Anatómia-Lexikón

chromozómy

Definícia - čo sú chromozómy?

Genetický make-up bunky je uložený vo forme DNA (kyselina deoxyribonukleová) a jej báz (adenín, tymín, guanín a cytozín). Vo všetkých eukaryotických bunkách (zvieratá, rastliny, huby) je to v jadre bunky vo forme chromozómov. Chromozóm pozostáva z jedinej koherentnej molekuly DNA, ktorá je spojená s určitými proteínmi.

Názov chromozóm je odvodený z gréčtiny a možno ho zhruba preložiť ako „farebné telo“. Toto meno vychádza zo skutočnosti, že veľmi skoro v histórii cytologie (1888) sa vedcom podarilo farbiť pomocou špeciálnych základných farbív a identifikovať ich pomocou svetelného mikroskopu. Sú však skutočne viditeľné iba v určitom bode bunkového cyklu, mitóze (meióza v zárodočných bunkách), keď je chromozóm obzvlášť hustý (kondenzovaný).

Ako sú štruktúrované chromozómy?

Ak by sa mala spojiť celá dvojitá špirála DNA bunky, t. J. Približne 3,4 x 109 párov báz, viedlo by to k dĺžke viac ako jeden meter. Celková dĺžka všetkých pridaných chromozómov je iba asi 115 um. Tento rozdiel v dĺžke sa vysvetľuje veľmi kompaktnou štruktúrou chromozómov, v ktorých je DNA niekoľkokrát špecificky navinutá alebo špirálovitá.

Históny, špeciálna forma proteínov, v tom zohrávajú dôležitú úlohu. Existuje celkom 5 rôznych histónov: H1, H2A, H2B, H3 a H4. Dva z posledných štyroch histónov sa spoja a tvoria valcovitú štruktúru, oktamér, okolo ktorej sa dvojitá špirála navíja asi dvakrát (= super špirála). H1 sa k tejto štruktúre pripája, aby ju stabilizovala.

Tento komplex DNA, oktaméru a H1 sa nazýva nukleozóm. Niektoré z týchto nukleozómov sú teraz „ako perly“ v relatívne krátkych intervaloch (10 - 60 párov báz) jeden za druhým. Rezy medzi chromozómami sú známe ako spacer DNA. Jednotlivé nukleozómy sa teraz dostanú do kontaktu znova cez H1, čo vytvára ďalšie špirálovité a teda aj kompresie.

Výsledné vlákno je zasa prítomné v slučkách, ktoré sú stabilizované kostrou tvorenou kyslými nehistónovými proteínmi, tiež známymi ako Hertón. Tieto slučky sú zase v špirále stabilizované proteínmi, čo vedie k poslednému štádiu kompresie. Tento vysoký stupeň kompresie sa však vyskytuje iba v kontexte bunkového delenia počas mitózy.

V tejto fáze môžete vidieť aj charakteristický tvar chromozómov, ktorý sa skladá z dvoch chromatidov. Miesto, kde sú spojené, sa nazýva centroméra. Každý chromozóm metafázy rozdeľuje na dve krátke a dve dlhé ramená, tiež nazývané ramená p a q.
Ak centroméra leží zhruba uprostred chromozómu, nazýva sa metacentrický chromozóm, ak leží úplne na jednom z koncov acrocentrického chromozómu. Medzi nimi sa nazývajú submetacentrické chromozómy. Tieto rozdiely, ktoré sú už viditeľné pod svetelným mikroskopom, spolu s dĺžkou umožňujú počiatočnú klasifikáciu chromozómov.

Čo sú teloméry?

Teloméry sú konce chromozómov s opakujúcimi sa sekvenciami (TTAGGG). Neobsahujú žiadne relevantné informácie, ale slúžia skôr na zabránenie strate relevantnejších častí DNA. Pri každom delení buniek sa časť chromozómu stráca mechanizmom replikácie DNA.

Teloméry sú teda v určitom zmysle nárazník, ktorý oneskoruje bod, v ktorom bunka stráca dôležité informácie delením. Ak teloméry bunky majú dĺžku menšiu ako 4 000 párov báz, spustí sa programovaná bunková smrť (apoptóza). Tým sa zabráni šíreniu chybného genetického materiálu v organizme. Niekoľko buniek má telomerázy, enzýmy, ktoré sú schopné telomery opäť predĺžiť.

Okrem kmeňových buniek, z ktorých všetky ostatné bunky pochádzajú, sú to zárodočné bunky a určité bunky imunitného systému. Okrem toho sa telomerázy nachádzajú aj v rakovinových bunkách, a preto sa v tomto kontexte bunky hovorí o imortalizácii.

Prečítajte si všetko o téme tu: Telomery - anatómia, funkcia a choroby

Čo je chromatín?

Chromatín sa vzťahuje na celý obsah bunkového jadra, ktoré sa môže zafarbiť zásadou. Preto tento termín okrem DNA zahŕňa aj určité proteíny, napr. Históny a hertóny (pozri štruktúru), ako aj určité fragmenty RNA (hn a snRNA).

