Genų ar chromosomų struktūros pokyčiai vadinami. Chromosomų mutacijos: pavyzdžiai

Chromosomų mutacijos (kitaip vadinamos aberacijomis, persitvarkymais) – tai nenuspėjami chromosomų struktūros pokyčiai. Dažniausiai jas sukelia problemos, atsirandančios ląstelių dalijimosi metu. Pradinių aplinkos veiksnių poveikis yra dar viena galima chromosomų mutacijų priežastis. Išsiaiškinkime, kokios gali būti tokio pobūdžio chromosomų struktūros pokyčių apraiškos ir kokias pasekmes jie turi ląstelei ir visam organizmui.

Mutacijos. Bendrosios nuostatos

Biologijoje mutacija apibrėžiama kaip nuolatinis genetinės medžiagos struktūros pokytis. Ką reiškia "pastovus"? Jį paveldi organizmo, turinčio mutantinę DNR, palikuonys. Tai atsitinka taip. Viena ląstelė gauna neteisingą DNR. Jis dalijasi, o dvi dukros visiškai nukopijuoja jo struktūrą, tai yra, jose taip pat yra pakitusi genetinė medžiaga. Tada tokių ląstelių atsiranda vis daugiau, o jei organizmas pradeda daugintis, jo palikuonys gauna panašų mutantinį genotipą.

Mutacijos paprastai nepraeina nepalikdamos pėdsakų. Kai kurie iš jų taip pakeičia kūną, kad šių pokyčių rezultatas – mirtis. Kai kurios iš jų verčia organizmą veikti naujai, sumažindamos jo gebėjimą prisitaikyti ir sukelti rimtų patologijų. Ir labai mažas mutacijų skaičius yra naudingas organizmui, todėl padidėja jo gebėjimas prisitaikyti prie aplinkos sąlygų.

Mutacijos skirstomos į genų, chromosomines ir genomines. Ši klasifikacija pagrįsta skirtingų genetinės medžiagos struktūrų skirtumais. Taigi chromosomų mutacijos veikia chromosomų struktūrą, genų mutacijos – genų nukleotidų seką, o genominės mutacijos pakeičia viso organizmo genomą, pridedant arba atimant visą chromosomų rinkinį.

Pakalbėkime apie chromosomų mutacijas išsamiau.

Kokie gali atsirasti chromosomų pertvarkymų?

Priklausomai nuo to, kaip yra lokalizuoti pokyčiai, išskiriami šie chromosomų mutacijų tipai.

1. Intrachromosominė – genetinės medžiagos transformacija vienoje chromosomoje.
2. Interchromosominiai - pertvarkymai, dėl kurių dvi nehomologinės chromosomos keičia savo dalis. Nehomologinėse chromosomose yra skirtingų genų ir jos neatsiranda mejozės metu.

Kiekvienas iš šių aberacijų tipų atitinka tam tikrus chromosomų mutacijų tipus.

Ištrynimai

Ištrynimas yra bet kurios chromosomos dalies atskyrimas arba praradimas. Nesunku atspėti, kad šio tipo mutacijos yra intrachromosominės.

Jei tolimiausia chromosomos dalis yra atskirta, delecija vadinama galine. Jei genetinė medžiaga prarandama arčiau chromosomos centro, toks ištrynimas vadinamas intersticiniu.

Šio tipo mutacijos gali turėti įtakos organizmo gyvybingumui. Pavyzdžiui, praradus chromosomos dalį, koduojančią tam tikrą geną, žmogus įgyja imunitetą imunodeficito virusui. Ši adaptyvi mutacija atsirado maždaug prieš 2000 metų, o kai kuriems AIDS sergantiems žmonėms pavyko išgyventi tik todėl, kad jiems pasisekė turėti pakitusios struktūros chromosomas.

Dubliavimai

Kitas intrachromosominių mutacijų tipas yra dubliavimasis. Tai yra chromosomos dalies kopijavimas, atsirandantis dėl klaidos per vadinamąjį kryžminimą arba kryžminimą ląstelių dalijimosi metu.

Taip nukopijuota atkarpa gali išlaikyti savo padėtį, pasisukti 180° ar net kartotis kelis kartus, tada tokia mutacija vadinama amplifikacija.

Augaluose genetinės medžiagos kiekis gali padidėti būtent dėl ​​pakartotinio dubliavimo. Šiuo atveju dažniausiai pakinta visos rūšies gebėjimas prisitaikyti, o tai reiškia, kad tokios mutacijos turi didelę evoliucinę reikšmę.

Inversijos

Taip pat reiškia intrachromosomines mutacijas. Inversija – tai tam tikros chromosomos dalies pasukimas 180°.

Dėl inversijos apsivertusi chromosomos dalis gali būti vienoje centromero pusėje (paracentrinė inversija) arba priešingose ​​jo pusėse (pericentrinė). Centromeras yra vadinamoji pirminio chromosomos susiaurėjimo sritis.

Paprastai inversijos neturi įtakos išoriniams kūno požymiams ir nesukelia patologijų. Tačiau yra prielaida, kad moterims, kurių tam tikra devintosios chromosomos dalis yra inversija, persileidimo tikimybė nėštumo metu padidėja 30%.

Translokacijos

Translokacija yra vienos chromosomos dalies perkėlimas į kitą. Šios mutacijos yra tarpchromosominio tipo. Yra dviejų tipų translokacijos.

1. Abipusis yra dviejų chromosomų pasikeitimas tam tikrose srityse.
2. Robertsonianas – dviejų chromosomų suliejimas su trumpa ranka (akrocentrinis). Robertsono translokacijos metu prarandamos trumpos abiejų chromosomų dalys.

Abipusis perkėlimas sukelia žmonių gimdymo problemų. Kartais tokios mutacijos sukelia persileidimą arba lemia vaikų su įgimtomis raidos patologijomis gimimą.

Robertsono translokacijos yra gana dažnos žmonėms. Visų pirma, jei įvyksta translokacija, apimanti 21 chromosomą, vaisiui išsivysto Dauno sindromas, viena iš dažniausiai pasitaikančių įgimtų patologijų.

Izochromosomos

Izochromosomos yra chromosomos, kurios prarado vieną ranką, bet pakeitė ją tikslia kitos rankos kopija. Tai yra, iš esmės tokį procesą galima laikyti ištrynimu ir apvertimu viename butelyje. Labai retais atvejais tokios chromosomos turi du centromerus.

Izochromosomos yra moterų, kenčiančių nuo Shereshevsky-Turner sindromo, genotipo.

Visų tipų chromosomų mutacijos, aprašytos aukščiau, būdingos įvairiems gyviems organizmams, įskaitant žmones. Kaip jie pasireiškia?

Chromosomų mutacijos. Pavyzdžiai

Mutacijos gali atsirasti lytinėse chromosomose ir autosomose (visose kitose suporuotose ląstelės chromosomose). Jei mutagenezė paveikia lytines chromosomas, pasekmės organizmui paprastai būna sunkios. Atsiranda įgimtos patologijos, turinčios įtakos psichiniam individo vystymuisi ir dažniausiai pasireiškiančios fenotipo pokyčiais. Tai reiškia, kad išoriškai mutantiniai organizmai skiriasi nuo normalių.

Genominės ir chromosominės mutacijos augaluose atsiranda dažniau. Tačiau jų randama ir gyvūnams, ir žmonėms. Chromosomų mutacijos, kurių pavyzdžius aptarsime toliau, pasireiškia sunkių paveldimų patologijų atsiradimu. Tai yra Wolf-Hirschhorn sindromas, „raudok katę“, dalinė trisomijos liga trumpoje 9 chromosomos rankoje ir kai kurios kitos.

Katės verksmo sindromas

Ši liga buvo atrasta 1963 m. Tai atsiranda dėl dalinės monosomijos trumpojoje 5 chromosomos rankoje, kurią sukelia delecija. Vienas iš 45 000 vaikų gimsta su šiuo sindromu.

Kodėl ši liga gavo tokį pavadinimą? Šia liga sergantiems vaikams būdingas verksmas, primenantis katės miaukimą.

Panaikinus trumpąją penktosios chromosomos ranką, gali būti prarastos įvairios jos dalys. Klinikinės ligos apraiškos tiesiogiai priklauso nuo to, kurie genai buvo prarasti šios mutacijos metu.

