فقدان الجزء الأوسط من الكروموسوم. يسمى فقدان جزء من الكروموسوم . تشوهات الكروموسومات الأقل شيوعا

جميع الأمراض الوراثية سببها طفرات – عيوب في المادة الوراثية.

أمراض الكروموسومات- الأمراض الناجمة عن الكروموسومات والجينوم و

التغيرات المسببة للأمراض:

• فقدان جزء من الكروموسوم.
• إضافة أقسام جديدة أو حتى كروموسومات كاملة

وكما نعلم، هناك كروموسومات غير جنسية - .

دعونا نفكر جسمية(كروموسومي) الأمراض -تلك الموروثة ولا تعتمد على الجنس

الحذف- إعادة ترتيب الكروموسومات، حيث يتم فقدان جزء من الكروموسوم. قد يكون الحذف بسبب كسر الكروموسوم أو نتيجة العبور غير المتكافئ.

1. هناك شيء مشترك حذف الكروموسوم 5

(متلازمة صرخة القطة)

المرض نادر جدًا وأعراضه هي:

• تأخر النمو
• ضمور العضلات؛
• وجه يشبه القطة (عيون ثابتة) ؛
• خلل في بنية الحنجرة، فيصدر الطفل صرخة تشبه مواء القطة (ومن هنا الاسم)

2. الحذف الكروموسوم الثالث

مثل هذه الكائنات غير قابلة للحياة.

اتضح أن إعادة ترتيب أو فقدان جزء صغير من الكروموسوم يؤدي إلى مضاعفات كبيرة جدًا.

حذف الكروموسوم الحادي والعشرون

(النزيف، سرطان الدم، فقر الدم)

يتميز هذا المرض الكروموسومي بحقيقة أنه يتم إنتاج عدد قليل من خلايا الدم الحمراء أو أنها على شكل منجل (فقر الدم المنجلي). لأن خلايا الدم الحمراء هي المسؤولة عن نقل الأكسجين، ويكون المرض شديدا.

3. التثلث الصبغي على الكروموسوم 21

(متلازمة داون)

لا يحتوي النمط النووي لمثل هذا الكائن على اثنين، بل ثلاثة كروموسومات 21.

هذا هو اضطراب الكروموسومات شائع جدا. معدل المواليد هو 1:500 (0.2%).

أعراض:

1) نوع الوجه المنغولي.

2) تقصير الأطراف.

3) التخلف العقلي (يجادل العديد من العلماء مع هذا البيان. الأشخاص الذين يعانون من متلازمة داون لديهم نشاط عقلي "مختلف" عن معظم الأشخاص العاديين)؛

أسباب التثلث الصبغي:

عادة، تحتوي كل خلية بشرية على 23 زوجًا من الكروموسومات المختلفة. يحمل كل كروموسوم جينات ضرورية للتطور السليم لجسمنا وصيانته. من الناحية النظرية، يرث الشخص 23 كروموسومًا من الأم (عن طريق البويضة) و23 كروموسومًا من الأب (عن طريق الحيوان المنوي). ومع ذلك، في بعض الأحيان يرث الشخص مجموعة كروموسوم إضافية من أحد الوالدين. وفي حالة متلازمة داون، فهي موروثة في أغلب الأحيان نسختين من الكروموسوم 21 من الأموكروموسوم واحد 21 من الأب، ليصبح المجموع ثلاثة كروموسومات 21. وبسبب هذا النوع من الوراثة تسمى متلازمة داون بالتثلث الصبغي 21.

وهناك عدة أمراض كروموسومية أخرى (التثلث الصبغي) لكننا لن نناقشها بالتفصيل...

طفرات الكروموسومات الجنسية

1. التثلث الصبغي X

الكائن الحي المصاب بهذا المرض لديه XXX بدلاً من Xs. ترتبط الاضطرابات المورفولوجية والوظيفية بشكل رئيسي بالجهاز التناسلي. قد لا يكون الأشخاص الذين يعانون من هذه الطفرة على دراية بالنمط النووي الخاص بهم.

(هناك أيضًا رباعي - XXXX، وخماسي، لكن الانحرافات التنموية في هذه الحالات تكون خطيرة بالفعل)

2. الصبغي الأحادي X

(متلازمة تيرنر)

هناك انحرافات في النمو العقلي والجسدي (الجنسي بشكل أساسي).

3. متلازمة XXY أو XYU

(متلازمة كلاينتلفير)

XXY - يتجلى على أنه بنية مخنثة (خصائص جنسية ثانوية) عند الرجال. الأشخاص المصابون بمثل هذا المرض الكروموسومي يتمتعون بصحة عقلية جيدة، لكنهم يعانون من العقم.

XYY - يتمتع بصحة جيدة، ويمكن أن يكون له ذرية، ولكنه عدواني (خطير اجتماعيًا).

وهذه ليست كل الطفرات المعروفة في العلم والطب. ويؤدي الكثير منها إلى الوفاة في المرحلة الجنينية. لذلك، على عكس أمراض الجينات، أمراض الكروموسومات أقل احتمالا أن تكون موروثة.

بالأمس شاهدت أنا وزوجي إحدى حلقات مسلسل "الطبيبة"، حيث كانت هناك قصة عن أم تحمل توأماً، حيث تم الاشتباه في إصابة الصبي بمتلازمة داون. بدأ زوجي يسألني بالتفصيل - من أين يأتي هذا ولماذا تحدث أمراض الكروموسومات عند الأطفال إذا كان آباؤهم يتمتعون بصحة جيدة ولا توجد مشاكل في الأسرة؟

السؤال صحيح وخطير ومعقد للغاية، ومن الصعب الإجابة عليه، لأن الطب، للأسف، لا يعرف تماما سبب حدوث انهيار في الكروموسومات. لكن المشكلة موجودة وحقيقية، وكثير من النساء يشعرن بقلق شديد أثناء الحمل عندما يطلب منهن الطبيب الخضوع لفحص الفحص لمثل هذه الاختبارات. دعونا نتحدث عن هذا بالتفصيل.