V závislosti od fázy v bunkovom cykle alebo v závislosti od genetickej aktivity je tento materiál k dispozícii v rôznych hustotách. Hustšia forma sa nazýva heterochromatín. Kvôli ľahšiemu pochopeniu je preto možné považovať ho za „formu uchovávania“ a tu opäť rozlišovať medzi konštitučným a fakultatívnym heterochromatínom.

Konštitučný heterochromatín je najhustejšia forma, ktorá je prítomná vo svojej najvyššej úrovni kondenzácie vo všetkých fázach bunkového cyklu. Tvorí asi 6,5% ľudského genómu a nachádza sa v malej miere v blízkosti centromér a koncov chromozómových ramien (teloméry), ale aj na iných miestach (hlavne chromozómy 1, 9, 16, 19 a Y). Okrem toho sa väčšina konštitutívnych heterochromatínov nachádza v blízkosti jadrovej membrány, t.j. na okrajoch bunkového jadra. Prostred v strede je vyhradený pre aktívny chromatín, euchromatín.

Fakultatívny heterochromatín je o niečo menej hustý a môže sa aktivovať a deaktivovať podľa potreby alebo v závislosti od stupňa vývoja. Dobrým príkladom je druhý chromozóm X v karyotypoch žien. Pretože jeden chromozóm X v podstate postačuje na prežitie bunky, čo je v konečnom dôsledku dostatočné pre mužov, jeden z nich je deaktivovaný v embryonálnej fáze. deaktivovaný X chromozóm je známy ako telo podľa Barra.

Až pri delení buniek v kontexte mitózy úplne kondenzuje, čím dosahuje najvyššiu kompresiu v metafáze. Pretože sa však rôzne gény čítajú rozdielne často - koniec koncov, nie každý proteín sa vyžaduje vždy v rovnakom množstve - rozlišuje sa tu medzi aktívnym a neaktívnym euchromatínom.

Prečítajte si viac o tom v časti: Chromatín

Haploidné chromozómy

Haploid (Gr. Haploos = single) znamená, že všetky chromozómy bunky sú prítomné jednotlivo, t. J. Nie v pároch (diploid), ako je to obvykle. Toto je prirodzený stav všetkých vajíčkových a spermatických buniek, v ktorých sa dva identické chromatidy spočiatku neoddeľujú v priebehu prvého meiotického delenia, ale skôr sa najprv oddelia všetky páry chromozómov.

Výsledkom je, že po prvej meióze majú dcérske bunky u ľudí iba 23 namiesto obvyklých 46 chromozómov, čo zodpovedá polovici haploidnej sady chromozómov. Pretože tieto dcérske bunky majú stále identickú kópiu každého chromozómu pozostávajúceho z 2 chromozómov, je potrebná druhá meióza, v ktorej sú tieto dva chromatidy navzájom oddelené.

Polyténové chromozómy

Polyténový chromozóm je chromozóm tvorený veľkým počtom geneticky identických chromatidov. Pretože takéto chromozómy sú ľahko viditeľné pri nižšom zväčšení, niekedy sa označujú ako obrovské chromozómy. Predpokladom je endoreplikácia, pri ktorej sa chromozómy v bunkovom jadre niekoľkokrát násobia bez toho, aby došlo k bunkovému deleniu.

Aké sú funkcie chromozómov?

Chromozóm ako organizačná jednotka nášho genómu sa primárne používa na zabezpečenie rovnomerného rozdelenia duplikovaného genómu medzi dcérske bunky počas delenia buniek. Za týmto účelom je potrebné bližšie sa pozrieť na mechanizmy bunkového delenia alebo bunkového cyklu:

Bunka trávi väčšinu bunkového cyklu v medzifáze, čo znamená celé časové obdobie, v ktorom sa bunka bezprostredne nerozdeľuje. Toto je zasa rozdelené do fáz G1, S a G2.

G1 fáza (G pre medzeru, t. J. Medzeru) okamžite nasleduje delenie buniek. Tu sa bunka opäť zväčší a vykonáva všeobecné metabolické funkcie.

Odtiaľ sa môže prepnúť aj do fázy G0. To znamená, že sa mení na štádium, ktoré už nie je schopné deliť sa, a za normálnych okolností sa tiež veľmi mení, aby plnilo veľmi špecifickú funkciu (diferenciácia buniek). Aby sa splnili tieto úlohy, sú veľmi špecifické gény čítané intenzívnejšie, iné menej alebo vôbec.

Ak úsek DNA nie je potrebný dlhý čas, často sa nachádza v častiach chromozómov, ktoré boli dlho husto zabalené (pozri chromatín). Účelom je na jednej strane ušetriť priestor, ale okrem iných mechanizmov regulácie génov je to aj dodatočná ochrana proti náhodnému čítaniu. Bolo však tiež pozorované, že za veľmi špecifických podmienok môžu diferencované bunky z fázy GO opäť vstúpiť do cyklu.

Po fáze G1 nasleduje fáza S, t.j. fáza, v ktorej sa syntetizuje nová DNA (replikácia DNA). Celá DNA musí byť tu vo svojej najvoľnejšej forme, t.j. všetky chromozómy sú úplne nezvinuté (pozri štruktúru).