Gerklų struktūra keičiasi visiems pacientams, vadinasi, „katės verksmas“ būdingas visiems be išimties. Daugumai žmonių, kenčiančių nuo šio sindromo, pakinta kaukolės struktūra: sumažėja smegenų sritis, atsiranda mėnulio formos veidas. „Katės verk“ sindromo ausys paprastai yra žemai. Kartais pacientai turi įgimtų širdies ar kitų organų patologijų. Būdingu požymiu tampa ir protinis atsilikimas.

Paprastai šiuo sindromu sergantys pacientai miršta ankstyvoje vaikystėje, tik 10% jų išgyvena iki dešimties metų. Tačiau buvo ir ilgaamžiškumo atvejų su „katės verksmo“ sindromu - iki 50 metų.

Wolf-Hirschhorn sindromas

Šis sindromas yra daug rečiau paplitęs – 1 atvejis 100 000 gimimų. Tai sukelia vieno iš ketvirtosios chromosomos trumposios rankos segmentų ištrynimas.

Šios ligos apraiškos yra įvairios: uždelstas fizinės ir psichinės sferos vystymasis, mikrocefalija, būdinga snapo formos nosis, žvairumas, gomurio ar viršutinės lūpos plyšys, maža burna, vidaus organų defektai.

Kaip ir daugelis kitų žmogaus chromosomų mutacijų, Wolf-Hirschhorn liga klasifikuojama kaip pusiau mirtina. Tai reiškia, kad organizmo gyvybingumas sergant tokia liga gerokai sumažėja. Vaikai, kuriems diagnozuotas Wolf-Hirschhorn sindromas, paprastai negyvena ilgiau nei 1 metai, tačiau buvo vienas atvejis, kai pacientas išgyveno 26 metus.

Dalinės trisomijos sindromas trumpoje 9 chromosomos rankoje

Ši liga atsiranda dėl nesubalansuotų devintosios chromosomos dubliavimosi, dėl ko šioje chromosomoje yra daugiau genetinės medžiagos. Iš viso žinoma daugiau nei 200 tokių mutacijų atvejų žmonėms.

Klinikinį vaizdą apibūdina sulėtėjęs fizinis vystymasis, lengvas protinis atsilikimas ir būdinga veido išraiška. Širdies ydos nustatomos ketvirtadaliui visų pacientų.

Esant dalinei 9 chromosomos trumposios rankos trisomijos sindromui, prognozė vis dar gana palanki: dauguma pacientų išgyvena iki senatvės.

Kiti sindromai

Kartais chromosomų mutacijos įvyksta net labai mažose DNR dalyse. Ligos tokiais atvejais dažniausiai atsiranda dėl dubliavimosi arba ištrynimų ir atitinkamai vadinamos mikroduplikacijomis arba mikrodelecijomis.

Dažniausias toks sindromas yra Prader-Willi liga. Ji atsiranda dėl 15 chromosomos dalies mikrodelecijos. Įdomu tai, kad šią chromosomą organizmas turi gauti iš tėvo. Dėl mikrodelecijų pažeidžiama 12 genų. Pacientai, sergantys šiuo sindromu, turi protinį atsilikimą, nutukimą, dažniausiai turi mažas pėdas ir rankas.

Kitas tokių chromosomų ligų pavyzdys yra Sotos sindromas. Mikrodelecija atsiranda ant ilgosios 5 chromosomos rankos. Šios paveldimos ligos klinikiniam vaizdui būdingas greitas augimas, rankų ir pėdų padidėjimas, išgaubta kakta ir tam tikras protinis atsilikimas. Šio sindromo dažnis nenustatytas.

Chromosomų mutacijos, tiksliau, mikrodelecijos 13 ir 15 chromosomų srityse, sukelia atitinkamai Wilms naviką ir tinklainės blastomą. Wilms navikas yra inkstų vėžys, kuris dažniausiai pasireiškia vaikams. Retinoblastoma yra piktybinis tinklainės navikas, kuris taip pat pasireiškia vaikams. Šios ligos yra išgydomos, jei diagnozuojamos ankstyvose stadijose. Kai kuriais atvejais gydytojai imasi chirurginės intervencijos.

Šiuolaikinė medicina pašalina daugybę ligų, tačiau išgydyti ar bent jau užkirsti kelią chromosomų mutacijoms dar neįmanoma. Juos galima aptikti tik vaisiaus vystymosi pradžioje. Tačiau genų inžinerija nestovi vietoje. Galbūt netrukus bus rastas būdas išvengti ligų, kurias sukelia chromosomų mutacijos.

9.Mutacijų klasifikacija

Mutacijų kintamumas atsiranda, kai atsiranda mutacijos – nuolatiniai genotipo (t.y. DNR molekulių) pokyčiai, kurie gali paveikti ištisas chromosomas, jų dalis ar atskirus genus.
Mutacijos gali būti naudingos, žalingos arba neutralios. Pagal šiuolaikinę klasifikaciją mutacijos paprastai skirstomos į šias grupes.
1. Genominės mutacijos– susijęs su chromosomų skaičiaus pokyčiais. Ypatingą susidomėjimą kelia POLIPLOIDIJA – daugkartinis chromosomų skaičiaus padidėjimas. Poliploidijos atsiradimas yra susijęs su ląstelių dalijimosi mechanizmo pažeidimu. Visų pirma, homologinių chromosomų neatsiskyrimas pirmojo mejozės dalijimosi metu sukelia gametų su 2n chromosomų rinkiniu atsiradimą.
Poliploidija plačiai paplitusi tarp augalų ir daug rečiau tarp gyvūnų (apvaliųjų kirmėlių, šilkaverpių, kai kurių varliagyvių). Poliploidiniai organizmai, kaip taisyklė, pasižymi didesniu dydžiu ir sustiprinta organinių medžiagų sinteze, todėl jie ypač vertingi veisimo darbui.
2. Chromosomų mutacijos– Tai chromosomų persitvarkymai, jų struktūros pokyčiai. Atskiros chromosomų dalys gali būti prarastos, padvigubinti arba pakeisti savo padėtį.
Kaip ir genominės mutacijos, chromosomų mutacijos vaidina didžiulį vaidmenį evoliucijos procesuose.
3. Genų mutacijos susiję su geno DNR nukleotidų sudėties arba sekos pokyčiais. Genų mutacijos yra svarbiausios tarp visų mutacijų kategorijų.
Baltymų sintezė pagrįsta nukleotidų išsidėstymo geno ir aminorūgščių eilės atitikimu baltymo molekulėje. Genų mutacijų atsiradimas (nukleotidų sudėties ir sekos pokyčiai) keičia atitinkamų fermentų baltymų sudėtį ir galiausiai sukelia fenotipinius pokyčius. Mutacijos gali paveikti visas organizmų morfologijos, fiziologijos ir biochemijos ypatybes. Daugelį paveldimų žmonių ligų taip pat sukelia genų mutacijos.
Mutacijos natūraliomis sąlygomis pasitaiko retai – 1000-100000 ląstelių tenka viena tam tikro geno mutacija. Bet mutacijos procesas vyksta, nuolat kaupiasi genotipų mutacijos. O jei atsižvelgsime į tai, kad genų skaičius organizme yra didelis, tai galime teigti, kad visų gyvų organizmų genotipuose yra nemažai genų mutacijų.
Mutacijos yra didžiausias biologinis veiksnys, lemiantis didžiulį paveldimą organizmų kintamumą, suteikiantį medžiagos evoliucijai.

1. Pagal fenotipo kitimo pobūdį mutacijos gali būti biocheminės, fiziologinės, anatominės ir morfologinės.

2. Pagal prisitaikymo laipsnį mutacijos skirstomos į naudingas ir žalingas. Kenksminga - gali būti mirtina ir sukelti kūno mirtį net embriono vystymosi metu.

3. Mutacijos gali būti tiesioginės arba atvirkštinės. Pastarieji yra daug rečiau paplitę. Paprastai tiesioginė mutacija yra susijusi su genų funkcijos defektu. Antrinės mutacijos priešinga kryptimi tame pačiame taške tikimybė yra labai maža, dažniau mutuoja kiti genai.

Mutacijos dažnai būna recesyvinės, nes dominuojančios atsiranda iš karto ir lengvai „atmetamos“ atrankos būdu.