لماذا تحدث وكيف يحدث هذا؟

يعد انهيار الجينات والكروموسومات اضطرابات خطيرة في الجسم، حيث أن الجينات مسؤولة عن تطور الجسم وعمله الكامل وأنواع مختلفة من الأمراض. عندما كنت في المدرسة، درست أساسيات علم الوراثة ولديك فكرة عامة عما يحدث داخل الخلايا. تحتوي نواة كل خلية في الجسم على معلومات عن برنامج حياتها ووظائفها. معبأة بكثافة في 46 كروموسومًا. تحتوي جميع خلايا الجسم على مجموعة مزدوجة (زوجية من الكروموسومات)، لكن الخلايا الجنسية تحتوي على نصف مجموعة.

أي أن البويضة البشرية أو الحيوان المنوي يحتوي على 23 كروموسومًا فقط. لذلك، من أمي وأبي، يتلقى كل شخص نصف مجموعة الكروموسومات، وبالتالي الخصائص. لهذا السبب نبدو مثل كلا الوالدين. ولكن ليس كل الجينات الموجودة على هذه الكروموسومات تعمل، فبعضها يبدأ عمله فورًا، والبعض الآخر أثناء نموه وتطوره، والبعض الآخر في مرحلة الشيخوخة، وما إلى ذلك. ما هي الجينات وأجزاء الكروموسومات المستلمة من الوالدين والتي ستكون عاملة وغير عاملة - الطبيعة الأم فقط هي التي يمكنها التنبؤ بذلك، لا يمكننا معرفة ذلك، على الأقل في الوقت الحالي...

في بعض الأحيان تحدث أعطال في مجموعة الكروموسوم، وقد تكون هناك عيوب على مستوى جين واحد، على مستوى مجموعة من الجينات - ثم في أغلب الأحيان لا تحدث عيوب في النمو، ولكن الأمراض والمتلازمات الوراثية، على سبيل المثال، بيلة الفينيل كيتون. في بعض الأحيان قد تعاني أجزاء كاملة من الكروموسومات (ما يسمى بأذرع الكروموسومات)، والتي يمكن أن تنقطع وتغير مكانها وما إلى ذلك.
قد يحدث فقدان أو ازدواج لبعض الكروموسومات في أحد الأزواج، ويولد الشخص بمجموعة مختلفة من الكروموسومات - في أغلب الأحيان يكون هذا التثلث الصبغي (بدلاً من كروموسومين، ثلاثة) في أحد أزواج الكروموسومات، على سبيل المثال في متلازمة داون (تثلث الصبغي 21 زوجًا من الكروموسومات)، ومتلازمة إدواردز (18 زوجًا من الكروموسومات) أو متلازمة باتاو (13 زوجًا من الكروموسومات).

يمكن أن يحدث هذا نتيجة لتعطيل عملية الانقسام وانخفاض سيطرة الجسم عليها. أي نتيجة انقسام الخلايا (سواء كانت خلية جرثومية أو خلية جنينية). ترتبط جميع الكروموسومات في الزوج في المنتصف بنوع من الجسر أو الحبل، وأثناء الانقسام، يجب أن يتفكك هذا الجسر أو الحبل ويجب أن يتفرق نصفا الكروموسوم إلى أقطاب مختلفة من الخلية. ثم يضيف الجسم نسخة مرآة مماثلة إلى كل نصف - عندها سيكون انقسام الخلايا متكافئًا.

إذا لم يتم فك الجسر نتيجة الانقسام، فسوف تذهب قطعتان من الكروموسوم إلى خلية واحدة، ولن تذهب أي منهما إلى الأخرى. ثم في إحدى الخلايا سيكون هناك كروموسوم إضافي واحد - وفي الأخرى سيكون مفقودًا. الخلايا التي تحتوي على مجموعة غير كاملة من الكروموسومات عادة ما تكون غير قابلة للحياة وتموت، ولكن الخلايا التي تحتوي على مجموعة إضافية من الكروموسومات تبقى على قيد الحياة بشكل جيد. إذا أنتجت المرأة بيضة مع مثل هذه المجموعة الإضافية، فيمكنها عند الإخصاب أن تلد طفلاً مصابًا بخلل في الكروموسومات. في حين أن الجسم صغيرا، فإنه يتحكم بإحكام شديد وبشكل واضح في عملية تكوين مثل هذه الخلايا، على الرغم من أن التحكم لا يزال غير مئة في المئة، ولكن مع تقدمك في العمر، يتناقص التحكم. لذلك، يتحدث الأطباء عن زيادة خطر إنجاب طفل يعاني من تشوهات وراثية وكروموسومية مع تقدم المرأة (والرجل أيضًا) في السن.

يمكن أن يتأثر الانقسام غير المتكافئ للخلايا بالعوامل البيئية المختلفة والحالة الداخلية للجسم. وهكذا، عندما يعمل النساء والرجال في ظروف إنتاجية خطرة، تزداد المخاطر، كما هو الحال مع أولئك الذين يعيشون في ظروف بيئية سيئة، وغالباً ما يصابون بالمرض، ولديهم تاريخ عائلي من الأمراض الوراثية، وما إلى ذلك. وللأسف، من المستحيل أن يعرف الرجل حالة بويضاته وحيواناته المنوية من حيث التشوهات الجينية. قد تتكون بويضة واحدة فقط من كل 400 بويضة في العمر مع عيب، أو يمكن أن يتكون حيوان منوي واحد معيب من بين مليار حيوان منوي معيب. من المستحيل حساب هذا. لكن عامل الخطر في شكل العمر هو واقع، لكنه ليس حكماً بالإعدام!

أنواع المتلازمات الكروموسومية.

لن أضجرك بمحاضرات طويلة حول علم الوراثة والتقنيات الجزيئية؛ دعنا نحدد الحالات الشاذة المحتملة بعبارات عامة والتي قد تنشأ. في المجموع، هناك أكثر من مائتي متلازمات وشذوذات كروموسومية معروفة، نظرا لأن الشخص لديه 23 زوجا من الكروموسومات في كل منها. بما في ذلك الكروموسومات الجنسية، هناك أنواع مختلفة من التشوهات المحتملة. يمكن أن تكون الخيارات مختلفة - كاملة أو غير كاملة (التثلث الجزئي)، وحذف الكروموسوم، وأحادي زوج الكروموسوم، وإزفاء الفسيفساء، والعيوب الجينية، وما إلى ذلك. كل نوع هو أكثر أو أقل ملاءمة من حيث التشخيص للحياة والصحة.

