giriiş

Kromozomal anormallikler genellikle çeşitli organların yapı ve işlevlerinde çok çeşitli bozuklukların yanı sıra davranışsal ve zihinsel bozukluklara da neden olur. İkincisi arasında, değişen derecelerde zihinsel gerilik, otistik özellikler, az gelişmiş sosyal etkileşim becerileri, önde gelen asosyallik ve antisosyallik gibi bir dizi tipik özellik sıklıkla bulunur.

Kromozom sayısındaki değişikliklerin nedenleri

Kromozom sayısındaki değişiklikler, hem spermi hem de yumurtayı etkileyebilecek hücre bölünmesinin ihlali sonucu ortaya çıkar. Bazen bu kromozomal anormalliklere yol açar

Kromozomlar gen formunda genetik bilgi içerir. Yumurta ve sperm dışında her insan hücresinin çekirdeği, 23 çift oluşturan 46 kromozom içerir. Her çiftteki bir kromozom anneden, diğeri ise babadan gelir. Her iki cinsiyette de 23 çift kromozomun 22'si aynıdır, yalnızca geri kalan cinsiyet kromozomu çifti farklıdır. Kadınlarda iki X kromozomu (XX), erkeklerde ise bir X ve bir Y kromozomu (XY) bulunur. Bu nedenle, bir erkek için normal kromozom seti (karyotip) 46, XY ve kadınlar için - 46, XX'dir.

Yumurta ve sperm üreten özel bir hücre bölünmesi sırasında bir hata meydana gelirse, anormal germ hücreleri ortaya çıkar ve bu da kromozomal anormalliğe sahip yavruların doğmasına yol açar. Kromozomal dengesizlik hem niceliksel hem de yapısal olabilir.

Her biri belirli bir sendromla ilişkili olan dört ana niceliksel kromozomal anormallik vardır:

47, XYY - XYY sendromu;

47, XXY - Klinefelter sendromu;

45, X - Turner sendromu;

47, XXX - trizomi.

kromozomal anormallik antisosyal karakterolojik

Antisosyalliğin bir nedeni olarak fazladan Y kromozomu

Karyotip 47, XYY yalnızca erkeklerde görülür. İlave Y kromozomuna sahip kişilerin karakteristik belirtileri uzun boylu olmalarıdır. Aynı zamanda büyüme ivmesi oldukça erken yaşlarda başlar ve çok uzun süre devam eder.

Bu hastalığın görülme sıklığı 1000 kişide 0,75 – 1’dir. 1965 yılında Amerika'da yapılan bir sitogenetik inceleme, özellikle tehlikeli olarak sıkı denetim koşulları altında tutulan 197 akıl hastasının 7'sinin XYY kromozom setine sahip olduğunu ortaya çıkardı. İngiliz verilerine göre, boyu 184 cm'den uzun olan suçlular arasında yaklaşık her dört kişiden biri bu özel kromozom setine sahiptir.

XYS sendromundan mustarip olanların çoğu kanunla ihtilafa düşmez; ancak bazıları saldırganlığa, eşcinselliğe, pedofiliye, hırsızlığa, kundakçılığa yol açan dürtülere kolayca yenik düşüyor; herhangi bir zorlama, onların, engelleyici sinirler tarafından çok zayıf bir şekilde kontrol edilen öfke patlamaları yaşamalarına neden olur. Çift Y kromozomu nedeniyle X kromozomu “kırılgan” hale gelir ve bu setin taşıyıcısı adeta bir nevi “süper insan” haline gelir.

Bu olgunun suç dünyasındaki en sansasyonel örneklerinden birini ele alalım.

1966'da Chicago'da Richard Speck adlı bir adamın sekiz kadın tıp öğrencisini vahşice öldürmesiyle ortaya çıkan olay halk öfkelendirdi. 14 Temmuz 1966'da Chicago'nun eteklerine getirildi ve burada dokuz kadın tıp öğrencisinin bulunduğu evi çaldı. öğrenciler yaşadı. Sadece New Orleans'a bilet almak için paraya ihtiyacı olduğunu söyleyerek kapıyı açan öğrenciye kimseye zarar vermeyeceğine söz verdi. Eve girdikten sonra tüm öğrencileri bir odada toplayıp bağladı. Paranın nerede olduğunu öğrendikten sonra sakinleşmedi ve öğrencilerden birini seçerek onu odadan çıkardı. Daha sonra başka bir tane için geldi. Bu sırada kızlardan biri bağlı olsa bile yatağın altına saklanmayı başardı. Diğerlerinin hepsi öldürüldü. Kızlardan birine tecavüz etti. Daha sonra 50 dolar gelirle eğlenceye katılmak için en yakın bara gitti. Birkaç gün sonra yakalandı. Soruşturma sırasında intihara kalkıştı. Sekiz kız öğrencinin katili Richard Speck'in yapılan kan testinde fazladan bir Y kromozomu, yani "suç kromozomu" olduğu ortaya çıktı.

XYY karyotipli kromozomal anormalliklerin erken tanımlanmasının gerekliliği sorunu, hem genel nüfusu hem de saldırganlık potansiyeli daha düşük olan suçluları korumak için özel önlemlere duyulan ihtiyaç, yabancı genetik ve hukuki literatürde halihazırda geniş çapta tartışılmaktadır.

İlk kez karyotip 47, XYY tanısı konulan yetişkin bir erkeğin psikolojik desteğe ihtiyacı vardır; Tıbbi genetik konsültasyonlar gerekli olabilir.

Uzun boylu suçlular arasında XYY sendromlu kişilerin karyolojik olarak tanımlanması teknik olarak emek yoğun bir görev olduğundan, fazladan Y kromozomunu tanımlamak için ekspres yöntemler ortaya çıkmıştır, yani ağız mukozasının akrikiniprit ve floresan mikroskopi ile lekelenmesi (YY formda vurgulanmıştır) iki parlak noktadan oluşur).

Bir hücredeki kromozom sayısındaki değişiklik, genomda değişiklik anlamına gelir. (Bu nedenle bu tür değişikliklere genellikle genomik mutasyonlar adı verilir.) Kromozom sayısındaki değişikliklerle ilişkili çeşitli sitogenetik olaylar bilinmektedir.

Otopoliploidi

Otopoliploidi, aynı genomun veya temel kromozom sayısının (x) tekrar tekrar tekrarlanmasıdır.

Bu tip poliploidi, alt ökaryotların ve kapalı tohumluların karakteristiğidir. Çok hücreli hayvanlarda otopoliploidi son derece nadirdir: solucanlarda, bazı böceklerde, bazı balıklarda ve amfibilerde. İnsanlarda ve diğer yüksek omurgalılarda otopoliploidler intrauterin gelişimin erken aşamalarında ölür.

Çoğu ökaryotik organizmada, temel kromozom sayısı (x), haploid kromozom seti (n) ile çakışır; bu durumda haploid kromozom sayısı mayoz bölünmede oluşan hücrelerdeki kromozom sayısıdır. O halde diploid (2n), iki x ve 2n=2x genomunu içerir. Ancak birçok alt ökaryotta, birçok spor bitkisinde ve kapalı tohumlularda diploid hücreler 2 genom değil, başka sayıda genom içerir. Diploid hücrelerdeki genom sayısına genom numarası (Ω) denir. Genomik sayıların dizisine poliploid dizi denir.

Dengeli ve dengesiz otopoliploidler vardır. Dengeli poliploidler, çift sayıda kromozom setine sahip poliploidlerdir ve dengesiz poliploidler, tek sayıda kromozom setine sahip poliploidlerdir, örneğin:

dengesiz poliploidler

haploidler

triploidler

pentaloidler

hektaploidler

enneaploidler

dengeli poliploidler

diploidler

tetraploidler

heksaploidler

ahtapotlar

dekaploidler

Otopoliploidiye sıklıkla hücrelerin, polen tanelerinin ve organizmaların genel boyutunda bir artış ve şeker ve vitamin içeriğinde artış eşlik eder. Örneğin triploid kavak (3x = 57) devasa boyutlara ulaşır, dayanıklıdır ve ahşabı çürümeye karşı dayanıklıdır. Yetiştirilen bitkiler arasında hem triploidler (birkaç çeşit çilek, elma ağacı, karpuz, muz, çay, şeker pancarı) hem de tetraploidler (birkaç çeşit çavdar, yonca, üzüm) yaygındır. Doğal koşullar altında, otopoliploid bitkiler genellikle aşırı koşullarda (yüksek enlemlerde, yüksek dağlarda) bulunur; Üstelik burada normal diploid formların yerini alabilirler.

Poliploidinin olumlu etkileri, aynı genin hücrelerdeki kopya sayısındaki artış ve buna bağlı olarak enzimlerin dozundaki (konsantrasyonundaki) artışla ilişkilidir. Ancak bazı durumlarda poliploidi, özellikle çok yüksek ploidi düzeylerinde fizyolojik süreçlerin inhibisyonuna yol açar. Örneğin 84 kromozomlu buğday, 42 kromozomlu buğdaya göre daha az verimlidir.

Bununla birlikte, otopoliploidler (özellikle dengesiz olanlar), mayoz bölünme bozukluklarıyla ilişkili olan azalmış doğurganlık veya tam kısırlık ile karakterize edilir. Bu nedenle birçoğu yalnızca vejetatif üreme yeteneğine sahiptir.