4. Pagal genotipo kitimo pobūdį mutacijos skirstomos į genines, chromosomines ir genomines.

Genų, arba taškinės, mutacijos – tai vieno geno DNR molekulėje nukleotido pokytis, dėl kurio susidaro nenormalus genas, taigi, nenormali baltymo struktūra ir nenormalus požymis. Genų mutacija yra „klaidos“ DNR replikacijos metu rezultatas.

Chromosomų mutacijos – chromosomų struktūros pokyčiai, chromosomų persitvarkymai. Galima išskirti pagrindinius chromosomų mutacijų tipus:

a) delecija – chromosomos dalies praradimas;

b) translokacija – dalies chromosomų perkėlimas į kitą nehomologinę chromosomą, to pasekoje – genų sujungimo grupės pasikeitimas;

c) inversija – chromosomos pjūvio pasukimas 180°;

d) dubliavimas – genų padvigubėjimas tam tikrame chromosomos regione.

Chromosomų mutacijos lemia genų funkcionavimo pokyčius ir yra svarbios rūšies evoliucijai.

Genominės mutacijos – tai chromosomų skaičiaus pokyčiai ląstelėje, papildomos chromosomos atsiradimas arba chromosomos praradimas dėl mejozės sutrikimo. Daugkartinis chromosomų skaičiaus padidėjimas vadinamas poliploidija. Šio tipo mutacijos būdingos augalams. Daugelis kultūrinių augalų yra poliploidiniai, palyginti su jų laukiniais protėviais. Chromosomų padidėjimas vienu ar dviem gyvūnams sukelia vystymosi sutrikimus arba organizmo mirtį.

Žinant vienos rūšies kintamumą ir mutacijas, galima numatyti jų atsiradimo galimybę giminingose ​​rūšyse, o tai svarbu atrankoje.

10. Fenotipas ir genotipas – jų skirtumai

Genotipas yra visų organizmo genų, kurie yra jo paveldimas pagrindas, visuma.
Fenotipas yra visų organizmo požymių ir savybių rinkinys, kuris atsiskleidžia individo vystymosi procese tam tikromis sąlygomis ir yra genotipo sąveikos su vidinės ir išorinės aplinkos veiksnių kompleksu rezultatas.
Fenotipas apskritai yra tai, ką galima pamatyti (katės spalva), išgirsti, pajausti (uostyti) ir gyvūno elgesį.
Homozigotinio gyvūno genotipas sutampa su fenotipu, tačiau heterozigotinio gyvūno – ne.
Kiekviena biologinė rūšis turi jai būdingą fenotipą. Jis susidaro pagal paveldimą informaciją, esančią genuose. Tačiau, priklausomai nuo išorinės aplinkos pokyčių, savybių būklė kiekvienam organizmui skiriasi, todėl atsiranda individualūs skirtumai – kintamumas.
45. Citogenetinis monitoringas gyvulininkystėje.

Citogenetinės kontrolės organizavimas turėtų būti kuriamas atsižvelgiant į keletą pagrindinių principų. 1. būtina organizuoti greitą informacijos mainą tarp su citogenetine kontrole susijusių institucijų, tam būtina sukurti vieningą duomenų banką, kuriame būtų informacija apie chromosomų patologijos nešiotojas; 2. informacijos apie gyvūno citogenetines savybes įtraukimas į veisimo dokumentus. 3. Sėklos ir veislinės medžiagos pirkimas iš užsienio gali būti vykdomas tik turint citogenetinį sertifikatą.

Citogenetinis tyrimas regionuose atliekamas naudojant informaciją apie chromosomų anomalijų paplitimą veislėse ir linijose:

1) veislės ir linijos, kuriose užregistruoti paveldėjimo būdu perduodamos chromosomų patologijos atvejai, taip pat chromosomų anomalijų nešiotojų palikuonys, jei nėra citogenetinio paso;

2) anksčiau citogenetiškai netirtos veislės ir linijos;

3) visi masinių reprodukcinių sutrikimų ar nežinomo pobūdžio genetinės patologijos atvejai.

Visų pirma, tikrinami bandos remontui skirti gamintojai ir patinai, taip pat pirmų dviejų kategorijų jaunikliai. Chromosomų aberacijas galima suskirstyti į dvi dideles klases: 1. konstitucinės – būdingos visoms ląstelėms, paveldėtos iš tėvų arba atsirandančios lytinių ląstelių brendimo metu ir 2. somatinės – atsirandančios atskirose ląstelėse ontogenezės metu. Atsižvelgiant į genetinę chromosomų anomalijų prigimtį ir fenotipinį pasireiškimą, juos nešiojančius gyvūnus galima suskirstyti į keturias grupes: 1) paveldimų anomalijų nešiotojai, turintys polinkį į reprodukcinių savybių sumažėjimą vidutiniškai 10%. Teoriškai 50% palikuonių paveldi patologiją. 2) paveldimų anomalijų nešiotojai, lemiantys aiškiai išreikštą reprodukcijos sumažėjimą (30-50%) ir įgimtą patologiją. Apie 50% palikuonių paveldi patologiją.

3) Gyvūnai, turintys anomalijų, atsirandančių de novo, sukeliančių įgimtą patologiją (monosomija, trisomija ir polisomija autosomų ir lytinių chromosomų sistemoje, mozaikizmas ir chimerizmas). Daugeliu atvejų tokie gyvūnai yra nevaisingi. 4) Gyvūnai su padidėjusiu kariotipo nestabilumu. Sumažėjusi reprodukcinė funkcija, galimas paveldimas polinkis.

46. ​​pleitropija (daugelio genų veikimas)
Pleiotropinis genų poveikis yra kelių požymių priklausomybė nuo vieno geno, tai yra daugialypis vieno geno poveikis.
Pleiotropinis geno poveikis gali būti pirminis arba antrinis. Esant pirminei pleiotropijai, genas pasižymi įvairiais poveikiais.
Su antrine pleiotropija yra vienas pirminis fenotipinis geno pasireiškimas, po kurio seka laipsniškas antrinių pokyčių procesas, sukeliantis daugybę padarinių. Naudojant pleiotropiją, genas, veikiantis vieną pagrindinį požymį, taip pat gali keisti ir modifikuoti kitų genų raišką, todėl buvo pristatyta modifikuojančių genų sąvoka. Pastarieji sustiprina arba susilpnina „pagrindinio“ geno užkoduotų požymių vystymąsi.
Paveldimų polinkių funkcionavimo priklausomybės nuo genotipo savybių rodikliai yra skvarba ir ekspresyvumas.
Svarstant genų ir jų alelių poveikį, būtina atsižvelgti į modifikuojančią aplinkos, kurioje vystosi organizmas, įtaką. Šis klasių svyravimas skilimo metu, priklausomai nuo aplinkos sąlygų, vadinamas penetrancija – fenotipinio pasireiškimo stiprumu. Taigi, skvarba yra geno ekspresijos dažnis, bruožo atsiradimo ar nebuvimo reiškinys to paties genotipo organizmuose.
Tiek dominuojančių, tiek recesyvinių genų įsiskverbimas labai skiriasi. Jis gali būti pilnas, kai genas pasireiškia 100% atvejų, arba nepilnas, kai genas pasireiškia ne visuose jį turinčiuose individuose.
Prasiskverbimas matuojamas fenotipinį požymį turinčių organizmų procentine dalimi nuo bendro ištirtų atitinkamų alelių nešiotojų skaičiaus.
Jei genas visiškai lemia fenotipinę raišką, nepriklausomai nuo aplinkos, tada jis turi 100 procentų skvarbą. Tačiau kai kurie dominuojantys genai išreiškiami ne taip reguliariai.

Daugkartinis arba pleiotropinis genų poveikis yra susijęs su ontogenezės stadija, kurioje atsiranda atitinkami aleliai. Kuo anksčiau atsiranda alelis, tuo didesnis pleiotropijos efektas.

Atsižvelgiant į daugelio genų pleiotropinį poveikį, galima daryti prielaidą, kad kai kurie genai dažnai veikia kaip kitų genų veikimo modifikatoriai.

47. šiuolaikinės biotechnologijos gyvulininkystėje. Veislininkystės taikymas – genų vertė (tyrimų ašys; transpl. Vaisiai).

