معلومة

9.2: تشوهات الكروموسومات في البشر - علم الأحياء


يمكن أن تؤثر المشاكل المذكورة أعلاه على جميع حقيقيات النوى ، أحادية الخلية ومتعددة الخلايا. لفهم العواقب بشكل أفضل ، دعونا نفكر في تلك التي تؤثر على الناس. كما تتذكر من الشكل ( PageIndex {12} ) ، البشر هم 2 ن = 46. الاتفاقية عند وصف الشخص النمط النووي (تكوين الكروموسومات) هو سرد العدد الإجمالي للكروموسومات ، ثم الكروموسومات الجنسية ، ثم أي شيء خارج عن المألوف. معظمنا 46 ، XX أو 46 ، XY. فيما يلي بعض الأمثلة على عدد الكروموسومات وتشوهات بنية الكروموسوم.

متلازمة داون

الشذوذ الأكثر شيوعًا في عدد الكروموسومات هو تثلث الصبغي 21 أو ، كما هو معروف أكثر شيوعًا ، متلازمة داون. وجود نسخة إضافية من أصغر كروموسوم بشري ، كروموسوم 21 ، يسبب مشاكل صحية كبيرة ، ويوجد في حوالي 1 من كل 800 ولادة. الرضع الذين يعانون من هذه الحالة لديهم ثلاث نسخ من الكروموسوم 21 بدلاً من النسختين الطبيعيتين. لا تخلط التثلث الصبغي - وجود ثلاث نسخ من كروموسوم واحد (أي 2n + 1) مع ثلاثي الصبغيات - وجود ثلاث مجموعات كروموسوم كاملة (3x ؛ انظر القسم 2.6.) الإناث المصابات بالتثلث الصبغي 21 هم 47 ، XX ، + 21 بينما الذكور 47 ، XY ، + 21 . بشكل عام ، الأشخاص الذين يعانون من متلازمة داون هم 47 ، جنس ، + 21 حيث تشير كلمة "جنس" إلى أن الكروموسومات الجنسية قد تكون XX أو XY.

قد ينشأ التثلث الصبغي 21 من حدث غير مفصلي أثناء الانقسام الاختزالي في أي من الوالدين أو أثناء الانقسام في وقت مبكر جدًا أثناء التطور الجنيني. ومع ذلك ، ترجع معظم الحالات إلى حدث عدم انفصال القسمة الأولى في الوالد الأنثوي (الشكل ( PageIndex {1} )).

وجود نسخة إضافية من أصغر كروموسوم بشري ، كروموسوم 21 ، يسبب مشاكل صحية كبيرة. يعاني الأشخاص المصابون بمتلازمة داون من درجات مختلفة من الإعاقة الذهنية وغالبًا ما يعانون من مشاكل صحية أخرى مثل عيوب القلب. تم وصف المرض لأول مرة من قبل جون داون في عام 1866 ولكن لم يكن ذلك حتى عام 1959 عندما تم اكتشاف أساسه الكروموسومي. تشير الأبحاث الحالية إلى أن بعض المشكلات العقلية على الأقل ترجع إلى وجود ثلاث نسخ من DYRK الجين الموجود على الكروموسوم 21. هذا الجين نشط في الدماغ وهناك دليل من البشر والفئران على تلف الخلايا العصبية إذا كان هناك الكثير من بروتين DYRK المركب.

XYY و XXX

بينما نادرًا ما تبقى الأجنة ثلاثية الجسيمات لواحد من الجسيمات الذاتية الكبيرة الأخرى على قيد الحياة حتى النهاية ، فإن الوضع مختلف تمامًا بالنسبة للكروموسومات الجنسية. ما يقرب من 1 من كل 1000 ذكر لديه كروموسوم Y إضافي ومع ذلك معظمهم غير مدركين لذلك! هناك ضرر ضئيل لامتلاك اثنين من الكروموسومات Y لأن لديهم عددًا قليلًا نسبيًا من الجينات. وبالمثل ، تمتلك 1 من كل 1000 أنثى كروموسوم X إضافي. هذا الموقف أيضًا غير ضار نسبيًا على الرغم من وجود سبب مختلف. عادة في إناث الثدييات يتم تعطيل أحد الكروموسومات X في كل خلية بحيث يمكن أن يكون هناك توازن جيني (الشكل ( فهرس الصفحة {2} ) وانظر القسم 3.5.2). في 46 ، XX أنثى يتم تعطيل أحد الكروموسومات X بينما في 47 ، XXX إناث اثنين معطل.

متلازمة تيرنر

مونوسومي (2n-1) للكروموسومات الصبغية الجسدية تحدث عند الحمل ، لكن هذه الأجنة لا تكاد تبقى على قيد الحياة حتى نهايتها. وبالمثل ، فإن الأجنة التي يبلغ عمرها 45 ، Y هي أيضًا غير قابلة للحياة لأنها تفتقر إلى العديد من الجينات الأساسية الموجودة في الكروموسوم X. الأحادية الوحيدة القابلة للحياة في البشر هي 45 ، X ، والمعروفة أيضًا باسم متلازمة تيرنر. هؤلاء الأشخاص هم من الإناث لأنهم لا يمتلكون كروموسوم Y (القسم 2.5.2). إنها قابلة للحياة لأنه في الإناث فقط X واحد نشط في معظم الخلايا على أي حال. ومع ذلك ، يعاني الأشخاص المصابون بهذه الحالة من مشاكل صحية: فهم أقصر من المتوسط ​​، ولديهم مخاطر عالية للإصابة بعيوب القلب ، وهم يعانون من العقم.

