Karaiotype, pre čo je to, chlapci, ako sa to robí

On Karaiotyp Je to fotografia kompletného súboru metafazických chromozómov, ktorá podrobne popisuje aspekty čísla a štruktúru toho istého. Odvetvie lekárskych a biologických vied, ktoré sú zodpovedné za štúdium chromozómov a chorôb súvisiacich s nimi, je známa ako cytogenetika.

Chromozómy sú štruktúry, v ktorých sú organizované gény obsiahnuté v kyseline deoxyribonukleovej (DNA). V eukaryotoch sa skladajú z chromatínu, histónu a komplexu proteínov DNA, ktorý je balený v jadre všetkých buniek.

Ľudská náklonnosť získaná flulescentnými farbivami (Zdroj: Plocem ~ commonswiki cez Wikimedia Commons

Bunky každej živej bytosti na Zemi majú konkrétny počet chromozómov. Napríklad baktérie majú iba jeden kruh, zatiaľ čo ľudia majú 46 organizovaných u 23 rovesníkov; A niektoré druhy vtákov majú až 80 chromozómov.

Na rozdiel od ľudských bytostí majú rastlinné bunky zvyčajne viac ako dve hry homológnych (rovnakých) chromozómov. Tento jav je známy ako polyploidia.

Všetky potrebné pokyny na rast a rozvoj životných, jednobunkových alebo mnohobunkových bytostí sú obsiahnuté v molekulách DNA, ktoré sú zaradené do chromozómov. Odtiaľto dôležitosť vedomostí o jej štruktúre a jej charakteristikách vzniká u druhu alebo u niektorého z jeho jednotlivcov.

Termín Karyotyp bol prvýkrát použitý v 20. rokoch 20. storočia Delaunay a Levitsky na označenie súčtu charakteristických fyzikálnych vlastností chromozómov: číslo, veľkosť a štrukturálne zvláštnosti týchto.

Odvtedy sa používa s rovnakým účelom v kontexte modernej vedy; a jeho štúdia sprevádza mnoho procesov klinickej diagnostiky rôznych chorôb u človeka.

[TOC]

Ľudský karyotyp

46 chromozómov (23 párov), ktoré tvoria ľudský genóm, sú známe ako ľudský karyotyp a ktoré sú usporiadané graficky podľa charakteristík, ako je veľkosť a vzor klapky, čo sa javí zjavné vďaka použitiu špeciálnych techník farbenia.

Schematické zastúpenie ľudského kakera (Zdroj: Mikael Häggström [verejná doména] cez Wikimedia Commons)

Z 23 párov chromozómov je iba od 1 do 22 usporiadaný podľa poradia veľkosti. V somatických bunkách, to znamená, v ne -sexuálnych bunkách, sa týchto 22 párov nachádza a v závislosti od pohlavia jednotlivca, či už mužov alebo žien, sa pridá dvojica x (ženy) alebo XY pár (mužov) (mužov) (mužov) (mužov) (mužov) (mužov) (mužov) (mužov) (mužov) sa pridá (mužov (muži) (muži) (mužov) muži) (muži).

Dvojice od 1 do 22 sa nazývajú autozomálne chromozómy a sú rovnaké u oboch pohlaví (mužov a samíc), zatiaľ čo pohlavné chromozómy, x a y, sa navzájom líšia.

Čo je karyotyp pre?

Hlavnou užitočnosťou karyotypu je podrobná znalosť chromozomálneho zaťaženia druhu a charakteristiky každého z jeho chromozómov.

Aj keď niektoré druhy sú polymorfné a polyploidy vo vzťahu k ich chromozómom, to znamená, že majú počas celého životného cyklu svoje premenlivé formy a počet, znalosť karyotypu vám zvyčajne umožňuje odvodiť veľa dôležitých informácií o nich.

Vďaka karyotypu je možné diagnostikovať chromozomálne zmeny v „veľkom rozsahu“, ktoré zahŕňajú veľké fragmenty DNA. U ľudí veľa chorôb alebo podmienok duševného postihnutia a iných fyzických defektov súvisí so závažnými chromozomálnymi zmenami.

Typy karyotypov

Karyotypy sú opísané podľa zápisu schváleného Medzinárodným systémom ľudskej cytogenetickej nomenklatúry (ISCN, angličtiny Medzinárodný systém ľudskej cytogenetickej nomenklatúry).

