Rând cromozomal. Reguli pentru seturile de cromozomi

Mutațiile cromozomiale (altfel numite aberații, rearanjamente) sunt modificări imprevizibile ale structurii cromozomilor. Ele sunt cel mai adesea cauzate de probleme care apar în timpul diviziunii celulare. Expunerea la factorii de mediu inițiatori este o altă cauză posibilă a mutațiilor cromozomiale. Să ne dăm seama ce manifestări pot fi ale acestui tip de modificări ale structurii cromozomilor și ce consecințe au acestea asupra celulei și a întregului organism.

Mutații. Dispoziții generale

În biologie, o mutație este definită ca o schimbare permanentă a structurii materialului genetic. Ce înseamnă „persistent”? Este moștenit de descendenții unui organism care are ADN mutant. Acest lucru se întâmplă după cum urmează. O celulă primește ADN greșit. Se împarte, iar două fiice îi copiază complet structura, adică conțin și material genetic alterat. Apoi există din ce în ce mai multe astfel de celule și, dacă organismul trece la reproducere, descendenții săi primesc un genotip mutant similar.

De obicei, mutațiile nu trec fără să lase urme. Unele dintre ele schimbă atât de mult corpul încât rezultatul acestor schimbări este moartea. Unele dintre ele forțează organismul să funcționeze într-un mod nou, reducându-i capacitatea de adaptare și conducând la patologii grave. Și un număr foarte mic de mutații beneficiază organismul, crescând astfel capacitatea acestuia de a se adapta la condițiile de mediu.

Mutațiile sunt împărțite în gene, cromozomiale și genomice. Această clasificare se bazează pe diferențele care apar în diferite structuri ale materialului genetic. Mutațiile cromozomiale, astfel, afectează structura cromozomilor, mutațiile genelor afectează secvența nucleotidelor din gene, iar mutațiile genomice fac modificări genomului întregului organism, adăugând sau scăzând un întreg set de cromozomi.

Să vorbim mai detaliat despre mutațiile cromozomiale.

Ce tipuri de rearanjamente cromozomiale pot apărea?

În funcție de modul în care sunt localizate modificările, se disting următoarele tipuri de mutații cromozomiale.

Intracromozomal - transformarea materialului genetic într-un singur cromozom.
Intercromozomiale - rearanjamente, în urma cărora doi cromozomi neomologi își schimbă secțiunile. Cromozomii neomologi conțin gene diferite și nu apar în timpul meiozei.

Fiecare dintre aceste tipuri de aberații corespunde anumitor tipuri de mutații cromozomiale.

Ștergeri

O ștergere este separarea sau pierderea oricărei părți a unui cromozom. Este ușor de ghicit că acest tip de mutație este intracromozomială.

Dacă partea exterioară a unui cromozom este separată, deleția se numește terminală. Dacă materialul genetic este pierdut mai aproape de centrul cromozomului, o astfel de ștergere se numește interstițială.

Acest tip de mutație poate afecta viabilitatea organismului. De exemplu, pierderea unei secțiuni a unui cromozom care codifică o anumită genă oferă unei persoane imunitate la virusul imunodeficienței. Această mutație adaptivă a apărut acum aproximativ 2.000 de ani, iar unii oameni cu SIDA au reușit să supraviețuiască doar pentru că au avut norocul să aibă cromozomi cu o structură alterată.

Duplicări

Un alt tip de mutație intracromozomială este duplicarea. Aceasta este copierea unei secțiuni a unui cromozom, care apare ca urmare a unei erori în timpul așa-numitei încrucișări, sau încrucișarea, în timpul diviziunii celulare.

O secțiune copiată în acest fel își poate menține poziția, se poate roti la 180° sau chiar poate fi repetată de mai multe ori, iar atunci o astfel de mutație se numește amplificare.

La plante, cantitatea de material genetic poate crește tocmai prin duplicări repetate. În acest caz, capacitatea unei specii întregi de a se adapta de obicei se schimbă, ceea ce înseamnă că astfel de mutații au o mare importanță evolutivă.

Inversiunile

Se referă și la mutațiile intracromozomiale. Inversarea este o rotație a unei anumite secțiuni a unui cromozom cu 180°.

Partea cromozomului răsturnată ca urmare a inversării poate fi pe o parte a centromerului (inversie paracentrică) sau pe părțile opuse ale acestuia (pericentric). Centromerul este așa-numita regiune a constricției primare a cromozomului.

De obicei, inversiunile nu afectează semnele externe ale corpului și nu duc la patologii. Există totuși o presupunere că la femeile cu o inversare a unei anumite părți a cromozomului nouă, probabilitatea de avort spontan în timpul sarcinii crește cu 30%.

Translocări

Translocarea este mișcarea unei secțiuni a unui cromozom la altul. Aceste mutații sunt de tip intercromozomial. Există două tipuri de translocații.

Reciproc este schimbul a doi cromozomi în anumite zone.
Robertsonian - fuziunea a doi cromozomi cu un braț scurt (acrocentric). În timpul translocației Robertsonian, se pierd secțiuni scurte ale ambilor cromozomi.

Translocațiile reciproce duc la probleme legate de naștere la om. Uneori, astfel de mutații provoacă avort spontan sau duc la nașterea copiilor cu patologii congenitale de dezvoltare.

Translocațiile robertsoniene sunt destul de frecvente la om. În special, dacă are loc o translocare care implică cromozomul 21, fătul dezvoltă sindromul Down, una dintre cele mai frecvent raportate patologii congenitale.

Izocromozomi

Izocromozomii sunt cromozomi care și-au pierdut un braț, dar l-au înlocuit cu o copie exactă a celuilalt braț. Adică, în esență, un astfel de proces poate fi considerat ștergere și inversare într-o sticlă. În cazuri foarte rare, astfel de cromozomi au doi centromeri.

Izocromozomii sunt prezenți în genotipul femeilor care suferă de sindromul Shereshevsky-Turner.

