Anatomia-Leksykon

Chromosomy

Definicja - czym są chromosomy?

Skład genetyczny komórki jest przechowywany w postaci DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) i jego zasad (adenina, tymina, guanina i cytozyna). We wszystkich komórkach eukariotycznych (zwierzęta, rośliny, grzyby) występuje w jądrze komórkowym w postaci chromosomów. Chromosom składa się z pojedynczej, spójnej cząsteczki DNA, która jest połączona z określonymi białkami.

Nazwa chromosom pochodzi z języka greckiego i można ją z grubsza przetłumaczyć jako „kolor ciała”. Nazwa ta pochodzi od tego, że bardzo wcześnie w historii cytologii (1888) naukowcom udało się zabarwić je specjalnymi barwnikami podstawowymi i zidentyfikować w mikroskopie świetlnym. Jednak są one naprawdę widoczne tylko w pewnym momencie cyklu komórkowego, mitozie (w komórkach płciowych, mejozie), kiedy chromosom jest szczególnie gęsty (skondensowany).

Jak zbudowane są chromosomy?

Gdyby cała podwójna helisa DNA w komórce, tj. Około 3,4 x 109 par zasad, byłaby połączona razem, dałoby to długość ponad jednego metra. Całkowita długość wszystkich dodanych chromosomów wynosi tylko około 115 µm. Ta różnica w długości jest wyjaśniona bardzo zwartą strukturą chromosomów, w których DNA jest kilkakrotnie nawijane lub spiralnie zwijane w bardzo specyficzny sposób.

Ważną rolę odgrywają w tym histony, szczególna forma białek. Istnieje łącznie 5 różnych histonów: H1, H2A, H2B, H3 i H4. Dwa z ostatnich czterech histonów łączą się, tworząc strukturę cylindryczną, oktamer, wokół którego podwójna helisa owija się około dwukrotnie (= super helisa). H1 przyczepia się do tej konstrukcji, aby ją ustabilizować.

Ten kompleks DNA, oktameru i H1 nazywany jest nukleosomem. Kilka z tych nukleosomów jest teraz „jak sznur pereł” w stosunkowo krótkich odstępach (10-60 par zasad) jedna za drugą. Odcinki między chromosomami nazywane są odstępnikiem DNA. Poszczególne nukleosomy stykają się teraz ponownie przez H1, co powoduje dalszą spiralę, a tym samym kompresję.

Powstała nić z kolei znajduje się w pętlach stabilizowanych przez szkielet zbudowany z kwaśnych białek niehistonowych, zwanych również opryszczkami. Te pętle są z kolei obecne w spiralach stabilizowanych przez białka, co skutkuje ostatnim etapem kompresji. Jednak ten wysoki stopień kompresji występuje tylko w kontekście podziału komórek podczas mitozy.

W tej fazie można również zobaczyć charakterystyczny kształt chromosomów, na który składają się dwie chromatydy. Miejsce, w którym są one połączone, nazywa się centromerem. Dzieli każdy chromosom metafazy na dwa krótkie i dwa długie ramiona, zwane także ramionami p i q.
Jeśli centromer znajduje się mniej więcej w środku chromosomu, nazywa się go chromosomem metacentrycznym, jeśli znajduje się całkowicie na jednym z końców chromosomu akrocentrycznego. Te znajdujące się pomiędzy nazywane są chromosomami submetacentrycznymi. Te różnice, które można już zobaczyć pod mikroskopem świetlnym, wraz z długością, pozwalają na wstępną klasyfikację chromosomów.

Co to są telomery?

Telomery to końce chromosomów z powtarzającymi się sekwencjami (TTAGGG). Nie zawierają one żadnych istotnych informacji, ale służą raczej zapobieganiu utracie bardziej istotnych odcinków DNA. Przy każdym podziale komórki część chromosomu jest tracona w wyniku mechanizmu replikacji DNA.

Zatem telomery są w pewnym sensie buforem, który opóźnia moment, w którym komórka traci ważne informacje, dzieląc się. Jeśli telomery komórki mają mniej niż 4000 par zasad, inicjowana jest programowana śmierć komórki (apoptoza). Zapobiega to rozprzestrzenianiu się wadliwego materiału genetycznego w organizmie. Kilka komórek ma telomerazy, czyli enzymy, które są w stanie ponownie wydłużyć telomery.

Oprócz komórek macierzystych, z których powstają wszystkie inne komórki, są to komórki rozrodcze i określone komórki układu odpornościowego. Ponadto telomerazy występują również w komórkach nowotworowych, dlatego w tym kontekście mówi się o unieśmiertelnieniu komórki.

Przeczytaj wszystko na ten temat tutaj: Telomery - anatomia, funkcja i choroby

Co to jest chromatyna?

Chromatyna odnosi się do całej zawartości jądra komórkowego, które można zabarwić zasadą. Dlatego oprócz DNA termin ten obejmuje również określone białka, np. Histony i opryszczki (patrz struktura), a także określone fragmenty RNA (hn i snRNA).