V tomto systéme má číslo priradené každému chromozómu spoločné s jeho veľkosťou a zvyčajne je objednané od najvyššieho po zníženie. Chromozómy sú prezentované v karyotypoch ako páry sesterských chromatidov s malým ramenom (p) vzhliadnuť.

Môže vám slúžiť: homológne chromozómy

Typy karyotypov sa vyznačujú technikami používanými na ich získanie. Všeobecne platí, že rozdiel spočíva v typoch farbenia alebo „označovania“, ktoré sa používajú na rozlíšenie chromozómu od iného.

Nižšie je stručné zhrnutie niektorých techník známych dodnes:

Pevné farbenie

V tomto sa farbivá ako Giemsa a orceín používajú na rovnomerné farbenie chromozómov. V súčasnosti sa používalo až do začiatku roku 1970, pretože boli jediné farbivá známe v tom čase.

Giemsa

Je to najpoužívanejšia technika v klasickej cytogenetike. Chromozómy sú predtým trávené Tripsinom a potom sú farbené. Vzor pásu získaný po zafarbení je špecifický pre každý chromozóm a umožňuje podrobné štúdie o jeho štruktúre.

Existujú alternatívne metódy k farbeniu Giemsa, ale ktoré vykazujú veľmi podobné výsledky, ako napríklad Q Bando a Reverz R pás (kde sú pozorované tmavé pásy, sú jasné pásy, ktoré sa získavajú pomocou G Bande).

Konštitutívna skupina C

Konkrétne zafarbuje heterochromatín, najmä ten v centroméroch. Tiež farbenie nejakého materiálu v krátkych ramenách akrocentrických chromozómov a distálnej oblasti dlhého ramena chromozómu a.

Replikačný pás

Používa sa na identifikáciu neaktívneho chromozómu X a znamená pridanie nukleotidového analógu (BrdU).

Zafarbenie striebra

Historicky sa používa na identifikáciu oblastí nukleárnych organizácií.

A/ DAPI Dynamic Stain

Je to fluorescenčná farbenie, ktorá odlišuje heterochromatín od chromozómov 1, 9, 15, 16 a chromozóm a ľudia. Používa sa najmä na rozlíšenie obrátenej duplikácie chromozómu 15.

Fluorescenčná hybridizácia In situ (Ryby)

Uznávaná za to, že je najväčším cytogenetickým pokrokom po 90. rokoch, je to výkonná technika, prostredníctvom ktorej je možné rozlíšiť submikroskopické delécie. Používajte fluorescenčné sondy, ktoré sa špecificky viažu na chromozomálne molekuly DNA a existuje viac variantov techniky.

Porovnávacia genómová hybridizácia (CGH)

Používa tiež fluorescenčné sondy na diferenciálne označenie DNA, ale používa známe porovnávacie vzory.

Ďalšie techniky

Ďalšie modernejšie techniky priamo nenaznačujú analýzu chromozomálnej štruktúry, ale skôr priame štúdium sekvencie DNA. Medzi nimi patria mikrorary, sekvenovanie a ďalšie techniky založené na amplifikácii PCR (polymerázová reťazová reakcia).

Ako je na tom karyotyp?

Existuje niekoľko techník na štúdium chromozómov alebo karyotypu. Niektoré sú sofistikovanejšie ako iné, pretože umožňujú zistiť malé nepostrehnuteľné zmeny najbežnejšie používanými metódami.

Cytogenetické analýzy na získanie karyotypu sa bežne vykonávajú z buniek prítomných v orálnej alebo krvnej sliznici (s použitím lymfocytov). V prípade štúdií vykonaných u novorodencov sú prevzaté z amniotickej tekutiny (invazívne techniky) alebo z krvných buniek plodu (neinvazívne techniky).

Dôvody, prečo sa vykonáva karyotyp, sú rôznorodé, ale mnohokrát sa vyrábajú na účely diagnózy chorôb, štúdií plodnosti alebo na zistenie príčin opakujúcich sa potratov alebo úmrtí a rakoviny plodu, okrem iného.

Kroky na vykonanie testu karyotypu sú nasledujúce:

1 Zastaviť vzorku (bez ohľadu na jej zdroj).

Oddelenie 2 buniek, priechod životne dôležitého významu najmä vo vzorkách krvi. V mnohých prípadoch je potrebné oddeliť rozdelené bunky od deliacich buniek pomocou špeciálnych chemických činidiel.

