Structuur van chromosomen
De kern van elke somatische cel van het menselijk lichaam bevat 46 chromosomen. De reeks chromosomen van elk individu, zowel normaal als pathologisch, wordt een karyotype genoemd. Van de 46 chromosomen, humane chromosoom set componenten, 44 of 22 paren autosomale chromosomen, laatste alinea - geslachtschromosomen. Bij vrouwen, geslacht chromosoomsamenstelling normaal vertegenwoordigd door twee X-chromosomen, terwijl mannen - chromosomen X en Y. In alle paren van chromosomen als autosomaal of seks, is een van de chromosoom verkregen van de vader, en de tweede - van de moeder. Chromosomen van één paar worden homologen of homologe chromosomen genoemd. In de geslachtscellen( spermatozoa en eitjes) zit een haploïde set chromosomen, dat wil zeggen 23 chromosomen. Zaadcellen verdeeld in twee types, afhankelijk van of ze bevatten chromosoom X en Y. Alle eieren doorgaans bestaan chromosoom X.
chromosomen zijn duidelijk zichtbaar na de speciale kleur tijdens celdeling, wanneer de chromosomen maximale gespiraliseerde. Bovendien wordt in elk chromosoom een vernauwing onthuld, die een centromeer wordt genoemd. Het centromeer verdeelt het chromosoom door een korte arm( aangeduid met de letter "p") en een lange arm( aangeduid met de letter "q").Het centromeer bepaalt de beweging van het chromosoom tijdens celdeling. Op positie worden de chromosoomcentromeren in verschillende groepen geclassificeerd. Als het centromeer bevindt zich midden in het chromosoom, wordt dit metacentrische chromosoom genoemd, indien het centromeer bevindt dichter bij een uiteinde van het chromosoom, wordt het genoemd acrocentric. Sommige acrocentrische chromosomen hebben zogenaamde satellieten, die in een niet-deelnemende cel nucleoli vormen. Nucleoli bevatten meerdere kopieën van PPH K. Bovendien onderscheiden submetacentric chromosoom waarbij het centromeer zich niet in het midden van het chromosoom, en sommige verplaatst naar één van de einden, maar niet zoveel als in acrocentric chromosomen.
De uiteinden van elke arm van het chromosoom worden telomeren genoemd. Er is vastgesteld dat telomeren een belangrijke rol spelen bij het handhaven van de stabiliteit van chromosomen. De telomeren bevatten een groot aantal herhalingen van een reeks nucleotiden, de zogenaamde tandemherhalingen. Normaal gesproken is er tijdens celdeling een afname van het aantal van deze herhalingen in telomeren. Echter, elke keer dat ze worden voltooid met een speciaal enzym genaamd telomerase. Een afname van de activiteit van dit enzym leidt tot een verkorting van telomeren, waarvan wordt aangenomen dat dit de oorzaak is van celdood en die normaal gepaard gaat met veroudering.
Vóór het verschijnen van methoden voor differentiële chromosoomkleuring, onderscheiden ze zich door het substraat, de positie van de centromeer en de aanwezigheid van satellieten. Toegewezen 5 groepen - van A tot G, die redelijk goed van elkaar zijn gescheiden. Binnen de groepen vertegenwoordigde de differentiatie van chromosomen echter bepaalde moeilijkheden. Dit veranderde toen methoden voor differentiële chromosoomkleuring werden ontwikkeld. Een prominente bijdrage aan de ontwikkeling van deze methoden was de Russische wetenschapper AF Zakharov.
Chromosoompreparaten kunnen worden bereid uit alle nucleaire splijtbare somatische cellen. Ze worden vaak verkregen voor perifere bloedlymfocyten. Lymfocyten worden geïsoleerd uit veneus bloed en overgebracht naar een kleine hoeveelheid voedingsmedium met de toevoeging van fytohemagglutinine. Fytohemagglutinine stimuleert de verdeling van lymfocyten. Vervolgens worden de cellen gekweekt bij 37 ° C gedurende drie dagen, waarna wordt toegevoegd aan de lymfocytenkweek colchicine, blokkeert de celdeling in metafase chromosomen als de meest gecondenseerd. De cellen worden overgebracht naar een glaasje, er wordt een hypotonische NaCl-oplossing aan toegevoegd. Cellen barsten en de chromosomen stromen eruit. Dan volgt de fixatie en kleuring van de chromosomen.
