Məlumat

7.3: Meyozda səhvlər - Biologiya

7.3: Meyozda səhvlər - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Meyoz zamanı xromosomlar anormal davrandıqda irsi pozğunluqlar yarana bilər. Xromosom pozğunluqlarını iki kateqoriyaya bölmək olar: xromosom sayındakı anomaliyalar və xromosom strukturunun yenidən qurulması. Xromosomların hətta kiçik seqmentləri bir çox geni əhatə edə bildiyinə görə, xromosom pozğunluqları xarakterik olaraq dramatik və çox vaxt ölümcül olur.

Xromosom sayının pozulması

Xromosomların təcrid edilməsi və mikroskopik müşahidəsi sitogenetikanın əsasını təşkil edir və klinisyenlərin insanlarda xromosom anomaliyalarını aşkar etdiyi əsas üsuldur. Karyotip xromosomların sayı və görünüşüdür, o cümlədən onların uzunluğu, zolaq şəkli və sentromer mövqeyi. Fərdin karyotipinin görünüşünü əldə etmək üçün sitoloqlar xromosomların şəklini çəkirlər və sonra hər bir xromosomu kəsib diaqrama və ya karioqramma yapışdırırlar (Şəkil 7.3.1).

KARYERA HƏRƏKƏTDƏ: Genetiklər xromosom aberrasiyalarını müəyyən etmək üçün karyoqramlardan istifadə edirlər

Karyotip, xromosom anomaliyaları ilə xarakterizə olunan əlamətlərin bir hüceyrədən müəyyən edilə biləcəyi bir üsuldur. Şəxsin karyotipini müşahidə etmək üçün insanın hüceyrələri (ağ qan hüceyrələri kimi) əvvəlcə qan nümunəsindən və ya digər toxumadan toplanır. Laboratoriyada təcrid olunmuş hüceyrələr aktiv şəkildə bölünməyə başlamaq üçün stimullaşdırılır. Daha sonra metafaza zamanı mitozun qarşısını almaq üçün hüceyrələrə kimyəvi maddə tətbiq olunur. Hüceyrələr sonra slaydda sabitlənir.

Genetik daha sonra hər bir xromosom cütünün fərqli və təkrarlana bilən bantlanma nümunələrini daha yaxşı vizuallaşdırmaq üçün xromosomları bir neçə boyadan biri ilə boyayır. Boyandıqdan sonra xromosomlar parlaq sahə mikroskopiyasından istifadə edilərək nəzərdən keçirilir. Təcrübəli sitogenetik hər bir bandı müəyyən edə bilər. Bantlama nümunələrinə əlavə olaraq, xromosomlar ölçü və sentromer yeri əsasında daha da müəyyən edilir. Homoloji xromosom cütlərinin ədədi ardıcıllıqla ən uzundan ən qısaya doğru düzüldüyü karyotipin klassik təsvirini əldə etmək üçün genetik rəqəmsal görüntü əldə edir, hər bir xromosomu müəyyən edir və xromosomları əl ilə bu nümunəyə uyğunlaşdırır (Şəkil 7.3.1).

Ən əsası, karyoqramma fərdin hüceyrə başına çox və ya çox az xromosoma malik olduğu genetik anormallıqları aşkar edə bilər. Buna misal olaraq 21-ci xromosomun üçüncü nüsxəsi ilə müəyyən edilən Daun sindromu və qadınlarda iki əvəzinə yalnız bir X xromosomunun olması ilə xarakterizə olunan Turner sindromunu göstərmək olar. Genetiklər həmçinin DNT-nin böyük silinməsini və ya daxil edilməsini də müəyyən edə bilərlər. Məsələn, fərqli üz cizgiləri, eləcə də ürək və qanaxma qüsurlarını ehtiva edən Yakobsen sindromu 11-ci xromosomda delesiya ilə müəyyən edilir. Nəhayət, karyotip genetik materialın bir seqmenti bir xromosomdan qoparaq yenidən birləşdikdə baş verən translokasiyaları dəqiq təyin edə bilir. başqa bir xromosoma və ya eyni xromosomun fərqli hissəsinə. Translokasiyalar xroniki miyelogen lösemi də daxil olmaqla müəyyən xərçənglərdə iştirak edir.

