Do mutacijske variabilnosti pride v primeru pojava mutacij - trajnih sprememb v genotipu (tj. DNK molekul), ki lahko prizadenejo celotne kromosome, njihove dele ali posamezne gene.

Mutacije so lahko koristne, škodljive ali nevtralne. Po sodobni klasifikaciji so mutacije običajno razdeljene v naslednje skupine.

1. Genomske mutacije - povezana s spremembami števila kromosomov. Posebej zanimiva je POLIPLODIJA – večkratno povečanje števila kromosomov, t.j. namesto 2n kromosomskega nabora se pojavi nabor 3n,4n,5n ali več. Pojav poliploidije je povezan s kršitvijo mehanizma delitve celic. Zlasti nedisjunkcija homolognih kromosomov med prvo delitvijo mejoze vodi do pojava gamet z nizom kromosomov 2n.

Poliploidija je zelo razširjena pri rastlinah, veliko manj pogosta pri živalih (okrogli črvi, sviloprejke, nekatere dvoživke). Za poliploidne organizme so praviloma značilne večje velikosti in povečana sinteza organskih snovi, zaradi česar so še posebej dragoceni za vzrejo.

Spremembo števila kromosomov zaradi dodajanja ali izgube posameznih kromosomov imenujemo anevploidija. Anevploidno mutacijo lahko zapišemo kot 2n-1, 2n+1, 2n-2 itd. Aneuploidija je skupna vsem živalim in rastlinam. Pri ljudeh so z aneuploidijo povezane številne bolezni. Na primer, Downova bolezen je povezana s prisotnostjo dodatnega kromosoma v 21. paru.

2. Kromosomske mutacije - To so prerazporeditve kromosomov, spremembe v njihovi strukturi. Posamezni odseki kromosomov se lahko izgubijo, podvojijo ali spremenijo svoj položaj.

To lahko shematično prikažemo na naslednji način:

ABCDE normalni red genov

ABBCDE podvojitev kromosomske regije

ABDE izguba enega mesta

ABEDC zasuka območje za 180 stopinj

ABCFG izmenjava regij z nehomolognim kromosomom

Tako kot genomske mutacije imajo tudi kromosomske mutacije pomembno vlogo v evolucijskih procesih.

3. Genske mutacije povezana s spremembami v sestavi ali zaporedju nukleotidov DNK znotraj gena. Genske mutacije so najpomembnejše med vsemi kategorijami mutacij.

Sinteza beljakovin temelji na ujemanju razporeditve nukleotidov v genu in vrstnega reda aminokislin v molekuli beljakovine. Pojav genskih mutacij (spremembe v sestavi in zaporedju nukleotidov) spremeni sestavo ustreznih encimskih proteinov in na koncu povzroči fenotipske spremembe. Mutacije lahko vplivajo na vse značilnosti morfologije, fiziologije in biokemije organizmov. Številne dedne bolezni človeka so tudi posledica genskih mutacij.

Mutacije v naravnih razmerah so redke - ena mutacija določenega gena na 1000-100000 celic. Toda proces mutacije poteka, nenehno se kopičijo mutacije v genotipih. In če upoštevamo, da je število genov v organizmu veliko, potem lahko rečemo, da je v genotipih vseh živih organizmov veliko genskih mutacij.

Mutacije so največji biološki dejavnik, ki določa ogromno dedno variabilnost organizmov, ki daje material za evolucijo.

Vzroki za mutacije so lahko naravne motnje celičnega metabolizma (spontane mutacije) ali delovanje različnih okoljskih dejavnikov (inducirane mutacije). Dejavnike, ki povzročajo mutacije, imenujemo mutageni. Mutageni so lahko fizikalni dejavniki - sevanje, temperatura.... Med biološke mutagene uvrščamo viruse, ki so sposobni prenašati gene med organizmi ne samo bližnjih, temveč tudi oddaljenih sistemskih skupin.

Človekova gospodarska dejavnost je v biosfero prinesla ogromno mutagenov.

Večina mutacij je neugodnih za življenje posameznika, včasih pa nastanejo mutacije, ki so lahko zanimive za rejne znanstvenike. Trenutno so bile razvite metode ciljne mutageneze.

1. Glede na naravo spremembe fenotipa so lahko mutacije biokemične, fiziološke, anatomske in morfološke.

2. Glede na stopnjo prilagodljivosti delimo mutacije na koristne in škodljive. Škodljivo – lahko je smrtonosno in povzroči smrt telesa tudi v embrionalnem razvoju.

Pogosteje so mutacije škodljive, saj so lastnosti običajno rezultat selekcije in prilagajajo organizem okolju. Mutacija vedno spremeni prilagoditev. Stopnjo njegove uporabnosti ali neuporabnosti določa čas. Če mutacija omogoči organizmu, da se bolje prilagodi in da novo možnost za preživetje, potem jo selekcija »pobere« in fiksira v populaciji.

3. Mutacije so lahko neposredne ali obratne. Slednji so veliko manj pogosti. Običajno je neposredna mutacija povezana z okvaro v delovanju gena. Verjetnost sekundarne mutacije v nasprotni smeri na isti točki je zelo majhna; drugi geni mutirajo pogosteje.

Mutacije so pogosto recesivne, saj se prevladujoče pojavijo takoj in jih selekcija zlahka »zavrne«.

4. Glede na naravo spremembe genotipa so mutacije razdeljene na genske, kromosomske in genomske.

Genske ali točkaste mutacije so sprememba nukleotida v enem genu v molekuli DNK, ki povzroči nastanek nenormalnega gena in posledično nenormalno strukturo proteina ter razvoj nenormalne lastnosti. Genska mutacija je posledica "napake" med replikacijo DNK.

Posledica genske mutacije pri ljudeh so bolezni, kot so anemija srpastih celic, fenilketonurija, barvna slepota in hemofilija. Zaradi genske mutacije nastanejo novi genski aleli, kar vpliva na evolucijski proces.

Kromosomske mutacije - spremembe v strukturi kromosomov, kromosomske preureditve. Razlikujemo lahko glavne vrste kromosomskih mutacij:

a) delecija - izguba dela kromosoma;

b) translokacija - prenos dela kromosomov na drug nehomologni kromosom, posledično - sprememba vezne skupine genov;

c) inverzija - rotacija odseka kromosoma za 180 °;

d) duplikacija - podvojitev genov v določenem predelu kromosoma.

Kromosomske mutacije povzročajo spremembe v delovanju genov in so pomembne v evoluciji vrste.

Genomske mutacije so spremembe v številu kromosomov v celici, pojav dodatnega kromosoma ali izguba kromosoma kot posledica motnje v mejozi. Večkratno povečanje števila kromosomov imenujemo poliploidija (Zp, 4/g itd.). Ta vrsta mutacije je pogosta pri rastlinah. Številne gojene rastline so poliploidne glede na svoje divje prednike. Povečanje števila kromosomov za enega ali dva pri živalih povzroči razvojne nepravilnosti ali smrt organizma. Primer: Downov sindrom pri ljudeh je trisomija 21, s skupno 47 kromosomi v celici. Mutacije je mogoče pridobiti umetno z uporabo sevanja, rentgenskih žarkov, ultravijoličnega sevanja, kemičnih sredstev in toplote.