سبب المشاكل الصحية هو وجود عدد قليل من الجينات الموجودة في كل من كروموسوم X و Y. نظرًا لوجود هذه الجينات في نسختين في كل من ذكور XY و XX من الإناث ، فهي موجودة فيما يسمى المنطقة الصبغية الكاذبة. هذه المنطقة تهرب من تعطيل الكروموسوم X. يسمى أحد الجينات في هذه المنطقة شوكس. يصنع بروتينًا يعزز نمو العظام. 46 ، XX و 46 ، XY لديهم نسختان عاملة ولديهم متوسط ​​الارتفاع. يمتلك الأشخاص ذوو الجينوم 47 و XYY و 47 و XXX ثلاث نسخ وهم أطول من المتوسط. والأشخاص الذين لديهم 45 ، X لديهم نسخة واحدة وقصيرة. إنها نسخة واحدة من شوكس وعدد قليل من الجينات الأخرى في منطقة الجسم الكاذب التي تسبب مشاكل صحية للنساء المصابات بمتلازمة تيرنر.

سبب العقم هو أن نظام تعطيل الكروموسوم X يعمل فقط في الخلايا الجسدية - فهو غير ضروري في خلايا السلالة الجرثومية. يحتوي المبيض بشكل طبيعي على اثنين من الكروموسومات X الوظيفية. لا تستطيع النساء المصابات بمتلازمة تيرنر إجراء عملية تكوين البويضات لأن هذه العملية لا تعمل إلا إذا كان هناك كروموسومات X نشطة. في الآونة الأخيرة ، أصبح من الممكن أن تحمل هؤلاء النساء بالبويضات المتبرع بها والتخصيب في المختبر.

متلازمة كلاينفلتر

هناك أربعة اختلالات صبغية جنسية شائعة: 47 ، XYY ، 47 ، XXX ، 45 ، X ، و 47 ، XXY. يُعرف هذا الموقف الأخير باسم متلازمة كلاينفلتر. هؤلاء الأشخاص ذكور (لأن لديهم كروموسوم Y) وطويل القامة (لأن لديهم ثلاثة شوكس الجينات). ليس لديهم مشاكل صحية لأن نظام تعطيل الكروموسوم X مستقل عن الجنس. في النواة الجنينية ، يُحسب الكروموسوم X ويتم إغلاق جميع الكروموسوم باستثناء واحد. لا يهم ما إذا كان الجنين ذكرا أم أنثى. الرجال المصابون بمتلازمة كلاينفيلتر لديهم أجسام بار في نواتهم ، مثل الإناث البالغات 46 ، XX. لديهم مشاكل في الخصوبة لأن هناك اثنين من الكروموسوم X النشطين في الخصيتين وهذا يتعارض مع تكوين الحيوانات المنوية. إنهم ينتجون حيوانات منوية كافية لإنجاب الأطفال باستخدام حقن الحيوانات المنوية داخل الهيولى.

متلازمة كري دو شات

متلازمة Cri-du-chat يحدث عندما يرث الطفل كروموسوم 5 معيبًا من أحد الوالدين (الشكل ( PageIndex {16} ) n). هذه الحالة نادرة - فهي موجودة فقط في حالة واحدة من كل 20.000 إلى 1 من كل 50000 ولادة ولكنها تمثل 1٪ من حالات الإعاقة الذهنية العميقة. العيب المحدد هو حذف يزيل 2 ميغا بايت أو أكثر من طرف الذراع القصيرة للكروموسوم. في معظم الحالات ، يكون الحذف نتيجة لإعادة ترتيب الكروموسومات في إحدى خلايا الخط الجرثومي للوالد. الأشخاص الذين لديهم cri-du-chat لديهم نمط نووي من 46 ، جنس ، حذف (5).

كما هو الحال مع متلازمة داون ، ترتبط هذه الحالة بالإعاقة الذهنية ومشاكل صحية أخرى. تشمل هذه المشاكل حنجرة غير سليمة مما يؤدي إلى قيام الأطفال بإصدار أصوات بكاء عالية النبرة شبيهة بالقطط (ومن هنا جاء اسم "صرخة القطة"). يُشتبه في أن بعضًا على الأقل من النمط الظاهري للإعاقة الذهنية يرجع إلى وجود نسخة واحدة فقط من CTNND2 الجين. ينشط هذا الجين أثناء التطور الجنيني ويصنع بروتينًا ضروريًا لهجرة الخلايا العصبية. تعد متلازمة داون ومتلازمة كري دو شات مثالين على الحاجة إلى احتواء الجينوم على العدد المناسب من الجينات. يمكن أن يؤدي وجود عدد كبير جدًا من نسخ الجينات الرئيسية (متلازمة داون) أو عدد قليل جدًا منها (متلازمة cri-du-chat) إلى مشكلات تطورية كبيرة.

انعكاس (9)

أكثر عمليات إعادة ترتيب الكروموسوم شيوعًا في البشر هي انقلابات الكروموسوم 9. حوالي 2٪ من سكان العالم متغاير الزيجوت أو متماثل الزيجوت من أجل الانقلاب (9). لا يؤثر هذا الترتيب على صحة الشخص لأن الجينات الموجودة على الكروموسوم كلها موجودة - كل ما تغير هو مواقعها النسبية. يختلف العكس (9) عن الحذف (5) في ناحيتين رئيسيتين. كما ذكرنا سابقاً لأنها إعادة ترتيب متوازنة لا تسبب ضرراً. وبسبب هذا ، فإن كل شخص تقريبًا لديه كروموسوم معكوس (9) ورثه من أحد الوالدين الذي ورثه من أحد والديهم وما إلى ذلك. في المقابل ، فإن معظم حالات الحذف (5) ترجع إلى طفرات جديدة تحدث في أحد الوالدين.


الاضطرابات الوراثية: نوعان رئيسيان من الاضطرابات الوراثية في البشر

تحدث هذه الاضطرابات الوراثية بسبب الغياب أو الترتيب الزائد أو غير الطبيعي لكروموسومات واحدة أو أكثر.

الصورة مجاملة: intechopen.com/source/html/42596/media/image2_w.jpg

هذه ليست وراثية ولا يساعد تحليل النسب للعائلة في تتبع نمط وراثة مثل هذه الاضطرابات الصبغية. هذه من نوعين: تشوهات ناتجة عن اختلال الصيغة الصبغية والانحرافات إما في الجسيمات الذاتية أو في الكروموسومات الجنسية.