W zależności od fazy cyklu komórkowego lub w zależności od aktywności genetycznej materiał ten jest dostępny w różnych gęstościach. Gęstsza forma nazywana jest heterochromatyną. Aby ułatwić zrozumienie, można by więc traktować ją jako „formę magazynową” i tutaj ponownie odróżnić konstytutywną i fakultatywną heterochromatynę.

Konstytutywna heterochromatyna jest najgęstszą formą, która występuje we wszystkich fazach cyklu komórkowego na najwyższym poziomie kondensacji. Stanowi około 6,5% ludzkiego genomu i znajduje się głównie w pobliżu centromerów i końców ramion chromosomów (telomerów) w niewielkim stopniu, ale także w innych miejscach (głównie chromosomy 1, 9, 16, 19 i Y) . Ponadto większość konstytutywnej heterochromatyny znajduje się w pobliżu błony jądrowej, tj. Na krawędziach jądra komórkowego. Przestrzeń pośrodku jest zarezerwowana dla aktywnej chromatyny, euchromatyny.

Fakultatywna heterochromatyna jest nieco mniej gęsta i może być aktywowana i dezaktywowana w razie potrzeby lub w zależności od etapu rozwoju. Dobrym tego przykładem jest drugi chromosom X w kariotypach kobiet. Ponieważ jeden chromosom X jest w zasadzie wystarczający do przeżycia komórki, co ostatecznie wystarcza mężczyznom, jeden z dwóch jest dezaktywowany w fazie embrionalnej. dezaktywowany chromosom X jest znany jako ciało Barra.

Dopiero podczas podziału komórki, w kontekście mitozy, ulega całkowitej kondensacji, dzięki czemu osiąga najwyższą kompresję w metafazie. Ponieważ jednak różne geny są często odczytywane w różny sposób - w końcu nie każde białko jest zawsze potrzebne w tej samej ilości - dokonuje się tu również rozróżnienia między aktywną i nieaktywną euchromatyną.

Przeczytaj więcej na ten temat w sekcji: Chromatyna

Chromosomy haploidalne

Haploid (greckie haploos = single) oznacza, że wszystkie chromosomy komórki są obecne indywidualnie, tj. Nie w parach (diploidalne), jak to zwykle bywa. Jest to naturalny stan wszystkich komórek jajowych i plemników, w którym dwie identyczne chromatydy nie są początkowo rozdzielane w trakcie pierwszej mejozy, ale najpierw rozdzielane są wszystkie pary chromosomów.

W rezultacie po pierwszej mejozie komórki potomne człowieka mają tylko 23 zamiast zwykłych 46 chromosomów, co odpowiada połowie haploidalnego zestawu chromosomów. Ponieważ te komórki potomne nadal mają identyczną kopię każdego chromosomu składającego się z 2 chromosomów, wymagana jest druga mejoza, w której dwie chromatydy są oddzielone od siebie.

Chromosomy politenu

Chromosom politenu to chromosom złożony z dużej liczby genetycznie identycznych chromatyd. Ponieważ takie chromosomy są łatwe do zobaczenia nawet przy mniejszym powiększeniu, czasami określa się je jako gigantyczne chromosomy. Warunkiem tego jest endoreplikacja, w której chromosomy w jądrze komórkowym są wielokrotnie namnażane bez podziału komórki.

Jakie są funkcje chromosomów?

Chromosom jako jednostka organizacyjna naszego genomu służy przede wszystkim do zapewnienia, że podwojony genom jest równomiernie rozmieszczony w komórkach potomnych podczas podziału komórki. Aby to zrobić, warto przyjrzeć się bliżej mechanizmom podziału komórek czy cyklu komórkowego:

Komórka spędza większość cyklu komórkowego w interfazie, co oznacza cały okres, w którym komórka nie ma natychmiastowego podziału. To z kolei jest podzielone na fazy G1, S i G2.

Faza G1 (G jak w gap, czyli przerwa) następuje bezpośrednio po podziale komórki. Tutaj komórka ponownie się powiększa i pełni ogólne funkcje metaboliczne.

Stąd może również przejść do fazy G0. Oznacza to, że przechodzi do etapu, który nie jest już zdolny do podziału, aw normalnych przypadkach również zmienia się znacznie, aby spełnić bardzo specyficzną funkcję (różnicowanie komórek). Aby sprostać tym zadaniom, bardzo specyficzne geny są odczytywane intensywniej, inne mniej lub wcale.

Jeśli odcinek DNA nie jest potrzebny przez długi czas, często znajduje się w częściach chromosomów, które były gęsto upakowane przez długi czas (patrz chromatyna). Z jednej strony ma to na celu oszczędność miejsca, ale oprócz innych mechanizmów regulacji genów jest też dodatkowym zabezpieczeniem przed przypadkowym odczytaniem. Jednak zaobserwowano również, że w bardzo specyficznych warunkach komórki zróżnicowane z fazy G0 mogą ponownie wejść do cyklu.

Po fazie G1 następuje faza S, czyli faza, w której syntetyzowany jest nowy DNA (replikacja DNA). Tutaj całe DNA musi być w swojej najbardziej luźnej formie, tj. Wszystkie chromosomy są całkowicie rozwinięte (patrz struktura).

Pod koniec fazy syntezy cały materiał genetyczny występuje w komórce w dwóch powtórzeniach. Ponieważ kopia jest nadal dołączona do oryginalnego chromosomu przez centromer (patrz struktura), nie mówi się o duplikacji chromosomów.