Bir karyoqramı müşahidə etməklə, genetiklər hətta doğuşdan əvvəl nəsillərdə genetik anormallıqları təsdiqləmək və ya proqnozlaşdırmaq üçün fərdin xromosom tərkibini vizual olaraq görə bilirlər.

Ayrılmayanlar, Dublikasiyalar və Silinmələr

Bütün xromosom pozğunluqları arasında xromosom sayındakı anormallıqlar karioqramma ilə ən asanlıqla müəyyən edilə biləndir. Xromosom sayının pozulmasına bütün xromosomların çoxalması və ya itirilməsi, həmçinin xromosomların tam dəstlərinin sayının dəyişməsi daxildir. Onlar homoloji xromosomların və ya bacı xromatidlərin cütləri meyoz zamanı ayrıla bilmədiyi zaman baş verən ayrılmazlıqdan qaynaqlanır. Valideynlərin yaşı artdıqca ayrılma riski artır.

Ayrılmama müxtəlif nəticələrlə I və ya II meyoz zamanı baş verə bilər (Şəkil 7.3.2). Əgər homoloji xromosomlar meioz I zamanı ayrıla bilmirsə, nəticədə həmin xromosom olmayan iki gamet və xromosomun iki nüsxəsi olan iki gamet yaranır. Meyoz II zamanı bacı xromatidlər ayrıla bilmirsə, nəticədə həmin xromosom olmayan bir gamet, xromosomun bir nüsxəsi olan iki normal gamet və xromosomun iki nüsxəsi olan bir gamet yaranır.

Növlərinə uyğun xromosom sayına malik olan fərd euploid adlanır; insanlarda euploidiya 22 cüt autosoma və bir cüt cinsi xromosoma uyğundur. Xromosom sayında xəta olan şəxs monosomiya (bir xromosomun itirilməsi) və ya trisomiya (kənar xromosomun qazanılması) daxil olan bir termin olan aneuploid kimi təsvir edilir. Otosomun hər hansı bir nüsxəsini itirən monosomik insan ziqotları, əsas genlərin yalnız bir nüsxəsinə sahib olduqları üçün həmişə doğuşdan sonra inkişaf edə bilmirlər. Əksər otosomal trisomiyalar da doğuşa qədər inkişaf etmir; lakin kiçik xromosomların bəzilərinin (13, 15, 18, 21 və ya 22) təkrarlanması nəticəsində bir neçə həftədən uzun illər ərzində sağ qalan nəsillər yarana bilər. Trisomik fərdlər fərqli bir genetik balanssızlıqdan əziyyət çəkirlər: gen dozasının həddindən artıq olması. Hüceyrə funksiyaları hər genin iki nüsxəsi (dozu) tərəfindən istehsal olunan gen məhsulunun miqdarına uyğun olaraq kalibrlənir; üçüncü nüsxənin (dozanın) əlavə edilməsi bu balansı pozur. Ən çox görülən trisomiya Daun sindromuna səbəb olan 21-ci xromosomdur. Bu irsi pozğunluğu olan fərdlərin xarakterik fiziki xüsusiyyətləri və böyümə və idrakda inkişaf gecikmələri var. Daun sindromunun tezliyi ananın yaşı ilə əlaqələndirilir, belə ki, yaşlı qadınların Daun sindromlu uşaq dünyaya gətirmə ehtimalı daha yüksəkdir (Şəkil 7.3.3).

FƏALİYYƏTDƏ KONSEPT

Bu video simulyasiyada Daun sindromuna səbəb olan bir xromosomun əlavə edilməsini görüntüləyin.

İnsanlar otozomal trisomiyalar və monosomiyalarla dramatik zərərli təsirlər göstərirlər. Buna görə də, müxtəlif sayda X xromosomunu daşımalarına baxmayaraq, insan qadın və kişilərinin normal fəaliyyət göstərə bilməsi intuitiv görünə bilər. Qismən bu, X inaktivasiyası adlanan proses səbəbindən baş verir. Erkən inkişafın başlanğıcında, dişi məməlilərin embrionları cəmi bir neçə min hüceyrədən ibarət olduqda, hər hüceyrədə bir X xromosomu Barr bədəni adlanan bir quruluşa qatılaraq təsirsiz hala gəlir. Aktiv olmayan X xromosomunda olan genlər ifadə olunmur. Hər bir hüceyrədə təsirsiz hala gələn xüsusi X xromosomu (ana və ya ata tərəfindən alınmış) təsadüfi olur, lakin inaktivasiya baş verdikdən sonra həmin hüceyrədən gələn bütün hüceyrələr eyni aktiv olmayan X xromosomuna sahib olacaqlar. Bu proseslə qadınlar X xromosomunun ikiqat genetik dozasını kompensasiya edirlər.

