Kromosomska vrsta. Pravila za kromosomske garniture

Kromosomske mutacije (sicer imenovane aberacije, preureditve) so nepredvidljive spremembe v strukturi kromosomov. Najpogosteje so posledica težav, ki nastanejo pri delitvi celic. Izpostavljenost začetnim okoljskim dejavnikom je še en možen vzrok za kromosomske mutacije. Ugotovimo, kakšne so lahko manifestacije tovrstnih sprememb v strukturi kromosomov in kakšne posledice imajo za celico in celoten organizem.

Mutacije. Splošne določbe

V biologiji je mutacija opredeljena kot trajna sprememba strukture genskega materiala. Kaj pomeni "vztrajen"? Podedujejo ga potomci organizma, ki ima mutirano DNK. To se zgodi na naslednji način. Ena celica prejme napačno DNK. Razdeli se, dve hčerki pa popolnoma kopirata njegovo strukturo, torej vsebujeta tudi spremenjen genski material. Potem je takšnih celic vedno več in če organizem nadaljuje z razmnoževanjem, njegovi potomci dobijo podoben mutirani genotip.

Mutacije običajno ne minejo brez sledi. Nekateri med njimi tako spremenijo telo, da je posledica teh sprememb smrt. Nekateri od njih prisilijo telo, da deluje na nov način, kar zmanjša njegovo sposobnost prilagajanja in vodi do resnih patologij. In zelo majhno število mutacij koristi telesu in s tem poveča njegovo sposobnost prilagajanja okoljskim razmeram.

Mutacije delimo na genske, kromosomske in genomske. Ta razvrstitev temelji na razlikah, ki se pojavljajo v različnih strukturah genskega materiala. Kromosomske mutacije torej vplivajo na strukturo kromosomov, genske mutacije vplivajo na zaporedje nukleotidov v genih, genomske mutacije pa spremenijo genom celotnega organizma, dodajajo ali odvzemajo celo vrsto kromosomov.

Pogovorimo se o kromosomskih mutacijah podrobneje.

Do katerih vrst kromosomskih preureditev lahko pride?

Glede na to, kako so spremembe lokalizirane, se razlikujejo naslednje vrste kromosomskih mutacij.

Intrakromosomsko - transformacija genetskega materiala znotraj enega kromosoma.
Interkromosomske - preureditve, zaradi katerih dva nehomologna kromosoma izmenjata svoje odseke. Nehomologni kromosomi vsebujejo različne gene in se med mejozo ne pojavijo.

Vsaka od teh vrst aberacij ustreza določenim vrstam kromosomskih mutacij.

Izbrisi

Delecija je ločitev ali izguba katerega koli dela kromosoma. Zlahka je uganiti, da je ta vrsta mutacije intrakromosomska.

Če je najbolj oddaljeni del kromosoma ločen, se izbris imenuje terminalni. Če se genetski material izgubi bližje središču kromosoma, se takšna delecija imenuje intersticijska.

Ta vrsta mutacije lahko vpliva na sposobnost preživetja organizma. Na primer, izguba dela kromosoma, ki kodira določen gen, osebi zagotovi odpornost proti virusu imunske pomanjkljivosti. Ta adaptivna mutacija se je pojavila pred približno 2000 leti in nekaterim ljudem z aidsom je uspelo preživeti le zato, ker so imeli to srečo, da so imeli kromosome s spremenjeno strukturo.

Podvajanja

Druga vrsta intrakromosomske mutacije je podvajanje. To je kopiranje dela kromosoma, ki nastane kot posledica napake pri tako imenovanem crossoverju oziroma crossingoverju med celično delitvijo.

Tako kopiran odsek lahko obdrži svoj položaj, se zavrti za 180° ali se celo večkrat ponovi in takrat se takšna mutacija imenuje amplifikacija.

Pri rastlinah se lahko količina genskega materiala poveča prav s ponavljajočimi se podvajanji. V tem primeru se običajno spremeni sposobnost prilagajanja celotne vrste, kar pomeni, da so takšne mutacije velikega evolucijskega pomena.

Inverzije

Nanaša se tudi na intrakromosomske mutacije. Inverzija je zasuk določenega dela kromosoma za 180°.

Del kromosoma, obrnjen zaradi inverzije, je lahko na eni strani centromere (paracentrična inverzija) ali na nasprotnih straneh (pericentrična). Centromera je tako imenovana regija primarne zožitve kromosoma.

Običajno inverzije ne vplivajo na zunanje znake telesa in ne vodijo do patologij. Obstaja pa predpostavka, da se pri ženskah z inverzijo določenega dela devetega kromosoma verjetnost splava med nosečnostjo poveča za 30%.

Translokacije

Translokacija je premik dela enega kromosoma na drugega. Te mutacije so interkromosomskega tipa. Obstajata dve vrsti translokacij.

Recipročna je izmenjava dveh kromosomov na določenih področjih.
Robertsonian - zlitje dveh kromosomov s kratkim krakom (akrocentrično). Med Robertsonovo translokacijo se kratki deli obeh kromosomov izgubijo.

Recipročne translokacije povzročajo težave z zanositvijo pri ljudeh. Včasih takšne mutacije povzročijo spontani splav ali povzročijo rojstvo otrok s prirojenimi razvojnimi patologijami.

Robertsonove translokacije so pri ljudeh precej pogoste. Zlasti če pride do translokacije, ki vključuje kromosom 21, plod razvije Downov sindrom, eno najpogosteje prijavljenih prirojenih patologij.

Izokromosomi

Izokromosomi so kromosomi, ki so izgubili en krak, vendar so ga nadomestili z natančno kopijo drugega kraka. To pomeni, da se v bistvu tak postopek lahko šteje za brisanje in inverzijo v eni steklenici. V zelo redkih primerih imajo takšni kromosomi dve centromeri.

