Kromozom
| Üzerine bir serinin parçası ⓘ |
| Genetik |
|---|
 |
|
|
şablon)
Kategori
Kromozom, bir organizmanın genetik materyalinin bir kısmını veya tamamını içeren uzun bir DNA molekülüdür. Ökaryotik kromozomların çoğu, şaperon proteinlerinin yardımıyla DNA molekülüne bağlanan ve bütünlüğünü korumak için onu yoğunlaştıran histon adı verilen paketleme proteinlerini içerir. Bu kromozomlar, transkripsiyonel düzenlemede önemli bir rol oynayan karmaşık bir üç boyutlu yapı sergiler. ⓘ
Kromozomlar normalde ışık mikroskobu altında sadece hücre bölünmesinin metafazı sırasında görülebilir (tüm kromozomların yoğunlaşmış formda hücrenin merkezinde hizalandığı yer). Bu gerçekleşmeden önce, her kromozom kopyalanır (S fazı) ve her iki kopya da bir sentromer tarafından birleştirilir, bu da sentromer ekvatoral olarak yerleştirilmişse X şeklinde bir yapı (yukarıda resmedilmiştir) veya sentromer distal olarak yerleştirilmişse iki kollu bir yapı ile sonuçlanır. Birleşen kopyalar artık kardeş kromatidler olarak adlandırılır. Metafaz sırasında X şeklindeki yapı metafaz kromozomu olarak adlandırılır, bu yapı oldukça yoğundur ve bu nedenle ayırt edilmesi ve incelenmesi en kolay yapıdır. Hayvan hücrelerinde kromozomlar, kromozom ayrımı sırasında anafazda en yüksek sıkışma seviyesine ulaşır. ⓘ
Mayoz bölünme ve ardından eşeyli üreme sırasında kromozomal rekombinasyon genetik çeşitlilikte önemli bir rol oynar. Bu yapılar kromozomal istikrarsızlık ve translokasyon olarak bilinen süreçler yoluyla yanlış manipüle edilirse, hücre mitotik felakete uğrayabilir. Genellikle bu durum hücrenin kendi ölümüne yol açan apoptozu başlatmasını sağlar, ancak bazen hücredeki mutasyonlar bu süreci engeller ve böylece kanserin ilerlemesine neden olur. ⓘ
Bazıları kromozom terimini daha geniş bir anlamda, ışık mikroskobu altında görülebilen ya da görülemeyen, hücrelerdeki bireyselleştirilmiş kromatin kısımlarını ifade etmek için kullanmaktadır. Diğerleri ise bu kavramı daha dar bir anlamda, hücre bölünmesi sırasında yüksek yoğunlaşma nedeniyle ışık mikroskobu altında görülebilen bireyselleşmiş kromatin kısımlarını ifade etmek için kullanmaktadır. ⓘ
Kromozom, (Yunanca, chromos (renk), soma (vücut)); DNA'nın "histon" proteinleri etrafına sarılmasıyla, yoğunlaşarak oluşturduğu, canlılarda kalıtımı sağlayan genetik birimlerdir. Kromozomlar mikrometre boyutunda olup elektron mikroskobu ile görüntülenebilmektedirler. ⓘ
Hücre, bitkisel ya da hayvansal her türlü yaşam biçiminin en küçük birimidir. Her hücre bir sitoplazma ve çekirdekten meydana gelir. (Prokaryot canlılar hariç) Kromozomlar hücre çekirdeği içinde bulunurlar ve ipliksi yapıdadırlar. Kromozomlar, molekül yapıları çok iyi bilinen DNA (deoksiribo nükleik asit) zinciri ile histon denilen protein zincirinden oluşur. DNA zincirleri de özgül proteinleri sentezlemekle görevli gen adı verilen birimlerden oluşur. ⓘ
Etimoloji
Kromozom kelimesi (/ˈkroʊməˌsoʊm, -ˌzoʊm/) Yunanca χρῶμα (chroma, "renk") ve σῶμα (soma, "vücut") kelimelerinden gelir ve belirli boyalarla güçlü bir şekilde boyanmalarını tanımlar. Bu terim Alman anatomist Heinrich Wilhelm Waldeyer tarafından, hücre bölünmesini keşfeden Walther Flemming tarafından ortaya atılan kromatin terimine atıfta bulunularak ortaya atılmıştır. ⓘ
