ه‍.ش. ۱۳۹۴ مهر ۲۸, سه‌شنبه

کاریوتیپ

از: دانشنامه‌ی آریانا

کاریوتیپ


فهرست مندرجات
زیست‌شناسی یاخته‌ایکروموزوم

کاریوتیپ (به انگلیسی: )، آزمایشی است برای بررسی کروموزوم‌ها از نظر ساختاری (شکل ظاهری) و تعداد کروموزوم‌ها در یک سلول. به سخن دیگر، کاریوتایپ، چیدمان کروموزوم‌ها در کنار هم و مقایسه آن‌ها با نمونه سالم، تا بتوان نقص احتمالی را مشخص نمود و به زبان ساده، کاریوتایپ تصویری است که از کروموزوم‌های یک فرد تهیه می‌شود.

در مبانی ژنتیک، اثرِ جونز – کارپ، آمده: «به مجموعه‌ای از کروموزوم‌ها که بر اساسِ تعداد، شکل و اندازه‌شان منظم شده‌اند کاریوتیپ گفته می‌شود. معمولاً بزرگ‌ترین کروموزومِ ارگانیسم را به‌عنوانِ کروموزومِ شمارۀ ۱، کروموزومی که پس از آن از همه بزرگ‌تر است کروموزومِ شمارۀ ۲ و... در نظر می‌گیرند. اگر بخواهیم این ۴٦ کروموزوم را بر حسبِ شکل و اندازۀ ظاهری‌شان دسته‌بندی کنیم، متوجه می‌شویم که این کروموزوم‌ها دو تا دو تا از نظر شکل و اندازه شبیه به یکدیگر هستند. حال چنانچه این کروموزوم‌ها را به ترتیبِ اندازه (از بزرگ‌ترین به سمت کوچک‌ترین) منظم کنیم به شکلی به‌نامِ کاریوتیپ دست می‌یابیم.»


واژه‌شناسی

واژه‌ی «کاریوتایپ»، برگرفته از واژه‌ی یونانی «κάρυον» (کاریون) است که به‌معنای تخم، بذر (دانه) یا هسته می‌باشد. این اصطلاح در زیست‌شناسی سلولی، اشاره به تعداد و شکل ظاهری کروموزوم در هسته‌ی یک سلول یوکاریوتی دارد. هم‌چنین، این اصطلاح، برای مجموعه‌ای کامل از کروموزوم در یک گونه، و یا یک ارگانیسم استفاده می‌شود.


پیشینه‌ی مطالعاتی

کروموزوم برای اولین‌بار، در سال ۱٨۴٢ میلادی، در سلول‌های گیاهی توسط کارل ویلهلم فون نگلی (Carl Wilhelm von Nägeli) مشاهده شد. در سال ۱٨٨٢ والتر فلمينگ، سلول‌شناس اتريشی، ميتوز را، که طی آن هسته‌ی يک سلول n٢ کروموزومی به دو هسته با تعداد کروموزوم برابر با سلول اوليه تقسيم می‌شوند، کشف کرد. هاينريش ويلهلم گاتفريد فون والدير-هرتز، کالبدشناس آلمانی برای اولين‌بار اصطلاح کروموزوم را در سال ۱٨٨٨ به کار برد.

...


كاریوتایپ طبیعی و غیرطبیعی

تمامی خصوصیت‌هایی که از پدر و مادر به فرزندان منتقل می‌‌شوند مانند رنگ مو، رنگ چشم، قد، هوش و ... از طریق واحدهایی به‌نام ژن صورت می‌‌گیرد. به‌طور‌کلی در انسان حدود ٢۵ هزار ژن وجود دارد که وظیفه آن‌ها انتقال خصوصیت‌های پدر و مادر به فرزندان است.

این ژن‌‌ها بر روی اندامک‌‌هایی به‌نام کروموزوم سازمان‌دهی شده‌‌اند که تعدادشان در انسان ٢٣ جفت است ٢٢ جفت کروموزوم غیرجنسی از شماره ۱ تا ٢٢ و دو کروموزوم جنسی X و Y.

هر فرد از هر ژن و کروموزوم یک جفت دارد که یکی را از پدر و یکی را از مادر دریافت کرده است. بنابراین همه انسان‌ها دارای ٢٢ جفت کروموزوم غیرجنسی و یک جفت کروموزوم جنسی هستند یعنی مجموعاً دارای ۴٦ کروموزوم می‌باشند. در افراد مذکر، کروموزوم‌‌های جنسی شامل یک کروموزوم X و یک کروموزوم Y است و در افراد مونث دو کروموزوم جنسی شامل دو کروموزوم X می‌‌باشد. بنابراین وضعیت xx ۴٦ معرف جنسیت مونث و وضعیت xy ۴٦ معرف جنسیت مذکر است.