Môže vám slúžiť: prepis DNA

3-bunka. Niekedy je potrebné pestovať bunky v adekvátnom kultivačnom médiu, aby sa získalo väčšie množstvo z nich. To môže trvať viac ako pár dní, v závislosti od typu vzorky.

4-synchronizácia buniek. Na pozorovanie kondenzátov chromozómov vo všetkých kultivovaných bunkách súčasne je potrebné.

5 chromozómy z buniek. Ak ich chcete vidieť na mikroskope, musia sa chromozómy „brať“ z buniek. Zvyčajne sa to dosahuje pri liečbe riešením, ktoré ich spôsobujú, že explodujú a rozpadajú sa, a nechávajú chromozómy zadarmo.

6-bod. Ako je uvedené vyššie, chromozómy musia byť zafarbené jednou z mnohých dostupných techník, aby boli schopné ich pozorovať pod mikroskopom a vykonať zodpovedajúcu štúdiu.

7-analýza a počítať. Chromozómy sa podrobne pozorujú, aby sa určila ich identita (v prípade jej poznania vopred), jeho morfologické charakteristiky, ako je veľkosť, poloha centroméru a vzor klapky, počet chromozómov vo vzorke atď.

8. klasifikácia. Jednou z najprajších úloh cytogenetikov je klasifikácia chromozómov porovnaním ich charakteristík, pretože je potrebné určiť, ktorý chromozóm je ktorý. Je to tak preto, že vo vzorke je viac ako jedna bunka, bude viac ako pár toho istého chromozómu.

Chromozomálne zmeny

Pred opisom rôznych chromozomálnych zmien, ktoré môžu existovať, a ich následky na ľudské zdravie, je potrebné oboznámiť sa so všeobecnou morfológiou chromozómov.

Chromozomálna morfológia

Chromozómy sú štruktúry lineárneho vzhľadu a majú dve „ramená“, jeden malý (p) a väčší (Otázka), ktoré sú od seba oddelené regiónom známym ako Centromere, špecializované miesto DNA, ktoré sa podieľa na kotve mitotického vretena počas delenia mitotických buniek.

Centromere sa môže nachádzať v strede oboch ramien p a Otázka, Ďaleko od centra alebo vedľa ktoréhokoľvek z jeho koncov (metacentrické, submettacentrické alebo akrocentrické).

Na koncoch krátkych a dlhých ramien majú chromozómy „kapucky“ známe ako teloméry, ktoré sú sekvenciami konkrétnych DNA bohatých na opakované TTAGGG a ktoré sú zodpovedné za ochranu DNA a zabránenie fúzie medzi chromozómami.

Na začiatku bunkového cyklu sa chromozómy pozorujú ako jednotlivé chromatidy, ale ako bunky odpovedajú, tvoria sa dva sesterské chromatidy, ktoré zdieľajú rovnaký genetický materiál. Sú to tieto chromozomálne páry, ktoré sa pozorujú na fotografiách karyotypov.

Chromozómy majú rôzne stupne „obalov“ alebo „kondenzácie“: heterochromatín je najviac kondenzovaná forma a je transkripčne neaktívny, zatiaľ čo euchromatín zodpovedá najviac laxným oblastiam a je transkripčne aktívny.

V karyotype sa každý chromozóm vyznačuje, ako je zdôraznené vyššie, jeho veľkosťou, polohou jeho centroméru a vzorom klapky, keď sú farbené rôznymi technikami.

Chromozomálne abnormality

Z patologického hľadiska je možné špecifikovať špecifické chromozomálne zmeny, ktoré sa pravidelne pozorujú v ľudských populáciách, hoci iné zvieratá, rastliny a hmyz z nich nie sú vyňaté.

Anomálie musia urobiť mnohokrát s deléciami a duplikáciami oblastí chromozómu alebo úplných chromozómov.

Tieto defekty sú známe ako aneuploidie, čo sú chromozomálne zmeny, ktoré naznačujú stratu alebo zisk kompletného chromozómu alebo častí tohto. Straty sú známe ako monozomie a zisky ako trizomie a mnohé z nich sú smrteľné pre plody vo formácii.

Môže vám slúžiť: aneuploidia: Príčiny, typy a príklady

Môžu sa vyskytnúť aj prípady chromozomálnych investícií, kde sa poradie sekvencií génov zmení na prasknutia a súčasné chybné opravy oblasti chromozómu.

