Chromosomal mutations: mga halimbawa. Mga uri ng chromosomal mutations

Ang Chromosomal mutations (kung hindi man ay tinatawag na aberrations, rearrangements) ay hindi mahuhulaan na mga pagbabago sa istruktura ng mga chromosome. Ang mga ito ay kadalasang sanhi ng mga problema na nangyayari sa panahon ng cell division. Ang pagkakalantad sa pagsisimula ng mga salik sa kapaligiran ay isa pang posibleng dahilan ng chromosomal mutations. Alamin natin kung anong mga pagpapakita ng ganitong uri ng mga pagbabago sa istraktura ng mga chromosome at kung ano ang mga kahihinatnan nito para sa cell at sa buong organismo.

Mga mutasyon. Pangkalahatang probisyon

Sa biology, ang mutation ay tinukoy bilang isang permanenteng pagbabago sa istruktura ng genetic material. Ano ang ibig sabihin ng "persistent"? Ito ay minana ng mga inapo ng isang organismo na may mutant DNA. Nangyayari ito bilang mga sumusunod. Ang isang cell ay tumatanggap ng maling DNA. Naghahati ito, at ganap na kinopya ng dalawang anak na babae ang istraktura nito, iyon ay, naglalaman din sila ng binagong genetic na materyal. Pagkatapos ay mayroong higit at higit pang mga naturang selula, at kung ang organismo ay nagpapatuloy sa pagpaparami, ang mga inapo nito ay tumatanggap ng katulad na mutant genotype.

Karaniwang hindi lumilipas ang mga mutasyon nang hindi nag-iiwan ng bakas. Ang ilan sa kanila ay labis na nagbabago ng katawan na ang resulta ng mga pagbabagong ito ay kamatayan. Ang ilan sa kanila ay pinipilit ang katawan na gumana sa isang bagong paraan, binabawasan ang kakayahang umangkop at humahantong sa mga malubhang pathologies. At ang isang napakaliit na bilang ng mga mutasyon ay nakikinabang sa katawan, sa gayon ay nadaragdagan ang kakayahang umangkop sa mga kondisyon kapaligiran.

Ang mga mutasyon ay nahahati sa gene, chromosomal at genomic. Ang klasipikasyong ito ay batay sa mga pagkakaibang nagaganap sa iba't ibang istruktura ng genetic na materyal. Ang mga chromosomal mutations, sa gayon, ay nakakaapekto sa istruktura ng mga chromosome, ang mga mutation ng gene ay nakakaapekto sa pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa mga gene, at ang genomic mutations ay gumagawa ng mga pagbabago sa genome ng buong organismo, pagdaragdag o pagbabawas ng isang buong hanay ng mga chromosome.

Pag-usapan natin ang tungkol sa chromosomal mutations nang mas detalyado.

Anong mga uri ng chromosomal rearrangements ang maaaring mangyari?

Depende sa kung paano naisalokal ang mga pagbabago, ang mga sumusunod na uri ng chromosomal mutations ay nakikilala.

Intrachromosomal - pagbabago ng genetic material sa loob ng isang chromosome.
Interchromosomal - mga muling pagsasaayos, bilang isang resulta kung saan ang dalawang di-homologous na chromosome ay nagpapalitan ng kanilang mga seksyon. Ang mga non-homologous chromosome ay naglalaman ng iba't ibang mga gene at hindi nangyayari sa panahon ng meiosis.

Ang bawat isa sa mga uri ng mga aberration ay tumutugma sa ilang mga uri ng chromosomal mutations.

Mga pagtanggal

Ang pagtanggal ay ang paghihiwalay o pagkawala ng anumang bahagi ng chromosome. Madaling hulaan na ang ganitong uri ng mutation ay intrachromosomal.

Kung ang pinakalabas na bahagi ng isang chromosome ay pinaghihiwalay, ang pagtanggal ay tinatawag na terminal. Kung ang genetic na materyal ay nawala nang mas malapit sa gitna ng chromosome, ang naturang pagtanggal ay tinatawag na interstitial.

Ang ganitong uri ng mutation ay maaaring makaapekto sa viability ng organismo. Halimbawa, ang pagkawala ng isang seksyon ng isang chromosome na nag-encode ng isang partikular na gene ay nagbibigay ng kaligtasan sa isang tao sa immunodeficiency virus. Ang adaptive mutation na ito ay lumitaw humigit-kumulang 2,000 taon na ang nakalilipas, at ang ilang mga taong may AIDS ay nakaligtas lamang dahil sila ay sapat na mapalad na magkaroon ng mga chromosome na may binagong istraktura.

Mga duplikasyon

Ang isa pang uri ng intrachromosomal mutation ay ang pagdoble. Ito ang pagkopya ng isang seksyon ng isang chromosome, na nangyayari bilang isang resulta ng isang error sa panahon ng tinatawag na crossover, o pagtawid, sa panahon ng cell division.

Ang isang seksyon na kinopya sa ganitong paraan ay maaaring mapanatili ang posisyon nito, paikutin ng 180°, o kahit na paulit-ulit nang maraming beses, at pagkatapos ay ang gayong mutation ay tinatawag na amplification.

Sa mga halaman, ang dami ng genetic na materyal ay maaaring tumaas nang tumpak sa pamamagitan ng paulit-ulit na pagdoble. Sa kasong ito, ang kakayahan ng isang buong species na umangkop ay karaniwang nagbabago, na nangangahulugan na ang gayong mga mutasyon ay may malaking kahalagahan sa ebolusyon.

Inversions

Tumutukoy din sa intrachromosomal mutations. Ang inversion ay isang pag-ikot ng isang partikular na seksyon ng isang chromosome ng 180°.

Ang bahagi ng chromosome na nabaligtad bilang resulta ng inversion ay maaaring nasa isang bahagi ng centromere (paracentric inversion) o sa magkabilang panig nito (pericentric). Ang sentromere ay ang tinatawag na rehiyon ng pangunahing pagsisikip ng chromosome.

Karaniwan, ang mga inversion ay walang epekto sa panlabas na mga palatandaan katawan at hindi humantong sa mga pathologies. Gayunpaman, mayroong isang palagay na sa mga kababaihan na may pagbabaligtad ng isang tiyak na bahagi ng chromosome nine, ang posibilidad ng pagkakuha sa panahon ng pagbubuntis ay tumataas ng 30%.

Mga pagsasalin

Ang pagsasalin ay ang paggalaw ng isang seksyon ng isang chromosome patungo sa isa pa. Ang mga mutasyon na ito ay nasa uri ng interchromosomal. Mayroong dalawang uri ng pagsasalin.

Ang reciprocal ay ang pagpapalitan ng dalawang chromosome sa ilang mga lugar.
Robertsonian - pagsasanib ng dalawang chromosome na may maikling braso (acrocentric). Sa panahon ng pagsasalin ng Robertsonian, nawawala ang mga maikling seksyon ng parehong chromosome.

Ang mga reciprocal na pagsasalin ay humahantong sa mga problema sa panganganak sa mga tao. Minsan ang gayong mga mutasyon ay nagdudulot ng pagkakuha o humantong sa pagsilang ng mga bata na may mga congenital developmental pathologies.

Ang mga pagsasalin ng Robertsonian ay karaniwan sa mga tao. Sa partikular, kung ang isang pagsasalin ay nangyari na kinasasangkutan ng chromosome 21, ang fetus ay nagkakaroon ng Down syndrome, isa sa mga madalas na naiulat na congenital pathologies.

Isochromosome

Ang mga isochromosome ay mga chromosome na nawalan ng isang braso, ngunit pinalitan ito ng eksaktong kopya ng kanilang isa pang braso. Iyon ay, sa esensya, ang ganitong proseso ay maaaring ituring na pagtanggal at pagbabaligtad sa isang bote. Sa napakabihirang mga kaso, ang mga naturang chromosome ay may dalawang sentromer.

Ang mga isochromosome ay naroroon sa genotype ng mga kababaihan na nagdurusa sa Shereshevsky-Turner syndrome.

Ang lahat ng uri ng chromosomal mutations na inilarawan sa itaas ay likas sa iba't ibang buhay na organismo, kabilang ang mga tao. Paano nila ipinakikita ang kanilang sarili?

Chromosomal mutations. Mga halimbawa

Maaaring mangyari ang mga mutasyon sa mga sex chromosome at sa mga autosome (lahat ng iba pang nakapares na chromosome ng cell). Kung ang mutagenesis ay nakakaapekto sa mga sex chromosome, ang mga kahihinatnan para sa katawan ay kadalasang malala. Ang mga congenital pathologies ay lumitaw na nakakaapekto sa pag-unlad ng kaisipan ng indibidwal at kadalasang ipinahayag sa mga pagbabago sa phenotype. Iyon ay, ang mga panlabas na mutant na organismo ay naiiba sa mga normal.

Ang genomic at chromosomal mutations ay nangyayari nang mas madalas sa mga halaman. Gayunpaman, ang mga ito ay matatagpuan sa parehong mga hayop at tao. Ang mga mutasyon ng Chromosomal, mga halimbawa kung saan isasaalang-alang natin sa ibaba, ay nagpapakita ng kanilang sarili sa paglitaw ng malubhang namamana na mga pathology. Ito ang Wolf-Hirschhorn syndrome, "cry the cat" syndrome, partial trisomy disease sa maikling braso ng chromosome 9, pati na rin ang ilang iba pa.

Sigaw ng cat syndrome

Ang sakit na ito ay natuklasan noong 1963. Nangyayari ito dahil sa bahagyang monosomy sa maikling braso ng chromosome 5, sanhi ng pagtanggal. Isa sa 45,000 bata ang ipinanganak na may ganitong sindrom.

Bakit nagkaroon ng ganitong pangalan ang sakit na ito? Ang mga batang dumaranas ng sakit na ito ay may katangiang sigaw na kahawig ng meow ng pusa.

Kapag natanggal ang maikling braso ng ikalimang chromosome, maaaring mawala ang iba't ibang bahagi nito. Ang mga klinikal na pagpapakita ng sakit ay direktang nakasalalay sa kung aling mga gene ang nawala sa panahon ng mutation na ito.