Erken dönem karyolojik terimlerden bazılarının modası geçmiştir. Örneğin, Kromatin (Flemming 1880) ve Kromozom (Waldeyer 1888), her ikisi de renksiz bir duruma renk atfetmektedir. ⓘ
Keşif tarihi
Alman bilim insanları Schleiden, Virchow ve Bütschli, bugün kromozom olarak bilinen yapıları tanıyan ilk bilim insanları arasındaydı. ⓘ
Theodor Boveri, 1880'lerin ortalarında başlayan bir dizi deneyde, 'kromozom sürekliliği' ve 'kromozom bireyselliği' olarak bilinen iki kavramla, kromozomların kalıtımın vektörleri olduğunun aydınlatılmasına kesin katkılarda bulundu. ⓘ
Wilhelm Roux her kromozomun farklı bir genetik konfigürasyon taşıdığını öne sürdü ve Boveri bu hipotezi test edip doğrulayabildi. Gregor Mendel'in daha önceki çalışmalarının 1900'lerin başında yeniden keşfedilmesinin de yardımıyla Boveri, kalıtım kuralları ile kromozomların davranışları arasındaki bağlantıya işaret edebildi. Boveri iki kuşak Amerikalı sitologları etkilemiştir: Edmund Beecher Wilson, Nettie Stevens, Walter Sutton ve Theophilus Painter Boveri'den etkilenmiştir (Wilson, Stevens ve Painter aslında onunla birlikte çalışmıştır). ⓘ
Wilson, ünlü ders kitabı The Cell in Development and Heredity'de (Gelişim ve Kalıtımda Hücre) Boveri ve Sutton'ın (her ikisi de 1902 civarında) bağımsız çalışmalarını, kalıtımın kromozom teorisine Boveri-Sutton kromozom teorisi adını vererek birleştirmiştir (isimler bazen tersine çevrilmiştir). Ernst Mayr, teorinin bazı ünlü genetikçiler tarafından hararetle tartışıldığını belirtmektedir: William Bateson, Wilhelm Johannsen, Richard Goldschmidt ve T.H. Morgan, hepsi de oldukça dogmatik bir düşünce yapısına sahipti. Sonunda, Morgan'ın kendi laboratuvarındaki kromozom haritalarından tam bir kanıt geldi. ⓘ
İnsan kromozomlarının sayısı 1923 yılında Theophilus Painter tarafından yayınlandı. Mikroskopla yaptığı incelemede 24 çift saydı, bu da 48 kromozom anlamına geliyordu. Painter'ın hatası başkaları tarafından da kopyalandı ve ancak 1956 yılında Endonezya doğumlu sitogenetikçi Joe Hin Tjio tarafından gerçek sayı olan 46 belirlendi. ⓘ
Prokaryotlar
Prokaryotlar - bakteriler ve arkeler - tipik olarak tek bir dairesel kromozoma sahiptir, ancak birçok varyasyon mevcuttur. Bazı yazarların genofor olarak adlandırmayı tercih ettiği çoğu bakterinin kromozomları, endosimbiyotik bakteriler Candidatus Hodgkinia cicadicola ve Candidatus Tremblaya princeps'te yalnızca 130.000 baz çiftinden, toprakta yaşayan bakteri Sorangium cellulosum'da 14.000.000 baz çiftinden daha fazlasına kadar değişebilir. Borrelia cinsi spiroketler, Lyme hastalığının nedeni olan Borrelia burgdorferi gibi tek bir doğrusal kromozom içeren bakterilerle bu düzenlemenin dikkate değer bir istisnasıdır. ⓘ
Dizilerdeki yapı
Prokaryotik kromozomlar, ökaryotlara göre daha az diziye dayalı yapıya sahiptir. Bakteriler tipik olarak replikasyonun başladığı tek bir noktaya (replikasyon orijini) sahipken, bazı arkealar birden fazla replikasyon orijini içerir. Prokaryotlardaki genler genellikle operonlarda düzenlenir ve ökaryotların aksine genellikle intron içermez. ⓘ
DNA paketleme
