Struktur kromosom

Inti setiap sel somatik tubuh manusia mengandung 46 kromosom. Kumpulan kromosom masing-masing individu, baik normal maupun patologis, disebut kariotipe. Dari 46 kromosom yang membentuk rangkaian kromosom manusia, 44 atau 22 pasang adalah kromosom autosomal, pasangan terakhir adalah kromosom seks. Pada wanita, konstitusi kromosom seks biasanya ditunjukkan oleh dua kromosom X, dan pada pria - oleh kromosom X dan Y.Di semua pasangan kromosom, baik autosomal maupun seksual, salah satu kromosom berasal dari ayah dan ibu kedua dari ibu. Kromosom satu pasangan disebut homolog, atau kromosom homolog. Pada sel kelamin( spermatozoa dan ovula) mengandung seperangkat haploid kromosom, yaitu 23 kromosom. Spermatozoa dibagi menjadi dua jenis, tergantung pada apakah itu mengandung kromosom X atau Y. Semua telur biasanya hanya mengandung kromosom X. Kromosom

terlihat jelas setelah pewarnaan khusus selama pembelahan sel, bila kromosomnya maksimal heliks. Selain itu, di setiap kromosom, penyempitan terungkap, yang disebut sentromer. Centromere membagi kromosom dengan lengan pendek( dilambangkan dengan huruf "p") dan lengan panjang( dilambangkan dengan huruf "q").Sentromer menentukan pergerakan kromosom selama pembelahan sel. Dengan posisi, sentroman kromosom dikelompokkan menjadi beberapa kelompok. Jika sentromer terletak di tengah kromosom, maka kromosom ini disebut metasentris, jika sentromer terletak lebih dekat ke satu ujung kromosom, maka disebut akrosentrik. Beberapa kromosom akrosentrik memiliki apa yang disebut satelit, yang dalam bentuk nondividing cell nucleoli. Nukleolus mengandung banyak salinan rRH K. Selain itu, kromosom submetacentric dibedakan saat sentromer tidak terletak di tengah kromosom, namun agak bergeser ke satu ujung, namun tidak signifikan seperti pada kromosom akrosentrik.

Ujung tiap lengan kromosom disebut telomer. Telah ditetapkan bahwa telomere berperan penting dalam menjaga kestabilan kromosom. Telomere mengandung sejumlah besar pengulangan urutan nukleotida, yang disebut pengulangan tandem. Biasanya, selama pembelahan sel, terjadi penurunan jumlah pengulangan ini di telomere. Namun, setiap kali mereka selesai dengan enzim khusus yang disebut telomerase. Penurunan aktivitas enzim ini menyebabkan pemendekan telomere, yang diyakini sebagai penyebab kematian sel, dan biasanya menyertai penuaan.

Sebelum kemunculan metode pewarnaan kromosom diferensial, mereka dibedakan oleh substrat, posisi sentromer, dan kehadiran satelit. Alokasikan 5 kelompok - dari A ke G, yang dipisahkan dengan cukup baik satu sama lain. Namun, di dalam kelompok, diferensiasi kromosom mewakili kesulitan tertentu. Hal ini berubah ketika metode pewarnaan kromosom diferensial dikembangkan. Seorang kontributor terkemuka untuk pengembangan metode ini adalah ilmuwan Rusia AF Zakharov.

Persiapan kromosom dapat disiapkan dari sel somatik nuklir. Mereka sering didapat untuk limfosit darah perifer. Limfosit diisolasi dari darah vena dan dipindahkan ke sejumlah kecil medium nutrisi dengan penambahan phytohemagglutinin. Phytohemagglutinin merangsang pembelahan limfosit. Sel-sel tersebut kemudian dikultur pada suhu 37 ° C selama tiga hari, setelah itu colchicine ditambahkan ke dalam budaya limfosit, yang menghentikan pembelahan sel pada tahap metafase, ketika kromosom paling kental. Sel-sel dipindahkan ke slide, larutan NaCl hipotonik ditambahkan ke dalamnya. Sel meledak, dan kromosom mengalir keluar dari mereka. Kemudian mengikuti fiksasi dan pewarnaan kromosom.