إن المتلازمة الأكثر ملاءمة للتنبؤ من حيث تشوهات الكروموسومات هي ما يسمى بالانتقالات المتوازنة - وهذا هو تبادل أقسام الكروموسومات المماثلة مع بعضها البعض. في مثل هؤلاء الأشخاص، لا يختلف مظهر الجسم وعمله عن الشخص العادي، ولا يمكن الكشف عن ميزات علم الوراثة إلا من خلال بحث خاص. لكن هؤلاء الأشخاص لديهم معدل متزايد بشكل حاد لإنجاب طفل مصاب باضطرابات وراثية. لأنهم هم أنفسهم حاملون للكروموسومات المرضية. بالنسبة لهؤلاء الآباء، يرتفع خطر إنجاب أطفال مصابين بتشوهات إلى 50%، بعد أن كان 5% في الظروف الطبيعية.

هناك نوع آخر من اضطرابات الكروموسومات وهو التثلث الصبغي الفسيفسائي أو حذف الكروموسوم. هذا هو وجود مثل هذه الخلايا ليس في جميع الأعضاء والأنسجة، وكلما زاد عدد الأنسجة التي بها عيوب، كلما كان تشخيص الحياة والصحة أسوأ، من حيث تكوين عيوب النمو. المتغيرات الأكثر خطورة هي التثلث الصبغي الكامل (زوج واحد من ثلاثة كروموسومات في جميع الخلايا) أو أحادي الصبغي (زوج واحد من كروموسوم واحد فقط في جميع الخلايا). مع مثل هذه العيوب، تنتهي معظم حالات الحمل بإنهاء الحمل في المراحل المبكرة بسبب تفعيل آلية الانتقاء الطبيعي بطبيعتها.

إذا تطور الجنين قبل 20-22 أسبوعًا، فغالبًا ما تحدث أمراض الحمل الشديدة مع الإجهاض والتهديدات بالإجهاض وزيادة قوة الرحم والشيخوخة المبكرة للمشيمة ونقص الأكسجة والتسمم. قد تكون هناك أيضًا خيارات لتطور الحمل قبل الموعد النهائي، ومن ثم سيعتمد تشخيص الطفل على شدة بعض التشوهات، في المتوسط، يبلغ متوسط ​​العمر المتوقع للأشخاص الذين يعانون من أمراض الكروموسومات حوالي 30 عامًا. تعتمد الحالة الصحية ومستوى ذكاء هؤلاء الأشخاص على درجة الضرر وعمقه، حيث يعيش العديد من الأطفال ويتطورون بشكل طبيعي ويمكنهم الاعتناء بأنفسهم. إنهم يقومون بعمل ممكن للغاية ويتواصلون مع أقرانهم. من الصعب جدًا تحديد مدى المشكلة التي سيواجهها الطفل الذي لم يولد بعد أثناء الحمل، ويعتمد الكثير على مستوى الضرر الذي يلحق بالمواد الوراثية.

كيفية إجراء البحوث؟

يطرح العديد من آباء المستقبل السؤال التالي: هل من الممكن معرفة ما إذا كان الطفل يعاني من أمراض الكروموسومات وأي منها مسبقًا في المراحل المبكرة؟ اليوم، يحاول الطب الكشف عن مثل هذه الاضطرابات في وقت مبكر، بحيث يمكن للوالدين، مع الأطباء، أن يقرروا ما إذا كانوا سيستمرون في تطور الحمل أو ما إذا كان من الأفضل إنهاؤه. هناك مجموعة معينة من المعايير التي يمكن من خلالها الشك (ولكن ليس باحتمالية مائة بالمائة) في وجود أمراض وراثية وكروموسومية. وتشمل هذه التهديدات الإجهاض في المراحل المبكرة وفي وقت لاحق، طوال فترة الحمل، والألم المزعج المستمر في البطن. هذا هو عرض غير محدد. يحدث التهديد بإنهاء الحمل أيضًا مع جنين طبيعي تمامًا، وهناك الكثير من العوامل لحدوثه، وهذه الحقيقة وحدها ليست كافية على الإطلاق للشك.

قد تكون المؤشرات التالية أسبابًا إضافية للشك:

زيادة في سمك طية عنق الرحم عند الجنين حسب بيانات الموجات فوق الصوتية عند الأسبوع 12 من الحمل،
- انخفاض النشاط الحركي للجنين وعدم كفاية الحركات،
- مستويات منخفضة من ألفا فيتوبروتينين و PAPP-A، على خلفية زيادة مستويات موجهة الغدد التناسلية المشيمية البشرية في الأسبوع 12-14 من الحمل،
- تأخر نمو العظام من 20 إلى 22 أسبوع وزيادة في الحوض الكلوي للجنين من نفس الفترة،
- التخلف والشيخوخة المبكرة للمشيمة،
- علامات نقص الأكسجة لدى الجنين، بيانات غير مرضية عن قياس دوبلر و CTG.
- مظاهر تعدد السوائل أو قلة السائل السلوي.

ومع ذلك، فإن كل هذه العلامات ليست دليلاً بنسبة مائة بالمائة على وجود مشكلة لدى الطفل، ولا يمكن معرفة ذلك بشكل مؤكد إلا من خلال إجراء طرق بحث غازية. هذا عبارة عن خزعة من الزغابات المشيمية (المشيمة)، بالإضافة إلى تحليل السائل الأمنيوسي وأخذ عينات من دم الحبل السري لفحص وتحديد النمط الجيني للجنين.
سنتحدث غدًا عن الفحص للاشتباه بمتلازمة داون، باعتبارها أكثر عيوب الكروموسومات شيوعًا.

طرق تشخيص متلازمة داون أثناء الحمل.

الطفرات الكروموسومية (وتسمى أيضًا الانحرافات وإعادة الترتيب) هي تغييرات لا يمكن التنبؤ بها في بنية الكروموسومات. غالبًا ما تكون ناجمة عن مشاكل تحدث أثناء انقسام الخلايا. يعد التعرض للعوامل البيئية سببًا محتملاً آخر للطفرات الكروموسومية. دعونا نتعرف على مظاهر هذا النوع من التغييرات في بنية الكروموسومات وما هي عواقبها على الخلية والكائن الحي بأكمله.