Prokaryotlar çekirdeğe sahip değildir. Bunun yerine, DNA'ları nükleoid adı verilen bir yapı içinde organize edilmiştir. Nükleoid farklı bir yapıdır ve bakteri hücresinin tanımlanmış bir bölgesini kaplar. Ancak bu yapı dinamiktir ve bakteri kromozomu ile ilişkili olan bir dizi histon benzeri proteinin eylemleriyle korunur ve yeniden şekillendirilir. Arkealarda, kromozomlardaki DNA daha da organize olup, DNA ökaryotik nükleozomlara benzer yapılar içinde paketlenmiştir. ⓘ
Bazı bakteriler ayrıca plazmidler veya diğer ekstrakromozomal DNA'lar içerir. Bunlar sitoplazmada hücresel DNA içeren ve yatay gen transferinde rol oynayan dairesel yapılardır. Prokaryotlarda (bkz. nükleoidler) ve virüslerde, DNA genellikle yoğun bir şekilde paketlenir ve organize edilir; arkeler söz konusu olduğunda, ökaryotik histonlara homoloji yoluyla ve bakteriler söz konusu olduğunda, histon benzeri proteinler tarafından. ⓘ
Bakteriyel kromozomlar bakterinin plazma zarına bağlanma eğilimindedir. Moleküler biyoloji uygulamalarında bu durum, parçalanmış bakterilerin santrifüjlenmesi ve membranların (ve bağlı DNA'nın) peletlenmesi yoluyla plazmid DNA'dan izole edilmesini sağlar. ⓘ
Prokaryotik kromozomlar ve plazmidler, ökaryotik DNA gibi, genellikle süper sarmaldır. Transkripsiyon, düzenleme ve replikasyona erişim için DNA'nın önce gevşemiş haline bırakılması gerekir. ⓘ
Ökaryotlar
Her ökaryotik kromozom, proteinlerle ilişkili uzun doğrusal bir DNA molekülünden oluşur ve kromatin adı verilen kompakt bir protein ve DNA kompleksi oluşturur. Kromatin, bir organizmanın DNA'sının büyük çoğunluğunu içerir, ancak maternal olarak kalıtılan küçük bir miktar mitokondride bulunabilir. Kırmızı kan hücreleri gibi birkaç istisna dışında çoğu hücrede bulunur. ⓘ
Histonlar, kromozom organizasyonunun ilk ve en temel birimi olan nükleozomdan sorumludur. ⓘ
Ökaryotlar (bitkiler, mantarlar ve hayvanlarda bulunanlar gibi çekirdeği olan hücreler) hücrenin çekirdeğinde bulunan çok sayıda büyük doğrusal kromozoma sahiptir. Her kromozomun bir sentromeri ve sentromerden çıkan bir veya iki kolu vardır, ancak çoğu durumda bu kollar bu şekilde görünmez. Buna ek olarak, çoğu ökaryot küçük bir dairesel mitokondriyal genoma sahiptir ve bazı ökaryotlar ek küçük dairesel veya doğrusal sitoplazmik kromozomlara sahip olabilir. ⓘ
Ökaryotların nükleer kromozomlarında, yoğunlaşmamış DNA yarı düzenli bir yapıda bulunur ve burada histonların (yapısal proteinler) etrafına sarılarak kromatin adı verilen kompozit bir malzeme oluşturur. ⓘ
İnterfaz kromatini
DNA'nın nükleozomlar halinde paketlenmesi 10 nanometrelik bir lifin oluşmasına neden olur ve bu lif 30 nm'lik liflere kadar yoğunlaşabilir. İnterfaz çekirdeklerindeki ökromatinin çoğunun 30 nm'lik lifler şeklinde olduğu görülmektedir. Kromatin yapısı daha dekondense durumdadır, yani 10 nm'lik konformasyon transkripsiyona izin verir. ⓘ
İnterfaz sırasında (hücrenin bölünmediği hücre döngüsü dönemi), iki tür kromatin ayırt edilebilir:
- Aktif olan DNA'dan oluşan ökromatin, örneğin protein olarak ifade edilir.
- Heterokromatin, çoğunlukla inaktif DNA'dan oluşur. Kromozomal aşamalar sırasında yapısal amaçlara hizmet ediyor gibi görünmektedir. Heterokromatin ayrıca iki türe ayrılabilir:
- Hiçbir zaman ifade edilmeyen konstitütif heterokromatin. Sentromer etrafında bulunur ve genellikle tekrarlayan diziler içerir.