Allopoliploidi

Allopoliploidi, farklı sembollerle gösterilen iki veya daha fazla farklı haploid kromozom setinin tekrarlanan tekrarıdır. Uzak hibridizasyon, yani farklı türlere ait olan ve iki veya daha fazla farklı kromozom seti içeren organizmaların melezlenmesi sonucu elde edilen poliploidlere allopoliploidler denir.

Allopoliploidler kültür bitkileri arasında yaygındır. Bununla birlikte, eğer somatik hücreler farklı türlerden bir genom içeriyorsa (örneğin, bir genom A ve bir genom B), o zaman böyle bir allopoliploid sterildir. Basit türler arası melezlerin kısırlığı, her kromozomun bir homolog tarafından temsil edilmesinden ve mayozda iki değerliklerin oluşumunun imkansız olmasından kaynaklanmaktadır. Böylece, uzak melezleşme sırasında, kalıtsal eğilimlerin cinsel temas yoluyla sonraki nesillere aktarılmasını önleyen mayotik bir filtre ortaya çıkar.

Bu nedenle verimli poliploidlerde her genomun iki katına çıkması gerekir. Örneğin, farklı buğday türlerinde haploid kromozom sayısı (n) 7'dir. Yabani buğday (siyez), somatik hücrelerde yalnızca bir çift genom A'nın 14 kromozomunu içerir ve 2n = 14 (14A) genomik formülüne sahiptir. Allotetraploid durum buğdaylarının çoğu, somatik hücrelerde kopyalanmış A ve B genomlarından oluşan 28 kromozom içerir; genomik formülleri 2n = 28'dir (14A + 14B). Yumuşak alloheksaploid buğday, somatik hücrelerde kopyalanmış A, B ve D genomlarından oluşan 42 kromozom içerir; genomik formülleri 2n = 42'dir (14A + 14B + 14D).

Verimli allopoliploidler yapay olarak elde edilebilir. Örneğin, Georgy Dmitrievich Karpechenko tarafından sentezlenen turp-lahana melezi, turp ve lahananın geçilmesiyle elde edildi. Turp genomu R sembolüyle (2n = 18 R, n = 9 R) ve lahana genomu B sembolüyle (2n = 18 B, n = 9 B) gösterilir. Başlangıçta elde edilen hibritin genomik formülü 9 R + 9 B'ydi. Bu organizma (amfihaploid) kısırdı, çünkü mayoz bölünme tek bir çift değerlikli değil 18 tek kromozom (tek değerlikli) üretti. Ancak bu melezde bazı gametlerin indirgenmediği ortaya çıktı. Bu tür gametlerin füzyonu verimli bir amfidiploid ile sonuçlandı: (9 R + 9 B) + (9 R + 9 B) → 18 R + 18 B. Bu organizmada her kromozom bir çift homologla temsil edildi ve bu da aşağıdakileri garantiledi: mayozda normal iki değerlik oluşumu ve normal kromozom ayrımı: 18 R + 18 B → (9 R + 9 B) ve (9 R + 9 B).

Şu anda bitkilerde (örneğin buğday-çavdar hibritleri (tritikale), buğday-buğday çimi hibritleri) ve hayvanlarda (örneğin hibrit ipekböcekleri) yapay amfidiploidler oluşturma çalışmaları devam etmektedir.

İpekböceği yoğun bir yetiştirme çalışmasının konusudur. Bu türde (çoğu kelebekte olduğu gibi) dişilerin heterogametik cinsiyet (XY), erkeklerin ise homogametik (XX) olduğu dikkate alınmalıdır. Yeni ipekböceği türlerini hızla çoğaltmak için uyarılmış partenogenez kullanılır; döllenmemiş yumurtalar mayozdan önce bile dişilerden alınır ve 46 °C'ye ısıtılır. Bu tür diploid yumurtalardan yalnızca dişiler gelişir. Ek olarak, ipekböceğinde androjenez bilinmektedir - eğer yumurta 46 ° C'ye ısıtılırsa, çekirdek X ışınlarıyla öldürülür ve daha sonra tohumlanırsa, iki erkek çekirdek yumurtaya nüfuz edebilir. Bu çekirdekler birbirleriyle birleşir ve bir erkeğin geliştiği diploid bir zigot (XX) oluşur.

İpekböceği için otopoliploidi bilinmektedir. Ek olarak Boris Lvovich Astaurov, dut ipekböceğini yabani mandalina ipekböceği çeşidiyle geçti ve sonuç olarak verimli allopoliploidler (daha doğrusu allotetraploidler) elde edildi.

İpekböceğinde erkek kozasından elde edilen ipek verimi dişi kozasından %20-30 daha fazladır. V.A. Strunnikov, indüklenmiş mutajenezi kullanarak, X kromozomlarındaki erkeklerin farklı ölümcül mutasyonlar (dengeli öldürücü sistem) taşıdığı bir cins geliştirdi - bunların genotipi l1+/+l2'dir. Bu tür erkekler normal dişilerle (++/Y) çaprazlandığında, yumurtalardan yalnızca gelecekteki erkekler çıkar (genotipleri l1+/++ veya l2/++'dır) ve dişiler gelişimin embriyonik aşamasında ölürler; genotip l1+/Y veya +l2/Y'dir. Ölümcül mutasyonlara sahip erkekleri yetiştirmek için özel dişiler kullanılır (genotipleri +l2/++·Y'dir). Daha sonra, yavrularında iki öldürücü alel bulunan dişi ve erkekleri çaprazlarken, erkeklerin yarısı ölür ve yarısı da iki öldürücü alel taşır.

Y kromozomunda koyu yumurta rengi için bir alel bulunan ipekböceği türleri vardır. Daha sonra koyu renkli yumurtalar (dişilerin çıkması gereken XY) atılır ve geriye yalnızca daha sonra erkeklerin kozalarını üretecek olan açık renkli olanlar (XX) kalır.

Anöploidi

Anöploidi (heteropoliploidi) Hücrelerdeki kromozom sayısında ana kromozom sayısının katı olmayan bir değişikliktir. Anöploidinin birkaç türü vardır. Monozomi ile diploid setin (2n – 1) kromozomlarından biri kaybolur. Polisomide karyotipe bir veya daha fazla kromozom eklenir. Özel bir polisomi durumu trizomidir (2n + 1), iki homolog yerine üç homolog olduğunda. Nullizomide herhangi bir kromozom çiftinin her iki homologu da yoktur (2n – 2).

İnsanlarda anöploidi ciddi kalıtsal hastalıkların gelişmesine yol açar. Bunlardan bazıları cinsiyet kromozomlarının sayısındaki değişikliklerle ilişkilidir (bkz. Bölüm 17). Ancak başka hastalıklar da var:

– Kromozom 21'deki trizomi (genotip 47, +21); Down sendromu; Yenidoğanlarda görülme sıklığı 1:700'dür. Fiziksel ve zihinsel gelişimin yavaş olması, burun delikleri arasındaki mesafenin geniş olması, burun köprüsünün geniş olması, göz kapağı kıvrımının (epicanthus) gelişmesi, ağzın yarı açık olması. Vakaların yarısında kalp ve kan damarlarının yapısında bozukluklar vardır. Genellikle bağışıklık sistemi azalır. Ortalama yaşam beklentisi 9-15 yıldır.

– Kromozom 13'te trizomi (genotip 47, +13); Patau sendromu. Yenidoğanlarda görülme sıklığı 1:5000’dir.

– Kromozom 18'deki trizomi (genotip 47, +18); Edwards sendromu. Yenidoğanlarda görülme sıklığı 1:10.000'dir.

Haploidi

Somatik hücrelerdeki kromozom sayısının temel sayıya azalmasına haploidi denir. Haploidinin normal bir durum olduğu haplobiont organizmalar vardır (birçok alt ökaryot, yüksek bitkilerin gametofitleri, erkek hymenopteran böcekler). Anormal bir fenomen olarak haploidi, yüksek bitkilerin sporofitleri arasında meydana gelir: domates, tütün, keten, datura ve bazı tahıllar. Haploid bitkilerin canlılığı azalmıştır; pratik olarak sterildirler.

Psödopoliploidi (yanlış poliploidi)

Bazı durumlarda genetik materyal miktarında değişiklik olmadan kromozom sayısında değişiklik meydana gelebilir. Mecazi anlamda ciltlerin sayısı değişir, ancak cümle sayısı değişmez. Bu olguya psödopoliploidi denir. Psödopoliploidinin iki ana biçimi vardır:

1. Agmatopoliploidi. Büyük kromozomların birçok küçük kromozoma parçalanmasıyla gözlenir. Bazı bitki ve böceklerde bulunur. Bazı organizmalarda (örneğin yuvarlak kurtlarda), somatik hücrelerde kromozomların parçalanması meydana gelir, ancak orijinal büyük kromozomlar germ hücrelerinde tutulur.

2. Kromozom füzyonu. Küçük kromozomların büyük kromozomlara dönüşmesiyle gözlenir. Kemirgenlerde bulunur.

5.2. Kromozomal mutasyonlar

Kromozomal mutasyonlar iki kategoriye ayrılır: 1) karyotipteki kromozom sayısındaki değişikliklerle ilişkili mutasyonlar (bazen bunlara sayısal sapmalar veya genomik mutasyonlar da denir); 2) bireysel kromozomların yapısındaki değişikliklerden (yapısal sapmalar) oluşan mutasyonlar.