الطفرات. الأحكام العامة

في علم الأحياء، تُعرّف الطفرة بأنها تغيير دائم في بنية المادة الوراثية. ماذا يعني "المستمر"؟ يتم توريثه من قبل أحفاد كائن حي لديه DNA متحور. يحدث هذا على النحو التالي. تتلقى إحدى الخلايا الحمض النووي الخطأ. وهي تنقسم، وتقوم ابنتان بنسخ بنيتها بالكامل، أي أنها تحتوي أيضًا على مادة وراثية معدلة. ثم هناك المزيد والمزيد من هذه الخلايا، وإذا بدأ الجسم في التكاثر، فإن أحفاده يحصلون على نمط وراثي متحول مماثل.

الطفرات عادة لا تمر دون أن تترك أثرا. ومنهم من يغير الجسم بشكل كبير بحيث تكون نتيجة هذه التغيرات الموت. بعضهم يجبر الجسم على العمل بطريقة جديدة، مما يقلل من قدرته على التكيف ويؤدي إلى أمراض خطيرة. وعدد قليل جدًا من الطفرات يفيد الجسم، وبالتالي يزيد من قدرته على التكيف مع الظروف البيئية.

تنقسم الطفرات إلى جينات وكروموسومات وجينومية. يعتمد هذا التصنيف على الاختلافات التي تحدث في الهياكل المختلفة للمادة الوراثية. وبالتالي، تؤثر الطفرات الكروموسومية على بنية الكروموسومات، وتؤثر الطفرات الجينية على تسلسل النيوكليوتيدات في الجينات، وتقوم الطفرات الجينومية بإجراء تغييرات على جينوم الكائن الحي بأكمله، مما يضيف أو يطرح مجموعة كاملة من الكروموسومات.

دعونا نتحدث عن طفرات الكروموسومات بمزيد من التفصيل.

ما هي أنواع إعادة ترتيب الكروموسومات التي يمكن أن تحدث؟

اعتمادا على كيفية توطين التغييرات، يتم تمييز الأنواع التالية من طفرات الكروموسومات.

1. داخل الكروموسومات - تحويل المادة الوراثية داخل كروموسوم واحد.
2. بين الكروموسومات - إعادة الترتيب، ونتيجة لذلك يتبادل اثنان من الكروموسومات غير المتماثلة أقسامهما. تحتوي الكروموسومات غير المتجانسة على جينات مختلفة ولا تحدث أثناء الانقسام الاختزالي.

يتوافق كل نوع من هذه الأنواع من الانحرافات مع أنواع معينة من الطفرات الصبغية.

الحذف

الحذف هو فصل أو فقدان أي جزء من الكروموسوم. من السهل تخمين أن هذا النوع من الطفرات يحدث داخل الكروموسومات.

إذا تم فصل الجزء الخارجي من الكروموسوم، يسمى الحذف طرفيًا. إذا فقدت المادة الوراثية بالقرب من مركز الكروموسوم، فإن هذا الحذف يسمى الخلالي.

هذا النوع من الطفرات يمكن أن يؤثر على قدرة الكائن الحي على البقاء. على سبيل المثال، فإن فقدان جزء من الكروموسوم الذي يشفر جينًا معينًا يوفر للشخص مناعة ضد فيروس نقص المناعة. نشأت هذه الطفرة التكيفية منذ حوالي 2000 عام، وتمكن بعض الأشخاص المصابين بالإيدز من البقاء على قيد الحياة فقط لأنهم كانوا محظوظين بما يكفي لامتلاك كروموسومات ذات بنية متغيرة.

الازدواجية

نوع آخر من الطفرات داخل الكروموسومات هو الازدواجية. هذا هو نسخ جزء من الكروموسوم، والذي يحدث نتيجة خطأ أثناء ما يسمى بالتقاطع، أو العبور، أثناء انقسام الخلايا.

يمكن للقسم المنسوخ بهذه الطريقة أن يحافظ على موضعه، أو يدور بزاوية 180 درجة، أو حتى يتكرر عدة مرات، ومن ثم تسمى هذه الطفرة بالتضخيم.

في النباتات، يمكن أن تزيد كمية المادة الوراثية بدقة من خلال التكرارات المتكررة. في هذه الحالة، عادة ما تتغير قدرة النوع بأكمله على التكيف، مما يعني أن مثل هذه الطفرات لها أهمية تطورية كبيرة.

الانقلابات

يشير أيضًا إلى الطفرات داخل الكروموسومات. الانقلاب هو دوران جزء معين من الكروموسوم بمقدار 180 درجة.

يمكن أن يكون جزء الكروموسوم المنقلب نتيجة الانقلاب على جانب واحد من السنترومير (انعكاس مركزي) أو على الجانبين المتقابلين منه (محيط مركزي). السنترومير هو ما يسمى بمنطقة الانقباض الأولي للكروموسوم.

عادة، لا تؤثر الانقلابات على العلامات الخارجية للجسم ولا تؤدي إلى أمراض. ومع ذلك، هناك افتراض بأن النساء اللاتي لديهن انقلاب لجزء معين من الكروموسوم التاسع، يزيد احتمال الإجهاض أثناء الحمل بنسبة 30٪.

الترجمة

الإزاحة هي حركة جزء من كروموسوم إلى آخر. هذه الطفرات هي من النوع بين الكروموسومات. هناك نوعان من الترجمة.

1. التبادلية هي تبادل اثنين من الكروموسومات في مناطق معينة.
2. روبرتسونيان - اندماج اثنين من الكروموسومات بذراع قصيرة (مركزية المركز). أثناء إزفاء روبرتسون، يتم فقدان أجزاء قصيرة من كلا الكروموسومات.

تؤدي عمليات النقل المتبادلة إلى مشاكل في الإنجاب عند البشر. في بعض الأحيان تسبب هذه الطفرات الإجهاض أو تؤدي إلى ولادة أطفال يعانون من أمراض النمو الخلقية.