Zakon homološke vrste N.I. Vavilova. Ruski biolog N.I. Vavilov je ugotovil naravo pojava mutacij pri sorodnih vrstah: »Za rodove in vrste, ki so genetsko blizu, so značilni podobni nizi dedne variabilnosti s takšno pravilnostjo, da je mogoče s poznavanjem številnih oblik znotraj ene vrste predvideti prisotnost vzporedne oblike v drugih vrstah in rodovih.«

Odkritje zakona je olajšalo iskanje dednih nepravilnosti. S poznavanjem variabilnosti in mutacij pri eni vrsti lahko predvidimo možnost njihovega pojava pri sorodnih vrstah, kar je pomembno pri selekciji.

5.2. Kromosomske mutacije

Kromosomske mutacije delimo v dve kategoriji: 1) mutacije, povezane s spremembami števila kromosomov v kariotipu (včasih jih imenujemo tudi numerične aberacije ali genomske mutacije); 2) mutacije, sestavljene iz sprememb v strukturi posameznih kromosomov (strukturne aberacije).

Spremembe v številu kromosomov. Izražajo se lahko v dodajanju enega ali več haploidnih nizov (n) prvotnemu diploidnemu nizu kromosomov (2n), kar vodi do pojava poliploidije (triploidija, 3n, tetraploidija, 4n itd.). Možni so tudi dodatki ali izgube enega ali več kromosomov, kar povzroči anevploidijo (heteroploidija). Če je aneuploidija povezana z izgubo enega kromosoma (formula 2n-1), potem je običajno govoriti o monosomiji; izguba para homolognih kromosomov (2n-2) povzroči nulisomijo; ko diploidnemu nizu dodamo en kromosom (2n + 1), pride do trisomije. V primerih, ko pride do povečanja niza za dva ali več kromosomov (vendar manj kot haploidno število), se uporablja izraz "polisemija".

Poliploidija je zelo pogosta pri nekaterih rastlinskih skupinah. Pridobivanje poliploidnih sort kulturnih rastlin je pomembna naloga žlahtniteljske prakse, saj se z naraščajočo ploidnostjo povečuje gospodarska vrednost takšnih rastlin (veličijo se listi, stebla, semena in plodovi). Po drugi strani pa je poliploidija pri dvodomnih živalih precej redka, saj je v tem primeru pogosto porušeno ravnovesje med spolnimi kromosomi in avtosomi, kar vodi do neplodnosti osebkov ali do smrtnosti (odmiranja organizma). Pri sesalcih in ljudeh nastali poliploidi praviloma umrejo v zgodnjih fazah ontogeneze.

Aneuploidija je opažena pri mnogih vrstah organizmov, zlasti pri rastlinah. Trisomija nekaterih kmetijskih rastlin ima tudi določeno uporabno vrednost, medtem ko monosomija in nulisomija pogosto vodita do nesposobnosti posameznika. Človeške anevploidije so vzrok hude kromosomske patologije, ki se kaže v resnih razvojnih motnjah posameznika, njegove invalidnosti, ki se pogosto konča z zgodnjo smrtjo organizma na eni ali drugi stopnji ontogeneze (smrti). Človeške kromosomske bolezni bomo podrobneje obravnavali v podpoglavju. 7.2.

Vzroki poliploidije in aneuploidije so povezani z motnjami v divergenci diploidnega kompleksa kromosomov (ali kromosomov posameznih parov) starševskih celic v hčerinske celice med procesom mejoze ali mitoze. Torej, na primer, če med oogenezo pri človeku pride do neločevanja enega para avtosomov matične celice z normalnim kariotipom (46, XX), potem bo prišlo do tvorbe jajčec z mutiranimi kariotipi 24 ,X in 22.X. Posledično, ko so takšna jajčeca oplojena z normalno spermo (23.X ali 23.X), se lahko pojavijo zigote (posamezniki) s trisomijo (47.XX ali 47 ,XY) in z monosomijo (45.XX ali 45.XY) za ustrezni avtosom. Na sl. Slika 5.1 prikazuje splošen diagram možnih motenj oogeneze na stopnji razmnoževanja primarnih diploidnih celic (med mitotično delitvijo oogonia) ali med zorenjem gamet (med mejotsko delitvijo), kar vodi do pojava triploidnih zigot (glej sliko 3.4). ). Podobne učinke bodo opazili pri ustreznih motnjah spermatogeneze.

Če zgoraj navedene motnje prizadenejo mitotično deleče celice v zgodnjih fazah embrionalnega razvoja (embriogeneza), se pri posameznikih pojavijo znaki mozaicizma (mozaika), tj. imajo tako normalne (diploidne) celice kot aneuploidne (ali poliploidne) celice.

Trenutno so znani različni dejavniki, na primer visoke ali nizke temperature, nekatere kemikalije, imenovane "mitotični strupi" (kolhicin, heteroavksin, acenaftol itd.), Ki motijo normalno delovanje aparata za delitev celic v rastlinah in živalih, preprečujejo

normalen zaključek procesa ločevanja kromosomov v anafazi in telofazi. S pomočjo takih sredstev se v eksperimentalnih pogojih pridobivajo poliploidne in aneuploidne celice različnih evkariontov.

Spremembe v strukturi kromosomov (strukturne aberacije). Strukturne aberacije so znotrajkromosomske ali medkromosomske preureditve, ki nastanejo, ko se kromosomi zlomijo pod vplivom mutagenov iz okolja ali kot posledica motenj v crossingover mehanizmu, kar vodi do nepravilne (neenake) genetske izmenjave med homolognimi kromosomi po encimskem "rezanju" njihovih konjugacijskih mest.

Med znotrajkromosomske preureditve spadajo delecije (pomanjkljivosti), tj. izgube posameznih odsekov kromosomov, podvojitve (podvojitve), povezane s podvajanjem določenih odsekov, pa tudi inverzije in nerecipročne translokacije (transpozicije), spreminjanje vrstnega reda genov v kromosomu (v vezni skupini). Primer medkromosomskih preureditev so recipročne translokacije (slika 5.2).

Delecije in podvajanja lahko spremenijo število posameznih genov v posameznikovem genotipu, kar vodi do neravnovesja v njihovih regulativnih odnosih in ustreznih fenotipskih manifestacijah. Velike delecije so običajno smrtne v homozigotnem stanju, medtem ko zelo majhne delecije največkrat niso neposredni vzrok smrti pri homozigotih.

Inverzija nastane kot posledica popolnega preloma obeh robov kromosomske regije, čemur sledi rotacija te regije za 180° in ponovna združitev zlomljenih koncev. Inverzije delimo na pericentrične in paracentrične (glej sliko 5.2) glede na to, ali je centromera vključena v obrnjeno regijo kromosoma ali ne. Posledične preureditve v razporeditvi genov na posameznem kromosomu (preureditve vezne skupine) lahko spremljajo tudi motnje v izražanju ustreznih genov.

