Anatómia-Lexikón

Chromozómy

Definícia - čo sú chromozómy?

Genetická výbava bunky je uložená vo forme DNA (deoxyribonukleová kyselina) a jej báz (adenín, tymín, guanín a cytozín). Vo všetkých eukaryotických bunkách (zvieratá, rastliny, huby) je tento prítomný v bunkovom jadre vo forme chromozómov. Chromozóm pozostáva z jednej koherentnej molekuly DNA, ktorá je spojená s určitými proteínmi.

Názov chromozóm je odvodený z gréčtiny a možno ho zhruba preložiť ako „farebné telo“. Tento názov pochádza zo skutočnosti, že veľmi skoro v dejinách cytológie (1888) sa vedcom podarilo farbiť ich pomocou špeciálnych základných farbív a identifikovať ich vo svetelnom mikroskope. Skutočne sú však viditeľné iba v určitom okamihu bunkového cyklu, mitóze (v zárodočných bunkách, meióze), keď je chromozóm obzvlášť hustý (kondenzovaný).

Ako sa vytvárajú chromozómy?

Keby bola celá dvojitá špirála DNA bunky, to znamená asi 3,4 x 109 párov báz, navzájom spojené, 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 navinutá alebo špirálovitá niekoľkokrát veľmi špecifickým spôsobom.

Dôležitú úlohu v tom majú históny, špeciálna forma bielkovín. Existuje celkom 5 rôznych histónov: H1, H2A, H2B, H3 a H4. Dva z posledných štyroch histónov sa spoja a vytvoria valcovitú štruktúru, oktamér, okolo ktorej sa dvojitá špirála vinie asi dvakrát (= super špirála). H1 sa pripája k tejto štruktúre, aby ju stabilizovala.

Tento komplex DNA, oktaméru a H1 sa nazýva nukleozóm. Niekoľko z týchto nukleozómov je teraz „ako reťazec perál“ v relatívne krátkych intervaloch (10 - 60 párov báz) za sebou. Úseky medzi chromozómami sa nazývajú spacerová DNA. Jednotlivé nukleozómy teraz prichádzajú do kontaktu opäť prostredníctvom H1, čo vytvára ďalšiu špirálu a tým aj kompresiu.

Výsledný reťazec sa zase nachádza v slučkách, ktoré sú stabilizované hlavným reťazcom vyrobeným z kyslých nehistónových proteínov, známych tiež ako hertóny. Tieto slučky sú zase prítomné v špirálach stabilizovaných bielkovinami, čo vedie k poslednej fáze kompresie. Tento vysoký stupeň kompresie sa však vyskytuje iba v kontexte delenia buniek počas mitózy.

V tejto fáze môžete tiež vidieť charakteristický tvar chromozómov, ktorý sa skladá z dvoch chromatidov. Miesto, kde sú spojené, sa nazýva centroméra. Rozdeľuje každý chromafóm metafázy na dve krátke a dve dlhé ramená, ktoré sa tiež nazývajú ramená p a q.
Ak centroméra leží zhruba v strede chromozómu, nazýva sa metacentrický chromozóm, ak leží úplne na jednom z koncov akrocentrického chromozómu. Tie medzi nimi sa nazývajú submetacentrické chromozómy. Tieto rozdiely, ktoré už možno vidieť pod svetelným mikroskopom, spolu s dĺžkou umožňujú počiatočnú klasifikáciu chromozómov.

Čo sú to teloméry?

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

Takže teloméry sú v istom zmysle nárazníkom, ktorý delením oddiali bod, v ktorom bunka stratí dôležité informácie. Ak majú teloméry bunky menej ako 4 000 párov báz, je zahájená programovaná smrť bunky (apoptóza). Tým sa zabráni šíreniu chybného genetického materiálu v organizme. Niekoľko buniek má telomerázy, to znamená enzýmy, ktoré sú schopné opäť predĺžiť telomery.

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

Všetko o téme si prečítajte tu: Telomeres - Anatomy, Function & Diseases

Čo je to chromatín?

Chromatín označuje celý obsah bunkového jadra, ktorý môže byť zafarbený bázou. Preto tento výraz okrem DNA zahrnuje aj určité proteíny, napríklad históny a hertóny (pozri štruktúru), ako aj určité fragmenty RNA (hn a snRNA).

V závislosti od fázy v bunkovom cykle alebo od genetickej aktivity je tento materiál k dispozícii v rôznych hustotách. Hustšia forma sa nazýva heterochromatín. Pre ľahšie pochopenie by sa dalo považovať za „úložnú formu“ a tu opäť rozlišovať medzi konštitutívnym a fakultatívnym heterochromatínom.