Ang istraktura ng larynx ay nagbabago sa lahat ng mga pasyente, na nangangahulugang ang "sigaw ng pusa" ay katangian ng lahat nang walang pagbubukod. Karamihan sa mga taong nagdurusa sa sindrom na ito ay nakakaranas ng pagbabago sa istraktura ng bungo: isang pagbawas sa rehiyon ng utak, isang hugis-buwan na mukha. Sa kaso ng "cry the cat" syndrome, ang mga tainga ay karaniwang matatagpuan mababa. Minsan ang mga pasyente ay may congenital pathologies ng puso o iba pang mga organo. Isang katangiang katangian nagiging mental retardation din.

Karaniwan, ang mga pasyente na may ganitong sindrom ay namamatay sa maagang pagkabata, 10% lamang sa kanila ang nabubuhay hanggang sa edad na sampu. Gayunpaman, mayroon ding mga kaso ng mahabang buhay na may sindrom na "sigaw ng pusa" - hanggang 50 taon.

Wolf-Hirschhorn syndrome

Ang sindrom na ito ay hindi gaanong karaniwan - 1 kaso sa bawat 100,000 kapanganakan. Ito ay sanhi ng pagtanggal ng isa sa mga segment ng maikling braso ng ikaapat na chromosome.

Ang mga pagpapakita ng sakit na ito ay iba-iba: naantalang pag-unlad ng pisikal at mental na globo, microcephaly, katangian na hugis tuka na ilong, strabismus, cleft palate o itaas na labi, maliit na bibig, mga depekto ng mga panloob na organo.

Tulad ng maraming iba pang mutation ng chromosomal ng tao, ang sakit na Wolf-Hirschhorn ay inuri bilang semi-nakamamatay. Nangangahulugan ito na ang posibilidad na mabuhay ng katawan na may ganitong sakit ay makabuluhang nabawasan. Ang mga batang na-diagnose na may Wolf-Hirschhorn syndrome ay karaniwang hindi nabubuhay nang lampas sa edad na 1 taon, ngunit isang kaso ang naitala kung saan ang pasyente ay nanirahan sa loob ng 26 na taon.

Partial trisomy syndrome sa maikling braso ng chromosome 9

Ang sakit na ito ay nangyayari dahil sa hindi balanseng mga duplikasyon sa ika-siyam na kromosoma, bilang isang resulta kung saan mayroong higit na genetic na materyal sa kromosoma na ito. Sa kabuuan, higit sa 200 mga kaso ng naturang mutasyon sa mga tao ang kilala.

Klinikal na larawan inilalarawan ng naantala na pisikal na pag-unlad, mahinang mental retardation, at isang katangiang ekspresyon ng mukha. Ang mga depekto sa puso ay matatagpuan sa isang-kapat ng lahat ng mga pasyente.

Sa bahagyang trisomy syndrome ng maikling braso ng chromosome 9, ang pagbabala ay medyo paborable pa rin: karamihan sa mga pasyente ay nabubuhay hanggang sa pagtanda.

Iba pang mga sindrom

Minsan nangyayari ang chromosomal mutations kahit sa napakaliit na mga seksyon ng DNA. Ang mga sakit sa ganitong mga kaso ay kadalasang sanhi ng mga pagdoble o pagtanggal, at tinatawag na microduplication o microdeletions, ayon sa pagkakabanggit.

Ang pinakakaraniwang sindrom ay Prader-Willi disease. Nangyayari ito dahil sa microdeletion ng isang seksyon ng chromosome 15. Kapansin-pansin, ang chromosome na ito ay dapat matanggap ng katawan mula sa ama. Bilang resulta ng mga microdeletion, 12 gene ang apektado. Ang mga pasyente na may ganitong sindrom ay may mental retardation, labis na katabaan, at kadalasan ay may maliliit na paa at kamay.

Ang isa pang halimbawa ng naturang chromosomal disease ay Sotos syndrome. Ang isang microdeletion ay nangyayari sa mahabang braso ng chromosome 5. Ang klinikal na larawan ng namamana na sakit na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mabilis na paglaki, isang pagtaas sa laki ng mga kamay at paa, ang pagkakaroon ng isang matambok na noo, at ilang mental retardation. Ang saklaw ng sindrom na ito ay hindi naitatag.

Chromosomal mutations, mas tiyak, microdeletions sa mga lugar ng chromosome 13 at 15, sanhi Wilms tumor at retinblastoma, ayon sa pagkakabanggit. Ang Wilms tumor ay isang kanser sa bato na pangunahing nangyayari sa mga bata. Ang Retinoblastoma ay isang malignant na tumor ng retina na nangyayari rin sa mga bata. Ang mga sakit na ito ay magagamot kung masuri sa maagang yugto. Sa ilang mga kaso, ang mga doktor ay gumagamit ng interbensyon sa kirurhiko.

Ang modernong gamot ay nag-aalis ng maraming sakit, ngunit hindi pa posible na pagalingin o hindi bababa sa maiwasan ang chromosomal mutations. Makikilala lamang sila sa simula pag-unlad ng intrauterine fetus Gayunpaman genetic engineering hindi tumatayo. Marahil sa lalong madaling panahon ang isang paraan upang maiwasan ang mga sakit na dulot ng chromosomal mutations ay matatagpuan.

Nangangahulugan ang mga aberration ng Chromosome ng mga pagbabago sa istruktura ng mga chromosome na dulot ng mga break nito, na sinusundan ng muling pamamahagi, pagkawala o pagdodoble ng genetic material. Sinasalamin nila ang iba't ibang uri ng mga abnormalidad ng chromosome.
Sa mga tao, kabilang sa mga pinaka-karaniwang chromosomal aberrations, na ipinakita sa pamamagitan ng pag-unlad ng malalim na patolohiya, ay mga anomalya na may kaugnayan sa bilang at istraktura ng mga chromosome. Ang mga abnormalidad sa bilang ng mga chromosome ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng kawalan ng isa sa isang pares ng mga homologous chromosome ( monosomiya ) o ang hitsura ng karagdagang, pangatlo, chromosome ( trisomy ). Ang kabuuang bilang ng mga chromosome sa karyotype sa mga kasong ito ay naiiba sa modal number at katumbas ng 45 o 47. Polyploidy At aneuploidy ay hindi gaanong mahalaga para sa pagbuo ng mga chromosomal syndrome. Kasama sa mga paglabag sa istruktura ng mga chromosome na may pangkalahatang normal na numero sa karyotype iba't ibang uri kanilang "pagkasira":
-pagsasalin (pagpapalitan ng mga segment sa pagitan ng dalawang di-homologous na chromosome) - sa figure mayroong isang translocation sa pagitan ng ika-8 at ika-11 na chromosome (at monosomy sa ika-15 na chromosome),

-pagtanggal(pagkawala ng bahagi ng isang chromosome), sa figure mayroong isang pagtanggal ng bahagi ng mahabang braso ng 9th chromosome (at translocation kasama ang 1st at 3rd chromosome)

-pagkakapira-pirasoyu ,
-mga chromosome ng singsing atbp. - sa figure, singsing ang chromosome 14 (itinalagang r14) at ang normal na variant nito.

Chromosomal aberrations, nakakagambala sa balanse ng namamana na mga kadahilanan, ay ang sanhi ng iba't ibang mga deviations sa istraktura at paggana ng katawan, na ipinakita sa tinatawag na chromosomal disease.

Ang mga Chromosomal aberration ay mga chromosome breakdown kapag, sa ilang kadahilanan, ang malaking bahagi ng isang chromosome ay nawala o idinagdag at/o ang normal na bilang ng mga chromosome ay nagbabago.

Mga pamamaraan ng pagpapasiya

Upang matukoy ang pagkakaroon ng mga chromosomal aberrations sa isang tao, isinasagawa nila karyotyping - pamamaraan para sa pagtukoy ng karyotype. Isinasagawa ito sa mga cell na nasa metaphase ng mitosis, dahil sila ay spiralized at malinaw na nakikita. Upang matukoy ang karyotype ng tao, ang mga mononuclear leukocytes na nakuha mula sa isang sample ng dugo ay ginagamit. Ang mga nagresultang cell sa yugto ng metaphase ay naayos, nabahiran at nakuhanan ng litrato sa ilalim ng mikroskopyo; mula sa hanay ng mga nagresultang litrato, nabuo ang tinatawag na mga larawan. Ang isang sistematikong karyotype ay isang may bilang na hanay ng mga pares ng homologous chromosomes (autosomes), ang mga chromosome na imahe ay naka-orient nang patayo na may maikling braso pataas, ang mga ito ay binibilang sa pababang pagkakasunud-sunod ng laki, isang pares ng sex chromosome ay inilalagay sa dulo ng set.

Sa kasaysayan, ang unang di-detalyadong mga karyotype, na naging posible na pag-uri-uriin ayon sa morpolohiya ng mga kromosom, ay nakakuha ng mga allelic na variant ng mga gene). Ang unang paraan ng paglamlam ng chromosome upang makabuo ng napakadetalyadong mga imahe ay binuo ng Swedish cytologist na Kaspersson (Q-staining). Ang iba pang mga tina ay ginagamit din, ang mga naturang pamamaraan ay nakuha karaniwang pangalan differential staining ng chromosome:
-Q-paglamlam - Kaspersson staining na may quinine mustard na may pagsusuri sa ilalim ng fluorescent microscope. Kadalasang ginagamit para sa pag-aaral ng Y chromosome (mabilis na pagtukoy ng genetic sex, pagtukoy ng mga translocation sa pagitan ng X at Y chromosomes o sa pagitan ng Y chromosome at autosome, screening para sa mosaicism na kinasasangkutan ng Y chromosomes)
-G-paglamlam - binagong paglamlam ng Romanovsky-Giemsa. Ang sensitivity ay mas mataas kaysa sa Q-staining, samakatuwid ito ay ginagamit bilang isang karaniwang pamamaraan para sa cytogenetic analysis. Ginagamit upang tukuyin ang mga maliliit na aberration at marker chromosome (naka-segment na naiiba kaysa sa mga normal na homologous chromosome)
-R-staining e - acridine orange at mga katulad na tina ay ginagamit, at ang mga bahagi ng chromosome na hindi sensitibo sa G-staining ay nabahiran ng mantsa. Ginagamit para tukuyin ang mga detalye ng homologous G- o Q-negative na mga rehiyon ng sister chromatids o homologous chromosome.
-C-paglamlam - ginagamit upang pag-aralan ang mga sentromeric na rehiyon ng chromosome na naglalaman ng constitutive heterochromatin at ang variable na distal na bahagi ng Y chromosome.
-T-paglamlam - ginagamit upang pag-aralan ang mga telomeric na rehiyon ng mga chromosome Sa figure, ang mga chromosome ay asul, ang mga telomere ay puti.

