Anatomia-Sanasto

Kromosomit

Määritelmä - mitkä ovat kromosomit?

Solun geneettinen koostumus varastoidaan DNA: n (deoksiribonukleiinihappo) ja sen emästen (adeniini, tymiini, guaniini ja sytosiini) muodossa. Kaikissa eukaryoottisoluissa (eläimissä, kasveissa, sienissä) tämä esiintyy solun ytimessä kromosomien muodossa. Kromosomi koostuu yhdestä, koherentista DNA-molekyylistä, joka on kytketty tiettyihin proteiineihin.

Nimi kromosomi on johdettu kreikan kielestä ja se voidaan kääntää karkeasti "värirungoksi". Tämä nimi tulee siitä, että hyvin varhaisessa vaiheessa sytologian historiassa (1888) tutkijat onnistuivat värjäämään ne erityisillä perusväreillä ja tunnistamaan ne valomikroskoopilla. Ne ovat kuitenkin todella näkyvissä vain tietyssä solusyklin kohdassa, mitoosissa (sukusoluissa, meioosissa), kun kromosomi on erityisen tiheä (tiivistetty).

Kuinka kromosomit rakennetaan?

Jos solun koko DNA: n kaksoiskierre eli noin 3,4 x 109 emäsparia kytkettäisiin toisiinsa, tämä johtaisi yli metrin pituisuuteen. Kaikkien lisättyjen kromosomien kokonaispituus on vain noin 115 um. Tämä pituusero selittyy kromosomien erittäin pienellä rakenteella, jossa DNA kääritään tai kierretään useita kertoja hyvin spesifisellä tavalla.

Histonit, erityinen proteiinien muoto, ovat tärkeässä asemassa tässä. Yhteensä on 5 erilaista histonia: H1, H2A, H2B, H3 ja H4. Kaksi neljästä viimeisestä histonista muodostaa sylinterimäisen rakenteen, oktameerin, jonka ympärillä kaksoiskierre pyörii noin kaksi kertaa (= superhelix). H1 kiinnittyy tähän rakenteeseen stabiloidakseen sen.

Tätä DNA: n, oktameerin ja H1: n kompleksia kutsutaan nukleosomiksi. Useat näistä nukleosomeista ovat nyt "kuin helminauha" suhteellisen lyhyin välein (10-60 emäsparia) peräkkäin. Kromosomien välisiä osia kutsutaan spacer-DNA: ksi. Yksittäiset nukleosomit tulevat nyt jälleen kosketukseen H1: n kautta, mikä luo uuden kierteen ja siten myös puristuksen.

Tuloksena oleva juoste puolestaan on silmukoissa, joita stabiloi hapan ei-histoniproteiineista valmistettu runko, joka tunnetaan myös nimellä hertoneja. Näitä silmukoita on puolestaan läsnä proteiineiden stabiloimissa spiraaleissa, mikä johtaa puristuksen viimeiseen vaiheeseen. Tämä korkea pakkausaste tapahtuu kuitenkin vain solujen jakautumisen yhteydessä mitoosin aikana.

Tässä vaiheessa näet myös kromosomien tyypillisen muodon, joka koostuu kahdesta kromatidista. Paikkaa, jossa nämä ovat yhteydessä, kutsutaan sentromeeriksi. Se jakaa jokaisen metafaasikromosomin kahteen lyhyeen ja kahteen pitkään käsivarteen, joita kutsutaan myös p- ja q-käsiksi.
Jos sentromeri on karkeasti keskellä kromosomia, sitä kutsutaan metasentriseksi kromosomiksi, jos se sijaitsee kokonaan akrosentrisen kromosomin yhdessä päässä. Välissä olevia kutsutaan submetasentrisiksi kromosomeiksi. Nämä erot, jotka voidaan jo nähdä valomikroskoopilla, yhdessä pituuden kanssa mahdollistavat kromosomien alustavan luokittelun.

Mitkä ovat telomeerit?

Telomeerit ovat kromosomien päät toistuvilla sekvensseillä (TTAGGG). Nämä eivät sisällä mitään asiaankuuluvaa tietoa, vaan pikemminkin estävät tärkeämpiä DNA-osia. Jokaisen solunjaon yhteydessä osa kromosomista menetetään DNA-replikaatiomekanismin kautta.

Joten telomeerit ovat tietyssä mielessä puskuri, joka viivästyttää kohtaa, jossa solu menettää tärkeän tiedon jakamalla. Jos solun telomeerien pituus on alle 4000 emäsparia, aloitetaan ohjelmoitu solukuolema (apoptoosi). Tämä estää viallisen geneettisen materiaalin leviämisen organismissa. Muutamissa soluissa on telomeraaseja, ts. Entsyymejä, jotka pystyvät pidentämään telomeereja uudelleen.

Kantasolujen lisäksi, joista kaikki muut solut syntyvät, nämä ovat sukusoluja ja tiettyjä immuunijärjestelmän soluja. Lisäksi telomeraaseja esiintyy myös syöpäsoluissa, minkä vuoksi puhutaan solun kuolemattomuudesta tässä yhteydessä.

Lue kaikki aiheesta tästä: Telomeerit - anatomia, toiminta ja sairaudet

Mikä on kromatiini?

Kromatiini viittaa solun ytimen koko sisältöön, joka voidaan värjätä emäksellä. Siksi DNA: n lisäksi termi sisältää myös tietyt proteiinit, esim. Histonit ja hertonit (katso rakenne), samoin kuin tietyt RNA-fragmentit (hn ja snRNA).