Toate tipurile de mutații cromozomiale descrise mai sus sunt inerente diferitelor organisme vii, inclusiv oamenilor. Cum se manifestă ele?

Mutații cromozomiale. Exemple

Mutațiile pot apărea în cromozomii sexuali și în autozomi (toți ceilalți cromozomi perechi ai celulei). Dacă mutageneza afectează cromozomii sexuali, consecințele pentru organism sunt de obicei severe. Apar patologii congenitale care afectează dezvoltarea mentală a individului și sunt de obicei exprimate în modificări ale fenotipului. Adică, organismele mutante în exterior diferă de cele normale.

Mutațiile genomice și cromozomiale apar mai frecvent la plante. Cu toate acestea, ele se găsesc atât la animale, cât și la oameni. Mutațiile cromozomiale, exemple ale cărora le vom analiza mai jos, se manifestă prin apariția unor patologii ereditare severe. Acestea sunt sindromul Wolf-Hirschhorn, sindromul „plânge pisica”, boala trisomie parțială pe brațul scurt al cromozomului 9, precum și altele.

Sindromul strigătului pisicii

Această boală a fost descoperită în 1963. Apare din cauza monosomiei parțiale pe brațul scurt al cromozomului 5, cauzată de o deleție. Unul din 45.000 de copii se naște cu acest sindrom.

De ce a primit această boală un astfel de nume? Copiii care suferă de această boală au un strigăt caracteristic care seamănă cu miaunatul unei pisici.

Când brațul scurt al celui de-al cincilea cromozom este șters, diferite părți ale acestuia pot fi pierdute. Manifestările clinice ale bolii depind direct de genele care au fost pierdute în timpul acestei mutații.

Structura laringelui se modifică la toți pacienții, ceea ce înseamnă că „plânsul pisicii” este caracteristic tuturor, fără excepție. Majoritatea persoanelor care suferă de acest sindrom experimentează o schimbare în structura craniului: o scădere a regiunii creierului, o față în formă de lună. În cazul sindromului „plânge pisica”, urechile sunt de obicei situate jos. Uneori, pacienții au patologii congenitale ale inimii sau ale altor organe. Retardarea mintală devine, de asemenea, o trăsătură caracteristică.

De obicei, pacienții cu acest sindrom mor în copilărie, doar 10% dintre ei supraviețuiesc până la vârsta de zece ani. Cu toate acestea, au existat și cazuri de longevitate cu sindromul „strigătul pisicii” - până la 50 de ani.

Sindromul Wolf-Hirschhorn

Acest sindrom este mult mai puțin frecvent - 1 caz la 100.000 de nașteri. Este cauzată de ștergerea unuia dintre segmentele brațului scurt al celui de-al patrulea cromozom.

Manifestările acestei boli sunt variate: întârzierea dezvoltării sferei fizice și psihice, microcefalie, nas caracteristic în formă de cioc, strabism, despicătură de palat sau buză superioară, gura mică, defecte ale organelor interne.

Ca multe alte mutații cromozomiale umane, boala Wolf-Hirschhorn este clasificată ca semi-letală. Aceasta înseamnă că viabilitatea organismului cu o astfel de boală este redusă semnificativ. Copiii diagnosticați cu sindrom Wolf-Hirschhorn de obicei nu trăiesc peste vârsta de 1 an, dar a fost înregistrat un caz în care pacientul a trăit 26 de ani.

Sindromul de trisomie parțială pe brațul scurt al cromozomului 9

Această boală apare din cauza dublărilor dezechilibrate în cromozomul al nouălea, în urma cărora există mai mult material genetic pe acest cromozom. În total, sunt cunoscute peste 200 de cazuri de astfel de mutații la om.

Tabloul clinic este descris de o dezvoltare fizică întârziată, o întârziere mintală ușoară și o expresie facială caracteristică. Defectele cardiace se găsesc la un sfert din toți pacienții.

Cu sindromul de trisomie parțială al brațului scurt al cromozomului 9, prognosticul este încă relativ favorabil: majoritatea pacienților supraviețuiesc până la bătrânețe.

Alte sindroame

Uneori, mutațiile cromozomiale apar chiar și în secțiuni foarte mici de ADN. Bolile în astfel de cazuri sunt de obicei cauzate de duplicări sau deleții și se numesc microduplicari sau, respectiv, microdeleții.

Cel mai frecvent astfel de sindrom este boala Prader-Willi. Apare din cauza microdeleției unei secțiuni a cromozomului 15. Interesant, acest cromozom trebuie să fie primit de către organism de la tată. Ca urmare a microdelețiilor, sunt afectate 12 gene. Pacienții cu acest sindrom au retard mental, obezitate și, de obicei, au picioare și mâini mici.

Un alt exemplu de astfel de boli cromozomiale este sindromul Sotos. O microdeleție are loc pe brațul lung al cromozomului 5. Tabloul clinic al acestei boli ereditare se caracterizează prin creștere rapidă, o creștere a dimensiunii mâinilor și picioarelor, prezența unei frunți convexe și o anumită întârziere mentală. Incidența acestui sindrom nu a fost stabilită.

Mutațiile cromozomiale, mai exact, microdelețiile din zonele cromozomilor 13 și 15, cauzează tumora Wilms și respectiv retinblastom. Tumora Wilms este un cancer de rinichi care apare în principal la copii. Retinoblastomul este o tumoare malignă a retinei care apare și la copii. Aceste boli sunt tratabile dacă sunt diagnosticate în stadiile incipiente. În unele cazuri, medicii recurg la intervenție chirurgicală.

Medicina modernă elimină multe boli, dar nu este încă posibilă vindecarea sau cel puțin prevenirea mutațiilor cromozomiale. Ele pot fi detectate doar la începutul dezvoltării fetale. Cu toate acestea, ingineria genetică nu stă pe loc. Poate că în curând va fi găsită o modalitate de a preveni bolile cauzate de mutațiile cromozomiale.