SA kani-kanina lang ginagamit ang tinatawag na teknik. parang multo karyotyping , na binubuo ng paglamlam ng mga chromosome na may isang hanay ng mga fluorescent dyes na nagbubuklod sa mga partikular na rehiyon ng chromosome (FISH). Bilang resulta ng naturang paglamlam, ang mga homologous na pares ng mga chromosome ay nakakakuha ng magkaparehong mga spectral na katangian, na hindi lamang lubos na nagpapadali sa pagkilala sa mga naturang pares, ngunit pinapadali din ang pagtuklas ng mga interchromosomal na pagsasalin, iyon ay, ang mga paggalaw ng mga seksyon sa pagitan ng mga chromosome - Ang mga translocated na lugar ay may spectrum na naiiba sa spectrum ng natitirang bahagi ng chromosome.
a-metaphase plate

b-layout sa mga pares ng chromosome

Ang paghahambing ng mga complex ng mga cross mark sa mga klasikal na karyotype o mga lugar na may mga tiyak na spectral na katangian ay ginagawang posible upang makilala ang parehong mga homologous chromosomes at ang kanilang mga indibidwal na seksyon, na ginagawang posible upang matukoy nang detalyado ang mga chromosomal aberrations - intra- at interchromosomal rearrangements, na sinamahan ng isang paglabag sa ang pagkakasunud-sunod ng mga fragment ng chromosome (pagtanggal, pagdoble, pagbabaligtad, pagsasalin). Ang ganitong pagsusuri ay may malaking kahalagahan sa medikal na kasanayan, na ginagawang posible upang masuri ang isang bilang ng mga chromosomal na sakit na sanhi ng parehong mga malalaking paglabag sa mga karyotypes (paglabag sa bilang ng mga chromosome), at paglabag sa istraktura ng chromosomal o multiplicity ng mga cellular karyotypes sa katawan (mosaicism).

Mga sakit sa Chromosomal

Ito ay isang pangkat ng mga sakit, ang pag-unlad nito ay batay sa mga kaguluhan sa bilang o istraktura ng mga kromosom na nangyayari sa mga gametes ng mga magulang o sa mga unang yugto ng pagkapira-piraso ng zygote (fertilized egg). Ang kasaysayan ng pag-aaral ng mga sakit sa chromosomal ay nagsimula sa mga klinikal na pag-aaral na isinagawa bago pa ang paglalarawan ng mga kromosom ng tao at ang pagtuklas ng mga abnormalidad ng chromosomal. Chromosomal disease - Down's disease, syndromes: Turner, Klinefelter, Patau, Edwards.
Ang pinakakaraniwang sakit, ang trisomy 21, ay klinikal na inilarawan noong 1866 ng English pediatrician na si L. Down. Ang sakit na ito ay ipinangalan sa kanya - Down syndrome (o sakit). Kasunod nito, ang sanhi ng sindrom ay paulit-ulit na sumailalim sa genetic analysis. Ang mga mungkahi ay ginawa tungkol sa isang nangingibabaw na mutation, isang congenital infection, o isang chromosomal na kalikasan.

Ang unang klinikal na paglalarawan ng X-chromosome monosomy syndrome bilang isang hiwalay na anyo ng sakit ay ginawa ng Russian clinician na si N.A. Shereshevsky noong 1925, inilarawan din ni G. Turner ang sindrom na ito. Pagkatapos ng mga pangalan ng mga siyentipikong ito, ang monosomy sa X chromosome ay tinatawag na Shereshevsky-Turner syndrome. Sa dayuhang panitikan, ang pangalang Turner syndrome ay pangunahing ginagamit, bagaman walang sinuman ang nagtatalo sa pagtuklas ng N.A. Shereshevsky. Ang mga abnormal na kromosomal ay kadalasang nagiging sanhi ng kusang pagpapalaglag, mga depekto sa kapanganakan, pagkaantala sa pag-iisip, at mga tumor.

Ang mga anomalya sa sex chromosome system sa mga lalaki (trisomy-XXY) ay unang inilarawan bilang clinical syndrome ni G. Klinefelter noong 1942.

Ang tatlong mga form na ito ay ang object ng unang klinikal na cytogenetic na pag-aaral na isinagawa noong 1959. Ang pag-decipher sa etiology ng Down, Shereshevsky-Turner at Klinefelter syndromes ay nagbukas ng isang bagong kabanata sa medisina - chromosomal disease. Noong 60s, salamat sa malawakang pag-deploy ng mga cytogenetic na pag-aaral sa klinika, ang clinical cytogenetics ay ganap na binuo. Ang papel na ginagampanan ng chromosomal at genomic mutations sa patolohiya ng tao ay ipinakita, ang chromosomal etiology ng maraming congenital malformation syndromes ay natukoy, at ang dalas ng mga chromosomal na sakit sa mga bagong silang at kusang pagpapalaglag ay natukoy. Kasabay ng pag-aaral ng mga chromosomal disease bilang congenital condition, nagsimula ang masinsinang pananaliksik sa cytogenetic sa oncology, lalo na sa leukemia. Ang papel ng mga pagbabago sa chromosomal sa paglaki ng tumor ay naging napakahalaga.

Sa pag-unlad ng paraan ng autoradiography, naging posible na makilala ang ilang mga indibidwal na chromosome, na nag-ambag sa pagtuklas ng isang pangkat ng mga sakit na nauugnay sa mga istrukturang muling pagsasaayos ng mga kromosom. Ang masinsinang pag-unlad ng pag-aaral ng mga sakit sa chromosomal ay nagsimula noong 70s ng ika-20 siglo, pagkatapos ng pag-unlad ng mga pamamaraan para sa kaugalian na paglamlam ng mga kromosom.

Ang pag-uuri ng mga chromosomal na sakit ay batay sa mga uri ng chromosome mutations na kasangkot. Ang mga mutasyon sa mga selula ng mikrobyo ay humahantong sa pagbuo ng mga kumpletong anyo ng mga sakit, kung saan ang lahat ng mga selula ng katawan ay may parehong chromosomal abnormality.

Sa kasalukuyan, 2 variant ng mga paglabag sa bilang ng mga chromosome set ang inilarawan - tetraploidy (4 na set ng chromosome sa halip na 2 normal) at triploidy (3 set ng chromosome sa halip na 2 ay normal). Ang isa pang pangkat ng mga sindrom ay sanhi ng mga paglabag sa bilang ng mga indibidwal na chromosome - trisomies (kapag may karagdagang chromosome sa diploid set) o monosomiya (isa sa mga chromosome ay nawawala). Ang mga autosomal monosomies ay hindi tugma sa buhay . Ang trisomy ay isang mas karaniwang patolohiya sa mga tao. Ang isang bilang ng mga chromosomal na sakit ay nauugnay sa isang paglabag sa bilang ng mga sex chromosome.

Ang pinakamalaking pangkat ng mga sakit sa chromosomal ay mga sindrom na sanhi ng mga pagbabago sa istruktura ng mga chromosome. May mga tinatawag na chromosomal syndromes bahagyang monosomy (pagtaas o pagbaba sa bilang ng mga indibidwal na chromosome hindi ng buong chromosome, ngunit sa pamamagitan ng bahagi nito). Dahil sa ang katunayan na ang napakaraming karamihan ng mga abnormalidad ng chromosomal ay nabibilang sa kategorya ng mga nakamamatay na mutasyon, 2 mga tagapagpahiwatig ang ginagamit upang makilala ang kanilang mga dami ng mga parameter - dalas ng pagpapalaganap At dalas ng paglitaw .

Napag-alaman na humigit-kumulang 170 sa 1000 embryo at fetus ang namamatay bago ipanganak, kung saan humigit-kumulang 40% ay dahil sa impluwensya ng mga chromosomal abnormalities. Gayunpaman, ang isang makabuluhang proporsyon ng mga mutant (carrier ng chromosomal abnormalities) ay nakatakas sa mga epekto ng intrauterine selection. Ngunit ang ilan sa kanila ay namamatay nang maaga, bago umabot sa pagdadalaga. Ang mga pasyente na may mga abnormalidad sa sex chromosome dahil sa mga karamdaman ng sekswal na pag-unlad, bilang panuntunan, ay hindi nag-iiwan ng mga supling. Ito ay sumusunod na ang lahat ng mga anomalya ay maaaring maiugnay sa mga mutasyon. Ipinakita na, sa pangkalahatan, ang mga chromosomal mutations ay halos ganap na nawawala sa populasyon pagkatapos ng 15 - 17 henerasyon.

Para sa lahat ng anyo ng chromosomal disease, ang isang karaniwang tampok ay ang pagdami ng mga karamdaman (congenital malformations). Ang mga karaniwang pagpapakita ng chromosomal disease ay : naantala ang pisikal at psychomotor na pag-unlad, mental retardation, musculoskeletal abnormalities, mga depekto ng cardiovascular, genitourinary, nervous at iba pang mga system, deviations sa hormonal, biochemical at immunological status, atbp.

Ang antas ng pinsala sa organ sa mga chromosomal na sakit ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan - ang uri ng chromosomal abnormality, nawawala o labis na materyal ng isang indibidwal na chromosome, ang genotype ng organismo, at ang mga kondisyon sa kapaligiran kung saan nabubuo ang organismo.

Ang etiological na paggamot para sa ganitong uri ng sakit ay hindi pa binuo.