(أ) تشوهات جسمية:

هذه ناتجة عن اختلال الصيغة الصبغية الجسدية والانحرافات. بعض الاضطرابات الوراثية الشائعة لهذه المجموعة هي كما يلي:

1. متلازمة داون (البلاهة المنغولية ، المنغولية ، التثلث الصبغي 21):

تم الإبلاغ عن الاضطراب لأول مرة في عام 1866 من قبل لانغدون داون. إنه اختلال صبغى جسمي ناتج عن وجود عدد كروموسوم إضافي 21 كما هو موضح بواسطة Lejeune في عام 1959. ينتقل كل من كروموسومات الزوج 21 إلى بويضة واحدة بسبب عدم الانفصال أثناء تكوين البويضات. وهكذا تمتلك البويضة 24 كروموسومًا بدلاً من 23 ، والنسل يحتوي على 47 كروموسومًا (45 + XY في الذكور ، و 45 + XX في الإناث) بدلاً من 46.

تسمى متلازمة داون أيضًا بالتثلث الصبغي 21. يتميز بالوجه المستدير ، والرأس الأمامي العريض ، والفم المفتوح بشكل دائم ، واللسان البارز ، والشفة السفلية البارزة ، والرقبة القصيرة ، والأيدي المسطحة والأصابع القصيرة ، والعديد من "الحلقات" على أطراف الأصابع ، والشعر الخشن والمستقيم ، واللسان المجعد ، كف عريض مع تجعد راحي مميز ، يمتد على طول راحة غطاء العين من النوع المنغولي (epicanthus).

الضحية لديه القليل من الذكاء (معدل الذكاء أقل من 40). قد يكون القلب والأعضاء الأخرى معيبة. الغدد التناسلية والأعضاء التناسلية غير متطورة. يصيب واحدًا من كل 750 طفلًا عند الولادة ولكن أكثر من نصف الأجنة الذين يعانون من هذه المتلازمة يُجهضون تلقائيًا (الإجهاض). يكون عدم الانفصال أكثر عند الإناث. يزداد تواتر عدم انفصال زوج الكروموسوم 21 مع تقدم عمر الأم. بين الأمهات اللاتي تقل أعمارهن عن 25 عامًا ، يكون خطر إنجاب طفل مصاب بمتلازمة داون هو 1 في عام 2000 عند 30 عامًا ، و 1 من كل 900 عند 40 عامًا ، و 1 من كل 100 و 45 ، و 1 من كل 40. هذا الخطر المتزايد عند الإناث الأكبر سنًا يرجع ذلك إلى العوامل التي تؤثر سلبًا على سلوك الكروموسوم الانتصافي مع تقدم عمر المرأة.

في الإناث البشرية ، يبدأ الانقسام الاختزالي في الجنين لإنتاج خلايا البويضة ولكنه لا يكتمل إلا بعد إخصاب البويضة. خلال الفترة الطويلة التي تسبق الإخصاب ، يتم إيقاف خلايا البويضة في المرحلة الأولى. وفي هذه الحالة المعلقة ، قد تصبح الكروموسومات منفصلة. كلما طالت المدة في Prophase I ، زادت فرصة فك الارتباط وعدم انفصال الكروموسوم.

لا تسري متلازمة داون في العائلات لأنها مرتبطة بالسلوك غير الطبيعي للكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي. ومع ذلك ، فإن حوالي 3-4٪ من حالات متلازمة داون ترجع إلى انتقال الكروموسوم 21 إلى الكروموسوم 14 أو أقل شيوعًا إلى الكروموسوم 22 والسبب الأقل شيوعًا هو الانتقال من 21 إلى 21. يطلق عليه متلازمة داون العائلية. يبقى عدد الكروموسومات 46 ولكن يوجد تثلث جزئي.

2. متلازمة إدوارد (18-Trisomy):

وصفها إدوارد في عام 1960. ترجع هذه المتلازمة إلى زيادة عدد الكروموسومات 18. وبالتالي فإن العدد الإجمالي للكروموسومات هو 47. وتحدث في كثير من الأحيان عند الإناث أكثر من الذكور. معدل تكرار هذا الشذوذ هو حوالي 1 لكل 8000 ولادة حية. يحافظ الشخص المصاب على أصابعه بإحكام على راحة اليد. تشمل الأعراض الأخرى صغر الفكين والأذنين المشوهة وصغر الفم والأنف والأصابع والقص الصغير والحوض. يتراجع المريض عقلياً ويموت في غضون 6 أشهر بعد الولادة.

3. متلازمة باتو (13-Trisomy):

تم وصفه من قبل باتو في عام 1960. ترجع هذه المتلازمة إلى زيادة عدد الكروموسوم 13. الشخص المصاب لديه رأس صغير وتشوهات في الوجه والعينين والدماغ الأمامي والشفة المشقوقة والحنك والأذنين المشوهة المنخفضة والذقن الصغيرة واليدين غالبًا ما تكون مشدودة بالطريقة الموصوفة لمتلازمة إدوارد. يحدث في حوالي 1 من كل 20000 ولادة حية. يبلغ متوسط ​​العمر الافتراضي للشخص المصاب حوالي 4 أشهر.

4. متلازمة Cri du chat (Cat Cry):

يبكي المولود المصاب مثل مواء قطة. تم وصفه لأول مرة من قبل Lejeune في عام 1963 في فرنسا. ومن ثم سميت Cri du chat (Cat Cry). هذه الحالة ناتجة عن حذف نصف جزء في الذراع القصيرة للكروموسوم

الشخص المصاب لديه رأس صغير ، وعينان متباعدتان على نطاق واسع ، والقمر مثل الوجه ، والبكاء مثل القطة ، والذقن المتراجع ، وأمراض القلب الخلقية.