Solusyklin vaiheesta riippuen tai geneettisestä aktiivisuudesta riippuen tämä materiaali on saatavana eri tiheyksinä. Tiheämpää muotoa kutsutaan heterokromatiiniksi. Sen ymmärtämisen helpottamiseksi sitä voidaan pitää "varastomuotona" ja tässä taas erottaa konstitutiivinen ja fakultatiivinen heterokromatiini.

Konstitutiivinen heterokromatiini on tihein muoto, jota esiintyy solusyklin kaikissa vaiheissa korkeimmalla kondensaatiotasolla. Se muodostaa noin 6,5% ihmisen genomista ja sijaitsee pääasiassa lähellä centromereja ja kromosomivarsien päitä (telomeerejä) vähän, mutta myös muissa paikoissa (lähinnä kromosomit 1, 9, 16, 19 ja Y). . Lisäksi suurin osa konstitutiivisesta heterokromatiinista sijaitsee lähellä ydinkalvoa, ts. Solun ytimen reunoilla. Keskellä oleva tila on varattu aktiiviselle kromatiinille, eukromatiinille.

Fakultatiivinen heterokromatiini on hieman vähemmän tiheä ja sitä voidaan aktivoida ja deaktivoida tarpeen mukaan tai kehitysvaiheesta riippuen. Hyvä esimerkki tästä on naisten karyotyyppien toinen X-kromosomi. Koska yksi X-kromosomi on pohjimmiltaan riittävä solun selviytymiseen, kuten viime kädessä riittää miehille, toinen näistä deaktivoidaan alkionvaiheessa. deaktivoitu X-kromosomi tunnetaan Barrin runkona.

Vasta solunjakautumisen aikana mitoosin yhteydessä se tiivistyy täydellisesti, jolloin se saavuttaa suurimman puristuksen metafaasissa. Kuitenkin, koska eri geenit luetaan eri tavoin - loppujen lopuksi kaikkia proteiineja ei tarvita yhtä paljon koko ajan -, myös tässä erotetaan aktiivinen ja inaktiivinen eukromatiini.

Lue lisää aiheesta: Kromatiini

Haploidiset kromosomit

Haploidi (kreikkalainen haploos = yksittäinen) tarkoittaa, että kaikki solun kromosomit ovat läsnä erikseen, ts. Eivät pareittain (diploidit), kuten yleensä tapahtuu. Tämä on kaikkien muna- ja siittiösolujen luonnollinen tila, jossa kahta identtistä kromatidia ei eroteta alun perin ensimmäisen meioosin aikana, vaan sen sijaan kaikki kromosomiparit erotetaan ensin.

Tämän seurauksena ensimmäisen meioosin jälkeen ihmisen tytärsoluilla on vain 23 tavallisten 46 kromosomien sijasta, mikä vastaa puolta haploidista kromosomijoukosta. Koska näillä tytärsoluilla on edelleen identtinen kopio kustakin 2 kromosomista koostuvasta kromosomista, tarvitaan toinen meioosi, jossa nämä kaksi kromatidia erotetaan toisistaan.

Polyteenikromosomit

Polyteenikromosomi on kromosomi, joka koostuu suuresta määrästä geneettisesti identtisiä kromatideja. Koska tällaisia kromosomeja on helppo nähdä jopa pienemmällä suurennuksella, niitä kutsutaan joskus jättiläiskromosomeiksi. Tämän edellytyksenä on endoreplikaatio, jossa solun ytimen kromosomit moninkertaistuvat useita kertoja ilman solujen jakautumista.

Mitkä ovat kromosomien toiminnot?

Kromosomi genomin organisaatioyksikkönä ensisijaisesti varmistaa, että kaksinkertaistunut genomi jakautuu tasaisesti tytärsolujen kesken solujen jakautumisen aikana. Tätä varten on syytä tarkastella tarkemmin solujen jakautumisen mekanismeja tai solusykliä:

Solu viettää suurimman osan solusyklistä interfaasissa, mikä tarkoittaa koko ajanjaksoa, jonka aikana solu ei ole heti jakautumassa. Tämä puolestaan on jaettu G1-, S- ja G2-vaiheisiin.

G1-vaihe (G kuten aukossa, ts. Aukko) seuraa välittömästi solujen jakautumista. Täällä solu kasvaa jälleen kooltaan ja suorittaa yleisiä metabolisia toimintoja.

Sieltä se voi myös siirtyä G0-vaiheeseen. Tämä tarkoittaa, että se muuttuu vaiheeksi, joka ei enää kykene jakautumaan, ja normaalitapauksissa muuttuu myös suuresti täsmällisen toiminnon (solujen erilaistuminen) suorittamiseksi. Näiden tehtävien suorittamiseksi hyvin spesifisiä geenejä luetaan intensiivisemmin, toisia vähemmän tai ei ollenkaan.

Jos DNA-segmenttiä ei tarvita pitkään aikaan, se sijaitsee usein kromosomien osissa, jotka ovat olleet pitkään tiheästi pakattuja (ks. Kromatiini). Yhtäältä sillä on tarkoitus säästää tilaa, mutta muiden geenisääntelymekanismien lisäksi se on myös lisäsuojaa vahingossa tapahtuvaa lukemista vastaan. On kuitenkin myös havaittu, että hyvin spesifisissä olosuhteissa G0-vaiheesta erilaistuneet solut voivat palata sykliin.

Gl-vaihetta seuraa S-vaihe, eli vaihe, jossa syntetisoidaan uusi DNA (DNA-replikaatio). Tässä koko DNA: n on oltava löysimmässä muodossaan, ts. Kaikki kromosomit ovat täysin kelaamattomia (katso rakenne).