Kromozom sayısındaki değişiklikler. Orijinal diploid kromozom setine (2n) bir veya daha fazla haploid setin (n) eklenmesiyle ifade edilebilirler, bu da poliploidinin (triploidi, 3n, tetraploidi, 4n, vb.) oluşmasına yol açar. Bir veya daha fazla kromozomun eklenmesi veya kaybı da mümkündür, bu da anöploidi (heteroploidi) ile sonuçlanır. Anöploidi bir kromozomun kaybıyla ilişkiliyse (formül 2n-1), o zaman monozomiden bahsetmek gelenekseldir; bir çift homolog kromozomun (2n-2) kaybı nullizomiye yol açar; diploid sete bir kromozom (2n + 1) eklendiğinde trizomi meydana gelir. Sette iki veya daha fazla kromozom artışı (fakat haploid sayısından az) olduğu durumlarda “çok anlamlılık” terimi kullanılır.

Bazı bitki gruplarında poliploidi çok yaygındır. Yetiştirilen bitkilerin poliploid çeşitlerinin elde edilmesi ıslah uygulamasının önemli bir görevidir, çünkü ploidi arttıkça bu tür bitkilerin ekonomik değeri artar (yapraklar, gövdeler, tohumlar ve meyveler büyür). Öte yandan, diocious hayvanlarda poliploidi oldukça nadirdir, çünkü bu durumda cinsiyet kromozomları ve otozomlar arasındaki denge sıklıkla bozulur, bu da bireylerin kısırlığına veya ölüme (organizmanın ölümü) yol açar. Memelilerde ve insanlarda ortaya çıkan poliploidler, kural olarak, intogenezin erken aşamalarında ölür.

Anöploidi bitkiler başta olmak üzere birçok organizma türünde görülmektedir. Bazı tarım bitkilerinin trizomisinin de belirli bir pratik değeri vardır, monozomi ve nullizomi ise çoğu zaman bireyin yaşayamamasına neden olur. İnsan anöploidileri, bireyin ciddi gelişimsel bozukluklarında, sakatlıklarında kendini gösteren ve sıklıkla organizmanın bir veya başka bir intogenez aşamasında (ölüm) erken ölümüyle sonuçlanan ciddi kromozomal patolojinin nedenidir. İnsan kromozomal hastalıkları alt bölümde daha detaylı olarak ele alınacaktır. 7.2.

Poliploidi ve anöploidinin nedenleri, mayoz veya mitoz süreci sırasında ana hücrelerin diploid kromozom kompleksinin (veya bireysel çiftlerin kromozomlarının) kardeş hücrelere ayrılmasındaki bozukluklarla ilişkilidir. Yani, örneğin, bir kişide oogenez sırasında, normal karyotipli ana hücrenin bir çift otozomunda ayrılmama varsa (46, XX), daha sonra mutant karyotip 24'e sahip yumurtaların oluşumu meydana gelecektir ,X Ve 22.X. Sonuç olarak, bu tür yumurtalar normal sperm (23.X veya 23.X) tarafından döllendiğinde trizomili zigotlar (bireyler) ortaya çıkabilir. (47.XX veya 47 ,XY) ve karşılık gelen otozom için monozomi (45.XX veya 45.XY) ile. Şek. Şekil 5.1, primer diploid hücrelerin üreme aşamasında (oogonyumun mitotik bölünmesi sırasında) veya gametlerin olgunlaşması sırasında (mayotik bölünme sırasında), triploid zigotların ortaya çıkmasına yol açan olası oogenez bozukluklarının genel bir diyagramını göstermektedir (bkz. Şekil 3.4). ). İlgili spermatogenez bozukluklarında da benzer etkiler gözlemlenecektir.

Yukarıdaki bozukluklar embriyonik gelişimin erken aşamalarında (embriyogenez) mitotik olarak bölünen hücreleri etkiliyorsa, o zaman bireyler mozaikçilik (mozaik) belirtileriyle ortaya çıkar, yani. hem normal (diploid) hücrelere hem de anöploid (veya poliploid) hücrelere sahiptir.

Şu anda, bitki ve hayvanlarda hücre bölünme aparatının normal işleyişini bozan, "mitotik zehirler" adı verilen bazı kimyasallar (kolşisin, heteroauxin, asenafthol vb.) gibi yüksek veya düşük sıcaklıklar gibi çeşitli ajanlar bilinmektedir.

anafaz ve telofazda kromozom ayrışma sürecinin normal tamamlanması. Bu tür ajanların yardımıyla çeşitli ökaryotların poliploid ve anöploid hücreleri deneysel koşullar altında elde edilir.

Kromozom yapısındaki değişiklikler (yapısal sapmalar). Yapısal anormallikler, çevresel mutajenlerin etkisi altında kromozomlar kırıldığında veya geçiş mekanizmasındaki bozuklukların bir sonucu olarak ortaya çıkan, homolog kromozomların enzimatik "kesilmesinden" sonra hatalı (eşitsiz) genetik alışverişe yol açan intrakromozomal veya kromozomlar arası yeniden düzenlemelerdir. birleştirme siteleri.

Kromozom içi yeniden düzenlemeler, silmeleri (eksiklikleri) içerir; kromozomların ayrı bölümlerinin kayıpları, belirli bölümlerin iki katına çıkmasıyla ilişkili kopyalar (kopyalamalar) ve ayrıca kromozomdaki (bağlantı grubundaki) genlerin sırasını değiştiren inversiyonlar ve karşılıklı olmayan translokasyonlar (transpozisyonlar). Kromozomlar arası yeniden düzenlemelere bir örnek, karşılıklı translokasyonlardır (Şekil 5.2).

Silmeler ve kopyalamalar, bireyin genotipindeki bireysel genlerin sayısını değiştirebilir, bu da düzenleyici ilişkilerde ve buna karşılık gelen fenotipik belirtilerde dengesizliğe yol açar. Büyük delesyonlar homozigot durumda genellikle öldürücüdür, oysa çok küçük delesyonlar çoğunlukla homozigotlarda doğrudan ölüm nedeni değildir.

İnversiyon, bir kromozomal bölgenin iki kenarının tamamen kırılması ve bunu takiben bu bölgenin 180° dönmesi ve kırık uçların yeniden birleşmesi sonucu oluşur. Sentromerin kromozomun ters bölgesine dahil edilip edilmediğine bağlı olarak, inversiyonlar perisentrik ve parasentrik olarak ikiye ayrılır (bkz. Şekil 5.2). Ayrı bir kromozom üzerindeki genlerin düzenlenmesinde ortaya çıkan yeniden düzenlemelere (bağlantı grubunun yeniden düzenlemeleri), karşılık gelen genlerin ifadesindeki bozukluklar da eşlik edebilir.

Bağlantı gruplarındaki gen lokuslarının sırasını ve/veya içeriğini değiştiren yeniden düzenlemeler, translokasyon durumunda da meydana gelir. En yaygın olanı, homolog olmayan iki kromozom arasında önceden kırılmış bölümlerin karşılıklı değişiminin olduğu karşılıklı translokasyonlardır. Karşılıklı olmayan translokasyon durumunda, hasarlı alan aynı kromozom içinde veya başka bir çiftin kromozomuna doğru hareket eder (transpozisyon), ancak karşılıklı (karşılıklı) değişim olmaz (bkz. Şekil 5.2).

Bu tür mutasyonların mekanizmasının açıklamaları. Bu yeniden düzenlemeler, homolog olmayan iki kromozomun merkezli olarak birleşmesi veya bir kromozomun sentromer bölgesinde kırılması sonucu ikiye bölünmesinden oluşur. Sonuç olarak bu tür yeniden düzenlemeler, hücredeki toplam genetik materyal miktarını etkilemeden karyotipteki kromozom sayısında değişikliklere yol açabilir. Robertsonian translokasyonlarının, farklı ökaryotik organizma türlerindeki karyotiplerin evrimindeki faktörlerden biri olduğuna inanılmaktadır.

Daha önce belirtildiği gibi, rekombinasyon sistemindeki hataların yanı sıra yapısal anormallikler genellikle iyonlaştırıcı radyasyonun, bazı kimyasalların, virüslerin ve diğer ajanların etkisi altında meydana gelen kromozom kırılmalarından kaynaklanır.

Kimyasal mutajenlerle ilgili deneysel çalışmaların sonuçları, kromozomların heterokromatik bölgelerinin etkilerine karşı en duyarlı olduğunu göstermektedir (çoğunlukla kırılmalar sentromer bölgesinde meydana gelir). İyonlaştırıcı radyasyon durumunda böyle bir model gözlemlenmez.

Temel terimler ve kavramlar: sapma; anöploidi (heteroploidi); silme (eksiklik); çoğaltma (çoğaltma); ölüm oranı; "mitotik zehirler"; monozomi; karşılıklı olmayan translokasyon; nullizomi; parasantrik inversiyon; perisentrik inversiyon; poliploidi; çok anlamlılık; karşılıklı translokasyon; Robertsonian translokasyonu; aktarma; trizomi; kromozomal mutasyon.