Izokromosomi so prisotni v genotipu žensk, ki trpijo za Shereshevsky-Turnerjevim sindromom.

Vse zgoraj opisane vrste kromosomskih mutacij so lastne različnim živim organizmom, vključno s človekom. Kako se manifestirajo?

Kromosomske mutacije. Primeri

Mutacije se lahko pojavijo v spolnih kromosomih in v avtosomih (vsi drugi parni kromosomi celice). Če mutageneza prizadene spolne kromosome, so posledice za telo običajno hude. Pojavijo se prirojene patologije, ki vplivajo na duševni razvoj posameznika in se običajno izražajo v spremembah fenotipa. To pomeni, da se navzven mutirani organizmi razlikujejo od normalnih.

Pri rastlinah se pogosteje pojavljajo genomske in kromosomske mutacije. Najdemo pa jih tako pri živalih kot pri ljudeh. Kromosomske mutacije, katerih primere bomo obravnavali spodaj, se kažejo v pojavu hudih dednih patologij. To so Wolf-Hirschhornov sindrom, sindrom "cry the cat", parcialna trisomija na kratkem kraku kromosoma 9, pa tudi nekateri drugi.

Sindrom mačjega joka

Ta bolezen je bila odkrita leta 1963. Pojavi se zaradi delne monosomije na kratkem kraku kromosoma 5, ki jo povzroči delecija. Eden od 45.000 otrok se rodi s tem sindromom.

Zakaj je ta bolezen dobila tako ime? Otroci s to boleznijo imajo značilen jok, ki spominja na mačje mijavkanje.

Ko se kratka roka petega kromosoma izbriše, se lahko izgubijo različni deli kromosoma. Klinične manifestacije bolezni so neposredno odvisne od tega, kateri geni so bili izgubljeni med to mutacijo.

Struktura grla se spremeni pri vseh bolnikih, kar pomeni, da je "mačji jok" značilen za vse brez izjeme. Večina ljudi, ki trpijo zaradi tega sindroma, doživi spremembo strukture lobanje: zmanjšanje možganske regije, obraz v obliki lune. V primeru sindroma "cry the cat" so ušesa običajno nameščena nizko. Včasih imajo bolniki prirojene patologije srca ali drugih organov. Značilna lastnost postane tudi duševna zaostalost.

Običajno bolniki s tem sindromom umrejo v zgodnjem otroštvu, le 10% jih preživi do desetega leta. Vendar pa so bili tudi primeri dolgoživosti s sindromom "mačjega joka" - do 50 let.

Wolf-Hirschhornov sindrom

Ta sindrom je veliko manj pogost - 1 primer na 100.000 rojstev. Nastane zaradi delecije enega od segmentov kratkega kraka četrtega kromosoma.

Manifestacije te bolezni so raznolike: zapozneli razvoj telesne in duševne sfere, mikrocefalija, značilen nos v obliki kljuna, strabizem, razcep neba ali zgornje ustnice, majhna usta, okvare notranjih organov.

Tako kot mnoge druge človeške kromosomske mutacije je Wolf-Hirschhornova bolezen razvrščena kot polsmrtna. To pomeni, da se sposobnost preživetja telesa s takšno boleznijo znatno zmanjša. Otroci z diagnozo Wolf-Hirschhornovega sindroma običajno ne doživijo več kot 1 leto, vendar je bil zabeležen en primer, ko je bolnik živel 26 let.

Sindrom delne trisomije na kratkem kraku kromosoma 9

Ta bolezen nastane zaradi neuravnoteženih podvajanj v devetem kromosomu, zaradi česar je na tem kromosomu več genetskega materiala. Skupaj je znanih več kot 200 primerov takšnih mutacij pri ljudeh.

Klinično sliko opisujejo zapozneli telesni razvoj, blaga duševna zaostalost in značilen izraz obraza. Srčne napake najdemo pri četrtini vseh bolnikov.

S sindromom delne trisomije kratkega kraka kromosoma 9 je napoved še vedno relativno ugodna: večina bolnikov preživi do starosti.

Drugi sindromi

Včasih pride do kromosomskih mutacij celo v zelo majhnih delih DNK. Bolezni v takih primerih običajno povzročijo podvojitve ali delecije in se imenujejo mikroduplikacije oziroma mikrodelecije.

Najpogostejši takšen sindrom je Prader-Willijeva bolezen. Nastane zaradi mikrodelecije dela kromosoma 15. Zanimivo je, da mora ta kromosom telo prejeti od očeta. Zaradi mikrodelecij je prizadetih 12 genov. Bolniki s tem sindromom imajo duševno zaostalost, debelost in imajo običajno majhne noge in roke.

Drug primer takih kromosomskih bolezni je Sotosov sindrom. Na dolgi roki kromosoma 5 se pojavi mikrodelecija. Za klinično sliko te dedne bolezni je značilna hitra rast, povečanje velikosti rok in nog, prisotnost konveksnega čela in nekaj duševne zaostalosti. Incidenca tega sindroma ni bila ugotovljena.

Kromosomske mutacije, natančneje mikrodelecije na območjih 13. in 15. kromosoma, povzročijo Wilmsov tumor oziroma retinblastom. Wilmsov tumor je rak ledvic, ki se pojavi predvsem pri otrocih. Retinoblastom je maligni tumor mrežnice, ki se pojavlja tudi pri otrocih. Te bolezni je mogoče zdraviti, če jih odkrijemo v zgodnjih fazah. V nekaterih primerih se zdravniki zatečejo k kirurškemu posegu.

Sodobna medicina marsikatero bolezen odpravi, a kromosomskih mutacij še ni mogoče pozdraviti ali vsaj preprečiti. Odkriti jih je mogoče le na začetku razvoja ploda. Vendar pa genski inženiring ne miruje. Morda bo kmalu najden način za preprečevanje bolezni, ki jih povzročajo kromosomske mutacije.