Synteesivaiheen lopussa koko geneettinen materiaali on läsnä solussa kahtena kappaleena. Koska kopio on edelleen kiinnitetty alkuperäiseen kromosomiin sentromeerin kautta (katso rakenne), ei puhuta kromosomien päällekkäisyydestä.

Jokainen kromosomi koostuu nyt kahdesta kromatidista yhden sijasta, jotta se voi myöhemmin hankkia tyypillisen X-muodon mitoosin aikana (tarkkaan ottaen X-muoto koskee vain metakeskisiä kromosomeja). Seuraavassa G2-vaiheessa tapahtuu välitön valmistelu solujen jakautumiseen. Tähän sisältyy myös yksityiskohtainen replikointivirheiden ja säikeiden rikkoutumisen tarkistus, jotka voidaan tarvittaessa korjata.

Solujakaumaa on periaatteessa kahta tyyppiä: mitoosi ja meioosi. Sukusoluja lukuun ottamatta kaikki organismin solut syntyvät mitoosin kautta, jonka ainoa tehtävä on kahden geneettisesti identtisen tytärsolun muodostuminen.
Meioosin tarkoituksena on puolestaan tuottaa geneettisesti erilaisia soluja:
Ensimmäisessä vaiheessa vastaavat (homologiset) muttei identtiset kromosomit jaetaan. Vasta seuraavassa vaiheessa kromosomit, jotka koostuvat kahdesta identtisestä kromatidista, erotetaan ja jaetaan jälleen kumpaankin kahteen tytärsoluun siten, että lopulta yhdestä esiastesolusta syntyy neljä sukusolua, joilla on erilainen geneettinen materiaali.

Kromosomien muoto ja rakenne ovat välttämättömiä molemmille mekanismeille: Erityiset "proteiinilangat", ns. Karalaite, kiinnittyvät voimakkaasti kondensoituneisiin kromosomeihin ja vetävät kromosomit hienosäädetyssä prosessissa keskitasosta (ekvatoriaalitasosta). yhden ympärille olevan solun vastakkaisiin napoihin tasaisen jakautumisen varmistamiseksi. Jopa pienillä muutoksilla kromosomien mikrorakenteessa voi olla tässä vakavia seurauksia.

Kaikilla nisäkkäillä sukupuolikromosomien X ja Y suhde määrää myös jälkeläisten sukupuolen. Pohjimmiltaan kaikki riippuu siitä, onko munasolun kanssa yhdistyneellä siittiöllä X- tai Y-kromosomi. Koska molempia siittiöiden muotoja tuotetaan aina täsmälleen samassa määrin, todennäköisyys on aina tasapainossa molemmille sukupuolille. Tämä satunnainen järjestelmä takaa tasaisemman sukupuolijakauman kuin esimerkiksi ympäristötekijöiden, kuten lämpötilan, tapauksessa.

Lue lisää aiheesta: Solun ytimen jakautuminen

Kuinka geneettinen koostumus siirtyy kromosomien kautta?

Nykyään tiedämme, että piirteet periytyvät soluihin DNA: n muodossa tallennettujen geenien kautta. Nämä ovat puolestaan jaettu 46 kromosomiin, joihin jakautuu 25 000 - 30000 ihmisen geeniä.

Itse ominaisuuden, jota kutsutaan fenotyypiksi, lisäksi on myös geneettinen ekvivalentti, jota kutsutaan genotyypiksi. Paikkaa, jossa geeni on kromosomissa, kutsutaan lokukseksi. Koska ihmisillä on kaksinkertainen jokainen kromosomi, jokainen geeni esiintyy myös kahdesti. Ainoa poikkeus tähän ovat miesten X-kromosomaaliset geenit, koska Y-kromosomissa on vain murto-osa X-kromosomista löydetystä geneettisestä tiedosta.

Eri geenejä, jotka ovat samalla lokuksella, kutsutaan alleeleiksi. Usein yhdessä lokuksessa on enemmän kuin kaksi erilaista alleelia. Sitten puhutaan polymorfismista. Tällainen alleeli voi olla yksinkertaisesti vaaraton muunnos (normaali muunnos), mutta myös patologisia mutaatioita, jotka voivat olla perinnöllisen sairauden laukaisija.

Jos yksittäisen geenin mutaatio riittää fenotyypin muuttamiseen, puhutaan monogeenisesta tai Mendelin perinnöstä. Monet periytyvistä piirteistä kuitenkin periytyvät useiden vuorovaikutuksessa olevien geenien kautta, ja siksi niitä on paljon vaikeampaa tutkia.

Koska äiti ja isä välittävät molemmat geeninsä lapselle Mendelin perinnössä, seuraavassa sukupolvessa on aina neljä mahdollista yhdistelmää, jolloin nämä voivat myös olla samat suhteessa yhteen omaisuuteen. Jos yksilön molemmilla alleeleilla on sama vaikutus fenotyyppiin, yksilö on homotsygoottinen tämän ominaisuuden suhteen ja ominaisuus ilmaistaan vastaavasti täysin.

Heterotsygooteilla on kaksi erilaista alleelia, jotka voivat olla vuorovaikutuksessa keskenään eri tavoin: Jos yksi alleeli on hallitseva toisen suhteen, se tukahduttaa sen ilmentymisen kokonaan ja hallitseva piirre tulee näkyväksi fenotyypissä. Tukahdutettua alleelia kutsutaan resessiiviseksi.