تعداد و شکل کروموزوم‌‌ها (که اصطلاحاً کاریوتایپ نامیده می‌‌شود) در هر گونه‌ای از موجودات زنده مخصوص به خود می‌‌باشد.

کاریوتایپ بررسی تعداد و ساختار کروموزوم‌ها می‌باشد و یکی از روش‌های تشخیصی مهم در پزشکی است. برای انجام کاریوتایپ از سلول‌هایی استفاده می‌شود که قابلیت رشد و تقسیم سریعی داشته باشند. برای این منظور مناسب‌ترین سلول‌ها، گلبول‌های سفید خون به‌ویژه لنفوسیت‌ها هستند. به‌همین دلیل برای تهیه کاریوتایپ نمونه خون وریدی گرفته می‌شود.

امروزه بررسی تعداد و شکل کروموزوم‌ها (کاریوتایپ) از روش‌‌های تشخیصی مهم در پزشکی است. اختلال‌های کروموزومی از علل اصلی ناباروری و نقایص مادرزادی هنگام تولد است. بنابراین انجام کاریوتایپ (کاریوتایپینگ) در بررسی علل ناباروری دارای جایگاه ویژه‌ای می‌باشد.

کاریوتایپ انسان به‌طور طبیعی برای خانم‌ها (xx ۴٦) و برای آقایان (xy ۴٦) می‌باشد. برخی كاریوتایپ‌های غیر طبیعی شایع در انسان شامل x ۴۵ (سندرم ترنر)، xxy ۴٧ (سندرم کلاین فیلتر)، xxx ۴٧، xyy ۴٧ می‌باشند.

.

به‌طور‌کلی در زمانی‌که سلول‌ها در حال فعالیت‌‌های عادی خود هستند (مرحله اینترفاز) کروموزوم‌ها در سلول قابل مشاهده نمی‌باشند.

مناسب‌ترین زمان برای مشاهده و بررسی کروموزوم‌‌ها زمانی است که سلول در حال تقسیم سلولی است. در مرحله‌ای از تقسیم سلولی (مرحله متافاز)، کروموزوم‌ها به حداکثر تراکم خود رسیده و رنگ‌پذیر می‌گردند بنابراین این زمان بهترین زمان برای مطالعه کروموزوم‌ها می‌‌باشد. در مرحله متافاز تقسیم سلولی، هر کروموزوم در زیر میکروسکوپ به‌صورت دو کروماتید که از ناحیه سانترومر به‌هم وصل می‌باشند، مشاهده می‌‌شوند. کروموزوم‌ها از محل سانترومر به دو بازوی کوتاه (p) و بلند (q) تقسیم می‌شوند.

برای انجام کاریوتاپینگ و بررسی کروموزومی باید از سلول‌هایی استفاده شود که قابلیت رشد و تقسیم سریعی داشته باشند. برای این منظور مناسب‌ترین سلول‌ها، سلول‌های سفید خون به‌ویژه لنفوسیت‌ها هستند.

بنابراین، برای تهیه کشت، نمونه خون محیطی از ورید گرفته شده و جهت جلوگیری از لخته شدن، هپارینه می‌شوند. سپس با استفاده از سانتریفوژ با سرعت مناسب، سلول‌های سفید خون جدا شده و در محیط کشت مناسب که حاوی ماده تحریک‌کننده تقسیم سلولی است به مدت ٧٢ ساعت کشت داده می‌شوند. سپس افزودن یک ماده شیمیایی به‌نام کلشی‌سین به محیط کشت سبب توقف تقسیم سلول‌ها در مرحله متافاز می‌گردد که بهترین زمان برای مشاهده کروموزوم‌ها است.

در این مرحله با استفاده از یک محلول هیپوتونیک، غشاء سلولی پاره شده و کروموزوم‌ها آزاد گردیده و پس از گسترش دادن آن‌ها بر روی لام، با استفاده از یکی از روش‌های مختلف رنگ‌‌آمیزی، رنگ‌شده و برای مشاهده و بررسی آماده می‌‌شوند. پس از رنگ‌آمیزی کروموزوم‌‌های هر سلول انسان به‌صورت گسترده زیر دیده خواهد شد.

متخصصان سیتوژنتیک با بررسی این گسترده می‌‌تواند به اشکال‌های کروموزومی موجود پی ببرند.