Embriono transplantacija

Ūkinių gyvūnų dirbtinio apvaisinimo metodo sukūrimas ir praktinis pritaikymas atnešė didelę sėkmę gyvūnų genetikos tobulinimo srityje. Šio metodo taikymas kartu su ilgalaikiu spermos laikymu užšaldytu atvėrė galimybę per metus iš vieno patino susilaukti dešimčių tūkstančių palikuonių. Ši technika iš esmės išsprendžia racionalaus gamintojų panaudojimo gyvulininkystės praktikoje problemą.

Kalbant apie pateles, tradiciniai gyvūnų veisimo būdai leidžia joms susilaukti vos kelių palikuonių per visą gyvenimą. Mažas patelių dauginimosi greitis ir ilgas laiko tarpas tarp kartų (galvijuose 6-7 metai) riboja gyvulininkystės genetinį procesą. Šios problemos sprendimą mokslininkai mato naudojant embrionų transplantaciją. Metodo esmė ta, kad genetiškai išskirtinės patelės išlaisvinamos nuo poreikio susilaukti vaisiaus ir maitinti savo palikuonis. Be to, jie skatinami padidinti kiaušinėlių derlių, kurie vėliau pašalinami ankstyvoje embriono stadijoje ir persodinami į genetiškai mažiau vertingus recipientus.

Embrionų transplantacijos technologija apima tokius pagrindinius veiksmus kaip superovuliacijos sukėlimas, dirbtinis donoro apvaisinimas, embrionų paėmimas (chirurginis ar nechirurginis), jų kokybės įvertinimas, trumpalaikis ar ilgalaikis saugojimas ir transplantacija.

Superovuliacijos stimuliavimas. Patelės žinduoliai gimsta turėdami daug (kelias dešimtis ar net šimtus tūkstančių) lytinių ląstelių. Dauguma jų palaipsniui miršta dėl folikulinės atrezijos. Tik nedaugelis pirmykščių folikulų augimo metu tampa antraliais. Tačiau beveik visi augantys folikulai reaguoja į gonadotropinę stimuliaciją, dėl kurios jie subręsta iki galo. Moterų gydymas gonadotropinais reprodukcinio ciklo folikulinėje fazėje arba ciklo liutealinėje fazėje kartu su geltonkūnio regresijos skatinimu prostaglandinu F 2 (PGF 2) arba jo analogais sukelia daugybinę ovuliaciją arba vadinamąją superovuliaciją. .

Galvijai. Karvių patelių superovuliacija sukeliama gydant gonadotropinais, folikulus stimuliuojančiu hormonu (FSH) arba vaikingos kumelės kraujo serumu (MAB), pradedant nuo 9-14 lytinio ciklo dienos. Praėjus 2-3 dienoms nuo gydymo pradžios, gyvūnams suleidžiama prostaglandino F 2a arba jo analogų, kad sukeltų geltonkūnio regresiją.

Dėl to, kad hormonais gydomiems gyvūnams pailgėja ovuliacijos laikas, keičiasi ir jų apvaisinimo technologija. Iš pradžių buvo rekomenduojamas daugkartinis karvių sėklinimas naudojant daugkartines spermos dozes. Paprastai karščio pradžioje įvedama 50 milijonų gyvų spermatozoidų, o apvaisinimas kartojamas po 12-20 valandų.

Embriono ekstrahavimas. Galvijų embrionai iš kiaušidės patenka į gimdą nuo 4 iki 5 dienos nuo rujos pradžios (tarp 3 ir 4 dienos po ovuliacijos),

Dėl to, kad nechirurginis ištraukimas galimas tik iš gimdos ragų, embrionai pašalinami ne anksčiau kaip 5 dieną nuo medžioklės pradžios.

Nepaisant to, kad chirurginiu būdu iš galvijų embrionų išskyrimo buvo pasiekti puikūs rezultatai, šis metodas yra neefektyvus – gana brangus, nepatogus naudoti gamybos sąlygomis.

Nechirurginis embriono paėmimas apima kateterio naudojimą.

Optimaliausias embrionų paėmimo laikas yra 6-8 dienos nuo rujos pradžios, kadangi tokio amžiaus ankstyvosios blastocistos tinkamiausios giliam užšaldymui ir gali būti persodinamos nechirurginiu būdu itin efektyviai. Karvė donorė naudojama 6-8 kartus per metus, pašalinant 3-6 embrionus.

Avims ir kiaulėms nechirurginis embrionų paėmimas neįmanomas
dėl sunkumų kateterį per gimdos kaklelį į gimdos ragus. Vienas
Tačiau šių rūšių chirurgija yra gana paprasta
ir trumpalaikis.

Embriono perkėlimas. Lygiagrečiai plėtojant chirurginį embrionų paėmimą iš galvijų, buvo padaryta didelė pažanga nechirurginio embrionų perkėlimo srityje. Į dėklą surenkama šviežia maistinė terpė (1,0–1,3 cm ilgio kolonėlė), tada mažas oro burbuliukas (0,5 cm) ir pagrindinis terpės tūris su embrionu (2–3 cm). Po to įsiurbiama šiek tiek oro (0,5 cm) ir maistinės terpės (1,0–1,5 cm). Pyragas su embrionu dedamas į Cass kateterį ir laikomas termostate 37°C temperatūroje iki transplantacijos. Paspaudus kateterio strypą, padėklo turinys kartu su embrionu išspaudžiamas į gimdos ragą.

Embrionų saugojimas. Naudojant embrionų transplantaciją, reikėjo sukurti veiksmingus metodus, kaip juos saugoti laikotarpiu nuo ekstrahavimo iki transplantacijos. Gamybos sąlygomis embrionai paprastai pašalinami ryte ir perkeliami dienos pabaigoje. Embrionams laikyti per šį laiką naudojamas fosfatinis buferis su tam tikrais pakeitimais, pridedant galvijų vaisiaus serumo ir kambario temperatūroje arba 37 °C temperatūroje.

Stebėjimai rodo, kad galvijų embrionai gali būti auginami in vitro iki 24 valandų be pastebimo tolesnio jų įsisavinimo sumažėjimo.

Kiaulių embrionų, kultivuotų 24 valandas, transplantacija vyksta normaliai įsisavinant.

Embrionų išgyvenamumą tam tikru mastu galima padidinti atvėsinant juos žemiau kūno temperatūros. Embrionų jautrumas vėsinimui priklauso nuo gyvūnų rūšies.

Kiaulių embrionai ypač jautrūs vėsinimui. Dar nepavyko išlaikyti kiaulių embrionų gyvybingumo ankstyvose vystymosi stadijose, atšaldžius juos žemiau 10-15°C.

Ankstyvosios vystymosi stadijos galvijų embrionai taip pat labai jautrūs vėsinimui iki 0°C.

Pastarųjų metų eksperimentai leido nustatyti optimalų ryšį tarp galvijų embrionų aušinimo ir atšildymo greičio. Nustatyta, kad jei embrionai lėtai atšaldomi (1°C/min) iki labai žemos temperatūros (žemiau 50°C), o po to perkeliami į skystą azotą, juos taip pat reikia lėtai atšildyti (25°C/min arba lėčiau). Greitas tokių embrionų atšildymas gali sukelti osmosinę rehidrataciją ir sunaikinimą. Jei embrionai užšaldomi lėtai (1°C/min) tik iki -25 ir 40°C, o po to perkeliami į skystą azotą, juos galima labai greitai atšildyti (300°C/min). Šiuo atveju likęs vanduo, pernešamas į skystą azotą, virsta stikline būsena.

Nustačius šiuos veiksnius, buvo supaprastinta galvijų embrionų užšaldymo ir atšildymo procedūra. Visų pirma, embrionai, kaip ir sperma, atšildomi šiltame vandenyje 35 °C temperatūroje 20 s prieš pat transplantaciją nenaudojant specialios įrangos, esant tam tikram temperatūros didėjimo greičiui.

Kiaušinių apvaisinimas už gyvūno kūno ribų

Apvaisinimo sistemos sukūrimas ir žinduolių embrionų ankstyvųjų vystymosi stadijų užtikrinimas už gyvūno kūno ribų (in vitro) turi didelę reikšmę sprendžiant daugybę mokslinių ir praktinių klausimų, kuriais siekiama didinti gyvūnų veisimo efektyvumą.

Šiems tikslams reikalingi embrionai ankstyvosiose vystymosi stadijose, kuriuos galima išimti tik chirurginiu būdu iš kiaušialąsčių, o tai yra daug darbo jėgos ir neužtikrina pakankamai embrionų šiam darbui atlikti.