Konštitutívny heterochromatín je najhustejšia forma, ktorá je prítomná vo všetkých fázach bunkového cyklu v najvyššej úrovni kondenzácie. Tvorí asi 6,5% ľudského genómu a je lokalizovaný hlavne v blízkosti centromér a koncov ramien chromozómov (teloméry) v malej miere, ale aj na iných miestach (hlavne chromozómy 1, 9, 16, 19 a Y) . Okrem toho sa väčšina konštitutívneho heterochromatínu nachádza v blízkosti jadrovej membrány, to znamená na okrajoch bunkového jadra. Priestor v strede je vyhradený pre aktívny chromatín, euchromatín.

Fakultatívne heterochromatín je o niečo menej hustý a je možné ho aktivovať a deaktivovať podľa potreby alebo v závislosti od stupňa vývoja. Dobrým príkladom toho je druhý chromozóm X v ženských karyotypoch. Pretože jeden chromozóm X je v podstate postačujúci na prežitie bunky, čo je v konečnom dôsledku dostatočné pre mužov, jeden z nich je v embryonálnej fáze deaktivovaný. deaktivovaný chromozóm X je známy ako Barrovo telo.

Iba počas bunkového delenia, v rámci mitózy, úplne kondenzuje, čím dosahuje najvyššiu kompresiu v metafáze. Pretože sa však rôzne gény čítajú odlišne často - koniec koncov, nie každý proteín je vyžadovaný vždy v rovnakom množstve - rozlišuje sa aj tu medzi aktívnym a neaktívnym euchromatínom.

Prečítajte si viac o tomto pod: Chromatín

Haploidné chromozómy

Haploid (grécky haploos = slobodný) znamená, že všetky chromozómy bunky sú prítomné jednotlivo, t. J. Nie v pároch (diploidných), ako je to zvyčajne bežné. Toto je prirodzený stav všetkých vajíčok a spermií, v ktorých sa dve identické chromatidy spočiatku neoddelia v priebehu prvej meiózy, ale namiesto toho sa najskôr 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 obidve chromatidy od seba oddelené.

Polyénové chromozómy

Polyénový chromozóm je chromozóm tvorený veľkým počtom geneticky identických chromatidov. Pretože také chromozómy sú dobre viditeľné aj pri menšom zväčšení, niekedy sa označujú ako obrovské chromozómy. Predpokladom toho je endoreplikácia, pri ktorej sa chromozómy v bunkovom jadre niekoľkokrát množia bez toho, aby došlo k bunkovému deleniu.

Aké sú funkcie chromozómov?

Chromozóm ako organizačná jednotka nášho genómu slúži predovšetkým na zabezpečenie rovnomerného rozdelenia zdvojeného genómu medzi dcérske bunky počas bunkového delenia. Za týmto účelom stojí za to sa bližšie pozrieť na mechanizmy bunkového delenia alebo bunkový cyklus:

Bunka trávi väčšinu bunkového cyklu v medzifáze, čo znamená celé časové obdobie, v ktorom sa bunka hneď nerozdelí. To je zase rozdelené na fázy G1, S a G2.

Fáza G1 (G ako v medzere, t. J. Medzera) okamžite nasleduje po bunkovom delení. Tu sa bunka opäť zväčšuje a vykonáva všeobecné metabolické funkcie.

Odtiaľto môže tiež prejsť do fázy G0. To znamená, že sa mení na štádium, ktoré už nie je schopné delenia, a v normálnych prípadoch sa tiež veľmi mení, aby splnilo veľmi špecifickú funkciu (diferenciácia buniek). Na splnenie týchto úloh sa veľmi špecifické gény čítajú intenzívnejšie, iné menej alebo vôbec.

Ak segment DNA nie je dlho potrebný, nachádza sa často v častiach chromozómov, ktoré sú dlho husto zabalené (pozri chromatín). Na jednej strane to má za cieľ úsporu miesta, ale okrem iných mechanizmov génovej regulácie je to aj ďalšia ochrana pred náhodným prečítaním. Bolo však tiež pozorované, že za veľmi špecifických podmienok môžu diferencované bunky z fázy GO znova vstúpiť do cyklu.

Po fáze G1 nasleduje fáza S, to znamená fáza, v ktorej sa syntetizuje nová DNA (replikácia DNA). Tu musí byť celá DNA v najvoľnejšej forme, to znamená, že všetky chromozómy sú úplne rozvinuté (pozri štruktúru).

