ХУМАНИ ХРОМОЗОМИ – ГРАДБА, ФУНКЦИЈА И КЛАСИФИКАЦИЈА

1. Што се хромозоми?

Хромозомите се структури во клеточното јадро кои го содржат генетскиот материјал (ДНК) и обезбедуваат негово правилно пренесување од една клетка во друга при клеточната делба. Тие се составени од ДНК и протеини (главно хистони) и претставуваат носители на гените.

Во човечкиот организам хромозомите ја носат целокупната наследна информација што го одредува:

• растот и развојот,
• морфолошките карактеристики,
• функциите на органите,
• биохемиските процеси,
• наследните болести и предиспозиции.

2. Број на хромозоми кај човекот

Човекот има 46 хромозоми, односно:

• 23 пара во секоја соматска клетка (диплоиден број: 2n = 46)
• 22 пара автозоми
• 1 пар полови хромозоми (X и Y)

Полови хромозоми

• Жените имаат 46,XX
• Мажите имаат 46,XY

Во половите клетки (гамети – сперматозоиди и јајце-клетки) бројот на хромозоми е 23 (хаплоиден број: n = 23).

3. Основна градба на хромозомот

Хромозомот најјасно се гледа во фазата метафаза од митоза, кога е максимално кондензиран.

Хромозомот е составен од:

• две сестрински хроматиди
• центромер
• теломери
• краци (p и q)
• кинетохор
• хроматин (ДНК + протеини)

4. Хроматин и пакување на ДНК

ДНК во клетката е многу долга, па мора да биде организирана во компактна форма. Затоа се комбинира со протеини и формира хроматин. Хроматинот постои во две форми:

Еухроматин - „лабаво“ пакуван, генетски активен, тука најчесто се транскрибираат гени

Хетерохроматин - силно кондензиран, генетски помалку активен или неактивен. Често се наоѓа околу центромерот и теломерите

5. Хроматида

Хроматида е една од двете идентични копии на хромозомот кои настануваат по репликација на ДНК (во S-фаза од клеточниот циклус). Во метафаза секој хромозом има две сестрински хроматиди. Тие се поврзани во пределот на центромерот. Во анафаза хроматидите се раздвојуваат и стануваат самостојни хромозоми.

6. Центромер

Центромерот е стеснет дел од хромозомот каде што двете сестрински хроматиди се најсилно поврзани. Функции на центромерот:

• обезбедува правилно прицврстување на хромозомите за делбеното вретено
• овозможува правилна распределба на хромозомите во двете ќерки клетки

ја дели хромозомската структура на:

краток крак (p) (petit)

долг крак (q)

Центромерот содржи специфични повторувачки ДНК секвенци (сателитска ДНК).

7. Кинетохор

Кинетохорот е протеински комплекс кој се формира на површината на центромерот и претставува „приклучна точка“ за микротубулите од делбеното вретено. Главна функција на кинетохорот:

• прикачување на хромозомот за микротубулите
• движење на хромозомите кон половите на клетката
• контрола на правилното разделување (спречување на анеуплоидии)

Кинетохорот е клучен за точна митоза и мејоза.

8. Теломери

Теломерите се крајните делови на хромозомите, составени од повторувачки ДНК секвенци (кај човекот најчесто TTAGGG). Улога на теломерите:

• ја штитат ДНК од деградација
• спречуваат слепување на хромозомите
• имаат улога во стареење и канцерогенеза

Со секоја клеточна делба теломерите се скратуваат (освен во клетки со активна теломераза, како герминативни и канцер клетки).

9. Хромонема

Хромонемата е тенка нишка во составот на хроматидата, која претставува „основна влакнеста структура“ од која е изграден хромозомот. Хромонемата е:

• составена од ДНК и протеини
• во интерфаза е релативно „развиена“
• при делба се кондензира во видлив хромозом

10. Краци на хромозомот

Секој хромозом има:

p крак (краток)

q крак (долг)

Односот помеѓу p и q рамо е основа за класификација според положбата на центромерот.

11. Класификација на хромозоми според положбата на центромерот

Хромозомите се делат на:

1. Метацентрични - центромерот е во средина. p и q краците се речиси еднакви.