تعد عمليات النقل الروبرتسونية شائعة جدًا عند البشر. على وجه الخصوص، إذا حدث انتقال يتضمن الكروموسوم 21، يصاب الجنين بمتلازمة داون، وهي واحدة من الأمراض الخلقية الأكثر شيوعًا.

الكروموسومات المتساوية

الكروموسومات المتساوية هي كروموسومات فقدت ذراعًا واحدة، لكنها استبدلتها بنسخة طبق الأصل من ذراعها الأخرى. وهذا هو، في جوهرها، يمكن اعتبار هذه العملية حذفا وانعكاسا في زجاجة واحدة. وفي حالات نادرة جدًا، تحتوي هذه الكروموسومات على مركزين.

توجد الكروموسومات المتساوية في النمط الوراثي للنساء المصابات بمتلازمة شيرشيفسكي-تيرنر.

جميع أنواع الطفرات الكروموسومية الموصوفة أعلاه متأصلة في الكائنات الحية المختلفة، بما في ذلك البشر. كيف يعبرون عن أنفسهم؟

الطفرات الكروموسومية. أمثلة

يمكن أن تحدث الطفرات في الكروموسومات الجنسية وفي الكروموسومات الذاتية (جميع الكروموسومات المقترنة الأخرى في الخلية). إذا أثرت الطفرات على الكروموسومات الجنسية، فإن العواقب على الجسم عادة ما تكون وخيمة. تنشأ الأمراض الخلقية التي تؤثر على النمو العقلي للفرد وعادة ما يتم التعبير عنها في التغيرات في النمط الظاهري. أي أن الكائنات الحية المتحولة ظاهريًا تختلف عن الكائنات الطبيعية.

تحدث الطفرات الجينومية والكروموسومية بشكل متكرر في النباتات. ومع ذلك، فهي موجودة في كل من الحيوانات والبشر. تتجلى طفرات الكروموسومات، والأمثلة التي سننظر فيها أدناه، في حدوث أمراض وراثية حادة. وهي متلازمة وولف هيرشورن، ومتلازمة "صرخة القطة"، ومرض التثلث الجزئي على الذراع القصير للكروموسوم 9، بالإضافة إلى بعض الحالات الأخرى.

متلازمة صرخة القط

تم اكتشاف هذا المرض في عام 1963. ويحدث ذلك بسبب الصبغي الأحادي الجزئي على الذراع القصير للكروموسوم 5، الناتج عن الحذف. ويولد طفل واحد من بين 45000 طفل بهذه المتلازمة.

لماذا حصل هذا المرض على هذا الاسم؟ الأطفال الذين يعانون من هذا المرض لديهم صرخة مميزة تشبه مواء القطة.

عندما يتم حذف الذراع القصير للكروموسوم الخامس، قد يتم فقدان أجزاء مختلفة منه. تعتمد المظاهر السريرية للمرض بشكل مباشر على الجينات التي فقدت خلال هذه الطفرة.

يتغير هيكل الحنجرة لدى جميع المرضى، مما يعني أن "بكاء القطة" هو سمة مميزة للجميع دون استثناء. يعاني معظم الأشخاص الذين يعانون من هذه المتلازمة من تغير في بنية الجمجمة: انخفاض في منطقة الدماغ، ووجه على شكل قمر. في حالة متلازمة "صرخة القطة"، عادة ما تكون الأذنين منخفضتين. في بعض الأحيان يعاني المرضى من أمراض خلقية في القلب أو الأعضاء الأخرى. يصبح التخلف العقلي أيضًا سمة مميزة.

عادة، يموت المرضى الذين يعانون من هذه المتلازمة في مرحلة الطفولة المبكرة، فقط 10٪ منهم يعيشون حتى سن العاشرة. ومع ذلك، كانت هناك أيضًا حالات طول العمر مع متلازمة "صرخة القطة" - حتى 50 عامًا.

متلازمة وولف هيرشورن

هذه المتلازمة أقل شيوعًا - حالة واحدة لكل 100000 ولادة. ويحدث ذلك بسبب حذف أحد أجزاء الذراع القصيرة للكروموسوم الرابع.

تتنوع مظاهر هذا المرض: تأخر نمو المجال الجسدي والعقلي، صغر الرأس، الأنف المميز على شكل منقار، الحول، الحنك المشقوق أو الشفة العليا، الفم الصغير، عيوب الأعضاء الداخلية.

مثل العديد من الطفرات الصبغية البشرية الأخرى، يُصنف مرض وولف هيرشهورن على أنه شبه مميت. وهذا يعني أن قدرة الجسم على البقاء مع مثل هذا المرض تقل بشكل كبير. الأطفال الذين تم تشخيص إصابتهم بمتلازمة وولف هيرشهورن عادة لا يعيشون بعد عمر سنة واحدة، ولكن تم تسجيل حالة واحدة عاش فيها المريض لمدة 26 عامًا.

متلازمة التثلث الصبغي الجزئي على الذراع القصير للكروموسوم 9

يحدث هذا المرض بسبب الازدواج غير المتوازن في الكروموسوم التاسع، ونتيجة لذلك توجد مادة وراثية أكثر على هذا الكروموسوم. في المجمل، هناك أكثر من 200 حالة من هذه الطفرات لدى البشر معروفة.

يتم وصف الصورة السريرية بتأخر النمو البدني، والتخلف العقلي الخفيف، وتعبيرات الوجه المميزة. تم العثور على عيوب القلب في ربع جميع المرضى.

مع متلازمة التثلث الجزئي للذراع القصير للكروموسوم 9، لا يزال التشخيص مواتيًا نسبيًا: فمعظم المرضى يعيشون حتى سن الشيخوخة.

متلازمات أخرى

في بعض الأحيان تحدث طفرات الكروموسومات حتى في أجزاء صغيرة جدًا من الحمض النووي. عادة ما تكون الأمراض في مثل هذه الحالات ناجمة عن التكرارات أو الحذف، وتسمى التضاعفات الدقيقة أو الحذف الصغير، على التوالي.