Dalam beberapa tahun terakhir, metode baru untuk memvisualisasikan kromosom atau bagiannya telah muncul. Metodenya adalah kombinasi dari metode genetika cytogenetic dan molekuler. Mereka semua didasarkan pada kemampuan DNA beruntai tunggal untuk mengikat urutan pelengkap DNA genom yang terlokalisasi dalam kromosom. DNA beruntai tunggal, yang dalam kasus ini adalah probe DNA, diisi dengan pewarna khusus, dan setelah bergabung dengan DNA genom, probe mudah dideteksi pada persiapan kromosom( yang disebut pelat metafase) saat mikroskopis dalam sinar ultraviolet. Metode ini disebut "fluoresensi in situ hibridisasi."

Semua metode mewarnai kromosom dapat mengungkapkan struktur organisasi mereka, yang dinyatakan dalam penampilan striasi melintang, berbeda dalam kromosom yang berbeda, serta beberapa rincian lainnya.

Beberapa metode warna yang berbeda digunakan untuk mengidentifikasi kromosom individual. Metode yang paling umum digunakan adalah mewarnai kromosom pewarna Giemsa. Persiapan kromosom dengan metode pewarnaan ini pertama kali diobati dengan trypsin, yang menghilangkan protein yang terkandung di dalam kromosom. Kemudian pewarna Giemsa diterapkan pada persiapan, yang menunjukkan kromosom pada pola karakteristik segmen terang dan gelap untuk masing-masing. Biasanya, sampai 400 segmen dapat dihitung pada haploid set. Jika kromosom pertama dipanaskan sebelum menodai Giemsa, maka pola pita akan dipelihara, namun warnanya berubah ke yang berlawanan, yaitu, pita gelap menjadi ringan, dan sebaliknya. Metode pewarnaan ini disebut reverse banding, atau metode R.Jika, sebelum aplikasi pewarna Giemsa, persiapan kromosom pertama kali diobati dengan asam dan kemudian dengan alkali, kemudian sentromer dan daerah lain yang kaya heterochromatin, yang mengandung sekuens DNA yang sangat berulang, diwarnai. Metode resolusi tinggi untuk pewarnaan kromosom diferensial juga telah dikembangkan. Mereka memungkinkan kita untuk mengidentifikasi hingga 800 band transversal pada haploid set kromosom.

Strip transversal yang diidentifikasi oleh pewarnaan diferensial disebut segmen. Karakter susunan segmen sepanjang kromosom berbeda, yang memungkinkan untuk melakukan identifikasi kromosom yang cukup akurat dalam kariotipe. Bentuk representasi kariotipe ideal dengan pola khas band pada setiap kromosom telah dikembangkan. Bentuk ini disebut ideogram.

Untuk kenyamanan mendeskripsikan kariotipe, sebuah sistem khusus diusulkan, di mana bahu kromosom pertama kali dibedakan: p - pendek dan q - panjang, - dan sentromer - n .Setiap bahu terbagi menjadi daerah, dan hitungannya turun dari sentromer. Setiap wilayah dibagi menjadi beberapa segmen, akunnya juga dimulai dengan segmen yang berada di dekat sentromer.

Bahan dari mana kromosom dibangun disebut kromatin. Ini terdiri dari DNA dan histones sekitarnya dan protein lainnya. Bagian kromatin, yang berwarna buruk oleh pewarna khusus untuk kromosom, disebut euchromatin, dan yang diwarnai secara intens adalah heterochromatin. Dipercaya bahwa daerah kromosom euchromatic mengandung gen yang diekspresikan secara aktif, daerah heterochromatin, sebaliknya, termasuk gen yang tidak aktif dan urutan DNA yang tidak mengekspresikan.

Struktur molekul kromosom cukup kompleks. Fungsi struktur ini adalah mengemas DNA sehingga sesuai dengan kromosom. Jika DNA genom diwakili sebagai spiral beruntai ganda biasa, maka akan berlanjut sampai 2 m. Saat mengemas DNA, prinsip spiral yang sama digunakan, namun diwakili oleh beberapa tingkatan. Sebagai hasil dari kemasan kompleks, panjang awal molekul DNA menurun dengan faktor 10.000.