S pomočjo kromosomskih preureditev je možno:

preučiti interakcijo genov, ko se spremeni njihov položaj v kromosomu;
razjasniti vpliv lokacije evkromatskega in heterokromatskega materiala na fenotipski učinek gena;
raziskati medkromosomska razmerja v genotipu organizma;
dobite nove skupine sklopk.

Z drugimi besedami, strukturo kariotipa in genotipa vrste, ki se je oblikovala med evolucijo v stotisočeh in milijonih let, lahko genetik rekonstruira v več generacijah. S pomočjo kromosomskih preureditev je mogoče ustvariti nove genotipske sisteme.

Kromosomske preureditve, ki se pojavljajo tako znotraj enega kromosoma kot med nehomolognimi kromosomi, so zelo pomemben mehanizem za rekombinacijo genov znotraj kromosomskega niza vsake vrste.

Iz zgoraj navedenega bi moralo biti jasno, da lahko kromosomske preureditve spremenijo vedenje kromosomov v mejozi, delovanje genov, lastnosti genske dominance, naravo rekombinacije genov, gametogenezo itd. Ker naravna selekcija nadzoruje vse procese v telesu, očitno je, da bodo imeli potomci organizmov z različnimi kromosomskimi preureditvami različne možnosti preživetja.

Rekli smo že, da je pojav homologne dedne variabilnosti v nekaterih primerih razložen z izvorom vrst na podlagi kromosomskih preureditev prvotnega kariotipa. Vendar je treba spomniti, da ko je bil oblikovan zakon homoloških serij, še ni bilo zadostnega števila dejstev o prisotnosti kromosomskih preureditev in je bil zakon razvit na podlagi fenotipske klasifikacije dedne variabilnosti.

Danes se je v genetiki nabralo veliko dejstev, ki dajejo razlog za priznanje, da je eden od glavnih mehanizmov, ki povzročajo pojav homolognih serij mutacij v sorodnih vrstah, proces kromosomske preureditve. Translokacije, inverzije, podvajanja in poliploidija v procesu diferenciacije vrste na rase, podvrste in nove vrste igrajo vlogo izolacijskih dejavnikov ene skupine posameznikov od druge. Te kromosomske preureditve povzročajo nemožnost križanja osebkov v populaciji, pa tudi zmanjšanje plodnosti in sposobnosti preživetja zigot zaradi neravnovesja v genskem ravnovesju. Toda v primerih, ko se pojavi sposobna preživetja oblika, homozigotna za translokacijo, inverzijo ali podvajanje, se lahko prilagodi določenim življenjskim razmeram in se prosto razmnožuje, nato pa se loči v novo vrsto. Ta nova vrsta ohranja iste gene, vendar bodo bodisi v različnih povezovalnih skupinah bodisi v drugačnem zaporedju razporeditve. Takšni geni lahko mutirajo v isti smeri kot pri izvorni vrsti in tako povzročijo pojav homolognih serij mutacij. Kot kažejo genetske študije sorodnih vrst, predvsem rodu Drosophila, se izkaže, da so njihovi genetski sistemi zelo podobni, razlike pa se nanašajo predvsem na lokacijo posameznih genov.

Vloga kromosomskih preureditev je pomembna tudi za razvoj genotipa. Kot posledica translokacij, podvajanj in inverzij se je pokazalo, da geni spremenijo naravo prevlade zaradi učinkov položaja. Če je mutacija koristnega gena recesivna, se lahko s pomočjo učinka položaja pojavi v heterozigotnem stanju in se stabilizira v življenju vrste. Pomen translokacij je še posebej velik pri prenosu posameznih delov avtosomov na spolne kromosome. Te preureditve so pomemben dejavnik pri določanju nemožnosti križanja živalskih vrst.

Kot že vemo, je kromosom Y pogosto sestavljen iz heterokromatina in je genetsko neaktiven. Toda to se pri različnih živalih kaže v različni meri. Tako je ob splošni nizki aktivnosti kromosoma Y Drosophile en od njegovih odsekov vendarle homologen odseku v kromosomu X. V človeškem kromosomu Y je takšen odsek veliko daljši in enako se zgodi v rastlini melandrij.

Kromosoma X in Y lahko vsebujeta tako homologne kot nehomologne regije, tj. kromosom X ima vedno svojo značilno regijo, ki je odsotna v kromosomu Y; geni v tej regiji bodo podedovani na spolno vezan način. Obstaja tudi regija na kromosomu Y, ki ni prisotna na kromosomu X. Lastnosti, ki jih določajo geni tega območja (holandrični geni), se dedujejo samo po moški liniji, če je moški spol heterogametičen.

Homologne in nehomologne regije v spolnih kromosomih se očitno lahko pojavijo tudi s kromosomskimi preureditvami. To dokazuje dejstvo, da se pri mnogih živalskih vrstah število heteromorfnih kromosomov zelo razlikuje.

Shematično je prikazan potek morebitne izmenjave fragmentov med kromosomom X in avtosomom pri heterogametnem spolu X0 kot posledica translokacije. Zaradi te preureditve nastane nov tip heterokromosoma X 1 X 2 Y. Citološka analiza mejoze pri takih oblikah pokaže nastanek trivalentov, kar potrjuje pravilnost domneve o nastanku heteromorfnih kromosomov s translokacijami.

Citološka analiza pri nekaterih sorodnih živalskih vrstah kaže, da se haploidno število kromosomov v njihovem nizu razlikuje, medtem ko lahko posamezni kromosomi vsebujejo homologne regije. Nekatere sorodne vrste drozofil imajo 3 pare kromosomov (D. willistoni), druge 4 pare (D. melanogaster in D. americana), tretja skupina pa 6 parov (D. virilis).

Kromosomi se lahko spremenijo v dvokrake kromosome in, nasprotno, lahko se spremeni tudi število kromosomov v nizu.