Na konci fázy syntézy sa v bunke duplikuje celý genetický materiál. Pretože kópia je stále pripojená k pôvodnému chromozómu prostredníctvom centroméry (pozri štruktúru), nehovorí sa o duplikácii chromozómov.

Každý chromozóm sa teraz skladá z dvoch chromatidov namiesto jedného, takže neskôr môže mať pri mitóze charakteristický tvar X (tvar X sa vzťahuje iba na metacentrické chromozómy). V nasledujúcej fáze G2 sa uskutoční okamžitá príprava na delenie buniek. Zahŕňa to aj podrobnú kontrolu chýb replikácie a prerušenia vlákien, ktoré sa môžu v prípade potreby opraviť.

V zásade existujú dva typy bunkového delenia: mitóza a meióza. S výnimkou zárodočných buniek všetky bunky organizmu vznikajú mitózou, ktorej jedinou úlohou je vytvorenie dvoch geneticky identických dcérskych buniek.
Účelom meiózy je naopak generovanie geneticky odlišných buniek:
V prvom kroku sa rozdelia zodpovedajúce (homológne), ale nie identické chromozómy. Až v ďalšom kroku sú chromozómy, ktoré pozostávajú z dvoch identických chromatidov, oddelené a znovu rozdelené do dvoch dcérskych buniek, takže nakoniec z jednej prekurzorovej bunky vzniknú štyri zárodočné bunky s odlišným genetickým materiálom.

Forma a štruktúra chromozómov sú nevyhnutné pre oba mechanizmy: Špeciálne „proteínové vlákna“, takzvané vretenové prístroje, sa pripájajú k vysoko kondenzovaným chromozómom a ťahajú chromozómy v jemne regulovanom procese od strednej roviny (rovníková rovina) k opačným pólom bunky okolo jedného. aby sa zabezpečila rovnomerná distribúcia. Aj malé zmeny v mikroštruktúre chromozómov môžu mať vážne následky.

U všetkých cicavcov pomer pohlavných chromozómov X a Y tiež určuje pohlavie potomkov. V podstate všetko záleží na tom, či spermie, ktoré sa spájajú s vaječnou bunkou, nesú chromozóm X alebo Y. Pretože obe formy spermií sú vždy produkované v rovnakom rozsahu, pravdepodobnosť je vždy vyvážená pre obe pohlavia. Tento náhodný systém zaručuje rovnomernejšie rozloženie pohlaví, ako by tomu bolo napríklad pri environmentálnych faktoroch, ako je teplota.

Zistite viac o tejto téme: Delenie bunkových jadier

Ako sa gény prenášajú chromozómami?

Dnes vieme, že vlastnosti sa zdedia prostredníctvom génov, ktoré sú uložené v bunkách vo forme DNA. Tieto sú zasa rozdelené do 46 chromozómov, v ktorých je distribuovaných 25 000 až 3 000 ľudských génov.

Okrem samotnej vlastnosti, ktorá sa nazýva fenotyp, existuje aj genetický náprotivok, ktorý sa nazýva genotyp. Miesto, kde je gén na chromozóme, sa nazýva miesto. Pretože ľudia majú každý chromozóm dvojnásobne, každý gén sa vyskytuje aj dvakrát. Jedinou výnimkou z tohto sú X-chromozomálne gény u mužov, pretože Y-chromozóm nesie iba zlomok genetickej informácie nájdenej na X-chromozóme.

Rôzne gény, ktoré sú na rovnakom mieste, sa nazývajú alely. Na jednom mieste sa často nachádzajú viac ako dve rôzne alely. Potom sa hovorí o polymorfizme. Takáto alela môže byť jednoducho neškodným variantom (normálny variant), ale tiež patologickými mutáciami, ktoré môžu byť spúšťačom dedičného ochorenia.

Ak mutácia jedného génu postačuje na zmenu fenotypu, hovorí sa o monogénnom alebo Mendelovom dedičstve. Mnohé z dedičných vlastností sú však zdedené prostredníctvom niekoľkých vzájomne pôsobiacich génov, a preto je oveľa ťažšie ich študovať.

Pretože matka a otec každý odovzdávajú jeden z dvoch génov dieťaťu v Mendelovom dedičstve, vždy existujú štyri možné kombinácie v nasledujúcej generácii, pričom tieto môžu byť rovnaké aj vo vzťahu k jednej vlastnosti. Ak obidve alely jednotlivca majú rovnaký účinok na fenotyp, jednotlivec je homozygotný vo vzťahu k tejto charakteristike a charakteristika je zodpovedajúcim spôsobom plne vyjadrená.

Heterozygoti majú dve rôzne alely, ktoré môžu vzájomne interagovať rôznymi spôsobmi: Ak je jedna alela dominantná nad druhou, úplne potlačí jej expresiu a dominantný znak sa stane viditeľným vo fenotype. Potlačená alela sa nazýva recesívna.