Papel sa proseso ng pagtanda

Ang pagtanda ay maaaring tukuyin bilang pagtaas ng posibilidad na magkaroon ng mga degenerative na sakit (kanser, mga sakit sa autoimmune, cardiovascular pathology, atbp.) at kamatayan. Ang bilis ng proseso ay tinutukoy pareho ng indibidwal na genetic program at ng mga salik sa kapaligiran na kumikilos sa katawan sa panahon ng buhay. Napakaraming gawain ang nakatuon sa pag-aaral ng mga biological parameter na umaasa sa edad at ang paghahanap para sa mga may mahalagang papel sa pagtanda at, nang naaayon, maraming hypotheses ang nabuo. Ang hypothesis na isinasaalang-alang ang mga kusang mutasyon sa mga somatic na selula bilang sanhi ng pagtanda ay tila ang pinakalohikal na konsepto. Sa katunayan, tinutukoy ng DNA ang lahat ng mga pangunahing pag-andar ng cellular, sensitibo ito sa pagkilos ng iba't ibang pisikal at kemikal na mga kadahilanan, at ang mga pagbabago nito ay ipinapadala sa mga cell ng anak. Bilang karagdagan, ang hypothesis na ito ay kinumpirma ng isang bilang ng mga klinikal at eksperimentong katotohanan.

Una , sa mga tao ay may namamana na mga sindrom ng maagang pagtanda na sanhi ng iba't ibang mga depekto sa pag-aayos ng DNA.

Pangalawa , ionizing radiation, pati na rin ang mga salik na nagpapabago ng DNA, halimbawa, 5-bromodeoxyuridine, ay nagpapabilis sa proseso ng pagtanda sa mga eksperimentong hayop. Kasabay nito, magkatulad ang mga molecular, cytological at cytogenetic disorder sa panahon ng natural at radiation-induced aging.

Pangatlo , mayroong isang tiyak na paralelismo sa pagitan ng malayong somatic (i.e., direktang nagmumula sa mga irradiated na organismo) at genetic (i.e., naobserbahan sa mga supling ng mga irradiated na magulang) na mga epekto ng radiation. Ito ay isang pagtaas panganib sa carcinogenic, genome instability, pagkasira ng pangkalahatang physiological status. Hindi tulad ng mismong mga irradiated na organismo, ang kanilang mga supling ay libre mula sa mga bakas ng direktang pagkakalantad sa radiation, ngunit tulad ng mga irradiated na indibidwal, nagdadala sila sa kanilang mga somatic cell na sanhi ng genetic na pinsala na ipinadala sa pamamagitan ng mga cell ng mikrobyo ng mga magulang.

Sa wakas , kapag nag-aaral ng iba't ibang mga cytogenetic, mutational at molecular genetic disorder, sa karamihan ng mga kaso, natagpuan na ang kanilang dalas ay tumataas sa edad. Ito ay may kinalaman sa chromosomal aberrations, micronuclei, aneuploidy, pagkawala ng telomeric repeats, mutations sa glycophorin locus, mutations ng resistance sa 6-thioguanine, DNA breaks, atbp. Ang mga istrukturang chromosome aberration ay isang uri ng genetic disorder na walang alinlangan na nag-aambag sa multifactorial aging process. Hindi matatag na chromosomal aberrations - dicentrics, rings, fragments - humantong sa cell death, stable ones - translocations, insertions, as is known, accompany oncogenesis and can also affect the vital functions of cells.

Ang pagtaas sa dalas ng mga mutation sa istruktura sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang mga nakakapinsalang kadahilanan (radiation, mga compound ng kemikal) na ipinakita sa maraming mga pag-aaral ay nagpapahintulot sa amin na isaalang-alang ang mga ito bilang isa sa mga posibleng sanhi ng pagkasira sa kalusugan ng tao sa mga hindi kanais-nais na kondisyon sa kapaligiran.. (Vorobtsova et al., 1999)

Mga sindrom ng maagang pagtanda

Ang mga sindrom na kinasasangkutan ng maagang pagtanda ng balat ay mahusay na mga modelo para maunawaan ang normal na pagtanda ng balat at ang proseso ng pagtanda sa pangkalahatan. Ang iba't ibang mga pag-aaral ng mga sindrom na ito ay kasalukuyang isinasagawa, kabilang ang mga genetic at biochemical. Ang isang kamakailang artikulo ng mga siyentipikong Pranses na sina Dereure O, Marque M at Guillot B mula sa Montpellier na "Premature aging syndromes: from phenotype to gene" ay nakatuon sa mga pag-aaral na ito. Ang isang bagong pag-uuri ng mga sindrom na ito ay binuo na ngayon, batay sa mga biochemical na mekanismo ng pathogenesis:
- mga sindrom na may/walang mga depekto sa lamin A (progeria)
- mga sindrom na nauugnay sa mga depekto sa pag-aayos (Cockayne syndrome)
- mga sindrom na nauugnay sa kawalang-tatag ng chromosomal, kadalasan dahil sa mga depekto ng helicase (Werner at Rothmund-Thomson syndromes, ataxia-telangiectasia)
Ang diagnosis ng mga sindrom na ito ay kadalasang batay sa mga klinikal na pagpapakita, at ang pinakakapansin-pansin sa mga palatandaang ito ay nauugnay sa pagtanda ng balat. Naniniwala ang mga siyentipiko na ang genetic na pananaliksik ay dapat isagawa sa mas malaking sukat. Ang pag-aaral ng mga sindrom na ito, kabilang ang mga sanhi ng chromosomal aberrations, ay magbibigay liwanag sa mga mekanismo ng pagtanda sa mga normal na tao, dahil Ang progeria at mga katulad na sindrom ay ginagaya ang normal na pagtanda sa ilang lawak.

Leukemia at pagkawala ng Y chromosome

Ang mga siyentipiko na pinamumunuan nina Rona Schreck () at Stephen Lee () mula sa sikat na Cedars-Sinai Medical Center sa Los Angeles ay nagsagawa ng pag-aaral ng phenomenon ng pagkawala ng Y chromosomes sa leukemia cells. Ang klinikal na kaugnayan sa pagitan ng Y chromosome loss at acute myeloid leukemia at myelodysplastic syndrome (AML/MDS) ay pinagtatalunan sa siyentipikong komunidad dahil pareho ang nauugnay sa pagtanda. Iminungkahi ng mga naunang publikasyon na ang pagkawala ng Y chromosome sa 75% ng mga cell ay nagpapahiwatig ng clonality ng phenomenon na ito at isang marker ng hematological disease. Sinuri ng mga siyentipiko ang mga resulta ng isang survey ng 2896 na mga pasyenteng lalaki na naobserbahan mula 1996 hanggang 2007. Ang ugnayan sa pagitan ng bilang (bilang isang porsyento) ng mga cell na walang Y chromosome at ang edad ng mga pasyente ay pinag-aralan. Ang pagkawala ng kromosom ay natagpuan sa 142 katao. Sa mga ito, 16 na tao ang may myeloid disease, 2 kaso ng AML at 14 na kaso ng MDS. Ang mga konklusyon ay iginuhit na ang pagkawala ng Y chromosome ay higit sa lahat ay isang kababalaghang nauugnay sa edad na makabuluhang nauugnay sa istatistika sa mga kaso ng AML/MDS , na nangangahulugang ang isang depekto sa anumang naghahati na selula ng bone marrow ay maaaring humantong sa AML/MDS.

Phagocytosis ng mga cell na may mga aberration—proteksyon laban sa kanser?

Marami kaming pinag-uusapan tungkol sa mga cell na nasira dahil... ang mga chromosome ay nasira. Ngunit ang tanong ay lumitaw: ang katawan ba ay tumutugon sa mga nasirang selula? Kung gayon, paano? At ano ang kahalagahan ng gayong mga proseso? Marahil sa lalong madaling panahon ang eksaktong mga sagot sa mga ito at iba pang mga katanungan ay matatagpuan.

Kamakailan ay isang artikulo ng isang batang siyentipiko na si Vasily Manskikh ang nai-publish, na sa loob ng ilang panahon ay gumawa ng isang splash sa Moscow siyentipikong bilog. Ang artikulong ito ay pinamagatang "Hypothesis: Ang phagocytosis ng mga aberrant na selula ay nagpoprotekta sa mga mahabang buhay na vertebrates mula sa mga tumor." Ang mga posibleng mekanismo ng proteksyon laban sa carcinogenesis at kusang pagbuo ng tumor sa mga mahabang buhay na vertebrates ay kasalukuyang tinatalakay ng komunidad na pang-agham. Ang mga mekanismong ito ay naisip na may kinalaman sa phagocytosis at pag-aalis (ibig sabihin, pag-alis) ng mga nasirang cell, kabilang ang DNA-Protein Kinase-dependent at -dependent pathways, pati na rin ang mga ligand para sa Scavenger receptors at Toll-like receptors. Ang pang-eksperimentong kumpirmasyon ng hypothesis na ito ay nasa ilalim ng pagbuo.

Aneuploidy sa leukocytes ng mga centenarian

Ngayon halos walang alinlangan na ang bilang ng mga cell na may chromosomal aberrations ay tumataas sa edad. Ang problema ng aneuploidy sa mga centenarian (mahigit sa 80 taong gulang) ay naging paksa ng pananaliksik ng mga siyentipikong Georgian na pinamumunuan ni Lezhava. Sinuri nila ang dami ng chromosomal rearrangements at ang kaugnayan sa pagitan ng "induced" at "natural" na aneuploidy sa mga taong may edad na 80 hanggang 114 na taon gamit ang karyotyping. 1136 karyotypes mula sa 40 lymphocyte culture na lumago mula sa mga lymphocytes ng 40 donor (26 na lalaki at 14 na babae) ay pinag-aralan. 964 karyotypes mula sa 48 malusog na donor na may edad 20 hanggang 48 taon ang ginamit bilang mga kontrol. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang natural na aneuploidy ay mas karaniwan sa mga kababaihan, at ang sapilitan na aneuploidy ay mas karaniwan sa mga lalaki. Ang isyu ng natural na aneuploidy sa mga lalaki ay nananatiling hindi maliwanag. Maaari lamang tayong umasa na ang mga siyentipiko ay patuloy na gagana sa kawili-wiling direksyon na ito.