Rezultati študije kromosomskih preureditev prepričujejo, prvič, o prisotnosti linearne diskretnosti kromosomov in, drugič, da je genotip celovit sistem in ne vsota posameznih genov.

Upoštevanje kromosomskih preureditev vodi do zaključka, da:

podlaga za spremembe v genskih povezovalnih skupinah;
spremeniti naravo dedovanja lastnosti in lastnosti v generacijah;
spremeniti izražanje in interakcijo genov;
niso le vir dedne variabilnosti kombinacijske narave, ampak tudi mehanizem za preoblikovanje genotipa in kariotipa v procesu evolucije;
kažejo, da se mnogi geni, ki veljajo za "klasične" točkovne mutacije, izkažejo za podvojitve, delecije ali inverzije.

Kromosomske preureditve služijo kot metoda za citogenetsko lokalizacijo genov v kromosomih, metoda za preučevanje mehanizma mejoze in fino preslikavo genov. Uporabljajo se lahko v praktične namene za spreminjanje povezovalnih skupin genov, ki določajo ekonomsko dragocene lastnosti.

Če najdete napako, označite del besedila in kliknite Ctrl+Enter.

Kromosomske mutacije so vzroki kromosomskih bolezni.

Kromosomske mutacije so strukturne spremembe posameznih kromosomov, običajno vidne pod svetlobnim mikroskopom. Kromosomska mutacija vključuje veliko število (od deset do nekaj sto) genov, kar vodi do spremembe normalnega diploidnega niza. Čeprav kromosomske aberacije na splošno ne spremenijo zaporedja DNK določenih genov, spremembe števila kopij genov v genomu povzročijo genetsko neravnovesje zaradi pomanjkanja ali presežka genskega materiala. Obstajata dve veliki skupini kromosomskih mutacij: znotrajkromosomske in interkromosomske.

Intrakromosomske mutacije so aberacije znotraj enega kromosoma. Tej vključujejo:

– izguba enega od odsekov kromosoma, notranjega ali končnega. To lahko povzroči motnje embriogeneze in nastanek številnih razvojnih nepravilnosti (na primer izbris v predelu kratkega kraka 5. kromosoma, označenega kot 5p-, povzroči nerazvitost grla, srčne napake, duševno zaostalost. To kompleks simptomov je znan kot sindrom "mačjega joka", ker pri bolnih otrocih zaradi anomalije grla jok spominja na mačje mijavkanje);

Inverzije. Zaradi dveh točk preloma kromosoma se nastali fragment po rotaciji za 180 stopinj vstavi na prvotno mesto. Posledično se poruši samo vrstni red genov;

duplikacije – podvojitev (ali pomnoževanje) katerega koli dela kromosoma (na primer trisomija na kratkem kraku kromosoma 9 povzroči številne okvare, vključno z mikrocefalijo, zapoznelim telesnim, duševnim in intelektualnim razvojem).

Medkromosomske mutacije ali preureditvene mutacije so izmenjava fragmentov med nehomolognimi kromosomi. Takšne mutacije imenujemo translokacije (iz latinskega trans - za, skozi in locus - kraj). To:

recipročna translokacija - dva kromosoma izmenjata svoje fragmente;

nerecipročna translokacija - fragment enega kromosoma se transportira v drugega;

»centrična« fuzija (Robertsonova translokacija) je združitev dveh akrocentričnih kromosomov v predelu njunih centromer z izgubo kratkih krakov.

Ko so kromatide prečno prelomljene skozi centromere, "sestrske" kromatide postanejo "zrcalni" kraki dveh različnih kromosomov, ki vsebujeta iste nize genov. Takšni kromosomi se imenujejo izokromosomi.

Translokacije in inverzije, ki so uravnotežene kromosomske preureditve, nimajo fenotipskih manifestacij, vendar lahko kot posledica ločevanja preurejenih kromosomov v mejozi tvorijo neuravnotežene gamete, kar bo privedlo do potomcev s kromosomskimi nepravilnostmi.

Genomske mutacije

Genomske mutacije so tako kot kromosomske mutacije vzroki kromosomskih bolezni.

Genomske mutacije vključujejo anevploidije in spremembe v ploidnosti strukturno nespremenjenih kromosomov. Genomske mutacije ugotavljamo s citogenetskimi metodami.

Aneuploidija je sprememba (zmanjšanje - monosomija, povečanje - trisomija) števila kromosomov v diploidnem nizu, ki ni večkratnik haploidnega (2n+1, 2n-1 itd.).

Poliploidija je povečanje števila nizov kromosomov, večkratnik haploidnega (3n, 4n, 5n itd.).

Pri ljudeh so poliploidije, kot tudi večina anevploidij, smrtonosne mutacije.

Najpogostejše genomske mutacije vključujejo:

trisomija - prisotnost treh homolognih kromosomov v kariotipu (na primer 21. par pri Downovem sindromu, 18. par pri Edwardsovem sindromu, 13. par pri Patauovem sindromu; za spolne kromosome: XXX, XXY, XYY);

monosomija - prisotnost le enega od dveh homolognih kromosomov. Pri monosomiji katerega koli od avtosomov normalen razvoj zarodka ni mogoč. Edina monosomija pri ljudeh, ki je združljiva z življenjem – monosomija na kromosomu X – vodi do Shereshevsky-Turnerjevega sindroma (45,X).

Vzrok za aneuploidijo je neločevanje kromosomov med celično delitvijo med nastajanjem zarodnih celic ali izguba kromosomov zaradi anafaznega zamika, ko lahko med premikanjem na pol eden od homolognih kromosomov zaostaja za drugimi ne-kromosomi. homologni kromosomi. Izraz nedisjunkcija pomeni odsotnost ločevanja kromosomov ali kromatid v mejozi ali mitozi.