Każdy chromosom składa się teraz z dwóch chromatyd zamiast jednego, dzięki czemu może później przybierać charakterystyczny kształt X podczas mitozy (ściśle mówiąc, kształt X dotyczy tylko chromosomów metacentrycznych). W kolejnej fazie G2 następuje natychmiastowe przygotowanie do podziału komórkowego. Obejmuje to również szczegółowe sprawdzenie błędów replikacji i przerwania pasma, które można naprawić w razie potrzeby.

Zasadniczo istnieją dwa rodzaje podziału komórek: mitoza i mejoza. Z wyjątkiem komórek rozrodczych wszystkie komórki organizmu powstają w wyniku mitozy, której jedynym zadaniem jest utworzenie dwóch identycznych genetycznie komórek potomnych.
Z drugiej strony mejoza ma na celu generowanie genetycznie różnych komórek:
Na pierwszym etapie dzieli się odpowiadające im (homologiczne), ale nie identyczne chromosomy. Dopiero w następnym etapie chromosomy, które składają się z dwóch identycznych chromatyd, są rozdzielane i ponownie rozdzielane do dwóch komórek potomnych, tak że ostatecznie cztery komórki rozrodcze o różnym materiale genetycznym powstają z jednej komórki prekursorowej.

Forma i struktura chromosomów ma zasadnicze znaczenie dla obu mechanizmów: specjalne „nici białkowe”, tak zwany aparat wrzeciona, przyczepiają się do silnie skondensowanych chromosomów i ściągają chromosomy w precyzyjnie regulowanym procesie z płaszczyzny środkowej (płaszczyzny równikowej) do przeciwległych biegunów komórki wokół jednego, aby zapewnić równomierne rozprowadzenie. Nawet niewielkie zmiany w mikrostrukturze chromosomów mogą mieć tutaj poważne konsekwencje.

U wszystkich ssaków stosunek chromosomów płciowych X i Y również określa płeć potomstwa. Zasadniczo wszystko zależy od tego, czy plemnik, który łączy się z komórką jajową, ma chromosom X czy Y. Ponieważ obie formy nasienia są zawsze produkowane w dokładnie takim samym stopniu, prawdopodobieństwo jest zawsze zrównoważone dla obu płci. Ten losowy system gwarantuje bardziej równomierny rozkład płci, niż miałoby to miejsce na przykład w przypadku czynników środowiskowych, takich jak temperatura.

Dowiedz się więcej na ten temat: Podział jądra komórkowego

W jaki sposób skład genetyczny jest przekazywany przez chromosomy?

Dziś wiemy, że cechy są dziedziczone poprzez geny przechowywane w komórkach w postaci DNA. Te z kolei są podzielone na 46 chromosomów, na których rozmieszczonych jest 25 000–30000 ludzkich genów.

Oprócz samej właściwości, zwanej fenotypem, istnieje również jej odpowiednik genetyczny, który nazywamy genotypem. Miejsce, w którym gen znajduje się na chromosomie, nazywane jest locus. Ponieważ ludzie mają dwa razy więcej na każdym chromosomie, każdy gen również występuje dwukrotnie. Jedynym wyjątkiem są geny chromosomów X u mężczyzn, ponieważ chromosom Y przenosi tylko ułamek informacji genetycznej znajdującej się na chromosomie X.

Różne geny, które znajdują się w tym samym locus, nazywane są allelami. Często w jednym miejscu znajdują się więcej niż dwa różne allele. Mówi się wtedy o polimorfizmie. Taki allel może być po prostu nieszkodliwym wariantem (wariant normalny), ale także patologicznymi mutacjami, które mogą być wyzwalaczem choroby dziedzicznej.

Jeśli mutacja pojedynczego genu jest wystarczająca do zmiany fenotypu, mówi się o dziedziczeniu monogenicznym lub mendlowskim. Jednak wiele dziedzicznych cech jest dziedziczonych przez kilka oddziałujących ze sobą genów i dlatego są znacznie trudniejsze do zbadania.

Ponieważ matka i ojciec przekazują dziecku jeden ze swoich dwóch genów w dziedzictwie mendlowskim, w następnym pokoleniu zawsze są cztery możliwe kombinacje, przy czym mogą one być takie same w odniesieniu do jednej właściwości. Jeśli oba allele osobnika mają taki sam wpływ na fenotyp, jednostka jest homozygotyczna w odniesieniu do tej cechy i cecha jest odpowiednio w pełni wyrażona.

Heterozygoty mają dwa różne allele, które mogą oddziaływać ze sobą na różne sposoby: Jeśli jeden allel dominuje nad innym, całkowicie tłumi jego ekspresję, a dominująca cecha staje się widoczna w fenotypie. Stłumiony allel nazywany jest recesywnym.

W przypadku dziedziczenia kodominującego oba allele mogą wyrażać się bez wzajemnego wpływu, podczas gdy w przypadku dziedziczenia pośredniego występuje mieszanka obu cech. Dobrym tego przykładem jest system grup krwi AB0, w którym A i B dominują jeden nad drugim, ale 0 dominuje jeden nad drugim.