“Tısbağa qabığı” adlanan pişiklərdə X inaktivasiyası palto rənginin müxtəlifliyi kimi müşahidə olunur (Şəkil 7.3.4). X-əlaqəli örtük rəngi geni üçün heterozigot olan qadınlar, həmin bölgənin embrion hüceyrə progenitorunda hansı X xromosomunun təsirsiz hala düşdüyünə uyğun olaraq, bədəninin müxtəlif bölgələrində iki fərqli örtük rəngindən birini ifadə edəcəklər. Tısbağa qabığı pişiyi görəndə onun dişi olması lazım olduğunu biləcəksiniz.


Şəkil 7.3.4: Müxtəlif örtük rənglərini kodlayan iki fərqli X xromosomundan birinin embrion inaktivasiyası pişiklərdə tısbağa qabığı fenotipinə səbəb olur. (Kredit: Michael Bodega)

Anormal sayda X xromosomu daşıyan fərddə hüceyrə mexanizmləri onun hər bir hüceyrəsindəki bir X-dən başqa hamısını təsirsiz hala gətirir. Nəticədə, X-xromosom anomaliyaları, bir qayda olaraq, yüngül əqli və fiziki qüsurlar, həmçinin sterillik ilə əlaqələndirilir. X xromosomu tamamilə yoxdursa, fərd inkişaf etməyəcək.

Cinsi xromosomların sayında bir sıra səhvlər səciyyələndirilib. Triplo-X adlanan üç X xromosomu olan fərdlər qadın görünürlər, lakin inkişaf gecikmələrini və məhsuldarlığı azaldırlar. Klinefelter sindromunun bir növünə uyğun gələn XXY xromosom tamamlayıcısı kiçik testisləri, böyüdülmüş döşləri və bədən tükləri azalmış kişilərə uyğundur. Əlavə X xromosomu artıq genetik dozanı kompensasiya etmək üçün inaktivasiyaya məruz qalır. X0 xromosom tamamlayıcısı (yəni, yalnız tək cinsi xromosom) kimi xarakterizə edilən Turner sindromu qısaboylu, boyun nahiyəsində pərçimli dəri, eşitmə və ürək qüsurları və sonsuzluğu olan bir qadına uyğundur.

Düzgün sayda xromosom dəsti (diploid növlər üçün iki) olan fərd poliploid adlanır. Məsələn, anormal bir diploid yumurtanın normal haploid sperma ilə mayalanması triploid ziqotu verəcəkdir. Poliploid heyvanlar olduqca nadirdir, yastı qurdlar, xərçəngkimilər, suda-quruda yaşayanlar, balıqlar və kərtənkələlər arasında yalnız bir neçə nümunə var. Triploid heyvanlar sterildir, çünki mayoz tək sayda xromosom dəsti ilə normal davam edə bilməz. Bunun əksinə olaraq, poliploidiya bitki aləmində çox yayılmışdır və poliploid bitkilər öz növlərinin euploidlərindən daha böyük və daha möhkəm olurlar.

Xromosomların strukturunun yenidən qurulması

Sitoloqlar xromosomlarda çoxsaylı struktur dəyişikliklərini, o cümlədən qismən dublikasiyaları, silinmələri, inversiyaları və translokasiyaları xarakterizə etmişlər. Dublikasiyalar və silinmələr çox vaxt sağ qalan, lakin fiziki və əqli anormallıqlar nümayiş etdirən nəsillər yaradır. Cri-du-chat (fransızcadan "pişik fəryad") 5-ci xromosomun kiçik qolunun əksəriyyətinin silinməsi nəticəsində yaranan sinir sistemi anormallıqları və müəyyən edilə bilən fiziki xüsusiyyətlərlə əlaqəli sindromdur (Şəkil 7.3.5). Bu genotipi olan körpələr, xəstəliyin adının əsaslandığı xarakterik yüksək səsli qışqırıq yayırlar.