5. ابيضاض الدم النقوي:

وهو ناتج عن حذف جزء من الذراع الطويلة للكروموسوم 22 وإضافته إلى الكروموسوم 9 (إزفاء متبادل). إنه يؤدي إلى تغيير في تكوين بروتين C-Abl وينشط إمكانات الأورام الكامنة التي تسبب إنتاج فائض من الكريات البيض الحبيبية ، ومن ثم يسمى ابيضاض الدم الحبيبي المزمن أو ابيضاض الدم النخاعي المزمن (CML). يُطلق على الكروموسوم الثاني والعشرون الناقص الذي تم حذف جزء صغير من ذراع طويلة ، كروموسوم فيلادلفيا ، كما تم الإبلاغ عنه لأول مرة في مدينة فيلادلفيا في عام 1959.

(ب) تشوهات الكروموسومات الجنسية:

هذه ناتجة عن اختلال الصيغة الصبغية للكروموسومات الجنسية وهي كما يلي:

متلازمة تيرنر (Turner ، 1938) ناتجة عن monosomy (2n & # 8211 1). يتكون من اتحاد بويضة خالية من الجسيمات (22 + 0) وحيوان منوي X طبيعي أو بويضة طبيعية وحيوان منوي خال من اللوزوم (22 + 0). الفرد لديه 2 ن = 45 كروموسوم (44 + XO) بدلاً من 46. هؤلاء الأشخاص هم إناث عقيمة ولديهن مبايض بدائية ، مليئة بالنسيج الضام ، وأثداء غير مكتملة النمو ، ورحم صغير ، وأصابع منتفخة (وذمة ليمفاوية محيطية) ، وقصر القامة (أقل من 5) القدمين) والرقبة المكفوفة والذكاء غير الطبيعي واضطرابات القلب والأوعية الدموية وضعف السمع.

لا يجوز لهم الحيض أو الإباضة. واحدة من كل 3000 ولادة هي ضحية (الشكل 5.45).

44 + YO تركيبة (أو متلازمة ذكر تيرنر) غير قابلة للحياة بحيث لا تحدث في الطبيعة.

2. متلازمة كلاينفيلتر:

متلازمة كلاينفيلتر (Klinefelter ، 1942) ناتجة عن تثلث الصبغي الجنسي (X). يتكون من اتحاد بويضة XX غير طبيعية وحيوان منوي Y طبيعي أو بيضة X طبيعية وحيوانات منوية XY غير طبيعية.

الفرد لديه 47 كروموسوم (44 + XXY). هؤلاء الأشخاص هم ذكور عقيمون (يُطلق عليهم ذكر أنثوي) مع خصيتين غير مكتملتين ، وتأخر عقلي ، وأنثى مثل شعر الجسم المتناثر ، وركبتين تقرقع ، وأطراف طويلة مع بعض الخصائص الأنثوية مثل الصوت الأنثوي وتضخم الثدي (التثدي). يعتبر أنه كلما زاد عدد الكروموسومات X ، كلما زاد الخلل العقلي (الشكل 5.46). واحد من كل 500 ولادة ذكر ضحية لهذه المتلازمة.

3. الإناث السوبر (متلازمة بولي X الأنثوية):

هؤلاء الأفراد لديهم 47 (44 + XXX ، ثلاثي X) ، 48 (44 + XXXX) أو 49 (44 + XXXXX) كروموسوم. تتميز هذه الإناث بالنمو الجنسي غير الطبيعي والتخلف العقلي. عدد أجسام البر أقل من العدد الإجمالي للكروموسومات X. معدل تكرار 44 + XXX عند الولادة هو 1 في 1500. وتكون الأعراض أكثر حدة مع زيادة عدد الكروموسومات X. مثل هؤلاء الإناث أطول ولديهن خصوبة طبيعية.

4. Supermales (متلازمة ذكر بولي Y):

هؤلاء الأفراد لديهم 47 كروموسوم (44 + XYY). يتميز هؤلاء الذكور بارتفاع غير طبيعي ، تخلف عقلي ، عقلية معادية للمجتمع وإجرامية (متلازمة إجرامية أو متلازمة جاكوب). هناك إفراط في إنتاج الهرمونات الجنسية الذكرية. الإناث الخارقة أكثر عدوانية من الذكور العاديين. تردده هو 1 في 1000. مثل هؤلاء الذكور أطول مع 1Q 80-120. فهي طبيعية في الوظيفة الجنسية والخصوبة والأعضاء التناسلية.

ملخص لعدد مختلف من الكروموسومات الجنسية في البشر:

عدد الكروموسومات الجنسية طبيعة الشذوذ
إناث
1. XO متلازمة تيرنر
2. XX أنثى عادية
3. XXX سوبر أنثى
4. XXXX - فعل -
5. XXXXX - فعل -
ذكور
1. XY ذكر عادي
2. XYY ذكر سوبر
3. XXY متلازمة كلاينفلتر
4. XXYY - فعل -
5 XXXY متلازمة كلاينفيلتر المتطرفة و # 8217
6. XXXXY - فعل -

B. Mendelian أو الاضطرابات الجينية البشرية ذات الصلة:

يتم تحديد هذه الاضطرابات من خلال طفرات في جينات مفردة. يتم نقلهم إلى النسل وفقًا لمبادئ Mendelian. يمكن تتبع نمط وراثة هذه الاضطرابات المندلية في الأسرة من خلال تحليل النسب. بعض الاضطرابات البشرية المندلية أو الجينية الشائعة هي كما يلي:

(أ) الطفرات الجينية في autosomes:

وهذان نوعان: متنحي ومسيطر.

تحدث هذه بسبب جينات جسمية متنحية عندما تكون موجودة في حالة متجانسة.