Žinduolių kiaušinėlių apvaisinimas in vitro apima šiuos pagrindinius etapus: oocitų brendimą, spermatozoidų talpą, apvaisinimą ir ankstyvųjų vystymosi stadijų aprūpinimą.

Ocitų brendimas in vitro. Didelis gemalo ląstelių skaičius žinduolių, ypač galvijų, avių ir kiaulių, turinčiose didelį genetinį potencialą, kiaušidėse yra didžiulis šių gyvūnų dauginimosi pajėgumo potencialas pagreitinti genetinę pažangą, palyginti su normalios ovuliacijos galimybėmis. . Šiose gyvūnų rūšyse, kaip ir kituose žinduoliuose, rujos metu spontaniškai ovuliuojančių oocitų skaičius yra tik maža dalis iš tūkstančių kiaušidėse gimimo metu esančių oocitų. Likę oocitai atsinaujina kiaušidėse arba, kaip paprastai sakoma, patiria atreziją. Natūralu, kad iškilo klausimas, ar įmanoma tinkamai apdorojant kiaušialąstes išskirti iš kiaušidžių ir atlikti tolesnį jų apvaisinimą už gyvūno kūno ribų. Šiuo metu metodai, kaip panaudoti visą kiaušialąsčių kiekį gyvūnų kiaušidėse, nėra sukurti, tačiau iš ertmių folikulų galima gauti nemažai oocitų tolesniam jų brendimui ir apvaisinimui už kūno ribų.

Šiuo metu praktiškai pritaikytas tik galvijų oocitų brendimas in vitro. Kiaušialąstės gaunamos iš karvių kiaušidžių po gyvulių skerdimo ir intravitalinės ekstrakcijos būdu, 1-2 kartus per savaitę. Pirmuoju atveju kiaušidės paimamos iš gyvūnų po skerdimo ir pristatomos į laboratoriją termostatuotame inde 1,5-2,0 val. Laboratorijoje kiaušidės plaunamos du kartus šviežiu fosfatiniu buferiu. Kiaušialąstės pašalinamos iš folikulų, kurių skersmuo yra 2-6 mm, išsiurbiant arba perpjaunant kiaušidę į plokšteles. Kiaušialąstės surenkamos į TCM 199 terpę, pridedant 10% karštyje esančios karvės kraujo serumo, po to du kartus nuplaunami ir tolesniam brendimui in vitro atrenkami tik oocitai su kompaktišku gumuliu ir vienalyte citoplazma.

Pastaruoju metu buvo sukurtas metodas intravitaliniam kiaušialąsčių ekstrahavimui iš karvių kiaušidžių ultragarso aparatu arba laparoskopu. Tokiu atveju kiaušialąstės išsiurbiamos iš ne mažesnio kaip 2 mm skersmens folikulų 1-2 kartus per savaitę iš to paties gyvūno. Vidutiniškai vienam gyvūnui vieną kartą gaunama 5-6 oocitai. Mažiau nei 50 % oocitų tinka brendimui in vitro.

Teigiama vertė – nepaisant mažo oocitų derliaus, kiekvieną kartą paėmus gyvūną galima pakartotinai.

Spermos talpa. Svarbus žinduolių apvaisinimo metodo kūrimo etapas buvo spermatozoidų talpos reiškinio atradimas. 1951 metais M.K. Chang ir tuo pačiu G.R. Austinas nustatė, kad žinduolių apvaisinimas įvyksta tik tuo atveju, jei sperma yra gyvūno kiaušintakyje keletą valandų prieš ovuliaciją. Remdamasis spermatozoidų įsiskverbimo į žiurkės kiaušinius stebėjimais įvairiu metu po poravimosi, Ostinas sukūrė terminą. talpos. Tai reiškia, kad tam, kad spermatozoidas įgautų galimybę apvaisinti, spermoje turi įvykti tam tikri fiziologiniai pokyčiai.

Buvo sukurti keli naminių gyvūnų ejakuliuotų spermatozoidų talpos metodai. Didelės joninės stiprumo terpės buvo naudojamos pašalinti iš spermos paviršiaus baltymus, kurie, atrodo, slopina spermatozoidų talpą.

Tačiau daugiausiai pripažinimo sulaukė spermatozoidų talpos didinimo metodas, naudojant hepariną (J. Parrish ir kt., 1985). Pieletai su šaldyta bulių sperma atšildomi vandens vonelėje 39°C temperatūroje 30-40 s. Maždaug 250 µl atšildytų sėklų sluoksniuojame po 1 ml talpos terpės. Talpos terpė susideda iš modifikuotos skydliaukės terpės, be kalcio jonų. Po vienos valandos inkubacijos viršutinis 0,5–0,8 ml tūrio terpės sluoksnis, kuriame yra didžioji dalis judrių spermatozoidų, pašalinamas iš mėgintuvėlio ir du kartus plaunamas centrifuguojant 500 g 7–10 minučių. Po 15 minučių inkubacijos su heparinu (200 µg/ml) suspensija praskiedžiama iki 50 mln. spermatozoidų koncentracijos ml.

In vitro apvaisinimas ir ankstyvųjų embriono vystymosi stadijų užtikrinimas. Žinduolių kiaušinėlių apvaisinimas vyksta kiaušintakiuose. Dėl to tyrėjui sunku pasiekti aplinkos sąlygų, kuriose vyksta tręšimo procesas, tyrimą. Todėl apvaisinimo in vitro sistema būtų vertinga analitinė priemonė tiriant biocheminius ir fiziologinius veiksnius, susijusius su sėkmingo lytinių ląstelių jungimosi procesu.

Ši schema naudojama in vitro apvaisinimui ir ankstyvųjų galvijų embrionų auginimui. In vitro apvaisinimas atliekamas lašelyje modifikuotos skydliaukės terpės. Po brendimo in vitro oocitai iš dalies išvalomi nuo aplinkinių išsiplėtusių kumuliukų ląstelių ir perkeliami į mikrolašelius po penkis oocitus. Į oocitų terpę įpilama 2–5 µl spermos suspensijos, kad spermos lašelių koncentracija būtų 1–1,5 mln./ml. Praėjus 44-48 valandoms po apvaisinimo, nustatomas oocitų fragmentacijos buvimas. Tada embrionai dedami ant vieno epitelio ląstelių sluoksnio, kad toliau vystytųsi 5 dienas.

Embrionų perkėlimas tarp rūšių ir chimerinių gyvūnų gamyba

Visuotinai pripažįstama, kad sėkmingas embrionų perkėlimas gali būti atliktas tik tarp tos pačios rūšies patelių. Persodinant embrionus, pavyzdžiui, iš avių į ožkas ir atvirkščiai, jie įauga, tačiau palikuonių neatsiveda. Visais tarprūšinio nėštumo atvejais tiesioginė persileidimo priežastis yra placentos funkcijos sutrikimas, matyt, dėl motinos organizmo imunologinės reakcijos į svetimus vaisiaus antigenus. Šis nesuderinamumas gali būti pašalintas gaminant chimerinius embrionus naudojant mikrochirurgiją.

Pirma, chimeriniai gyvūnai buvo gauti sujungiant blastomerus iš tos pačios rūšies embrionų. Tam tikslui buvo gauti kompleksiniai chimeriniai avių embrionai, sujungiant 2-8 tėvų 2, 4, 8 ląstelių embrionus.

Embrionai buvo pasėti į agarą ir perkelti į perrištus avių kiaušintakius, kad išsivystytų iki ankstyvos blastocistos stadijos. Paprastai besivystančios blastocistos buvo persodintos į recipientus, kad būtų išauginti gyvi ėriukai, kurių dauguma buvo chimeriniai, remiantis kraujo tyrimais ir išoriniais požymiais.

Chimeros taip pat buvo gautos iš galvijų (G. Brem ir kt., 1985), sujungus 5-6,5 dienos embrionų puses. Penki iš septynių veršelių, gautų po nechirurginio sukauptų embrionų perkėlimo, neturėjo chimerizmo požymių.

Gyvūnų klonavimas

Aukštesniųjų gyvūnų palikuonių iš vieno individo skaičius, kaip taisyklė, yra mažas, o specifinis genų kompleksas, lemiantis didelį produktyvumą, atsiranda retai ir reikšmingai keičiasi kitose kartose.