Cu ajutorul rearanjamentelor cromozomiale este posibil:

studiază interacțiunea genelor atunci când poziția lor în cromozom se modifică;
să clarifice influența locației materialului eucromatic și heterocromatic asupra efectului fenotipic al genei;
explorarea relațiilor intercromozomiale în genotipul unui organism;
obțineți noi grupuri de ambreiaj.

Cu alte cuvinte, structura cariotipului și genotipului speciilor, care a fost elaborată în timpul evoluției pe parcursul a sute de mii și milioane de ani, poate fi reconstruită de un genetician pe parcursul mai multor generații. Cu ajutorul rearanjamentelor cromozomiale se pot crea noi sisteme genotipale.

Rearanjamentele cromozomiale, care au loc atât în interiorul unui cromozom, cât și între cromozomii neomologi, reprezintă un mecanism foarte important pentru recombinarea genelor în setul de cromozomi al fiecărei specii.

Din cele de mai sus ar trebui să fie clar că rearanjamentele cromozomilor pot schimba comportamentul cromozomilor în meioză, acțiunea genelor, proprietățile dominanței genelor, natura recombinării genelor, gametogeneza etc. Deoarece selecția naturală controlează toate procesele din organism, este evident că descendenții organismelor cu diferite rearanjamente cromozomiale vor avea șanse diferite de supraviețuire.

Am spus deja că fenomenul de variabilitate ereditară omoloagă se explică în unele cazuri prin originea speciilor pe baza rearanjamentelor cromozomiale ale cariotipului original. Cu toate acestea, trebuie amintit că atunci când a fost formulată legea seriei omologice, nu exista încă un număr suficient de fapte despre prezența rearanjamentelor cromozomiale, iar legea a fost dezvoltată pe baza clasificării fenotipice a variabilității ereditare.

În prezent, în genetică s-au acumulat un număr mare de fapte, dând motive să admitem că unul dintre principalele mecanisme care provoacă apariția unor serii omoloage de mutații la speciile strâns înrudite este procesul de rearanjare cromozomială. Translocațiile, inversiunile, dublările și poliploidia în procesul de diferențiere a unei specii în rase, subspecii și specii noi joacă rolul de factori de izolare ai unui grup de indivizi de altul. Aceste rearanjamente cromozomiale provoacă neîncrucișarea indivizilor din populație, precum și o scădere a fertilității și viabilității zigoților din cauza unui dezechilibru în echilibrul genelor. Dar în cazurile în care apare o formă viabilă, homozigotă pentru translocare, inversare sau duplicare, aceasta poate fi adaptată la anumite condiții de viață și se poate reproduce liber, apoi se poate separa într-o nouă specie. Această nouă specie păstrează aceleași gene, dar fie vor fi în grupuri de legătură diferite, fie într-o secvență diferită de aranjare. Astfel de gene pot muta în aceeași direcție ca și în specia originală și, astfel, pot provoca apariția unor serii omoloage de mutații. După cum arată studiile genetice ale speciilor înrudite, în special genul Drosophila, sistemele lor genetice se dovedesc a fi foarte asemănătoare, iar diferențele se referă în principal la locația genelor individuale.

Rolul rearanjarilor cromozomiale este de asemenea important pentru evolutia genotipului. Ca rezultat al translocațiilor, dublărilor și inversiunilor, s-a demonstrat că genele schimbă natura Dominanței datorită efectelor de poziție. Dacă o mutație a genei benefice este recesivă, atunci cu ajutorul efectului de poziție poate apărea într-o stare heterozigotă și se poate stabiliza în viața speciei. Semnificația translocațiilor este deosebit de mare în transferul secțiunilor individuale ale autozomilor la cromozomii sexuali. Aceste rearanjamente sunt un factor important în determinarea neîncrucișării speciilor de animale.

După cum știm deja, cromozomul Y constă adesea din heterocromatină și este inactiv genetic. Dar acest lucru se manifestă în diferite grade la diferite animale. Astfel, cu activitatea generală scăzută a cromozomului Y Drosophila, una dintre secțiunile sale, totuși, este omoloagă cu o secțiune din cromozomul X. În cromozomul Y uman, o astfel de secțiune este mult mai lungă și același lucru se întâmplă și în planta melandrium.

Cromozomii X și Y pot conține atât regiuni omoloage, cât și neomoloage, adică cromozomul X are întotdeauna propria sa regiune caracteristică care este absentă în cromozomul Y; genele din această regiune vor fi moștenite într-o manieră legată de sex. Există, de asemenea, o regiune pe cromozomul Y care nu este prezentă pe cromozomul X. Trăsăturile determinate de genele acestei regiuni (genele holandrice) sunt moștenite doar prin linia masculină atunci când sexul masculin este heterogametic.

Regiunile omoloage și neomoloage din cromozomii sexuali, evident, ar putea apărea și prin rearanjamente cromozomiale. Acest lucru este dovedit de faptul că la multe specii de animale numărul de cromozomi heteromorfi variază foarte mult.

Este prezentat schematic cursul unui posibil schimb de fragmente între cromozomul X și autozomul în sexul heterogametic X0 ca urmare a translocării. Ca urmare a acestei rearanjamente, se formează un nou tip de heterocromozom X 1 X 2 Y. Analiza citologică a meiozei în astfel de forme arată formarea trivalenților, ceea ce confirmă corectitudinea ipotezei despre originea cromozomilor heteromorfi prin translocații.

Analiza citologică la unele specii de animale înrudite arată că numerele haploide de cromozomi din setul lor diferă, în timp ce cromozomii individuali pot avea regiuni omoloage. Unele specii înrudite de Drosophila au 3 perechi de cromozomi (D. willistoni), altele au 4 perechi (D. melanogaster și D. americana), iar un al treilea grup are 6 perechi (D. virilis).

Cromozomii se pot transforma în cromozomi cu brațe duble și, invers, numărul de cromozomi din set se poate modifica și el.