Prerazporeditve, ki spremenijo vrstni red in (ali) vsebino genskih lokusov v veznih skupinah, se pojavijo tudi v primeru translokacij. Najpogostejše so recipročne translokacije, pri katerih pride do medsebojne izmenjave prej zlomljenih odsekov med dvema nehomolognima kromosomoma. V primeru nerecipročne translokacije se poškodovano območje premakne (transpozicija) znotraj istega kromosoma ali na kromosom drugega para, vendar brez medsebojne (recipročne) izmenjave (glej sliko 5.2).

razlage mehanizma tovrstnih mutacij. Te preureditve so sestavljene iz centrične fuzije dveh nehomolognih kromosomov v enega ali delitve enega kromosoma na dva zaradi njegovega preloma v območju centromere. Posledično lahko takšne preureditve povzročijo spremembe v številu kromosomov v kariotipu, ne da bi to vplivalo na skupno količino genetskega materiala v celici. Menijo, da so Robertsonove translokacije eden od dejavnikov evolucije kariotipov pri različnih vrstah evkariontskih organizmov.

Kot smo že omenili, poleg napak v rekombinacijskem sistemu strukturne aberacije običajno povzročijo prelomi kromosomov, do katerih pride pod vplivom ionizirajočega sevanja, nekaterih kemikalij, virusov in drugih dejavnikov.

Rezultati eksperimentalnih študij kemičnih mutagenov kažejo, da so heterokromatske regije kromosomov najbolj občutljive na njihove učinke (najpogosteje pride do zlomov v regiji centromere). Pri ionizirajočem sevanju takšnega vzorca ne opazimo.

Osnovni izrazi in pojmi: aberacija; aneuploidija (heteroploidija); izbris (pomanjkanje); podvajanje (podvajanje); umrljivost; "mitotični strupi"; monosomija; nerecipročna translokacija; nulisomija; paracentrična inverzija; pericentrična inverzija; poliploidija; polisemija; recipročna translokacija; Robertsonova translokacija; prenos; trisomija; kromosomska mutacija.

9.Razvrstitev mutacij

Do mutacijske variabilnosti pride, ko pride do mutacij - trajnih sprememb genotipa (tj. molekule DNK), ki lahko prizadenejo celotne kromosome, njihove dele ali posamezne gene.
Mutacije so lahko koristne, škodljive ali nevtralne. Po sodobni klasifikaciji so mutacije običajno razdeljene v naslednje skupine.
1. Genomske mutacije– povezana s spremembami števila kromosomov. Posebno zanimiva je POLIPLOIDIJA – večkratno povečanje števila kromosomov. Pojav poliploidije je povezan s kršitvijo mehanizma delitve celic. Zlasti nedisjunkcija homolognih kromosomov med prvo delitvijo mejoze vodi do pojava gamet z nizom kromosomov 2n.
Poliploidija je zelo razširjena pri rastlinah, veliko manj pogosta pri živalih (okrogli črvi, sviloprejke, nekatere dvoživke). Za poliploidne organizme so praviloma značilne večje velikosti in povečana sinteza organskih snovi, zaradi česar so še posebej dragoceni za vzrejo.
2. Kromosomske mutacije- To so prerazporeditve kromosomov, spremembe v njihovi strukturi. Posamezni odseki kromosomov se lahko izgubijo, podvojijo ali spremenijo svoj položaj.
Tako kot genomske mutacije imajo tudi kromosomske mutacije pomembno vlogo v evolucijskih procesih.
3. Genske mutacije povezana s spremembami v sestavi ali zaporedju nukleotidov DNK znotraj gena. Genske mutacije so najpomembnejše med vsemi kategorijami mutacij.
Sinteza beljakovin temelji na ujemanju razporeditve nukleotidov v genu in vrstnega reda aminokislin v molekuli beljakovine. Pojav genskih mutacij (spremembe v sestavi in zaporedju nukleotidov) spremeni sestavo ustreznih encimskih proteinov in na koncu povzroči fenotipske spremembe. Mutacije lahko vplivajo na vse značilnosti morfologije, fiziologije in biokemije organizmov. Številne dedne bolezni človeka so tudi posledica genskih mutacij.
Mutacije v naravnih razmerah so redke - ena mutacija določenega gena na 1000-100.000 celic. Toda proces mutacije poteka, nenehno se kopičijo mutacije v genotipih. In če upoštevamo, da je število genov v organizmu veliko, potem lahko rečemo, da je v genotipih vseh živih organizmov veliko genskih mutacij.
Mutacije so največji biološki dejavnik, ki določa ogromno dedno variabilnost organizmov, ki daje material za evolucijo.

1. Glede na naravo spremembe fenotipa so lahko mutacije biokemične, fiziološke, anatomske in morfološke.

2. Glede na stopnjo prilagodljivosti delimo mutacije na koristne in škodljive. Škodljivo – lahko je smrtonosno in povzroči smrt telesa tudi v embrionalnem razvoju.

Mutacije so pogosto recesivne, saj se prevladujoče pojavijo takoj in jih selekcija zlahka »zavrne«.

4. Glede na naravo spremembe genotipa so mutacije razdeljene na genske, kromosomske in genomske.

Kromosomske mutacije - spremembe v strukturi kromosomov, kromosomske preureditve. Razlikujemo lahko glavne vrste kromosomskih mutacij:

a) delecija - izguba dela kromosoma;

b) translokacija - prenos dela kromosomov na drug nehomologni kromosom, posledično - sprememba vezne skupine genov;

c) inverzija - rotacija odseka kromosoma za 180 °;

d) duplikacija - podvojitev genov v določenem predelu kromosoma.

Kromosomske mutacije vodijo do sprememb v delovanju genov in so pomembne v evoluciji vrste.

S poznavanjem variabilnosti in mutacij pri eni vrsti lahko predvidimo možnost njihovega pojava pri sorodnih vrstah, kar je pomembno pri selekciji.

10. Fenotip in genotip - njune razlike

Genotip je celota vseh genov organizma, ki so njegova dedna osnova.
Fenotip je niz vseh znakov in lastnosti organizma, ki se odkrijejo v procesu individualnega razvoja v danih pogojih in so posledica interakcije genotipa s kompleksom dejavnikov notranjega in zunanjega okolja.
Fenotip je na splošno tisto, kar lahko vidimo (mačja barva), slišimo, čutimo (vohamo) in vedenje živali.
Pri homozigotni živali genotip sovpada s fenotipom, pri heterozigotni živali pa ne.
Vsaka biološka vrsta ima svoj edinstven fenotip. Oblikuje se v skladu z dednimi informacijami, ki jih vsebujejo geni. Glede na spremembe v zunanjem okolju pa se stanje lastnosti od organizma do organizma spreminja, posledica pa so individualne razlike – variabilnost.
45. Citogenetski monitoring v živinoreji.

Organizacijo citogenetskega nadzora je treba zgraditi ob upoštevanju številnih osnovnih načel. 1. potrebno je organizirati hitro izmenjavo informacij med institucijami, ki se ukvarjajo s citogenetskim nadzorom, zato je treba oblikovati enotno banko podatkov, ki bi vključevala podatke o nosilcih kromosomske patologije; 2. vključitev podatkov o citogenetskih značilnostih živali v rejske dokumente. 3. Nakup semenskega in plemenskega materiala iz tujine naj se izvaja le s citogenetskim potrdilom.

