednotlivcami rôzneho pohlavia nelíšia;
- sexuálne (heterochromozómy), líšia sa štruktúrou u jedincov rôzneho pohlavia.
Bunky ľudského tela obsahujú 46 reťazcov DNA, z toho 22 párov autozómov a jeden - pohlavie. Ide o diploidný 2n súbor genetického materiálu. Pár heterochromozómov u žien je označený XX, u mužov - XY, označenie karyotypu, resp.44+XX a 44+XY.
V zárodočných bunkách (gamétach) je haploidná alebo jedna 1n sada DNA. Vajíčka obsahujú 22 autozómov a jeden X chromozóm, spermie obsahujú 22 autozómov a jeden z heterochromozómov, X alebo Y.
Prečo potrebujeme identifikáciu a klasifikáciu chromozómov
Denverský a parížsky systém klasifikácie dedičného materiálu, široko používaný vo vedeckej komunite, je navrhnutý tak, aby zjednotil a zovšeobecnil predstavy o karyotype. Na správnu prezentáciu a interpretáciu výsledkov výskumu v oblasti genetiky, karyosystematiky a šľachtenia je potrebný spoločný prístup.
Schematicky je karyotyp znázornený pomocou ideogramu - sekvencie systematizovaných a usporiadaných v zostupnom poradí podľa veľkosti chromozómov. Ideogram odráža nielen veľkosť špirálovitej DNA, ale aj niektoré morfologické charakteristiky, ako aj znaky ich primárnej štruktúry (oblasti hetero- a euchromatínu).
Analýzou týchto grafov sa stanoví stupeň vzťahu medzi rôznymi systematickými skupinami organizmov.
Karyotyp môže obsahovať páry autozómov, ktoré majú takmer rovnakú veľkosť, čo sťažuje ich správne umiestnenie a číslovanie. Uvažujme, aké parametre zohľadňuje denverská a parížska klasifikácia ľudských chromozómov.
Výsledky konferencie v Denveri, 1960
V uvedenom roku sa v meste Denver v USA konala konferencia o ľudských chromozómoch. Na ňom sú rôzne prístupy k systematizácii chromozómov (podľa veľkosti, polohycentroméry, oblasti s rôznym stupňom spiralizácie atď.) boli spojené do jedného systému.
Rozhodnutím konferencie bola takzvaná denverská klasifikácia ľudských chromozómov. Tento systém sa riadi princípmi:
- Všetky ľudské autozómy sú očíslované v poradí od 1 do 22, ako sa ich dĺžka zmenšuje, pohlavným chromatidám sú priradené označenia X a Y.
- Karyotypové chromozómy sú rozdelené do 7 skupín, berúc do úvahy polohu centromér, prítomnosť satelitov a sekundárne zúženia na chromatidách.
- Na zjednodušenie klasifikácie sa používa centromerický index, ktorý sa vypočítava vydelením dĺžky krátkeho ramena celou dĺžkou chromozómu a vyjadruje sa v percentách.
Denverská klasifikácia chromozómov je všeobecne uznávaná vo svetovej vedeckej komunite.
Skupiny chromozómov a ich charakteristiky
Denverská klasifikácia chromozómov zahŕňa sedem skupín, v ktorých sú autozómy usporiadané v číselnom poradí, ale ich počet je nerovnomerne rozdelený. Je to spôsobené vlastnosťami, podľa ktorých sú rozdelené do skupín. Viac o tom v tabuľke.
| Skupina chromozómov | Čísla párov chromozómov | Vlastnosti štruktúry chromozómov v skupine |
| A | 1-3 | Dlhé chromozómy, dobre odlíšiteľné od seba. V 1. a 3. páre je poloha zúženia metacentrická, v 2. páre - submetacentrická. |
| B | 4 a 5 | Chromozómy sú kratšie ako predchádzajúca skupina, primárna konstrikcia je umiestnená submetacentricky (blízko stredu). |
| C |
6-12 X-chromozóm |
Stredne veľké chromozómy, všetky nerovnaké ramená sú submetacentrické, ťažko individualizovateľné. Veľkosťou a tvarom sú identické s autozómami skupiny, replikujú sa neskôr ako ostatné. |
| D | 13-15 | Chromozómy v skupine strednej veľkosti s takmer okrajovou polohou primárneho zúženia (akrocentrické), majú satelity. |
| E | 16-18 | Krátke chromozómy, v 16. páre sú rovnaké ramená metacentrické, v 17. a 18. - submetacentrické. |
| F | 19 a 20 | Krátke metacentrické, takmer na nerozoznanie od seba. |
| G |
21 a 22 Y chromozóm |
Krátke chromozómy so satelitmi, akrocentrické. Majú malé rozdiely v štruktúre a veľkosti. O niečo dlhšie ako ostatné chromozómy v skupine, so sekundárnym zúžením na dlhom ramene. |
Ako vidíte, denverská klasifikácia chromozómov je založená na analýze morfológie bez akejkoľvek manipulácie s DNA.
Parížska klasifikácia ľudských chromozómov
Zavedená od roku 1971, táto klasifikácia je založená na technikách diferenciálneho farbeniachromatín. V dôsledku rutinného farbenia všetky chromatidy získajú svoj vlastný vzor svetlých a tmavých pruhov, vďaka čomu sú v rámci skupín ľahko identifikovateľné.
Pri spracovaní chromozómov s rôznymi farbivami sa odhalia samostatné segmenty:
- Q-segmenty chromozómov fluoreskujú v dôsledku aplikácie farbiva chinakrínová horčica.
- G-segmenty sa objavia po Giemsovom farbení (zhodujú sa s Q-segmentmi).
- Sfarbeniu R-segmentu predchádza riadená tepelná denaturácia.
Zavádzajú sa ďalšie označenia na označenie umiestnenia génov na chromozómoch:
- Dlhé rameno chromozómu je označené malým písmenom q, krátke rameno je označené malým písmenom p.
- Vo vnútri ramena sa rozlišujú až 4 oblasti, ktoré sú očíslované od centroméry po telomerický koniec.
- Číslovanie pásov v rámci okresov ide tiež v smere od centroméry.
Ak je poloha génu v chromozóme známa presne, jeho súradnicami je pásový index. Keď je lokalizácia génu menej istá, označuje sa ako gén v dlhom alebo krátkom ramene.
Pre presné mapovanie chromozómov, štúdium mutagenézy a hybridizácie je nevyhnutná akákoľvek technika. Denverská klasifikácia chromozómov a parížska v tomto prípade sú neoddeliteľne spojené a navzájom sa dopĺňajú.