Rezultatele studiului rearanjamentelor cromozomiale conving, în primul rând, de prezența discretității liniare a cromozomilor și, în al doilea rând, că genotipul reprezintă un sistem integral, nu suma de gene individuale.

Luarea în considerare a rearanjamentelor cromozomiale duce la concluzia că acestea:

stau la baza schimbărilor în grupurile de legare a genelor;
schimbarea naturii moștenirii trăsăturilor și proprietăților în generații;
modifica expresia și interacțiunea genelor;
nu sunt doar o sursă de variabilitate ereditară de natură combinativă, ci și un mecanism de transformare a genotipului și cariotipului în procesul de evoluție;
indică faptul că multe gene considerate a fi mutații punctuale „clasice” se dovedesc a fi fie dublări, deleții, fie inversiuni.

Rearanjamentele cromozomiale servesc ca metodă pentru localizarea citogenetică a genelor în cromozomi, o metodă pentru studierea mecanismului meiozei și cartografierea fină a genelor. Ele pot fi utilizate în scopuri practice pentru a schimba grupurile de legătură ale genelor care determină trăsăturile valoroase din punct de vedere economic.

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.

Mutațiile cromozomiale sunt cauzele bolilor cromozomiale.

Mutațiile cromozomiale sunt modificări structurale ale cromozomilor individuali, de obicei vizibile la microscop cu lumină. O mutație cromozomială implică un număr mare (de la zeci la câteva sute) de gene, ceea ce duce la o modificare a setului diploid normal. Deși aberațiile cromozomiale, în general, nu modifică secvența ADN a unor gene specifice, modificările numărului de copii ale genelor din genom conduc la dezechilibru genetic din cauza lipsei sau excesului de material genetic. Există două grupe mari de mutații cromozomiale: intracromozomiale și intercromozomiale

Mutațiile intracromozomiale sunt aberații în interiorul unui cromozom. Acestea includ:

– pierderea uneia dintre secțiunile cromozomiale, interne sau terminale. Acest lucru poate provoca o întrerupere a embriogenezei și formarea de anomalii multiple de dezvoltare (de exemplu, o ștergere în regiunea brațului scurt al cromozomului 5, denumit 5p-, duce la subdezvoltarea laringelui, defecte cardiace, retard mental. complexul de simptome este cunoscut sub numele de sindromul „strigătul pisicii”, deoarece la copiii bolnavi, din cauza unei anomalii a laringelui, plânsul seamănă cu miaunatul unei pisici);

Inversiunile. Ca urmare a două puncte de ruptură a cromozomilor, fragmentul rezultat este introdus în locul său original după o rotație de 180 de grade. Ca urmare, doar ordinea genelor este perturbată;

dublari – dublarea (sau multiplicarea) oricărei părți a unui cromozom (de exemplu, trisomia pe brațul scurt al cromozomului 9 provoacă defecte multiple, inclusiv microcefalie, întârzierea dezvoltării fizice, mentale și intelectuale).

Mutațiile intercromozomiale, sau mutațiile de rearanjare, sunt schimbul de fragmente între cromozomi neomologi. Astfel de mutații sunt numite translocații (din latinescul trans - pentru, prin și locus - loc). Acest:

translocare reciprocă - doi cromozomi își schimbă fragmentele;

translocare non-reciprocă - un fragment dintr-un cromozom este transportat la altul;

Fuziunea „centrică” (translocarea robertsoniană) este unirea a doi cromozomi acrocentrici în regiunea centromerilor lor cu pierderea brațelor scurte.

Când cromatidele sunt rupte transversal prin centromeri, cromatidele „surori” devin brațe „oglindă” a doi cromozomi diferiți care conțin aceleași seturi de gene. Astfel de cromozomi se numesc izocromozomi.

Translocațiile și inversiunile, care sunt rearanjamente cromozomiale echilibrate, nu au manifestări fenotipice, dar ca urmare a segregării cromozomilor rearanjați în meioză, pot forma gameți dezechilibrati, ceea ce va duce la apariția descendenților cu anomalii cromozomiale.

Mutații genomice

Mutațiile genomice, ca și mutațiile cromozomiale, sunt cauzele bolilor cromozomiale.

Mutațiile genomice includ aneuploidii și modificări ale ploidiei cromozomilor nemodificați structural. Mutațiile genomice sunt detectate prin metode citogenetice.

Aneuploidia este o modificare (scădere – monosomie, creștere – trisomie) a numărului de cromozomi dintr-un set diploid, nu un multiplu al celui haploid (2n+1, 2n-1 etc.).

Poliploidia este o creștere a numărului de seturi de cromozomi, un multiplu al celui haploid (3n, 4n, 5n etc.).

La om, poliploidia, precum și majoritatea aneuploidiilor, sunt mutații letale.

Cele mai frecvente mutații genomice includ:

trisomie - prezența a trei cromozomi omologi în cariotip (de exemplu, a 21-a pereche în sindromul Down, a 18-a pereche în sindromul Edwards, a 13-a pereche în sindromul Patau; pentru cromozomii sexuali: XXX, XXY, XYY);

monosomie – prezența doar a unuia dintre cei doi cromozomi omologi. Cu monosomie pentru oricare dintre autozomi, dezvoltarea normală a embrionului nu este posibilă. Singura monosomie la om care este compatibilă cu viața - monosomia pe cromozomul X - duce la sindromul Shereshevsky-Turner (45,X).

Motivul care duce la aneuploidie este nedisjuncția cromozomilor în timpul diviziunii celulare în timpul formării celulelor germinale sau pierderea cromozomilor ca urmare a decalajului anafazei, când în timpul deplasării către pol unul dintre cromozomii omologi poate rămâne în urmă cu alți cromozomi non- cromozomi omologi. Termenul nondisjuncție înseamnă absența separării cromozomilor sau cromatidelor în meioză sau mitoză.