Gyvulininkystei didelę reikšmę turi identiškų dvynių auginimas. Viena vertus, didėja vieno donoro veršelių derlius, kita vertus, atsiranda genetiškai identiški dvyniai.

Galimybė mikrochirurginiu būdu padalyti žinduolių embrionus ankstyvosiose vystymosi stadijose į dvi ar daugiau dalių, kad kiekviena vėliau išsivystytų į atskirą organizmą, buvo pasiūlyta prieš kelis dešimtmečius.

Remiantis šiais tyrimais, galima daryti prielaidą, kad staigus embrioninių ląstelių skaičiaus sumažėjimas yra pagrindinis veiksnys, mažinantis šių embrionų gebėjimą išsivystyti į gyvybingas blastocistos, nors vystymosi stadija, kurioje vyksta dalijimasis, yra mažai svarbi.

Šiuo metu naudojamas paprastas būdas atskirti embrionus skirtinguose vystymosi etapuose (nuo vėlyvosios morulės iki išsiritusios blastocistos) į dvi lygias dalis.

Taip pat buvo sukurta paprasta atskyrimo technika 6 dienų kiaulių embrionams. Šiuo atveju vidinė embriono ląstelių masė nupjaunama stikline adata.

Kariotipo pokyčiai gali būti kiekybiniai, struktūriniai arba abu. Panagrinėkime atskiras chromosomų pokyčių formas (žr. diagramą).

Kariotipo skaitinės mutacijos. Ši mutacijų grupė yra susijusi su chromosomų skaičiaus pasikeitimu kariotipe. Ląstelių chromosomų sudėties kiekybiniai pokyčiai vadinami genominėmis mutacijomis. Jie skirstomi į heterogajuidiją, aneuploidiją ir poliploidiją.

Heteroploidija reiškia bendrą chromosomų skaičiaus pokytį, palyginti su visu diploidiniu rinkiniu.

Sakoma, kad aneuploidija atsiranda, kai chromosomų skaičius ląstelėje padidėja viena (trisomija) ar daugiau (polisomija) arba sumažėja vienu (monosomija). Taip pat vartojami terminai „hiperploidija“ ir „hipoploidija“. Pirmasis iš jų reiškia padidėjusį chromosomų skaičių ląstelėje, o antrasis – sumažėjusį skaičių.

Poliploidija – tai pilnų chromosomų rinkinių skaičiaus padidėjimas lyginiu arba nelyginiu skaičiumi. Poliploidinės ląstelės gali būti trigogoidinės, tetraploidinės, pentaploidinės, heksaploidinės ir kt.

Struktūrinės chromosomų mutacijos. Ši mutacijų grupė yra susijusi su chromosomų formos, dydžio, genų eiliškumo pokyčiais (sujungimo grupių pokyčiais), atskirų fragmentų praradimu ar papildymu ir kt.. Vienos ar kelių chromosomų struktūros pokyčiai vadinami chromosomų mutacijomis. Buvo nustatyti keli struktūrinių chromosomų mutacijų tipai.

Translokacijos – tai atskirų chromosomų fragmentų judėjimas iš vieno regiono į kitą, fragmentų mainai tarp skirtingų chromosomų, chromosomų susiliejimas. Kai vyksta abipusiai fragmentų mainai tarp homologinių ar nehomologinių chromosomų, įvyksta translokacijos, vadinamos abipusėmis. Jei visa vienos chromosomos ranka yra prijungta prie kitos chromosomos galų, toks perkėlimas vadinamas tandemu. Dviejų akrocentrinių chromosomų susiliejimas centromerų srityje sudaro Robertsono tipo translokaciją ir meta- bei submetacentrinių chromosomų susidarymą. Tokiu atveju aptinkamas pericentromerinio heterochromatino blokų pašalinimas.

Inversijos yra intrachromosominės aberacijos, kai chromosomų fragmentai pasisuka 180°. Yra peri- ir paracentrinės inversijos. Jei apverstame fragmente yra centromeras, inversija vadinama pericentrine.

Ištrynimai yra vidurinio chromosomos fragmento praradimas, dėl kurio jis sutrumpėja.

Trūkumai yra chromosomos galo fragmento praradimas.

Dubliavimasis yra vienos chromosomos fragmento padvigubėjimas (vidinės chromosominės dubliacijos) arba skirtingų chromosomų (tarpchromosominės dubliacijos).

Žiedo chromosomos susidaro, kai yra du galiniai lūžiai (trūkumai).

Izochromosomos atsiranda, jei, priešingai nei įprasta-. Dėl chromatidžių pasiskirstymo pagal ilgį centromeroje įvyksta horizontalus (skersinis) chromosomos dalijimasis, po kurio homolergines rankos susilieja į naują chromosomą – izochromosomą. Jo proksimalinės ir distalinės dalys yra identiškos savo struktūra ir genų sudėtimi. Priklausomai nuo to, kiek chromatidžių yra pakeista (viena ar dvi), struktūriniai anomalijos skirstomos į chromosomines ir chromatidines. 34 paveiksle pateiktos įvairių tipų struktūrinių chromosomų pokyčių arba aberacijų susidarymo diagramos.

Šioje brošiūroje pateikiama informacija apie tai, kas yra chromosomų sutrikimai, kaip jie gali būti paveldimi ir kokios problemos gali būti su jais susijusios. Ši brošiūra negali pakeisti jūsų bendravimo su gydytoju, tačiau ji gali padėti aptarti jus dominančius klausimus.

Norint geriau suprasti, kas yra chromosomų sutrikimai, pirmiausia bus naudinga žinoti, kas yra genai ir chromosomos.

Kas yra genai ir chromosomos?

Mūsų kūnas susideda iš milijonų ląstelių. Daugumoje ląstelių yra visas genų rinkinys. Žmogus turi tūkstančius genų. Genus galima palyginti su instrukcijomis, kurios naudojamos viso organizmo augimui ir koordinuotam funkcionavimui kontroliuoti. Genai yra atsakingi už daugelį mūsų kūno savybių, tokių kaip akių spalva, kraujo grupė ar ūgis.

Genai yra ant siūlų panašių struktūrų, vadinamų chromosomomis. Paprastai daugumoje kūno ląstelių yra 46 chromosomos. Chromosomos mums perduodamos iš tėvų – 23 iš mamos ir 23 iš tėčio, todėl dažnai atrodome kaip tėvai. Taigi, mes turime du 23 chromosomų rinkinius arba 23 chromosomų poras. Kadangi genai yra chromosomose, mes paveldime dvi kiekvieno geno kopijas, po vieną iš kiekvieno iš tėvų. Chromosomos (taigi ir genai) yra sudarytos iš cheminio junginio, vadinamo DNR.

1 pav. Genai, chromosomos ir DNR

Vyrų ir moterų chromosomos (žr. 2 pav.), sunumeruotos nuo 1 iki 22, yra vienodos. Tokios chromosomos vadinamos autosomomis. Moterų ir vyrų 23-iosios poros chromosomos skiriasi ir vadinamos lytinėmis chromosomomis. Yra 2 lytinių chromosomų variantai: X chromosoma ir Y chromosoma. Paprastai moterys turi dvi X chromosomas (XX), viena iš jų perduodama iš motinos, kita – iš tėvo. Paprastai vyrai turi vieną X chromosomą ir vieną Y chromosomą (XY), o X chromosoma perduodama iš motinos, o Y chromosoma iš tėvo. Taigi 2 paveiksle pavaizduotos vyro chromosomos, nes paskutinė, 23-ioji, pora pavaizduota XY deriniu.

2 paveikslas: 23 poros chromosomų, paskirstytų pagal dydį; 1 chromosoma yra didžiausia. Paskutinės dvi chromosomos yra lytinės chromosomos.

Chromosomų pokyčiai

Tinkamas chromosomų rinkinys yra labai svarbus normaliam žmogaus vystymuisi. Taip yra dėl to, kad genai, duodantys „veiksmo nurodymus“ mūsų kūno ląstelėms, yra chromosomose. Bet koks mūsų chromosomų skaičiaus, dydžio ar struktūros pokytis gali reikšti genetinės informacijos kiekio ar sekos pasikeitimą. Tokie pokyčiai vaikui gali sukelti mokymosi sunkumų, vystymosi vėlavimo ir kitų sveikatos problemų.