Jaki jest normalny zestaw chromosomów u ludzi?

Ludzkie komórki mają 22 niezależne od płci pary chromosomów (autosomy) i dwa chromosomy płci (gonosomy), więc łącznie 46 chromosomów tworzy jeden zestaw chromosomów.

Autosomy zwykle występują w parach. Chromosomy pary mają podobny kształt i sekwencję genów i dlatego są nazywane homologicznymi. Dwa chromosomy X u kobiet są również homologiczne, podczas gdy mężczyźni mają chromosomy X i Y. Różnią się one formą i liczbą genów obecnych w taki sposób, że nie można już mówić o homologii.

Komórki rozrodcze, czyli komórki jajowe i plemniki, mają tylko połowę zestawu chromosomów z powodu mejozy, a mianowicie 22 pojedyncze autosomy i jeden gonosom każdy. Ponieważ komórki rozrodcze łączą się podczas zapłodnienia i czasami zamieniają całe segmenty (krzyżowanie), tworzy się nowa kombinacja chromosomów (rekombinacja). Wszystkie chromosomy razem nazywane są kariotypem, który z kilkoma wyjątkami (patrz aberracje chromosomowe) jest identyczny u wszystkich osobników tej samej płci.

Tutaj możesz dowiedzieć się wszystkiego na ten temat: Mitoza - po prostu wyjaśnione!

Dlaczego zawsze istnieją pary chromosomów?

Zasadniczo na to pytanie można odpowiedzieć jednym zdaniem: ponieważ wykazano, że jest to korzystne.Obecność par chromosomów i zasada rekombinacji są niezbędne do dziedziczenia w zakresie rozmnażania płciowego. W ten sposób zupełnie nowy osobnik może przez przypadek wyłonić się z materiału genetycznego dwóch osobników.

System ten ogromnie zwiększa różnorodność właściwości w obrębie gatunku i zapewnia, że może on przystosować się do zmienionych warunków środowiskowych znacznie szybciej i bardziej elastycznie, niż byłoby to możliwe tylko za pomocą mutacji i selekcji.

Podwójny zestaw chromosomów ma również działanie ochronne: jeśli mutacja genu prowadziłaby do uszkodzenia funkcji, w drugim chromosomie nadal istnieje rodzaj „kopii zapasowej”. Nie zawsze jest to wystarczające, aby organizm zrekompensował nieprawidłowe funkcjonowanie, zwłaszcza jeśli zmutowany allel jest dominujący, ale zwiększa to prawdopodobieństwo. Ponadto w ten sposób mutacja nie jest automatycznie przenoszona na wszystkie potomstwo, co z kolei chroni gatunek przed zbyt radykalnymi mutacjami.

Co to jest mutacja chromosomowa?

Wady genetyczne mogą wynikać z promieniowania jonizującego (np. Promieni rentgenowskich), substancji chemicznych (np. Benzopirenu w dymie papierosowym), niektórych wirusów (np. Wirusów HP) lub, z niewielkim prawdopodobieństwem, mogą również powstać czysto przypadkowo. Często na jego rozwój wpływa kilka czynników. Zasadniczo takie zmiany mogą wystąpić we wszystkich tkankach organizmu, ale ze względów praktycznych analiza zwykle ogranicza się do limfocytów (szczególny typ komórek odpornościowych), fibroblastów (komórki tkanki łącznej) i komórek szpiku kostnego.

Mutacja chromosomowa jest główną zmianą strukturalną w poszczególnych chromosomach. Z drugiej strony brak lub dodanie całych chromosomów byłby mutacją genomu lub ploidii, podczas gdy termin mutacja genu odnosi się do stosunkowo niewielkich zmian w obrębie genu. Termin aberracja chromosomowa (łac. Aberrare = odchylenie) jest nieco szerszy i obejmuje wszystkie zmiany, które można wykryć za pomocą mikroskopu świetlnego.

Mutacje mogą mieć bardzo różne skutki:

Ciche mutacje, czyli mutacje, w których zmiana nie wpływa na osobnika ani na jego potomstwo, są raczej nietypowe dla aberracji chromosomowych i częściej występują w obszarze mutacji genowych lub punktowych.
Mówi się o mutacji powodującej utratę funkcji, gdy mutacja skutkuje nieprawidłowym fałdowaniem, a zatem pozbawionym funkcji białkiem lub brakiem białka.
Tak zwane mutacje wzmocnienia funkcji zmieniają rodzaj efektu lub ilość wytwarzanych białek w taki sposób, że pojawiają się zupełnie nowe efekty. Z jednej strony jest to kluczowy mechanizm dla ewolucji, a tym samym dla przetrwania gatunku lub pojawienia się nowego gatunku, ale z drugiej strony, podobnie jak w przypadku chromosomu Philadelphia, może również w decydujący sposób przyczynić się do rozwój komórek rakowych.

Najbardziej znanymi z różnych form aberracji chromosomowych są prawdopodobnie aberracje numeryczne, w których poszczególne chromosomy występują tylko raz (monosomia) lub nawet trzykrotnie (trisomia).