كان هذا من أوائل الأمراض الأيضية الخلقية التي وصفها Garrod في عام 1908. وهو اضطراب وراثي وراثي ، متنحي ، أيضي ناتج عن نقص إنزيم أوكسيديز اللازم لتفكك التيروزين. تتراكم المواد السامة عن طريق حمض الهوموجنتيسيك المنتج (وتسمى أيضًا ألكابتون). هذا المرض يسمى alkaptonuria (مكتوب أيضًا باسم alcaptonuria). يرجع نقص الإنزيم إلى عدم وجود الشكل الطبيعي للجين على الكروموسوم 3 الذي يتحكم في تخليق الإنزيم.

ومن ثم ، يتراكم حمض الهوموجنتيزيك في الأنسجة ويتم إفرازه أيضًا في البول. الأنسجة الأكثر إصابة هي صمامات القلب والغضاريف وكبسولات المفاصل والأربطة والأوتار.

إذا سمح لهؤلاء المرضى بالوقوف لعدة ساعات في الهواء ، يتحول لون بولهم إلى اللون الأسود بسبب أكسدة حمض الهوموجنتيسيك. AA و Aa طبيعيتان ولكن aa هي alkaptonuric. العيوب الرئيسية هي مشاكل القلب والتهاب المفاصل وحصى الكلى والبروستاتا. يعطي Nitisinone الراحة.

وهو اضطراب وراثي وراثي متنحي. وهو ناتج عن عدم وجود إنزيم التيروزيناز الضروري لتخليق صبغة الميلانين من ثنائي هيدروكسي فينيلانين. لا ينتج جين المهق (أ) إنزيم التيروزيناز ولكن أليله الطبيعي (أ) ينتج. وبالتالي ، فإن الفرد المتنحي متماثل الزيجوت فقط (أأ) يتأثر بهذا المرض. يفتقر المهق (الأفراد المصابون بالمهق) إلى صبغة الميلانين الداكنة في الجلد والشعر والقزحية. على الرغم من ضعف الرؤية لدى المصابين بالمهق ، إلا أنهم يعيشون حياة طبيعية.

3. مرض تاي ساكس (TSD) / حماقة الطفولة الطفولية:

إنه اضطراب وراثي وراثي متنحي. يُظهر الأطفال متماثلو الزيجوت تنكسًا في الجهاز العصبي المركزي بسبب تراكم مادة دهنية (سفينجوليبيد) في الخلايا العصبية. يحدث هذا بسبب الإنزيم (3-DN-acetyl hexosaminidase الموجود في الأفراد الطبيعيين في شكلين A و B. In.TSD ، فقط الشكل A موجود ، الشكل В غير موجود. تم الإبلاغ عن هذا المرض لأول مرة بواسطة Warren تاي في عام 1881.

في وقت لاحق ، في عام 1887 ، وصف برنارد ساش أول وصف مرضي للمرض. يولد الأطفال المصابون بمرض تاي ساش بشكل طبيعي ولكن يصابون بتلف حاد في المخ والحبل الشوكي في وقت لاحق في غضون بضعة أشهر بسبب خطأ في التمثيل الغذائي للدهون. يموت الطفل المتخلف عقلياً والمصاب بالشلل التدريجي خلال 3 إلى 4 سنوات. لا يوجد علاج لهذا المرض ، وبالتالي لا يوجد ناجون.

إنه اضطراب وراثي وراثي متنحي. في هذا الاضطراب يضعف تحلل مادة الأحماض الدهنية cerebroside مما يؤدي إلى تراكم المواد الدهنية في أنسجة الجسم والدم. وهو ناتج عن جين متنحي جسمي متنحي موجود على الكروموسوم 1. وهو يثبط نشاط إنزيم جلوكوسيريبروسيداز في الليزوزوم. وبالتالي ، هناك تراكم لمركب سيريبروسيد (سفينجوليبيد). هناك تضخم في الطحال والكبد وتوسع في بعض عظام الأطراف.

5. فقر الدم المنجلي (هيريك ، 1904):

فقر الدم المنجلي هو اضطراب وراثي وراثي يتشكل فيه كريات الدم الحمراء بسبب نقص الأكسجين كما يحدث أثناء التمرينات الشاقة وعلى ارتفاعات عالية. ينتج الاضطراب أو المرض عن تكوين هيموجلوبين غير طبيعي يسمى الهيموجلوبين-إس. كما وجد Ingram (1958) ، يختلف الهيموجلوبين-S عن الهيموجلوبين A الطبيعي في حمض أميني واحد فقط - الحمض الأميني السادس من السلسلة P.

هنا ، يتم استبدال حمض الجلوتاميك بالفالين بسبب استبدال (تحويل) T بواسطة A في الموضع الثاني من الكودون الثلاثي (CTC) والذي تم تغييره إلى С AC. يقع الجين على كروموسوم 11. يتم نسخ الكودون CTC إلى GAG (ترميز حمض الغلوتاميك) ولكن بسبب استبدال T بواسطة A ، يتم نسخ الكودون CAC الجديد إلى GUG الذي يرمز إلى فالين. هذا هو التأثير الرئيسي للأليل.

تتطور أزمة الخلايا المنجلية في ظل ظروف نقص الأكسجين. 6-فالين يشكل روابط كارهة للماء مع مواقع تكميلية لجزيئات الغلوبين الأخرى. يشوه تكوينها. نتيجة لذلك ، تصبح كريات الدم الحمراء التي تحتوي على الهيموجلوبين- S على شكل منجل. هذا هو أحد الآثار الثانوية. تنتج تأثيرات ثانوية أخرى من كريات الدم الحمراء على شكل منجل. لا يمكن للخلايا المرور عبر الشعيرات الدموية الضيقة.

لديهم ميل للتجلط والتدهور. ينتج عنه فقر الدم. الشعيرات الدموية المسدودة تقلل الدورة الدموية. الأنسجة محرومة من الأكسجين. يمكن أن يظهر اليرقان. تلف الطحال والدماغ. يشعر المريض بضعف جسدي حاد وصداع وتشنجات عضلية. عادة ما تموت الزيجوت المتماثلة الزيجوت التي تحتوي على الهيموجلوبين S فقط قبل بلوغها مرحلة النضج لأن تشوه كريات الدم الحمراء وتنكسها يحدث حتى في ظل توتر الأكسجين الطبيعي.