2. Субметацентрични - центромерот е малку поместен. p кракот е пократок од q

3. Акроцентрични - центромерот е блиску до крајот. p кракот е многу краток. Често имаат сателити. 

Кај човекот нема телоцентрични хромозоми (каде центромерот е на самиот крај).

12. Сателити и секундарни стеснувања

Некои акроцентрични хромозоми имаат мал дел наречен сателит, одделен со секундарно стеснување. Овие делови содржат NOR региони (nucleolar organizer regions) кои кодираат рРНК и учествуваат во формирање на јадренце.

13. Хуман кариотип

Кариотип е целокупниот хромозомски состав на една индивидуа, опишан според: број, големина, форма, положба на центромер, карактеристични траки.

Пример за кариотип

• 46,XX (женски нормален)
• 46,XY (машки нормален)
• 47,XX,+21 (Даун синдром)
• 45,X (Тернер синдром)

Кариотипот е генетска „лична карта“ на клетката.

14. Кариограм

Кариограм е фотографски или дигитален приказ на сите хромозоми во метафаза, подредени по парови и по големина. Во кариограм хромозомите се групираат:

• по големина (од најголеми кон најмали)
• по позиција на центромерот
• по карактеристични пруги (G-banding)

Кариограмот се добива во лабораторија со цитогенетски методи.

15. Идиограм

Идиограм е шематски (цртежен) приказ на хромозомите, каде што се прикажани: должината, положбата на центромерот, пругите, региони и подрегиони.

Идиограмот е стандарден модел што се користи за:

• споредување на хромозомите
• означување на генски локации
• цитогенетски анализи

На пример, кога се кажува „7q31“, тоа значи:

• хромозом 7
• долго крак (q)
• регион 3
• трака 1

16. Групна класификација на хуманите хромозоми (A–G групи)

Човечките хромозоми се поделени во 7 групи според големина и центромерска позиција:

Група A (хромозоми 1–3) најголеми хромозоми, метацентрични и субметацентрични. Содржат голем број гени.

Група B (хромозоми 4–5) големи, субметацентрични.

Група C (хромозоми 6–12 + X) средно големи, субметацентрични, X хромозомот припаѓа тука.

Група D (хромозоми 13–15) средно големи, акроцентрични, имаат сателити (NOR региони).

Група E (хромозоми 16–18) релативно мали, 16 е метацентричен, 17 и 18 субметацентрични.

Група F (хромозоми 19–20) мали, метацентрични.

Група G (хромозоми 21–22 + Y) најмали, акроцентрични, 21 и 22 имаат сателити. Y е акроцентричен, но нема значајни сателити.

17. Функции на хромозомите

Хромозомите имаат неколку основни функции:

1. Носители на наследната информација - Гените се распоредени долж хромозомите.

2. Контрола на клеточниот метаболизам - Преку генска експресија се синтетизираат протеини и ензими.

3. Репликација и пренос на ДНК - Во клеточната делба, хромозомите мора точно да се удвојат и распределат.

4. Обезбедување генетска стабилност - Преку центромер, кинетохор и теломери се спречува неправилна поделба.

5. Генетска варијабилност 

Во мејоза се случуваат:

• кросинговер
• рекомбинација
• независна распределба

18. Значење на кариотипизацијата

Кариотипизацијата се користи за дијагностика на:

• Даун синдром (трисомија 21)
• Едвардс синдром (трисомија 18)
• Патау синдром (трисомија 13)
• Тарнер синдром (45,X)
• Клинефелтер синдром (47,XXY)
• структурни абнормалности (делеции, дупликации, транслокации)

19. Заклучок

Хуманите хромозоми претставуваат високо организирани структури составени од ДНК и протеини, кои ја носат и регулираат наследната информација. Нивната градба (центромер, кинетохор, хроматида, хромонема и теломери) е директно поврзана со нивната улога во клеточната делба и стабилноста на геномот. Класификацијата по групи (A–G) и методите како кариотип, кариограм и идиограм се основа за цитогенетиката и дијагностика на бројни хромозомски нарушувања.