V prípade dedičného dedičstva sa môžu obidve alely navzájom vyjadriť nedotknuté, zatiaľ čo v prípade stredného dedičstva existuje zmes oboch charakteristík. Dobrým príkladom je systém krvných skupín AB0, v ktorom A a B spolu dominujú, ale 0 nad sebou dominujú.

Aký je normálny súbor chromozómov u ľudí?

Ľudské bunky majú 22 pohlavne nezávislých párov chromozómov (autozómy) a dva pohlavné chromozómy (gonozómy), takže celkom 46 chromozómov tvorí jednu sadu chromozómov.

Autozómy sa zvyčajne dodávajú v pároch. Chromozómy páru majú podobný tvar a sekvenciu génov, a preto sa označujú ako homológne. Dva chromozómy X žien sú tiež homológne, zatiaľ čo muži majú chromozómy X a Y. Líšia sa vo forme a počte prítomných génov, takže už nemožno hovoriť o homológii.

Zárodočné bunky, t. J. Vajíčka a spermie, majú z dôvodu meiózy iba polovicu chromozómovej sady, konkrétne 22 jednotlivých autozómov a jeden gonozóm. Pretože zárodočné bunky fúzujú počas oplodnenia a niekedy zamieňajú celé segmenty (kríženie), vytvára sa nová kombinácia chromozómov (rekombinácia). Všetky chromozómy sa spoločne nazývajú karyotyp, ktorý je až na niekoľko výnimiek (pozri chromozómové aberácie) rovnaký u všetkých jedincov rovnakého pohlavia.

Tu nájdete všetko o tejto téme: Mitóza - jednoducho vysvetlené!

Prečo sú vždy páry chromozómov?

Na túto otázku možno v zásade odpovedať jednou vetou: Pretože sa ukázalo, že je prínosná. Prítomnosť párov chromozómov a princíp rekombinácie sú nevyhnutné pre dedičstvo z hľadiska sexuálnej reprodukcie. Týmto spôsobom môže úplne náhodne vyjsť úplne nový jedinec z genetického materiálu dvoch jedincov.

Tento systém výrazne zvyšuje rozmanitosť vlastností v rámci druhu a zaisťuje, že sa dokáže prispôsobiť zmeneným okolitým podmienkam oveľa rýchlejšie a flexibilnejšie, ako by bolo možné iba prostredníctvom mutácie a selekcie.

Dvojitá sada chromozómov má tiež ochranný účinok: ak by mutácia génu viedla k zlyhaniu funkcie, v druhom chromozóme je stále druh „záložnej kópie“. To nie je vždy dostatočné na to, aby organizmus kompenzoval poruchu, najmä ak je mutovaná alela dominantná, ale zvyšuje sa jej šanca. Okrem toho sa týmto spôsobom mutácia automaticky neprenáša na všetkých potomkov, čo druh chráni pred príliš radikálnymi mutáciami.

Čo je chromozómová mutácia?

Genetické defekty môžu vznikať z ionizujúceho žiarenia (napr. Röntgenové lúče), chemických látok (napríklad benzopyrénu v cigaretovom dyme), určitých vírusov (napríklad vírusov HP) alebo, s nízkou pravdepodobnosťou, môžu vzniknúť aj náhodne. Na jeho vývoji sa často podieľa niekoľko faktorov. V zásade sa také zmeny môžu vyskytovať vo všetkých telesných tkanivách, ale z praktických dôvodov sa analýza zvyčajne obmedzuje na lymfocyty (špeciálny typ imunitnej bunky), fibroblasty (bunky spojivového tkaniva) a bunky kostnej drene.

Mutácia chromozómov je hlavnou štrukturálnou zmenou v jednotlivých chromozómoch.Na druhej strane neprítomnosť alebo pridanie celých chromozómov by bola mutáciou genómu alebo ploidie, zatiaľ čo výraz génová mutácia sa vzťahuje na pomerne malé zmeny v géne. Termín chromozómová aberácia (latinská aberrare = odchýliť sa) je o niečo širší a zahŕňa všetky zmeny, ktoré sa dajú zistiť pomocou svetelného mikroskopu.

Mutácie môžu mať veľmi odlišné účinky:

Tiché mutácie, t. J. Mutácie, v ktorých zmena nemá žiadny vplyv na jednotlivca alebo ich potomstvo, sú dosť atypické pre chromozómové aberácie a častejšie sa vyskytujú v oblasti génových alebo bodových mutácií.
Strata funkčnej mutácie je vtedy, keď výsledkom mutácie je chybný a teda nefunkčný proteín alebo vôbec žiadny proteín.
Takzvané mutácie zosilnenia funkcie menia typ účinku alebo množstvo produkovaných proteínov takým spôsobom, že vznikajú úplne nové účinky. Na jednej strane je to rozhodujúci mechanizmus pre evolúciu a teda pre prežitie druhu alebo na objavenie sa nového druhu, ale na druhej strane, ako v prípade chromozómu Philadelphia, môže tiež rozhodujúcim spôsobom prispieť k rozvoju rakovinových buniek.

Najznámejšie z rôznych foriem chromozómových aberácií sú pravdepodobne numerické aberácie, pri ktorých sú jednotlivé chromozómy prítomné iba raz (monozómia) alebo dokonca trojnásobne (trizómia).