- Bazen ifade edilen fakültatif heterokromatin. ⓘ
Metafaz kromatini ve bölünme
Mitoz veya mayoz bölünmenin (hücre bölünmesi) erken aşamalarında, kromatin çift sarmal giderek daha fazla yoğunlaşır. Erişilebilir genetik materyal olarak işlev görmeyi bırakırlar (transkripsiyon durur) ve kompakt taşınabilir bir form haline gelirler. 30 nm'lik kromatin liflerinden oluşan ilmeklerin, mitotik hücrelerin kompakt metafaz kromozomlarını oluşturmak için kendi üzerlerine daha fazla katlandığı düşünülmektedir. DNA böylece yaklaşık 10.000 kat yoğunlaşır. ⓘ
Kondensin, TOP2A ve KIF4 gibi proteinlerden oluşan kromozom iskelesi, kromatinin kompakt kromozomlar halinde tutulmasında önemli bir rol oynar. 30 nm yapısındaki ilmekler, iskele ile daha da yoğunlaşarak daha üst düzey yapılara dönüşür. ⓘ
Bu son derece kompakt form, tek tek kromozomları görünür kılar ve klasik dört kollu yapıyı, sentromerde birbirine bağlı bir çift kardeş kromatidi oluştururlar. Daha kısa kollara p kolları (Fransızca petit, küçük) ve daha uzun kollara q kolları denir (q, Latin alfabesinde p'den sonra gelir; q-g "grande"; alternatif olarak bazen q'nun Fransızca'da kuyruk anlamına gelen queue'nun kısaltması olduğu söylenir). Bu, bireysel kromozomların optik mikroskopla görülebildiği tek doğal bağlamdır. ⓘ
Mitotik metafaz kromozomları en iyi ardışık kromatin ilmeklerinin doğrusal olarak organize edilmiş uzunlamasına sıkıştırılmış bir dizisi ile tanımlanır. ⓘ
Mitoz sırasında mikrotübüller hücrenin karşıt uçlarında bulunan sentrozomlardan büyür ve ayrıca her kardeş kromatidde bir tane bulunan kinetokor adı verilen özel yapılarda sentromere bağlanır. Kinetokorlar bölgesindeki özel bir DNA baz dizisi, özel proteinlerle birlikte bu bölgede daha uzun süreli bağlanma sağlar. Mikrotübüller daha sonra kromatidleri sentrozomlara doğru çeker, böylece her yavru hücre bir kromatid setini miras alır. Hücreler bölündükten sonra kromatidler çözülür ve DNA tekrar kopyalanabilir. Görünüşlerine rağmen, kromozomlar yapısal olarak oldukça yoğundur, bu da bu dev DNA yapılarının bir hücre çekirdeği içinde yer almasını sağlar. ⓘ
İnsan kromozomları
İnsanlardaki kromozomlar iki türe ayrılabilir: otozomlar (vücut kromozomları) ve allozom (cinsiyet kromozomları). Belirli genetik özellikler kişinin cinsiyetiyle bağlantılıdır ve cinsiyet kromozomları aracılığıyla aktarılır. Otozomlar genetik kalıtsal bilginin geri kalanını içerir. Hücre bölünmesi sırasında hepsi aynı şekilde hareket eder. İnsan hücreleri 23 çift kromozoma sahiptir (22 çift otozom ve bir çift cinsiyet kromozomu), bu da hücre başına toplam 46 kromozom demektir. Bunlara ek olarak, insan hücreleri mitokondriyal genomun yüzlerce kopyasına sahiptir. İnsan genomunun dizilimi, kromozomların her biri hakkında çok sayıda bilgi sağlamıştır. Aşağıda, Sanger Enstitüsü'nün Omurgalı Genomu Açıklama (VEGA) veritabanındaki insan genomu bilgilerine dayanarak kromozomlar için istatistikleri derleyen bir tablo bulunmaktadır. Gen sayısı, kısmen gen tahminlerine dayandığı için bir tahmindir. Toplam kromozom uzunluğu da, dizilenmemiş heterokromatin bölgelerinin tahmini boyutuna dayanan bir tahmindir. ⓘ
| Kromozom | Genler | Toplam baz çifti | Bazların %'si | Dizilenmiş baz çiftleri | Dizilenmiş baz çiftlerinin %'si |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2000 | 247,199,719 | 8.0 | 224,999,719 | 91.02% |