على الرغم من وجود تأثير ضار ، إلا أن أليل فقر الدم المنجلي يستمر في البقاء في البشر لأنه يحتوي على قيمة للبقاء في المناطق الموبوءة بالملاريا مثل إفريقيا الاستوائية. طفيلي الملاريا غير قادر على اختراق غشاء كرات الدم الحمراء والتسبب في أي ضرر. علاوة على ذلك ، لا تعاني متغايرة الزيجوت للخلايا المنجلية دائمًا من متلازمة. تظهر كريات الدم الحمراء لديهم طبيعية حتى يحدث نقص في الأكسجين عند ملاحظة بعض كريات الدم الحمراء المنجلية الشكل (الشكل 5.47).

يتم تمثيل جين كريات الدم الحمراء المنجلية بواسطة Hb s بينما يتم كتابة جين كريات الدم الحمراء الطبيعية كـ Hb A. متجانسة الزيجوت للنوعين هي Hb s Hb s و Hb A Hb A. تتم كتابة الزيجوت المتغايرة كـ Hb A Hb s. عندما يتزوج اثنان من الخلايا المنجلية متغايرة الزيجوت ، فإنهما ينتجان ثلاثة أنواع من الأطفال - متجانسة الزيجوت ، حامل متغاير الزيجوت ، ومنجل متماثل الزيجوت بنسبة 1: 2: 1. ومع ذلك ، يموت الأفراد ذوو الخلايا المنجلية متجانسة الزيجوت (Hb s Hb s) في مرحلة الطفولة ( قبل سن الإنجاب) بسبب فقر الدم الحاد. لذلك ، يتم الحصول على نسبة واحدة عادية إلى ناقلتين.

اكتشفه كولي (1925) ولكن المصطلح أطلقه ويبل وبرادفورد (1932) بعد انتشاره في منطقة البحر الأبيض المتوسط. يحدث الاضطراب أيضًا في الشرق الأوسط وشبه القارة الهندية وجنوب شرق إفريقيا.

الثلاسيميا هو مرض وراثي جسدي متنحي في الدم يظهر في أطفال اثنين من حاملين غير مصابين (والدين متغاير الزيجوت). يمكن أن يحدث الخلل بسبب طفرة أو حذف الجينات التي تتحكم في تكوين سلاسل الغلوبين (عادةً أ و (3) من الهيموجلوبين.

التوليف غير المتوازن لسلاسل الغلوبين للهيموجلوبين يسبب فقر الدم. فقر الدم هو سمة المرض. اعتمادًا على سلسلة الغلوبين المصابة ، يتكون الثلاسيميا من ثلاثة أنواع - a و p و 8.

وهو ناتج عن التكوين المعيب لـ a-globin. يتم التحكم في الأخير بواسطة جينين موجودين في الكروموسوم 16 و HBA1 و HBA2 بإجمالي أربعة أليلات. الأشخاص الذين يعانون من أليل واحد معيب هم حاملون صامتون بينما ينتج أليلين معيبين ثلاسيميا صغرى.

تتسبب ثلاثة أليلات معيبة في تراكم مركبات رباعي السلسلة P تسمى الهيموغلوبين بارتس (y4) عند الرضع وهيموجلوبين H (P.4) عند البالغين. هناك فقر الدم واليرقان وتضخم الكبد والطحال وتغيرات في العظام. جميع الأليلات المعيبة تقتل الجنين (استسقاء الجنين) مما يؤدي إلى ولادة ميتة أو موت بعد الولادة بفترة وجيزة.

هناك انخفاض في تخليق P-globin. يرجع الخلل إلى وجود أليلات جين HBB في الكروموسوم 11. يعاني الأشخاص المصابون بأليل واحد معيب من الثلاسيميا الصغرى مع وجود عدد أكبر من كريات الدم الحمراء الصغرى وكمية أقل من الهيموجلوبين. يعاني الأشخاص المصابون بكل من الأليلات المعيبة من فقر الدم في كولي أو الثلاسيميا الكبرى. هناك فقر الدم الانحلالي الحاد ، تضخم الكبد والطحال ، تضخم القلب وتشوهات الهيكل العظمي.

يحدث بسبب وجود أليل معيب لجين HBD الموجود على الكروموسوم 11 الذي يشكل سلسلة دلتا من الهيموجلوبين. البالغون لديهم حوالي 3٪ من الهيموجلوبين يتكون من سلاسل ألفا وبيتا. لذلك ، فإن تأثير هذا النوع من الثلاسيميا طفيف.

الثلاسيميا هي مشكلة كمية لتخليق عدد قليل جدًا من جزيئات الغلوبين بينما فقر الدم المنجلي هو مشكلة نوعية في الأداء المعيب لجزيئات الغلوبين.

هو اضطراب متنحي غير طبيعي عند الرضع والأطفال والشباب ناتج عن أليل جسمي متنحي موجود على الكروموسوم 7. في 70٪ من الحالات ، يكون بسبب حذف ثلاث قواعد. إنه شائع في شمال أوروبا القوقازية والأمريكيين الشماليين البيض. يحصل المرض على اسمه من الأكياس الليفية التي تظهر في البنكرياس. ينتج بروتين سكري معيب.

يتسبب البروتين السكري المعيب في تكوين مخاط سميك في الجلد والرئتين والبنكرياس والكبد والأعضاء الإفرازية الأخرى. يحتوي عرق المريض على نسبة عالية جدًا من Na + و Сl & # 8211. هناك فشل في آلية نقل أيون الكلوريد في غشاء سطح الخلية للخلية الظهارية. يؤدي تراكم المخاط السميك في الرئتين إلى انسداد المسالك الهوائية. وبسبب هذا المرض كان يسمى أيضا mucoviscoides.