Mutasyonlar bir hücrenin DNA'sındaki değişikliklerdir. Ultraviyole radyasyonun, radyasyonun (X-ışınları) vb. etkisi altında oluşur. Kalıtsaldırlar ve doğal seçilim için malzeme görevi görürler.

Gen mutasyonları- bir genin yapısında değişiklik. Bu, nükleotid dizisindeki bir değişikliktir: silme, ekleme, ikame vb. Örneğin A'nın T ile değiştirilmesi. Sebepler, DNA'nın ikiye katlanması (kopyalanması) sırasındaki ihlallerdir. Örnekler: orak hücreli anemi, fenilketonüri.

Kromozomal mutasyonlar- Kromozomların yapısında değişiklik: bir bölümün kaybı, bir bölümün ikiye katlanması, bir bölümün 180 derece döndürülmesi, bir bölümün başka bir (homolog olmayan) kromozoma aktarılması vb. Sebepler geçiş sırasındaki ihlallerdir. Örnek: Ağlayan Kedi Sendromu.

Genomik mutasyonlar- Kromozom sayısında değişiklik. Nedenleri kromozomların farklılaşmasındaki bozukluklardır.

• Poliploidi- birden fazla değişiklik (birkaç kez, örneğin 12 → 24). Hayvanlarda görülmez, bitkilerde ise boy artışına yol açar.
• Anöploidi- bir veya iki kromozomdaki değişiklikler. Örneğin fazladan bir yirmi birinci kromozom Down sendromuna (toplam kromozom sayısı 47) yol açar.

Sitoplazmik mutasyonlar- mitokondri ve plastidlerin DNA'sındaki değişiklikler. Sadece dişi hat yoluyla bulaşırlar çünkü mitokondri ve spermden gelen plastidler zigota girmez. Bitkilerdeki bir örnek çeşitliliktir.

Somatik- Somatik hücrelerdeki mutasyonlar (vücudun hücreleri; yukarıdaki tiplerden dördü olabilir). Eşeyli üreme sırasında kalıtsal olarak aktarılmazlar. Bitkilerde vejetatif çoğalma, selenteratlarda (hidra) tomurcuklanma ve parçalanma sırasında bulaşır.

Aşağıdaki kavramlar, ikisi hariç, protein sentezini kontrol eden DNA bölgesindeki nükleotidlerin düzeninin ihlalinin sonuçlarını tanımlamak için kullanılır. Genel listeden "dışarı çıkan" bu iki kavramı belirleyin ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.
1) polipeptidin birincil yapısının ihlali
2) kromozom farklılığı
3) protein fonksiyonlarındaki değişiklik
4) gen mutasyonu
5) karşıya geçmek

Cevap

En doğru seçeneği seçin. Poliploid organizmalar aşağıdakilerden kaynaklanır:
1) genomik mutasyonlar

3) gen mutasyonları
4) birleştirici değişkenlik

Cevap

Değişkenlik özelliği ile türü arasında bir yazışma kurun: 1) sitoplazmik, 2) birleştirici
A) Mayoz bölünmede bağımsız kromozom ayrılması sırasında meydana gelir
B) mitokondriyal DNA'daki mutasyonlar sonucu oluşur
B) Kromozomların çaprazlanması sonucu oluşur
D) Plastid DNA'daki mutasyonlar sonucu kendini gösterir
D) Gametlerin tesadüfen karşılaşmasıyla oluşur

Cevap

En doğru seçeneği seçin. Down sendromu bir mutasyonun sonucudur
1) genomik
2) sitoplazmik
3) kromozomal
4) resesif

Cevap

1. Mutasyonun özellikleri ile türü arasında bir yazışma kurun: 1) genetik, 2) kromozomal, 3) genomik
A) DNA molekülündeki nükleotid dizisindeki değişiklik
B) Kromozom yapısında değişiklik
B) Çekirdekteki kromozom sayısında değişiklik
D) poliploidi
D) Gen konumu dizisindeki değişiklik

Cevap

2. Mutasyonların özellikleri ve türleri arasında bir yazışma oluşturun: 1) gen, 2) genomik, 3) kromozomal. 1-3 arasındaki sayıları harflere karşılık gelen sıraya göre yazın.
A) Kromozom bölümünün silinmesi
B) DNA molekülündeki nükleotid dizisindeki değişiklik
C) haploid kromozom setinde çoklu artış
D) anöploidi
D) Kromozomdaki gen dizisindeki değişiklik
E) Bir nükleotidin kaybı

Cevap

Üç seçenek seçin. Bir genomik mutasyon ne ile karakterize edilir?
1) DNA'nın nükleotid dizisindeki değişiklik
2) diploid sette bir kromozomun kaybı
3) kromozom sayısında çoklu artış
4) sentezlenen proteinlerin yapısındaki değişiklikler
5) bir kromozom bölümünün ikiye katlanması
6) karyotipteki kromozom sayısındaki değişiklik

Cevap

1. Aşağıda değişkenliğin özelliklerinin bir listesi bulunmaktadır. İkisi hariç hepsi genomik varyasyonun özelliklerini tanımlamak için kullanılır. Genel seriden "çıkan" iki özelliği bulun ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.
1) özelliğin reaksiyon normu ile sınırlıdır
2) Kromozom sayısı artar ve haploidin katı olur
3) ek bir X kromozomu belirir
4) bir grup karakterine sahiptir
5) Y kromozomunun kaybı gözlenir

Cevap

2. Aşağıdaki özelliklerin ikisi hariç tümü genomik mutasyonları tanımlamak için kullanılır. Genel listeden "çıkan" iki özelliği belirleyin ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.
1) hücre bölünmesi sırasında homolog kromozomların farklılaşmasının ihlali
2) fisyon milinin imhası
3) homolog kromozomların konjugasyonu
4) Kromozom sayısındaki değişiklik
5) Genlerdeki nükleotid sayısında artış

Cevap

3. Aşağıdaki özelliklerin ikisi hariç tümü genomik mutasyonları tanımlamak için kullanılır. Genel listeden "çıkan" iki özelliği belirleyin ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.
1) bir DNA molekülündeki nükleotid dizisindeki değişiklik
2) kromozom setinde çoklu artış
3) kromozom sayısında azalma
4) bir kromozom bölümünün ikiye katlanması
5) homolog kromozomların ayrılmaması

Cevap

En doğru seçeneği seçin. Resesif gen mutasyonları değişir
1) bireysel gelişimin aşamalarının sırası
2) bir DNA bölümündeki üçlülerin bileşimi
3) somatik hücrelerdeki kromozom seti
4) otozomların yapısı

Cevap

En doğru seçeneği seçin. Sitoplazmik değişkenlik şu gerçeğinden kaynaklanmaktadır:
1) mayoz bölünme bozuldu
2) Mitokondriyal DNA mutasyona uğrayabilir
3) otozomlarda yeni aleller ortaya çıkar
4) Döllenemeyen gametler oluşur

Cevap

1. Aşağıda değişkenliğin özelliklerinin bir listesi bulunmaktadır. İkisi hariç hepsi kromozomal varyasyonun özelliklerini tanımlamak için kullanılır. Genel seriden "çıkan" iki özelliği bulun ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.
1) bir kromozom bölümünün kaybı
2) bir kromozom bölümünün 180 derece döndürülmesi
3) karyotipteki kromozom sayısında azalma
4) ek bir X kromozomunun ortaya çıkışı
5) bir kromozom bölümünün homolog olmayan bir kromozoma aktarılması

Cevap

2. Aşağıdaki işaretlerin ikisi hariç tümü kromozomal mutasyonu tanımlamak için kullanılır. Genel listeden "çıkan" iki terimi belirleyin ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.
1) Kromozom sayısı 1-2 arttı
2) DNA'daki bir nükleotidin yerini başka bir nükleotid alır
3) bir kromozomun bir bölümü diğerine aktarılır
4) bir kromozom bölümünün kaybı vardı
5) kromozomun bir bölümü 180° döndürülür

Cevap

3. Aşağıdaki özelliklerin ikisi hariç tümü kromozomal varyasyonu tanımlamak için kullanılır. Genel seriden "çıkan" iki özelliği bulun ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.
1) bir kromozom bölümünün birkaç kez çarpılması
2) ek bir otozomun ortaya çıkışı
3) nükleotid dizisindeki değişiklik
4) kromozomun terminal kısmının kaybı
5) kromozomdaki genin 180 derece dönmesi

Cevap

En doğru seçeneği seçin. Mitokondrideki DNA yapısındaki değişiklikler ne tür mutasyonlardır?
1) genomik
2) kromozomal
3) sitoplazmik
4) birleştirici

Cevap

En doğru seçeneği seçin. Gece güzelliğinin ve aslanağzının çeşitliliği değişkenlikle belirlenir
1) birleştirici
2) kromozomal
3) sitoplazmik
4) genetik

Cevap

1. Aşağıda değişkenliğin özelliklerinin bir listesi bulunmaktadır. İkisi hariç hepsi gen varyasyonunun özelliklerini tanımlamak için kullanılır. Genel seriden "çıkan" iki özelliği bulun ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.
1) döllenme sırasında gametlerin birleşimi nedeniyle
2) üçlüdeki nükleotid dizisindeki bir değişiklikten kaynaklanır
3) geçiş sırasında genlerin rekombinasyonu sırasında oluşur
4) gen içindeki değişikliklerle karakterize edilir
5) nükleotid dizisi değiştiğinde oluşur