| 2 | 1300 | 242,751,149 | 7.9 | 237,712,649 | 97.92% |
| 3 | 1000 | 199,446,827 | 6.5 | 194,704,827 | 97.62% |
| 4 | 1000 | 191,263,063 | 6.2 | 187,297,063 | 97.93% |
| 5 | 900 | 180,837,866 | 5.9 | 177,702,766 | 98.27% |
| 6 | 1000 | 170,896,993 | 5.5 | 167,273,993 | 97.88% |
| 7 | 900 | 158,821,424 | 5.2 | 154,952,424 | 97.56% |
| 8 | 700 | 146,274,826 | 4.7 | 142,612,826 | 97.50% |
| 9 | 800 | 140,442,298 | 4.6 | 120,312,298 | 85.67% |
| 10 | 700 | 135,374,737 | 4.4 | 131,624,737 | 97.23% |
| 11 | 1300 | 134,452,384 | 4.4 | 131,130,853 | 97.53% |
| 12 | 1100 | 132,289,534 | 4.3 | 130,303,534 | 98.50% |
| 13 | 300 | 114,127,980 | 3.7 | 95,559,980 | 83.73% |
| 14 | 800 | 106,360,585 | 3.5 | 88,290,585 | 83.01% |
| 15 | 600 | 100,338,915 | 3.3 | 81,341,915 | 81.07% |
| 16 | 800 | 88,822,254 | 2.9 | 78,884,754 | 88.81% |
| 17 | 1200 | 78,654,742 | 2.6 | 77,800,220 | 98.91% |
| 18 | 200 | 76,117,153 | 2.5 | 74,656,155 | 98.08% |
| 19 | 1500 | 63,806,651 | 2.1 | 55,785,651 | 87.43% |
| 20 | 500 | 62,435,965 | 2.0 | 59,505,254 | 95.31% |
| 21 | 200 | 46,944,323 | 1.5 | 34,171,998 | 72.79% |
| 22 | 500 | 49,528,953 | 1.6 | 34,893,953 | 70.45% |
| X (cinsiyet kromozomu) | 800 | 154,913,754 | 5.0 | 151,058,754 | 97.51% |
| Y (cinsiyet kromozomu) | 200 | 57,741,652 | 1.9 | 25,121,652 | 43.51% |
| Toplam | 21,000 | 3,079,843,747 | 100.0 | 2,857,698,560 | 92.79% |
Çeşitli organizmalarda sayı
Ökaryotlarda
Ökaryotlardaki kromozom sayısı oldukça değişkendir (tabloya bakınız). Aslında, kromozomlar kaynaşabilir veya kırılabilir ve böylece yeni karyotiplere dönüşebilir. Kromozomlar yapay olarak da kaynaştırılabilir. Örneğin, mayanın 16 kromozomu tek bir dev kromozom halinde kaynaştırılmış ve hücreler sadece biraz azaltılmış büyüme oranlarıyla hala yaşayabilmiştir. ⓘ
Aşağıdaki tablolar bir hücre çekirdeğindeki toplam kromozom sayısını (cinsiyet kromozomları dahil) vermektedir. Örneğin, ökaryotların çoğu diploiddir, her biri iki homolog çift olarak bulunan 22 farklı otozom tipine ve iki cinsiyet kromozomuna sahip olan insanlar gibi. Bu da toplamda 46 kromozom anlamına gelir. Hekzaploid olan ve yedi farklı kromozom tipinin altı kopyasına sahip olan ekmeklik buğday gibi diğer organizmalarda kromozom tiplerinin ikiden fazla kopyası vardır - toplamda 42 kromozom. ⓘ
|
|
|
Belirli bir ökaryotik türün normal üyelerinin hepsi aynı sayıda nükleer kromozoma sahiptir (tabloya bakınız). Diğer ökaryotik kromozomlar, yani mitokondriyal ve plazmid benzeri küçük kromozomların sayısı çok daha değişkendir ve hücre başına binlerce kopya olabilir. ⓘ
Eşeysiz üreyen türler, tüm vücut hücrelerinde aynı olan bir kromozom setine sahiptir. Bununla birlikte, eşeysiz türler haploid veya diploid olabilir. ⓘ
Eşeyli üreyen türlerin somatik hücreleri (vücut hücreleri) diploid [2n] olup, biri anneden diğeri babadan gelen iki kromozom setine (insanlarda 23 çift) sahiptir. Üreme hücreleri olan gametler haploiddir [n]: Tek bir kromozom setine sahiptirler. Gametler diploid bir germ hattı hücresinin mayoz bölünmesi ile üretilir. Mayoz bölünme sırasında, anne ve babanın eşleşen kromozomları küçük parçalarını değiştirebilir (krosover) ve böylece yalnızca ebeveynlerden birinden miras alınmayan yeni kromozomlar oluşturabilir. Bir erkek ve bir dişi gamet birleştiğinde (döllenme), yeni bir diploid organizma oluşur. ⓘ