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

Každý chromozóm teraz pozostáva z dvoch chromatíd namiesto jednej, takže môže neskôr počas mitózy nadobudnúť charakteristický tvar X (striktne povedané, tvar X sa vzťahuje iba na metacentrické chromozómy). V nasledujúcej fáze G2 nastáva okamžitá príprava na delenie buniek. Patrí sem aj podrobná kontrola chýb replikácie a zlomov vlákien, ktoré je možné 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 tvorba dvoch geneticky identických dcérskych buniek.
Meióza má na druhej strane účel generovať geneticky odlišné bunky:
V prvom kroku sa rozdelia zodpovedajúce (homológne), ale nie identické chromozómy. Až v ďalšom kroku sa chromozómy, ktoré pozostávajú z dvoch identických chromatidov, oddelia a znovu distribuujú do dvoch dcérskych buniek, takže z jednej prekurzorovej bunky nakoniec vzniknú štyri zárodočné bunky s rôznym genetickým materiálom.

Forma a štruktúra chromozómov sú nevyhnutné pre obidva mechanizmy: Špeciálne „proteínové vlákna“, takzvané vretenové aparáty, sa pripájajú k vysoko kondenzovaným chromozómom a jemnou reguláciou vyťahujú chromozómy zo strednej roviny (rovníková rovina). na opačné póly bunky okolo jedného, aby sa zabezpečila rovnomerná distribúcia. Aj malé zmeny v mikroštruktúre chromozómov tu môžu mať vážne následky.

U všetkých cicavcov pomer pohlavných chromozómov X a Y určuje aj pohlavie potomka. V zásade všetko závisí od toho, či spermie, ktoré sa spoja s vajíčkovou bunkou, majú chromozóm X alebo Y. Pretože obe formy spermií sa produkujú vždy v presne rovnakom rozsahu, pravdepodobnosť je vždy vyvážená pre obe pohlavia. Tento náhodný systém zaručuje rovnomernejšie rozdelenie pohlaví, ako by to bolo napríklad v prípade faktorov prostredia, ako je teplota.

Zistite viac o téme: Delenie bunkových jadier

Ako sa genetická výbava prenáša cez chromozómy?

Dnes vieme, že vlastnosti sa dedia prostredníctvom génov, ktoré sú v bunkách uložené vo forme DNA. Tieto sú následne rozdelené do 46 chromozómov, na ktorých je distribuovaných 25 000 - 30000 ľudských génov.

Okrem samotnej vlastnosti, ktorá sa nazýva fenotyp, existuje aj genetický ekvivalent, ktorý sa nazýva genotyp. Miesto, kde je gén na chromozóme, sa nazýva lokus. Pretože ľudia majú dvojnásobok každého chromozómu, každý gén sa vyskytuje tiež dvakrát. Jedinou výnimkou sú X-chromozomálne gény u mužov, pretože Y-chromozóm nesie iba zlomok genetickej informácie nachádzajúcej sa na X-chromozóme.

Rôzne gény, ktoré sú na rovnakom mieste, sa nazývajú alely. Často sa na jednom mieste nachádzajú viac ako dve rôzne alely. Jeden potom hovorí o polymorfizme. Takou alelou môže byť jednoducho neškodný variant (normálny variant), ale aj patologické mutácie, ktoré môžu byť spúšťačom dedičného ochorenia.

Ak je mutácia jedného génu dostatočná na zmenu fenotypu, hovorí sa o monogénnej alebo mendelovskej dedičnosti. Mnohé z dedičných znakov sa však dedia prostredníctvom niekoľkých interagujúcich génov, a preto je ich štúdium oveľa ťažšie.

Pretože matka a otec odovzdávajú dieťaťu v mendelovskom dedičstve jeden zo svojich dvoch génov, v budúcej generácii vždy existujú štyri možné kombinácie, pričom tieto môžu byť rovnaké aj vo vzťahu k jednej vlastnosti. Ak majú obidve alely jedinca rovnaký účinok na fenotyp, je jedinec vo vzťahu k tejto charakteristike homozygotný a charakteristika je zodpovedajúcim spôsobom úplne vyjadrená.

Heterozygoti majú dve rôzne alely, ktoré môžu navzájom interagovať rôznymi spôsobmi: Ak je jedna alela dominantná nad druhou, úplne potláča svoju expresiu a dominantná vlastnosť sa stáva viditeľnou vo fenotype. Potlačená alela sa nazýva recesívna.

V prípade dedičstva po kodanantovi sa môžu obidve alely prejaviť navzájom nedotknuté, zatiaľ čo v prípade prechodného dedičstva existuje kombinácia obidvoch vlastností. Dobrým príkladom toho je systém krvných skupín AB0, v ktorom sú A a B navzájom dominantné, ale 0 sú navzájom dominantné.

Aká je normálna sada chromozómov u ľudí?