Ak sa to týka iba jedného chromozómu, nazýva sa aneuploidia a celá sada chromozómov je ovplyvnená polyploidiou (tri- a tetraploidia). Vo väčšine prípadov táto nesprávna distribúcia vzniká v priebehu vývoja zárodočných buniek v dôsledku neoddeľovania (neabisjunkcie) chromozómov počas delenia buniek (meióza). To vedie k nerovnomernému rozdeleniu chromozómov medzi dcérske bunky a tým k numerickej aberácii u vyvíjajúceho sa dieťaťa.

Monozómy nehmotných chromozómov (= autozómy) sú nezlučiteľné so životom, a preto sa nevyskytujú u žijúcich detí. S výnimkou trizómií 13, 18 a 21 autozomálne trizómy takmer vždy vedú k spontánnym potratom.

V každom prípade, na rozdiel od aberácií pohlavných chromozómov, ktoré môžu byť tiež nenápadné, vždy existujú vážne klinické príznaky a zvyčajne tiež viac či menej výrazné vonkajšie abnormality (dysmorphism).

K takémuto nesprávnemu rozdeleniu môže dôjsť aj neskôr v živote s mitotickým delením buniek (všetky bunky okrem zárodočných buniek). Pretože okrem postihnutých buniek existujú aj nezmenené bunky, hovorí sa o somatickej mozaike. Pod somatickými (grécky soma = telo) sa myslia všetky bunky, ktoré nie sú zárodočnými bunkami. Pretože je postihnutá iba malá časť buniek tela, príznaky sú zvyčajne omnoho miernejšie. Preto typy mozaiky často zostávajú dlho nezistené.

Tu nájdete všetko o tejto téme: Chromozómová mutácia

Čo je to chromozomálna aberácia?

Štrukturálna aberácia chromozómov v podstate zodpovedá definícii chromozómovej mutácie (pozri vyššie). Ak množstvo genetického materiálu zostane rovnaké a jednoducho sa rozdelí inak, hovorí sa o vyváženej aberácii.

K tomu často dochádza translokáciou, t.j. prenosom chromozómového segmentu na iný chromozóm. Ak ide o výmenu medzi dvoma chromozómami, hovoríme o recipročnej translokácii. Pretože na produkciu proteínov sú potrebné iba asi 2% genómu, je veľmi nízka pravdepodobnosť, že taký gén je v bode zlomu a tým stráca svoju funkciu alebo je v ňom narušený. Preto je táto vyvážená aberácia často nepovšimnutá a prenáša sa na niekoľko generácií.

To však môže viesť k nesprávnemu rozdeleniu chromozómov počas vývoja zárodočných buniek, čo môže mať za následok neplodnosť, spontánne potraty alebo potomstvo s nevyváženou aberáciou.

K nevyváženej aberácii však môže dôjsť aj spontánne, to znamená bez rodinnej anamnézy. Pravdepodobnosť, že sa dieťa narodí nažive s nevyváženou aberáciou, závisí do veľkej miery od postihnutých chromozómov a pohybuje sa medzi 0 a 60%. To vedie k strate (= delécii) alebo duplikácii (= duplikácii) chromozómového segmentu. V tejto súvislosti sa hovorí o čiastočných mono- a trizómiách.

V niektorých prípadoch sa vyskytujú spolu v dvoch rôznych oblastiach, pričom čiastočná monozómia je zvyčajne rozhodujúcejšia pre výskyt klinických príznakov. Toto sú významné príklady vymazania Syndróm mačacích výkrikov a syndróm Wolf-Hirschhorn.

Hovorí sa o mikrodelecii, keď zmenu už nie je možné určiť pomocou svetelného mikroskopu, t. J. Keď ide o stratu jedného alebo niekoľkých génov. Tento jav sa považuje za príčinu Praderovho-Williho syndrómu a Angelmanovho syndrómu a úzko súvisí s rozvojom retionoblastómu.

Translokácia Robertsona je zvláštnym prípadom:
Dva acrocentrické chromozómy (13, 14, 15, 21, 22) sa zjednocujú na svojej centromere a po strate krátkych ramien tvoria jeden chromozóm (pozri štruktúru). Aj keď to vedie k zníženému počtu chromozómov, nazýva sa to vyvážená aberácia, pretože strata krátkych ramien v týchto chromozómoch sa dá ľahko kompenzovať. Aj tu sú účinky často viditeľné iba v nasledujúcich generáciách, pretože existuje veľmi vysoká pravdepodobnosť potratov alebo živých detí s trizómiou.

Ak sa v chromozóme vyskytnú dve zlomy, môže sa stať, že stredný segment sa otočí o 180 ° a zabuduje do chromozómu. Tento proces, známy ako inverzia, je nevyvážený, iba ak bod zlomu leží v aktívnom géne (2% celkového genetického materiálu). V závislosti od toho, či je centromera vo vnútri alebo mimo invertovaného segmentu, je to peri- alebo paracentrická inverzia. Tieto zmeny môžu tiež prispieť k nerovnomernému rozloženiu genetického materiálu v zárodočných bunkách.