Cevap

2. Aşağıdaki özelliklerin ikisi hariç tümü gen mutasyonunun nedenidir. Genel listeden "dışarı çıkan" bu iki kavramı belirleyin ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.
1) homolog kromozomların konjugasyonu ve aralarında gen değişimi
2) DNA'daki bir nükleotidin diğeriyle değiştirilmesi
3) nükleotid bağlantılarının sırasındaki değişiklik
4) genotipte fazladan bir kromozomun ortaya çıkması
5) proteinin birincil yapısını kodlayan DNA bölümünde bir üçlünün kaybı

Cevap

3. Aşağıdaki özelliklerin ikisi hariç tümü gen mutasyonlarını tanımlamak için kullanılmaktadır. Genel listeden "çıkan" iki özelliği belirleyin ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.
1) bir çift nükleotidin değiştirilmesi
2) gen içinde bir durdurma kodonunun oluşması
3) DNA'daki bireysel nükleotidlerin sayısını ikiye katlamak
4) Kromozom sayısında artış
5) bir kromozom bölümünün kaybı

Cevap

4. Aşağıdaki özelliklerin ikisi hariç tümü gen mutasyonlarını tanımlamak için kullanılmaktadır. Genel listeden "çıkan" iki özelliği belirleyin ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.
1) DNA'ya bir üçlü eklemek
2) otozom sayısında artış
3) DNA'daki nükleotid dizisindeki değişiklik
4) DNA'daki bireysel nükleotidlerin kaybı
5) Kromozom sayısında çoklu artış

Cevap

5. Aşağıdaki özelliklerin ikisi hariç hepsi gen mutasyonları için tipiktir. Genel listeden "çıkan" iki özelliği belirleyin ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.
1) poliploid formların ortaya çıkışı
2) bir gendeki nükleotidlerin rastgele ikiye katlanması
3) replikasyon sırasında bir üçlünün kaybı
4) bir genin yeni alellerinin oluşumu
5) mayoz bölünmede homolog kromozomların farklılığının ihlali

Cevap

En doğru seçeneği seçin. Poliploid buğday çeşitleri değişkenliğin sonucudur
1) kromozomal
2) değişiklik
3) genetik
4) genomik

Cevap

En doğru seçeneği seçin. Yetiştiricilerin mutasyon nedeniyle poliploid buğday çeşitleri elde etmesi mümkündür
1) sitoplazmik
2) genetik
3) kromozomal
4) genomik

Cevap

Özellikler ve mutasyonlar arasında bir yazışma kurun: 1) genomik, 2) kromozomal. 1 ve 2 numaralarını doğru sırayla yazın.
A) Kromozom sayısında çoklu artış
B) Kromozomun bir bölümünü 180 derece döndürmek
B) homolog olmayan kromozomların bölümlerinin değişimi
D) Kromozomun orta kısmının kaybı
D) Kromozom bölümünün ikiye katlanması
E) Kromozom sayısında çoklu değişiklik

Cevap

En doğru seçeneği seçin. Aynı genin farklı alellerinin ortaya çıkması sonucunda ortaya çıkar.
1) dolaylı hücre bölünmesi
2) modifikasyon değişkenliği
3) mutasyon süreci
4) birleştirici değişkenlik

Cevap

Aşağıda listelenen terimlerin ikisi hariç tümü, mutasyonları genetik materyaldeki değişikliklere göre sınıflandırmak için kullanılır. Genel listeden "çıkan" iki terimi belirleyin ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.
1) genomik
2) üretken
3) kromozomal
4) kendiliğinden
5) genetik

Cevap

Mutasyon türleri ile bunların özellikleri ve örnekleri arasında bir yazışma kurun: 1) genomik, 2) kromozomal. 1 ve 2 rakamlarını harflere karşılık gelen sıraya göre yazın.
A) Mayoz bölünme sonucu fazladan kromozomların ortaya çıkması veya kaybı
B) Gen işleyişinin bozulmasına yol açar
C) bir örnek, protozoa ve bitkilerdeki poliploididir
D) Bir kromozom bölümünün çoğaltılması veya kaybı
D) Çarpıcı bir örnek Down sendromudur

Cevap

Kalıtsal hastalıkların kategorileri ve örnekleri arasında bir yazışma kurun: 1) genetik, 2) kromozomal. 1 ve 2 rakamlarını harflere karşılık gelen sıraya göre yazın.
A) hemofili
B) albinizm
b)renk körlüğü
D) “kedinin ağlaması” sendromu
D) fenilketonüri

Cevap

Verilen metinde üç hatayı bulun ve hatalı cümle sayısını belirtin.(1) Mutasyonlar genotipte rastgele meydana gelen kalıcı değişikliklerdir. (2) Gen mutasyonları, DNA moleküllerinin kopyalanması sırasında meydana gelen “hataların” sonucudur. (3) Genomik mutasyonlar, kromozomların yapısında değişikliklere yol açan mutasyonlardır. (4) Yetiştirilen bitkilerin çoğu poliploiddir. (5) Poliploid hücreler bir ila üç ekstra kromozom içerir. (6) Poliploid bitkiler daha kuvvetli büyüme ve daha büyük boyutlarla karakterize edilir. (7) Poliploidi hem bitki hem de hayvan yetiştiriciliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Cevap

“Değişkenlik türleri” tablosunu analiz edin. Bir harfle gösterilen her hücre için, verilen listeden karşılık gelen kavramı veya karşılık gelen örneği seçin.
1) somatik
2) genetik
3) bir nükleotidin diğeriyle değiştirilmesi
4) bir kromozomun bir bölümünde gen çoğalması
5) nükleotidlerin eklenmesi veya kaybı
6) hemofili
7) renk körlüğü
8) kromozom setindeki trizomi

Cevap

© D.V.Pozdnyakov, 2009-2019

9. Mutasyonların sınıflandırılması

Mutasyonel değişkenlik, mutasyonlar meydana geldiğinde ortaya çıkar; genotipte (yani DNA moleküllerinde) tüm kromozomları, bunların parçalarını veya bireysel genleri etkileyebilen kalıcı değişiklikler.
Mutasyonlar faydalı, zararlı veya nötr olabilir. Modern sınıflandırmaya göre mutasyonlar genellikle aşağıdaki gruplara ayrılır.
1. Genomik mutasyonlar– kromozom sayısındaki değişikliklerle ilişkilidir. Özellikle ilgi çekici olan POLİPLOİDİ'dir - kromozom sayısında çoklu bir artış. Poliploidinin ortaya çıkışı hücre bölünme mekanizmasının ihlali ile ilişkilidir. Özellikle, mayozun ilk bölünmesi sırasında homolog kromozomların ayrılmaması, 2n kromozom setine sahip gametlerin ortaya çıkmasına yol açar.
Poliploidi bitkilerde yaygındır ve hayvanlarda (yuvarlak kurtlar, ipekböcekleri, bazı amfibiler) çok daha az yaygındır. Poliploid organizmalar, kural olarak, daha büyük boyutlar ve organik maddelerin gelişmiş sentezi ile karakterize edilir, bu da onları özellikle üreme çalışmaları için değerli kılar.
2. Kromozomal mutasyonlar- Bunlar kromozomların yeniden düzenlenmesi, yapılarındaki değişikliklerdir. Kromozomların bireysel bölümleri kaybolabilir, ikiye katlanabilir veya konumları değişebilir.
Genomik mutasyonlar gibi kromozomal mutasyonlar da evrimsel süreçlerde büyük rol oynar.
3. Gen mutasyonları Bir gen içindeki DNA nükleotidlerinin bileşimindeki veya dizisindeki değişikliklerle ilişkilidir. Gen mutasyonları tüm mutasyon kategorileri arasında en önemli olanıdır.
Protein sentezi, gendeki nükleotidlerin düzeninin ve protein molekülündeki amino asitlerin sırasının yazışmasına dayanır. Gen mutasyonlarının (nükleotidlerin bileşimi ve dizisindeki değişiklikler) ortaya çıkması, ilgili enzim proteinlerinin bileşimini değiştirir ve sonuçta fenotipik değişikliklere yol açar. Mutasyonlar organizmaların morfolojisi, fizyolojisi ve biyokimyasının tüm özelliklerini etkileyebilir. Birçok kalıtsal insan hastalığına da gen mutasyonları neden olur.
Doğal koşullarda mutasyonlar nadirdir; 1000-100.000 hücre başına belirli bir genin bir mutasyonu. Ama mutasyon süreci devam ediyor, genotiplerde sürekli mutasyon birikimi oluyor. Ve bir organizmadaki gen sayısının fazla olduğunu hesaba katarsak, tüm canlı organizmaların genotiplerinde önemli sayıda gen mutasyonunun bulunduğunu söyleyebiliriz.
Mutasyonlar, organizmaların evrime materyal sağlayan muazzam kalıtsal çeşitliliğini belirleyen en büyük biyolojik faktördür.

1. Fenotipteki değişimin niteliğine göre mutasyonlar biyokimyasal, fizyolojik, anatomik ve morfolojik olabilir.

2. Uyum derecesine göre mutasyonlar faydalı ve zararlı olarak ikiye ayrılır. Zararlı - öldürücü olabilir ve embriyonik gelişimde bile vücudun ölümüne neden olabilir.