Mga hakbang sa daan patungo sa kanser

Natuklasan din ng isang kamakailang pag-aaral na gumagamit ng sequencing na mayroong 1,700 silent mutations sa mga gene na humahantong sa kanser sa suso o colorectal, sa 11 na sample ng kanser sa suso at 11 na sample ng colorectal na kanser. Ito ang nagpatunay na ang genomic instability ay tanda ng cancer cells . Maraming mga siyentipiko sa buong mundo ang nag-aaral ng problemang ito, kabilang si Reinhard Stindl mula sa Departamento ng Molecular at Cellular Biology sa Unibersidad ng Berkeley, na siyang paksa ng kanyang artikulong "Mga Hakbang sa landas patungo sa kanser."
Ang pagkakaiba-iba ng mga pagbabago sa genomic ay hindi sumusunod sa batas ng "genotype-phenotype correlation", dahil Ang iba't ibang mga sample ng tumor na kabilang sa parehong uri ng histological ay nagpapakita ng iba't ibang mutasyon at chromosomal aberration sa bawat pasyente. Iminumungkahi ni Stindl ang isang cascade model ng carcinogenesis . Isaalang-alang natin ito.
1) Ang pagbabagong-buhay ng tissue ay nakasalalay sa paglaganap at sunud-sunod na pag-activate ng mga stem cell. Ang replicative erosion ng telomeres (i.e., ang pag-ikli ng mga ito sa bawat dibisyon) ay nililimitahan ang haba ng buhay ng may sapat na gulang at makikita sa (M1).
2) Bilang karagdagan, ang pag-aaksaya ng lokal na tissue o katandaan maaaring maging sanhi ng pag-activate ng M1-defective stem cells.
3) Ang paglaganap ng mga cell na ito na pinalawig sa paglipas ng panahon ay humahantong sa genomic instability at chromosomal aberrations (aneuploidy).
Ang ilan sa mga hakbang sa itaas ay inilarawan na sa panitikan. Pero Hindi tulad ng mga pangkalahatang teorya, ang teoryang ito ay nag-aalok ng paliwanag kung paano nagpapakita ang genomic na pinsala sa sarili nito sa antas ng epigenetic. Bilang resulta ng aneuploidy, maraming mga gene ang hindi maisaaktibo sa pamamagitan ng pagbabago ng pattern ng methylation. kaya lang, ang phenotype ng cancer tissue ay natutukoy sa pamamagitan ng epigenetic "arrest" ng tissue stem cells, na nagbibigay sa kanila ng pagkakataong lumaganap, sumalakay atmetastasis. Pinagsasama ng bagong modelong ito ang genetic at epigenetic na mga kadahilanan sa isang kaskad upang ipaliwanag ang pagkakaiba-iba ng genomic na pinsala na matatagpuan sa mga selula ng kanser.

Sa konklusyon

Tulad ng nalaman namin sa pamamagitan ng pag-aaral ng materyal sa chromosomal aberrations, sa ngayon ay walang alinlangan na isa romosomal aberrations (i.e. genomic instability) humahantong sa pagtanda at mga sakit na nauugnay sa edad . Ngunit ang mga chromosomal aberration ay isa ring tumpak na senyales ng pagtanda ng mga selula at organismo, kaya ang tanong kung ang pagtanda o mga aberasyon ay pangunahing nananatiling bukas. Bagaman para sa mga sakit na nauugnay sa edad ay natukoy na ang kanilang sanhi ay maaaring genomic instability.
Ang paksang ito ay tiyak na kawili-wili at mahalaga para sa paghahanap ng lunas para sa pagtanda. Bilang karagdagan, mayroong isang "natural na modelo" ng ugnayan sa pagitan ng mga chromosomal aberration at pagtanda - mga batang may progeria. Ang pagmamasid at pag-aaral ng mga sanggol na ito ay magbibigay-daan hindi lamang upang makahanap ng mga lunas para sa kanilang mga kahila-hilakbot na sakit, kundi pati na rin ang mga lunas para sa pagtanda, dahil Ang progeria at mga katulad na sakit, tulad ng nabanggit sa itaas, ay, sa ilang lawak, mga modelo ng natural na pagtanda.
Ang isa pang direksyon ay maaaring ang pag-aaral ng mga centenarian, katulad ng gawain ng mga siyentipikong Georgian, na tinalakay natin sa itaas. Ngunit ang gawaing ito ay dapat na malalim, ang mga siyentipiko mula sa buong mundo ay dapat lumahok dito, at ang mga kinatawan ng hindi lamang isang populasyon, ngunit marami, ay dapat pag-aralan. Ang paghahambing ng mga resulta sa pagitan ng mga populasyon at isang komprehensibong pagsusuri ng genetic at epigenetic na aspeto ng genomic instability ay magiging mahalaga din.
Ang mga pag-aaral na ito ay tiyak na makatutulong sa paglaban sa pagtanda, at magbibigay din ng pag-asa sa libu-libong pasyenteng may cancer na resulta ng mga chromosomal aberrations.

Ang mga chromosomal mutations ay nauugnay sa muling pagsasaayos ng mga chromosome at pagkagambala ng kanilang istraktura na nangyayari sa panahon ng paghahati ng cell o bilang isang resulta ng mga pisikal na impluwensya. Ang pagtuklas ng mga chromosomal rearrangements ay dinala sa mga kamay ng mga mananaliksik bagong paraan pagsusuri ng genotype at pag-aaral ng lokalisasyon ng gene sa chromosome. Ang mga chromosomal rearrangements ay may mahalagang papel sa ebolusyon ng genotype, na kumakatawan sa isang mekanismo para sa gene recombination sa loob ng isang chromosome at sa pagitan ng mga non-homologous chromosome; nagbibigay sila ng karagdagang recombination sa genotype.

Bagama't ang mga chromosome ay may kakayahang ibalik ang kanilang istraktura, kung minsan ang gayong mga kaguluhan ay nagpapatuloy at nagdudulot ng mga bagong selula at mga organismo na may mga chromosomal rearrangements, na tinatawag na chromosomal rearrangements. mga aberasyon .

Mula sa isang cytological point of view, ang mga aberration ay nahahati sa chromosomal At chromatid . Depende ito sa kung kailan nangyari ang mga muling pagsasaayos - bago o pagkatapos ng pagtitiklop ng chromosome. Depende sa likas na katangian ng muling pagsasaayos na nangyayari, mayroong sa loob- At interchromosomal mga aberasyon (Larawan 43).

Ang mga pagbabago sa intrachromosomal ay nahahati sa pagsuway , o wakasan ang mga kakulangan; mga pagtanggal - pagkawala ng gitnang bahagi ng chromosome, mga duplikasyon , o pagdodoble (pagpaparami) ng bahagi ng isang chromosome; pagbabaligtad – mga pagbabago sa paghahalili ng mga gene sa isang chromosome dahil sa pag-ikot ng isang seksyon ng chromosome ng 180°. Kasama sa mga interchromosomal rearrangements mga pagsasalin - paggalaw ng bahagi ng isang chromosome patungo sa isa pa, hindi homologous dito.

kanin. 43. Chromosomal rearrangements

Ang isang espesyal na posisyon ay inookupahan ng mga transposisyon at pagsingit - mga pagbabago sa lokalisasyon ng maliliit na seksyon ng genetic na materyal, kabilang ang isa o higit pang mga gene. Maaaring mangyari ang mga transposisyon sa pagitan ng mga hindi homologous na chromosome at sa loob ng parehong chromosome. Samakatuwid, ang mga transposisyon ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng intra- at interchromosomal na muling pagsasaayos.

Mga pagtanggal at pagkukulang. Ang mga chromosome rearrangements na ito ay inuri bilang mga kakulangan. Dahil sa mga kakulangan, ang mga chromosome ay pinaikli at ang pisikal na kawalan ng isang seksyon ng isa sa mga homologue ay humahantong sa isang hemizygous na estado ng mga gene na matatagpuan sa normal na homologue. Kung ang nangingibabaw na mga alleles ng isa sa mga homologue ng heterozygote ay nawala, pagkatapos ay ang phenotypic na pagpapakita ng mga recessive alleles ng chromosome na hindi apektado ng aberration ay sinusunod. Ang mga kakulangan na nangyayari bilang resulta ng dalawang magkasabay na break sa gitna ng isang chromosome at ang pag-aalis ng isang panloob na seksyon ay tinatawag na mga pagtanggal. Ang mga break ay konektado at ang chromosome ay nagiging mas maikli.

Sa cytologically, ang mga pagtanggal ay maaaring makilala sa pamamagitan ng paglitaw ng isang loop sa panahon ng conjugation ng mga homologous chromosome sa meiosis. Ginagawang posible ng mga pagtanggal na matukoy ang eksaktong posisyon ng mga gene na pinag-aaralan sa mga chromosomal na mapa.

Kung ang isang break ay nangyari sa isa sa mga chromosome arm at nawala ang terminal section, kung gayon ang mga kakulangan ay inuri bilang terminal (terminal), o kahulugan. Minsan nangyayari ang mga break nang sabay-sabay sa dalawang braso ng isang chromosome, bilang isang resulta kung saan ang parehong mga dulo ay inalis. Sa kasong ito, ang mga bukas na dulo ay maaaring sumali, na bumubuo ng hugis-singsing na chromosome sa mitosis (Larawan 44).

kanin. 44. Mga uri ng chromosome deficiency:

1 - kakulangan sa terminal;

2 - dalawang terminal deficiencies na humahantong sa pagbuo ng isang singsing;

3 - kakulangan sa intrachromosomal.

Ang mga kakulangan ay maaaring malaki o maliit. Kasama sa maliliit na pagtanggal ang tinatawag na microdeletion, na makikita lamang sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga higanteng chromosome. Ginagaya ng mga microdeletion ang mga mutation ng gene sa kanilang phenotypic na epekto, ngunit naiiba lamang sa kanila sa kawalan ng reverse mutation effect. Ang malalaking kakulangan ay kadalasang nakamamatay sa homozygous na estado, dahil sinisira nila ang balanse ng gene. Ang mga heterozygotes lamang para sa mga kakulangan ang maaaring mabuhay. Sa kasong ito, lumilitaw ang mga kakulangan bilang nangingibabaw na mga gene.

Ang paraan ng differential chromosome staining ay nagbubukas ng magagandang pagkakataon para sa pagtukoy ng mga pagtanggal, mga kakulangan at iba pang mga chromosomal rearrangements. Ang ilang mga tina ay nabahiran ng pagkakaiba-iba ng iba't ibang rehiyon ng mga chromosome. Dahil dito, ang mga chromosome ay nakakakuha ng mga katangian na cross-striations. Ang pamamaraang ito ay ginagamit upang matukoy ang mga chromosomal rearrangements sa metaphase chromosomes.

