Struktur av kromosomer
Kärnan i varje somatisk cell i människokroppen innehåller 46 kromosomer. Den uppsättning kromosomer av varje individ, både normal och patologisk, kallas en karyotyp. Av de 46 kromosomer, kromosom uppsättning komponenter humana, 44 eller 22 par av autosomala kromosomer är, sista para - könskromosomer. Hos kvinnor, könskromosom konstitution normalt representeras av två X-kromosomer, medan män - kromosomer X och Y. I alla par kromosomer som autosomal eller kön, är en av kromosomen som erhållits från fadern, och den andra - från modern. Kromosomer av ett par kallas homologer eller homologa kromosomer. I könscellerna( spermatozoa och ägglossor) innehåller en haploid uppsättning kromosomer, det vill säga 23 kromosomer. Spermier är indelade i två typer, beroende på om de innehåller kromosom X eller Y. Alla ägg innehåller normalt endast kromosom X.
kromosomer syns tydligt efter den speciella färg under celldelning, när kromosomerna maximal spiraliserad. I detta fall avslöjas i varje kromosom en förträngning, som kallas en centromer. Centromeren delar kromosomen med en kort arm( betecknad med bokstaven "p") och en lång arm( betecknad med bokstaven "q").Centromeren bestämmer kromosoms rörelse under celldelning. I stället klassificeras kromosomcentromererna i flera grupper. Om centromeren ligger i mitten av kromosomen, då detta kallas metacenter kromosom om centromeren ligger närmare den ena änden av kromosomen, kallas det acrocentric. Vissa akrocentriska kromosomer har så kallade satelliter, vilka i en icke-delande cell bildar nukleol. Nukleolerna innehåller flera kopior av PPH K. Dessutom skiljer submetacentric kromosom där centromeren inte ligger i mitten av kromosomen, och en del flyttade till en av ändarna, men inte lika mycket som i acrocentric kromosomer.
Ändarna av varje arm i kromosomen kallas telomerer. Det har fastställts att telomerer spelar en viktig roll för att upprätthålla kromosomernas stabilitet. Telomererna innehåller ett stort antal upprepningar av en sekvens av nukleotider, de så kallade tandemrepetitionerna. Normalt är det under celldelning en minskning av antalet repeter i telomerer. Men varje gång de kompletteras med ett speciellt enzym kallat telomeras. En minskning av aktiviteten hos detta enzym leder till en förkortning av telomerer, som antas vara orsaken till celldöd, och följer normalt åldrande.
Innan differential färgning av kromosomer metoder för att skilja dem äkta, positionen för centromer och tillgången på satelliter. Tilldelade 5 grupper - från A till G, som är ganska väl separerade från varandra. Men inom grupperna representerade differentieringen av kromosomer vissa svårigheter. Detta förändrades när metoder för differentialkromosomfärgning utvecklades. En framträdande bidragsgivare till utvecklingen av dessa metoder var den ryska forskaren AF Zakharov.
Kromosompreparat kan framställas från alla kärnfissila somatiska celler. De erhålls ofta för perifera blodlymfocyter. Lymfocyter isoleras från venöst blod och överförs till en liten mängd näringsmedium med tillsats av fytohemagglutinin. Fytohemagglutinin stimulerar uppdelningen av lymfocyter. Då cellerna odlas vid 37 ° C under tre dagar, varefter tillsätts till lymfocytkultur kolkicin, vilket stoppar celldelningen i metafas, när kromosomerna kondens mest. Cellerna överförs till en bild, en hypotonisk NaCl-lösning tillsätts till dem. Cellerna brista, och kromosomerna flyter ut ur dem. Sedan följer fiksering och färgning av kromosomerna.
Under senare år har nya metoder för visualisering av kromosomer eller deras delar uppkommit. Metoderna är en kombination av cytogenetiska och molekylärgenetiska metoder. De är alla baserade på förmågan hos enkelsträngat DNA för att ansluta till en komplementär sekvens av genomiskt DNA lokaliserad i kromosomerna. Enkelsträngat DNA, som i detta fall är en DNA-prob specifikt färgämne är laddad, och efter anslutning till ett genomiskt DNA-sond lätt detekteras på kromosom preparat( så kallad metafas platta) när mikroskopi under ultraviolett ljus. Denna metod kallas "fluorescens in situ hybridisering".
Alla metoder tillåter detektion av kromosom målning deras strukturella organisation, vilket avspeglas i uppträdandet av tvärskiktningar, som varierar i olika kromosomer, liksom några andra detaljer.
Flera olika färgmetoder används för att identifiera enskilda kromosomer. Den vanligaste metoden är kromosomfärgningen av Giemsa-färgämnet. Kromosompreparaten med denna färgmetod behandlas först med trypsin, vilket avlägsnar proteinerna som finns i kromosomen. Därefter appliceras ett Giemsa-färgämne på preparatet, vilket i kromosomerna avslöjar ett mönster av ljus och mörka segment som är karakteristiska för var och en av dem. Vanligtvis kan upp till 400 segment räknas på en haploidsats. Om kromosomerna upphettas först före färgning av Giemsa, bevaras bandets mönster, men deras färg ändras till motsatt, dvs de mörka banden blir ljusa och vice versa. Denna färgmetod kallas omvänd bandning eller R-metod. Om, före appliceringen av Giemsa-färgämnet, behandlas kromosompreparatet först med syra och sedan med alkali färgas sedan centromerer och andra regioner rik på heterochromatin innehållande höggradigt upprepande DNA-sekvenser. Högupplösningsmetoder för differentialkromosomfärgning har också utvecklats. De tillåter oss att identifiera upp till 800 tvärgående band på den haploida uppsättningen kromosomer.
Transversella remsor som identifieras med differentiell färgering kallas segment. Karaktären hos arrangemanget av segment längs kromosomens längd är annorlunda, vilket gör det möjligt att genomföra en tillräckligt noggrann identifiering av varje kromosom i en karyotyp. En form av representation av en idealisk karyotyp med ett typiskt bandband på varje kromosom har utvecklats. Denna form kallas ett ideogram.
För att beskriva karyotypen beskrivs ett speciellt system, där kromosomens axlar förstärks: p - kort och q - lång, - och centromerer - n .Varje axel är uppdelad i regioner, och räkningen går från centromeren. Varje region är uppdelad i segment, vars konto också börjar med ett segment som ligger närmare centromeren.
Materialet från vilket kromosomerna är konstruerade kallas kromatin. Den består av DNA och de omgivande histonerna och andra proteiner. Den delen av kromatinet, som är dåligt färgad av speciella färgämnen för kromosomer, kallas eukromatin, och den som är intensivt färgad är heterochromatin. Det antas att eukromatiska regioner av kromosomer innehåller aktivt uttryckta gener, heterochromatinregioner, däremot innefattar inaktiva gener och icke-uttryckande DNA-sekvenser.
Den molekylära strukturen hos -kromosomer är ganska komplex. Funktionen hos denna struktur är att packa DNA så att den passar in i kromosomen. Om genomiskt DNA representerades som en vanlig dubbelsträngad spiral, skulle den sträcka sig till 2 m. Vid packning av DNA används samma spiralprincip, men den representeras av flera nivåer. Som en följd av komplex förpackning minskar DNA-molekylens initial längd med en faktor 10 000.