3. Mutasyonlar doğrudan veya ters yönde olabilir. İkincisi çok daha az yaygındır. Tipik olarak doğrudan bir mutasyon, gen fonksiyonundaki bir kusurla ilişkilidir. Aynı noktada ters yönde ikincil bir mutasyonun meydana gelme olasılığı çok düşüktür; diğer genler daha sık mutasyona uğrar.

Mutasyonlar genellikle resesiftir, çünkü baskın olanlar hemen ortaya çıkar ve seçilim tarafından kolayca "reddedilir".

4. Genotipteki değişimin niteliğine göre mutasyonlar gen, kromozomal ve genomik olarak ayrılır.

Gen veya nokta mutasyonları, bir DNA molekülündeki bir gendeki nükleotiddeki değişiklik olup, anormal bir genin oluşmasına ve bunun sonucunda anormal bir protein yapısına ve anormal bir özelliğin gelişmesine yol açar. Bir gen mutasyonu, DNA replikasyonu sırasında meydana gelen bir "hata"nın sonucudur.

Kromozomal mutasyonlar - kromozom yapısındaki değişiklikler, kromozomal yeniden düzenlemeler. Ana kromozomal mutasyon türleri ayırt edilebilir:

a) silme - bir kromozomun bir bölümünün kaybı;

b) translokasyon - kromozomların bir kısmının homolog olmayan başka bir kromozoma aktarılması, bunun sonucunda genlerin bağlantı grubundaki bir değişiklik;

c) ters çevirme - bir kromozom bölümünün 180° döndürülmesi;

d) çoğaltma - kromozomun belirli bir bölgesindeki genlerin ikiye katlanması.

Kromozomal mutasyonlar genlerin işleyişinde değişikliklere yol açar ve türün evriminde önemlidir.

Genomik mutasyonlar, bir hücredeki kromozom sayısındaki değişiklikler, fazladan bir kromozomun ortaya çıkması veya mayoz bölünmedeki bir bozukluk sonucu bir kromozomun kaybıdır. Kromozom sayısındaki çoklu artışa poliploidi denir. Bu tip mutasyon bitkilerde yaygındır. Pek çok kültür bitkisi yabani atalarına göre poliploittir. Hayvanlarda kromozomların bir veya iki oranında artması, gelişimsel anormalliklere veya organizmanın ölümüne yol açar.

Bir türdeki değişkenlik ve mutasyonlar bilindiğinde bunların ilgili türlerde ortaya çıkma olasılığı öngörülebilir ve bu da seleksiyonda önemlidir.

10. Fenotip ve genotip - farklılıkları

Genotip, bir organizmanın kalıtsal temeli olan tüm genlerin toplamıdır.
Fenotip, belirli koşullar altında bireysel gelişim sürecinde ortaya çıkan ve genotipin bir iç ve dış çevresel faktörler kompleksi ile etkileşiminin sonucu olan bir organizmanın tüm işaret ve özelliklerinin bir kümesidir.
Genel olarak fenotip, görülen (bir kedinin rengi), duyulan, hissedilen (kokulanan) ve hayvanın davranışıdır.
Homozigot bir hayvanda genotip fenotiple örtüşür, ancak heterozigot bir hayvanda örtüşmez.
Her biyolojik türün kendine özgü bir fenotipi vardır. Genlerin içerdiği kalıtsal bilgilere uygun olarak oluşur. Bununla birlikte, dış ortamdaki değişikliklere bağlı olarak, özelliklerin durumu organizmadan organizmaya değişir ve bu da bireysel farklılıklara, yani değişkenliğe neden olur.
45. Hayvancılıkta sitogenetik izleme.

Sitogenetik kontrolün organizasyonu bir takım temel prensipler dikkate alınarak inşa edilmelidir. 1. sitogenetik kontrolde yer alan kurumlar arasında hızlı bilgi alışverişinin organize edilmesi gerekmektedir; bu amaçla, kromozomal patolojinin taşıyıcıları hakkında bilgi içerecek birleşik bir veri bankasının oluşturulması gerekmektedir. 2. Islah dokümanlarında hayvanın sitogenetik özelliklerine ilişkin bilgilerin yer alması. 3. Yurt dışından tohum ve yetiştirme materyali alımı sadece sitogenetik sertifikası ile yapılmalıdır.

Bölgelerdeki sitogenetik inceleme, ırk ve hatlardaki kromozomal anormalliklerin yaygınlığına ilişkin bilgiler kullanılarak gerçekleştirilir:

1) kalıtım yoluyla aktarılan kromozomal patoloji vakalarının kayıtlı olduğu ırklar ve soyların yanı sıra sitogenetik pasaportun yokluğunda kromozomal anormallik taşıyıcılarının torunları;

2) daha önce sitogenetik olarak incelenmemiş ırklar ve soylar;

3) tüm büyük üreme bozuklukları veya doğası bilinmeyen genetik patoloji vakaları.

Öncelikle sürü onarımına yönelik üreticiler ve erkeklerin yanı sıra ilk iki kategorideki genç hayvanların yetiştirilmesi incelemeye tabi tutulur. Kromozomal anormallikler iki büyük sınıfa ayrılabilir: 1. yapısal - tüm hücrelerde bulunan, ebeveynlerden miras alınan veya gametlerin olgunlaşması sırasında ortaya çıkan ve 2. somatik - birey oluşumu sırasında bireysel hücrelerde ortaya çıkan. Kromozomal anormalliklerin genetik doğası ve fenotipik tezahürü dikkate alındığında, bunları taşıyan hayvanlar dört gruba ayrılabilir: 1) üreme niteliklerinde ortalama% 10 oranında bir azalmaya yatkınlığı olan kalıtsal anormalliklerin taşıyıcıları. Teorik olarak torunların %50'si patolojiyi miras alır. 2) kalıtsal anomalilerin taşıyıcıları, üremede (% 30-50) ve konjenital patolojide açıkça belirgin bir azalmaya yol açar. Torunların yaklaşık% 50'si patolojiyi miras alır.

3) De novo olarak ortaya çıkan ve konjenital patolojiye yol açan anomalileri olan hayvanlar (otozom ve cinsiyet kromozomları sisteminde monozomi, trizomi ve polisomi, mozaikçilik ve kimerizm). Vakaların büyük çoğunluğunda bu tür hayvanlar kısırdır. 4) Karyotip kararsızlığının arttığı hayvanlar. Üreme fonksiyonu azalır, kalıtsal bir yatkınlık mümkündür.

46. ​​​​pleitropi (çoklu gen etkisi)
Genlerin pleiotropik etkisi, birçok özelliğin bir gene bağımlı olması, yani bir genin çoklu etkileridir.
Bir genin pleiotropik etkisi birincil veya ikincil olabilir. Birincil pleiotropi ile bir gen, çoklu etkilerini sergiler.
İkincil pleiotropide, bir genin bir birincil fenotipik tezahürü vardır ve ardından birden fazla etkiye yol açan aşamalı bir ikincil değişiklik süreci gelir. Pleiotropi ile bir ana özellik üzerinde etkili olan bir gen, diğer genlerin ifadesini de değiştirebilir ve modifiye edebilir ve bu nedenle değiştirici genler kavramı ortaya atılmıştır. İkincisi, "ana" gen tarafından kodlanan özelliklerin gelişimini arttırır veya zayıflatır.
Kalıtsal eğilimlerin işleyişinin genotipin özelliklerine bağımlılığının göstergeleri nüfuz ve ifadedir.
Genlerin ve alellerinin etkisi dikkate alınırken, organizmanın geliştiği çevrenin değiştirici etkisini de hesaba katmak gerekir. Çevre koşullarına bağlı olarak bölünme sırasında sınıfların bu dalgalanmasına penetrasyon denir - fenotipik tezahürün gücü. Dolayısıyla penetrasyon, bir genin ifade sıklığı, aynı genotipteki organizmalarda bir özelliğin ortaya çıkması veya yokluğu olgusudur.
Penetrans, hem baskın hem de resesif genler arasında önemli ölçüde farklılık gösterir. Gen, vakaların %100'ünde kendini gösterdiğinde tam olabilir veya gen, onu içeren tüm bireylerde kendini göstermediğinde eksik olabilir.
Penetrans, karşılık gelen alellerin incelenen toplam taşıyıcı sayısı içerisinde fenotipik özelliğe sahip organizmaların yüzdesi ile ölçülür.
Eğer bir gen, ortamdan bağımsız olarak fenotipik ifadeyi tamamen belirliyorsa, o zaman yüzde 100 nüfuza sahiptir. Ancak bazı baskın genler daha az düzenli olarak ifade edilir.

Genlerin çoklu veya pleiotropik etkisi, karşılık gelen alellerin ortaya çıktığı intogenez aşamasıyla ilişkilidir. Alel ne kadar erken ortaya çıkarsa pleiotropi etkisi o kadar büyük olur.

Birçok genin pleiotropik etkisi göz önüne alındığında, bazı genlerin sıklıkla diğer genlerin etkisinin değiştiricileri olarak hareket ettiği varsayılabilir.