Bazı hayvan ve bitki türleri poliploiddir [Xn]: İkiden fazla homolog kromozom setine sahiptirler. Tütün veya buğday gibi tarımda önemli olan bitkiler, atasal türlerine kıyasla genellikle poliploiddir. Buğdayın haploid sayısı yedi kromozomdur ve hala bazı çeşitlerin yanı sıra yabani atalarında da görülür. Daha yaygın olan makarna ve ekmeklik buğday türleri poliploiddir, yabani buğdaydaki 14 (diploid) kromozoma kıyasla 28 (tetraploid) ve 42 (hekzaploid) kromozoma sahiptir. ⓘ
Prokaryotlarda
Prokaryot türleri genellikle her ana kromozomun bir kopyasına sahiptir, ancak çoğu hücre birden fazla kopya ile kolayca hayatta kalabilir. Örneğin, yaprak bitlerinin simbiyontu olan Buchnera, hücre başına 10-400 kopya arasında değişen kromozomunun birden fazla kopyasına sahiptir. Bununla birlikte, Epulopiscium fishelsoni gibi bazı büyük bakterilerde kromozomun 100.000'e kadar kopyası bulunabilir. Plazmidler ve plazmid benzeri küçük kromozomlar, ökaryotlarda olduğu gibi, kopya sayısı bakımından oldukça değişkendir. Hücredeki plazmid sayısı neredeyse tamamen plazmidin bölünme hızına göre belirlenir - hızlı bölünme yüksek kopya sayısına neden olur. ⓘ
Karyotip
Genel olarak karyotip, bir ökaryot türünün karakteristik kromozom tamamlayıcısıdır. Karyotiplerin hazırlanması ve incelenmesi sitogenetiğin bir parçasıdır. ⓘ
DNA'nın replikasyonu ve transkripsiyonu ökaryotlarda oldukça standardize edilmiş olsa da, aynı şey genellikle oldukça değişken olan karyotipleri için söylenemez. Türler arasında kromozom sayısında ve ayrıntılı organizasyonda farklılıklar olabilir. Bazı durumlarda, türler içinde de önemli farklılıklar vardır. Genellikle şunlar vardır:
- 1. İki cinsiyet arasında varyasyon
- 2. Germ hattı ve soma arasındaki varyasyon (gametler ve vücudun geri kalanı arasında)
- 3. Dengeli genetik polimorfizm nedeniyle bir popülasyonun üyeleri arasındaki varyasyon
- 4. ırklar arasındaki coğrafi farklılıklar
- 5. mozaikler veya başka şekilde anormal bireyler.
Ayrıca, döllenmiş yumurtadan gelişim sırasında karyotipte varyasyon meydana gelebilir. ⓘ
Karyotip belirleme tekniğine genellikle karyotipleme denir. Hücreler in vitro ortamda (bir reaksiyon şişesinde) kolşisin ile bölünmenin bir kısmında (metafazda) kilitlenebilir. Bu hücreler daha sonra boyanır, fotoğraflanır ve kromozom seti düzenlenmiş, otozomlar uzunluk sırasına göre ve cinsiyet kromozomları (burada X/Y) en sonda olacak şekilde bir karyogram halinde düzenlenir. ⓘ
Eşeyli üreyen birçok tür gibi insanlarda da özel gonozomlar (otozomların aksine cinsiyet kromozomları) bulunur. Bunlar dişilerde XX, erkeklerde ise XY'dir. ⓘ
Tarihçe ve analiz teknikleri
İnsan karyotipinin araştırılması, en temel sorunun çözüme kavuşturulması için uzun yıllar aldı: Normal bir diploid insan hücresi kaç kromozom içerir? 1912'de Hans von Winiwarter spermatogonia'da 47, oogonia'da 48 kromozom olduğunu bildirerek XX/XO cinsiyet belirleme mekanizması sonucuna varmıştır. 1922'de Painter, insanın diploid sayısının 46 mı yoksa 48 mi olduğundan emin değildi ve ilk başta 46'yı tercih etti. Daha sonra görüşünü 46'dan 48'e revize etti ve insanların XX/XY sistemine sahip olduğu konusunda doğru bir şekilde ısrar etti. ⓘ
Sorunu kesin olarak çözmek için yeni tekniklere ihtiyaç vardı:
- Kültürdeki hücrelerin kullanılması