Citogenetski pregled v regijah se izvaja z uporabo podatkov o razširjenosti kromosomskih nepravilnosti pri pasmah in linijah:

1) pasme in linije, pri katerih so bili registrirani primeri kromosomske patologije, ki se prenaša z dedovanjem, pa tudi potomci nosilcev kromosomskih nepravilnosti v odsotnosti citogenetskega potnega lista;

2) pasme in linije, ki predhodno niso bile citogenetsko raziskane;

3) vsi primeri velikih reproduktivnih motenj ali genetske patologije neznane narave.

Najprej so predmet pregleda proizvajalci in samci, namenjeni za obnovo črede, pa tudi plemenske mlade živali prvih dveh kategorij. Kromosomske aberacije lahko razdelimo v dva velika razreda: 1. ustavne - lastne vsem celicam, podedovane od staršev ali nastanejo med zorenjem gamet in 2. somatske - nastanejo v posameznih celicah med ontogenezo. Ob upoštevanju genetske narave in fenotipske manifestacije kromosomskih nepravilnosti lahko živali, ki jih nosijo, razdelimo v štiri skupine: 1) nosilci dednih nepravilnosti z nagnjenostjo k zmanjšanju reproduktivnih lastnosti za povprečno 10%. Teoretično 50% potomcev podeduje patologijo. 2) nosilci dednih anomalij, kar vodi do jasno izraženega zmanjšanja reprodukcije (30-50%) in prirojene patologije. Približno 50% potomcev podeduje patologijo.

3) Živali z anomalijami, ki nastanejo de novo in vodijo do prirojene patologije (monosomija, trisomija in polisomija v sistemu avtosomov in spolnih kromosomov, mozaicizem in himerizem). V veliki večini primerov so takšne živali neplodne. 4) Živali s povečano nestabilnostjo kariotipa. Reproduktivna funkcija je zmanjšana, možna je dedna nagnjenost.

46. pleitropija (delovanje več genov)
Pleiotropni učinek genov je odvisnost več lastnosti od enega gena, to je večkratni učinek enega gena.
Pleiotropni učinek gena je lahko primarni ali sekundarni. S primarno pleiotropijo ima gen več učinkov.
Pri sekundarni pleiotropiji obstaja ena primarna fenotipska manifestacija gena, ki ji sledi postopen proces sekundarnih sprememb, ki vodijo do več učinkov. S pleiotropijo lahko gen, ki deluje na eno glavno lastnost, spremeni in spremeni tudi izražanje drugih genov, zato je bil uveden koncept modifikatorskih genov. Slednji povečajo ali oslabijo razvoj lastnosti, ki jih kodira "glavni" gen.
Kazalnika odvisnosti delovanja dednih nagnjenj od značilnosti genotipa sta penetrantnost in ekspresivnost.
Pri obravnavi vpliva genov in njihovih alelov je treba upoštevati modifikacijski vpliv okolja, v katerem se organizem razvija. To nihanje razredov med cepitvijo glede na okoljske pogoje se imenuje penetracija - moč fenotipske manifestacije. Torej, penetrantnost je pogostost izražanja gena, pojav pojava ali odsotnosti lastnosti v organizmih istega genotipa.
Penetranca se močno razlikuje med dominantnimi in recesivnimi geni. Lahko je popolna, ko se gen manifestira v 100% primerov, ali nepopolna, ko se gen ne manifestira pri vseh posameznikih, ki ga vsebujejo.
Penetranco merimo z odstotkom organizmov s fenotipsko lastnostjo od skupnega števila pregledanih nosilcev ustreznih alelov.
Če gen popolnoma določa fenotipsko izražanje, ne glede na okolje, potem ima 100-odstotno penetracijo. Vendar se nekateri dominantni geni izražajo manj redno.

Večkratni ali pleiotropni učinek genov je povezan s stopnjo ontogeneze, na kateri se pojavijo ustrezni aleli. Prej ko se alel pojavi, večji je učinek pleiotropije.

Glede na pleiotropni učinek številnih genov lahko domnevamo, da nekateri geni pogosto delujejo kot modifikatorji delovanja drugih genov.

47. sodobne biotehnologije v živinoreji. Uporaba žlahtnjenja - vrednost gena (raziskovalne osi; transpl. plodov).

Presaditev zarodkov

Razvoj metode umetnega osemenitve rejnih živali in njena praktična uporaba sta zagotovila velike uspehe na področju izboljšanja živalske genetike. Uporaba te metode v kombinaciji z dolgotrajnim zamrznjenim shranjevanjem semena je odprla možnost pridobitve več deset tisoč potomcev od enega samega očeta na leto. Ta tehnika v bistvu rešuje problem racionalne uporabe proizvajalcev v živinorejski praksi.

Kar zadeva samice, jim tradicionalne metode vzreje živali omogočajo, da v celotnem življenju ustvarijo le nekaj potomcev. Nizka reprodukcijska stopnja samic in dolg časovni interval med generacijami (6-7 let pri govedu) omejujejo genetski proces v živinoreji. Rešitev tega problema znanstveniki vidijo v uporabi presaditve zarodkov. Bistvo metode je, da se genetsko izjemne samice osvobodijo potrebe po zarodku in hranjenju svojih potomcev. Poleg tega jih spodbujajo k povečanju donosa jajčec, ki jih nato v zgodnji embrionalni fazi odvzamejo in presadijo v genetsko manj vredne prejemnike.

Tehnologija presaditve zarodkov vključuje osnovne korake, kot so indukcija superovulacije, umetna oploditev darovalca, odvzem zarodkov (kirurški ali nekirurški), ocena njihove kakovosti, kratkoročno ali dolgoročno shranjevanje in presaditev.

Stimulacija superovulacije. Samice sesalcev se rodijo z velikim (nekaj deset ali celo sto tisoč) številom zarodnih celic. Večina jih postopoma umre zaradi atrezije foliklov. Le majhno število primordialnih foliklov med rastjo postane antralno. Vendar se skoraj vsi rastoči folikli odzovejo na gonadotropno stimulacijo, kar jih vodi do končnega zorenja. Zdravljenje samic z gonadotropini v folikularni fazi reprodukcijskega cikla ali v lutealni fazi cikla v kombinaciji z indukcijo regresije rumenega telesca s prostaglandinom F 2 (PGF 2) ali njegovimi analogi povzroči večkratno ovulacijo ali tako imenovano superovulacijo. .

Govedo. Indukcijo superovulacije pri samicah goveda izvajamo z zdravljenjem z gonadotropini, folikle stimulirajočim hormonom (FSH) ali krvnim serumom breje kobile (MAB), začenši od 9. do 14. dne spolnega cikla. 2-3 dni po začetku zdravljenja živalim injiciramo prostaglandin F 2a ali njegove analoge, da povzročimo regresijo rumenega telesca.

Ker se pri hormonsko zdravljenih živalih podaljša čas ovulacije, se spremeni tudi tehnologija njihovega osemenitve. Na začetku so priporočali večkratno osemenjevanje krav z uporabo več odmerkov semena. Običajno se na začetku toplote vnese 50 milijonov živih semenčic, oploditev pa se ponovi po 12-20 urah.

Ekstrakcija zarodkov. Zarodki goveda preidejo iz jajcevoda v maternico med 4. in 5. dnevom po začetku estrusa (med 3. in 4. dnevom po ovulaciji),

Zaradi dejstva, da je nekirurška ekstrakcija možna samo iz rogov maternice, se zarodki odstranijo ne prej kot 5. dan po začetku lova.