Kromosomska nedisjunkcija se najpogosteje pojavi med mejozo. Kromosomi, ki bi se morali med mejozo običajno deliti, ostanejo povezani in se v anafazi premaknejo na en pol celice, pri čemer nastanejo dve gameti, od katerih ima ena dodaten kromosom, druga pa tega kromosoma nima. Ko gameto z normalnim naborom kromosomov oplodi gameta z dodatnim kromosomom, pride do trisomije (tj. v celici so trije homologni kromosomi); ko je gameta brez enega kromosoma oplojena, pride do zigote z monosomijo. Če na kateremkoli avtosomnem kromosomu nastane monosomska zigota, se razvoj organizma ustavi v najzgodnejših fazah razvoja.

V somatskih celicah se pojavijo vse vrste mutacij (tudi pod vplivom različnih sevanj), ki so značilne za zarodne celice.

Vse dedne bolezni, ki jih povzroča prisotnost enega patološkega gena, se dedujejo v skladu z Mendelovimi zakoni. Pojav dednih bolezni je posledica motenj v procesu shranjevanja, prenosa in izvajanja dednih informacij. Ključno vlogo dednih dejavnikov pri pojavu patološkega gena, ki vodi v bolezen, potrjuje zelo visoka pogostnost številnih bolezni v nekaterih družinah v primerjavi s splošno populacijo.

Pojav dednih bolezni temelji na mutacijah: predvsem kromosomskih in genskih. Posledično ločimo kromosomske in dedne genske bolezni.

Kromosomske bolezni so razvrščene glede na vrsto genske ali kromosomske mutacije in spremljajočo individualnost, ki je vpletena v kromosomsko spremembo. V zvezi s tem se ohranja patogenetsko načelo, ki je pomembno za enoto po nosološkem načelu dedne patologije:

Za vsako bolezen se vzpostavi genetska struktura (kromosom in njegov segment), ki določa patologijo;

Razkriva se, kaj je genetska motnja. Določen je s pomanjkanjem ali presežkom kromosomskega materiala.

NUMERIČNE MOTNJE: sestojijo iz spremembe ploidnosti kromosomske garniture in odstopanja števila kromosomov od diploidnega za posamezen par kromosomov navzdol (to motnjo imenujemo monosomija) ali navzgor (trisomija in druge oblike polisomije). Triploidni in tetraploidni organizmi so dobro raziskani; njihova pogostost pojavljanja je nizka. To so predvsem samosplavljeni zarodki (splavi) in mrtvorojeni otroci. Če se novorojenčki pojavijo s takšnimi motnjami, običajno ne živijo več kot 10 dni.

Genomske mutacije na posameznih kromosomih so številne in predstavljajo glavnino kromosomskih bolezni. Na kromosomu X opazimo popolne monosomije, kar vodi v razvoj Sherevsky-Turnerjevega sindroma. Avtosomne monosomije so med živorojenimi zelo redke. Živorojeni so organizmi z znatnim deležem normalnih celic: monosomija zadeva avtosoma 21 in 22.

Popolne trisomije so preučevali za znatno večje število kromosomov: 8, 9, 13, 14, 18, 21, 22 in X kromosomi. Število kromosomov X pri posamezniku lahko doseže do 5, hkrati pa ostane njegova sposobnost preživetja, večinoma kratkotrajna.

Spremembe v številu posameznih kromosomov povzročijo motnje v njihovi porazdelitvi med hčerinskimi celicami med prvo in drugo mejotsko delitvijo v gametogenezi ali pri prvih cepitvah oplojenega jajčeca.

Razlogi za takšno kršitev so lahko:

Kršitev divergence med anafazo redupliciranega kromosoma, zaradi česar se podvojeni kromosom konča le v eni hčerinski celici.

Kršitev konjugacije homolognih kromosomov, ki lahko tudi moti pravilno ločevanje homologov v hčerinske celice.

Zaostajanje kromosomov v anafazi, ko se razhajajo v hčerinski celici, kar lahko povzroči izgubo kromosoma.

Če se ena od zgornjih motenj pojavi v dveh ali več zaporednih delitvah, pride do tetrosomije in drugih vrst polisomije.

STRUKTURNE KRŠITVE. Ne glede na vrsto povzročajo dele materiala na določenem kromosomu (delna monosomija) ali njegov presežek (delna trisomija). Enostavne delecije celotnega kraka, intersticijskega in končnega (terminalnega) lahko privedejo do delne monosomije. V primeru terminalnih delecij obeh krakov lahko kromosom X postane krožen. Takšni dogodki se lahko pojavijo na kateri koli stopnji gametogeneze, tudi po tem, ko zarodna celica zaključi obe mejotski delitvi. Tudi uravnotežene preureditve tipskih inverzij, recipročnih in Robertsonovih translokacij, ki obstajajo v telesu staršev, lahko vodijo do delne monosomije. To je posledica nastanka neuravnotežene gamete. Tudi delna trisomija se pojavi drugače. To so lahko na novo ustvarjene podvojitve enega ali drugega segmenta. Najpogosteje pa so podedovani od normalnih fenotipskih staršev, ki so nosilci uravnoteženih translokacij ali inverzij zaradi vstopa v gameto kromosoma, neuravnoteženega v smeri odvečnega materiala. Ločeno je delna monosomija ali trisomija manj pogosta kot v kombinaciji, ko ima bolnik hkrati delno monosomijo na enem kromosomu in delno trisomijo na drugem.

Glavno skupino sestavljajo spremembe vsebnosti strukturnega heterokromatina v kromosomu. Ta pojav je osnova normalnega polimorfizma, ko variacije v vsebnosti heterokromatina ne vodijo do neugodnih sprememb v fenotipu. Vendar pa v nekaterih primerih neravnovesje v heterokromatskih regijah vodi do uničenja duševnega razvoja.