- Kolşisin çözeltisi ile metafazda mitozun durdurulması
- Hücreleri şişiren ve kromozomları yayan 0.075 M KCl hipotonik çözeltide ön işleme tabi tutmak
- Preparatı lam üzerinde ezerek kromozomları tek bir düzleme zorlamak
- Bir fotomikrografı kesmek ve sonucu tartışmasız bir karyogram olarak düzenlemek. ⓘ
İnsan diploid sayısının 46 olarak teyit edilmesi 1954 yılını buldu. Winiwarter ve Painter'ın teknikleri düşünüldüğünde, elde ettikleri sonuçlar oldukça dikkat çekiciydi. Modern insanın yaşayan en yakın akrabaları olan şempanzeler de diğer büyük maymunlar gibi 48 kromozoma sahiptir: insanda iki kromozom birleşerek kromozom 2'yi oluşturmuştur. ⓘ
Aberasyonlar
Kromozomal anormallikler bir hücrenin normal kromozom içeriğindeki bozulmalardır ve Down sendromu gibi insanlarda görülen genetik durumların başlıca nedenidir, ancak çoğu anormalliğin etkisi yok denecek kadar azdır. Translokasyonlar veya kromozomal inversiyonlar gibi bazı kromozom anormallikleri taşıyıcılarda hastalığa neden olmaz, ancak kromozom bozukluğu olan bir çocuk doğurma şansını artırabilir. Anöploidi olarak adlandırılan anormal sayıda kromozom veya kromozom seti ölümcül olabilir veya genetik bozukluklara yol açabilir. Kromozom yeniden düzenlemesi taşıyabilecek aileler için genetik danışmanlık sunulmaktadır. ⓘ
Kromozomlardan DNA kazanımı veya kaybı çeşitli genetik bozukluklara yol açabilir. İnsan örnekleri şunları içerir:
- Cri du chat, kromozom 5'in kısa kolunun bir kısmının silinmesinden kaynaklanır. "Cri du chat" Fransızca'da "kedi ağlaması" anlamına gelir; etkilenen bebekler kedi sesine benzeyen tiz ağlamalar çıkardığı için hastalığa bu isim verilmiştir. Etkilenen bireyler geniş gözlere, küçük bir kafaya ve çeneye, orta ila şiddetli zihinsel sağlık sorunlarına sahiptir ve çok kısadır.
- En yaygın trizomi olan Down sendromu, genellikle 21. kromozomun fazladan bir kopyasından (trizomi 21) kaynaklanır. Özellikleri arasında kas tonusunda azalma, tıknaz yapı, asimetrik kafatası, çekik gözler ve hafif ila orta derecede gelişimsel engellilik yer alır.
- Edwards sendromu veya trizomi-18, ikinci en yaygın trizomidir. Belirtileri arasında motor gerilik, gelişimsel engellilik ve ciddi sağlık sorunlarına neden olan çok sayıda konjenital anomali yer alır. Etkilenenlerin yüzde doksanı bebeklik döneminde ölür. Karakteristik olarak sıkılmış ellere ve üst üste binmiş parmaklara sahiptirler.
- İzodisentrik 15, idic(15), kısmi tetrasomi 15q veya ters duplikasyon 15 (inv dup 15) olarak da adlandırılır.
- Çok nadir görülen Jacobsen sendromu. Terminal 11q delesyon bozukluğu olarak da adlandırılır. Etkilenenler normal zekaya veya hafif gelişimsel engelliliğe sahiptir ve ifade edici dil becerileri zayıftır. Çoğunda Paris-Trousseau sendromu adı verilen bir kanama bozukluğu vardır.
- Klinefelter sendromu (XXY). Klinefelter sendromlu erkekler genellikle kısırdır ve yaşıtlarına göre daha uzun boylu olma ve daha uzun kol ve bacaklara sahip olma eğilimindedir. Sendromlu erkek çocuklar genellikle utangaç ve sessizdir ve konuşma gecikmesi ve disleksi görülme sıklığı daha yüksektir. Testosteron tedavisi olmadan, bazılarında ergenlik döneminde jinekomasti gelişebilir.
- Patau Sendromu, D-Sendromu veya trizomi-13 olarak da adlandırılır. Belirtiler, karakteristik katlanmış el olmaksızın trizomi-18'inkilere benzer.