وأكثر هذه المتلازمة شيوعًا هو مرض برادر-ويلي. ويحدث ذلك بسبب الحذف الجزئي لقسم من الكروموسوم 15. ومن المثير للاهتمام أن هذا الكروموسوم يجب أن يستقبله الجسم من الأب. نتيجة للحذف الجزئي، يتأثر 12 جينًا. يعاني المرضى الذين يعانون من هذه المتلازمة من التخلف العقلي والسمنة وعادةً ما تكون أقدامهم وأيديهم صغيرة.

مثال آخر على أمراض الكروموسومات هو متلازمة سوتوس. يحدث الحذف الصغير على الذراع الطويلة للكروموسوم 5. وتتميز الصورة السريرية لهذا المرض الوراثي بالنمو السريع، وزيادة في حجم اليدين والقدمين، ووجود جبهة محدبة، وبعض التخلف العقلي. لم يتم إثبات حدوث هذه المتلازمة.

الطفرات الكروموسومية، وبشكل أكثر دقة، الحذف الصغير في مناطق الكروموسومات 13 و15، تسبب ورم ويلمز والورم الأرومي الشبكي، على التوالي. ورم ويلمز هو سرطان الكلى الذي يحدث في المقام الأول عند الأطفال. الورم الأرومي الشبكي هو ورم خبيث يصيب شبكية العين ويصيب الأطفال أيضًا. وهذه الأمراض قابلة للعلاج إذا تم تشخيصها في المراحل المبكرة. وفي بعض الحالات يلجأ الأطباء إلى التدخل الجراحي.

يقضي الطب الحديث على العديد من الأمراض، لكن ليس من الممكن بعد علاج الطفرات الكروموسومية أو على الأقل منعها. لا يمكن اكتشافها إلا في بداية نمو الجنين. ومع ذلك، فإن الهندسة الوراثية لا تقف مكتوفة الأيدي. ربما سيتم قريبا العثور على طريقة للوقاية من الأمراض الناجمة عن طفرات الكروموسومات.

الطفرات الكروموسومية (إعادة الترتيب، أو الانحرافات)- وهي تغيرات في بنية الكروموسومات يمكن التعرف عليها ودراستها تحت المجهر الضوئي.

هناك أنواع مختلفة من إعادة الترتيب معروفة:

1. نقص في،أو تحدي,- فقدان الأجزاء الطرفية من الكروموسوم؛
2. حذف- فقدان جزء من الكروموسوم في الجزء الأوسط منه؛
3. الازدواجية -التكرار المزدوج أو المتعدد للجينات المترجمة في منطقة معينة من الكروموسوم؛
4. انقلاب- دوران قسم الكروموسوم بمقدار 180 درجة، ونتيجة لذلك توجد الجينات الموجودة في هذا القسم في تسلسل عكسي مقارنة بالتسلسل المعتاد؛
5. النقل- تغير في موضع أي جزء من الكروموسوم في مجموعة الكروموسوم. النوع الأكثر شيوعًا من عمليات النقل هو التبادلية، حيث يتم تبادل المناطق بين اثنين من الكروموسومات غير المتماثلة. يمكن لقسم من الكروموسوم أن يغير موضعه دون تبادل متبادل، أو البقاء في نفس الكروموسوم أو تضمينه في كروموسوم آخر.

في النقص والحذفو الازدواجيةكمية التغيرات في المادة الوراثية. تعتمد درجة التغير المظهري على حجم مناطق الكروموسوم المقابلة وما إذا كانت تحتوي على جينات مهمة. ومن المعروف أن أمثلة على أوجه القصور في العديد من الكائنات الحية، بما في ذلك البشر. مرض وراثي شديد - متلازمة "صرخة القطة".(سميت على اسم طبيعة الأصوات التي يصدرها الأطفال المرضى) ناتجة عن تغاير الزيجوت بسبب نقص الكروموسوم الخامس. ويصاحب هذه المتلازمة ضعف شديد في النمو وتخلف عقلي. عادة ما يموت الأطفال المصابون بهذه المتلازمة مبكرًا، لكن بعضهم ينجو

الطفرات الجينومية- تغير في عدد الكروموسومات في جينوم خلايا الجسم. تحدث هذه الظاهرة في اتجاهين: نحو زيادة عدد المجموعات الفردية الكاملة (تعدد الصبغيات)ونحو فقدان أو إدراج الكروموسومات الفردية (اختلال الصيغة الصبغية).

تعدد الصبغيات- زيادة متعددة في مجموعة الكروموسومات الفردية. تسمى الخلايا التي تحتوي على أعداد مختلفة من مجموعات الكروموسومات أحادية الصيغة الصبغية ثلاثي الصيغة الصبغية (3n) ورباعي الصيغة الصبغية (4n) وسداسي الصيغة الصبغية (6n) وثماني الصيغة الصبغية (8n) وما إلى ذلك.

في أغلب الأحيان، تتشكل polyploids عندما يتعطل ترتيب انحراف الكروموسوم إلى أقطاب الخلية أثناء الانقسام الاختزالي أو الانقسام الفتيلي. يمكن أن يحدث هذا بسبب العوامل الفيزيائية والكيميائية. تعمل المواد الكيميائية مثل الكولشيسين على قمع تكوين المغزل الانقسامي في الخلايا التي بدأت في الانقسام، ونتيجة لذلك لا تنفصل الكروموسومات المكررة وتصبح الخلية رباعية السطوح.

بالنسبة للعديد من النباتات ما يسمى سلسلة متعددة الصيغ الصبغية.وهي تشمل نماذج من 2 إلى 10n وأكثر. على سبيل المثال، تتكون سلسلة متعددة الصبغيات من مجموعات مكونة من 12 و24 و36 و48 و60 و72 و96 و108 و144 كروموسومًا من ممثلين عن جنس Solanum. يمثل جنس القمح (Triticum) سلسلة يمتلك أعضاؤها 34 و28 و42 كروموسومًا.