V paracentrickej inverzii, v ktorej centroméra nie je v invertovanom segmente, sa môžu objaviť aj zárodočné bunky s dvoma alebo žiadnymi centromérami. V dôsledku toho sa zodpovedajúci chromozóm stráca počas prvých bunkových delení, čo takmer určite vedie k potratu.

Inzercia sa týka inkorporácie fragmentu chromozómu inde. Aj v tomto prípade sú potomkovia postihnutí predovšetkým podobným spôsobom. Krúžkový chromozóm sa môže vyskytnúť najmä po delécii koncových kusov. Typ a veľkosť sekvencií sú rozhodujúce pre závažnosť symptómov. Okrem toho to môže viesť k nesprávnemu rozdeleniu, a tým aj k mozaikovým typom v bunkách tela.

Ak sa chromozóm metafázy nesprávne delí počas delenia buniek, môžu vzniknúť izochromozómy. Jedná sa o dva presne rovnaké chromozómy, ktoré pozostávajú iba z dlhých alebo iba krátkych ramien. V prípade chromozómu X sa to môže prejaviť ako Ulrich-Turnerov syndróm (monozómia X).

Prečítajte si viac o tejto téme: Chromozomálna aberácia

Trizómia 21

Trizómia 21, známejšia ako Downov syndróm, je pravdepodobne najbežnejšou numerickou chromozomálnou aberáciou medzi živými pôrodmi, pričom častejšie sa vyskytujú muži (1,3: 1).

Pravdepodobnosť výskytu trizómie 21 závisí od rôznych demografických faktorov, ako je priemerný vek matiek pri narodení a mierne sa líši v závislosti od regiónu.

95% trizómie 21 vzniká v dôsledku chyby delenia v súvislosti s meiózou (delenie zárodočných buniek), menovite nedisjunkciou, t. J. Neschopnosťou oddeliť sestry chromatidy.

Nazývajú sa ako trizómia zadarmo a vyskytujú sa 90% v materskom, 5% v otcovskom a ďalších 5% v embryonálnom genóme.

Ďalšie 3% sú výsledkom nevyvážených translokácií buď na chromozóme 14 alebo ako 21; Translokácia, vytvorenie normálneho a dvojitého chromozómu 21. Zostávajúce 2% sú mozaikové typy, u ktorých sa v zárodočných bunkách nevyskytla trizómia, a preto neovplyvňuje všetky bunky tela. Mozaikové typy sú často také mierne, že môžu zostať dlho úplne nezistené.

V každom prípade by sa malo vykonať vyšetrenie chromozómov, aby sa rozlíšila symptomaticky identická voľná trizómia od prípadne zdedenej translokačnej trizómie. Potom môže nasledovať rodinná história predchádzajúcich generácií.

Zaujíma vás táto téma? Prečítajte si o tom ďalší článok: Trizómia 21

Trizómia 13

Trizómia 13 alebo Patauov syndróm má frekvenciu 1: 5 000 a je omnoho vzácnejšia ako Downov syndróm. Príčiny (bezplatné trizómie, translokácie a typy mozaiky) a ich percentuálne rozdelenie sú však do značnej miery rovnaké.

Teoreticky by takmer všetky prípady mohli byť diagnostikované prenatálne pomocou ultrazvuku alebo testu PAPP-A. Pretože test PAPP-A nie je nevyhnutne súčasťou rutinných vyšetrení, pred narodením je diagnostikovaných približne 80% prípadov v strednej Európe.

Na ultrazvuku je už možné vidieť zvyšky z rastu, bilaterálnu rozštepnú peru a podnebie a nezvyčajne malé oči (mikroftalmia). Okrem toho sú zvyčajne prítomné malformácie predného mozgu a tváre rôznych stupňov závažnosti (holoprosencefalia).

Zatiaľ čo v tvare mriežky sú mozgové hemisféry takmer úplne oddelené a vytvárajú sa laterálne komory, v semi-profilovej forme sa často oddeľuje iba zadná časť mozgu a postranné komory chýbajú. V najťažšej forme, alobarovej forme, nedochádza k oddeleniu mozgových hemisfér.

Dojčatá s polo- alebo alobarovým tvarom zvyčajne zomierajú bezprostredne po narodení. Po jednom mesiaci je miera úmrtnosti okolo 50% živonarodených detí. Do veku 5 rokov sa miera úmrtnosti na trizómiu 13 zvyšuje na 90%. V dôsledku malformácií v mozgu zostávajú chorí vo väčšine prípadov pripútaní na celý život a nemôžu hovoriť, preto sú odkázaní na úplnú starostlivosť. Okrem toho môžu existovať aj rozsiahle fyzické prejavy Trismoie 13.

Prečítajte si viac o téme na: Trizómia 13 u nenarodeného dieťaťa

Trizómia 16

V zásade je trizómia 16 najbežnejšou trizómiou (okolo 32% všetkých trizómov), ale živé deti s trizómiou 16 sú veľmi zriedkavé. Živé pôrody sa vo všeobecnosti vyskytujú iba pri parciálnych trizómiách alebo mozaikových typoch. Medzi trizómami je najčastejšie zodpovedný za mŕtvo narodené zvieratá: 32 zo 100 potratov kvôli chromozomálnym aberáciám možno vystopovať späť k tejto forme trizómie.