Mga duplikasyon . Ang muling pagsasaayos na ito ay nauugnay sa dalawang beses na pag-uulit ng parehong seksyon ng chromosome. May mga kilalang kaso ng maraming pag-uulit, o mga animation, ng anumang seksyon. Tinatawag din silang mga amplification. Ang mga duplikasyon ay maaaring mangyari sa loob ng parehong chromosome o sinamahan ng paglipat ng isang kopya ng isang piraso ng genetic material sa isa pang chromosome (transposition). Ang mga pag-uulit na lumabas sa isang chromosome ay maaaring matagpuan nang magkasunod ( ABCBCDE...) o baligtad ( ABCBDE…). Ang pag-uulit ng terminal ay nakikilala rin kung ang pagdoble ay nakakaapekto sa dulo ng chromosome.

Maraming pagdoble at pagtanggal ang nagaganap dahil sa hindi pantay na pagtawid. Kapag lumitaw ang mga katulad na pagkakasunud-sunod ng DNA sa mga kalapit na rehiyon ng isang chromosome, maaaring maling mangyari ang conjugation ng mga homologue. Ang pagtawid sa mga maling conjugated na rehiyon ng chromosome ay humahantong sa pagbuo ng mga gametes na may duplikasyon o pagtanggal.

Sa cytologically, ang mga heterozygotes para sa mga duplikasyon ay napansin na katulad ng mga heterozygotes para sa mga pagtanggal - isang loop ay nabuo sa panahon ng conjugation ng mga chromosome. Ang mga duplikasyon ay karaniwang hindi may parehong negatibong epekto sa pagiging mabubuhay gaya ng mga pagtanggal at mga kakulangan. Ang mga katulad na elemento ay madalas na paulit-ulit sa mga genome ng iba't ibang mga organismo.

Malaki ang papel ng mga duplikasyon sa ebolusyon ng genome dahil lumilikha sila ng mga karagdagang seksyon ng genetic na materyal na ang function ay maaaring mabago sa pamamagitan ng mutation at kasunod na natural selection.

Inversions. Ang inversion ay isang 180° na pag-ikot ng mga indibidwal na seksyon ng isang chromosome, habang ang bilang ng mga gene sa chromosome ay hindi nagbabago. Kung ang pagkakasunud-sunod ng mga gene sa orihinal na chromosome ay itinalaga ABCDE, at ang lugar ay sumailalim sa inversion BCD, pagkatapos ay sa bagong chromosome ang mga gene ay matatagpuan sa pagkakasunud-sunod ADCBE.

Kaugnay ng sentromere, ang mga inversion ay nahahati sa pericentric , pagkuha ng centromere at isama ito sa baligtad na seksyon, at paracentric , na hindi kasama ang centromere sa baligtad na rehiyon. Sa mga organismong homozygous para sa chromosomal inversion, nagbabago ang pagkakasunod-sunod ng gene linkage. Homozygous para sa pagbabaligtad ADCBE gene A malapit na nauugnay sa gene D, hindi kasama SA, tulad ng sa orihinal na chromosome ABCDE, at ang gene E naka-link sa SA, hindi kasama D.

Inversions ay isang malawak na landas ng ebolusyonaryong pagbabago ng genetic na materyal. Halimbawa, ang mga tao at chimpanzee ay naiiba sa bilang ng mga chromosome: ang mga tao ay may 2n=46, at ang mga chimpanzee ay may 2n=48. Sa mga tao, ang chromosome 2 ay naglalaman ng karamihan ng materyal na homologous sa karagdagang pares ng chromosome ng chimpanzee. Bilang karagdagan, ang mga pagkakaiba ay may kinalaman sa apat na chromosome: ika-4, ika-5, ika-12 at ika-17, kung saan naganap ang mga pericentric inversion. Sa mga tao, ang chromosome 17 ay acrocentric, habang ang parehong chromosome sa chimpanzees ay metacentric.

Sa heterozygotes batay sa mga inversion, ang mga paghahanda ng cytological ay nagpapakita ng katangian mga loop - ang resulta ng conjugation ng isang binago at normal na chromosome. Sa kasong ito, ang mga gene ay magkasya nang malapit sa isa't isa. Dahil dito, mayroong magkaparehong atraksyon ng napakalaking lakas sa pagitan ng homologous chromosomal loci.

Ang mga inversion ay may ebolusyonaryong kahalagahan. Ang ilang malapit na nauugnay na species ay nailalarawan sa pagkakaroon ng mga inversion sa mga chromosome. Kaya, sa likas na katangian ay itinatag na mayroong dalawang lahi ng parehong species ng Drosophila na hindi nag-interbreed, at ang sanhi ng kawalan ay isang tiyak na pagbabaligtad sa bawat isa sa kanila. Ang hindi pagtawid sa gayong mga karera ay, sa esensya, ang simula divergence species, dahil ang mga mutasyon na nagaganap sa isang lahi ay hindi maipapasa sa iba; samakatuwid, ang kanilang ebolusyon ay dapat tumahak sa iba't ibang landas.

Mga pagsasalin. Ang pagsasalin ay isang katumbas na pagpapalitan ng mga seksyon ng mga hindi homologous na chromosome. Ang mga ito ay tumutukoy sa interchromosomal rearrangements na nagbabago sa linkage group ng mga gene. Kung ilarawan natin ang pagkakasunud-sunod ng mga gene sa orihinal na chromosome bilang ABCDEF At KLMNO, pagkatapos sa mga isinaling kromosom ang mga pagkakasunud-sunod ng gene ay maaaring, halimbawa, ABCDNO At KLMEF. Sa mga homozygotes para sa mga pagsasaling ito, kung ihahambing sa mga orihinal na chromosome, ang likas na katangian ng linkage ay nagbabago: ang mga gene na hindi naka-link sa orihinal na chromosome ay nagiging linked, at vice versa. Oo, genes HINDI mahanap ang kanilang mga sarili na naka-link sa ABCD at itigil ang pag-uugnay sa KLM. Sa isang heterozygote para sa isang pagsasalin, ang mga gene na kabilang sa iba't ibang, hindi homologous na chromosome ay minana bilang kabilang sa parehong pangkat ng linkage. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na tanging ang mga spores (gametes) na nagdadala ng mga kumbinasyon ng magulang ng mga chromosome ay ganap na gumagana.

karakter banghay nagbabago ang mga translocated chromosome: nabuo ang isang hugis na krus. Ang siksik na conjugation malapit sa mga breakpoint ay nahahadlangan, na humahantong sa pagsugpo sa pagtawid sa mga lugar na ito.

Sa mga paghahanda sa cytological, ang mga heterozygotes sa prophase ng meiosis ay bumubuo ng mga quadrivalent, at hindi bivalents, gaya ng dati, dahil ang mga homologous na rehiyon ay lumilitaw sa lahat ng apat na chromosome. Kapag ang chiasmata ay dumudulas mula sa mga sentromere hanggang sa mga dulo ng mga kromosom, ang krus ay nagiging singsing. Minsan ang mga chromosome ng singsing ay bumabaliktad at bumubuo ng figure-of-eight na mga hugis. Sa anim na posibleng uri ng haploid gametes, dalawa lang ang normal na gumagana - yaong tumatanggap ng kumpletong hanay ng mga gene na katangian ng orihinal na mga anyo ng magulang. Ang natitirang apat na uri ng gametes ay nagdadala ng mga duplikasyon at pagtanggal at samakatuwid, bilang panuntunan, ay hindi gumagawa ng mabubuhay na mga supling o hindi nakikilahok sa pagpapabunga.

Ang mga heterozygotes para sa mga lokasyon ng tan ay bahagyang sterile dahil gumagawa sila ng mga depektong gametes sa panahon ng proseso ng meiosis. Tulad ng mga inversion, ang mga pagsasalin ay nagbibigay ng paghihiwalay ng mga anyo at nagtataguyod ng pagkakaiba-iba sa loob ng isang species.

Sa ilang mga kaso posible praktikal na gamit mga pagsasalin, halimbawa, sa silkworm. Ito ay kilala na ang ani ng mga sutla na sinulid ay mas mataas sa male cocoons. Samakatuwid, sa sericulture mas kumikita ang pagpapalaki ng mga male caterpillar. Upang malutas ang problemang ito, ang Russian geneticist na si V.A. Nagawa ni Strunnikov na eksperimento na lumikha ng mutant line kung saan ang lahat ng lalaki ay patuloy na heterozygous para sa dalawang non-allelic recessive lethal genes ( l 1 At l 2), naka-localize sa iba't ibang Z-mga kromosomang lalaki. Ang mga lalaking ito ay lubos na mabubuhay, dahil ang pagpapahayag ng parehong nakamamatay na mga gene ay pinipigilan ng kanilang mga nangingibabaw na alleles ( L 1 At L 2). Kapag ang mga lalaki na may mga nakamamatay na gene na na-translocate sa mga sex chromosome ay na-cross sa mga normal na babae, ang mga lalaki lamang ang nabubuhay sa kanilang mga supling, at ang mga babaeng zygotes ( WZ) mamatay habang nasa itlog pa, dahil ang tanging Z-ang chromosome ng mga zygotes na ito ay nagmula sa ama at nagdadala ng alinman sa isang nakamamatay na gene ( l 1), o iba pa ( l 2), at ang W chromosome ay walang nangingibabaw na alleles ng mga gen na ito. Ang pagkuha ng mga male caterpillar ay nagbibigay ng mataas na epekto sa ekonomiya.

Mga transposisyon at pagsingit. Ang mga transposisyon ay ang paggalaw ng maliliit na seksyon ng genetic material sa loob ng parehong chromosome o sa pagitan ng iba't ibang chromosome. Nagaganap ang mga transposisyon sa partisipasyon ng mga espesyal na mobile o migrating na genetic na elemento. Ang mga ito ay may dalawang uri: mga pagpapasok - medyo maiikling mga pagkakasunud-sunod ng DNA na nagdadala ng impormasyong kinakailangan para sa kanilang sariling transposisyon, at mga transposon, na, bilang karagdagan sa impormasyong kinakailangan para sa transposisyon, ay nag-encode ng mga katangiang phenotypic.

Ang unang mobile (mobile, transposing) genetic element ay inilarawan noong 1947 ni B. McClintock sa mais. Natuklasan niya ang isang migratory locus Ds(dissociator), kung saan madalas mangyari ang mga chromosome break.