47. Hayvancılıkta modern biyoteknolojiler. Islah uygulaması - gen değeri (araştırma eksenleri; meyve nakli).

Embriyo nakli

Çiftlik hayvanlarında suni tohumlama yönteminin geliştirilmesi ve pratik olarak uygulanması, hayvan genetiğinin iyileştirilmesi alanında büyük başarı sağlamıştır. Bu yöntemin spermanın uzun süreli dondurularak saklanmasıyla birlikte kullanılması, tek bir babadan yılda onbinlerce yavru elde etme olasılığının kapısını açmıştır. Bu teknik esasen üreticilerin hayvancılık uygulamalarında akılcı kullanımı sorununu çözmektedir.

Dişilere gelince, geleneksel hayvan yetiştirme yöntemleri, onların tüm yaşamları boyunca yalnızca birkaç yavru üretmelerine olanak tanıyor. Dişilerin üreme oranının düşük olması ve nesiller arası sürenin uzun olması (sığırlarda 6-7 yıl) hayvancılıkta genetik süreci sınırlamaktadır. Bilim insanları bu soruna çözümü embriyo naklinde görüyor. Yöntemin özü, genetik olarak olağanüstü kadınların fetüs taşıma ve yavrularını besleme ihtiyacından kurtulmasıdır. Buna ek olarak, yumurta verimini artırmak için uyarılırlar; yumurtalar erken embriyonik aşamada alınır ve genetik açıdan daha az değerli alıcılara nakledilir.

Embriyo nakli teknolojisi, süperovülasyonun uyarılması, donöre suni tohumlama, embriyoların alınması (cerrahi veya ameliyatsız), kalitelerinin değerlendirilmesi, kısa veya uzun süreli saklanması ve nakli gibi temel adımları içerir.

Süperovülasyonun uyarılması. Dişi memeliler çok sayıda (onlarca, hatta yüzbinlerce) üreme hücresiyle doğarlar. Çoğu foliküler atrezi nedeniyle yavaş yavaş ölür. Büyüme sırasında yalnızca az sayıda primordial folikül antral hale gelir. Bununla birlikte, büyüyen foliküllerin neredeyse tamamı gonadotropik uyarıya yanıt verir ve bu da onların nihai olgunlaşmasına yol açar. Dişilerin üreme döngüsünün foliküler fazında veya döngünün luteal fazında gonadotropinlerle tedavisi, korpus luteumun prostaglandin F2 (PGF 2) veya analogları ile regresyonunun indüklenmesiyle birlikte çoklu yumurtlamaya veya sözde süperovülasyona yol açar. .

Sığır. Dişi sığırlarda süperovulasyonun indüksiyonu, cinsel siklusun 9-14. gününden itibaren gonadotropinler, folikül uyarıcı hormon (FSH) veya hamile kısrak kan serumu (MAB) ile tedavi edilerek gerçekleştirilir. Tedavinin başlamasından 2-3 gün sonra hayvanlara korpus luteumun gerilemesini sağlamak için prostaglandin F 2a veya analogları enjekte edilir.

Hormon tedavisi gören hayvanlarda yumurtlama zamanlamasının artması nedeniyle tohumlama teknolojisi de değişmektedir. Başlangıçta ineklerin birden fazla dozda sperma kullanılarak çoklu tohumlanması önerildi. Tipik olarak kızgınlığın başlangıcında 50 milyon canlı sperm verilir ve tohumlama 12-20 saat sonra tekrarlanır.

Embriyo ekstraksiyonu. Sığır embriyoları östrusun başlamasından sonraki 4. ve 5. günler arasında (ovülasyondan sonraki 3. ve 4. günler arasında) ovidukttan uterusa geçer.

Ameliyatsız çıkarmanın sadece rahim boynuzlarından mümkün olması nedeniyle embriyolar avın başlamasından sonraki 5. günden daha erken alınmaz.

Sığırlardan embriyoların cerrahi olarak çıkarılmasıyla mükemmel sonuçlar elde edilmesine rağmen, bu yöntem etkisizdir - nispeten pahalıdır ve üretim koşullarında kullanılması sakıncalıdır.

Cerrahi olmayan embriyo alımı bir kateter kullanımını içerir.

Embriyo alımı için en uygun zaman kızgınlığın başlamasından sonraki 6-8 gündür, çünkü bu yaştaki erken blastokistler derin dondurma için en uygun olanlardır ve ameliyatsız olarak yüksek verimlilikle nakledilebilirler. Donör bir inek yılda 6-8 kez kullanılarak 3-6 embriyo alınır.

Koyun ve domuzlarda ameliyatsız embriyo alımı mümkün değildir
Kateterin rahim ağzından rahim boynuzlarına geçirilmesinin zorluğu nedeniyle. Bir
Ancak bu türlerde ameliyat nispeten basittir.
ve kısa ömürlüdür.

Embriyo transferi. Sığırlardan cerrahi embriyo alımının gelişmesine paralel olarak ameliyatsız embriyo transferinde de önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Tepsiye taze bir besin ortamı (1,0-1,3 cm uzunluğunda bir sütun), ardından küçük bir hava kabarcığı (0,5 cm) ve ardından embriyonun bulunduğu ortamın ana hacmi (2-3 cm) toplanır. Bundan sonra biraz hava (0,5 cm) ve besin ortamı (1,0-1,5 cm) emilir. Embriyo içeren pasta bir Cass kateterine yerleştirilir ve transplantasyona kadar 37°C'de bir termostatta saklanır. Kateter çubuğuna basıldığında payetin içeriği embriyo ile birlikte rahim boynuzuna sıkıştırılır.

Embriyo depolama. Embriyo transplantasyonunun kullanılması, embriyoların ekstraksiyon ve transplantasyon arasındaki dönemde saklanması için etkili yöntemlerin geliştirilmesini gerektirdi. Üretim ortamlarında embriyolar genellikle sabahları alınır ve gün sonunda transfer edilir. Bu süre zarfında embriyoları saklamak için fosfat tamponu, fetal sığır serumu eklenerek bazı modifikasyonlarla oda sıcaklığında veya 37°C'de kullanılır.

Gözlemler, sığır embriyolarının, daha sonraki aşılamalarda gözle görülür bir azalma olmadan 24 saate kadar in vitro kültürlenebileceğini göstermektedir.

24 saat boyunca kültürlenen domuz embriyolarının transplantasyonuna normal aşılama eşlik eder.

Embriyoların vücut sıcaklığının altına soğutulması ile hayatta kalma oranları belli bir seviyeye kadar artırılabilir. Embriyoların soğumaya duyarlılığı hayvan türüne bağlıdır.

Domuz embriyoları soğumaya özellikle duyarlıdır. Gelişimin erken evrelerindeki domuz embriyolarının 10-15°C'nin altına soğutulduktan sonra canlılığının korunması henüz mümkün olmamıştır.

Gelişimin erken evrelerindeki sığır embriyoları da 0°C'ye kadar soğumaya karşı çok hassastır.

Son yıllarda yapılan deneyler, sığır embriyolarının soğuma ve çözülme hızları arasındaki optimal ilişkinin belirlenmesini mümkün kılmıştır. Embriyoların yavaşça (1°C/dakika) çok düşük bir sıcaklığa (50°C'nin altında) soğutulması ve daha sonra sıvı nitrojene aktarılması durumunda, bunların da yavaş çözülmeye (25°C/dakika veya daha yavaş) ihtiyaç duyduğu tespit edilmiştir. Bu tür embriyoların hızla çözülmesi, ozmotik rehidrasyona ve yıkıma neden olabilir. Embriyolar yavaş yavaş (1°C/dakika) sadece -25 ve 40°C'ye dondurulur ve daha sonra sıvı nitrojene aktarılırsa çok hızlı bir şekilde (300°C/dakika) çözülebilir. Bu durumda kalan su, sıvı nitrojene aktarıldığında camsı bir duruma dönüşür.

Bu faktörlerin tanımlanması sığır embriyolarının dondurulması ve çözülmesi prosedürünün basitleştirilmesine yol açmıştır. Özellikle embriyolar, sperm gibi, özel bir ekipman kullanılmadan, belirli bir sıcaklık artış hızında, nakilden hemen önce 35°C'deki ılık suda 20 saniye süreyle eritilir.

Yumurtaların hayvan vücudu dışında döllenmesi

Döllenme için bir sistemin geliştirilmesi ve memeli embriyolarının gelişiminin erken aşamalarının hayvan vücudu dışında (in vitro) sağlanması, hayvan ıslahının verimliliğini arttırmaya yönelik bir takım bilimsel problemlerin ve pratik sorunların çözümünde büyük önem taşımaktadır.

Bu amaçlar için, gelişimin erken aşamalarında, yumurta kanallarından yalnızca cerrahi olarak çıkarılabilen, emek yoğun ve bu işi gerçekleştirmek için yeterli sayıda embriyo sağlamayan embriyolara ihtiyaç vardır.

Memeli yumurtalarının in vitro döllenmesi şu ana aşamaları içerir: oositlerin olgunlaşması, spermin kapasitasyonu, döllenme ve gelişimin erken aşamalarının sağlanması.