هناك عدوى رئوية متكررة وتلف رئوي لا رجعة فيه. ترسب المخاط في البنكرياس يمنع إفراز عصير البنكرياس. هناك سوء هضم للطعام الذي يحتوي على نسبة عالية من الدهون في البراز. قد يتعرض الكبد لتليف الكبد. هناك ضعف في إنتاج الصفراء. Vasa deferentia من الذكور يخضعون للضمور.

قد يعاني المولود الجديد من انسداد بسبب سماكة العقي. عرق المصاب أكثر ملوحة. طعم الطفل مالح من قبلة. تواتر ولادة هذا الاضطراب هو 1 في 1800 بين الأشخاص البيض وواحد من كل 100000 ولادة بين الأفارقة والآسيويين. زاد حاملو هذا المرض من مقاومة الكوليرا.

تحدث هذه بسبب الجينات الصبغية السائدة. بعض الاضطرابات الوراثية الجسدية السائدة في البشر هي: (1) الودانة - شكل من أشكال التقزم الذي لا تنمو فيه العظام الطويلة ، (2) كثرة الأصابع - وجود أصابع إضافية وأصابع قدم ، (3) تقضم الأصابع - أصابع قصيرة غير طبيعية وأصابع القدم ، (4) اضطراب يتم فيه تدمير تيجان الأسنان بسهولة ، (5) مرض هنتنغتون أو رقص هنتنغتون - وهو اضطراب يحدث فيه التدهور العضلي والعقلي. هناك فقدان تدريجي للتحكم الحركي مما يؤدي إلى اهتزاز ورقص لا يمكن السيطرة عليهما بحركات شبيهة بالرقص (الرقص). يتقلص حجم الدماغ بنسبة تتراوح بين 20 و 30٪ ، يتبعه تداخل في الكلام وفقدان الذاكرة والهلوسة. متوسط ​​العمر المتوقع هو 15 سنة من بداية ظهور الأعراض. لا يحدث هذا الاضطراب حتى سن 25 إلى 55. الجين المعيب هو وراثي جسمي سائد ، يقع على الكروموسوم 4. هذا الجين المعيب له 42-100 تكرار لـ CAG بدلاً من 10-34 يتكرر في الجين الطبيعي. معدل تكرار هذا الاضطراب هو 1 في 10000 إلى 1 في 20000. (6) تذوق فينيلثيو كارباميد (PTC) ، (7) نمو الورم على الجسم (الورم العصبي الليفي) ، (8) الشعر الصوفي ، (9) Aniridia (عدم وجود قزحية في العين).

ينتج هذا المرض التنكسي العصبي في الدماغ عن تراكم لويحات بروتين الأميلويد في الدماغ مما يؤدي إلى تنكس الخلايا العصبية. نشاط الكولين أستيل ترانسفيراز ضعيف. يتم إنتاج البروتين المعني ، وهو amyloid-P peptide ، ومعالجته بعدة طرق في الدماغ.

هذا المرض ناتج عن الشيخوخة ومشاركة اثنين من الأليلات الصبغية المعيبة ، أحدهما على الكروموسوم 21 والآخر على الكروموسوم 19. هذا المرض شائع في متلازمة داون & # 8211 (21-تثلث الصبغي). تم ربط جينات مختلفة بمرض الزهايمر ولكن هذه الجينات تتنبأ فقط بالتعرض للمرض. يتميز هذا المرض بالخرف (التدهور العقلي) مما يؤدي إلى فقدان الذاكرة. تم العثور على رذاذ عاثيات للحد من تأثير المرض.

(ب) الطفرات الجينية في الكروموسومات الجنسية:

تنتج بعض الاضطرابات الوراثية عن طريق التغييرات (الاستبدال) في الجينات الموجودة في الكروموسومات الجنسية. هذه تسمى الاضطرابات المرتبطة بالجنس. يُطلق على انتقال الشخصيات (السمات) المرتبطة بالجنس من الآباء إلى الأبناء الميراث المرتبط بالجنس. فيما يلي الاضطرابات المرتبطة بالجنس والتي تسببها الجينات المتنحية الموجودة في الكروموسوم X وتؤثر على الذكور أكثر من الإناث.

1. الناعور (جون أوتو ، 1803):

إنه مرض مرتبط بالجنس يُعرف أيضًا باسم مرض النزيف حيث سيستمر المريض في النزيف حتى من جرح طفيف لأنه لا يمتلك الظاهرة الطبيعية لتخثر الدم بسبب عدم وجود الجلوبيولين المضاد للهيموفيليا أو العامل الثامن (الهيموفيليا- أ) وعامل الثرومبوبلاستين البلازمي التاسع (الناعور- B ، مرض الكريسماس) ضروريان لذلك.

نتيجة النزيف المستمر ، قد يموت المريض بفقدان الدم. لا يوجد علاج دائم للمرض. ومع ذلك ، فإن عمليات نقل الدم الطبيعي تقوم بفحص النزيف لأنها توفر العوامل الحيوية لتخثر الدم. الجلوبيولين المضاد للهيموفيلياك متاح أيضًا للاستخدام في الناعور أ.

الهيموفيليا (= الهيموفيليا) ناتجة وراثيا عن وجود جين متنحي مرتبط بالجنس ، يحمله كروموسوم إكس. تصبح الأنثى هيموفيليا فقط عندما يحمل كل من الكروموسومات X الجين (X h X h). ومع ذلك ، فإن هذه الإناث تموت بشكل عام قبل الولادة لأن مزيج هذين الأليلين المتنحيين يكون مميتًا.

تبدو الأنثى التي لديها أليل واحد فقط من أجل الناعور (XX h) طبيعية لأن أليل تخثر الدم الطبيعي الموجود على كروموسوم X الآخر هو السائد. تُعرف هذه الإناث باسم الناقلات. في حالة الذكور ، يكون الجين الوحيد للعيب قادرًا على التعبير عن نفسه لأن الكروموسوم Y يخلو من أي أليل مطابق (X h Y).

