7/24/2019 Cromozomii Umani
1/54
CURS 3
CROMOZOMII UMANIAsist. Univ. Dr. Monica Stoian
DISCIPLINA DE GENETICA MEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
2/54
STRUCTURA GENOMULUI UMAN
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
3/54
GENOMUL MITOCONDRIAL
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
4/54
Organizarea genomului in celula
Diviziune celulara:
nu se exprima genele
Interfaza: replicare,
transcriptie
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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.
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
7/54
Cromatina
Cromatina reprezinta combinarea ADN siproteinelor regasita in cromzomiieucariotici.
heterocromatin
eucromatin.
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
8/54
Heterocromatina vs Eucromatina
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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).
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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
7/24/2019 Cromozomii Umani
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
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
12/54
Proteineledin cromatina sunt:
histone:Proteine nehistonice
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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.
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
14/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
15/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
16/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
18/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
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.
7/24/2019 Cromozomii Umani
19/54
Nivelele de impachetare alecromatinei
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
21/54
Primul nivel de mpachetare
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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.
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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.
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
24/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
25/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
26/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
Al doilea nivel de impachetare
7/24/2019 Cromozomii Umani
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.
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
29/54
fibra de 30 nm
formeaz buclen
jurul unui scheletproteic celular
o fibr de 300 nm
SOLENOIDUL
Al treilea nivel de mpachetare
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
30/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
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.
7/24/2019 Cromozomii Umani
31/54
Cromatina metafazica -nivelul 4 : condensata complet
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
32/54
Lungimea
cromozomului
metafazic:
140m
Genomul haploid: 2 m
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
33/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
34/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
35/54
Cromozomul
Cromatide surori
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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
7/24/2019 Cromozomii Umani
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.
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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.
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
39/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
40/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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.
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
42/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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.
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
45/54
Elemente structurale facultative
(neobligatorii)
Constriciile secundare
Sateliii
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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.
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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.
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
48/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
Heteromorfismele (polimorfismele)
7/24/2019 Cromozomii Umani
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
7/24/2019 Cromozomii Umani
50/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
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.
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
7/24/2019 Cromozomii Umani
52/54
DISCIPLINA DE GENETICAMEDICALA
Localizarea selectiva a doua perechi de cromozomi in interfaza crozomul 18 (rosu)
7/24/2019 Cromozomii Umani
53/54
Localizarea selectiva a doua perechi de cromozomi in interfaza crozomul 18 (rosu)
cromozmul 19 (aqua)
7/24/2019 Cromozomii Umani
54/54