Jeśli dotyczy to tylko jednego chromosomu, nazywa się to aneuploidią, a poliploidia (tri- i tetraploidia) ma wpływ na cały zestaw chromosomów. W większości przypadków ta nieprawidłowa dystrybucja pojawia się w trakcie rozwoju komórek zarodkowych w wyniku nierozdzielenia (nierozdzielenia) chromosomów podczas podziału komórki (mejozy). Prowadzi to do nierównomiernego rozmieszczenia chromosomów w komórkach potomnych, a tym samym do aberracji liczbowej u dziecka.

Monosomie chromosomów niepłciowych (= autosomy) są niezgodne z życiem i dlatego nie występują u żyjących dzieci. Z wyjątkiem trisomii 13, 18 i 21, autosomalne trisomie prawie zawsze prowadzą do samoistnych poronień.

W każdym razie, w przeciwieństwie do aberracji chromosomów płci, które również mogą być niepozorne, zawsze występują poważne objawy kliniczne i z reguły mniej lub bardziej wyraźne anomalie zewnętrzne (dysmorfizmy).

Taka nieprawidłowa dystrybucja może również wystąpić w późniejszym okresie życia z mitotycznym podziałem komórek (wszystkie komórki z wyjątkiem komórek rozrodczych). Ponieważ oprócz komórek dotkniętych chorobą istnieją niezmienione komórki, mówi się o mozaice somatycznej. Somatyczne (grecka soma = ciało) oznacza wszystkie komórki, które nie są komórkami zarodkowymi. Ponieważ dotyczy tylko niewielkiej części komórek organizmu, objawy są zwykle znacznie łagodniejsze. Dlatego rodzaje mozaik często pozostają przez długi czas niewykryte.

Tutaj możesz dowiedzieć się wszystkiego na ten temat: Mutacja chromosomów

Co to jest aberracja chromosomowa?

Strukturalna aberracja chromosomowa zasadniczo odpowiada definicji mutacji chromosomowej (patrz wyżej). Jeśli ilość materiału genetycznego pozostaje taka sama i jest po prostu różnie rozprowadzany, mówi się o zrównoważonej aberracji.

Odbywa się to często poprzez translokację, tj. Przeniesienie segmentu chromosomu do innego chromosomu. Jeśli jest to wymiana między dwoma chromosomami, mówi się o wzajemnej translokacji. Ponieważ do produkcji białek potrzeba tylko około 2% genomu, prawdopodobieństwo, że taki gen znajduje się w punkcie przerwania jest bardzo niskie, a tym samym utraci swoją funkcję lub zostanie w niej upośledzony. Dlatego taka zrównoważona aberracja często pozostaje niezauważona i jest przekazywana przez kilka pokoleń.

Może to jednak prowadzić do nieprawidłowego rozmieszczenia chromosomów podczas rozwoju komórek rozrodczych, co może prowadzić do bezpłodności, poronień samoistnych lub potomstwa z niezrównoważoną aberracją.

Niezrównoważona aberracja może również wystąpić spontanicznie, tj. Bez historii rodzinnej. Prawdopodobieństwo, że dziecko urodzi się żywe z niezrównoważoną aberracją, zależy w dużym stopniu od chromosomów dotkniętych chorobą i waha się między 0 a 60%. Prowadzi to do utraty (= delecji) lub duplikacji (= duplikacji) segmentu chromosomu. W tym kontekście mówi się także o częściowych mono- i trisomiach.

W niektórych przypadkach występują one razem w dwóch różnych regionach, przy czym częściowa monosomia zwykle decyduje o wystąpieniu objawów klinicznych. To są wybitne przykłady usunięcia Syndrom kociego krzyku i zespół Wolfa-Hirschhorna.

O mikrodelecji mówi się wtedy, gdy zmiany nie da się już określić pod mikroskopem świetlnym, czyli gdy chodzi o utratę jednego lub kilku genów. Zjawisko to jest uważane za przyczynę zespołu Pradera-Williego i zespołu Angelmana i jest ściśle związane z rozwojem retionoblastoma.

Translokacja Robertsona jest przypadkiem szczególnym:
Dwa chromosomy akrocentryczne (13, 14, 15, 21, 22) łączą się w swoim centromerze i tworzą pojedynczy chromosom po utracie krótkich ramion (patrz struktura). Chociaż skutkuje to zmniejszoną liczbą chromosomów, określa się to jako zrównoważoną aberrację, ponieważ utratę krótkich ramion w tych chromosomach można łatwo skompensować. Tutaj również efekty są często zauważalne dopiero w kolejnych pokoleniach, ponieważ istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo poronień lub żyjących dzieci z trisomią.

Jeśli w chromosomie są dwie przerwy, może się zdarzyć, że segment pośredni zostanie obrócony o 180 ° i włączony do chromosomu. Ten proces, znany jako inwersja, jest niezrównoważony tylko wtedy, gdy punkt przerwania znajduje się w aktywnym genie (2% całego materiału genetycznego). W zależności od tego, czy centromer znajduje się wewnątrz, czy na zewnątrz odwróconego segmentu, jest to inwersja około- lub paracentryczna. Zmiany te mogą również przyczyniać się do nierównomiernego rozmieszczenia materiału genetycznego na komórkach rozrodczych.