In de afgelopen jaren zijn nieuwe methoden voor het visualiseren van chromosomen of hun onderdelen verschenen. De methoden zijn een combinatie van cytogenetische en moleculair genetische methoden. Ze zijn allemaal gebaseerd op het vermogen van enkelstrengig DNA om te binden aan de complementaire sequentie van genomisch DNA gelokaliseerd in chromosomen. Enkelstrengs DNA, die in dit geval een DNA probe die specifiek kleurstof geladen en na het aansluiten van een genomisch DNA-probe gemakkelijk te detecteren op chromosoom preparaat( zogenaamde metafaseplaat) bij microscopie onder ultraviolet licht. Deze methode heet "fluorescentiehybridisatieprobes in situ».
Alle werkwijzen maken detectie van chromosoom schilderen hun structurele organisatie, wat blijkt uit het optreden van cross-strepen, variërend in verschillende chromosomen, evenals enkele andere details.
Er worden verschillende kleurmethoden gebruikt om individuele chromosomen te identificeren. De meest gebruikte methode is de chromosoomkleuring van de Giemsa-kleurstof. De chromosoompreparaten met deze kleurmethode worden eerst behandeld met trypsine, dat de eiwitten in het chromosoom verwijdert. Vervolgens wordt een Giemsa-kleurstof aangebracht op het preparaat, dat op de chromosomen een patroon van lichte en donkere segmenten vertoont dat kenmerkend is voor elk van hen. Meestal kunnen maximaal 400 segmenten worden geteld op een haploïde set. Als chromosoom Giemsa voor het lakken wordt eerst verwarmd en vervolgens de banden tekening wordt opgeslagen, maar de kleur wordt omgekeerd, dwz. E. De donkere banden zijn licht, en vice versa. Deze methode van kleuren wordt reverse-banding of R-methode genoemd. Als toepassing Giemsa kleurstofpreparaat chromosomen eerst wordt behandeld met een zuur en alkali, vervolgens overwegend gekleurd centromeren, en andere gebieden die rijk heterochromatine bevattende vysokopovtoryayuschiesya DNA-sequentie. Hoge-resolutie methoden voor differentiële chromosoomkleuring zijn ook ontwikkeld. Ze stellen ons in staat om tot 800 transversale banden te identificeren op de haploïde set chromosomen.
Transversale stroken die worden geïdentificeerd door differentiële kleuring worden segmenten genoemd. De aard van de locatie langs de lengte van het chromosoom segmenten verschillend, waardoor een voldoende nauwkeurige identificatie van elk chromosoom in het karyotype. Een vorm van representatie van een ideaal karyotype met een typisch patroon van banden op elk chromosoom is ontwikkeld. Deze vorm wordt een ideogram genoemd.
Voor het gemak van karyotype beschrijvingen bood een bijzondere systeem waarin allereerst onderscheid tussen chromosoomarmen: p - q en korte - lange - en centromere - ce n .Elke schouder is verdeeld in regio's en de telling gaat van de centromeer. Elke regio is onderverdeeld in segmenten, waarvan de rekening ook begint met een segment dat zich dichter bij de centromeer bevindt.
Het materiaal waaruit de chromosomen zijn opgebouwd, wordt chromatine genoemd. Het bestaat uit DNA en de omliggende histonen en andere eiwitten. Dat deel van het chromatine, die enigszins gekleurd met speciale kleurstoffen aan chromosomen, de zogenaamde euchromatine, en een die intens wordt gekleurd - heterochromatine. Er wordt aangenomen dat euchromatische regio's van chromosomen actief tot expressie gebrachte genen bevatten, heterochromatine gebieden, in tegendeel, omvatten inactieve genen en niet tot expressie brengende DNA-sequenties.
De moleculaire structuur van -chromosomen is vrij complex. De functie van deze structuur is DNA in te pakken zodat het in het chromosoom past. Indien genomisch DNA werd in de vorm van een gebruikelijk dubbelstrengs helix zou worden uitgerekt tot 2 m. Het DNA verpakking wordt gebruikt allemaal hetzelfde principe spiraal, maar wordt vertegenwoordigd door een paar levels. Als gevolg van complexe verpakkingen neemt de initiële lengte van het DNA-molecuul met een factor van 10.000 af.