Всички живи организми съдържат определен набор от генетичен материал в ядрата на клетките. В еукариотните клетки той е представен от хромозоми. За удобство на счетоводството и научните изследвания кариотипът се систематизира с помощта на различни методи. Нека се запознаем с методите за подреждане на генетичен материал на примера на човешки хромозоми.
Класификация на човешки хромозоми
Кариотип е хромозомен набор (диплоиден), разположен във всяка от соматичните клетки на тялото. Тя е характерна за даден организъм и е еднаква във всички клетки, с изключение на половите клетки.
Хромозомите в кариотипа са:
- автозомите не се различават между индивиди от различен пол;
- сексуални (хетерохромозоми), различават се по структура при индивиди от различен пол.
Клетките на човешкото тяло съдържат 46 нишки ДНК, от които 22 двойки автозоми и една - полова. Това е диплоиден 2n набор от генетичен материал. Двойка хетерохромозоми при жените е обозначена с XX, при мъжете - XY, съответно обозначението на кариотипа,44+XX и 44+XY.
В зародишните клетки (гамети) има хаплоиден или единичен 1n набор от ДНК. Яйцата съдържат 22 автозоми и една X хромозома, сперматозоидите съдържат 22 автозоми и една от хетерохромозомите, X или Y.
Защо се нуждаем от идентификация и класификация на хромозомите
Системите за класификация на наследствения материал в Денвър и Париж, широко използвани в научната общност, са предназначени да обединят и обобщят идеите за кариотипа. Необходим е общ подход за правилното представяне и интерпретация на резултатите от изследванията в областта на генетиката, кариосистематиката и развъждането.
Схематично кариотипът е изобразен с помощта на идеограма - последователност от систематизирани и подредени в низходящ ред на размера на хромозомата. Идеограмата отразява не само размера на спирализираната ДНК, но и някои морфологични характеристики, както и особености на тяхната първична структура (области на хетеро- и еухроматин).
Чрез анализ на тези графики се установява степента на връзката между различните систематични групи организми.
Кариотипът може да съдържа двойки автозоми, които са почти идентични по размер, което затруднява правилното им позициониране и номериране. Нека разгледаме какви параметри взема предвид класификацията на човешките хромозоми в Денвър и Париж.
Резултати от конференцията в Денвър, 1960
През посочената година в град Денвър, САЩ, се проведе конференция за човешки хромозоми. На него се използват различни подходи към систематизирането на хромозомите (по размер, позицияцентромери, области с различна степен на спирализация и т.н.) бяха комбинирани в една система.
Решението на конференцията беше така наречената Денвърска класификация на човешките хромозоми. Тази система се ръководи от принципите:
- Всички човешки автозоми са номерирани в ред от 1 до 22, тъй като дължината им намалява, на половите хроматиди се приписват обозначенията X и Y.
- Кариотипните хромозоми са разделени на 7 групи, като се вземат предвид позицията на центромерите, наличието на сателити и вторични стеснения на хроматидите.
- За опростяване на класификацията се използва центромерният индекс, който се изчислява като се раздели дължината на късата ръка на цялата дължина на хромозомата и се изразява като процент.
Денвърската класификация на хромозомите е универсално призната в световната научна общност.
Хромозомни групи и техните характеристики
Денвърската класификация на хромозомите включва седем групи, в които автозомите са подредени в числов ред, но разпределени неравномерно на брой. Това се дължи на характеристиките, по които те се разпределят в групи. Повече за това в таблицата.
| Хромозомна група | Хромозомни двойки номера | Характеристики на структурата на хромозомите в групата |
| A | 1-3 | Дълги хромозоми, добре различими една от друга. При 1-ва и 3-та двойка позицията на стеснението е метацентрична, при 2-ра двойка - субметацентрична. |
| B | 4 и 5 | Хромозомите са по-къси от предишната група, първичната свивка е разположена субметацентрично (близо до средата). |
| C |
6-12 X-хромозома |
Хромозоми със среден размер, всички неравни рамена са субметацентрични, трудни за индивидуализиране. Идентичен по размер и форма с автозомите на групата, репликиращи се по-късно от другите. |
| D | 13-15 | Хромозомите в групата със среден размер с почти маргинална позиция на първичната свивка (акроцентрична), имат сателити. |
| E | 16-18 | Къси хромозоми, в 16-тата двойка равните рамена са метацентрични, в 17-ти и 18-ти - субметацентрични. |
| F | 19 и 20 | Кратко метацентрично, почти неразличимо един от друг. |
| G |
21 и 22 Y хромозома |
Къси хромозоми със сателити, акроцентрични. Те имат леки разлики в структурата и размера. Малко по-дълги от другите хромозоми от групата, с вторично стеснение на дългата ръка. |
Както можете да видите, класификацията на хромозомите в Денвър се основава на анализа на морфологията без каквато и да е манипулация на ДНК.
Парижка класификация на човешки хромозоми
Въведена от 1971 г., тази класификация се основава на диференциални техники за оцветяванехроматин. В резултат на рутинно оцветяване, всички хроматиди придобиват свой собствен модел от светли и тъмни ивици, което ги прави лесно идентифицирани в групи.
При обработка на хромозоми с различни багрила се разкриват отделни сегменти:
- Q-сегменти на хромозомите флуоресцират в резултат на прилагането на багрилото хинакрин горчица.
- G-сегменти се появяват след оцветяване по Giemsa (съвпадат с Q-сегменти).
- Оцветяването на R-сегмента се предшества от контролирана термична денатурация.
Въвеждат се допълнителни обозначения, за да се посочи местоположението на гените върху хромозомите:
- Дългото рамо на хромозомата се обозначава с малка буква q, късото рамо се обозначава с малка буква p.
- Вътре в рамото се разграничават до 4 области, които са номерирани от центромера до теломерния край.
- Номерацията на лентите в областите също върви в посока от центромера.
Ако позицията на ген в хромозомата е известна точно, неговата координата е индексът на лентата. Когато локализацията на гена е по-малко сигурна, той се обозначава като в дългата или късата ръка.
За точно картографиране на хромозомите, изследване на мутагенезата и хибридизацията, всяка една техника е незаменима. Денвърската класификация на хромозомите и парижката в този случай са неразривно свързани и взаимно се допълват.
