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 wywodzi się z faktu, że na bardzo wczesnym etapie 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 (mejozie w komórkach płciowych), kiedy chromosom jest szczególnie gęsty (skondensowany).

Jaka jest struktura chromosomów?

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

Ważną rolę odgrywają w tym histony, specjalna forma białek. W sumie jest 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 są znane jako odstępnik DNA. Poszczególne nukleosomy wchodzą teraz ponownie w kontakt przez H1, co powoduje dalszą spiralę, a tym samym również kompresję.

Powstała nić jest z kolei obecna w pętlach, które są stabilizowane przez szkielet zbudowany z kwaśnych białek niehistonowych, zwanych również Hertonem. Te pętle są z kolei w spiralach stabilizowanych przez białka, co skutkuje ostatnim etapem kompresji. Jednak ten wysoki stopień kompresji występuje tylko w kontekście podziału komórki 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 również 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 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 odpowiednich 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 w wyniku podziału. 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, 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 rakowych, dlatego w tym kontekście mówi się o unieśmiertelnieniu.

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 poza DNA termin ten obejmuje również określone białka, np. Histony i Hertony (patrz struktura), a także niektóre 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 to najgęstsza forma, która występuje w najwyższym stopniu kondensacji we wszystkich fazach cyklu komórkowego. 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, czyli 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 wymagane w tej samej ilości przez cały czas - rozróżnia się tutaj aktywną i nieaktywną euchromatynę.

Przeczytaj więcej na ten temat w sekcji: Chromatyna

Chromosomy haploidalne

Haploid (gr. Haploos = single) oznacza, że wszystkie chromosomy komórki są obecne indywidualnie, tj. Nie parami (diploidalnymi), jak to zwykle bywa. Jest to naturalny stan wszystkich komórek jajowych i plemników, w którym dwie identyczne chromatydy nie są początkowo rozdzielane jako część 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 przy mniejszym powiększeniu, czasami określa się je jako gigantyczne chromosomy. Warunkiem tego jest endoreplikacja, w której chromosomy są wielokrotnie namnażane w jądrze komórkowym bez zachodzenia podziału komórkowego.

Jakie są funkcje chromosomów?

Chromosom, jako jednostka organizacyjna naszego genomu, służy przede wszystkim do zapewnienia równomiernego rozmieszczenia zduplikowanego genomu między komórkami potomnymi 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 przerwa, czyli przerwa) następuje natychmiast 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 konkretne geny są odczytywane intensywniej, inne mniej lub wcale.

Jeśli fragment 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 jest zduplikowany w komórce. Ponieważ kopia jest nadal dołączona do oryginalnego chromosomu poprzez centromer (patrz struktura), nie mówi się o duplikacji chromosomów.

Każdy chromosom składa się teraz z dwóch chromatyd zamiast jednego, dzięki czemu może później przybrać 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 tworzenie 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 wrzecionowy, przyczepiają się do silnie skondensowanych chromosomów i ciągną chromosomy w ściśle regulowanym procesie z płaszczyzny środkowej (płaszczyzny równikowej) do przeciwległych biegunów komórki wokół jednego aby zapewnić równomierną dystrybucję. Nawet niewielkie zmiany w mikrostrukturze chromosomów mogą mieć poważne konsekwencje.

U wszystkich ssaków stosunek chromosomów płciowych X i Y determinuje również płeć potomstwa. Zasadniczo wszystko zależy od tego, czy plemnik, który łączy się z komórką jajową, niesie 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 geny są przekazywane 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 znajdujące 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 mutacjami patologicznymi, 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 istnieją 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 stosunku 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 drugim, 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 między sobą, ale 0 dominuje nad sobą.

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 nazywane są homologicznymi. Dwa chromosomy X kobiet są również homologiczne, podczas gdy mężczyźni mają chromosomy X i Y. Różnią się one formą i liczbą obecnych genów, tak że nie można już mówić o homologii.

Komórki rozrodcze, czyli komórki jajowe i plemniki mają tylko połowę zestawu chromosomów z powodu mejozy, czyli 22 pojedyncze autosomy i jeden gonosom. Ponieważ komórki rozrodcze łączą się podczas zapłodnienia i czasami zamieniają całe segmenty (krzyżowanie), powstaje 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 dla dziedziczenia w zakresie rozmnażania płciowego. W ten sposób zupełnie nowy osobnik może wyłonić się przypadkowo z materiału genetycznego dwóch osobników.

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

Podwójny zestaw chromosomów ma również działanie ochronne: jeśli mutacja genu prowadziłaby do uszkodzenia funkcji, na 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 na to szansę. 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 chromosomu?

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 całkowicie przypadkowo. Często na jego rozwój wpływa kilka czynników. Zasadniczo takie zmiany mogą wystąpić we wszystkich tkankach organizmu, ale ze względów praktycznych analiza jest zwykle ograniczona 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.
Mutacja polegająca na utracie funkcji występuje, gdy mutacja prowadzi do nieprawidłowego sfałdowania, a zatem niefunkcjonalnego białka lub całkowitego braku 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 ewolucji, a tym samym 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 rozwoju komórek nowotworowych.

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 z powodu nierozdzielenia (nierozdzielenia) chromosomów podczas podziału komórki (mejoza). Prowadzi to do nierównomiernego rozmieszczenia chromosomów wśród komórek potomnych, a tym samym do aberracji liczbowej u rozwijającego się 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 mogą być również niepozorne, zawsze występują poważne objawy kliniczne, a także zwykle mniej lub bardziej wyraźne anomalie zewnętrzne (dysmorfizm).