يؤدي تعدد الصبغيات إلى تغيرات في خصائص الكائن الحي، وبالتالي فهو مصدر مهم للتنوع في التطور والاختيار، وخاصة في النباتات. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الخنوثة (التلقيح الذاتي)، و apomixis (التوالد العذري) والتكاثر الخضري منتشرة على نطاق واسع في الكائنات النباتية. لذلك، فإن حوالي ثلث الأنواع النباتية الشائعة على كوكبنا هي متعددة الصيغ الصبغية، وفي الظروف القارية الحادة لجبال البامير المرتفعة، ينمو ما يصل إلى 85٪ من تعدد الصيغ الصبغية. جميع النباتات المزروعة تقريبًا هي أيضًا متعددة الصيغ الصبغية، والتي، على عكس أقاربها البرية، تحتوي على أزهار وفواكه وبذور أكبر، وتتراكم المزيد من العناصر الغذائية في أعضاء التخزين (السيقان والدرنات). تتكيف Polyploids بسهولة أكبر مع الظروف المعيشية غير المواتية وتتحمل درجات الحرارة المنخفضة والجفاف بسهولة أكبر. ولهذا السبب فهي منتشرة على نطاق واسع في المناطق الشمالية والجبلية العالية.

أساس الزيادة الحادة في إنتاجية الأشكال المتعددة الصبغيات للنباتات المزروعة هو الظاهرة البوليمرات.

اختلال الصيغة الصبغية,أو الصيغة الصبغية المتغايرة,- ظاهرة تحتوي فيها خلايا الجسم على عدد متغير من الكروموسومات التي لا تعد من مضاعفات المجموعة الصبغية. تنشأ اختلالات الصيغة الصبغية عندما لا تنفصل الكروموسومات المتماثلة الفردية أو تُفقد أثناء الانقسام والانقسام الاختزالي. نتيجة لعدم انفصال الكروموسوم أثناء تكوين الأمشاج، يمكن أن تنشأ خلايا جرثومية تحتوي على كروموسومات إضافية، وبعد ذلك، عند الاندماج اللاحق مع الأمشاج أحادية الصيغة الصبغية الطبيعية، فإنها تشكل زيجوت 2n + 1 (ثلاثي)على كروموسوم معين. إذا كان هناك كروموسوم واحد أقل في الأمشاج، فإن الإخصاب اللاحق يؤدي إلى تكوين الزيجوت 1n - 1 (أحادية)على أي من الكروموسومات. وبالإضافة إلى ذلك، هناك أشكال 2ن - 2، أو علم العدم,لأنه لا يوجد زوج من الكروموسومات المتماثلة، و2ن+ X،أو بوليسوميكس.

تم العثور على اختلال الصيغة الصبغية في النباتات والحيوانات، وكذلك في البشر. تتميز النباتات المختلة الصيغة الصبغية بقدرة منخفضة على البقاء والخصوبة، وفي البشر غالبًا ما تؤدي هذه الظاهرة إلى العقم وفي هذه الحالات لا تكون موروثة. عند الأطفال الذين يولدون لأمهات يزيد عمرهن عن 38 عامًا، تزداد احتمالية اختلال الصيغة الصبغية (تصل إلى 2.5٪). بالإضافة إلى ذلك، فإن حالات اختلال الصيغة الصبغية لدى البشر تسبب أمراض الكروموسومات.

في الحيوانات ثنائية المسكن، سواء في ظل الظروف الطبيعية أو الاصطناعية، يكون تعدد الصبغيات نادرًا للغاية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن تعدد الصبغيات، الذي يسبب تغييرا في نسبة الكروموسومات الجنسية والجسيمات الذاتية، يؤدي إلى تعطيل اقتران الكروموسومات المتماثلة وبالتالي يعقد تحديد الجنس. ونتيجة لذلك، فإن هذه الأشكال تصبح عقيمة وأقل قابلية للحياة.

هناك عدة أسباب لانتهاكات البرنامج الجيني للخلية.

تشمل التغييرات في التركيب الكيميائي الحيوي للجينات ما يلي:

• الطفرات النقطية مع فقدان أي من النيوكليوتيدات، مما يؤدي إلى خلل في برمجة المعلومات الوراثية؛
• فقدان جزء من الكروموسوم.
• البلمرة مع تكوين مناطق كروموسوم إضافية.

قد يكون واحد أو أكثر من الكروموسومات الجديدة مفقودًا أو يظهر.

تفعيل الجينات المرضيةقد تكون ذات صلة:

• مع التغيرات الهيكلية في الجينات التنظيمية،
• مع تنشيط الجينات القاتلة بسبب تماثل الزيجوت للجينات الجسدية المتنحية أو ظهور الجينات المسببة للأمراض المرتبطة بالجنس.

بالإضافة إلى ذلك، قد يرتبط ظهور سمة جسدية متنحية مسببة للأمراض بجين آخر (الجينات والصفات المرتبطة).

إدخال جزء من الحمض النووي الغريب ذو الخصائص المسببة للأمراض في الجينومفالفيروس مثلا يمكن أن يؤدي إلى موت الخلايا أو بقاء الفيروس بداخلها. غالبًا ما يؤدي هذا الثبات إلى ظهور نمو الورم الخبيث. في ظل الظروف التجريبية، يقوم الباحثون بإدخال الجينات المرضية والمفقودة إلى الخلية (الهندسة الوراثية).

يمكن أن تنتقل جميع الاضطرابات الجينومية المذكورة عن طريق الميراث، إذا نشأت في الخلايا الجرثومية، أو أدت إلى تغيرات جسدية في جسم الحيوان دون وراثة (يتم تغيير الجينوم في الخلايا الجسدية).

يمكن أن تتغير المادة الوراثية بشكل صارخ بحيث تصبح مرئية بوضوح حتى عند دراسة الكروموسومات باستخدام المجهر الضوئي أثناء الانقسام. هذه هي ما يسمى الطفرات الجينومية والكروموسومية.

الطفرات الجينومية تؤدي التغيير الإجمالي في الهيكلالمواد الوراثية النووية بشكل عام. يرافقه تغيرات في عدد وشكل الكروموسومات ونسبة محتواها في الخلايا المختلفة. في كثير من الأحيان، تتميز الطفرات الجينومية باختلال الصيغة الصبغية، أو تعدد الصيغة الصبغية، أو تعدد الصيغة الصبغية، والذي غالبًا ما يتم ملاحظته في الخلايا السرطانية الخبيثة عند ضعف الانقسام الفتيلي (مع انخفاض الانقسام الفتيلي). قد تكون الطفرة الجينية ناجمة عن حقيقة أن أحد الكروموسومات لا يتم تمثيله باثنين، كما هو معتاد في الخلية الجسدية، ولكن بثلاث نسخ أو أكثر. مثال على هذه الطفرة هو متلازمة داون.

