Sitoloji Ders Notları PDF

SİTOGENETİK KROMOZOMLAR DR. ÖĞR. ÜYESİ: SEVİDE ŞENCAN ŞEYH EDEBALİ TIP FAKÜLTESİ TIBBİ BİYOLOJİ ANABİLİM DALI Genetik biliminin, kromozomların morfolojisi ve işlevleriyle birlikte sayısal ve yapısal düzensizliklerini ve bunlara neden olan mekanizmaları inceleyen dalı Sitogenetik olarak adlandırılmak...

SİTOGENETİK KROMOZOMLAR DR. ÖĞR. ÜYESİ: SEVİDE ŞENCAN ŞEYH EDEBALİ TIP FAKÜLTESİ TIBBİ BİYOLOJİ ANABİLİM DALI Genetik biliminin, kromozomların morfolojisi ve işlevleriyle birlikte sayısal ve yapısal düzensizliklerini ve bunlara neden olan mekanizmaları inceleyen dalı Sitogenetik olarak adlandırılmaktadır. Kromozomların mitoz ve mayoz sırasındaki davranışları, gen taşıyıcısı ve genetik bilginin aktarımında işlevsel birimler oldukları ve birtakım hastalıklarla ilişkilerinin anlaşılmasından sonra Sitogenetik daha da önem kazanmıştır. Kromozomlara bağlı düzensizliklerin neden olduğu hastalıkları ve kalıtım şekillerini inceleyen sitogenetik dalına ise Klinik/Tıbbi Sitogenetik denmektedir. 1857: Virchow insan kromozomlarını gördü. 1888: Waldeyer tarafından ilk defa kromozom sözcüğü kullanıldı. 1917: Wieman, X ve Y kromozomlarını tanımladı. Bunu takiben, uzun bir dönem insan kromozom sayısı konusunda farklı fikirler ileri sürüldü (2n için 16, 22, 24, 32, 36 ve 48 gibi). 1950: Hücre-doku kültürü teknikleri gelişmeye başladı. 1952: Hughes ve Hsu adlı araştırıcılar Kromozomların Metafazda kolşisin (colchicine-iğ ipliklerini kıran bir madde) ile durdurmayı deneyerek, hipotonik bir solüsyonla muamele edip hücrelerin şişmesini ve kromozomların iyice açılmasını sağladı. 1956: Tjio ve Levan adlı araştırıcılar fibroblast hücre kültüründe 46 kromozom saydı ve rakamı netleştirdi. 1959: Lejeune ve ark. Down sendromunda 21. kromozomun bir fazla olduğunu (47, XY/XX +21), Ford ve ark. Turner sendromunu (45,X) Jacobs ve ark. Klinefelter sendromunu (47,XXY) tanımladılar. 1960: Nowell tarafından hücre kültürlerinde fitohemaglütinin (mitojen –mitoza sevk edici bir bitki özütü-) kullanımıyla yüzlerce bölünen hücre elde edilmesi başarıldı. 1960: İnsan kromozomları uzunluk ve sentromer lokalizasyonuna göre tanımlandı. 1968: Caspersson tarafından kromozom bantlama tekniği geliştirildi. 1970: G, R, C ve NOR bantlama teknikleri başarılı bir şekilde uygulanmaya başlanmış ve bunu High-Resolution bantlama ve FISH teknikleri izlemiştir. Every nucleated eukaryotic somatic cell contains essentially the same blueprint—a set of genetic information collectively known as the genome. The tremendous potential for understanding the genetic basis for human development and disease led to the successful worldwide effort to sequence the entire human genome. We still need to understand how the human genome is organized and how to decipher the meaning of much of the human deoxyribonucleic acid (DNA) sequence. Just as the page you are reading contains letters that are arranged in discrete information units known as words and words are combined into sentences, paragraphs, chapters, and so on, DNA contains nucleotides arranged into genes, chromosomes, and so on (Figure 6.1). KROMOZOMLAR: Morfolojisi ve Sınıflandırılması  Bazik boyalarla boyanabilen ve kromatin denilen, nükleoprotein kompleksinden oluşurlar.  Her bir kromozom üzerinde çok sayıda bilgi taşındığından kromozomlarda meydana gelen sayısal ya da yapısal bozukluklar canlıda çok ciddi sorunlara neden olmaktadır.  Kromozomlar hücre bölünmesi sırasında genetik materyalin eşit şekilde paylaştırılmasını sağlayan taşıyıcı paketler olarak görev yaparlar.  