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

Autozómy zvyčajne prichádzajú v pároch. Chromozómy páru majú podobný tvar a postupnosť génov, a preto sa označujú ako homológne. Dva chromozómy X u žien sú tiež homológne, zatiaľ čo muži majú chromozóm X a Y. Líšia sa formou a počtom prítomných génov tak, že človek už nemôže hovoriť o homológii.

Zárodočné bunky, t. J. Vajíčko a spermie, majú iba polovicu chromozómu nastaveného v dôsledku meiózy, konkrétne 22 jednotlivých autozómov a každý po jednom gonozóme. Pretože sa pohlavné bunky počas oplodnenia spájajú a niekedy zamieňajú celé segmenty (kríženie), vytvára sa nová kombinácia chromozómov (rekombinácia). Všetky chromozómy sa dohromady nazývajú karyotyp, ktorý je až na pár výnimiek (pozri chromozómové aberácie) u všetkých jedincov rovnakého pohlavia identický.

Tu sa dozviete všetko o danej téme: Mitóza - jednoducho vysvetlené!

Prečo vždy existujú páry chromozómov?

V zásade možno na túto otázku odpovedať jednou vetou: Pretože sa ukázalo, že je prospešná.Prítomnosť párov chromozómov a princíp rekombinácie sú pre dedičstvo z hľadiska pohlavného rozmnožovania nevyhnutné. Takto môže z genetického materiálu dvoch jedincov náhodne vzniknúť úplne nový jedinec.

Tento systém enormne zvyšuje rozmanitosť vlastností druhu a zaisťuje, že sa dokáže adaptovať na zmenené podmienky prostredia oveľa rýchlejšie a pružnejšie, ako by to bolo možné iba pomocou mutácie a selekcie.

Dvojitá sada chromozómov má tiež ochranný účinok: ak by mutácia génu viedla k zlyhaniu funkcie, v druhom chromozóme stále existuje akási „záložná kópia“. To nie je vždy dostatočné na to, aby organizmus kompenzoval nesprávnu funkciu, najmä ak je mutovaná alela dominantná, ale zvyšuje sa jej pravdepodobnosť. Týmto spôsobom sa navyše mutácia neprenáša automaticky na všetkých potomkov, čo zase chráni druh pred príliš radikálnymi mutáciami.

Čo je to chromozómová mutácia?

Genetické chyby môžu vzniknúť z ionizujúceho žiarenia (napr. Röntgenové lúče), chemických látok (napr. Benzopyrénu v cigaretovom dyme), určitých vírusov (napr. Vírusy HP) alebo s nízkou pravdepodobnosťou môžu vzniknúť aj čisto náhodne. Na jeho vývoji sa často podieľa niekoľko faktorov. V zásade sa tieto zmeny môžu vyskytnúť vo všetkých tkanivách tela, ale z praktických dôvodov sa analýza obvykle obmedzuje na lymfocyty (špeciálny typ imunitných buniek), fibroblasty (bunky spojivového tkaniva) a bunky kostnej drene.

Chromozómová mutácia je hlavnou štrukturálnou zmenou v jednotlivých chromozómoch. Neprítomnosť alebo pridanie celých chromozómov by na druhej strane bola genómová alebo ploidná mutácia, zatiaľ čo termín génová mutácia označuje pomerne malé zmeny v géne. Pojem chromozómová aberácia (latinsky aberrare = odchýliť sa) je trochu širší a zahŕňa všetky zmeny, ktoré je možné zistiť pomocou svetelného mikroskopu.

Mutácie môžu mať veľmi odlišné účinky:

Tiché mutácie, to znamená mutácie, pri ktorých zmena nemá žiadny vplyv na jednotlivca alebo na ich potomkov, sú pre atypické chromozómové aberácie skôr atypické a vyskytujú sa častejšie v oblasti génových alebo bodových mutácií.
Jeden hovorí o mutácii straty funkcie, keď výsledkom mutácie je nesprávne poskladaný a teda nefunkčný proteín alebo žiadny proteín.
Takzvané mutácie zosilnenia funkcie menia typ účinku alebo množstvo produkovaných proteínov tak, že vznikajú úplne nové účinky. Na jednej strane je to rozhodujúci mechanizmus pre evolúciu, a teda pre prežitie druhu alebo pre vznik nových druhov, ale na druhej strane, rovnako ako v prípade chromozómu Philadelphia, môže tiež rozhodujúcim spôsobom prispieť k vývoj rakovinových buniek.