Translokácie sú tiež chromozomálne zmeny, ktoré zahŕňajú zmeny vo veľkých častiach chromozómov, ktoré sa vymieňajú medzi ne -homologickými chromozómami a môžu alebo nemusia byť recipročné.

Existujú tiež zmeny, ktoré súvisia s priamym poškodením v sekvencii génov obsiahnutých v chromozomálnej DNA; A existujú dokonca aj niektoré súvisiace s účinkami genomických „značiek“, ktoré so sebou môže materiál zdedený od jedného z rodičov priniesť.

Ľudské choroby zistené karyotypmi

Cytogenetická analýza chromozomálnych zmien pred a po narodení je nevyhnutná pre integrálnu klinickú starostlivosť o dojčatá, bez ohľadu na techniku ​​použitú na tento účel.

Downov syndróm je jednou z najbežnejšie detegovaných patológií zo štúdie karyotypu a súvisí s nedissemináciou chromozómu 21, takže je známa aj ako Trisomy 21.

Caraiotype ľudskej bytosti s trizómiou chromozómu 21 (zdroj: u.Siež. Program ministerstva energetiky ľudského genómu. [Verejná doména] cez Wikimedia Commons)

Niektoré typy rakoviny sa detegujú štúdiom karyotypu, vzhľadom na skutočnosť, že súvisia s chromozomálnymi zmenami, najmä s deléciou alebo duplikáciou génov priamo zapojených do onkogénnych procesov.

Niektoré typy autizmu sú diagnostikované z analýzy karyotypu a ukázalo sa, že u ľudí je duplikácia chromozómu 15 zapojená do niektorých z týchto patológií.

Medzi ďalšie patológie spojené s deléciami na chromozóme 15 patrí Prader-Williov syndróm, ktorý spôsobuje príznaky, ako je nedostatok svalového tonusu a respiračné nedostatky u dojčiat.

Syndróm „mačiek plač“ (od Francúzov Cri-du-chat) naznačuje stratu krátkeho ramena chromozómu 5 a jednou z najpriamejších metód diagnostiky je cytogenetická štúdia karyotypu.

Translokácia častí medzi chromozómami 9 a 11 charakterizuje pacientov trpiacich bipolárnou poruchou, špecificky súvisiacou s prerušením génu v chromozóme 11. Ďalšie defekty tohto chromozómu boli tiež pozorované pri rôznych zlyhaniach narodenia.

Podľa štúdie WEH a spolupracovníkov v roku 1993 má viac ako 30% pacientov trpiacich mnohopočetným myelómom a leukémiou v plazmatických bunkách starostí s chromozómami, ktorých štruktúry sú aberantné alebo abnormálne, najmä v chromozómoch 1, 11 a 14 a 14.

Odkazy

1. Alberts, b., Dennis, B., Hopkin, k., Johnson, a., Lewis, J., Raff, m.,... Walter, P. (2004). Základná bunková biológia. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Battaglia, e. (1994). Nukleozóm a nukleotyp: terminologická kritika. Karyológia, 47(3-4), 37-41.
3. Elsheikh, m., Wass, J. Do. H., & Conway, G. (2001). Autoimunitný syndróm štítnej žľazy u žien s Turnerovým syndrómom -spojenie s karyotypom. Klinická endokrinológia, 223-226.
4. Fergus, K. (2018). Varywell zdravie. Zdroj z www.Rozmery.com/Ako to-how-iS-a-Karyotype-Test-TEST-1120402
5. Gardner, R., & Miloval. (2018). Abnormality chromozómov Gardner a Steretland a genetické poradenstvo (5. vydanie.). New York: Oxford University Press.
6. Griffiths, a., Wessler, s., Lewontin, r., Gelbart, w., Suzuki, D., & Miller, J. (2005). Úvod do genetickej analýzy (8. vydanie.). Freeman, w. H. A spoločnosť.
7. Rodden, T. (2010). Genetika pre figuríny (2. vydanie.). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.
8. Schrock, e., Manoir, s., Veldman, T., Schoell, b., Wienberg, J., Nikto a.,… Ried, T. (Devätnásť deväťdesiat šiestich). Viacfarebné spektrálne karyotypity ľudských chromozómov. Veda, 273, 494-498.
9. Wang, t., Maierhofer, C., Speicher, m. R., Lengauer, C., Vogelstein, b., Kinzler, K. W., & Velculescu, V. A. (2002). Digitálne karyotypity. Pnas, 99(25), 16156-16161.