Oositlerin in vitro olgunlaşması. Memelilerin, özellikle de yüksek genetik potansiyele sahip sığır, koyun ve domuzların yumurtalıklarındaki çok sayıda germ hücresi, normal yumurtlama yeteneklerinin kullanılmasıyla karşılaştırıldığında, bu hayvanların üreme kapasitesinin genetik ilerlemeyi hızlandırması için muazzam bir potansiyel kaynağıdır. . Diğer memelilerde olduğu gibi bu hayvan türlerinde de kızgınlık sırasında kendiliğinden yumurtlayan oositlerin sayısı, doğumda yumurtalıkta bulunan binlerce oositin yalnızca küçük bir kısmıdır. Geriye kalan oositler yumurtalık içinde yenilenir veya genellikle söylendiği gibi atreziye uğrar. Doğal olarak, oositlerin yumurtalıklardan uygun işlemlerle izole edilmesinin ve daha sonraki gübrelemelerinin hayvan vücudu dışında gerçekleştirilmesinin mümkün olup olmadığı sorusu ortaya çıktı. Şu anda, hayvanların yumurtalıklarındaki oosit tedarikinin tamamını kullanmaya yönelik yöntemler geliştirilmemiştir, ancak vücut dışında daha fazla olgunlaşmaları ve döllenmeleri için kavite foliküllerinden önemli sayıda oosit elde edilebilir.

Şu anda yalnızca sığır oositlerinin in vitro olgunlaşması pratik uygulama alanı bulmuştur. Oositler, hayvanların kesilmesinden sonra ineklerin yumurtalıklarından haftada 1-2 kez intravital ekstraksiyon yoluyla elde edilir. İlk durumda, kesimden sonra hayvanlardan yumurtalıklar alınır ve termostatlı bir kapta 1,5-2,0 saat süreyle laboratuvara teslim edilir. Laboratuvarda yumurtalıklar taze fosfat tamponu ile iki kez yıkanır. Oositler, yumurtalığın emilmesi veya plakalar halinde kesilmesi yoluyla 2-6 mm çapındaki foliküllerden çıkarılır. Oositler, kızgın bir inekten alınan %10 kan serumunun eklenmesiyle TCM 199 ortamında toplanır, daha sonra iki kez yıkanır ve in vitro daha fazla olgunlaşma için yalnızca kompakt kümülüslü ve homojen sitoplazmalı oositler seçilir.

Son zamanlarda, ineklerin yumurtalıklarından oositlerin ultrason cihazı veya laparoskop kullanılarak intravital olarak ekstraksiyonu için bir yöntem geliştirilmiştir. Bu durumda aynı hayvandan haftada 1-2 kez en az 2 mm çapındaki foliküllerden oositler emilir. Ortalama olarak hayvan başına bir kez 5-6 oosit elde edilir. Oositlerin %50'den azı in vitro olgunlaşma için uygundur.

Pozitif değer - düşük yumurta verimine rağmen, her alımda hayvan yeniden kullanılabilir.

Sperm kapasitasyonu. Memelilerde döllenme yönteminin geliştirilmesinde önemli bir aşama, sperm kapasitasyon olgusunun keşfiydi. 1951 yılında M.K. Chang ve aynı zamanda G.R. Austin, memelilerde döllenmenin ancak yumurtlamadan birkaç saat önce hayvanın yumurta kanalında sperm bulunması durumunda gerçekleştiğini buldu. Çiftleşmeden sonra çeşitli zamanlarda spermin sıçan yumurtalarına nüfuz ettiği gözlemlerine dayanarak Austin bu terimi icat etti. kapasiteler. Yani spermin dölleme yeteneğini kazanması için spermde bazı fizyolojik değişikliklerin olması gerekir.

Evcil hayvanlardan ejaküle edilen spermlerin kapasitasyonu için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Sperm kapasitasyonunu inhibe ettiği görülen proteinleri sperm yüzeyinden uzaklaştırmak için yüksek iyonik kuvvete sahip ortam kullanıldı.

Bununla birlikte, heparin kullanılarak sperm kapasitasyon yöntemi en çok tanınan yöntem olmuştur (J. Parrish ve diğerleri, 1985). Dondurulmuş boğa sperması içeren piletler 39°C'deki su banyosunda 30-40 saniye süreyle eritilir. Yaklaşık 250 ul çözülmüş tohum, 1 ml kapasitasyon ortamı altına yerleştirilir. Kapasitasyon ortamı kalsiyum iyonları içermeyen değiştirilmiş Tiroid ortamından oluşur. Bir saatlik inkübasyondan sonra, hareketli spermin çoğunluğunu içeren 0,5-0,8 ml hacimli ortamın üst tabakası tüpten çıkarılır ve 7-10 dakika boyunca 500 g'de santrifüjleme yoluyla iki kez yıkanır. Heparin (200 ug/ml) ile 15 dakikalık inkübasyondan sonra süspansiyon, ml başına 50 milyon sperm konsantrasyonuna kadar seyreltilir.

Tüp bebek tedavisi ve embriyo gelişiminin erken evrelerinin sağlanması. Memelilerde yumurtaların döllenmesi yumurta kanallarında gerçekleşir. Bu, araştırmacının döllenme sürecinin gerçekleştiği çevresel koşullarla ilgili çalışmalara erişmesini zorlaştırır. Bu nedenle, bir in vitro fertilizasyon sistemi, başarılı gamet birleşmesi sürecinde yer alan biyokimyasal ve fizyolojik faktörlerin incelenmesi için değerli bir analitik araç olacaktır.

Aşağıdaki şema in vitro fertilizasyon ve erken dönem sığır embriyolarının yetiştirilmesi için kullanılır. İn vitro fertilizasyon, bir damla değiştirilmiş Tiroid ortamı içinde gerçekleştirilir. İn vitro olgunlaşmanın ardından oositler çevredeki genişlemiş kümülüs hücrelerinden kısmen temizlenir ve her biri beş oositten oluşan mikro damlacıklara aktarılır. 1-1.5 milyon/ml'lik bir sperm damlacık konsantrasyonu elde etmek için oosit ortamına 2-5 ul'lik bir sperm süspansiyonu eklenir. Tohumlamadan 44-48 saat sonra oosit fragmantasyonunun varlığı belirlenir. Embriyolar daha sonra 5 gün boyunca daha da gelişmek üzere tek katmanlı epitel hücreleri üzerine yerleştirilir.

Türler arası embriyo transferi ve kimerik hayvan üretimi

Başarılı embriyo transferinin ancak aynı türün dişileri arasında gerçekleştirilebileceği genel kabul görmektedir. Örneğin, embriyoların koyundan keçiye veya koyundan keçiye nakline, bunların aşılanması da eşlik eder, ancak yavruların doğmasıyla sonuçlanmaz. Türler arası gebeliklerin tüm vakalarında, kürtajın acil nedeni, görünüşe göre anne vücudunun fetüsün yabancı antijenlerine karşı immünolojik reaksiyonundan kaynaklanan plasentanın işlev bozukluğudur. Bu uyumsuzluk, mikrocerrahi kullanılarak kimerik embriyolar üretilerek aşılabilir.

İlk olarak, aynı türün embriyolarından elde edilen blastomerlerin birleştirilmesiyle kimerik hayvanlar elde edildi. Bu amaçla 2-8 ebeveynden alınan 2-, 4-, 8 hücreli embriyoların birleştirilmesiyle kompleks kimerik koyun embriyoları elde edildi.

Embriyolar agara aşılandı ve erken blastosist aşamasına kadar gelişmesi için bağlanan koyun yumurta kanallarına aktarıldı. Normal olarak gelişen blastokistler, canlı kuzular üretmek için alıcılara nakledildi; kan testleri ve dış belirtilere göre çoğunun kimerik olduğu tespit edildi.

Kimeralar aynı zamanda sığırlardan da (G. Brem ve diğerleri, 1985) 5-6,5 günlük embriyoların yarısının birleştirilmesiyle elde edilmiştir. Toplanan embriyoların ameliyatsız transferinden sonra elde edilen yedi buzağıdan beşinde kimerizm kanıtı yoktu.

Hayvan Klonlaması

Bir bireyin soyundan gelenlerin sayısı, kural olarak, yüksek hayvanlarda azdır ve yüksek verimliliği belirleyen spesifik gen kompleksi nadiren ortaya çıkar ve sonraki nesillerde önemli değişikliklere uğrar.

Tek yumurta ikizlerinin üretilmesi hayvancılık açısından büyük önem taşımaktadır. Bir yandan tek donörden elde edilen buzağı verimi artarken, diğer yandan genetik olarak tek yumurta ikizleri ortaya çıkıyor.

Gelişimin erken aşamalarındaki memeli embriyolarının mikrocerrahi yöntemle iki veya daha fazla parçaya bölünmesi, böylece her birinin daha sonra ayrı bir organizmaya dönüşmesi olasılığı birkaç on yıl önce önerildi.

Bu çalışmalara dayanarak, embriyonik hücre sayısındaki keskin bir azalmanın, bu embriyoların canlı blastosistlere dönüşme yeteneğini azaltan önemli bir faktör olduğu varsayılabilir, ancak bölünmenin gerçekleştiği gelişim aşaması çok az önem taşır.

Şu anda, farklı gelişim aşamalarındaki (geç moruladan yumurtadan çıkan blastosiste kadar) embriyoları iki eşit parçaya ayırmak için basit bir teknik kullanılmaktadır.

6 günlük domuz embriyoları için de basit bir ayırma tekniği geliştirildi. Bu durumda embriyonun iç hücre kütlesi cam iğne ile kesilir.