Približno 1 od 150 otrok se rodi z kromosomska nepravilnost. Te motnje so posledica napak v številu ali strukturi kromosomov. Veliko otrok s kromosomskimi težavami ima duševne in/ali telesne prirojene napake. Nekatere kromosomske težave na koncu privedejo do spontanega splava ali mrtvorojenosti.

Kromosomi so nitaste strukture, ki jih najdemo v celicah našega telesa in vsebujejo nabor genov. Ljudje imamo okoli 20–25 tisoč genov, ki določajo lastnosti, kot so barva oči in las, odgovorni pa so tudi za rast in razvoj vsakega dela telesa. Vsaka oseba ima običajno 46 kromosomov, sestavljenih v 23 kromosomskih parov, pri čemer je en kromosom podedovan od matere, drugi pa od očeta.

Vzroki kromosomskih nepravilnosti

Kromosomske nepravilnosti so običajno posledica napake, do katere pride med zorenjem semenčice ali jajčeca. Zakaj prihaja do teh napak, še ni znano.

Jajčeca in semenčice običajno vsebujejo 23 kromosomov. Ko se združijo, tvorijo oplojeno jajčece s 46 kromosomi. Včasih pa gre kaj narobe med (ali pred) oploditvijo. Na primer, jajčece ali semenčica se lahko nepravilno razvijeta, zaradi česar imata lahko dodatne kromosome ali pa, nasprotno, nimata kromosomov.

V tem primeru se celice z napačnim številom kromosomov pritrdijo na normalno jajčece ali semenčico, zaradi česar ima nastali zarodek kromosomske nepravilnosti.

Najpogostejši tip kromosomska nepravilnost imenujemo trisomija. To pomeni, da ima oseba namesto dveh kopij določenega kromosoma tri kopije. Na primer, imajo tri kopije kromosoma 21.

V večini primerov zarodek z napačnim številom kromosomov ne preživi. V takih primerih ima ženska spontani splav, običajno v zgodnjih fazah. To se pogosto zgodi zelo zgodaj v nosečnosti, še preden se ženska sploh zave, da je noseča. Več kot 50 % spontanih splavov v prvem trimesečju je posledica kromosomskih nepravilnosti v zarodku.

Pred oploditvijo se lahko pojavijo druge napake. Lahko povzročijo spremembe v strukturi enega ali več kromosomov. Ljudje s strukturnimi kromosomskimi nepravilnostmi imajo običajno normalno število kromosomov. Vendar pa se lahko majhni deli kromosoma (ali celotnega kromosoma) izbrišejo, kopirajo, obrnejo, založijo ali zamenjajo z delom drugega kromosoma. Te strukturne preureditve morda ne bodo vplivale na človeka, če ima vse kromosome, ampak se preprosto prerazporedijo. V drugih primerih lahko takšne preureditve povzročijo izgubo nosečnosti ali prirojene napake.

Kmalu po oploditvi lahko pride do napak pri delitvi celic. To lahko privede do mozaicizma, stanja, v katerem ima oseba celice z drugačno genetsko sestavo. Na primer, ljudje z eno od oblik mozaicizma, Turnerjevim sindromom, nimajo kromosoma X v nekaterih, vendar ne v vseh celicah.

Diagnoza kromosomskih nepravilnosti

Kromosomske nepravilnosti je mogoče diagnosticirati pred rojstvom otroka s prenatalnim testiranjem, kot je amniocenteza ali vzorčenje horionskih resic, ali po rojstvu s krvnim testom.

Celice, pridobljene s temi testi, se gojijo v laboratoriju, nato pa se njihovi kromosomi pregledajo pod mikroskopom. Laboratorij naredi sliko (kariotip) vseh človekovih kromosomov, razvrščenih po vrstnem redu od največjega do najmanjšega. Kariotip prikazuje število, velikost in obliko kromosomov ter zdravnikom pomaga prepoznati morebitne nepravilnosti.

Prvi prenatalni presejalni pregled obsega odvzem materine krvi v prvem trimesečju nosečnosti (med 10. in 13. tednom nosečnosti) ter poseben ultrazvočni pregled otrokovega zatilja (t.i. nuhalna svetlina).

Drugi prenatalni presejalni pregled se izvaja v drugem trimesečju nosečnosti in je sestavljen iz krvnega testa matere med 16. in 18. tednom. Ta pregled identificira nosečnosti, pri katerih obstaja večje tveganje za genetske motnje.

Vendar presejalni testi ne morejo natančno diagnosticirati Downovega sindroma ali drugih. Zdravniki predlagajo, da ženske, ki imajo nenormalne rezultate presejalnih testov, opravijo dodatne preiskave – vzorčenje horionskih resic in amniocentezo – za dokončno diagnozo ali izključitev teh motenj.

Najpogostejše kromosomske nepravilnosti

Prvih 22 parov kromosomov imenujemo avtosomi ali somatski (nespolni) kromosomi. Najpogostejše nepravilnosti teh kromosomov so:

1. Downov sindrom (trisomija 21) je ena najpogostejših kromosomskih nepravilnosti, diagnosticirana pri približno 1 od 800 dojenčkov. Osebe z Downovim sindromom imajo različne stopnje duševnega razvoja, značilne poteze obraza in pogosto prirojene nepravilnosti v razvoju srca in druge težave.

Sodobni obeti za razvoj otrok z Downovim sindromom so veliko svetlejši, kot so bili prej. Večina jih ima blago do zmerno motnjo v duševnem razvoju. Z zgodnjo intervencijo in posebnim izobraževanjem se mnogi od teh otrok od otroštva dalje naučijo brati in pisati ter sodelujejo v različnih dejavnostih.

Tveganje za Downov sindrom in druge trisomije narašča s starostjo matere. Tveganje za rojstvo otroka z Downovim sindromom je približno:

1 od 1300 - če je mati stara 25 let;
1 od 1000 - če je mati stara 30 let;
1 od 400 - če je mati stara 35 let;
1 od 100 - če je mati stara 40 let;
1 od 35 – če je mati stara 45 let.