W inwersji paracentrycznej, w której centromer nie znajduje się w odwróconym segmencie, mogą również pojawić się komórki rozrodcze z dwoma centromerami lub bez centromeru. W rezultacie odpowiedni chromosom zostaje utracony podczas pierwszych podziałów komórkowych, co prawie na pewno prowadzi do poronienia.

Insercja to instalacja fragmentu chromosomu w innym miejscu. Tutaj również potomstwo jest dotknięte głównie w podobny sposób. Chromosom pierścieniowy może wystąpić zwłaszcza po usunięciu końcówek. O nasileniu objawów decyduje rodzaj i wielkość sekwencji. Ponadto może to prowadzić do nieprawidłowych rozkładów, a tym samym do typów mozaik w komórkach ciała.

Jeśli chromosom metafazy oddzieli się nieprawidłowo podczas podziału komórki, może dojść do powstania izochromosomów. Są to dwa dokładnie takie same chromosomy, które składają się tylko z długich lub tylko krótkich ramion. W przypadku chromosomu X może to objawiać się zespołem Ulricha-Turnera (monosomia X).

Przeczytaj więcej informacji na ten temat: Aberracja chromosomowa

Trisomia 21

Trisomia 21, lepiej znana jako zespół Downa, jest prawdopodobnie najczęstszą aberracją chromosomów liczbowych wśród żywych urodzeń, przy czym nieco częściej dotyka ona mężczyzn (1,3: 1).

Prawdopodobieństwo wystąpienia trisomii 21 zależy od różnych czynników demograficznych, takich jak średni wiek urodzenia matek i różni się nieznacznie w zależności od regionu.

95% trisomii 21 powstaje w wyniku błędu podziału w kontekście mejozy (podziału komórek zarodkowych), a mianowicie braku dysjunkcji, czyli braku oddzielenia chromatyd siostrzanych.

Są one znane jako wolne trisomie i powstają w 90% u matki, 5% u ojca i kolejne 5% w genomie embrionalnym.

Kolejne 3% wynika z niezrównoważonych translokacji na chromosomie 14 lub jako 21; 21 translokacja, tworząc normalny i podwójny chromosom 21. Pozostałe 2% to mozaiki, w których trisomia nie wystąpiła w komórkach płciowych i dlatego nie wpływa na wszystkie komórki ciała. Rodzaje mozaik są często tak łagodne, że mogą pozostać całkowicie niewykryte przez długi czas.

W każdym przypadku należy przeprowadzić badanie chromosomów, aby odróżnić objawowo identyczną wolną trisomię od prawdopodobnie dziedzicznej trisomii translokacyjnej. Następnie można prześledzić historię rodzinną poprzednich pokoleń.

Czy jesteś zainteresowany tym tematem? Przeczytaj następny artykuł na ten temat: Trisomia 21

Trisomia 13

Trisomia 13 lub zespół Pataua ma częstość 1: 5000 i występuje znacznie rzadziej niż zespół Downa. Przyczyny (wolne trisomie, translokacje i typy mozaik) i ich rozkład procentowy są w dużej mierze identyczne.

W teorii prawie wszystkie przypadki można było zdiagnozować w okresie prenatalnym za pomocą USG lub testu PAPP-A. Ponieważ test PAPP-A niekoniecznie jest częścią rutynowych badań, około 80% przypadków w Europie Środkowej jest diagnozowanych przed urodzeniem.

W USG widać już resztki wzrostu, obustronny rozszczep wargi i podniebienia oraz niezwykle małe oczy (mikrofthalmia). Ponadto zwykle występują wady rozwojowe przodomózgowia i twarzy o różnym stopniu nasilenia (holoprosencefalia).

Podczas gdy w postaci płata półkule mózgowe są prawie całkowicie oddzielone i powstają komory boczne, w postaci półpłatkowej często tylko tylna część mózgu jest oddzielona i brakuje komór bocznych. W najcięższej postaci, alobarowej, nie ma oddzielenia półkul mózgowych.

Niemowlęta o kształcie pół- lub pęcherzykowym zwykle umierają natychmiast po urodzeniu. Po miesiącu śmiertelność wynosi około 50% żywych urodzeń. Do wieku 5 lat śmiertelność z powodu trisomii 13 wzrasta do 90%. Ze względu na wady rozwojowe mózgu, w większości przypadków chorzy pozostają przykuty do łóżka na całe życie i nie mogą mówić, dlatego są zależni od pełnej opieki. Ponadto mogą istnieć również daleko idące fizyczne manifestacje Trismoie 13.

Więcej informacji na ten temat można znaleźć pod adresem: Trisomia 13 u nienarodzonego dziecka

Trisomia 16

Zasadniczo trisomia 16 jest najczęstszą trisomią (około 32% wszystkich trisomii), ale żyjące dzieci z trisomią 16 są bardzo rzadkie. Generalnie żywe porody występują tylko w częściowych trisomiach lub typach mozaikowych. Wśród trisomii jest jednak najczęściej odpowiedzialna za poronienia martwe: 32 na 100 poronień spowodowanych aberracjami chromosomowymi można przypisać tej formie trisomii.