Nedisjuncția cromozomală apare cel mai adesea în timpul meiozei. Cromozomii, care în mod normal ar trebui să se dividă în timpul meiozei, rămân uniți și se deplasează la un pol al celulei în anafază, producând astfel doi gameți, dintre care unul are un cromozom în plus, iar celălalt nu are acest cromozom. Când un gamet cu un set normal de cromozomi este fertilizat de un gamet cu un cromozom suplimentar, apare trisomia (adică există trei cromozomi omologi în celulă); când un gamet fără un cromozom este fertilizat, apare un zigot cu monosomie. Dacă se formează un zigot monosomic pe orice cromozom autozomal, atunci dezvoltarea organismului se oprește în primele etape de dezvoltare.

În celulele somatice apar toate tipurile de mutații (inclusiv sub influența diferitelor radiații) caracteristice celulelor germinale.

Toate bolile ereditare cauzate de prezența unei gene patologice sunt moștenite în conformitate cu legile lui Mendel. Apariția bolilor ereditare este cauzată de tulburări în procesul de stocare, transmitere și implementare a informațiilor ereditare. Rolul cheie al factorilor ereditari în apariția unei gene patologice care duce la îmbolnăvire este confirmat de frecvența foarte mare a unui număr de boli în unele familii comparativ cu populația generală.

Apariția bolilor ereditare se bazează pe mutații: în principal mutații cromozomiale și genetice. În consecință, se disting bolile cromozomiale și genetice ereditare.

Bolile cromozomiale sunt clasificate în funcție de tipul de genă sau mutație cromozomială și individualitatea însoțitoare implicată în modificarea cromozomială. În acest sens, se menține principiul patogenetic, care este important pentru unitate conform principiului nosologic al patologiei ereditare:

Pentru fiecare boală se stabilește o structură genetică (cromozomul și segmentul acestuia), care determină patologia;

Se dezvăluie care este tulburarea genetică. Este determinată de lipsa sau excesul de material cromozomial.

TULBURĂRI NUMERICE: constau într-o modificare a ploidiei setului de cromozomi și o abatere a numărului de cromozomi de la diploid pentru fiecare pereche de cromozomi, în jos (această tulburare se numește monosomie) sau în sus (trisomie și alte forme de polisomie). Organismele triploide și tetraploide au fost bine studiate; frecvența lor de apariție este scăzută. Aceștia sunt în principal embrioni auto-avortați (avorturi spontane) și născuți morți. Dacă nou-născuții apar cu astfel de tulburări, de obicei nu trăiesc mai mult de 10 zile.

Mutațiile genomice pe cromozomi individuali sunt numeroase; ele alcătuiesc cea mai mare parte a bolilor cromozomiale. Pe cromozomul X sunt observate monosomii complete, ceea ce duce la dezvoltarea sindromului Sherevsky-Turner. Monosomiile autozomale sunt foarte rare în rândul născuților vii. Nascuții vii sunt organisme cu o proporție semnificativă de celule normale: monosomia se referă la autozomii 21 și 22.

Trisomiile complete au fost studiate pentru un număr semnificativ mai mare de cromozomi: 8, 9, 13, 14, 18, 21, 22 și cromozomii X. Numărul de cromozomi X la un individ poate ajunge până la 5 și, în același timp, viabilitatea acestuia rămâne, mai ales de scurtă durată.

Modificările numărului de cromozomi individuali provoacă perturbări în distribuția lor între celulele fiice în timpul primei și celei de-a doua diviziuni meiotice în gametogeneză sau în primele clivaje ale unui ovul fertilizat.

Motivele unei astfel de încălcări pot fi:

Încălcarea divergenței în timpul anafazei cromozomului reduplicat, ca urmare a căreia cromozomul duplicat ajunge într-o singură celulă fiică.

Încălcarea conjugării cromozomilor omologi, care poate, de asemenea, perturba separarea corectă a omologilor în celulele fiice.

Întârzierea cromozomilor în anafază atunci când diverg în celula fiică, ceea ce poate duce la pierderea unui cromozom.

Dacă una dintre tulburările de mai sus apare în două sau mai multe diviziuni consecutive, apar tetrozomia și alte tipuri de polisomie.

ÎNCĂLCĂRI STRUCTURALE. Indiferent de tip, ele provoacă părți ale materialului pe un anumit cromozom (monosomie parțială) sau excesul acestuia (trisomie parțială). Delețiile simple ale întregului braț, interstițial și terminal (terminal) pot duce la monosomie parțială. În cazul delețiilor terminale ale ambelor brațe, cromozomul X poate deveni circular. Astfel de evenimente pot apărea în orice stadiu al gametogenezei, inclusiv după ce celula germinativă a finalizat ambele diviziuni meiotice. De asemenea, rearanjamentele echilibrate ale inversiilor de tip, translocațiile reciproce și robertsoniene existente în corpul părintelui pot duce la monosomie parțială. Acesta este rezultatul formării unui gamet dezechilibrat. Trisomia parțială apare, de asemenea, diferit. Acestea pot fi dublări nou create ale unuia sau altui segment. Dar cel mai adesea sunt moșteniți de la părinți fenotipici normali, care sunt purtători de translocații sau inversiuni echilibrate ca urmare a intrării în gamet a unui cromozom dezechilibrat în direcția excesului de material. Separat, monosomia sau trisomia parțială este mai puțin frecventă decât în combinație, atunci când pacientul are simultan monosomie parțială pe un cromozom și trisomie parțială pe celălalt.

Grupul principal este format din modificări ale conținutului de heterocromatina structurală în cromozom. Acest fenomen stă la baza polimorfismului normal, când variațiile conținutului de heterocromatina nu conduc la modificări nefavorabile ale fenotipului. Cu toate acestea, în unele cazuri, un dezechilibru în regiunile heterocromatice duce la distrugerea dezvoltării mentale.

Aproximativ 1 din 150 de copii se naște cu anomalie cromozomiala. Aceste tulburări sunt cauzate de erori în numărul sau structura cromozomilor. Mulți copii cu probleme cromozomiale au malformații mentale și/sau fizice congenitale. Unele probleme cromozomiale duc în cele din urmă la avort spontan sau la nașterea mortii.