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

Ak to platí iba pre jeden chromozóm, nazýva sa to aneuploidia a celá chromozómová sada je ovplyvnená polyploidiou (tri- a tetraploidia). Vo väčšine prípadov táto nesprávna distribúcia vzniká v priebehu vývoja zárodočných buniek prostredníctvom nedelenia (nedisjunkcie) chromozómov počas bunkového delenia (meióza). To vedie k nerovnomernej distribúcii chromozómov na dcérskych bunkách a tým k numerickej aberácii u dieťaťa.

Monozómie nepohlavných chromozómov (= autozómy) sú nezlučiteľné so životom, a preto sa nevyskytujú u živých detí. S výnimkou trizómií 13, 18 a 21 vedú autozomálne trizómie takmer vždy k spontánnym potratom.

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

Takáto nesprávna distribúcia sa môže vyskytnúť aj neskôr v živote s delením mitotických buniek (všetky bunky okrem zárodočných buniek). Pretože okrem postihnutých buniek existujú aj nezmenené bunky, hovorí sa o somatickej mozaike. So somatickým (grécky soma = telo) sa myslia všetky bunky, ktoré nie sú zárodočnými bunkami. Pretože je ovplyvnená iba malá časť buniek tela, príznaky sú zvyčajne oveľa miernejšie. Preto typy mozaiky často zostávajú dlho nezistené.

Tu sa dozviete všetko o danej téme: Mutácia chromozómov

Čo je chromozomálna aberácia?

Štrukturálna chromozómová aberácia v podstate zodpovedá definícii chromozómovej mutácie (pozri vyššie). Ak množstvo genetického materiálu zostáva rovnaké a je jednoducho distribuované inak, hovorí sa o vyváženej aberácii.

Často sa to deje pomocou translokácie, to znamená prenosu chromozómového segmentu do iného chromozómu. Ak ide o výmenu medzi dvoma chromozómami, hovorí sa o vzájomnej translokácii. Pretože na produkciu proteínov sú potrebné iba asi 2% genómu, je veľmi nízka pravdepodobnosť, že takýto gén je na hranici zlomu, a tým stráca svoju funkciu alebo je v ňom narušený. Preto takáto vyvážená aberácia často zostáva nepovšimnutá a prenáša sa niekoľko generácií.

To však môže viesť k nesprávnej distribúcii chromozómov počas vývoja zárodočných buniek, čo môže viesť k neplodnosti, spontánnym potratom alebo potomkom s nevyváženou aberáciou.

K nevyváženej odchýlke môže dôjsť aj spontánne, teda bez rodinnej anamnézy. Pravdepodobnosť, že sa dieťa narodí živé s nevyváženou aberáciou, veľmi závisí 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 aj o čiastočných mono- a trizómiách.

V niektorých prípadoch sa vyskytujú spoločne v dvoch rôznych oblastiach, pričom pre výskyt klinických príznakov je obvykle rozhodujúcejšia čiastočná monozómia. Toto sú prominentné príklady vypustenia Syndróm mačacieho výkriku a Wolf-Hirschhornov syndróm.

Jeden hovorí o mikrodelecii, keď zmenu už nie je možné určiť pomocou svetelného mikroskopu, teda keď ide o stratu jedného alebo niekoľkých génov. Tento jav sa považuje za príčinu Prader-Williho syndrómu a Angelmanovho syndrómu a úzko súvisí s vývojom retionoblastómu.

Robertsonova translokácia je zvláštny prípad:
Dva akrocentrické chromozómy (13, 14, 15, 21, 22) sa spoja vo svojej centromere a tvoria jediný chromozóm po strate krátkych ramien (pozri štruktúru). Aj keď to má za následok znížený počet chromozómov, označuje sa to ako vyvážená aberácia, pretože strata krátkych ramien v týchto chromozómoch sa dá ľahko kompenzovať. Aj tu sú účinky často viditeľné až v nasledujúcich generáciách, pretože existuje veľmi vysoká pravdepodobnosť potratov alebo živých detí s trizómiou.

Ak sú v chromozóme dve zlomy, môže sa stať, že prostredný segment sa otočí o 180 ° a zabuduje sa do chromozómu. Tento proces, známy ako inverzia, je nevyvážený, iba ak bod zlomu leží v aktívnom géne (2% z celkového genetického materiálu). V závislosti od toho, či je centroméra vo vnútri alebo mimo obráteného segmentu, ide o peri- alebo paracentrickú inverziu. Tieto zmeny môžu tiež prispieť k nerovnomernému rozloženiu genetického materiálu na zárodočné bunky.

Pri paracentrickej inverzii, pri ktorej centroméra nie je v obrátenom segmente, sa môžu objaviť aj zárodočné bunky s dvoma alebo žiadnymi centromérami. Výsledkom je, že príslušný chromozóm sa stratí už pri prvých bunkových deleniach, čo takmer určite vedie k potratu.