Her türün kromozom sayısı sabittir.  Kromozom sayısı eşit olan türler olabilir ancak önemli olan yapı ve içeriktir.  İnsan kromozomlarının A, B, C, D, E, F ve G harfleri ile gösterilen 7 gruba ayrılarak sınıflandırılması 1960 yılında Denver'da yapılmıştır.  Daha sonraları belli aralıklarla yapılan bilimsel toplantılarda ISCN (Internetional System for Chromosome Nomenclature) standartları belirlenmiştir.  Karyotipleme yapılırken ve kromozomal düzensizlikler gösterilirken ISCN’de belirlenen kural ve simgeler kullanılır. Kromozom Morfolojisi ve Sayısı Karyotip, bir birey veya türün kromozom morfolojisi, sayısı ve büyüklüğüne göre belirli bir düzende sıralanmasıdır. Metafaz Plağı Karyotip Hücrelerin özel kültür teknikleriyle çoğaltılarak Kromozomlarının mitoz bölünmenin metafaz evresindeyken elde sıralanmış halidir. edilen kromozom takımıdır. belli bir sisteme göre Bir insan idiogramı İdiogram: Kromozomların şematik olarak gösterimidir ve bir hücre içindeki ölçüm ve gözlemlere dayanır. Bir insan idiogramı M G2 Profaz https://www.youtube.com/watch?v=57Q5V0HcIWU Metafaz Metafaz Kromozomu Kromozom (genel gösterim) Sentromer Kardeş kromatidler ‘S’ evresinde kopyalanmış olan DNA molekülü yoğunlaşmaya başlar (uzun kromozomlar bu evrede elde edilir). Metafaz evresinde ileri düzeyde yoğunlaşarak kromozom adını almış olan genetik materyalin her bir kopyası iyice fark edilir halde olup sentromer bölgesinde birbirlerine bağlıdır. Kromozom bu haliyle en belirgin bir yapıda olduğu için kromozom gösterimlerinde genelde bu şekil tercih edilir. Aslında bunlar kopya kromozomlardır (kardeş kromatidler), homologlarıyla karıştırılmaması için bundan sonraki şekillerde tek kopyalı olarak gösterilecektir. Kromozomların Genel Yapısı (Morfolojisi) Mitoz bölünmenin metafaz evresindeki kromozomlar ışık mikroskobu ile incelendiğinde gözlenen morfoklojik özellikler: Kromozom bantları; her bir kromozom için spesifik olup (homologlarda aynı) ayırıcı özelliklerden biridir. Farklı boyama teknikleri ile farklı şekilde bant paternleri elde edilir. p (kısa kol) q (uzun kol) (Biri anneden, biri de babadan) Sentromer Kromozomun en soluk boya alan kesimi olup, primer darlık olarak bilinir ve kromozom üzerindeki yerleşimi, kromozomun şeklini belirler. Her kromozomda yalnızca bir tanedir. Uygun teknikler kullanılarak spesifik olarak boyanabilir (CBantlama). Erken profazdan geç anafaza kadar kromozom için vazgeçilmez bir yapıdır. Bu bölge, hücre bölünmesi sırasında kromozomu mitotik iplikçiğe bağlayan protein Kinetokor kompleksinin bağlandığı alan olarak iş gören özgün DNA dizilerine sahiptir. Bu bağlantı, kromozomların anafaz evresindeki hareketinde ve kardeş hücrelere eşit ve düzenli olarak dağıtılmasında çok önemli rol oynar. Kinetokor Sentomer bölgesinde 65’e yakın proteinin oluşturduğu ve mikrotübullerin (iğ iplikçiklerinin) bağlandığı bir yapıdır. Mitotik kromozomlarda her biri bir kardeş kromatid üzerinde olmak üzere 2 adet kinetokor bulunur. Kinetokor yapı sentromere bağlanan iç kompleks bölgesi, orta bölge ve mikrotübullerin bağlandığı dış bölge olarak üç kısma ayrılmıştır. Kinetokor proteinlerinin bağlanma bölgesi olan sentromerde yer alan 120-180 baz çifti uzunluğunda ve A/T bakımından zengin DNA dizisine CEN DNA (Centromeric DNA) adı verilir. Bu diziler, anafaz sırasında kromozom hareketine yardımcı olmaktadır. Sentromerik proteinlerin başlıcaları CENP-A, CENP-B ve CENP-C’dir. Yüksek yapılı ökaryotlarda sentromerik diziler daha uzundur ve 5-10 baz çiftlik tekrarlayan dizilerden (tandem repeats) oluşurlar. Kinetokor