Chromosomų pokyčiai gali būti paveldimi iš tėvų. Dažniausiai chromosomų pakitimai atsiranda kiaušialąstės ar spermatozoidų formavimosi metu arba apvaisinimo metu (naujos mutacijos arba de novo mutacijos). Šių pokyčių negalima kontroliuoti.

Yra du pagrindiniai chromosomų pokyčių tipai. Chromosomų skaičiaus pasikeitimas. Esant tokiam pokyčiui, padidėja arba sumažėja bet kurios chromosomos kopijų skaičius. Chromosomų struktūros pokyčiai. Dėl tokio pokyčio pažeidžiama bet kurios chromosomos medžiaga arba pasikeičia genų seka. Galimas papildomos arba dalies pradinės chromosominės medžiagos atsiradimas.

Šioje knygelėje apžvelgsime chromosomų delecijas, dubliavimus, intarpus, inversijas ir žiedo chromosomas. Jei jus domina informacija apie chromosomų translokacijas, skaitykite brošiūrą „Chromosomų translokacijos“.

Chromosomų skaičiaus pasikeitimas.

Paprastai kiekvienoje žmogaus ląstelėje yra 46 chromosomos. Tačiau kartais kūdikis gimsta su daugiau arba mažiau chromosomų. Tokiu atveju atsiranda arba per didelis, arba nepakankamas genų, reikalingų organizmo augimui ir vystymuisi reguliuoti, skaičius.

Vienas iš labiausiai paplitusių genetinių sutrikimų, kuriuos sukelia per didelis chromosomų skaičius, pavyzdžių yra Dauno sindromas. Šia liga sergančių žmonių ląstelės turi 47 chromosomas vietoj įprastų 46, nes vietoj dviejų yra trys 21 chromosomos kopijos. Kiti ligų, kurias sukelia per didelis chromosomų skaičius, pavyzdžiai yra Edvardso ir Patau sindromai.

3 pav. Merginos (paskutinė XX chromosomų pora) su Dauno sindromu chromosomos. Vietoj dviejų matomos trys 21 chromosomos kopijos.

Chromosomų struktūros pokyčiai.

Chromosomų struktūros pokyčiai atsiranda, kai pažeidžiama tam tikros chromosomos medžiaga arba pasikeičia genų seka. Struktūriniai pokyčiai taip pat apima kai kurių chromosomų medžiagų perteklių arba praradimą. Tai gali atsitikti keliais būdais, aprašytais toliau.

Chromosomų struktūros pokyčiai gali būti labai maži ir laboratorijos technikai gali juos sunkiai aptikti. Tačiau net ir nustačius struktūrinį pokytį, dažnai sunku numatyti šio pokyčio įtaką konkretaus vaiko sveikatai. Tai gali nuliūdinti tėvus, kurie nori gauti išsamios informacijos apie savo vaiko ateitį.

Translokacijos

Jei norite sužinoti daugiau apie translokacijas, skaitykite brošiūrą Chromosomų translokacijos.

Ištrynimai

Terminas "chromosomų delecija" reiškia, kad dalis chromosomos yra prarasta arba sutrumpinta. Ištrynimas gali įvykti bet kurioje chromosomoje ir bet kurioje chromosomos dalyje. Ištrynimas gali būti bet kokio dydžio. Jei trynimo metu prarastoje medžiagoje (genuose) buvo organizmui svarbios informacijos, tai vaikas gali turėti mokymosi sunkumų, vystymosi vėlavimo ir kitų sveikatos problemų. Šių apraiškų sunkumas priklauso nuo prarastos dalies dydžio ir vietos chromosomoje. Tokios ligos pavyzdys yra Joubert sindromas.

Dubliavimai

Terminas „chromosomų dubliavimas“ reiškia, kad dalis chromosomos yra dubliuojama, todėl gaunama genetinės informacijos perteklius. Šis chromosomų medžiagos perteklius reiškia, kad organizmas gauna per daug „nurodymų“ ir dėl to vaikui gali kilti mokymosi sunkumų, atsilikti raida ir atsirasti kitų sveikatos problemų. Ligos, kurią sukelia dalies chromosominės medžiagos dubliavimas, pavyzdys yra IA tipo motorinė-sensorinė neuropatija.

Intarpai

Chromosomų įterpimas (įterpimas) reiškia, kad dalis chromosomos medžiagos yra „ne vietoje“ toje pačioje ar kitoje chromosomoje. Jei bendras chromosomų medžiagos kiekis nepasikeitė, tai toks žmogus dažniausiai būna sveikas. Tačiau jeigu dėl tokio judesio pasikeičia chromosomų medžiagos kiekis, tuomet žmogus gali patirti mokymosi sunkumų, vystymosi atsilikimo ir kitų vaiko sveikatos problemų.

Žiedo chromosomos

Sąvoka „žiedo chromosoma“ reiškia, kad chromosomos galai susijungė ir chromosoma įgavo žiedo formą (paprastai žmogaus chromosomos turi linijinę struktūrą). Paprastai tai atsitinka, kai sutrumpėja abu tos pačios chromosomos galai. Likę chromosomos galai tampa „lipnūs“ ir susijungia į „žiedą“. Žiedinių chromosomų susidarymo pasekmės kūnui priklauso nuo delecijų dydžio chromosomos galuose.

Inversijos

Chromosomų inversija reiškia chromosomos pasikeitimą, kai dalis chromosomos apsiverčia, o genai šioje srityje išsidėstę atvirkštine tvarka. Daugeliu atvejų inversijos nešiotojas yra sveikas.

Jei vienas iš tėvų turi neįprastą chromosomų persitvarkymą, kaip tai gali paveikti vaiką?

Kiekvienam nėštumui yra keletas galimų pasekmių:

• Vaikas gali gauti visiškai normalų chromosomų rinkinį.
• Vaikas gali paveldėti tą patį chromosomų persitvarkymą, kokį turi tėvai.
• Vaikas gali turėti mokymosi sunkumų, vystymosi vėlavimo ar kitų sveikatos problemų.
• Galimas spontaniškas nėštumo nutraukimas.

Taigi, chromosomų persitvarkymo nešiotojas gali pagimdyti sveikus vaikus, ir daugeliu atvejų būtent taip ir atsitinka. Kadangi kiekvienas pokytis yra unikalus, jūsų konkrečią situaciją reikėtų aptarti su genetiku. Dažnai atsitinka taip, kad vaikas gimsta su chromosomų persitvarkymu, nepaisant to, kad tėvų chromosomų rinkinys yra normalus. Tokie pertvarkymai vadinami naujai atsiradusiais arba atsiradusiais „de novo“ (iš lotyniško žodžio). Tokiais atvejais tų pačių tėvų chromosomų persitvarkymo vaiko atgimimo rizika yra labai maža.

Chromosomų pertvarkymų diagnozė

Galima atlikti genetinę analizę, siekiant nustatyti chromosomų pertvarkymų nešėjus. Analizei imamas kraujo mėginys, o kraujo ląstelės tiriamos specializuotoje laboratorijoje, siekiant nustatyti chromosomų persitvarkymus. Ši analizė vadinama kariotipavimu. Taip pat nėštumo metu galima atlikti testą vaisiaus chromosomoms įvertinti. Šis tyrimas vadinamas prenataline diagnostika, todėl šį klausimą reikėtų aptarti su genetiku. Išsamesnė informacija šia tema pateikta brošiūrose „Choriono gaurelių mėginių ėmimas“ ir „Amniocentezė“.

Kaip tai veikia kitus šeimos narius?

Jei vienas iš jūsų šeimos narių turi chromosomų persitvarkymą, galbūt norėsite aptarti šį klausimą su kitais šeimos nariais. Tai suteiks kitiems giminaičiams galimybę, jei pageidaujama, atlikti tyrimą (kraujo ląstelių chromosomų analizę), kad būtų nustatyta, ar jie yra chromosomų persitvarkymo nešiotojai. Tai gali būti ypač svarbu giminaičiams, kurie jau turi vaikų arba planuoja nėštumą. Jei jie nevykdo chromosomų persitvarkymo, jie negali to perduoti savo vaikams. Jei jie yra nešiotojai, jiems gali būti pasiūlyta nėštumo metu ištirti vaisiaus chromosomas.