Preto boli dokumentované hlavne prenatálne, t. J. Prenatálne identifikovateľné charakteristiky. Pozoruhodné sú tu rôzne srdcové defekty, spomalený rast, jedna pupočníková artéria (inak dvojitá) a zvýšená priehľadnosť krku, čo sa vysvetľuje akumuláciou tekutín v dôsledku ešte nie celkom rozvinutého lymfatického systému a zvýšenou elasticitou kože v tejto oblasti. Okrem toho fyziologická pupočná kýla, t.j. dočasné premiestnenie veľkej časti čreva pupkom smerom von, často nereaguje správne, čo je známe ako omphalocele alebo zlomenie pupočnej šnúry.

Na ultrazvuku môže byť často zistená aj kontraktúra so skríženými prstami. U niekoľkých živonarodených detí je zrejmá všeobecná svalová hypotenzia, t.j. celková svalová slabosť. To vedie k oslabeniu pitia a môže sa zabezpečiť, že dieťa sa musí kŕmiť umelo. Často sa vyskytuje ryha so štyrmi prstami, ktorá je charakteristická pre trizómiu. Aj tu frekvencia výskytu trizómie priamo súvisí s vekom matky.

Trizómia 18

Edwardsov syndróm, t. J. Trizómia 18, sa vyskytuje s frekvenciou 1: 3000. Pri prenatálnej diagnostike je to rovnaké ako pri Patauovom syndróme: Aj tu by rovnaké vyšetrenia umožnili nájsť všetkých pacientov pred narodením úplne. Príčiny a ich distribúcia sa majú porovnávať s inými trizómami (pozri trizómiu 21).

Okrem toho v trizómii 18 existujú aj parciálne trizómy, ktoré podobne ako mozaické typy vedú k oveľa miernejším klinickým kurzom. Súvisiace dysmorfizmy sú tiež mimoriadne charakteristické pre Edwardsov syndróm: Pri narodení majú pacienti výrazne zníženú telesnú hmotnosť o 2 kg (normálna: 2,8 - 4,2 kg), ustupujúce široké čelo, spravidla nedostatočne rozvinutú dolnú polovicu tváre s malým otvorom v ústach. , úzke očné viečka a otočené dozadu, uši so zmenami tvaru (faunské ucho). Okrem toho je chrbát hlavy nezvyčajne dobre vyvinutý pre novorodenca. Rebrá sú nezvyčajne úzke a krehké. Novorodenci majú tiež trvalé napätie (tón) celej svaloviny, ktorá však po prvých týždňoch prežívajúcich ustupuje.

Ďalším charakteristickým znakom je kríženie 2. a 5. prsta nad 3. a 4. prstom s celkovým počtom zatlčených prstov, zatiaľ čo chodidlá sú nezvyčajne dlhé (prepadnuté), majú zvlášť výraznú pätu, zakrpatené nechty na nohách a zadnú špičku.

Závažné malformácie orgánov sú časté a vyskytujú sa zvyčajne v kombinácii: defekty srdca a obličiek, nesprávna skladba (malrotácia) čreva, adhézia peritoneum (mesenterium commune), oklúzia pažeráka (ezofágová atrézia) a mnoho ďalších.

V dôsledku týchto malformácií je miera úmrtnosti v priebehu prvých 4 dní okolo 50%, iba okolo 5 až 10% žije viac ako rok. Prežitie do dospelosti je absolútnou výnimkou: intelektuálne postihnutie je v každom prípade veľmi výrazné a nemôže hovoriť, je pripútané na lôžko a inkontinentné, takže úplne závisí od vonkajšej pomoci.

Podrobnejšie informácie o trizómii 18 nájdete aj v našom podrobnom článku na túto tému:

Trizómia 18 (Edwardsov syndróm)
Trizómia 18 u nenarodeného dieťaťa

Trizómia X

Trizómia X je najnápadnejšou formou numerickej chromozomálnej aberácie. Vzhľad postihnutých osôb, ktoré sú logicky všetky ženy, sa veľmi nelíši od ostatných žien. Niektoré sú viditeľné, pretože sú obzvlášť vysoké a majú trochu „bacuľaté“ rysy tváre. Duševný vývoj môže byť tiež do značnej miery normálny, od normálnych hraníc po mierne mentálne postihnutie.

Tento nedostatok spravodajských informácií je však o niečo závažnejší ako v prípade ostatných trojíc pohlavných chromozómov (XXY a XYY). S frekvenciou 1: 1 000 to vlastne nie je tak zriedkavé, ale keďže trizómia zvyčajne nie je spojená s klinicky významnými príznakmi, väčšina žien s týmto ochorením pravdepodobne nebude nikdy diagnostikovaná po celý život.