آزمایش کاریوتایپ

آزمایش کروموزومی، یکی از انواع آزمایشات ژنتیک است که به آن بررسی سیتوژنتیکی یا بررسی کاریوتیپ هم می‌گویند. این آزمایش بسیار تخصصی است که توسط پزشک متخصص ژنتیک یا پزشکان متخصص زنان، داخلی، اطفال، و یا سایر متخصصان آشنا به ژنتیک درخواست می‌شود و در موارد عقب‌ماندگی‌های دهنی، مشکلات باروری، سرطان‌ها و معلولیت‌های عمده کاربرد دارد.

بررسی تغییرات کروموزومی در یک فرد با انجام آزمایش کاریوتیپ امکان‌پذیر است.

کاریوتیپ به زبان ساده تصویری است که از کروموزم‌های یک فرد گرفته می‌شود و در آن تعداد و ساختار کروموزوم‌ها مشخمی‌شود. این آزمایش را می‌توان بر روی نمونه‌های خون، مغز استخوان، بافت یا نمونه‌ جنین انجام داد.

برای انجام آزمایش کاریوتیپ ابتدا سلول‌های خون، مغز استخوان، یا بافت‌های جنینی در محیطی سرشار از مواد غذایی و ویتامین‌های لازم و در حضور مواد تحریک‌کننده رشد سلولی تکثیر می‌شوند. سپس سلول‌ها در مرحله‌‌ای از چرخه سلولی که در آن کروموزوم‌ها قابل تشخیص باشند متوقف می‌شوند.

در مرحله بعدی کروموزوم‌ها رنگ‌آمیزی و به دقت زیر میکروسکوپ مورد بررسی قرار می‌گیرند.

قدرت تفکیک این آزمایش به‌اندازه قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری محدود می‌شود. با این میزان قدرت تفکیک بسیاری از تغییرات کروموزومی قابل شناسایی هستند. اما بسیاری از ریز حذف‌ها و یا مضاعف شدگی‌های کروموزومی نیز شناسایی نمی‌شوند.

بررسی این ریز حذف‌ها و یا مضاعف شدگی‌های کروموزومی با روش جدید کاریوتیپ مولکولی (Array CGH) امکان‌پذیر است.

این آزمایش سطع وسیعی از بیماری‌های ژنتیکی را نشان می‌دهد. با این وجود کاربرد آن‌ در مواردی‌ست که گفته شد در موارد دیگر سایر آزمایشات ژنتیک کاربرد دارند.

آزمایش کاریوتایپ روی نمونه‌های خون، مایع آمنیوتیک، محصول سقط، مغز استخوان، عضله و دیگر سلول‌های زنده بدن قابل انجام می‌باشد.

برای انجام کاریوتایپینگ و بررسی کروموزومی باید از سلول‌هایی استفاده شود که قابلیت رشد و تقسیم سریعی داشته باشند. برای این منظور مناسب‌ترین سلول‌ها، سلول‌های سفید خون به‌ویژه لنفوسیت‌ها هستند.

مراحل انجام آزمایش شامل کشت، برداشت، لام‌گیری یا گستره کروموزومی، رنگ‌آمیزی کروموزوم‌ها و بررسی دقیق زیر میکروسکوپ می‌باشد.

بنابراین، برای تهیه کشت، نمونه خون محیطی از ورید گرفته شده و جهت جلوگیری از لخته شدن، هپارینه شده و به‌مدت ٧٢ ساعت کشت داده می‌شوند. سپس طی مراحل بعدی که تقریباً یک هفته به‌طول می‌انجامد، کروموزوم‌ها از سلول‌های سفید خون جداسازی، رنگ‌آمیزی و مورد بررسی توسط فرد متخصص قرار می‌گیرند. مدت زمان تقریبی جهت جوابدهی کاریوتایپ یک ماه می‌باشد.

کاریوتایپ فرایندی است که در طی آن از کروموزوم‌های سلول‌های در حال انجام میتوز عکس گرفته می‌شود، سپس این تصویر بزرگ‌نمایی می‌شود و تک تک کروموزوم‌ها از آن برش داده شده و در یک صفحه دیگر بر اساس اندازه مرتب می‌شوند و جفت‌های کروموزومی از بزرگ‌ترین به کوچک‌ترین شماره‌گذاری می‌شود. این تکنیک می‌تواند برای ارزیابی نرمال بودن کروموزوم‌های فرد به‌کار رود و هم‌چنین بیماری‌های ژنتیکی مختلف از قبیل سندرم داون و کلاین فلتر و ... بررسی می‌شوند.