Kai kuriems žmonėms sunku su šeimos nariais aptarti problemas, susijusias su chromosomų pertvarkymu. Jie gali bijoti sutrikdyti šeimos narius. Kai kuriose šeimose dėl to žmonės patiria bendravimo sunkumų ir praranda tarpusavio supratimą su artimaisiais. Gydytojai genetikai paprastai turi didelę patirtį sprendžiant tokias šeimos situacijas ir gali padėti jums aptarti problemą su kitais šeimos nariais.

Ką svarbu atsiminti

• Chromosomų pertvarkymai gali būti paveldimi iš tėvų arba įvykti apvaisinimo metu.
• Perestroikos pataisyti negalima – ji lieka visam gyvenimui.
• Perestroika nėra užkrečiama, pavyzdžiui, jos nešiotojas gali būti kraujo donoras.
• Žmonės dažnai jaučiasi kalti, nes jų šeimoje yra tokia problema kaip chromosomų persitvarkymas. Svarbu atsiminti, kad tai nėra kieno nors kaltė ar kieno nors kito veiksmų rezultatas.
• Dauguma subalansuotų persitvarkymų nešiotojų gali turėti sveikų vaikų.

Chromosomų mutacijos (dar vadinamos persitvarkymais, aberacijomis) atsiranda dėl netinkamo ląstelių dalijimosi ir pakeičia pačios chromosomos struktūrą. Dažniausiai tai atsitinka spontaniškai ir nenuspėjamai, veikiant išoriniams veiksniams. Pakalbėkime apie genų chromosomų mutacijų tipus ir jas sukeliančias priežastis. Mes jums pasakysime, kas yra chromosomų mutacija ir kokios pasekmės organizmui atsiranda dėl tokių pokyčių.

Chromosomų mutacija- Tai spontaniškai atsirandanti anomalija su viena chromosoma arba dalyvaujant kelioms iš jų. Įvykę pokyčiai yra šie:

• vienos chromosomos viduje jie vadinami intrachromosominiais;
• tarpchromosominė, kai atskiros chromosomos tarpusavyje keičiasi tam tikrais fragmentais.

Kas gali nutikti informacijos nešikliui pirmuoju atveju? Netekus chromosomų srities, sutrinka embriogenezė, atsiranda įvairių anomalijų, lemiančių vaiko psichikos neišsivystymą arba fizines deformacijas (širdies ydos, gerklų ir kitų organų struktūros sutrikimai). Jei chromosoma nutrūksta, po kurio suplėšytas fragmentas įmontuojamas į savo vietą, bet jau pasuktas 180° – kalbama apie inversiją. Keičiasi genų tvarka. Kita intrachromosominė mutacija yra dubliavimasis. Jo metu chromosomos dalis padvigubėja arba dubliuojasi kelis kartus, o tai sukelia daugybę psichinės ir fizinės raidos defektų.

Jei dvi chromosomos apsikeičia fragmentais, reiškinys vadinamas „abipuse translokacija“. Jei vienos chromosomos fragmentas įterpiamas į kitą, tai vadinama „neabipuse translokacija“. „Centrinė sintezė“ yra chromosomų poros susijungimas jų centromerų srityje, prarandant gretimas dalis. Su mutacija skersinio lūžio forma gretimose chromosomose jos vadinamos izochromosomomis. Tokie pokyčiai gimusiems palikuonims neturi išorinių apraiškų, tačiau daro jį nenormalių chromosomų nešiotojas, o tai gali turėti įtakos anomalijų atsiradimui kitose kartose. Visų tipų chromosomų mutacijos yra fiksuotos genuose ir yra paveldimos.

Pagrindinės chromosomų mutacijų priežastys

Tikslios chromosomų mutacijų priežastys kiekvienu konkrečiu atveju negalima tiksliai teigti. Apskritai DNR mutacijos yra natūralios atrankos įrankis ir nepakeičiama evoliucijos sąlyga. Jie gali turėti teigiamą neutralią arba neigiamą reikšmę ir yra paveldimi. Visi mutagenai, galintys sukelti chromosomų pokyčius, paprastai skirstomi į 3 tipus:

• biologiniai (bakterijos, virusai);
• cheminės medžiagos (sunkiųjų metalų druskos, fenoliai, alkoholiai ir kitos cheminės medžiagos);
• fizinės (radioaktyvioji ir ultravioletinė spinduliuotė, per žema ir aukšta temperatūra, elektromagnetinis laukas).

Gali įvykti ir spontaniški chromosomų persitvarkymai, be sunkinančių veiksnių įtakos, tačiau tokie atvejai itin reti. Tai atsitinka veikiant vidinėms ir išorinėms sąlygoms (vadinamajam mutaciniam aplinkos slėgiui). Šis atsitiktinumas lemia genų pokyčius ir jų naują pasiskirstymą genome. Tolesnį organizmų gyvybingumą su atsirandančiais pokyčiais lemia galimybė prisitaikyti prie išlikimo, kuri yra natūralios atrankos dalis. Žmogui, pvz. mutacijų procesai dažnai tampa įvairių paveldimų ligų, kartais nesuderinamų su gyvybe, šaltiniu.

Kuo skiriasi genų, genominės ir chromosominės mutacijos

Chromosomų, genų ir genomo mutacijos dažnai yra susijusios viena su kita. Genų mutacija vadinama, atsirandantis geno viduje, chromosominis – chromosomos viduje. Mutacijos, dėl kurių pasikeičia chromosomų skaičius, vadinamos genominėmis.

Šie pokyčiai yra sujungti į bendrą „chromosomų anomalijų“ sąvoką, kuri skirstoma į aneuploidiją ir poliploidiją.

Iš viso mokslas žino apie tūkstantį chromosomų ir genominių anomalijų, įskaitant įvairius sindromus (apie 300 tipų). Tai irgi chromosomų ligos(ryškus pavyzdys – Dauno sindromas), ir intrauterinės patologijos, sukeliančios persileidimus, ir somatinės ligos.

Chromosomų ligos

Jų pasireiškimas nurodomas, kai nustatomos sunkios įgimtos genetiškai nulemtos ligos, pasireiškiančios įgimtais apsigimimais. Tokios ligos rodo labiausiai paplitusius DNR pokyčius.

Nesėkmė gali atsirasti bet kuriame etape, net pastojimo momentu, susiliejus normalioms pirminėms ląstelėms. Mokslininkai dar nesugebėjo paveikti šio mechanizmo ir užkirsti jam kelią. Šis klausimas nebuvo iki galo ištirtas.

Žmonėms chromosomų mutacijos dažniau būna neigiamo pobūdžio, o tai pasireiškia persileidimais, negyvagimiais, intelekto deformacijų ir nukrypimų pasireiškimu, genetiškai nulemtų navikų atsiradimu. Visos panašios ligos sąlygiškai suskirstyti į 2 grupes:

Ar chromosomų anomalijas galima išgydyti ar jų išvengti?

Ateityje mokslas siekia išmokti kištis į ląstelių struktūrą ir prireikus pakeisti žmogaus DNR, tačiau šiuo metu tai neįmanoma. Taigi, chromosomų ligų gydymo nėra, sukurti tik perinatalinės diagnostikos metodai (vaisiaus prenatalinis tyrimas). Naudojant šį metodą, galima nustatyti Dauno ir Edvardso sindromus, taip pat įgimtus negimusio kūdikio organų defektus.

Remdamasis tyrimo duomenimis, gydytojas kartu su tėvais priima sprendimą pratęsti ar esamo nėštumo nutraukimas. Jei patologija rodo intervencijos galimybę, vaisiaus reabilitacija gali būti atliekama intrauterinio vystymosi stadijoje, įskaitant operaciją defektui ištaisyti.

Būsimieji tėvai net ir planuodami nėštumą gali dalyvauti genetikos konsultacijoje, kuri yra beveik kiekviename mieste. Tai ypač reikalinga, jei vieno ar abiejų šeimoje yra giminaičių su sunkiomis paveldimomis ligomis. Genetikas sudarys jų kilmės knygą ir rekomenduos ištirti visą chromosomų rinkinį.

Medikai mano, kad tokia genų analizė būtina kiekvienai porai, planuojančiai susilaukti kūdikio. Tai nebrangus, universalus ir greitas metodas, leidžiantis nustatyti daugumą bet kokio tipo chromosomų ligų. Būsimiems tėveliams Jums tereikia duoti kraujo. Toms, kurių šeimoje jau yra genetine liga sergantis vaikas, tai būtina padaryti prieš vėl pastojant.