kompleksi Maya kromozomların CEN bölgesinin analizi ile, ilk defa John Carbon ve Louis Clarke tarafından tanımlanan bir model sistem ortaya çıkarılmıştır. Satellit (Uydu) Akrosentrik kromozomlardaki pon pon görünümlü yapılardır. Bu kromozomların kısa kollarının uç bölgelerinde kromatinin kısmen gevşeyip (sap kısmı) daha sonra tekrar yoğunlaşarak (yuvarlak kısmı) bir yapı kazanmasıyla oluşur. Bu bölgeler interfaz evresinde çözünerek nükleolusu oluşturan kısımlardır (rRNA genlerinin bulunduğu bölgeler). D(13-15) ve G(21-22) grubu kromozomların hepsinin kısa kollarında bir satellit bulunur. İnsanlarda en fazla tanınan uydu DNA dizileri alfoid ailesidir. Çoğunlukla sentromer bölgesinde bulunur. Yaklaşık 1.71 bp uzunluğunda olan alfoid DNA motifi, toplam 3 milyon baz çifti olacak şekilde birbiri ardına tekrarlanır. Sentromerdeki bu çok sık tekrarlanan DNA’nın rolü çok açık değildir. Bu dizilerin transkripsiyona uğramadığı bilinmektedir. Sekonder darlık Sentromerden ayrı ikinci bir boğum veya darlık olarak tarif edilir. Sentromer bütün kromozomlarda bulunur. Sekonder darlık özellikle 1, 9, 16 numaralı kromozomlarda uzun kolunda heterokromatin bölgelerdir. Sentromere göre daha açık boyanır. Karyotip, mitotik kromozom setinin (Metafaz plağı) ISCN kurallarına göre morfolojik incelenmesi ile oluşturulur. Bu incelemede;  kromozom sayısı,  sentromerin yeri,  uzun kol-kısa kol oranı,  bant yapısı ve  satellit yapısı gibi kriterler dikkate alınmaktadır. Metafaz plağı İnsan kromozomları (2n = 46) DANVER Sınıflandırma Sitemine göre kromozom şekilleri A B p C A B E C A A F D B B G E F C D C D Sentromer q Satellit Sap Kısa kol (p) D H Metasentrik Sentromeri ortada ve iki kolu birbirine eşit Submetasentrik Akrosentrik Sentromeri merkezden uzak, iki kolu birbirine eşit değil Sentromeri bir uca çok yakın ve satellitli İnsan kromozomlarının yapısı bu üç şekildedir Telosentrik Sentromeri en uçta (normal insanda yok) Kromozom Grupları ve Sıralı hali (Karyotip) A B C D F E G Cinsiyet  A Grubu kromozomlar 1, 2, 3 numaralı kromozomlar, 1-3 metasentrik, 2 submetasentrik en büyük kromozomlardan oluşur. 1 nolu kromozom q (uzun) kolunda sekonder darlık vardır.  B Grubu kromozomlar 4, 5 numaralı Submedian kromozomlar  C Grubu kromozomlar 6-12 numaralı Submedian kromozomlar, 9 nolu kromozomda sekonder darlık vardır.  D Grubu kromozomlar 13, 14, 15 numaralı akrosentrik kromozomlar, üç kromozomun p (kısa) kolunda satellit bulunur  E Grubu kromozomlar 16 numaralı kromozom metasentrik, 17 ve 18 numaralı submetasentrik küçük kromozomlar, 16q kolunda sekonder darlık vardır  F Grubu kromozomlar 19, 20 numaralı küçük ve median kromozomlar bunların görünüşü kelebeğe benzer  G Grubu kromozomlar 21, 22 numaralı en küçük ve akrosentrik kromozomlar  EŞEY (GONOZOMAL) KROMOZOMLAR  X kromozomu, C grubu büyük kromozomlara benzer ve bu grup içerisindeki en büyük median kromozomdur. Büyüklük olarak 6. kromozomdan sonra gelir  Y kromozomu, G grubu büyük kromozomlara benzer. Büyüklük olarak 22. kromozomdan sonra gelir Kromozom Bantları (Kromomer) Işık mikroskobu altında, mayotik ve mitotik profazdaki kromozomların hemen hepsinde yoğunlaşmış kromatid ya da kromozom kesimleri görülür. Değişik yoğunlukta boya alan enine bantlar şeklinde görülen bu oluşumlara kromomer denir. Her bir tür için yer ve büyüklük bakımından sabit ve her kromozom için karakteristiktirler. Kromozomlardaki yapısal değişikliklerin belirlenmesinde kullanılır. Değişik boyama teknikleriyle her bir kromozomda farklı sayı ve yapıda bantlar elde edilebilmektedir.