Kljub temu, da so bili s kirurškim odvzemom zarodkov govedu doseženi odlični rezultati, je ta metoda neučinkovita - relativno draga, neprimerna za uporabo v proizvodnih razmerah.

Nekirurški odvzem zarodka vključuje uporabo katetra.

Najbolj optimalen čas za odvzem zarodkov je 6-8 dni po začetku lova, saj so zgodnje blastociste te starosti najbolj primerne za globoko zamrzovanje in jih je mogoče z visoko učinkovitostjo presaditi nekirurško. Krava donorka se uporablja 6-8 krat na leto, pri čemer se odstranijo 3-6 zarodkov.

Pri ovcah in prašičih nekirurški odvzem zarodkov ni mogoč
zaradi težav pri prehodu katetra skozi maternični vrat v rogove maternice. ena
Vendar je operacija pri teh vrstah razmeroma enostavna
in kratkotrajno.

Prenos zarodkov. Vzporedno z razvojem kirurškega odvzema zarodkov pri govedu je pomemben napredek naredil tudi nekirurški prenos zarodkov. V pladenj se zbere svež hranilni medij (stolpec dolžine 1,0-1,3 cm), nato majhen zračni mehurček (0,5 cm) in nato glavni volumen medija z zarodkom (2-3 cm). Po tem se vsesa malo zraka (0,5 cm) in hranilni medij (1,0-1,5 cm). Pito z zarodkom postavimo v Cassov kateter in shranimo v termostatu pri 37°C do presaditve. S pritiskom na palico katetra iztisnemo vsebino zavojčka skupaj z zarodkom v maternični rog.

Shranjevanje zarodkov. Uporaba presaditve zarodkov je zahtevala razvoj učinkovitih metod za njihovo shranjevanje v obdobju med ekstrakcijo in presaditvijo. V proizvodnih okoljih se zarodki običajno odstranijo zjutraj in prenesejo ob koncu dneva. Za shranjevanje zarodkov v tem času se uporablja fosfatni pufer z nekaterimi modifikacijami z dodajanjem fetalnega govejega seruma in pri sobni temperaturi ali 37 °C.

Opazovanja kažejo, da je goveje zarodke mogoče gojiti in vitro do 24 ur brez opaznega zmanjšanja njihovega kasnejšega presaditve.

Presaditev prašičjih zarodkov, gojenih 24 ur, spremlja normalno presaditev.

Stopnjo preživetja zarodkov lahko do določene mere povečamo tako, da jih ohladimo pod telesno temperaturo. Občutljivost zarodkov na hlajenje je odvisna od živalske vrste.

Prašičji zarodki so še posebej občutljivi na hlajenje. Zaenkrat še ni bilo mogoče ohraniti sposobnosti preživetja prašičjih zarodkov v zgodnjih fazah razvoja, potem ko so jih ohladili pod 10-15 °C.

Tudi zarodki goveda v zgodnji fazi razvoja so zelo občutljivi na ohlajanje na 0°C.

Poskusi v zadnjih letih so omogočili določitev optimalnega razmerja med hitrostjo ohlajanja in odmrzovanja govejih zarodkov. Ugotovljeno je bilo, da če zarodke počasi (1°C/min) ohladimo na zelo nizko temperaturo (pod 50°C) in nato prenesemo v tekoči dušik, potrebujemo tudi počasno odmrzovanje (25°C/min ali počasneje). Hitro odmrzovanje takšnih zarodkov lahko povzroči osmotsko rehidracijo in uničenje. Če zarodke zamrznemo počasi (1°C/min) le na -25 in 40°C in nato prenesemo v tekoči dušik, jih lahko zelo hitro odmrznemo (300°C/min). V tem primeru se preostala voda, ko se prenese v tekoči dušik, spremeni v steklasto stanje.

Identifikacija teh dejavnikov je pripeljala do poenostavitve postopka zamrzovanja in odmrzovanja govejih zarodkov. Zlasti zarodke, tako kot spermo, odtajamo v topli vodi pri 35 °C 20 s tik pred presaditvijo brez uporabe posebne opreme pri določeni stopnji zvišanja temperature.

Oploditev jajčec zunaj telesa živali

Razvoj sistema za oploditev in zagotavljanje zgodnjih faz razvoja zarodkov sesalcev zunaj živalskega telesa (in vitro) je zelo pomemben pri reševanju številnih znanstvenih problemov in praktičnih vprašanj, namenjenih povečanju učinkovitosti vzreje živali.

Za te namene so potrebni zarodki v zgodnjih fazah razvoja, ki jih je mogoče samo kirurško odstraniti iz jajčevodov, kar je delovno intenzivno in ne zagotavlja zadostnega števila zarodkov za opravljanje tega dela.

Oploditev jajčec sesalcev in vitro vključuje naslednje glavne faze: zorenje jajčnih celic, kapacitacijo sperme, oploditev in zagotavljanje zgodnjih faz razvoja.

Zorenje jajčnih celic in vitro. Veliko število zarodnih celic v jajčnikih sesalcev, zlasti goveda, ovc in prašičev z visokim genetskim potencialom, predstavlja vir ogromnega potenciala za reproduktivno sposobnost teh živali za pospešitev genetskega napredka v primerjavi z uporabo zmožnosti normalne ovulacije. . Pri teh živalskih vrstah, tako kot pri drugih sesalcih, je število jajčnih celic, ki spontano ovulirajo med estrusom, le majhen del tisočev oocitov, prisotnih v jajčniku ob rojstvu. Preostale jajčne celice se regenerirajo v jajčniku ali, kot običajno rečejo, pride do atrezije. Seveda se je postavilo vprašanje, ali je možno z ustrezno obdelavo izolirati jajčne celice iz jajčnikov in izvesti njihovo nadaljnjo oploditev zunaj telesa živali. Trenutno metode za uporabo celotne zaloge jajčnih celic v jajčnikih živali niso bile razvite, vendar je mogoče pridobiti znatno število jajčnih celic iz votlih foliklov za njihovo nadaljnje zorenje in oploditev zunaj telesa.

Trenutno je zorenje in vitro samo govejih jajčnih celic našlo praktično uporabo. Oocite pridobivamo iz jajčnikov krav po zakolu živali in z intravitalno ekstrakcijo, 1-2 krat na teden. V prvem primeru se jajčniki odvzamejo živalim po zakolu in se dostavijo v laboratorij v termostatirani posodi za 1,5-2,0 ure. V laboratoriju se jajčniki dvakrat sperejo s svežim fosfatnim pufrom. Oocite odstranimo iz foliklov, ki imajo premer 2-6 mm, z odsesanjem ali rezanjem jajčnika na plošče. Oocite zberemo v gojišču TCM 199 z dodatkom 10 % krvnega seruma gojene krave, nato dvakrat speremo in izberemo le oocite s kompaktnim kumulusom in homogeno citoplazmo za nadaljnje zorenje in vitro.