2. Trisomija 13 in 18 kromosomov – te trisomije so običajno resnejše od Downovega sindroma, vendar so na srečo zelo redke. Približno 1 od 16.000 dojenčkov se rodi s trisomijo 13 (Patauov sindrom) in 1 od 5.000 dojenčkov se rodi s trisomijo 18 (Edwardsov sindrom). Otroci s trisomijo 13 in 18 običajno trpijo zaradi hude duševne zaostalosti in številnih prirojenih napak. Večina teh otrok umre pred prvim letom starosti.

Zadnji, 23. par kromosomov so spolni kromosomi, imenovani kromosomi X in kromosomi Y. Običajno imajo ženske dva kromosoma X, moški pa en kromosom X in en kromosom Y. Nenormalnosti spolnih kromosomov lahko povzročijo neplodnost, težave z rastjo ter težave pri učenju in vedenju.

Najpogostejše nepravilnosti spolnih kromosomov vključujejo:

1. Turnerjev sindrom – Ta motnja prizadene približno 1 od 2500 ženskih plodov. Deklica s Turnerjevim sindromom ima en normalen kromosom X in ji popolnoma ali delno manjka drugi kromosom X. Običajno so te deklice neplodne in ne bodo podvržene spremembam običajne pubertete, razen če jemljejo sintetične spolne hormone.

Dekleta s Turnerjevim sindromom so zelo nizka, čeprav lahko zdravljenje z rastnim hormonom pomaga povečati višino. Poleg tega imajo še celo vrsto zdravstvenih težav, predvsem s srcem in ledvicami. Večina deklet s Turnerjevim sindromom ima normalno inteligenco, čeprav imajo nekatere učne težave, zlasti pri matematiki in prostorskem sklepanju.

2. Trisomija X kromosoma – Približno 1 od 1000 žensk ima dodaten kromosom X. Takšne ženske so zelo visoke. Običajno nimajo telesnih prirojenih napak, imajo normalno puberteto in so plodni. Takšne ženske imajo normalno inteligenco, vendar imajo lahko tudi resne težave z učenjem.

Ker so takšna dekleta zdrava in normalnega videza, njihovi starši pogosto ne vedo, da jih ima njihova hči. Nekateri starši ugotovijo, da ima njihov otrok podobno motnjo, če je mati med nosečnostjo opravila eno od invazivnih prenatalnih diagnostičnih metod (amniocenteza ali horiocenteza).

3. Klinefelterjev sindrom – Ta motnja prizadene približno 1 od 500 do 1000 dečkov. Fantje s Klinefelterjevim sindromom imajo dva (in včasih več) kromosoma X skupaj z enim normalnim kromosomom Y. Takšni fantje imajo običajno normalno inteligenco, čeprav imajo mnogi težave z učenjem. Ko takšni dečki odrastejo, imajo zmanjšano izločanje testosterona in so neplodni.

4. Disomija na kromosomu Y (XYY) – Približno 1 od 1000 moških se rodi z enim ali več dodatnimi kromosomi Y. Ti moški doživijo normalno puberteto in niso neplodni. Večina jih ima normalno inteligenco, čeprav se lahko pojavijo nekatere učne težave, vedenjske težave in težave z govorom in usvajanjem jezika. Tako kot pri trisomiji X pri ženskah mnogi moški in njihovi starši ne vedo, da imajo to motnjo, vse do prenatalne diagnoze.

Manj pogoste kromosomske nepravilnosti

Nove metode analize kromosomov lahko odkrijejo drobne kromosomske nepravilnosti, ki jih ni mogoče videti niti pod močnim mikroskopom. Posledično vse več staršev izve, da ima njihov otrok genetsko nepravilnost.

Nekatere od teh nenavadnih in redkih anomalij vključujejo:

Delecija - odsotnost majhnega dela kromosoma;
Mikrodelecija - odsotnost zelo majhnega števila kromosomov, morda manjka le en gen;
Translokacija - del enega kromosoma se pridruži drugemu kromosomu;
Inverzija - del kromosoma se preskoči, vrstni red genov pa se obrne;
Podvojitev (podvojitev) - del kromosoma se podvoji, kar povzroči nastanek dodatnega genskega materiala;
Obročasti kromosom – ko se genetski material odstrani z obeh koncev kromosoma in se nova konca združita v obroč.

Nekatere kromosomske patologije so tako redke, da je znanosti znanih le en ali nekaj primerov. Nekatere nepravilnosti (na primer nekatere translokacije in inverzije) morda nimajo vpliva na zdravje osebe, če manjka negenetski material.

Nekatere nenavadne motnje so lahko posledica majhnih kromosomskih izbrisov. Primeri so:

Sindrom jokajoče mačke (izbris na kromosomu 5) - bolne otroke v povojih odlikuje visok jok, kot da mačka kriči. Imajo velike težave v telesnem in intelektualnem razvoju. Približno 1 od 20–50 tisoč dojenčkov se rodi s to boleznijo;
Prader-Willov sindromin (delecija na kromosomu 15) - bolni otroci imajo odstopanja v duševnem razvoju in učenju, nizko rast in vedenjske težave. Večina teh otrok razvije ekstremno debelost. Približno 1 od 10–25 tisoč dojenčkov se rodi s to boleznijo;
DiGeorgejev sindrom (izbris kromosoma 22 ali delecija 22q11) – Približno 1 od 4000 dojenčkov se rodi z izbrisom v določenem delu kromosoma 22. Ta izbris povzroča različne težave, ki lahko vključujejo srčne okvare, razcepko ustnico/nepce (razcepko in razcepko ustnico), motnje imunskega sistema, nenormalne poteze obraza in težave z učenjem;
Wolf-Hirschhornov sindrom (delecija na kromosomu 4) – za to motnjo so značilni duševna zaostalost, srčne napake, slab mišični tonus, epileptični napadi in druge težave. To stanje prizadene približno 1 od 50.000 dojenčkov.