Kodominantin perinnön tapauksessa molemmat alleelit voivat ilmaista itseään vaikuttamatta toisiinsa, kun taas väliperinnössä on molempien ominaisuuksien sekoitus. Hyvä esimerkki tästä on veriryhmä AB0, jossa A ja B ovat hallitsevia keskenään, mutta 0 ovat hallitsevia toistensa suhteen.

Mikä on ihmisten kromosomien normaali joukko?

Ihmissoluissa on 22 sukupuolesta riippumattomia kromosomipareja (autosomeja) ja kaksi sukupuolikromosomeja (gonosomeja), joten yhteensä 46 kromosomia muodostaa yhden kromosomipaketin.

Autosomit tulevat yleensä pareittain. Parin kromosomit ovat muodoltaan ja geenisekvenssiltään samanlaisia, ja siksi niitä kutsutaan homologisiksi. Naisten kaksi X-kromosomia ovat myös homologisia, kun taas miehillä on X- ja Y-kromosomi. Nämä eroavat läsnä olevien geenien muodosta ja lukumäärästä siten, että homologiasta ei voi enää puhua.

Sukusoluilla, so. Muna- ja siittiösoluilla, on vain puolet kromosomijoukosta meioosin takia, nimittäin 22 yksittäistä autosomia ja yksi gonosomi. Koska sukusolut sulautuvat hedelmöityksen aikana ja vaihtavat joskus kokonaisia segmenttejä (crossover), syntyy uusi kromosomien yhdistelmä (rekombinaatio). Kaikkia kromosomeja kutsutaan yhdessä karyotyypiksi, joka muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta (katso kromosomipoikkeamat) on identtinen kaikilla saman sukupuolen yksilöillä.

Täältä löydät kaiken aiheesta: Mitoosi - yksinkertaisesti selitettävissä!

Miksi kromosomipareja on aina?

Pohjimmiltaan tähän kysymykseen voidaan vastata yhdellä lauseella: Koska sen on osoitettu olevan hyödyllinen.Kromosomiparien läsnäolo ja rekombinaation periaate ovat välttämättömiä perinnölle seksuaalisen lisääntymisen kannalta. Tällä tavalla täysin uusi yksilö voi syntyä sattumalta kahden yksilön geneettisestä materiaalista.

Tämä järjestelmä lisää valtavasti ominaisuuksien monimuotoisuutta lajin sisällä ja varmistaa, että se voi sopeutua muutettuihin ympäristöolosuhteisiin paljon nopeammin ja joustavammin kuin se olisi mahdollista vain mutaation ja selektion avulla.

Kaksinkertaisella kromosomijoukolla on myös suojaava vaikutus: jos geenin mutaatio johtaisi toimintahäiriöön, toisessa kromosomissa on edelleen eräänlainen "varmuuskopio". Tämä ei aina riitä, että organismi kompensoi toimintahäiriön, varsinkin jos mutatoitu alleeli on hallitseva, mutta se lisää sen mahdollisuutta. Lisäksi tällä tavalla mutaatio ei välity automaattisesti kaikille jälkeläisille, mikä puolestaan suojaa lajia liian radikaalisilta mutaatioilta.

Mikä on kromosomimutaatio?

Geneettisiä vikoja voi syntyä ionisoivasta säteilystä (esim. Röntgensäteet), kemiallisista aineista (esim. Tupakansavussa oleva bentsopyreeni), tietyistä viruksista (esim. HP-virukset) tai pienellä todennäköisyydellä ne voivat myös syntyä puhtaasti sattumalta. Sen kehittämiseen liittyy usein useita tekijöitä. Periaatteessa tällaisia muutoksia voi tapahtua kaikissa kehon kudoksissa, mutta käytännön syistä analyysi rajoittuu yleensä lymfosyytteihin (erityinen immuunisolutyyppi), fibroblasteihin (sidekudossolut) ja luuydinsoluihin.

Kromosomimutaatio on merkittävä rakenteellinen muutos yksittäisissä kromosomeissa. Kokonaisten kromosomien puuttuminen tai lisääminen toisaalta olisi genomi- tai ploidiamutaatio, kun taas termi geenimutaatio viittaa suhteellisen pieniin muutoksiin geenissä. Termi kromosomipoikkeama (latinalainen aberrare = poikkeamaan) on jonkin verran laajempi ja sisältää kaikki muutokset, jotka voidaan havaita valomikroskoopilla.

Mutaatioilla voi olla hyvin erilaisia vaikutuksia:

Hiljaiset mutaatiot, ts. Mutaatiot, joissa muutoksella ei ole vaikutusta yksilöön tai heidän jälkeläisiinsä, ovat melko epätyypillisiä kromosomipoikkeamille ja niitä esiintyy useammin geeni- tai pistemutaatioiden alueella.
Puhutaan mutaation menetyksestä, kun mutaatio johtaa väärin taitettuun ja siten toimimattomaan proteiiniin tai ei lainkaan proteiinia.
Niin sanotut toimintakyvyn mutaatiot muuttavat vaikutuksen tyyppiä tai tuotettujen proteiinien määrää siten, että syntyy täysin uusia vaikutuksia. Toisaalta tämä on ratkaiseva mekanismi evoluutiolle ja siten lajin selviytymiselle tai uusien lajien syntymiselle, mutta toisaalta, kuten Philadelphia-kromosomin tapauksessa, se voi myös vaikuttaa ratkaisevasti syöpäsolujen kehittyminen.

Tunnetuimmat kromosomipoikkeamien erilaisista muodoista ovat todennäköisesti numeeriset poikkeamat, joissa yksittäisiä kromosomeja esiintyy vain kerran (monosomia) tai jopa kolminkertaisesti (trisomia).