الطفرات الكروموسومية تحدث عندما تتغير بنية الكروموسومات الفردية، أو يزيد حجم الأذرع أو ينقص، أو ينتقل جزء من كروموسوم إلى آخر، أو يتم تدوير جزء من كروموسوم 180 درجة. ويسمى نقص أحد أقسام الكروموسوم حذف. عادة ما يؤدي فقدان أجزاء كبيرة من الكروموسوم إلى موت الكائن الحي. تضاعف جزء من الكروموسوم - الازدواجيةيتم تحديد الانعكاس بمقدار 180 درجة لقسم الكروموسوم على أنه انقلاب وقد لا يظهر ظاهريًا. تبادل المناطق بين الكروموسومات غير المتجانسة - النقل- يؤدي عادة إلى اضطرابات في نمو الجسم لا تتوافق مع الحياة.

الطفرة الجينية أو النقطية هو استبدال النيوكليوتيدات الفردية أو أجزاء صغيرة من الجينوم داخل جين واحد. الطفرة الجينية تكون غير مرئية أثناء الفحص النسيجي، ولكنها تغير النمط الظاهري للخلية، مما يؤدي إلى تكوين خصائص جديدة في الخلية و/أو في الجسم ككل.

تسليط الضوء الطفرات التوافقية عندما يتم استبدال نيوكليوتيد بآخر، يتغير الحلزون المزدوج للحمض النووي.

في بعض الأحيان لا تؤدي الطفرة إلى تغيير المعلومات المخزنة في الجينوم. ويسمى هذا التغيير في الجينوم طفرة صامتة . إذا تسببت طفرة في تشويه المعلومات المخزنة بواسطة الجينوم، فإنها تسمى طفرة تشوه المعنى البيولوجي للمعلومات الوراثية. يؤدي هذا إلى تكوين إنزيمات ذات نشاط متغير، مما يوفر خصائص جديدة غير عادية بالنسبة للخلية والكائن الحي بأكمله.

في ظل طفرة لا معنى لها ، فهم طفرة جينية تغير بنية الجين بطريقة تجعل قراءة المعلومات منه مستحيلة، أو يتم تشكيل تسلسل mRNA لا يمكن ترجمته بواسطة الريبوسوم.

المطفرة - هذه عوامل من أي نوع كانت تغير بنية الجينوم وتسبب الطفرات. تسليط الضوء المطفرات الداخلية والخارجية. قد تكون هذه التأثيرات الطبيعة الفيزيائية(الإشعاعات المؤينة، الأشعة فوق البنفسجية، الإصابة، ارتفاع درجة الحرارة). المطفرات الكيميائيةهي بعض المبيدات الحشرية، السموم الصناعية (البنزين، البنزوبيرين، الإيبوكسيدات، بعض الألدهيدات)، مركبات الزئبق، تثبيط الخلايا. بعضها له تأثير مطفر المكملات الغذائية(السيكلامات، الكربوهيدرات العطرية)، مركبات بيروكسيد الدهون، وجذور الأكسجين الحرة الموجودة في بيروكسيد الهيدروجين والأوزون.

نتيجة الطفرات، تنشأ الأمراض الوراثية.

• الأمراض الناجمة بالكامل عن تأثير الجين المرضي. وتظهر هذه الاضطرابات دائمًا بغض النظر عن الخصائص التي تسبق النشاط الحيوي للخلايا والكائن الحي ككل. عادة، يمكن ملاحظة المظاهر الناجمة عن مثل هذه الطفرات منذ لحظة ولادة الحيوان أو الشخص.
• الأمراض التي يتجلى فيها العامل الوراثي فقط في ظل وجود الظروف البيئية المناسبة وخصائص النمو الفردي. وبالتالي، فإن الميل إلى مرض السكري قد يظهر اعتمادا على العادات الغذائية. يتم اكتشاف هذا النوع من الأمراض الوراثية دائمًا بعد الولادة، وأحيانًا في سن الشيخوخة.
• الأمراض التي تكون الوراثة هي العامل المسبب الرئيسي لها. يتجلى المرض، لكن درجته وسرعته وشدته تختلف بسبب مستوى تراكم عواقب تأثير العوامل المسببة التي تنشأ في عملية الحياة في الجسم.

يمكن أن تنتقل الأمراض الوراثية عن طريق آلية وراثية جسمية سائدة، وهي آلية متنحية للوراثة وتكون مرتبطة بالجنس.

الأمراض الوراثية المرتبطة بالجنس تنتج عن انتقال الاضطرابات الجينية في الكروموسومات الجنسية، وبالتالي فإن مظاهر المرض ترتبط بشكل مباشر بجنس الفرد.

في بعض الأحيان تنتقل الطفرات الجينية عبر الكروموسومات الجسدية ويعتمد حدوثها على الجنس. على سبيل المثال، يتطور تصلب الشرايين الوعائية في ظل نفس الظروف في وقت مبكر عند الذكور، لأن الهرمونات الجنسية الأنثوية تمنع تطور المرض.

ترتبط الانتهاكات في تنفيذ البرنامج الجيني بالظواهر التالية.

تصاحب اضطرابات الانقسام الفتيلي توزيع غير متساو للكروموسومات (انخفاض الانقسام الفتيلي أو الانقسام الفتيلي) وتؤدي إلى خلل التنسج (تكوين خلايا وحشية).

والنتيجة المحتملة الأخرى هي تكوين خلايا متعددة الصبغيات أو متعددة النوى. يؤدي القمع الهائل للانقسام الفتيلي عندما تفقد الخلايا القدرة على الانقسام إلى ضعف تجديد الأعضاء والأنسجة. الأسباب هي التغيرات في تنظيم الأوبون، والأضرار التي لحقت مركز الخلية أو الأنابيب الدقيقة، والتغيرات في بضع الخلايا على خلفية ضعف تكوين الأنابيب الدقيقة وتفاعلات الأكتومينييوسين، وضعف إمدادات الطاقة للانقسام، وما إلى ذلك.