Cromozomii sunt structuri sub formă de fire care se găsesc în celulele corpului nostru și care conțin un set de gene. Oamenii au aproximativ 20-25 de mii de gene care determină caracteristici precum culoarea ochilor și a părului și sunt, de asemenea, responsabili pentru creșterea și dezvoltarea fiecărei părți a corpului. Fiecare persoană are în mod normal 46 de cromozomi, asamblați în 23 de perechi de cromozomi, în care un cromozom este moștenit de la mamă, iar al doilea este moștenit de la tată.

Cauzele anomaliilor cromozomiale

Anomaliile cromozomiale sunt de obicei rezultatul unei erori care apare în timpul maturării unui spermatozoid sau ovul. De ce apar aceste erori nu este încă cunoscut.

Ovulele și spermatozoizii conțin în mod normal 23 de cromozomi. Când se unesc, formează un ou fecundat cu 46 de cromozomi. Dar uneori ceva nu merge bine în timpul (sau înainte) fertilizării. De exemplu, un ovul sau un spermatozoid se pot dezvolta incorect, drept urmare pot avea cromozomi în plus sau, dimpotrivă, pot lipsi cromozomi.

În acest caz, celulele cu un număr greșit de cromozomi sunt atașate la un ovul sau spermatozoid normal, drept urmare embrionul rezultat are anomalii cromozomiale.

Cel mai comun tip anomalie cromozomiala numită trisomie. Aceasta înseamnă că, în loc să aibă două copii ale unui anumit cromozom, o persoană are trei copii. De exemplu, au trei copii ale cromozomului 21.

În cele mai multe cazuri, un embrion cu un număr greșit de cromozomi nu supraviețuiește. În astfel de cazuri, femeia are un avort spontan, de obicei în stadiile incipiente. Acest lucru apare adesea foarte devreme în timpul sarcinii, înainte ca femeia să-și dea seama că este însărcinată. Peste 50% dintre avorturile spontane din primul trimestru sunt cauzate de anomalii cromozomiale la nivelul embrionului.

Alte erori pot apărea înainte de fertilizare. Ele pot duce la modificări ale structurii unuia sau mai multor cromozomi. Persoanele cu anomalii cromozomiale structurale au de obicei un număr normal de cromozomi. Cu toate acestea, bucăți mici ale unui cromozom (sau un cromozom întreg) pot fi șterse, copiate, inversate, deplasate sau schimbate cu o parte a altui cromozom. Aceste rearanjamente structurale pot să nu aibă niciun efect asupra unei persoane dacă are toți cromozomii, dar sunt pur și simplu rearanjați. În alte cazuri, astfel de rearanjamente pot duce la pierderea sarcinii sau la malformații congenitale.

Erorile în diviziunea celulară pot apărea imediat după fertilizare. Acest lucru poate duce la mozaicism, o afecțiune în care o persoană are celule cu structuri genetice diferite. De exemplu, persoanelor cu o formă de mozaicism, sindromul Turner, le lipsește un cromozom X în unele celule, dar nu în toate.

Diagnosticul anomaliilor cromozomiale

Anomaliile cromozomiale pot fi diagnosticate înainte de nașterea copilului prin teste prenatale, cum ar fi amniocenteza sau prelevarea de vilozități coriale, sau după naștere folosind un test de sânge.

Celulele obtinute in urma acestor teste sunt crescute in laborator si apoi cromozomii lor sunt examinati la microscop. Laboratorul realizează o imagine (cariotip) a tuturor cromozomilor unei persoane, aranjate în ordine de la cel mai mare la cel mai mic. Un cariotip arată numărul, dimensiunea și forma cromozomilor și ajută medicii să identifice orice anomalii.

Primul screening prenatal constă în efectuarea unui test de sânge matern în primul trimestru de sarcină (între 10 și 13 săptămâni de sarcină), precum și o examinare specială cu ultrasunete a spatelui gâtului bebelușului (așa-numita transluciditate nucală).

Al doilea screening prenatal se efectuează în al doilea trimestru de sarcină și constă într-un test de sânge matern între săptămânile 16 și 18. Acest screening identifică sarcinile care prezintă un risc mai mare de a avea tulburări genetice.

Cu toate acestea, testele de screening nu pot diagnostica cu exactitate sindromul Down sau altele. Medicii sugerează ca femeile care au rezultate anormale ale testelor de screening să fie supuse unor teste suplimentare - prelevarea de vilozități coriale și amniocenteză - pentru a diagnostica definitiv sau a exclude aceste tulburări.

Cele mai frecvente anomalii cromozomiale

Primele 22 de perechi de cromozomi se numesc autozomi sau cromozomi somatici (non-sexuali). Cele mai frecvente anomalii ale acestor cromozomi includ:

1. Sindromul Down (trisomia 21) este una dintre cele mai frecvente anomalii cromozomiale, diagnosticată la aproximativ 1 din 800 de bebeluși. Persoanele cu sindrom Down au grade diferite de dezvoltare mentală, trăsături faciale caracteristice și, adesea, anomalii congenitale în dezvoltarea inimii și alte probleme.

Perspectivele moderne de dezvoltare a copiilor cu sindrom Down sunt mult mai strălucitoare decât erau înainte. Majoritatea dintre ei au dizabilități intelectuale ușoare până la moderate. Cu intervenția timpurie și educația specială, mulți dintre acești copii învață să citească și să scrie și participă la o varietate de activități încă din copilărie.

Riscul de sindrom Down și alte trisomii crește odată cu vârsta mamei. Riscul de a avea un copil cu sindrom Down este de aproximativ:

1 la 1300 – dacă mama are 25 de ani;
1 din 1000 – dacă mama are 30 de ani;
1 din 400 – dacă mama are 35 de ani;
1 din 100 – dacă mama are 40 de ani;
1 din 35 – dacă mama are 45 de ani.