Jos tämä koskee vain yhtä kromosomia, sitä kutsutaan aneuploidiaksi, ja polyploidia (tri- ja tetraploidia) vaikuttaa koko kromosomiryhmään. Useimmissa tapauksissa tämä virheellinen jakautuminen syntyy sukusolujen kehityksen aikana kromosomien erottumattomuuden (ei-jakautumisen) kautta solujen jakautumisen (meioosin) aikana. Tämä johtaa kromosomien epätasaiseen jakautumiseen tytärsoluissa ja siten numeeriseen poikkeamaan lapsessa.

Muiden kuin sukupuolisten kromosomien (= autosomien) monosomit eivät ole yhteensopivia elämän kanssa, eikä niitä näin ollen esiinny elävillä lapsilla. Trisomia 13, 18 ja 21 lukuun ottamatta autosomaaliset trisomiat johtavat melkein aina spontaaneihin abortteihin.

Joka tapauksessa, toisin kuin sukupuolikromosomien poikkeamat, jotka voivat myös olla huomaamattomia, on aina vakavia kliinisiä oireita ja pääsääntöisesti enemmän tai vähemmän voimakkaita ulkoisia poikkeavuuksia (dysmorfismeja).

Tällainen virheellinen jakautuminen voi tapahtua myös myöhemmin elämässä mitoottisten solujen jakautumisen kanssa (kaikki solut paitsi sukusolut). Koska kärsivien solujen lisäksi on muuttumattomia soluja, puhutaan somaattisesta mosaiikista. Somaattisilla (kreikkalainen soma = runko) tarkoitetaan kaikkia soluja, jotka eivät ole sukusoluja. Koska se vaikuttaa vain pieneen osaan kehon soluista, oireet ovat yleensä paljon lievempiä. Siksi mosaiikkityypit jäävät usein huomaamatta pitkään.

Täältä löydät kaiken aiheesta: Kromosomimutaatio

Mikä on kromosomipoikkeama?

Rakenteellinen kromosomipoikkeama vastaa periaatteessa kromosomimutaation määritelmää (katso yllä). Jos geneettisen materiaalin määrä pysyy samana ja jakautuu yksinkertaisesti eri tavalla, puhutaan tasapainoisesta poikkeavuudesta.

Tämä tapahtuu usein translokaation avulla, toisin sanoen kromosomisegmentin siirtämisen toiseen kromosomiin. Jos se on kahden kromosomin välinen vaihto, yksi puhuu vastavuoroisesta translokaatiosta. Koska vain noin 2% genomista tarvitaan proteiinien tuottamiseen, on hyvin pieni todennäköisyys, että tällainen geeni on murtumiskohdassa ja täten menettää toimintansa tai heikentynyt siinä. Siksi tällainen tasapainoinen poikkeama jää usein huomaamatta ja siirtyy useiden sukupolvien ajan.

Tämä voi kuitenkin johtaa kromosomien väärään jakautumiseen sukusolujen kehittymisen aikana, mikä voi johtaa hedelmättömyyteen, spontaaneihin keskenmenoihin tai jälkeläisiin, joilla on epätasapainoinen poikkeama.

Epätasapainoinen poikkeama voi tapahtua myös spontaanisti, ts. Ilman sukututkimusta. Todennäköisyys, että lapsi syntyy elävänä epätasapainoisen poikkeaman mukaan, riippuu suuresti kromosomeista, joita se vaikuttaa, ja vaihtelee välillä 0-60%. Tämä johtaa kromosomisegmentin menetykseen (= poisto) tai päällekkäisyyteen (= päällekkäisyys). Tässä yhteydessä puhutaan myös osittaisista mono- ja trisomioista.

Joissakin tapauksissa näitä esiintyy yhdessä kahdella eri alueella, ja osittainen monosomia on yleensä ratkaisevampi kliinisten oireiden esiintymiselle. Nämä ovat merkittäviä esimerkkejä poistamisesta Kissan huuto-oireyhtymä ja Wolf-Hirschhornin oireyhtymä.

Puhutaan mikrodeletiosta, kun muutosta ei voida enää määrittää valomikroskoopilla, ts. Kun kyseessä on yhden tai muutaman geenin menetys. Tämän ilmiön katsotaan aiheuttavan Prader-Willin oireyhtymää ja Angelmanin oireyhtymää, ja se liittyy läheisesti retionoblastooman kehittymiseen.

Robertsonin siirtäminen on erityistapaus:
Kaksi akrosentristä kromosomia (13, 14, 15, 21, 22) yhdistyvät sentromeerissaan ja muodostavat yhden kromosomin, kun lyhyet käsivarret ovat kadonneet (katso rakenne). Vaikka tämä johtaa pienempään määrään kromosomeja, tähän viitataan tasapainoisena poikkeavuutena, koska lyhyiden varsien menetys näissä kromosomeissa voidaan helposti korvata. Myös tässä vaikutukset ovat usein havaittavissa vain seuraavilla sukupolvilla, koska keskenmenot tai trisomia sairastavat elävät lapset ovat erittäin todennäköisiä.

Jos kromosomissa on kaksi taukoa, voi tapahtua, että välisegmentti kiertyy 180 ° ja sisällytetään kromosomiin. Tämä inversiona tunnettu prosessi on epätasapainossa vain, jos murtumiskohta on aktiivisessa geenissä (2% koko geneettisestä materiaalista). Riippuen siitä, onko sentromeri käännetyn segmentin sisällä vai ulkopuolella, se on peri- tai paraskentrinen inversio. Nämä muutokset voivat myös edistää geneettisen materiaalin epätasaista jakautumista sukusoluihin.