Pred kratkim je bila razvita metoda za intravitalno ekstrakcijo jajčnih celic iz jajčnikov krav z uporabo ultrazvočne naprave ali laparoskopa. V tem primeru se jajčne celice sesajo iz foliklov s premerom najmanj 2 mm, 1-2 krat na teden iste živali. V povprečju se enkrat pridobi 5-6 jajčnih celic na žival. Za zorenje in vitro je primernih manj kot 50 % jajčnih celic.

Pozitivna vrednost - kljub nizkemu izkoristku jajčnih celic je mogoče žival z vsakim odvzemom ponovno uporabiti.

Kapaciteta semenčic. Pomembna stopnja v razvoju metode oploditve pri sesalcih je bilo odkritje pojava kapacitacije semenčic. Leta 1951 je M.K. Chang in hkrati G.R. Austin je ugotovil, da do oploditve pri sesalcih pride le, če so semenčice prisotne v živalskem jajcevodu nekaj ur pred ovulacijo. Austin je na podlagi opazovanj prodiranja sperme v jajca podgan v različnih časih po parjenju skoval izraz zmogljivosti. Pomeni, da se mora v semenčici zgoditi nekaj fizioloških sprememb, preden semenčica pridobi sposobnost oploditve.

Za kapacitacijo ejakulirane sperme domačih živali je bilo razvitih več metod. Medij z visoko ionsko močjo je bil uporabljen za odstranitev beljakovin s površine sperme, za katere se zdi, da zavirajo kapacitacijo sperme.

Največ priznanja pa je dobila metoda kapacitacije semenčic s heparinom (J. Parrish et al., 1985). Piete z zamrznjenim bikovim semenom odtajamo v vodni kopeli pri 39°C 30-40 s. Približno 250 µl odmrznjenega semena se nanese pod 1 ml kapacicijskega medija. Kapacitacijski medij je sestavljen iz modificiranega tiroidnega medija brez kalcijevih ionov. Po enourni inkubaciji se zgornja plast gojišča s prostornino 0,5-0,8 ml, ki vsebuje večino gibljivih semenčic, odstrani iz epruvete in dvakrat spere s centrifugiranjem pri 500 g 7-10 minut. Po 15 minutah inkubacije s heparinom (200 µg/ml) se suspenzija razredči do koncentracije 50 milijonov semenčic na ml.

In vitro oploditev in zagotavljanje zgodnjih faz razvoja zarodka. Oploditev jajčec pri sesalcih poteka v jajcevodih. To raziskovalcu oteži dostop do študije okoljskih pogojev, v katerih poteka proces oploditve. Zato bi bil sistem oploditve in vitro dragoceno analitično orodje za proučevanje biokemičnih in fizioloških dejavnikov, ki sodelujejo pri procesu uspešne združitve gamete.

Naslednja shema se uporablja za in vitro oploditev in gojenje zgodnjih zarodkov goveda. Oploditev in vitro se izvaja v kapljici modificiranega gojišča Thyroid. Po zorenju in vitro se jajčne celice delno očistijo okoliških razširjenih kumulusnih celic in prenesejo v mikrokapljice po pet jajčnih celic. Oocitnemu mediju dodamo 2-5 µl suspenzijo semenčic, da dosežemo koncentracijo kapljic semenčic 1-1,5 milijona/ml. 44-48 ur po osemenitvi se določi prisotnost fragmentacije jajčnih celic. Zarodke nato postavimo na enoplast epitelijskih celic, da se še naprej razvijajo 5 dni.

Medvrstni prenosi zarodkov in proizvodnja himernih živali

Splošno sprejeto je, da se uspešen prenos zarodkov lahko izvede samo med samicami iste vrste. Presaditev zarodkov, na primer iz ovce v kozo in obratno, spremlja njihovo presaditev, vendar ne povzroči rojstva potomcev. V vseh primerih medvrstne nosečnosti je neposredni vzrok splava disfunkcija posteljice, očitno zaradi imunološke reakcije materinega telesa na tuje antigene ploda. To nezdružljivost je mogoče premagati s proizvodnjo himernih zarodkov z uporabo mikrokirurgije.

Najprej so bile himerne živali pridobljene s kombiniranjem blastomerov iz zarodkov iste vrste. V ta namen so bili z združevanjem 2-, 4-, 8-celičnih zarodkov 2-8 staršev pridobljeni kompleksni himerni ovčji zarodki.

Zarodke smo cepili v agar in jih prenesli v vezane jajčne cevi ovc, da bi se razvili do zgodnje stopnje blastociste. Normalno razvijajoče se blastociste so bile presajene v prejemnike, da so dobili živa jagnjeta, za večino katerih so na podlagi krvnih preiskav in zunanjih znakov ugotovili, da so himerni.

Himere so bile pridobljene tudi pri govedu (G. Brem et al., 1985) z združevanjem polovic 5-6,5-dnevnih zarodkov. Pet od sedmih telet, pridobljenih po nekirurškem prenosu združenih zarodkov, ni imelo znakov himerizma.

Kloniranje živali

Število potomcev enega posameznika je pri višjih živalih praviloma majhno, specifičen kompleks genov, ki določa visoko produktivnost, pa se pojavi redko in se v naslednjih generacijah bistveno spremeni.

Vzreja enojajčnih dvojčkov je velikega pomena za živinorejo. Po eni strani se poveča donos telet enega darovalca, po drugi strani pa se pojavijo genetsko enojajčni dvojčki.

Možnost mikrokirurške delitve sesalskih zarodkov v zgodnjih fazah razvoja na dva ali več delov, tako da se vsak pozneje razvije v ločen organizem, je bila predlagana že pred več desetletji.

Na podlagi teh študij se lahko domneva, da je močno zmanjšanje števila embrionalnih celic glavni dejavnik, ki zmanjšuje sposobnost teh zarodkov, da se razvijejo v preživetje sposobne blastociste, čeprav stopnja razvoja, na kateri pride do delitve, ni pomembna.

Trenutno se uporablja preprosta tehnika za ločevanje zarodkov na različnih stopnjah razvoja (od pozne morule do izležene blastociste) na dva enaka dela.

Enostavna tehnika ločevanja je bila razvita tudi za 6 dni stare prašičje zarodke. V tem primeru notranjo celično maso zarodka prerežemo s stekleno iglo.

Kromosomske mutacije so vzroki kromosomskih bolezni.

Kromosomske mutacije so strukturne spremembe posameznih kromosomov, običajno vidne pod svetlobnim mikroskopom. Kromosomska mutacija vključuje veliko število (od deset do nekaj sto) genov, kar vodi do spremembe normalnega diploidnega niza. Čeprav kromosomske aberacije na splošno ne spremenijo zaporedja DNK določenih genov, spremembe števila kopij genov v genomu povzročijo genetsko neravnovesje zaradi pomanjkanja ali presežka genskega materiala. Obstajata dve veliki skupini kromosomskih mutacij: znotrajkromosomske in interkromosomske.

Intrakromosomske mutacije so aberacije znotraj enega kromosoma. Ti vključujejo:

– izguba enega od odsekov kromosoma, notranjega ali končnega. To lahko povzroči motnje embriogeneze in nastanek številnih razvojnih nepravilnosti (na primer izbris v predelu kratkega kraka 5. kromosoma, označenega s 5p-, povzroči nerazvitost grla, srčne napake, duševno zaostalost. To kompleks simptomov je znan kot sindrom "mačjega joka", ker pri bolnih otrocih zaradi anomalije grla jok spominja na mačje mijavkanje);

Inverzije.

Zaradi dveh točk preloma kromosoma se nastali fragment po rotaciji za 180 stopinj vstavi na prvotno mesto.

Medkromosomske mutacije ali preureditvene mutacije so izmenjava fragmentov med nehomolognimi kromosomi. Takšne mutacije imenujemo translokacije (iz latinskega trans - za, skozi in locus - kraj). To:

recipročna translokacija - dva kromosoma izmenjata svoje fragmente;

nerecipročna translokacija - fragment enega kromosoma se transportira v drugega;

»centrična« fuzija (Robertsonova translokacija) je združitev dveh akrocentričnih kromosomov v predelu njunih centromer z izgubo kratkih krakov.

Ko so kromatide prečno prelomljene skozi centromere, "sestrske" kromatide postanejo "zrcalni" kraki dveh različnih kromosomov, ki vsebujeta iste nize genov. Takšni kromosomi se imenujejo izokromosomi.

Translokacije in inverzije, ki so uravnotežene kromosomske preureditve, nimajo fenotipskih manifestacij, vendar lahko kot posledica ločevanja preurejenih kromosomov v mejozi tvorijo neuravnotežene gamete, kar bo privedlo do potomcev s kromosomskimi nepravilnostmi.

Genomske mutacije

Genomske mutacije so tako kot kromosomske mutacije vzroki kromosomskih bolezni.

Genomske mutacije vključujejo anevploidije in spremembe v ploidnosti strukturno nespremenjenih kromosomov. Genomske mutacije ugotavljamo s citogenetskimi metodami.

Aneuploidija je sprememba (zmanjšanje - monosomija, povečanje - trisomija) števila kromosomov v diploidnem nizu, ki ni večkratnik haploidnega (2n+1, 2n-1 itd.).

Poliploidija je povečanje števila nizov kromosomov, večkratnik haploidnega (3n, 4n, 5n itd.).

Pri ljudeh so poliploidije, kot tudi večina anevploidij, smrtonosne mutacije.

Najpogostejše genomske mutacije vključujejo:

trisomija - prisotnost treh homolognih kromosomov v kariotipu (na primer 21. par pri Downovem sindromu, 18. par pri Edwardsovem sindromu, 13. par pri Patauovem sindromu; za spolne kromosome: XXX, XXY, XYY);

monosomija - prisotnost samo enega od dveh homolognih kromosomov. Pri monosomiji katerega koli od avtosomov normalen razvoj zarodka ni mogoč. Edina monosomija pri ljudeh, ki je združljiva z življenjem – monosomija na kromosomu X – vodi do Shereshevsky-Turnerjevega sindroma (45,X).

Vzrok za aneuploidijo je neločevanje kromosomov med celično delitvijo med nastajanjem zarodnih celic ali izguba kromosomov zaradi anafaznega zamika, ko lahko med premikanjem na pol eden od homolognih kromosomov zaostaja za drugimi ne-kromosomi. homologni kromosomi. Izraz nedisjunkcija pomeni odsotnost ločevanja kromosomov ali kromatid v mejozi ali mitozi.

Kromosomska nedisjunkcija se najpogosteje pojavi med mejozo. Kromosomi, ki bi se morali med mejozo običajno deliti, ostanejo povezani in se v anafazi premaknejo na en pol celice, pri čemer nastanejo dve gameti, od katerih ima ena dodaten kromosom, druga pa tega kromosoma nima. Ko je gameta z normalnim naborom kromosomov oplojena z gameto z dodatnim kromosomom, pride do trisomije (tj. v celici so trije homologni kromosomi); ko je gameta brez enega kromosoma oplojena, pride do zigote z monosomijo. Če na katerem koli avtosomnem kromosomu nastane monosomna zigota, se razvoj organizma ustavi v najzgodnejših fazah razvoja.

V somatskih celicah se pojavijo vse vrste mutacij (tudi pod vplivom različnih sevanj), ki so značilne za zarodne celice.

Vse dedne bolezni, ki jih povzroča prisotnost enega patološkega gena, se dedujejo v skladu z Mendelovimi zakoni. Pojav dednih bolezni je posledica motenj v procesu shranjevanja, prenosa in izvajanja dednih informacij. Ključno vlogo dednih dejavnikov pri pojavu patološkega gena, ki vodi v bolezen, potrjuje zelo visoka pogostnost številnih bolezni v nekaterih družinah v primerjavi s splošno populacijo.

Pojav dednih bolezni temelji na mutacijah: predvsem kromosomskih in genskih. Posledično ločimo kromosomske in dedne genske bolezni.

Kromosomske bolezni so razvrščene glede na vrsto genske ali kromosomske mutacije in spremljajočo individualnost, ki je vpletena v kromosomsko spremembo. V zvezi s tem se ohranja patogenetski princip, ki je pomemben za enoto po nozološkem principu dedne patologije:

Za vsako bolezen se vzpostavi genetska struktura (kromosom in njegov segment), ki določa patologijo;

Razkriva se, kaj je genetska motnja. Določen je s pomanjkanjem ali presežkom kromosomskega materiala.

NUMERIČNE MOTNJE: sestojijo iz spremembe ploidnosti kromosomske garniture in odstopanja števila kromosomov od diploidnega za posamezen par kromosomov navzdol (to motnjo imenujemo monosomija) ali navzgor (trisomija in druge oblike polisomije). Triploidni in tetraploidni organizmi so dobro raziskani; njihova pogostost pojavljanja je nizka. To so predvsem samosplavljeni zarodki (splavi) in mrtvorojeni otroci. Če se novorojenčki pojavijo s takšnimi motnjami, običajno ne živijo več kot 10 dni.

Genomske mutacije na posameznih kromosomih predstavljajo večino kromosomskih bolezni. Na kromosomu X opazimo popolne monosomije, kar vodi v razvoj Sherevsky-Turnerjevega sindroma. Avtosomne monosomije so med živorojenimi zelo redke. Živorojeni so organizmi z znatnim deležem normalnih celic: monosomija zadeva avtosoma 21 in 22.

Popolne trisomije so preučevali za znatno večje število kromosomov: 8, 9, 13, 14, 18, 21, 22 in X kromosomi. Število kromosomov X pri posamezniku lahko doseže do 5, hkrati pa ostane njegova sposobnost preživetja, večinoma kratkotrajna.

Spremembe v številu posameznih kromosomov povzročijo motnje v njihovi porazdelitvi med hčerinskimi celicami med prvo in drugo mejotsko delitvijo v gametogenezi ali pri prvih cepitvah oplojenega jajčeca.

Razlogi za takšno kršitev so lahko:

Kršitev divergence med anafazo redupliciranega kromosoma, zaradi česar se podvojeni kromosom konča le v eni hčerinski celici.

Kršitev konjugacije homolognih kromosomov, ki lahko tudi moti pravilno ločevanje homologov v hčerinske celice.

Zaostajanje kromosomov v anafazi, ko se razhajajo v hčerinski celici, kar lahko povzroči izgubo kromosoma.

Če se ena od zgornjih motenj pojavi v dveh ali več zaporednih delitvah, pride do tetrosomije in drugih vrst polisomije.