Dopravcovia sú väčšinou objavení náhodou počas rodinnej prehliadky alebo počas prenatálnej diagnostiky. Plodnosť sa môže mierne znížiť a miera aberácií pohlavných chromozómov v budúcej generácii sa môže mierne zvýšiť, takže ak chcete mať deti, odporúča sa genetické poradenstvo.

Rovnako ako u ostatných trizómií sa trizómia X najčastejšie vyvíja ako voľná trizómia, t. J. Kvôli nedostatku delenia (ndisjunkcie) sesterských chromatidov. Aj tu zvyčajne vzniká počas dozrievania materských vajíčok, hoci pravdepodobnosť sa s vekom zvyšuje.

Fragile X Syndrome

Fragile X syndróm alebo Martin Bell syndróm je u mužov preferovaný, pretože majú iba jeden chromozóm X, a preto sú touto zmenou viac postihnuté.

Vyskytuje sa s frekvenciou 1: 1250 medzi živými narodenými mužmi v jednom roku, čo z neho robí najbežnejšiu formu nešpecifickej mentálnej retardácie, t. J. Všetky mentálne postihnutia, ktoré nemožno popísať špeciálnym syndrómom s typickými príznakmi.

Krehký syndróm X sa zvyčajne môže vyskytovať aj u dievčat v trochu slabšej forme, čo je spôsobené náhodnou inaktiváciou jedného z chromozómov X. Čím vyšší je podiel vypnutého zdravého chromozómu X, tým sú príznaky silnejšie.

Vo väčšine prípadov sú však ženy nositeľmi premutácie, ktorá ešte nespôsobuje žiadne klinické príznaky, ale masívne zvyšuje pravdepodobnosť úplnej mutácie u svojich synov. Vo veľmi zriedkavých prípadoch môžu byť muži nositeľmi premutácie, ktorú potom môžu preniesť iba na dcéry, ale sú zvyčajne klinicky zdraví (Shermanov paradox).

Tento syndróm je vyvolaný extrémne zvýšeným počtom trojíc CGG (určitá sekvencia báz) v géne FMR (krehká retardácia na krehkom mieste), namiesto 10 až 50 kópií, premutácia 50-200, s úplnou expresiou 200 - 2 000 kópií.

Pod svetelným mikroskopom to vyzerá ako zlom v dlhej paži, čo syndrómu pomenovalo jeho meno. To vedie k deaktivácii postihnutého génu, čo zase spôsobuje príznaky.

Postihnutí ľudia vykazujú spomalený vývoj reči a pohybu a môžu prejavovať problémy so správaním, ktoré môžu viesť k hyperaktivite, ale aj autizmu.Čisto vonkajšie abnormality (príznaky dysmorfizmu) sú dlhou tvárou s výraznou bradou a vyčnievajúcimi ušami. Pri puberte sú semenníky často značne zväčšené (makroorchidia) a rysy tváre sú hrubšie. Medzi ženskými nositeľmi premutácie je mierna akumulácia psychologických abnormalít a obzvlášť skorá menopauza.

Čo je chromozómová analýza?

Chromozómová analýza je proces v cytogenetike, pomocou ktorého je možné detegovať numerické alebo štrukturálne aberácie chromozómov.

Takáto analýza by sa použila napríklad vtedy, ak existuje okamžité podozrenie na chromozomálny syndróm, t. alebo leukémia).

To zvyčajne vyžaduje lymfocyty, špeciálny typ imunitnej bunky, ktorá sa získava z krvi pacienta. Pretože týmto spôsobom je možné získať iba pomerne malé množstvo, bunky sa stimulujú, aby sa delili s fytohemaglutinínom a lymfocyty sa potom môžu pestovať v laboratóriu.

V niektorých prípadoch sa namiesto toho odoberú vzorky (biopsia) z kože alebo miechy a použije sa podobný postup. Cieľom je získať čo najviac materiálu DNA, ktorý je v súčasnosti v strede delenia buniek. V metafáze sú všetky chromozómy usporiadané v jednej úrovni približne v strede bunky, aby boli v ďalšom kroku anafázy pritiahnuté k opačným stranám (pólom) bunky.

V tomto okamihu sú chromozómy obzvlášť pevne zabalené (vysoko kondenzované). Pridá sa kolchicín jedu vretena, ktorý pracuje presne v tejto fáze bunkového cyklu, takže sa hromadia chromozómy metafázy. Potom sa izolujú a zafarbia pomocou špeciálnych metód farbenia.

Najbežnejšia je bandáž GTG, pri ktorej sú chromozómy ošetrené trypsínom, tráviacim enzýmom a pigmentom Giemsa. Obzvlášť husto zabalené oblasti a oblasti bohaté na adenín a tymín sú zobrazené tmavo.

Výsledné G-pásy sú charakteristické pre každý chromozóm a zjednodušene sa považujú za oblasti s menším počtom génov. Obrázok chromozómov zafarbených týmto spôsobom sa urobí pri tisícnásobnom zväčšení a pomocou počítačového programu sa vytvorí karyogram. Okrem vzoru pásov sa používa veľkosť chromozómu a poloha centroméry na pomocné usporiadanie chromozómov. Existujú aj iné spôsoby bandáže, ktoré môžu mať veľmi odlišné výhody.