Parentrentrisessä inversiossa, jossa sentrometri ei ole käänteisessä segmentissä, voi esiintyä myös itusoluja, joissa on kaksi tai ei sentromeeria. Tämän seurauksena vastaava kromosomi menetetään ensimmäisten solujakaumien aikana, mikä johtaa melkein varmasti keskenmenoon.

Insertio on kromosomifragmentin asennus muualle. Myös tässä jälkeläisiin kohdistuu ensisijaisesti samalla tavalla. Rengaskromosomi voi esiintyä erityisesti päätykappaleiden poistamisen jälkeen. Sekvenssien tyyppi ja koko ovat ratkaisevia oireiden vakavuuden kannalta. Lisäksi tämä voi johtaa virheellisiin jakautumiin ja siten puolestaan mosaiikkityyppeihin kehon soluissa.

Jos metafaasikromosomi erottuu väärin solujen jakautumisen aikana, seurauksena voi olla isokromosomeja. Nämä ovat kaksi täsmälleen samaa kromosomia, jotka koostuvat vain pitkistä tai vain lyhyistä käsivarsista. X-kromosomin tapauksessa tämä voi ilmetä Ulrich-Turnerin oireyhtymänä (monosomia X).

Lue lisää aiheesta: Kromosomaalinen poikkeama

Trisomia 21

Trisomy 21, joka tunnetaan paremmin nimellä Downin oireyhtymä, on luultavasti yleisin numeerinen kromosomaalinen poikkeama elävien syntymien keskuudessa, ja miehiin vaikuttaa hieman useammin (1,3: 1).

Trisomia 21: n esiintymisen todennäköisyys riippuu erilaisista demografisista tekijöistä, kuten äitien keski-ikä syntymähetkellä, ja vaihtelee alueittain.

95% trisomiasta 21 johtuu meioosin (sukusolujen jakautuminen) yhteydessä tapahtuvasta jakautumisvirheestä, nimittäin ei-disjunktiosta, ts. Sisarkromatidien erottamatta jättämisestä.

Näitä kutsutaan vapaiksi trisomioiksi ja niitä syntyy 90% äidissä, 5% isässä ja vielä 5% alkion genomissa.

Toinen 3% johtuu epätasapainoisista translokaatioista joko kromosomissa 14 tai 21: nä; 21 translokaatio muodostaen normaalin ja kaksoiskromosomin 21. Loput 2% ovat mosaiikkityyppejä, joissa trisomia ei syntynyt sukusoluissa eikä siten vaikuta kaikkiin kehon soluihin. Mosaiikkityypit ovat usein niin lieviä, että ne voivat pysyä täysin huomaamattomina pitkään.

Joka tapauksessa kromosomitutkimus tulisi suorittaa oireiden mukaan identtisen vapaan trisomian erottamiseksi mahdollisesti perinnöllisestä translokaatiotrisomiasta. Sitten voi seurata aiempien sukupolvien suvuhistoriaa.

Oletko kiinnostunut tästä aiheesta? Lue seuraava artikkeli tästä: Trisomia 21

Trisomia 13

Trisomy 13: n tai Pataun oireyhtymän taajuus on 1: 5000 ja se on paljon harvinaisempi kuin Downin oireyhtymä. Syyt (vapaat trisomiat, translokaatiot ja mosaiikkityypit) ja niiden prosentuaalinen jakauma ovat suurelta osin identtiset.

Teoriassa melkein kaikki tapaukset voidaan diagnosoida prenataalisesti ultraäänellä tai PAPP-A-testillä. Koska PAPP-A-testi ei välttämättä ole osa rutiinitutkimuksia, noin 80% tapauksista Keski-Euroopassa diagnosoidaan ennen syntymää.

Kasvujäännös, kahdenvälinen huuli- ja kitalaen halkeama ja epätavallisen pienet silmät (microftalmia) ovat jo nähtävissä ultraäänissä. Lisäksi esiintyy yleensä aivojen ja kasvojen epämuodostumia, joiden vaikeusaste on erilainen (holoprosenkefalia).

Vaikka lobarimuodossa aivopuoliskot ovat melkein täysin erillään ja sivukammioita syntyy, puolilobarimuodossa usein vain aivojen takaosa on erotettu ja sivukammiot puuttuvat. Vakavimmassa muodossa, alobarimuodossa, aivopuoliskot eivät ole erillään.

Puoli- tai alobaarimuotoiset lapset kuolevat yleensä heti syntymän jälkeen. Kuukauden jälkeen kuolleisuusaste on noin 50% elävistä vastasyntyneistä. Trysomy 13: n kuolleisuus nousee 5 vuoteen asti 90 prosenttiin. Aivojen epämuodostumien takia sairaudet jäävät useimmiten vuoteen asti vuoteettomiksi eivätkä pysty puhumaan, minkä vuoksi he ovat riippuvaisia täydestä hoidosta. Lisäksi Trismoie 13: lla voi olla kauaskantoisia fyysisiä ilmenemismuotoja.

Lue lisää aiheesta: Trisomia 13 syntymättömässä lapsessa

Trisomia 16

Periaatteessa trisomia 16 on yleisin trisomia (noin 32% kaikista trisomioista), mutta elävät lapset, joilla on trisomia 16, ovat hyvin harvinaisia. Yleensä elävät syntymät esiintyvät vain osittaisissa trisomioissa tai mosaiikkityypeissä. Trysomioiden joukossa se on kuitenkin useimmiten vastuussa kuolleista. Syntymästä 32 kromosomipoikkeavuudesta johtuvaa keskenmenoa voidaan jäljittää tähän trisomimuotoon.

Siksi on dokumentoitu pääasiassa synnytystä edeltäviä, ts. Synnytystä edeltäviä, tunnistettavissa olevia ominaisuuksia. Huomionarvoisia tässä ovat erilaiset sydänviat, hidastunut kasvu, yksi napavaltimo (muuten kaksinkertainen) ja lisääntynyt kaulan läpinäkyvyys, mikä selittyy nesteen kertymisellä johtuen vielä täysin kehittymättömästä imusysteemistä ja ihon lisääntyneestä elastisuudesta tällä alueella. Lisäksi fysiologinen navan tyrä, ts. Suuren suoliston osan väliaikainen siirtyminen napan läpi ulospäin, ei usein regressi kunnolla, mikä tunnetaan nimellä omphalocele tai napanuoran murtuminen.

Taipuisa supistuminen ristikkäisillä sormilla voidaan myös havaita usein ultraäänellä. Harvoissa elävissä syntymissä yleistynyt lihasten hypotensio eli yleinen lihasheikkous on havaittavissa. Tämä johtaa juomisen heikkouteen ja voi varmistaa, että vauva on syötettävä keinotekoisesti. Trisomioille niin tyypillistä neljän sormen uraa esiintyy myös usein. Myös tässä trisomian esiintymistiheys liittyy suoraan äidin ikään.

Trisomia 18

Edwardsin oireyhtymä, ts. Trisomia 18, esiintyy taajuudella 1: 3000. Prenataalidiagnostiikassa sama kuin Pataun oireyhtymässä: Myös tässä samat tutkimukset mahdollistaisivat kaikkien potilaiden löytämisen kokonaan ennen syntymää. Syitä ja niiden jakautumista voidaan verrata muihin trisomioihin (katso trisomia 21).

Lisäksi trisomiassa 18 esiintyy osittaisia trisomia, jotka, kuten mosaiikkityypit, johtavat paljon lievempiin kliinisiin kursseihin. Liittyvät dysmorfismit ovat myös äärimmäisen ominaisia Edwardsin oireyhtymälle: Syntymässä potilailla on huomattavasti alentunut ruumiinpaino 2 kg (normaali: 2,8-4,2 kg), etenevä leveä otsa, kasvojen alaosa yleensä alikehittynyt pienellä suulla aukot, kapeat silmäluomen raot ja käännetyt taaksepäin, muotoaan muuttaneet korvat (faunin korva). Pään takaosa, joka on epätavallisen voimakkaasti kehittynyt vastasyntyneelle, on myös havaittavissa. Kylkiluut ovat epätavallisen kapeita ja hauraita. Vastasyntyneillä on myös koko lihaksiston pysyvä jännitys (sävy), joka kuitenkin taantuu eloonjääneillä muutaman ensimmäisen viikon jälkeen.

Toinen ominaispiirre on toisen ja viiden sormen risteytys kolmannen ja neljännen yli sormien ollessa lyötyinä, kun taas jalat ovat epätavallisen pitkät (kuluneet), niillä on erityisen voimakas kantapää, jumittuneet varpaat ja taaksepäin asetettu iso varvas .

Vakavat elimen epämuodostumat ovat yleisiä ja esiintyvät yleensä yhdessä: sydämen ja munuaisten vajaatoiminta, suoliston väärinkutku (väärinkäytökset), vatsakalvon (mesenterium commune) kiinnittymät, ruokatorven tukos (ruokatorven atresia) ja monet muut.

Näiden epämuodostumien takia kuolleisuusaste on noin 50% ensimmäisten 4 päivän aikana, vain noin 5-10% elää yli vuoden ikäisiksi. Aikuisena pysyminen on ehdoton poikkeus, joka tapauksessa henkinen vamma on hyvin selvä eikä osaa puhua, on vuoteessa ja pidätyskyvyttömyys, joten täysin riippuvainen ulkopuolisesta avusta.

Jos haluat tarkempia tietoja trisomia 18: sta, lue myös aiheesta yksityiskohtainen artikkeli:

Trisomia 18 (Edwardsin oireyhtymä)
Trisomia 18 syntymättömässä lapsessa

Trisomia X

Trisomy X on numeerisen kromosomaalisen poikkeaman huomaamattomin muoto, loogisesti kaikki naiset, joita sairaudesta kärsivät, eivät poikkea suuresti muista naisista. Jotkut erottuvat, koska ne ovat erityisen pitkiä ja niillä on jonkin verran "pulleat" kasvonpiirteet. Henkinen kehitys voi myös olla pitkälti normaalia, vaihtelemalla normaalirajasta lievään henkiseen vammaisuuteen.

Tämä älykkyysvaje on kuitenkin jonkin verran vakavampi kuin muiden sukupuolikromosomien trisomioiden (XXY ja XYY) kohdalla. Taajuudella 1: 1000 se ei todellakaan ole niin harvinaista, mutta koska trisomia ei yleensä liity kliinisesti merkittäviin oireisiin, suurinta osaa naisista, joilla on tauti, ei todennäköisesti koskaan diagnosoida koko elämänsä ajan.

Kantajat löydetään enimmäkseen sattumalta perhetarkastuksen tai synnytystä edeltävän diagnoosin aikana.Hedelmällisyyttä voidaan vähentää hieman ja sukupuolikromosomipoikkeavuuksien määrä seuraavassa sukupolvessa voi olla hieman lisääntynyt, joten geneettistä neuvontaa suositellaan, jos haluat saada lapsia.

Kuten muidenkin trisomioiden kohdalla, trisomia X kehittyy useimmiten vapaana trisomiana, ts. Sisarkromatidien jakautumisen (ei-jakautumisen) puutteen vuoksi. Tässäkin se syntyy yleensä äidin munasolujen kypsymisen aikana, vaikka todennäköisyys kasvaa iän myötä.

Hauras X-oireyhtymä

Hauras X-oireyhtymä tai Martin Bell -oireyhtymä ovat parempia miehillä, koska heillä on vain yksi X-kromosomi ja muutos vaikuttaa siten enemmän.

Sitä esiintyy elävien miesten syntymien keskuudessa 1: 1250 yhden vuoden aikana, joten se on yleisin epäspesifisen henkisen hidastumisen muoto, ts. Kaikki henkiset haitat, joita ei voida kuvata erityisellä oireyhtymällä, jolla on tyypillisiä oireita.

Herkkä X-oireyhtymä voi yleensä esiintyä tytöillä jonkin verran heikommassa muodossa, mikä johtuu yhden X-kromosomin vahingossa tapahtuvasta inaktivoitumisesta. Mitä suurempi osuus kytketystä terveestä X-kromosomista on, sitä vahvemmat oireet ovat.

Suurimman osan ajasta naiset ovat kuitenkin kantajia esisoluille, mikä ei vielä tuota mitään kliinisiä oireita, mutta lisää massiivisesti poikien täydellisen mutaation todennäköisyyttä. Hyvin harvoissa tapauksissa miehet voivat olla myös esisulatuksen kantajia, jotka he voivat sitten välittää vain tyttärille, jotka ovat kuitenkin yleensä kliinisesti terveitä (Sherman-paradoksi).

Oireyhtymän laukaisee erittäin lisääntynyt määrä CGG-triplettejä (tietty perussekvenssi) FMR-geenissä (hauras paikka-henkinen hidastuminen); 10-50 kopion sijaan esisäätö 50-200, kun se on täysin kehittynyt 2000 kopiota.

Valomikroskoopin alla tämä näyttää olevan tauon pitkästä käsivarresta, mikä antoi oireyhtymälle nimen. Tämä johtaa sairastuneen geenin deaktivointiin, mikä puolestaan aiheuttaa oireita.

Vaikuttavat ihmiset osoittavat puheen ja liikkumisen hidastuneen ja voivat osoittaa käyttäytymisongelmia, jotka voivat mennä hyperaktiivisuuden, mutta myös autismin suuntaan. Puhtaasti ulkoiset poikkeavuudet (dysmorfismin merkit) ovat pitkät kasvot, joissa on näkyvä leuka ja ulkonevat korvat. Murrosiässä kivekset ovat usein suuresti suurempia (makroorchidia) ja kasvojen piirteet karkeampia. Esiintymisen naispuolisilla kantajilla on vähäinen psykologisten poikkeavuuksien kertyminen ja erityisen varhainen vaihdevuodet.

Mikä on kromosomianalyysi?

Kromosomianalyysi on sytogenetiikan prosessi, jolla numeeriset tai rakenteelliset kromosomipoikkeamat voidaan havaita.

Tällaista analyysiä käytettäisiin esimerkiksi, jos epäillään välittömästi kromosomaalista oireyhtymää, ts. Epämuodostumien (dysmorfismien) tai älyllisten vammaisuuksien (hidastumisen), mutta myös hedelmättömyyden, säännöllisten keskenmenojen (aborttien) ja myös tietyt syövät (esim. lymfoomat tai leukemia).

Tämä vaatii yleensä lymfosyyttejä, erityistyyppisiä immuunisoluja, jotka saadaan potilaan verestä. Koska tällä tavoin voidaan saada vain suhteellisen pieni määrä, soluja stimuloidaan jakautumaan fytohemagglutiniinin kanssa ja lymfosyyttejä voidaan sitten viljellä laboratoriossa.

Joissakin tapauksissa näytteet (biopsiat) otetaan sen sijaan ihosta tai selkäytimestä samanlaisella menettelyllä. Tavoitteena on saada mahdollisimman paljon DNA-materiaalia, joka on tällä hetkellä solujen jakautumisen keskellä. Metafaasissa kaikki kromosomit on järjestetty yhdelle tasolle suunnilleen solun keskelle, jotta ne voidaan vetää solun vastakkaisille puolille (napoihin) seuraavassa vaiheessa, anafaasissa.

Tässä vaiheessa kromosomit ovat erityisen tiiviisti pakattuja (erittäin tiivistettyjä). Lisätään karamyrkkykolkisiini, joka toimii juuri tässä solusyklin vaiheessa, niin että metafaasikromosomit kertyvät. Sitten ne eristetään ja värjätään käyttämällä erityisiä värjäysmenetelmiä.

Yleisin on GTG-sidonta, jossa kromosomeja käsitellään trypsiinillä, ruoansulatusentsyymillä ja Giemsa-pigmentillä. Erityisen tiheästi pakatut alueet ja alueet, joissa on runsaasti adeniinia ja tymiiniä, ovat tummia.

Tuloksena olevat G-alueet ovat tyypillisiä kullekin kromosomille, ja yksinkertaistetusti niitä pidetään alueina, joissa on vähemmän geenejä. Kuva tällä tavalla värjäytyneistä kromosomeista otetaan tuhatkertaisella suurennuksella ja karyogrammi luodaan tietokoneohjelman avulla. Nauhakuvion lisäksi kromosomin kokoa ja sentromeerin sijaintia käytetään auttamaan kromosomien järjestämisessä vastaavasti. Mutta on myös muita nauhoitusmenetelmiä, joilla voi olla hyvin erilaisia etuja.