STRUKTURNE KRŠITVE. Ne glede na vrsto povzročajo dele materiala na določenem kromosomu (delna monosomija) ali njegov presežek (delna trisomija). Enostavne delecije celotnega kraka, intersticijskega in končnega (terminalnega) lahko privedejo do delne monosomije. V primeru terminalnih delecij obeh krakov lahko kromosom X postane krožen. Takšni dogodki se lahko pojavijo na kateri koli stopnji gametogeneze, tudi po tem, ko zarodna celica zaključi obe mejotski delitvi. Tudi uravnotežene preureditve tipskih inverzij, recipročnih in Robertsonovih translokacij, ki obstajajo v telesu staršev, lahko vodijo do delne monosomije. To je posledica nastanka neuravnotežene gamete. Tudi delna trisomija se pojavi drugače. To so lahko na novo ustvarjene podvojitve enega ali drugega segmenta. Najpogosteje pa so podedovani od normalnih fenotipskih staršev, ki so nosilci uravnoteženih translokacij ali inverzij zaradi vstopa v gameto kromosoma, neuravnoteženega v smeri odvečnega materiala. Ločeno je delna monosomija ali trisomija manj pogosta kot v kombinaciji, ko ima bolnik hkrati delno monosomijo na enem kromosomu in delno trisomijo na drugem.

Glavno skupino sestavljajo spremembe vsebnosti strukturnega heterokromatina v kromosomu. Ta pojav je osnova normalnega polimorfizma, ko variacije v vsebnosti heterokromatina ne vodijo do neugodnih sprememb v fenotipu. Vendar pa v nekaterih primerih neravnovesje v heterokromatskih regijah vodi do uničenja duševnega razvoja.

Uvod

Kromosomske nepravilnosti običajno povzročajo celo vrsto motenj v zgradbi in delovanju različnih organov ter vedenjske in duševne motnje. Med slednjimi pogosto najdemo številne tipične značilnosti, kot so duševna zaostalost različnih stopenj, avtistične lastnosti, nerazvite socialne interakcijske veščine, vodilna asocialnost in antisocialnost.

Vzroki za spremembe v številu kromosomov

Spremembe v številu kromosomov se pojavijo kot posledica kršitve delitve celic, kar lahko vpliva tako na spermo kot na jajčece. Včasih to vodi do kromosomskih nepravilnosti

Kromosomi vsebujejo genetske informacije v obliki genov. Jedro vsake človeške celice, razen jajčeca in semenčice, vsebuje 46 kromosomov, ki tvorijo 23 parov. En kromosom v vsakem paru prihaja od matere, drugi pa od očeta. Pri obeh spolih je 22 od 23 parov kromosomov enakih, le preostali par spolnih kromosomov je drugačen. Ženske imajo dva kromosoma X (XX), moški pa en kromosom X in en kromosom Y (XY). Zato je normalni nabor kromosomov (kariotip) za moškega 46, XY, za ženske pa 46, XX.

Če pride do napake pri posebni vrsti celične delitve, pri kateri nastanejo jajčeca in semenčice, nastanejo nenormalne zarodne celice, kar povzroči rojstvo potomcev s kromosomsko nepravilnostjo. Kromosomsko neravnovesje je lahko kvantitativno in strukturno.

Obstajajo štiri glavne kvantitativne kromosomske nepravilnosti, od katerih je vsaka povezana s specifičnim sindromom:

47, XYY - XYY sindrom;

47, XXY - Klinefelterjev sindrom;

45, X - Turnerjev sindrom;

47, XXX - trisomija.

kromosomska nenormalnost antisocialna karakterološka

Dodaten Y kromosom kot vzrok za antisocialnost

Kariotip 47, XYY se pojavi samo pri moških. Značilni znaki ljudi z dodatnim kromosomom Y so visoka višina. Hkrati se pospešek rasti začne v dokaj zgodnji starosti in traja zelo dolgo.

Pogostnost te bolezni je 0,75 - 1 na 1000 ljudi. Citogenetska preiskava, opravljena leta 1965 v Ameriki, je pokazala, da je imelo od 197 duševnih bolnikov, ki so bili posebej nevarni pod strogim nadzorom, 7 kromosomski niz XYY. Po angleških podatkih ima med kriminalci, višjimi od 184 cm, približno vsak četrti človek ta nabor kromosomov.

Večina obolelih za sindromom XYU ne pride v konflikt z zakonom; nekateri med njimi pa zlahka podležejo impulzom, ki vodijo v agresijo, homoseksualnost, pedofilijo, krajo, požig; kakršna koli prisila jim povzroča izbruhe jeze, ki jih zaviralni živci zelo slabo nadzorujejo. Zaradi dvojnega kromosoma Y postane kromosom X »krhek« in nosilec tega sklopa postane tako rekoč nekakšen »super-človek«.

Poglejmo si enega bolj senzacionalnih primerov tega pojava v svetu kriminala.

Leta 1966 je javnost razburil incident v Chicagu, ko je moški po imenu Richard Speck brutalno umoril osem študentk medicine. 14. julija 1966 so ga pripeljali na obrobje Chicaga, kjer je potrkal na hišo, kjer je delalo devet medicinskih žensk. dijaki živeli. Študentu, ki je odprl vrata, je obljubil, da ne bo nikogar poškodoval, češ da potrebuje le denar za nakup vozovnice do New Orleansa. Ko je vstopil v hišo, je vse študente zbral v eni sobi in jih povezal. Ko je ugotovil, kje je denar, se ni pomiril in je izbral eno od študentk in jo odpeljal iz sobe. Kasneje je prišel še po enega. V tem času se je eno od deklet, čeprav je bilo zvezano, uspelo skriti pod posteljo. Vsi drugi so bili pobiti. Posilil je eno od deklet. Po tem je odšel v najbližjo gostilno, da bi se z izkupičkom 50 dolarjev podal na sprehod. Nekaj dni pozneje so ga ujeli. Med preiskavo je poskušal narediti samomor. Richardu Specku, morilcu osmih študentk, so na krvnem testu odkrili dodaten kromosom Y - "kromosom zločina".

Vprašanje potrebe po zgodnji identifikaciji kromosomskih aberantov s kariotipom XYY, potrebe po posebnih ukrepih za zaščito tako splošne populacije kot tudi kriminalcev z nižjim potencialom agresivnosti pred njimi je že veliko obravnavano v tuji genetski in pravni literaturi.

Odrasel moški, ki mu je prvič diagnosticiran kariotip 47, XYY, potrebuje psihološko podporo; Morda bo potrebno medicinsko genetsko posvetovanje.

Ker je kariološka izolacija posameznikov s sindromom XYY med visokimi kriminalci tehnično zahtevna naloga, so se pojavile hitre metode za identifikacijo dodatnega kromosoma Y, in sicer barvanje brisov ustne sluznice z akrikvinipritom in fluorescentna mikroskopija (YY je označen v obliki dveh svetlečih pik).

Spremembe števila kromosomov - kromosomske mutacije. Kromosomska motnja

Genomske mutacije

Uvod

Vzroki za spremembe v številu kromosomov

Dodaten Y kromosom kot vzrok za antisocialnost