Xromosom inversiyaları və translokasiyaları meioz zamanı hüceyrələri müşahidə etməklə müəyyən edilə bilər, çünki cütlərdən birində yenidən qurulmuş homoloji xromosomlar müvafiq gen uyğunluğunu saxlamaq üçün əyilməlidir və profilaktika I zamanı effektiv şəkildə cütləşməlidir.

Xromosomun inversiyası xromosomun bir hissəsinin ayrılması, 180° fırlanması və yenidən yerləşdirilməsidir (Şəkil 7.3.6). Bir gen ardıcıllığını pozmadıqca, inversiyalar yalnız genlərin oriyentasiyasını dəyişdirir və ehtimal ki, aneuploid səhvlərdən daha yumşaq təsirlərə malikdir.

FƏALİYYƏTDƏ TƏKAMÜL

Xromosom 18 İnversiya Xromosomların heç də bütün struktur dəyişiklikləri həyat qabiliyyəti olmayan, zəifləmiş və ya sonsuz fərdlər əmələ gətirmir. Nadir hallarda belə bir dəyişiklik yeni bir növün təkamülü ilə nəticələnə bilər. Əslində, 18-ci xromosomun inversiyasının insanların təkamülünə töhfə verdiyi görünür. Bu inversiya ən yaxın genetik qohumlarımız olan şimpanzelərdə yoxdur.

18-ci xromosom inversiyasının ilkin insanlarda təxminən beş milyon il əvvəl şimpanzelərlə ortaq əcdaddan ayrıldıqdan sonra baş verdiyi güman edilir. Tədqiqatçılar DNT-nin uzun bir hissəsinin insanlara əcdadının 18-ci xromosomunda təkrarlandığını, lakin duplikasiya zamanı onun tərsinə çevrildiyini (xromosoma tərs oriyentasiyada daxil edildiyini) irəli sürdülər.

Bu inversiya bölgəsində insan və şimpanze genlərinin müqayisəsi göstərir ki, iki gen-ROCK1USP14-insan 18-ci xromosomunda uyğun şimpanze xromosomundan daha uzaqdadırlar. Bu, inversiya qırılma nöqtələrindən birinin bu iki gen arasında meydana gəldiyini göstərir. Maraqlıdır ki, insanlar və şimpanzelər ifadə edirlər USP14 kortikal hüceyrələr və fibroblastlar da daxil olmaqla xüsusi hüceyrə tiplərində fərqli səviyyələrdə. Ola bilsin ki, bir əcdad insanında 18-ci xromosom inversiyası xüsusi genlərin yerini dəyişib və onların ifadə səviyyələrini faydalı şəkildə sıfırlayıb. Çünki hər ikisi ROCK1USP14 fermentlərin kodu, onların ifadəsində dəyişiklik hüceyrə funksiyasını dəyişə bilər. Bu inversiyanın hominidlərin təkamülünə necə töhfə verdiyi məlum deyil, lakin bu, insanların digər primatlardan uzaqlaşmasında mühüm amil kimi görünür.1

Translokasiya bir xromosomun bir seqmenti dissosiasiya edildikdə və fərqli, qeyri-homoloji xromosoma yenidən bağlandıqda baş verir. Translokasiyalar tənzimləyici ardıcıllıqla bağlı genlərin mövqelərinin necə dəyişdirilməsindən asılı olaraq xoş xasiyyətli və ya dağıdıcı təsirlərə malik ola bilər. Xüsusilə, xüsusi translokasiyalar bir neçə xərçəng və şizofreniya ilə əlaqələndirilmişdir. Qarşılıqlı translokasiyalar iki qeyri-homoloji xromosom arasında xromosom seqmentlərinin elə mübadiləsi nəticəsində baş verir ki, genetik məlumatın qazancı və ya itkisi olmur (Şəkil 7.3.6).

Bölmənin xülasəsi

Xromosomların sayı, ölçüsü, forması və bantlanma nümunəsi onları karyoqrammada asanlıqla müəyyən etməyə imkan verir və bir çox xromosom anomaliyalarının qiymətləndirilməsinə imkan verir. Xromosom sayındakı pozğunluqlar və ya anevloidlər adətən embrion üçün ölümcül olur, baxmayaraq ki, bir neçə trisomik genotip canlıdır. X inaktivasiyasına görə, cinsi xromosomlardakı aberrasiyalar, adətən, bir şəxsə daha yüngül təsir göstərir. Aneuploidiyalara həmçinin xromosomun seqmentlərinin təkrarlandığı və ya silindiyi hallar daxildir. Xromosom strukturları da, məsələn, inversiya və ya translokasiya yolu ilə yenidən təşkil edilə bilər. Bu aberasiyaların hər ikisi inkişafa mənfi təsirlər və ya ölümlə nəticələnə bilər. Meyoz I zamanı xromosomları əyri cütləşmələr qəbul etməyə məcbur etdikləri üçün inversiyalar və translokasiyalar ayrılmazlıq ehtimalına görə çox vaxt məhsuldarlığın azalması ilə əlaqələndirilir.