ناهنجاری‌های کروموزومی شامل ناهنجاری‌های ساختاری و عددی می‌باشند. سلول‌های انسانی حاوی ۴٦ کروموزوم می‌باشند که ٢٢ جفت از آن‌ها کروموزوم اتوزومی و دو کروموزوم جنسی می‌باشند. کروموزوم‌ها تنها در فاز متافاز از تقسیم میتوز قابل مشاهده می‌شوند. در سلول‌های طبیعی هر کروموزوم از لحاظ اندازه و شکل منحصربه‌فرد است؛ با ابداع روش نواربندی کروموزوم تفکیک کروموزوم‌ها از روی الگوی نواربندی و مطالعه آن‌ها آسان‌تر شد؛ سپس کروموزم‌ها بر اساس اندازه شماره‌گذاری و از بزرگ‌ترین به کوچک‌ترین مرتب شدند. این چیدمان به دانشمندان کمک می‌کند تغییرات کروموزومی که ممکن است باعث بیماری ژنتیکی شود، سریع‌تر شناسایی شود. امروزه شناسایی کروموزوم‌ها با روش نواربندی آسان‌تر شده است؛ یکی از این روش‌ها روش نواربندی گیمسا (G-banding) می‌باشد.

آزمایش کاریوتیپ برای زنان باردار بالای ٣۵ سال، خانواده‌هایی که صاحب فرزند مبتلا به یک ناهنجاری کروموزمی هستند، افراد با سابقه نازایی، مرده‌زایی و یا سقط‌های مکرر، کسانی که فرزند یا فردی از اعضای خانواده آن‌ها نارسایی لوله عصبی داشته باشد، زنان بارداری که نتایج سونوگرافی جنین آن‌ها غیرطبیعی است، زنان بارداری که بر اساس نتایج آزمایشات غربالگری احتمال بیشتری برای داشتن فرزند ناهنجار دارند و هم‌چنین در صورت ابهام جنسی و یا وجود اندام‌های تناسلی غیرطبیعی و... توصیه می‌شود.


اختلالات کروموزومی

اختلالات کروموزومی حاصل تغییرات در ساختمان و یا تعداد کروموزوم‌ها می‌باشد. بیش از شصت اختلال مختلف در انسان تشخیص داده شده که مربوط به کروموزوم‌ها می‌شود. افراد مبتلا به این‌گونه امراض، معمولاً قبل از این که شباهت به والدین خود داشته باشند شباهت بیشتری به بیمار دیگر با کاریوتیپ یکسان دارند. عقب‌افتادگی رشد، ناهنجاری‌های شکلی متعدد، در میان آن‌هایی که اختلالات اتوزومی دارند بدون توجه به این که کدام کروموزوم درگیر باشد دیده می‌شود.

سلول‌های سماتیک گیاهان و جانوران عالی معمولا دارای کروموزوم‌های زوج هستند (٢n). بدین معنی که از هر کروموزوم، دو عدد در یک سلول موجود است. سلول‌های بالغ زایشی که تقسیم میوز انجام داده‌اند، به‌طور طبیعی دارای یک عضو از هر جفت کروموزوم می‌باشند (یعنی به‌صورت n هستند). با این وجود بسیاری از گیاهان و جانوران، دارای بافت‌های سماتیکی هستند که به‌صورت موضعی دارای کروموزوم‌هایی بیشتر از حد معمول می‌باشند.

تغییر در تعداد کروموزوم‌ها ممکن است به‌صورت کاهش در قدرت بقا و اختلالات فنوتیپی در آن‌هایی که زنده مانده‌اند ظاهر شود. تغییرات در تعداد کروموزوم‌ها به دو نوع تقسیم می‌شوند: یوپلوئیدی و انوپلوئیدی.


[] يادداشت‌ها




[] پيوست‌ها


...


[] پی‌نوشت‌ها

یوپلوئیدی: در این حالت، گیاه پلی‌پلوئید دارای سری کاملی از تمامی کروموزوم‌ها است. به‌عنوان مثال اگر سطح پایه کروموزومی در گیاهی مثل جو برابر با ٧ باشد، افرادی با ٧، ۱۴، ٢۱ و ٢٨ کروموزوم، یو پلوئید نامیده می‌شوند چرا که مضربی صحیح از سطح پایه کروموزومی را دارند.
جونز – کارپ، مبانی ژنتیک، ترجمۀ دکتر فارسی و دکتر شهریاری، تهران: نشرِ بنفشه، ص ۱٧


[] جُستارهای وابسته






[] سرچشمه‌ها







[] پيوند به بیرون

[۱ ٢ ٣ ۴ ۵ ٦ ٧ ٨ ٩ ۱٠ ۱۱ ۱٢ ۱٣ ۱۴ ۱۵ ۱٦ ۱٧ ۱٨ ۱۹ ٢٠]

رده‌ها:زیست‌شناسی یاخته‌ایژنتیک یاخته‌ایکروموزوم