Z izjemo ljudi z DiGeorgeovim sindromom so ljudje z zgoraj navedenimi sindromi neplodni. Kar se tiče ljudi s sindromom DiGeorge, je ta patologija podedovana za 50% z vsako nosečnostjo.

Nove metode analize kromosomov lahko včasih natančno določijo, kje manjka genski material ali kje je prisoten dodaten gen. Če zdravnik natančno ve, kje je krivec kromosomska nepravilnost, lahko oceni celoten obseg njegovega vpliva na otroka in poda približno napoved za razvoj tega otroka v prihodnosti. Pogosto to pomaga staršem, da se odločijo za nadaljevanje nosečnosti in se vnaprej pripravijo na rojstvo otroka, ki je nekoliko drugačen od vseh ostalih.

Konsangvinične poroke ali parjenje v sorodstvu iz angleščine. parjenje v sorodstvu, v - »znotraj« vzreji - »vzreja« ali parjenje v sorodstvu se najpogosteje uporablja v reji živali za vzrejo in ohranjanje pasme, pojavlja pa se tudi med ljudmi. Najbolj jasno negativne posledice incesta so opazili med kraljevimi družinami starega Egipta, stare Grčije in nekaterih evropskih dinastij. Toda poskus ohranjanja »božanske krvi« ves čas čiste je privedel do manifestacije dednih človeških bolezni, anomalij, deformacij in degeneracije potomcev.

Genetika danes daje znanstveno razlago vzrokov in mehanizmov dedne patologije v sorodniških zakonih in njihove odvisnosti od stopnje sorodstva.

Kromosomski nabor sperme in jajčeca je predstavljen s 23 kromosomi. Med oploditvijo vsak kromosom iz moške celice najde svoj par iz ženske celice, rezultat pa je zigota (oplojeno jajčece) s parnim nizom kromosomov. Z nadaljnjo delitvijo zigote ima vsaka celica novega organizma tudi strogo 23 parov kromosomov. Proces ohranjanja kromosomskega niza v celicah med njihovo delitvijo se po rojstvu nadaljuje vse življenje. Vse celice človeškega telesa imajo enakih 23 parov ali 46 kromosomov, ki so bili pridobljeni med oploditvijo.

Genom- niz genov v kromosomih telesnih celic. Genom vsebuje biološke informacije za rast in razvoj organizma.

Gene(grško γένος - rod) - strukturna in funkcionalna enota človeške dednosti, ki je del DNK in je matrica za sintezo beljakovin. Geni določajo dedne lastnosti, ki se prenašajo s staršev na potomce.

Človeški genom vsebuje približno 28.000 genov.

Natančna lokacija vsakega gena na določenem kromosomu se imenuje lokus tega gena. Nekateri geni na kromosomih ne delujejo ali so okvarjeni. V nekaterih primerih se to kaže glede na stopnjo resnosti simptoma. Na primer, pri blondinkah barvo las določa odsotnost gena, odgovornega za pigmentacijo las. V drugih primerih genska okvara povzroči bolezen. Na primer fenilketonurija, anemija srpastih celic, cistična fibroza, Konovalov-Wilsonova bolezen, dedne bolezni oči, kože, dedne degenerativne bolezni sklepov, dedne bolezni živčnega sistema. Praviloma je to huda patologija, v nekaterih primerih nezdružljiva z življenjem. Na srečo so genske bolezni v klinični praksi redke. Toda tesno povezane poroke povečajo to verjetnost za red velikosti. Zakaj?

Krvne zakonske zveze. Vzroki genetskih bolezni pri otrocih.

Kot smo ugotovili zgoraj, je človeški kromosomski niz diploiden, to pomeni, da so podobni kromosomi prisotni v parih v jedru vsake celice. In če ima eden od para kromosomov gen z okvaro, potem normalni gen drugega kromosoma iz tega para "deluje" in bolezen je odsotna.

Verjetnost, da bodo starši, ki niso v krvnem sorodstvu v paru kromosomov, imeli okvarjene gene, odgovorne za isto funkcijo, je zanemarljiva. To pojasnjuje nizko pogostnost genskih bolezni pri otrocih, če starši niso v sorodu. Sorodstvene poroke so druga stvar. Verjetnost, da bo imel otrok enake genske napake na parnih kromosomih, se večkrat poveča. In večja kot je stopnja sorodstva, večja je ta verjetnost tudi pri zdravih starših. Tukaj je tipično družinsko drevo za incest:

Najpogostejše človeške genetske bolezni, povezane z incestom

Človeške genetske bolezni vključujejo dedne presnovne bolezni. Povezani so z motnjami v presnovi aminokislin, beljakovin, ogljikovih hidratov, maščob in steroidov, bilirubina in nekaterih kovin in se že v zgodnjem otroštvu kažejo z najrazličnejšimi simptomi, torej so prirojeni.

Pogosto je genska patologija pri otrocih kombinirana. Na primer, genetske kožne bolezni so povezane s presnovnimi motnjami, neplodnostjo in duševnimi boleznimi.

Diagnostika, preprečevanje in zdravljenje dednih bolezni

Če je znano, da sta starša nerojenega otroka v sorodu, se opravi prenatalna diagnoza dednih bolezni. Skoraj vse genske bolezni pri otrocih iz sorodniških zakonov so prirojene in se pri novorojenčkih diagnosticirajo na podlagi značilnih simptomov. V nekaterih primerih se izvaja genetsko testiranje.

Etiološko zdravljenje dednih bolezni, povezanih s sorodniškimi zvezami, nemogoče. Zato glavna metoda preprečevanja genetskih bolezni ostaja presejanje novorojenčkov za dedne bolezni in sindrome, genetsko svetovanje in zdravstvena vzgoja.

Morda bi bilo koristno prebrati: