Cromozomii Umani

7/24/2019 Cromozomii Umani

1/54

CURS 3

CROMOZOMII UMANIAsist. Univ. Dr. Monica Stoian

DISCIPLINA DE GENETICA MEDICALA


2/54

STRUCTURA GENOMULUI UMAN

DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA


3/54

GENOMUL MITOCONDRIAL



4/54

Organizarea genomului in celula

Diviziune celulara:

nu se exprima genele

Interfaza: replicare,

transcriptie



5/54

Functia primara a materialului genetic este de stocarea informatiei

Cromozomii contin materialul genetic Genele sunt localizate la nivelul cromozomilor - locus

Cromozomiii sunt formati din ADN si proteine



6/54

Cromozomii

In mod obisnuit cromozomul contine o singuramolecula de ADN lineara, dublu catenara

AND-ultrebuie sa fie impachetat si compactat

Cromatina este structura vizibila in nucleiiinterfazici fiind compusa din ADN, ARN siproteine histonice si nehistonice.



7/54

Cromatina

Cromatina reprezinta combinarea ADN siproteinelor regasita in cromzomiieucariotici.

heterocromatin

eucromatin.



8/54

Heterocromatina vs Eucromatina



9/54

Heterocromatina

Intens colorat, relativ condensat, compact, geneticinactiv (puine gene sunt active), se replic tardiv, naltmetilat,fiind alctuitpredominant din perechi de baze A-T ihistone

Este de dou tipuri:

-constitutiv: - se gsete la nivelul centromerelor itelomerelor;

- de obicei format din secvene repetitive,noncodante.

-facultativ: - variaz, fiind prezent n regiuni ale genomuluicare sunt exprimate diferit n funcie de esutide momentcronologic (crz X inactiv).



10/54

Eucromatina

Colorat luminos, mai puin condensat, replicatprecoce n faza S, hipometilat.

Are activitate transcripional, este statusulobinuit al majoritiiADN-ului in timpul interfazei,

fiind alctuitpredoninant din perechi de baze G-C iproteine nehistonice

ADN-ul trebuie sfie eucromatic pentru ca sfie activ,dar nu toateucromatina este activgenetic.

Adesea eucromatina e divizat n cteva niveluridistinctive de plicaturare ifuncionalitate.

Are sensibilitate la aciuneaDN-azei I.DISCIPLINA DE GENETICA

MEDICALA


11/54

Caracteristici EUCROMATINA HETEROCROMATINA

Condensare Fin dispersat Puternic condensat

Compoziie chimic Predomin p.b. C - G;

ADN nerepetitiv;

proteine nehistonice

Predomin p.b. A - T;

ADN repetitiv; proteine

histonice

Colorare Slab Intens

Activitate genetic Activ Inactiv

Replicare n faza S Precoce Tardiv



12/54

Proteineledin cromatina sunt:

histone:Proteine nehistonice



13/54

Proteinele histonice sunt proteine bazice cumolecule de dimensiuni mici, care au incompozitia lor un continut ridicat de lizina siarginina.

functii importante in celula:

- asigura stabilitatea moleculei de ADN,

- sunt represori ai genelor.

Sunt de doua tipuri: histone nucleozomaleH2A, H2B, H3si H4

histone internucleozomaleH1.



14/54



15/54



16/54



17/54

Proteinele non-histonice sunt bogate in aciziiglutamic si aspartic, de aceea au caracter acid. Se

gasesc in cantitati mici in cromozom, o moleculala 3000 de nucleozomi si se sintetizeaza pe totparcursul ciclului celular.

Mediaza cuplarea ADN-ului cu histonele. Reprezentati de: factori de transcriptie, enzime

Impachetarea AND-ului cu proteinele determinaformarea unei structuri compacte care faciliteazalocalizarea AND-ului in nucleu



18/54


Desfurat molecula de ADN are o lungime de 2 m. Pentru a putea fi

cuprins in spaiul nuclear (5-10m) molecula sufer procese de

mpachetare, compactare, plicaturare.


19/54

Nivelele de impachetare alecromatinei



20/54

Nivelele de impachetare ale cromatinei

Nivelul 1:

nucleozomul

Nivelul 2:

Fibra de 30 nm

Nivelul 3:

Fibra de 300 nm

Nivelul 4:

Cromozomul metafazic



21/54

Primul nivel de mpachetare



22/54

Nucleozomul este unitatea fundamentalprimar,structurperiodica cromatinei.

Are forma unul segment de cilindru cudiametrul de 10 nm, iar inaltimea de 5,5 nm

Este unitatea de repetare, formandu-se un lanbeads on a string" sau fibra de cromatin de10 nm.

are o rat de mpachetare de 7 reprezand 1/7

din lungimea de ADN.



23/54

Nucleozomii sunt formati prin infasurarea de 2 ori aunui segment de 146 de perechi de baze de ADN (ADN

de legatura linker) in jurul unui miez de proteinehistonice.

miez octameric histoniccompus din:

2 molecule histone H2A

2 molecule histone H2B

2 molecule histone H3

2 molecule histone H4

O alta histonaH1se leaga in afara miezului implicatn superspiralizarea nucleozomului.



24/54



25/54



26/54


Al doilea nivel de impachetare


27/54

este reprezentat de fibra de 30 nm.

este o rsucire sub formde solenoid a fibrei de 10nm, stabilizatde histona H1.

Sunt 6 nucleozomi per pas de spiral

Fibra de 30 nm reprezint 1/42 din lungimea ADN-ului.



28/54

Al treilea nivel de mpachetare

fibra de 30 nm formeaz bucle (domenii) njurul unui schelet proteic celular rezultnd ofibrde 300 nm (1/750 din lungimea ADN).

Buclele sunt "ntinse" atunci cnd are loctranscripia.

Buclele laterale mpreun cu scheletul proteic

se vor plicatura pentru a realiza un nivelsuperior care apare ca fibra de 700 nm dincromatinla nceputul profazei



29/54

fibra de 30 nm

formeaz buclen

jurul unui scheletproteic celular

o fibr de 300 nm

SOLENOIDUL

Al treilea nivel de mpachetare



30/54


Aglomerrile de bucle sunt denumite cromomere i pe msur ce

cromozomul se condenseazcromomerele vecine formeazo structurmai

mare, banda cromozomialcondensaticolorat(G+).

pe cromozom vor alterna benzi condensate icolorate (G+) cu benzi mai

puincondensate icolorate (G-).n timpul metafazei condensarea este maxim i reprezint 1/15000-

1/20000 din lungimea totala ADN-ului.


31/54

Cromatina metafazica -nivelul 4 : condensata complet



32/54

Lungimea

cromozomului

metafazic:

140m

Genomul haploid: 2 m



33/54



34/54



35/54

Cromozomul

Cromatide surori



36/54

CROMOZOMII UMANI Cromozomii reprezint forma de organizarea a materialului

genetic n timpul diviziunii celulare. Ca numr, structur imorfologie, cromozomii sunt caracteristici fiecreispecii.

La om, n celulele somatice (diploide), cei 46 cromozomi suntdispuin 23 de perechi(dougarnituri 2n = 46).

In celulele somatice la om exist 22 de perechi de cromozomiautozomii o pereche de cromozomi sexuali(heterozomi saugonozomi):

- perechea XXla sexul feminin - sex homogametic i

- perechea XYla sexul masculin -sex heterogametic. Cromozomii unei perechi se numesc omologi, avnd aceeai

mrime, structur, distribuie de benzi, morfologie, poziie acentromerului, coninut n gene alele dar, origini diferite: unul

matern (provenit prin ovul), cellalt patern (provenit prinspermatozoid).DISCIPLINA DE GENETICA

MEDICALA


37/54

Morfologia cromozomilor metafazici

Cromatide surori

Fiecare cromozom prezintdou cromatide surori

Acestea sunt subuniti longitudinale, genetic identice,coninnd n structura intim cte o molecul de ADN

rezultatprin replicarea semiconservativ.Lungimea lor pentru un cromozom metafazic este cuprins

ntre 1,5 - 8 m iar grosimea ntre 0,5-1m.

Lungimea i forma relativ permit clasificareacromozomilor.



38/54

Centromerul

este locul de unire a celor doucromatide surori

este denumit n citogenetica clasiciconstricieprimar

este compus din secvenede ADN repetate n tandem deun numrfoarte mare de ori (ADN alfa satelit)

mparte cromozomul n doubrae: braulpmai scurt,

orientat n partea superioarfade un plan imaginar cetrece prin centromer i braul q mai lung, situat Inpartea inferioara planului de referin

unul din markerii caracteristici pentru descriereatipurilor morfologice de cromozomi.



39/54



40/54



41/54

Kinetocorii

sunt formaiuni proteice complexe mici, rotund- ovalare,plasate la nivelul centromerului (cte unul pentru fiecarecromatid)

au rol n ataarea cromatidelor la microtubulii fusului dediviziune imeninerealegturilordintre cromatidele surori.



42/54



43/54

Telomerele

reprezintextremitile terminale

rotunjite ale cromatidelorsunt capete ale bifurcaieireplicative a ADN-ului

conin ADN nalt repetitiv, unitihexamerice (TTAGGG) repetate npeste 2000 de copii, pe o lungime deaproximativ 15 kb.

au rol n meninerea structuriicromozomilor, a individualitii lor iprevin fuzionarea capetelorcromozomilor



44/54

Cu fiecare pasaj printr-un ciclu celular se pierd 50-150pb din ADN-ul terminal de la nivelul acestora, acestaspect determinnd implicarea lor n mecanismele careintervin n durata de via a fiecrei celule (apoptoz,moartea programata celulei)

Datorittelomerazei, revers transcriptazactivnumai

n celulele germinale in celule imortalizate, lungimeatelomerelor este pstratn cursul replicriiADN-ului.

Inactivarea telomerazei este fiziologic n celulelesomatice i astfel intervine scurtarea acestora pn lasenescenacelular.

Reactivarea telomerazei este prezentn peste 90% dincancere.



45/54

Elemente structurale facultative

(neobligatorii)

Constriciile secundare

Sateliii



46/54

Constriciile secundare

sunt ngustri secundare ale cromatidelor observate

numai la anumii cromozomi.Pentru cromozomii acrocentrici, constriciile secundaresunt localizate terminal,n regiunea distal a braelorscurte, la nivelul pedunculului satelifer, filament decromatin care unete satelitul cu segmentul proximal al

braului scurt; la cromozomii acrocentrici construciile

secundare au rol de organizatori nucleolari.

Constriciile secundareproximale,se gsesc pe braelelungi, mai aproape de centromer, la cromozomii 1, 9, 16.



47/54

Sateliii

sunt situai n poriunea distal a braului scurt la

cromozomii acrocentrici,au form rotund sau oval i conin ADN nalt repetitiv,

mrimea lor poate varia.

Mai mulicromozomii acrocentrici ( ntre 2 i5) se potataa prin satelii, formnd o asociaie satelititar,posibil factor predispozant pentru nedisjunciicromozomiale n gametogenez, cu apariia de gamei

aneuploizi, mecanism implicat n eecurile dereproducere.



48/54


Heteromorfismele (polimorfismele)


49/54

Heteromorfismele (polimorfismele)

cromozomiale

variante morfologice normale, motenite mendelian, markeri

citogenetici frnici o semnificaiepatologic. Apar n cariotip la persoane fenotipic normale i se datoreaz

cantitii i statusului diferit de condensare al heterocromatinei,modificrilorn plasarea ADN-ului repetitiv.

Exemple: elongarea regiunii subcentromerice a braului q la cromozomii 1,

9 i 16

variaii n lungime ale braelor scurte la cromozomii acrocentrici;

variaii de mrime i form a sateliilor, prezena sateliilor dubli

variaii n lungimea braelor "q" ale cromozomului Y;

variaii ale benzilor heterocromatice i astfel, ale lungimii

omologilorDISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA


50/54



51/54

Gradul de condensare longitudinal a cromozomilor

variazn funciede conformaiacromatinei, timpul dereplicare, compoziia n baze, densitatea de gene inumrulde secvenerepetitive.

n funciede gradul de condensare a cromozomilor (n

metafazsau prometafaz),numrulbenzilor variazidefineterezoluiaanalizei citogenetice.

Un cariotip standard are o rezoluiede aproximativ 350-

550 benzi

/

set haploid, iar un cariotip prin naltrezoluieo rezoluiede 800 sau 1000 de benzi per sethaploid.



52/54


Localizarea selectiva a doua perechi de cromozomi in interfaza crozomul 18 (rosu)


53/54

Localizarea selectiva a doua perechi de cromozomi in interfaza crozomul 18 (rosu)

cromozmul 19 (aqua)


54/54

Cromozomii Umani

Documents

Transcript of Cromozomii Umani