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 również 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 niewykryte przez długi czas.

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 inaczej rozłożona, mówi się o zrównoważonej aberracji.

Dzieje 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 skutkować bezpłodnością, samoistnymi poronieniami lub potomstwem z niezrównoważoną aberracją.

Jednak niezrównoważona aberracja może również wystąpić spontanicznie, tj. Bez historii rodzinnej. Prawdopodobieństwo, że dziecko urodzi się żywe z niezrównoważoną aberracją, zależy w dużej mierze 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 o częściowych mono- i trisomie.

W niektórych przypadkach występują one razem w dwóch różnych regionach, przy czym częściowa monosomia zwykle decyduje o pojawieniu się 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 za pomocą mikroskopu świetlnego, tj. 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 po utracie krótkich ramion tworzą jeden chromosom (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 odnosi się do włączenia fragmentu chromosomu w inne miejsce. 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 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 określane jako wolne trisomie i pojawiają się 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 częstotliwość 1: 5000 i występuje znacznie rzadziej niż zespół Downa. Przyczyny (wolne trisomie, translokacje i typy mozaik) i ich procentowy rozkład są jednak 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.

Pozostałości wzrostu, obustronny rozszczep wargi i podniebienia oraz niezwykle małe oczy (mikrofthalmia) można już zobaczyć w USG. Ponadto występują zwykle wady rozwojowe przodomózgowia i twarzy o różnym nasileniu (holoprosencefalia).

Podczas gdy w postaci płata półkule mózgowe są prawie całkowicie oddzielone i powstają komory boczne, w postaci półpłatkowej często oddziela się tylko tylną część mózgu i brakuje komór bocznych. W najcięższej postaci, w 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 chorzy w większości przypadków pozostają przykuta do łóżka na całe życie i nie mogą mówić, dlatego są zależni od pełnej opieki. Ponadto mogą również występować liczne fizyczne manifestacje Trismoie 13.

Przeczytaj więcej na ten temat 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 porody żywe występują tylko w częściowych trisomiach lub typach mozaikowych. Spośród trisomii najczęściej jest odpowiedzialny za poronienia martwe: 32 na 100 poronień spowodowanych aberracjami chromosomowymi można przypisać tej formie trisomii.

Dlatego udokumentowano cechy identyfikowalne, głównie prenatalne, tj. Prenatalne. W tym miejscu warto wspomnieć o różnych wadach serca, spowolnieniu wzrostu, pojedynczej tętnicy pępowinowej (inaczej podwójnej) oraz zwiększonej przezroczystości szyi, co tłumaczy się gromadzeniem się płynów w wyniku jeszcze nie w pełni rozwiniętego układu chłonnego 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 USG. 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 bruzda czteropalcowa, 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 pacjentów przed urodzeniem. Przyczyny i ich rozkłady należy porównać z innymi trisomiami (patrz trisomia 21).

Ponadto w trisomii 18 występują również 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 niedorozwiniętą dolną połowę twarzy z małym otworem ust , wąskie powieki i odwrócone do tyłu uszy o zmienionym kształcie (ucho faun). Ponadto tył głowy jest niezwykle dobrze rozwinięty dla noworodka. Żebra są niezwykle wąskie i kruche. Noworodki mają również trwałe napięcie (ton) całej muskulatury, które jednak ustępuje po pierwszych kilku tygodniach u ocalałych.

Inną charakterystyczną cechą jest krzyżowanie się drugiego i piątego palca nad trzecim i czwartym palcem 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 częste 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% żyje ponad rok. 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, a 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 są zauważalne, ponieważ są szczególnie wysokie i mają nieco „pulchne” rysy twarzy. Rozwój umysłowy może być również w dużej mierze normalny, od granicznej normalnej do łagodnej 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 wizyty rodzinnej lub podczas diagnostyki prenatalnej. Płodność może być nieznacznie zmniejszona, a odsetek aberracji chromosomów płciowych w następnym pokoleniu może być nieznacznie zwiększony, dlatego zaleca się poradnictwo genetyczne, jeśli chcesz mieć dzieci.

Podobnie jak w przypadku innych trisomii, trisomia X najczęściej pojawia się jako wolna trisomia, tj. Z powodu braku podziału (nierozdzielenia) chromatyd siostrzanych. Tutaj również pojawia się zwykle 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 mężczyzn 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 również 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.

Jednak w większości przypadków kobiety są 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 w miejscu wrażliwym); zamiast 10-50 kopii premutacja 50-200 z pełną ekspresją 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 prowadzić 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 (dysmorfizm) lub niepełnosprawności intelektualnej (opóźnienie), ale także w przypadku niepłodności, regularnych poronień (poronienia), a także przy niektórych typach nowotworów (np. Chłoniaki) białaczka).

Zwykle wymaga to limfocytów, specjalnego rodzaju komórek odpornościowych uzyskiwanych z krwi pacjenta. Ponieważ w ten sposób można otrzymać 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 i stosuje się 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 etapie, anafazie, można było je przyciągnąć do przeciwległych stron (biegunów) komórki.

W tym momencie chromosomy są szczególnie ciasno upakowane (silnie skondensowane). Dodaje się truciznę wrzeciona kolchicyny, która działa właśnie w tej fazie cyklu komórkowego, dzięki czemu chromosomy metafazy 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 regiony 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. Istnieją również inne metody bandingu, które mogą mieć bardzo różne zalety.