Dlatego udokumentowano cechy identyfikowalne, głównie prenatalne, tj. Prenatalne. Na uwagę zasługują tu różne wady serca, spowolniony wzrost, pojedyncza tętnica pępowinowa (inaczej podwójna) oraz zwiększona przezroczystość szyi, co tłumaczy się gromadzeniem się płynów z powodu jeszcze nie w pełni rozwiniętego układu limfatycznego oraz zwiększoną elastycznością skóry w tym obszarze. Ponadto fizjologiczna przepuklina pępkowa, czyli czasowe przemieszczenie dużej części jelita przez pępek na zewnątrz, często nie cofa się prawidłowo, co jest określane jako przepuklina omphalocele lub pęknięcie pępowiny.

Przykurcz zgięciowy ze skrzyżowanymi palcami można również często wykryć w badaniu ultrasonograficznym. U nielicznych żywych urodzeń można zauważyć uogólnione niedociśnienie mięśni, czyli ogólne osłabienie mięśni. Prowadzi to do osłabienia picia i może zapewnić, że niemowlę będzie musiało być karmione sztucznie. Często występuje również bruzda czteropalcowa, która jest tak charakterystyczna dla trisomii. Tutaj również częstość występowania trisomii jest bezpośrednio związana z wiekiem matki.

Trisomia 18

Zespół Edwardsa, czyli trisomia 18, występuje z częstością 1: 3000. W przypadku diagnostyki prenatalnej jest tak samo, jak w przypadku zespołu Pataua: również w tym przypadku te same badania umożliwiłyby całkowite wykrycie wszystkich pacjentek przed urodzeniem. Przyczyny i ich rozkład można porównać z innymi trisomiami (patrz trisomia 21).

Ponadto w trisomii 18 występują częściowe trisomie, które, podobnie jak typy mozaikowe, prowadzą do znacznie łagodniejszych przebiegów klinicznych. Związane z tym dysmorfizmy są również niezwykle charakterystyczne dla zespołu Edwardsa: po urodzeniu pacjenci mają znacznie zmniejszoną masę ciała o 2 kg (norma: 2,8-4,2 kg), cofnięte szerokie czoło, ogólnie słabo rozwiniętą dolną połowę twarzy z małymi ustami otwierane, wąskie powieki i obrócone do tyłu, uszy o zmienionym kształcie (ucho faun). Widoczny jest również tył głowy, który jest niezwykle silnie rozwinięty dla noworodka. Żebra są niezwykle wąskie i kruche. Noworodki mają również trwałe napięcie (ton) całej muskulatury, które jednak u ocalałych zanika po pierwszych kilku tygodniach.

Inną charakterystyczną cechą jest skrzyżowanie drugiego i piątego palca na trzecim i czwartym palcu z całkowitą liczbą wbitych palców, a stopy są niezwykle długie (upłynął), mają szczególnie wyraźną piętę, karłowate paznokcie i cofnięty duży palec. .

Poważne wady rozwojowe narządów są powszechne i zwykle występują w połączeniu: wady serca i nerek, wadliwe fałdowanie (malrotacja) jelita, zrosty otrzewnej (mesenterium commune), niedrożność przełyku (atrezja przełyku) i wiele innych.

Z powodu tych wad, śmiertelność wynosi około 50% w ciągu pierwszych 4 dni, tylko około 5-10% dożywa ponad roku. Przeżycie w wieku dorosłym jest absolutnym wyjątkiem, w każdym przypadku niepełnosprawność intelektualna jest bardzo wyraźna i nie może mówić, są przykuta do łóżka i nie trzymają moczu, więc całkowicie zależą od pomocy z zewnątrz.

Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje na temat trisomii 18, przeczytaj również nasz szczegółowy artykuł na ten temat:

Trisomia 18 (Zespół Edwardsa)
Trisomia 18 u nienarodzonego dziecka

Trisomia X

Trisomia X jest najbardziej niepozorną formą numerycznej aberracji chromosomowej, wygląd osób dotkniętych chorobą, które są w zasadzie kobietami, nie różni się zbytnio od innych kobiet. Niektóre wyróżniają się tym, że są wyjątkowo wysokie i mają nieco „pulchne” rysy twarzy. Rozwój umysłowy może być również w dużej mierze normalny, od granicznej normalnej do lekkiej niepełnosprawności umysłowej.

Jednak ten deficyt inteligencji jest nieco poważniejszy niż w przypadku innych trisomii chromosomów płci (XXY i XYY). Częstotliwość 1: 1000 nie jest tak rzadka, ale ponieważ trisomia zwykle nie wiąże się z klinicznie istotnymi objawami, większość kobiet z chorobą prawdopodobnie nigdy nie zostanie zdiagnozowana przez całe życie.

Nosicielki są najczęściej wykrywane przypadkowo podczas wizyt rodzinnych lub podczas diagnostyki prenatalnej.Płodność może zostać nieznacznie zmniejszona, a odsetek aberracji chromosomów płciowych w następnym pokoleniu może nieznacznie wzrosnąć, dlatego zaleca się poradnictwo genetyczne, jeśli chcesz mieć dzieci.

Podobnie jak w przypadku innych trisomii, trisomia X najczęściej rozwija się jako wolna trisomia, tj. Z powodu braku podziału (nierozdzielenia) chromatyd siostrzanych. Tutaj również zwykle pojawia się podczas dojrzewania komórek jajowych matki, chociaż prawdopodobieństwo wzrasta wraz z wiekiem.

Zespół łamliwego chromosomu X

Zespół łamliwego chromosomu X lub zespół Martina Bella jest preferowany u mężczyzn, ponieważ mają tylko jeden chromosom X i dlatego zmiana ta wpływa na ich bardziej.

Występuje z częstotliwością 1:1250 wśród żywych urodzeń płci męskiej w ciągu jednego roku, co czyni go najczęstszą formą nieswoistego upośledzenia umysłowego, czyli wszystkich upośledzeń umysłowych, których nie można opisać specjalnym zespołem z typowymi objawami.

Zespół łamliwego chromosomu X może zwykle występować u dziewcząt w nieco słabszej postaci, co jest spowodowane przypadkową inaktywacją jednego z chromosomów X. Im wyższy odsetek wyłączonego zdrowego chromosomu X, tym silniejsze objawy.

W większości przypadków kobiety są jednak nosicielkami premutacji, która nie daje jeszcze żadnych objawów klinicznych, ale znacznie zwiększa prawdopodobieństwo pełnej mutacji u ich synów. W bardzo rzadkich przypadkach nosicielami premutacji mogą być również mężczyźni, które następnie mogą przekazać jedynie córkom, które jednak są zwykle klinicznie zdrowe (paradoks Shermana).

Zespół jest wyzwalany przez ekstremalnie zwiększoną liczbę trojaczków CGG (pewna sekwencja zasad) w genie FMR (opóźnienie umysłowe wrażliwego miejsca); zamiast 10-50 kopii premutacja 50-200, gdy w pełni rozwinięta 200- 2000 kopii.

Pod mikroskopem świetlnym wygląda to na złamanie długiego ramienia, stąd nazwa zespołu. Prowadzi to do dezaktywacji dotkniętego genu, co z kolei powoduje objawy.

Osoby dotknięte chorobą wykazują spowolniony rozwój mowy i ruchu oraz mogą wykazywać problemy behawioralne, które mogą iść w kierunku nadpobudliwości, ale także autyzmu. Nieprawidłowości czysto zewnętrzne (oznaki dysmorfizmu) to podłużna twarz z wydatnym podbródkiem i odstającymi uszami. Wraz z dojrzewaniem jądra są często znacznie powiększone (makroorchidia), a rysy twarzy stają się grubsze. Występuje niewielka kumulacja zaburzeń psychicznych i szczególnie wczesna menopauza wśród kobiet nosicielek premutacji.

Co to jest analiza chromosomów?

Analiza chromosomów jest procesem cytogenetyki, za pomocą którego można wykryć numeryczne lub strukturalne aberracje chromosomów.

Taka analiza miałaby zastosowanie np. W przypadku natychmiastowego podejrzenia zespołu chromosomalnego, czyli w przypadku wad rozwojowych (dysmorfizmów) lub niepełnosprawności intelektualnej (opóźnienie), ale także w przypadku niepłodności, regularnych poronień (poronienia), a także przy niektóre rodzaje raka (np. chłoniaki lub białaczka).

Zwykle wymaga to limfocytów, specjalnego rodzaju komórek odpornościowych uzyskiwanych z krwi pacjenta. Ponieważ w ten sposób można uzyskać tylko stosunkowo niewielką ilość, komórki są stymulowane fitohemaglutyniną do podziału, a limfocyty można następnie hodować w laboratorium.

W niektórych przypadkach zamiast tego pobiera się próbki (biopsje) ze skóry lub rdzenia kręgowego, stosując podobną procedurę. Celem jest uzyskanie jak największej ilości materiału DNA, który obecnie znajduje się w trakcie podziału komórkowego. W metafazie wszystkie chromosomy są ułożone na jednym poziomie mniej więcej pośrodku komórki, aby w kolejnym kroku, anafazie, można je było przyciągnąć do przeciwnych stron (biegunów) komórki.

W tym momencie chromosomy są szczególnie ciasno upakowane (silnie skondensowane). Dodawana jest trucizna wrzeciona kolchicyna, która działa właśnie w tej fazie cyklu komórkowego, dzięki czemu chromosomy w metafazie kumulują się. Następnie są izolowane i barwione specjalnymi metodami barwienia.

Najczęstszym jest prążkowanie GTG, w którym chromosomy są traktowane trypsyną, enzymem trawiennym i pigmentem Giemsa. Obszary szczególnie gęsto upakowane oraz obszary bogate w adeninę i tyminę są ciemne.

Powstałe prążki G są charakterystyczne dla każdego chromosomu i, w uproszczeniu, uważa się je za regiony z mniejszą liczbą genów. Zdjęcie zabarwionych w ten sposób chromosomów wykonuje się w tysiąckrotnym powiększeniu, a za pomocą programu komputerowego tworzy się kariogram. Oprócz wzoru prążków, rozmiar chromosomu i położenie centromeru służą do odpowiedniego ułożenia chromosomów. Ale są też inne metody bandingu, które mogą mieć bardzo różne zalety.