Inzercia je inštalácia fragmentu chromozómu na iné miesto. Aj tu je primárne podobne postihnutý potomok. Kruhový chromozóm sa môže vyskytnúť najmä po odstránení koncových častí. Typ a veľkosť sekvencií sú rozhodujúce pre závažnosť symptómov. To môže navyše viesť k nesprávnemu rozdeleniu, a tým zase k mozaikovým typom v bunkách tela.

Ak sa metafázový chromozóm počas bunkového delenia nesprávne oddelí, môžu vzniknúť izochromozómy. Ide o dva úplne 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 informácií o tejto téme: Chromozomálna aberácia

Trizómia 21

Trizómia 21, známejšia ako Downov syndróm, je pravdepodobne najbežnejšou numerickou chromozomálnou aberáciou u živonarodených detí, pričom muži sú postihnutí o niečo častejšie (1,3: 1).

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

95% trizómie 21 vzniká v dôsledku chyby delenia v súvislosti s meiózou (delenie zárodočných buniek), konkrétne nondisjunkcia, tj. Neschopnosť oddeliť sesterské chromatidy.

Sú známe ako voľné trizómie a vznikajú 90% u matky, 5% u otcov a ďalších 5% v embryonálnom genóme.

Ďalšie 3% sú výsledkom nevyvážených translokácií buď na chromozóme 14 alebo ako 21; Translokácie 21, čím sa vytvorí normálny a dvojitý chromozóm 21. Zvyšné 2% sú typy mozaiky, v ktorých trizómia nevznikla v zárodočných bunkách, a preto neovplyvňuje všetky bunky tela. Typy mozaiky sú často také mierne, že môžu zostať dlho nezistené.

V každom prípade by sa malo vykonať chromozómové vyšetrenie, aby sa odlíšili symptomaticky identická voľná trizómia od pravdepodobne dedičnej translokačnej trizómie. Potom môže nasledovať rodinná anamnéza predchádzajúcich generácií.

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

Trizómia 13

Trizómia 13 alebo Patauov syndróm majú frekvenciu 1: 5 000 a sú oveľa zriedkavejšie ako Downov syndróm. Príčiny (voľné trizómie, translokácie a typy mozaiky) a ich percentuálne rozdelenie sú do značnej miery totožné.

Teoreticky takmer všetky prípady mohli byť diagnostikované prenatálne pomocou ultrazvuku alebo PAPP-A testu. Pretože test PAPP-A nemusí byť nevyhnutne súčasťou bežných vyšetrení, asi 80% prípadov v strednej Európe sa diagnostikuje pred narodením.

Na ultrazvuku je už vidieť rastový zvyšok, dvojstranný rázštep pery a podnebia a neobvykle malé oči (mikroftalmia). Okrem toho sú zvyčajne prítomné malformácie predného mozgu a tváre rôzneho stupňa závažnosti (holoprosencefália).

Zatiaľ čo v lobárnej forme sú mozgové hemisféry takmer úplne oddelené a sú vytvorené bočné komory, v semi-lobárnej forme je často oddelená iba zadná časť mozgu a bočné komory chýbajú. V najťažšej forme, alobárnej forme, nedochádza k oddeleniu mozgových hemisfér.

Dojčatá s polo- alebo alobárnym tvarom zvyčajne zomierajú ihneď po narodení. Po jednom mesiaci sa úmrtnosť pohybuje okolo 50% živo narodených detí. Až do veku 5 rokov sa úmrtnosť na trizómiu 13 zvyšuje na 90%. Kvôli malformáciám v mozgu zostávajú chorí ľudia vo väčšine prípadov celý život pripútaní na lôžko a nemôžu hovoriť. Preto sú odkázaní na úplnú starostlivosť. Okrem toho môžu existovať aj ďalekosiahle fyzické prejavy Trismoie 13.

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

Trizómia 16

Trizómia 16 je v zásade najbežnejšou trizómiou (asi 32% všetkých trizómií), ale živé deti s trizómiou 16 sú veľmi zriedkavé. Živé pôrody sa všeobecne vyskytujú iba v čiastočných trizómiách alebo mozaikových typoch. Medzi trizómiami je však najčastejšie zodpovedný za mŕtvo narodené deti: 32 zo 100 spontánnych potratov v dôsledku chromozomálnych aberácií možno vysledovať späť k tejto forme trizómie.