- Küçük süpernümerer marker kromozom. Bu, fazladan, anormal bir kromozom olduğu anlamına gelir. Özellikler ekstra genetik materyalin kökenine bağlıdır. Kedi gözü sendromu ve izodisentrik kromozom 15 sendromu (veya Idic15), Pallister-Killian sendromunda olduğu gibi süpernümerer bir işaret kromozomundan kaynaklanır.
- Triple-X sendromu (XXX). XXX kızları uzun ve zayıf olma eğilimindedir ve disleksi görülme sıklığı daha yüksektir.
- Turner sendromu (XX veya XY yerine X). Turner sendromunda kadın cinsel özellikleri mevcuttur ancak az gelişmiştir. Turner sendromlu kadınlarda genellikle kısa boy, düşük saç çizgisi, anormal göz özellikleri ve kemik gelişimi ve göğüste "çökük" bir görünüm vardır.
- Wolf-Hirschhorn sendromu, kromozom 4'ün kısa kolunun kısmi delesyonundan kaynaklanır. Büyüme geriliği, motor beceri gelişiminde gecikme, "Yunan Miğferi" yüz özellikleri ve hafif ila derin zihinsel sağlık sorunları ile karakterizedir.
- XYY sendromu. XYY erkek çocukları genellikle kardeşlerinden daha uzundur. XXY erkek ve XXX kızlarda olduğu gibi, öğrenme güçlüğü çekme olasılıkları daha yüksektir. ⓘ
Sperm anöploidisi
Erkeklerin belirli yaşam tarzı, çevresel ve/veya mesleki tehlikelere maruz kalması anöploid spermatozoa riskini artırabilir. Özellikle, anöploidi riski tütün kullanımı ve benzen, insektisitler ve perflorlu bileşiklere mesleki maruziyet ile artmaktadır. Artan anöploidi genellikle spermatozoada artan DNA hasarı ile ilişkilidir. ⓘ
İnsan Kromozomları
Hücrede bölünme zamanının dışındaki dönemlerde uzun ve ipliksi şekil alır. Bu şekle "kromatin ağ" denir. Bölünme esnasında kromatin ağ kısalır ve kalınlaşır. Böylece kromozomu oluşturur. Kromozomun yapısında DNA ve protein vardır. Kromozomların şekli, büyüklüğü ve sayısı her tür için farklı ve sabittir. Aynı kromozom sayısına sahip olma iki canlının birbirine benzemesini gerektirmez. Canlıların benzerliği farklılık ve gelişmişlik kromozom sayısına değil DNA'daki bazı dizilişlere bağlıdır. ⓘ
İnsan hücresinde ⓘ
46 adet kromozom bulunur. Bunların içerdiği baz sayıları şöyledir:
| Kromozom | Gen sayısı | Baz sayısı | Tanımlanmış bazlar ⓘ |
|---|---|---|---|
| 1 | 3,148 | 247,200,000 | 224,999,719 |
| 2 | 902 | 242,750,000 | 237,712,649 |
| 3 | 1,436 | 199,450,000 | 194,704,827 |
| 4 | 453 | 191,260,000 | 187,297,063 |
| 5 | 609 | 180,840,000 | 177,702,766 |
| 6 | 1,585 | 170,900,000 | 167,273,992 |
| 7 | 1,824 | 158,820,000 | 154,952,424 |
| 8 | 781 | 146,270,000 | 142,612,826 |
| 9 | 1,229 | 140,440,000 | 120,312,298 |
| 10 | 1,312 | 135,370,000 | 131,624,737 |
| 11 | 405 | 134,450,000 | 131,130,853 |
| 12 | 1,330 | 132,290,000 | 130,303,534 |
| 13 | 623 | 114,130,000 | 95,559,980 |
| 14 | 886 | 106,360,000 | 88,290,585 |
| 15 | 676 | 100,340,000 | 81,341,915 |
| 16 | 898 | 88,820,000 | 78,884,754 |
| 17 | 1,367 | 78,650,000 | 77,800,220 |
| 18 | 365 | 76,120,000 | 74,656,155 |
| 19 | 1,553 | 63,810,000 | 55,785,651 |
| 20 | 816 | 62,440,000 | 59,505,254 |
| 21 | 446 | 46,940,000 | 34,171,998 |
| 22 | 595 | 49,530,000 | 34,893,953 |
| X Kromozomu | 1,093 | 154,910,000 | 151,058,754 |
| Y Kromozomu | 125 | 57,740,000 | 22,429,293 |