2. Cromozomii trisomiei 13 și 18 – aceste trisomii sunt de obicei mai grave decât sindromul Down, dar din fericire sunt destul de rare. Aproximativ 1 din 16.000 de copii se naște cu trisomie 13 (sindromul Patau), iar 1 din 5.000 de copii se naște cu trisomia 18 (sindromul Edwards). Copiii cu trisomie 13 și 18 suferă de obicei de retard mintal sever și multe defecte congenitale. Majoritatea acestor copii mor înainte de vârsta de un an.

Ultima, a 23-a pereche de cromozomi sunt cromozomii sexuali, numiti cromozomi X și cromozomi Y. De obicei, femeile au doi cromozomi X, în timp ce bărbații au un cromozom X și un cromozom Y. Anomaliile cromozomilor sexuali pot cauza infertilitate, probleme de creștere și probleme de învățare și comportament.

Cele mai frecvente anomalii ale cromozomilor sexuali includ:

1. sindromul Turner – Această tulburare afectează aproximativ 1 din 2500 de fetuși de sex feminin. O fată cu sindrom Turner are un cromozom X normal și îi lipsește complet sau parțial un al doilea cromozom X. De obicei, aceste fete sunt infertile și nu vor suferi modificările pubertății normale decât dacă iau hormoni sexuali sintetici.

Fetele afectate de sindromul Turner sunt foarte scunde, deși tratamentul cu hormon de creștere poate ajuta la creșterea înălțimii. În plus, au o serie întreagă de probleme de sănătate, în special cu inima și rinichii. Majoritatea fetelor cu sindrom Turner au o inteligență normală, deși întâmpină unele dificultăți de învățare, în special la matematică și raționamentul spațial.

2. Cromozomul trisomiei X – Aproximativ 1 din 1000 de femei au un cromozom X suplimentar. Astfel de femei sunt foarte înalte. De obicei, nu au defecte fizice de naștere, experimentează o pubertate normală și sunt fertile. Astfel de femei au o inteligență normală, dar pot avea și probleme serioase la învățare.

Deoarece astfel de fete sunt sănătoase și au un aspect normal, părinții lor adesea nu știu că fiica lor o are. Unii părinți află că copilul lor are o tulburare similară dacă mama a fost supusă uneia dintre metodele invazive de diagnostic prenatal (amniocenteză sau coriocenteză) în timpul sarcinii.

3. Sindromul Klinefelter – Această tulburare afectează aproximativ 1 din 500 până la 1000 de băieți. Băieții cu sindrom Klinefelter au doi (și uneori mai mulți) cromozomi X împreună cu un cromozom Y normal. Astfel de băieți au de obicei o inteligență normală, deși mulți au probleme cu învățarea. Când astfel de băieți cresc, au scăderea secreției de testosteron și sunt infertili.

4. Disomie pe cromozomul Y (XYY) – Aproximativ 1 din 1.000 de bărbați se naște cu unul sau mai mulți cromozomi Y în plus. Acești bărbați au o pubertate normală și nu sunt infertili. Majoritatea au o inteligență normală, deși pot exista unele dificultăți de învățare, dificultăți de comportament și probleme cu vorbirea și achiziția limbajului. Ca și în cazul trisomiei X la femei, mulți bărbați și părinții lor nu știu că au această tulburare până la diagnosticul prenatal.

Anomalii cromozomiale mai puțin frecvente

Noile metode de analiză a cromozomilor pot detecta mici anomalii cromozomiale care nu pot fi văzute nici măcar la un microscop puternic. Ca urmare, tot mai mulți părinți învață că copilul lor are o anomalie genetică.

Unele dintre aceste anomalii neobișnuite și rare includ:

Deleție – absența unei mici secțiuni a unui cromozom;
Microdeleția - absența unui număr foarte mic de cromozomi, poate lipsește o singură genă;
Translocarea - o parte a unui cromozom se alătură altui cromozom;
Inversarea - o parte a cromozomului este omisă, iar ordinea genelor este inversată;
Duplicare (duplicare) - o parte a cromozomului este duplicată, ceea ce duce la formarea de material genetic suplimentar;
Cromozomul inel - Când materialul genetic este îndepărtat de la ambele capete ale cromozomului și noile capete se unesc pentru a forma un inel.

Unele patologii cromozomiale sunt atât de rare încât doar unul sau câteva cazuri sunt cunoscute științei. Unele anomalii (de exemplu, unele translocări și inversiuni) pot să nu aibă niciun efect asupra sănătății unei persoane dacă lipsește materialul negenetic.

Unele tulburări neobișnuite pot fi cauzate de mici deleții cromozomiale. Exemple sunt:

Sindromul Cry Cat (ștergerea pe cromozomul 5) - copiii bolnavi în copilărie se disting printr-un strigăt ascuțit, ca și cum o pisică țipă. Au probleme semnificative în dezvoltarea fizică și intelectuală. Aproximativ 1 din 20–50 de mii de bebeluși se naște cu această boală;
Sindromul Prader-WillȘi (deletie pe cromozomul 15) - copiii bolnavi au abateri in dezvoltarea psihica si invatare, statura mica si probleme de comportament. Majoritatea acestor copii dezvoltă obezitate extremă. Aproximativ 1 din 10–25 de mii de copii se naște cu această boală;
sindromul DiGeorge (deleția cromozomului 22 sau ștergerea 22q11) – Aproximativ 1 din 4.000 de copii se naște cu o deleție într-o anumită parte a cromozomului 22. Această ștergere provoacă o varietate de probleme care pot include defecte ale inimii, despicătură de buză/palati (despicătură de palat și despicătură), tulburări ale sistemului imunitar, trăsături faciale anormale și probleme de învățare;
Sindromul Wolf-Hirschhorn (deleție pe cromozomul 4) – această tulburare se caracterizează prin retard mintal, defecte cardiace, tonus muscular slab, convulsii și alte probleme. Această afecțiune afectează aproximativ 1 din 50.000 de copii.