Ang locus mismo Ds hindi nagiging sanhi ng pagkalagot. Lumilitaw lamang ang mga ito kung mayroong isa pang migrating na elemento sa genome - Ac(activator). Ang parehong mga elementong ito ay maaaring mawala sa dalas ng ilang porsyento sa meiotic progeny o baguhin ang kanilang lokalisasyon sa panahon ng mitotic divisions. Kasabay nito Ds gumagalaw lamang sa presensya Ace.

Pagpapatupad Ds sa malapit sa o sa loob ng isang gene SA, na kumokontrol sa pulang kulay ng seed aleuron, na humantong sa hindi aktibo ng gene na ito, at ang mga heterozygous na buto ay naging walang kulay. SA presensya Ace dissociator Ds nagsimulang gumalaw - minsan ay umalis sa lugar SA. Bilang resulta, lumitaw ang mga may kulay na spot ng aleuron sa mga buto na walang kulay.

Ang mga elemento ng kontrol ay isang klase ng mutasyon na nagdudulot ng pagkawalan ng kulay ng mga butil. Ang mga mutasyon na ito ay tinatawag na mga elemento ng kontrol dahil kinokontrol nila ang aktibidad ng gene na responsable para sa synthesis ng pigment sa isang naibigay na selula ng butil. Minsan ay bumabalik sila sa wild type, at nangyayari na ang pagbabalik sa wild type ng isang mutant gene ay sinamahan ng paglitaw ng parehong mutation sa isa pang gene. Maaaring ipagpalagay na ang elemento ng kontrol ay "tumalon" mula sa isang anthocyanin locus patungo sa isa pa, iyon ay, inilarawan ni McClintock ang kakayahan ng mga elemento ng kontrol na lumipat sa buong genome.

Noong 80s lamang ng ikadalawampu siglo, salamat sa mga tagumpay ng genetic engineering, posible na ihiwalay at pag-aralan Ace, Ds at iba pang migratory elements sa mais. Ito pala Ds- ito ay isang may sira na tinanggal na variant Ace. Istraktura ng elemento Ace naging tipikal ng migratory elements na pinag-aralan sa bacteria, Drosophila at yeast.

Ang pag-aaral ng molecular structure ng migrating genetic elements ay nagsimula sa pagtuklas ng maraming hindi pangkaraniwang mutant sa coli (E. coli). Ang lahat ng mga mutant ay may mga karaniwang pagpasok ng mas malaki o mas maliit na haba. Ang mga ito ay isinama sa iba't ibang bahagi ng genome E. coli Ang mga molekula ng DNA ay tinatawag AY-mga elemento (mula sa Ingles mga pagkakasunud-sunod ng pagpapasok– mga pagkakasunud-sunod ng pagpapasok). Natuklasan na ang ilang magkakaibang pagkakasunud-sunod ng pagpapasok ay maaaring magdulot ng mutasyon sa maraming gene. Iba-iba ang mga ito sa laki, ngunit may ilang karaniwang mga tampok na istruktura. Ang mga dulo ay naglalaman ng magkapareho o halos magkaparehong mga pagkakasunud-sunod ng nucleotide, gayunpaman, nakaayos sa reverse order. Bilang karagdagan, kapag ang isang pagpapasok ay ipinasok sa isang target na DNA, isang maliit na bahagi ng target na pagkakasunud-sunod ng DNA ay inuulit malapit sa bawat dulo ng pagpapasok. Ang paulit-ulit na pagkakasunud-sunod ng DNA na ito sa gilid ng pagpasok ay karaniwang naglalaman ng 5 hanggang 9 na mga nucleotide.

Ang mga insertion sequence ay medyo maliit at i-encode lamang ang mga function na kinakailangan para sa kanilang transposisyon. Ang pangalawang klase ng mga gumagalaw na elemento, ang tinatawag na mga transposon , ay naglalaman ng mga gene na hindi nauugnay sa transposisyon, ngunit nagbibigay ng mahahalagang katangian sa mga selula ng host bacterium.

Ang mga transposon ay unang natuklasan noong ang ilang mga antibiotic resistance genes ay natagpuang nauugnay sa mga nakakahawang salik ng paglaban. Ang mga indibidwal na gene ng paglaban ay maaaring ilipat sa iba pang mga plasmid at chromosome ng bakterya, kaya't lumitaw ang terminong "transposon".

Ang isa sa mga kapaki-pakinabang na pag-andar ng mga transposon ay ang pag-aambag ng mga ito sa pagsasama ng mga bago, "banyagang" gene sa genome ng mga organismo. Ang isa pang posibleng pag-andar ng mga transposable na elemento ay maaaring nauugnay sa kanilang kakayahang magdulot ng iba't ibang chromosomal rearrangements, lalo na, ang mga katabing pagtanggal at pagbabaligtad. Ito ay maaaring isang mahalagang mekanismo para sa paglikha ng intraspecific na pagkakaiba-iba sa mga istruktura ng chromosomal.

Epekto sa posisyon. Ang mga transposisyon at pagsingit ay minsan ay nag-a-activate ng isang kalapit na gene, na humahantong sa isang pagbabago sa phenotype dahil sa katotohanan na ang mga inilipat na gene ay nahahanap ang kanilang mga sarili sa isang bagong kapaligiran, at kung minsan ang inilipat na gene mismo ay nagbabago. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na position effect. Ang epekto ng posisyon ay maaaring matatag At hindi matatag , o mosaic.

Ang genomic mutations ay tatalakayin sa susunod na kabanata.

Mga tanong para sa talakayan

1. Ano ang pagbabago ng pagbabago at ano ang kahalagahan nito?

2. Ano ang kusang proseso ng mutation at ano ang mga pattern nito?

3. Ano ang induced mutation process at ano ang mga pattern nito?

4. Ano ang ibig sabihin ng mutation frequency?

5. Aling mga mutasyon ang itinuturing na direkta at alin ang baligtad?

6. Ano ang pagkakaiba ng somatic mutations at mutations sa germ cells? Dominant at recessive mutations?

7. Minsan ang point mutations ay tinatawag na gene mutations. Sa tingin mo ba ito ay katanggap-tanggap? Bakit?

8. Ipaliwanag kung anong koneksyon ang umiiral sa pagitan ng mutasyon at mga gene? Mutation at recombinations?

9. Kapag ang isang chromosome ay nasira, ang break point ba ay nasa loob ng gene, sa pagitan ng mga gene, o pareho bang posible? Subukang bigyang-katwiran ang iyong sagot.

10. Ano ang kakanyahan ng batas ng homological series ng hereditary variability? Pangalanan ang may-akda ng batas na ito.

11. Ipaliwanag ang mga termino: deficiency, duplication, inversion, translocation. Paano nangyayari ang mga chromosomal abnormalities na ito?

12. Ano ang mga “transposon” o “jumping genes”?

13. Ipaliwanag ang kakanyahan ng "epekto sa posisyon ng gene".

14. Gaano dapat permanente ang pagbabago sa isang nucleotide para maituring itong mutational?

15. Ang pagpapalit ng aling mga nitrogenous base ay humahantong sa mga pagbabago sa uri ng transisyon at transversion?

16. Gumuhit ng maraming iba't ibang resulta ng chromosome break hangga't maaari. AB/CDE/FGHJ/J, kung saan ang tuldok ay nagpapahiwatig ng sentromere, at ang mga hilig na linya ay nagpapahiwatig ng mga lokasyon ng tatlong sabay-sabay na pagkalagot. Ipahiwatig kung alin sa mga resulta ang dapat mangyari nang madalas.

17. Paano umusbong ang mga ring chromosome?

18. Chromosome A.BCDEEDCFG ay may baligtad na rehiyon ng duplikasyon CDE

Mga mutasyon. Pangkalahatang probisyon

Pag-usapan natin ang tungkol sa chromosomal mutations nang mas detalyado.

Anong mga uri ng chromosomal rearrangements ang maaaring mangyari?

Depende sa kung paano naisalokal ang mga pagbabago, ang mga sumusunod na uri ng chromosomal mutations ay nakikilala.

Intrachromosomal - pagbabago ng genetic material sa loob ng isang chromosome.
Interchromosomal - mga muling pagsasaayos, bilang isang resulta kung saan ang dalawang di-homologous na chromosome ay nagpapalitan ng kanilang mga seksyon. Ang mga non-homologous chromosome ay naglalaman ng iba't ibang mga gene at hindi nangyayari sa panahon ng meiosis.

Ang bawat isa sa mga uri ng mga aberration ay tumutugma sa ilang mga uri ng chromosomal mutations.

Mga pagtanggal

Ang pagtanggal ay ang paghihiwalay o pagkawala ng anumang bahagi ng chromosome. Madaling hulaan na ang ganitong uri ng mutation ay intrachromosomal.

Mga duplikasyon

Inversions

Tumutukoy din sa intrachromosomal mutations. Ang inversion ay isang pag-ikot ng isang partikular na seksyon ng isang chromosome ng 180°.

Kadalasan, ang mga inversion ay hindi nakakaapekto sa mga panlabas na palatandaan ng katawan at hindi humantong sa mga pathologies. Gayunpaman, mayroong isang palagay na sa mga kababaihan na may pagbabaligtad ng isang tiyak na bahagi ng chromosome nine, ang posibilidad ng pagkakuha sa panahon ng pagbubuntis ay tumataas ng 30%.

Mga pagsasalin

Ang pagsasalin ay ang paggalaw ng isang seksyon ng isang chromosome patungo sa isa pa. Ang mga mutasyon na ito ay nasa uri ng interchromosomal. Mayroong dalawang uri ng pagsasalin.

Ang reciprocal ay ang pagpapalitan ng dalawang chromosome sa ilang mga lugar.
Robertsonian - pagsasanib ng dalawang chromosome na may maikling braso (acrocentric). Sa panahon ng pagsasalin ng Robertsonian, nawawala ang mga maikling seksyon ng parehong chromosome.

Isochromosome

Ang mga isochromosome ay naroroon sa genotype ng mga kababaihan na nagdurusa sa Shereshevsky-Turner syndrome.

Ang lahat ng uri ng chromosomal mutations na inilarawan sa itaas ay likas sa iba't ibang buhay na organismo, kabilang ang mga tao. Paano nila ipinakikita ang kanilang sarili?

Chromosomal mutations. Mga halimbawa

Sigaw ng cat syndrome

Bakit nagkaroon ng ganitong pangalan ang sakit na ito? Ang mga batang dumaranas ng sakit na ito ay may katangiang sigaw na kahawig ng meow ng pusa.

Ang istraktura ng larynx ay nagbabago sa lahat ng mga pasyente, na nangangahulugang ang "sigaw ng pusa" ay katangian ng lahat nang walang pagbubukod. Karamihan sa mga taong nagdurusa sa sindrom na ito ay nakakaranas ng pagbabago sa istraktura ng bungo: isang pagbawas sa rehiyon ng utak, isang hugis-buwan na mukha. Sa kaso ng "cry the cat" syndrome, ang mga tainga ay karaniwang matatagpuan mababa. Minsan ang mga pasyente ay may congenital pathologies ng puso o iba pang mga organo. Ang mental retardation ay nagiging isang katangian din.

Wolf-Hirschhorn syndrome

Ang sindrom na ito ay hindi gaanong karaniwan - 1 kaso sa bawat 100,000 kapanganakan. Ito ay sanhi ng pagtanggal ng isa sa mga segment ng maikling braso ng ikaapat na chromosome.

Ang mga pagpapakita ng sakit na ito ay iba-iba: naantala ang pag-unlad ng pisikal at mental na globo, microcephaly, katangian na hugis tuka na ilong, strabismus, cleft palate o itaas na labi, maliit na bibig, mga depekto ng mga panloob na organo.

Partial trisomy syndrome sa maikling braso ng chromosome 9

Ang klinikal na larawan ay inilalarawan sa pamamagitan ng naantalang pisikal na pag-unlad, banayad na pagkaantala sa pag-iisip, at isang katangiang ekspresyon ng mukha. Ang mga depekto sa puso ay matatagpuan sa isang-kapat ng lahat ng mga pasyente.

Sa bahagyang trisomy syndrome ng maikling braso ng chromosome 9, ang pagbabala ay medyo paborable pa rin: karamihan sa mga pasyente ay nabubuhay hanggang sa pagtanda.

Iba pang mga sindrom

Ang modernong gamot ay nag-aalis ng maraming sakit, ngunit hindi pa posible na pagalingin o hindi bababa sa maiwasan ang chromosomal mutations. Maaari lamang silang matukoy sa simula ng pag-unlad ng pangsanggol. Gayunpaman, ang genetic engineering ay hindi tumitigil. Marahil sa lalong madaling panahon ang isang paraan upang maiwasan ang mga sakit na dulot ng chromosomal mutations ay matatagpuan.

Chromosomal mutations (rearrangements, o aberrations)- Ito ay mga pagbabago sa istruktura ng mga chromosome na maaaring matukoy at mapag-aralan sa ilalim ng isang light microscope.

Ang iba't ibang uri ng muling pagsasaayos ay kilala:

kakulangan, o pagsuway,- pagkawala ng mga seksyon ng terminal ng chromosome;
pagtanggal- pagkawala ng isang seksyon ng chromosome sa gitnang bahagi nito;
pagdoble - doble o maramihang pag-uulit ng mga gene na naisalokal sa isang partikular na rehiyon ng chromosome;
pagbabaligtad- pag-ikot ng isang seksyon ng chromosome sa pamamagitan ng 180 °, bilang isang resulta kung saan ang mga gene sa seksyong ito ay matatagpuan sa reverse sequence kumpara sa karaniwan;
pagsasalin- pagbabago sa posisyon ng anumang bahagi ng chromosome sa chromosome set. Ang pinakakaraniwang uri ng mga pagsasalin ay reciprocal, kung saan ang mga rehiyon ay ipinagpapalit sa pagitan ng dalawang hindi homologous na chromosome.

Maaaring baguhin ng isang seksyon ng isang chromosome ang posisyon nito nang walang katumbas na pagpapalitan, nananatili sa parehong chromosome o kasama sa iba pa. Sa At mga pagkukulang, pagtanggal mga duplikasyon ang dami ng genetic na materyal ay nagbabago. Ang antas ng pagbabago ng phenotypic ay depende sa kung gaano kalaki ang kaukulang mga rehiyon ng chromosome at kung naglalaman ang mga ito ng mahahalagang gene. Ang mga halimbawa ng mga kakulangan ay kilala sa maraming organismo, kabilang ang mga tao. Mabigat namamana na sakit- "sigaw ng pusa" syndrome

(pinangalanan sa likas na katangian ng mga tunog na ginawa ng mga maysakit na sanggol) ay sanhi ng heterozygosity para sa kakulangan sa ika-5 kromosom. Ang sindrom na ito ay sinamahan ng malubhang kapansanan sa paglago at pagkaantala sa pag-iisip. Ang mga batang may ganitong sindrom ay karaniwang namamatay nang maaga, ngunit ang ilan ay nabubuhay Genomic mutations - pagbabago sa bilang ng mga chromosome sa genome ng mga selula ng katawan. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nangyayari sa dalawang direksyon: patungo sa isang pagtaas sa bilang ng buong haploid set(polyploidy) at patungo sa pagkawala o pagsasama ng mga indibidwal na chromosome

Polyploidy- maramihang pagtaas sa haploid set ng mga chromosome. Ang mga cell na may iba't ibang bilang ng mga haploid set ng chromosome ay tinatawag na triploid (3n), tetraploid (4n), hexanloid (6n), octaploid (8n), atbp.

Kadalasan, ang mga polyploid ay nabuo kapag ang pagkakasunud-sunod ng chromosome divergence sa mga cell pole ay nagambala sa panahon ng meiosis o mitosis. Ito ay maaaring sanhi ng pisikal at kemikal na mga kadahilanan. Ang mga kemikal tulad ng colchicine ay pinipigilan ang pagbuo ng mitotic spindle sa mga cell na nagsimulang maghati, bilang isang resulta kung saan ang mga dobleng chromosome ay hindi naghihiwalay at ang cell ay nagiging tetrahedral.

Para sa maraming mga halaman ang tinatawag na serye ng polyploid. Kasama sa mga ito ang mga form mula 2 hanggang 10n at higit pa. Halimbawa, ang isang polyploid na serye ng mga hanay ng 12, 24, 36, 48, 60, 72, 96, 108 at 144 chromosome ay binubuo ng mga kinatawan ng genus Solanum. Ang genus wheat (Triticum) ay kumakatawan sa isang serye na ang mga miyembro ay mayroong 34, 28 at 42 chromosome.

Ang polyploidy ay nagreresulta sa mga pagbabago sa mga katangian ng isang organismo at samakatuwid ay isang mahalagang pinagmumulan ng pagkakaiba-iba sa ebolusyon at pagpili, lalo na sa mga halaman. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang hermaphroditism (self-pollination), apomixis (parthenogenesis) at vegetative propagation. Samakatuwid, humigit-kumulang isang katlo ng mga species ng halaman na karaniwan sa ating planeta ay mga polyploid, at sa matalas na kontinental na mga kondisyon ng mataas na bundok Pamirs, hanggang sa 85% ng mga polyploid ay lumalaki. Halos lahat ng mga nilinang na halaman ay polyploids din, na, hindi katulad ng kanilang mga ligaw na kamag-anak, ay may mas malalaking bulaklak, prutas at buto, at mas maraming sustansya ang naipon sa mga organo ng imbakan (mga tangkay, tubers). Ang mga polyploid ay mas madaling umangkop sa hindi kanais-nais na mga kondisyon ng pamumuhay at mas madaling tiisin ang mababang temperatura at tagtuyot. Iyon ang dahilan kung bakit sila ay laganap sa hilaga at mataas na mga rehiyon ng bundok.

Ang batayan para sa matalim na pagtaas sa pagiging produktibo ng mga polyploid form mga nilinang na halaman kasinungalingan ang phenomenon polimer.

Aneuploidy, o heteroploidy,- isang phenomenon kung saan ang mga cell ng katawan ay naglalaman ng isang binagong bilang ng mga chromosome na hindi isang multiple ng haploid set. Lumilitaw ang mga aneuploid kapag ang mga indibidwal na homologous chromosome ay hindi naghihiwalay o nawawala sa panahon ng mitosis at meiosis. Bilang resulta ng di-disjunction ng mga chromosome sa panahon ng gametogenesis, ang mga cell ng mikrobyo na may dagdag na chromosome ay maaaring lumitaw, at pagkatapos, sa kasunod na pagsasanib sa mga normal na haploid gametes, bumubuo sila ng isang zygote 2n + 1 (trisomic) sa isang tiyak na chromosome. Kung mayroong isang mas kaunting chromosome sa gamete, pagkatapos ay ang kasunod na pagpapabunga ay humahantong sa pagbuo ng isang zygote 1n - 1 (monosomic) sa alinman sa mga chromosome. Bilang karagdagan, may mga form na 2n - 2, o nullisomics, dahil walang pares ng homologous chromosome, at 2n + X, o polysomics.

Ang mga aneuploid ay matatagpuan sa mga halaman at hayop, gayundin sa mga tao. Ang mga halaman ng aneuploid ay may mababang posibilidad at pagkamayabong, at sa mga tao ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay madalas na humahantong sa kawalan ng katabaan at sa mga kasong ito ay hindi minana. Sa mga batang ipinanganak sa mga ina na higit sa 38 taong gulang, ang posibilidad ng aneuploidy ay tumaas (hanggang sa 2.5%). Bilang karagdagan, ang mga kaso ng aneuploidy sa mga tao ay nagdudulot ng mga sakit sa chromosomal.

Sa mga dioecious na hayop, kapwa sa ilalim ng natural at artipisyal na mga kondisyon, ang polyploidy ay napakabihirang. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang polyploidy, na nagiging sanhi ng pagbabago sa ratio ng sex chromosomes at autosomes, ay humahantong sa pagkagambala sa conjugation ng homologous chromosomes at sa gayon ay nagpapalubha sa pagpapasiya ng sex. Bilang isang resulta, ang mga naturang form ay nagiging sterile at hindi gaanong mabubuhay.

Nagustuhan mo ba ang artikulo? Ibahagi ito

I-print ang artikulong ito