Çoxlu seçim

XXY genotipinə uyğundur:

A. Klaynfelter sindromu
B. Turner sindromu
C. Triplo-X
D. Yakob sindromu

A

X xromosomlarının sayındakı anormallıqlar ________ səbəbiylə autosomlardakı eyni anormalliklərdən daha yumşaq olur.

A. silinmələr
B. qeyri-homoloji rekombinasiya
C. sinapsis
D.X inaktivasiyası

D

Anevloidlər hansı fenomenə görə fərd üçün zərərlidir?

A. ayrılmazlıq
B. gen dozası
C. meyotik xətalar
D.X inaktivasiyası

B

Pulsuz Cavab

Trisomiya 21 olan fərdlərin yetkinlik yaşına qədər sağ qalma ehtimalı trisomiya 18 olan fərdlərə nisbətən daha yüksəkdir. Bu moduldan anevloidiyalar haqqında bildiklərinizə əsaslanaraq, 21 və 18-ci xromosomlar haqqında nə fərziyyə irəli sürə bilərsiniz?

Trisomiyaların yaratdığı problemlər, üç nüsxədə mövcud olan xromosomdakı genlərin yalnız iki nüsxəsi olan xromosomlardakı genlərdən daha çox məhsul istehsal etdiyi üçün yaranır. Hüceyrənin məhsulun miqdarını tənzimləmək üçün bir yolu yoxdur və tarazlığın olmaması fərdin inkişafında və saxlanmasında problemlər yaradır. Hər bir xromosom fərqlidir və sağ qalma fərqləri iki xromosomdakı genlərin sayı ilə əlaqəli ola bilər. 21-ci xromosom daha kiçik bir xromosom ola bilər, buna görə də balanssız gen məhsulları daha azdır. 21-ci xromosomun məhsulları 18-ci xromosomla müqayisədə doza fərqlərinə daha az həssas olan genləri daşıması da mümkündür. Genlər kritik yollarda daha az iştirak edə bilər və ya dozaj fərqləri bu yollarda daha az fərq yarada bilər.

Haşiyələr

  1. 1 V Goidts, et al., "18-ci xromosomun insana xas inversiya ilə əlaqəli seqmental duplikasiya: primatlarda seqmental duplikasiyaların karyotip və genom təkamülünə təsirinin daha bir nümunəsi," İnsan Genetikası, 115 (2004):116–22.

Lüğət

aneuploid
xromosom sayında səhv olan bir şəxs; xromosom seqmentlərinin silinməsi və dublikasiyası daxildir
autosom
cinsi olmayan xromosomlardan hər hansı biri
xromosom inversiyası
ayrılması, 180° fırlanması və xromosom qolunun yenidən yerləşdirilməsi
euploid
növlərinə uyğun xromosom sayına malik fərd
karyogram
karyotipin fotoqrafik görüntüsü
karyotip
ölçüsü, bantlanma nümunələri və sentromer mövqeyi də daxil olmaqla fərdi xromosomların sayı və görünüşü
monosomiya
bir xromosomun əskik olduğu başqa bir diploid genotip
ayrılmazlıq
Meyozun ilk hüceyrə bölünməsi zamanı sinaps edilmiş homologların tamamilə ayrılıb ayrı qütblərə köçməməsi
poliploid
yanlış sayda xromosom dəstinə malik olan fərd
translokasiya
xromosomun bir seqmentinin ayrılması və başqa, qeyri-homoloji xromosoma yenidən bağlanması prosesi
trisomiya
bir bütöv xromosomun təkrarlandığı başqa bir diploid genotip
X inaktivasiyası
ikiqat genetik dozanı kompensasiya etmək üçün qadınlarda embrional inkişaf zamanı X xromosomlarının Barr cisimlərinə kondensasiyası