Cu excepția persoanelor cu sindromul DiGeorge, persoanele cu sindroamele de mai sus sunt infertile. În ceea ce privește persoanele cu sindrom DiGeorge, această patologie se moștenește cu 50% cu fiecare sarcină.

Noile metode de analiză a cromozomilor pot identifica uneori unde lipsește materialul genetic sau unde este prezentă o genă suplimentară. Dacă medicul știe exact unde este vinovatul anomalie cromozomiala, el poate evalua întreaga amploare a influenței sale asupra copilului și poate oferi o prognoză aproximativă pentru dezvoltarea acestui copil în viitor. Adesea, acest lucru îi ajută pe părinți să decidă să continue sarcina și să se pregătească în avans pentru nașterea unui copil care este puțin diferit de toți ceilalți.

Căsătoriile consangvine sau consangvinizarea din engleză. consangvinizarea, în - „în cadrul” reproducerii - „înmulțirea”, sau consangvinizarea este cel mai adesea folosită în creșterea animalelor pentru reproducerea și conservarea unei rase, dar apare și în rândul oamenilor. Cele mai clar consecințe negative ale incestului au fost observate în rândul regalității Egiptului Antic, Greciei antice și unele dinastii europene. Dar încercarea de a menține „sângele divin” pur tot timpul a dus la manifestarea unor boli ereditare umane, anomalii, deformări și degenerare a descendenților.

Astăzi, genetica oferă o explicație științifică a cauzelor și mecanismelor patologiei ereditare în căsătoriile consanguine și a dependenței acestora de gradul de relație.

Setul de cromozomi de spermatozoizi si ovul este reprezentat de 23 de cromozomi. În timpul fecundației, fiecare cromozom dintr-o celulă masculină își găsește perechea dintr-o celulă feminină, iar rezultatul este un zigot (ou fertilizat) cu un set pereche de cromozomi. Odată cu divizarea ulterioară a zigotului, fiecare celulă a noului organism are, de asemenea, strict 23 de perechi de cromozomi. Procesul de conservare a setului de cromozomi în celule în timpul diviziunii acestora continuă după naștere de-a lungul vieții. Toate celulele corpului uman au aceleași 23 de perechi sau 46 de cromozomi care au fost obținuți în timpul fertilizării.

Genomul- un set de gene în cromozomii celulelor corpului. Genomul conține informații biologice pentru creșterea și dezvoltarea unui organism.

Gene(greacă γένος - gen) - o unitate structurală și funcțională a eredității umane, care este o secțiune a ADN-ului și este o matrice pentru sinteza proteinelor. Genele determină trăsăturile ereditare care sunt transmise de la părinți la urmași.

Genomul uman conține aproximativ 28.000 de gene.

Locația exactă a fiecărei gene pe un anumit cromozom se numește locusul acelei gene. Unele gene de pe cromozomi sunt nefuncționale sau defecte. În unele cazuri, acest lucru se manifestă prin gradul de severitate al simptomului. De exemplu, la blonde, culoarea părului este determinată de absența genei responsabile de pigmentarea părului. În alte cazuri, un defect genic duce la boală. De exemplu, fenilcetonurie, anemia secerată, fibroza chistică, boala Konovalov-Wilson, boli ereditare ale ochilor, pielii, boli ereditare degenerative ale articulațiilor, boli ereditare ale sistemului nervos. De regulă, aceasta este o patologie severă, în unele cazuri incompatibilă cu viața. Din fericire, bolile genetice sunt rare în practica clinică. Dar căsătoriile strâns legate cresc această probabilitate cu un ordin de mărime. De ce?

Căsătoriile consanguine. Cauzele bolilor genetice la copii.

După cum am aflat mai sus, setul de cromozomi umani este diploid, adică cromozomi similari sunt prezenți în perechi în nucleul fiecărei celule. Și dacă unul dintr-o pereche de cromozomi are o genă cu un defect, atunci gena normală a celui de-al doilea cromozom din această pereche „funcționează”, iar boala este absentă.

Probabilitatea ca părinții care nu sunt înrudiți prin sânge într-o pereche de cromozomi să aibă gene defecte responsabile de aceeași funcție este neglijabilă. Aceasta explică frecvența scăzută a bolilor genetice la copii dacă părinții nu sunt rude. Căsătoriile consanguine sunt o altă chestiune. Probabilitatea ca un copil să aibă defecte genetice identice pe cromozomi perechi crește de multe ori. Și cu cât gradul de relație este mai mare, cu atât este mai mare această probabilitate chiar și pentru părinții sănătoși. Iată un arbore genealogic tipic pentru incest:

Cele mai frecvente boli genetice umane asociate cu incestul

Bolile genetice umane includ bolile metabolice ereditare. Ele sunt asociate cu tulburări în metabolismul aminoacizilor, proteinelor, carbohidraților, grăsimilor și steroizilor, bilirubinei și unor metale și se manifestă la o vârstă fragedă cu o mare varietate de simptome, adică sunt congenitale.

Adesea, patologia genică la copii este combinată. De exemplu, bolile genetice ale pielii sunt combinate cu tulburări metabolice, sterilitate și boli mintale.

Diagnosticul, prevenirea și tratamentul bolilor ereditare

Dacă se știe că părinții copilului nenăscut sunt rude, atunci se efectuează diagnosticul prenatal al bolilor ereditare. Aproape toate bolile genetice la copiii din căsătorii consanguine sunt congenitale și sunt diagnosticate la nou-născuți pe baza simptomelor caracteristice. În unele cazuri, se efectuează teste genetice.

Tratamentul etiologic al bolilor ereditare asociate căsătoriilor consanguine, imposibil. Prin urmare, principala metodă de prevenire a bolilor genetice rămâne screening-ul nou-născuților pentru boli și sindroame ereditare, consilierea genetică și educația medicală.

Ar putea fi util să citiți: