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I cromosomi e il cariotipo

Il cariotìpo o cariòtipo consiste nella disposizione ordinata, dal più grande al più piccolo, delle immagini relative alle coppie di cromosomi omologhi presenti in un organismo vivente diploide. Rappresenta quindi in maniera visiva quello che costituisce il cosiddetto corredo cromosomico; l'analisi del numero di cromosomi, nonché la loro morfologia, permette di determinare la presenza di eventuali anomalie genetiche.

Nel caso dell'uomo (Homo sapiens), la dotazione normale è di 46 cromosomi: 44 autosomi (cioè quelli non sessuali) più due cromosomi sessuali, detti così perché la loro presenza determina il sesso dell'individuo. Nel caso delle femmine si chiamano XX, nel caso del maschio XY.

cariotipo umano

Immagine fotografica del cariotipo umano

Il cariotipo umano si ottiene ordinando, come già detto, i cromosomi, partendo dal più grande fino ad ad arrivare al più piccolo. Si dividono in 7 gruppi, non solo per dimensioni ma anche per forma diversa.

Infatti, a seconda della posizione del centromero, un cromosoma può essere classificato come:

  • submetacentrico: il centromero divide il cromosoma in un braccio corto detto "p" ed uno lungo, detto "q";
  • metacentrico: il braccio q e p sono quasi della stessa lunghezza;
  • acrocentrico: mostra una lunga appendice, detta satellite, zona coinvolta nell'organizzazione del nucleolo quando i cromosomi sono despiralizzati (non deve essere confuso con il DNA satellite);
  • telocentrico: non mostra né il braccio q né quello p, né il satellite. Nell'uomo non sono presenti cromosomi telocentrici, mentre invece sono tutti telocentrici i cromosomi in Mus musculus, cioè il topo domestico.

Bracci p e q del cromosoma

La posizione del centromero determina la presenza di due bracci, detti p e q, rispettivamente corto e lungo

morfologia dei cromosomi

Morfologia dei cromosomi: a) cromosoma metacentrico; b) cromosoma submetacentrico; c) cromosoma acrocentrico

Vediamo ora quali sono questi 7 gruppi di cromosomi del cariotipo umano:

Cromosomi grandi

  • gruppo A (cromosomi 1, 2 e 3): metacentrici e submetacentrici
  • gruppo B (cromosomi 4 e 5): submetacentrici

Cromosomi medi

  • gruppo C (cromosomi dal 7 al 12): submetacentrici
  • gruppo D (cromosomi 13, 14 e 15): acrocentrici

Cromosomi piccoli

  • gruppo E (cromosomi 16, 17 e 18): submetacentrici
  • gruppo F (cromosomi 19 e 20): metacentrici
  • gruppo G (cromosomi 21 e 22): acrocentrici

Per convenzione i cromosomi sessuali vengono separati dagli altri gruppi e si considerano come coppia a parte, ponendoli alla fine del cariotipo.

Quello della metafase è lo stadio più adatto per ottenere un'immagine microscopica del cariotipo, cioè del numero, caratteristico di ogni specie vivente, e della forma dei cromosomi. Nella metafase, infatti, i cromosomi sono ben spiralizzati ed allineati sul piano equatoriale della cellula; è quindi agevole fotografarli e successivamente ordinarli in coppie di omologhi, dal più grande al più piccolo. Per ottenere il più alto numero possibile di cellule in metafase si utilizza la colchicina, un alcaloide estratto dalle piante del genere Colchicum: questa sostanza ha la capacità di bloccare tutte le cellule allo stadio di metafase.

Di seguito viene proposto un protocollo per la determinazione del cariotipo umano.

Protocollo per la preparazione di vetrini con cromosomi metafasici

0,5 mL di plasma, contenente leucociti, sono stati messi in 6 mL di terreno di coltura per 72 ore a 37°C. Due ore prima di iniziare la tecnica per l’allestimento dei vetrini è stata aggiunta colchicina (concentrazione: 10 μg/mL) per bloccare in metafase le cellule in divisione.

  1. Versare il contenuto del flacone contenente la coltura cellulare in una provetta graduata da centrifuga.
  2. Centrifugare per 7 minuti a 1200 r.p.m.
  3. Eliminare per svuotamento il sopranatante.
  4. Risospendere delicatamente con una pasteur il pellet con il sopranatante residuo.
  5. Aggiungere 1 mL di ipotonica (0,075 M KCl) a 37°C e risospendere delicatamente con una pasteur, aggiungere altra ipotonica fino ad arrivare a 6 mL e risospendere sempre con molta cura. Dal momento in cui viene aggiunto il primo mL di ipotonica calcolare il tempo di 10 minuti. Trascorsi 10 minuti aggiungere 2 mL di fissativo preparato fresco mescolando 3 parti di metanolo con 1 parte di acido acetico.
  6. Centrifugare per 7 minuti a 1200 r.p.m.
  7. Eliminare il sopranatante.
  8. Risospendere il pellet (quando si aspira fare in modo che il contenuto non vada mai al di sopra della parte ristretta della pasteur) aggiungendo prima 0.5 mL di fissativo poi gradualmente fino a 8 mL (risospendere ogni volta che viene aggiunta un’aliquota di fissativo). Mettere la provetta in ghiaccio per 15 minuti.
  9. Centrifugare per 7 minuti a 1200 r.p.m.
  10. Eliminare il sopranatante ed aggiungere come sopra nuovo fissativo.
  11. Centrifugare per 7 minuti a 1200 r.p.m.
  12. Togliere il fissativo lasciandone 0,4 mL e risospendere il pellet.
  13. Con la pasteur far cadere da non meno di 10 cm di altezza 4-6 gocce della sospensione cellulare ottenuta su di un vetrino. Preparate in tal modo tre vetrini e contrassegnateli sulla parte smerigliata con lo stesso numero che è scritto sul flacone dove era contenuta la coltura. Lasciate asciugare i vetrini all’aria.

Bibliografia

Protocollo ricavato dall'attività di laboratorio presso l'Università degli Studi di Ancona, a.a. 1991-'92

E. Passarge - Color Atlas of Genetics - 2001 Thieme

Aula virtuale di Genetica dell'Universitad Complutense Madrid

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