Preto sú dokumentované hlavne prenatálne, teda prenatálne, identifikovateľné charakteristiky. Tu sú pozoruhodné rôzne srdcové chyby, spomalený rast, jedna pupočníková tepna (inak zdvojnásobená) a zvýšená priehľadnosť krku, čo sa vysvetľuje hromadením tekutín v dôsledku ešte nie úplne vyvinutého lymfatického systému a zvýšenej pružnosti pokožky v tejto oblasti. Okrem toho fyziologická pupočná kýla, to znamená dočasné premiestnenie veľkej časti čreva cez pupok smerom von, často správne neklesá, čo sa označuje ako omphalocele alebo zlomenie pupočnej šnúry.

Ohybová kontraktúra so skríženými prstami sa dá často zistiť aj na ultrazvuku. U niekoľkých živonarodených detí je badateľná generalizovaná svalová hypotenzia, t.j. celková svalová slabosť. To vedie k slabosti pri pití a môže zabezpečiť, aby bolo dojča umelo kŕmené. Často sa vyskytuje aj štvorprstová brázda, ktorá je taká charakteristická pre trizómie. Aj tu frekvencia výskytu trizómie priamo súvisí s vekom matky.

Trizómia 18

Edwardsov syndróm, t.j. trizómia 18, sa vyskytuje s frekvenciou 1: 3000. S prenatálnou diagnostikou je to rovnaké ako s Patauovým syndrómom: aj tu by rovnaké vyšetrenia umožnili úplnú vyhľadanie všetkých pacientov pred narodením. Príčiny a ich distribúciu je možné porovnať s inými trizómiami (pozri trizómiu 21).

Okrem toho sa pri trizómii 18 vyskytujú čiastočné trizómie, ktoré rovnako ako typy mozaiky vedú k oveľa miernejším klinickým priebehom. Pre Edwardsov syndróm sú mimoriadne charakteristické aj súvisiace dysmorfizmy: Po narodení majú pacienti výrazne zníženú telesnú hmotnosť o 2 kg (normálna: 2,8 - 4,2 kg), ustupujúce široké čelo, všeobecne nedostatočne vyvinutá dolná polovica tváre s malými ústami otvor, úzke štrbiny očných viečok a otočené dozadu, tvarovo zmenené uši (faunovo ucho). Znateľná je aj zadná časť hlavy, ktorá je pre novorodenca neobvykle silne vyvinutá. Rebrá sú neobvykle úzke a krehké. Novorodenci majú tiež trvalé napätie (tón) celého svalstva, ktoré však u preživších ustúpi po prvých týždňoch.

Ďalšou charakteristickou črtou je kríženie 2. a 5. prsta nad 3. a 4. prstom s celkovým počtom zatĺkaných prstov, zatiaľ čo chodidlá sú neobvykle dlhé (vyvalené), majú obzvlášť výrazný podpätok, zakrpatené nechty na nohách a dozadu uložené veľké prsty. .

Závažné orgánové malformácie sú bežné a zvyčajne sa vyskytujú v kombinácii: srdcové a obličkové chyby, nesprávny vývoj (malrotácia) čreva, adhézie pobrušnice (mesenterium commune), upchatie pažeráka (atrézia pažeráka) a mnohé ďalšie.

Z dôvodu týchto malformácií je úmrtnosť okolo 4% počas prvých 4 dní, iba okolo 5 - 10% sa dožíva viac ako jedného roka. Prežitie do dospelosti je absolútnou výnimkou. V každom prípade je mentálne postihnutie veľmi výrazné a nemôže hovoriť, je pripútané na lôžko a inkontinentné, takže úplne závisí od pomoci zvonku.

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

Trizómia 18 (Edwardsov syndróm)
Trizómia 18 u nenarodeného dieťaťa

Trizómia X

Trizómia X je najnenápadnejšia forma numerickej chromozomálnej aberácie, vzhľad postihnutých, ktoré sú logicky všetky ženské, sa veľmi nelíši od ostatných žien. Niektoré vynikajú tým, že sú obzvlášť vysoké a majú trochu „bacuľaté“ črty tváre. Psychický vývoj môže byť tiež väčšinou normálny, od hraničného normálneho stavu po mierne mentálne postihnutie.

Tento deficit inteligencie je však o niečo závažnejší ako pri iných trizómiách pohlavných chromozómov (XXY a XYY). S frekvenciou 1: 1000 to v skutočnosti nie je také zriedkavé, ale keďže trizómia zvyčajne nie je spojená s klinicky významnými príznakmi, väčšine žien s týmto ochorením pravdepodobne nikdy nebude diagnostikovaný celý život.

Nosiče sú väčšinou objavené náhodne počas rodinnej kontroly 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 v prípade iných trizómií, trizómia X sa najčastejšie vyvíja ako voľná trizómia, t. J. V dôsledku nedostatku rozdelenia (nedisjunkcie) sesterských chromatidov. Aj tu zvyčajne vzniká počas dozrievania materských vaječných buniek, aj keď s vekom pravdepodobnosť rastie.

Syndróm krehkého X

U mužov sa uprednostňuje syndróm fragilného X alebo Martin Bell, pretože majú iba jeden chromozóm X, a preto sú zmenou ovplyvnení viac.

Vyskytuje sa s frekvenciou 1: 1 250 medzi živými narodenými mužmi v jednom roku, čo z neho robí najbežnejšiu formu nešpecifickej mentálnej retardácie, t. J. Všetkých mentálnych znevýhodnení, ktoré nemožno opísať špeciálnym syndrómom s typickými znakmi.

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

Väčšinou sú však ženy nositeľmi premutácie, ktorá zatiaľ neprináša žiadne klinické príznaky, ale výrazne zvyšuje pravdepodobnosť úplnej mutácie u ich synov. Vo veľmi zriedkavých prípadoch môžu byť nositeľmi domnienky aj muži, ktorých potom môžu odovzdať iba dcéram, ktoré sú však zvyčajne klinicky zdravé (Shermanov paradox).

Tento syndróm je vyvolaný extrémne zvýšeným počtom CGG tripletov (určitá bázová sekvencia) v géne FMR (fragile-site-mental-retardation); namiesto 10 - 50 kópií premutácia 50-200, keď je úplne vyvinutá 200- 2 000 výtlačkov.

Pod svetelným mikroskopom to vyzerá ako zlomenie dlhej ruky, čo dalo tomuto syndrómu názov. To vedie k deaktivácii postihnutého génu, čo následne spôsobuje príznaky.

U postihnutých sa prejavuje spomalený vývoj reči a pohybu a môžu sa u nich prejaviť problémy v správaní, ktoré sa môžu uberať smerom k hyperaktivite, ale aj autizmu. Čisto vonkajšie abnormality (príznaky dysmorfizmu) sú dlhá tvár s výraznou bradou a vyčnievajúcimi ušami. S pubertou sú semenníky často veľmi zväčšené (makroorchidia) a rysy tváre sa stávajú hrubšími. Medzi ženskými nositeľkami premutácie je mierna akumulácia psychologických abnormalít a obzvlášť skorá menopauza.

Čo je to analýza chromozómov?

Analýza chromozómov je proces v cytogenetike, pomocou ktorého možno zistiť numerické alebo štrukturálne chromozómové aberácie.

Takáto analýza by sa použila napríklad v prípade bezprostredného podozrenia na chromozomálny syndróm, tj v prípade malformácií (dysmorfizmus) alebo mentálneho postihnutia (retardácia), ale tiež v prípade neplodnosti, pravidelných potratov (potratov) a tiež niektoré druhy rakoviny (napr. lymfómy alebo leukémia).

To zvyčajne vyžaduje lymfocyty, špeciálny typ imunitných buniek, ktorý sa získava z krvi pacienta. Pretože týmto spôsobom je možné získať iba pomerne malé množstvo, sú bunky stimulované k deleniu pomocou fytohemaglutinínu a lymfocyty môžu byť potom kultivované v laboratóriu.

V niektorých prípadoch sa namiesto toho odoberajú vzorky (biopsie) z kože alebo miechy podobným spôsobom. Cieľom je získať čo najviac materiálu DNA, ktorý je momentálne uprostred bunkového delenia. V metafáze sú všetky chromozómy usporiadané v jednej úrovni približne v strede bunky, aby sa v ďalšom kroku, anafáze, dostali k opačným stranám (pólom) bunky.

V tomto okamihu sú chromozómy zvlášť tesne zabalené (vysoko kondenzované). Pridáva sa vretenový jed kolchicín, ktorý funguje presne v tejto fáze bunkového cyklu, takže sa hromadia metafázové chromozómy. Potom sa izolujú a farbia pomocou špeciálnych metód farbenia.

Najbežnejšie je pruhovanie GTG, pri ktorom sa chromozómy ošetria trypsínom, tráviacim enzýmom a pigmentom Giemsa. Obzvlášť husto zhustené oblasti a oblasti bohaté na adenín a tymín sú tmavé.

Výsledné G-pásy sú charakteristické pre každý chromozóm a zjednodušene sa považujú za oblasti s menším počtom génov. Obrázok takto zafarbených chromozómov sa urobí v tisícnásobnom zväčšení a pomocou počítačového programu sa vytvorí karyogram. Okrem pruhovej schémy sa na zodpovedajúce usporiadanie chromozómov používa veľkosť chromozómu a poloha centroméry. Existujú však aj ďalšie spôsoby viazania, ktoré môžu mať veľmi odlišné výhody.