كان مرض الهيموفيليا (المرض الملكي) شائعًا جدًا في العائلات الملكية في أوروبا. انتشر المرض لهم من خلال أبناء الملكة فيكتوريا (1819-1901). أسلاف الملكة لم يكن لديهم المرض. يبدو أن جين الناعور قد تطور إما في الخلايا الجرثومية لوالدها أو نفسها من خلال الطفرة. نظرًا لكونه مرتبطًا بالجنس ، فإن جين الناعور يظهر ميراثًا متقاطعًا. تردده هو 1 في 7000 عند الذكور و 1 في 10000000 عند الإناث.

يمكن أن يكون الطفل الذكر الناعور (= الهيموفيليا) مولودًا لزوجين عاديين إذا كانت الزوجة حاملة للهيموفيليا (XX h). يجب أن تكون بويضات هذه السيدة من نوعين (X) و (X h). من خلال الاندماج مع الحيوانات المنوية الطبيعية للذكور (X) و (Y) ، يمكن للزواج أن ينتج أربعة أنواع من الأطفال XX و XX h و X h Y و XY (الشكل 5.50).

بعبارة أخرى ، يتلقى 50٪ من الأطفال الرضع وكذلك 50٪ من البنات الجينات الخاصة بالناعور من خلال كروموسوم X h الخاص بأمهاتهم. ومع ذلك ، فإن الخلل لا يظهر في الفتيات الصغيرات بسبب وجود الأليل لتخثر الدم الطبيعي الموجود في الكروموسوم X الثاني (XX ​​h).

لذلك ، تبقى الفتيات الصغيرات حاملة. 50 ٪ من الأطفال الذكور الذين يتلقون الجين المعيب للهيموفيليا (X h Y) يعانون من المرض لأن كروموسوم Y الخاص بهم لا يحمل أي أليل له.

إذا تزوج رجل الناعور من امرأة عادية ، فإن المرض لا يظهر في أي من الأطفال المباشرين لأن الكروموسوم X "الحامل للهيموفيليا" للذكر ينتقل مباشرة إلى الابنة فقط. تتلقى البنات كروموسوم X طبيعي من الأم.

لذلك ، يصبحون حاملين. يتلقى الأبناء كروموسوم Y من والدهم (الذي لا يحمل جين الناعور) والكروموسوم الطبيعي من والدتهم. لذلك ، في هذه الحالة ، لا يحصل الأبناء على أليل الهيموفيليا (الشكل 5.51).

ينتج الزواج بين امرأة حامل ورجل مصاب بالناعور 50٪ أطفال عاديين و 50٪ مصابين بالهيموفيليا. 50٪ من الفتيات الصغيرات يحملن المرض (الشكل 5.52) في حين أن الـ 50٪ الباقية من البنات مصابات بنزف الدم.

بالطبع ، لا تزال الفتيات الصغيرات اللاتي يعانين من الهيموفيليا يولدن لأن الجين المتنحي المزدوج للهيموفيليا قاتل. تبدو الفتيات الصغيرات الناجين طبيعيات حيث أنهن يحتوون أيضًا على الجين السائد للنزيف الطبيعي.

2. عمى الألوان (الأحمر والأخضر عمى هورنر ، 1876):

عمى الألوان هو سمة متنحية مرتبطة بالجنس حيث تفشل العين في التمييز بين اللونين الأحمر والأخضر. ومع ذلك ، لا تتأثر الرؤية ويمكن للشخص المصاب بعمى الألوان أن يعيش حياة طبيعية ، ويقرأ الكتابة والقيادة (تمييز إشارات المرور حسب موقعها). الجين للرؤية الطبيعية هو المسيطر. تحمل الكروموسومات X الجين الطبيعي وأليله المتنحي.

يظهر عمى الألوان في الإناث فقط عندما يحمل كل من الكروموسومات الجنسية الجين المتنحي (X е X е). The females have normal vision but function as carrier if a single recessive gene for colour blindness is present (XX е ). However, in human males the defect appears in the presence of a single recessive gene (X е Y) because Y-chromosome of male does not carry any gene for colour vision. As a result colour blindness is more common in males (8%) as compared to females (0.4%). Colour blindness like any other sex-linked trait, shows criss-cross inheritance.

50% of the male children shall be colour blind if a carrier woman marries a normal man. 50% of the female children shall also carry the recessive allele for colour blindness but they have normal vision because the dominant allele for normal vision is also present in them.

In this particular cross, both the types of sperms, androsperms (Y) and gynosperms (X) are free from the trait of colour blindness. However, the carrier woman produces two types of eggs, without (X) and with the trait (X е ). Fusion of the latter with androsperms produces colour blind boys while fusion with gynosperms forms carrier girls (Fig. 5.53).

The progeny of a colour blind woman (X е X е ) and a normal man (XY) shall consist of 100% colour blind boys and 100% carrier girls. This is because all the eggs of the female shall carry the trait of colour blindness. Both the types of sperms (androsperms and gynosperms) are free from the trait.

However, all the male babies will become colour blind as they obtain the allele for colour blindness from their mother. Their Y-chromosome does not possess any gene for colour vision.

Therefore, the single recessive allele got from the mother finds expression in them. However, in case of girl babies the dominant allele for normal vision is present. It does not allow the recessive allele to express itself (Fig. 5.54).

All the children of a colour blind woman (X е X е ) and a colour blind man (X е Y) shall be colour blind (Fig. 5.55).

When a normal woman marries a colour blind man all the boy babies are normal. All the girl babies are carrier, of course, with normal vision because the allele for the latter is dominant over the allele for colour blindness. The girl babies receive the recessive trait of colour blindness from X е -chromosome of their father (Fig. 5.56).

It is caused by a recessive gene carried by X chromosome. The genetic disorder is also more common in males. Actually, night blindness is of two types: (i) Acquired. Due to vitamin A deficiency (ii) Congenital. Due to visual purple deficiency that interferes with the functions of the retinal rods. It is inherited like red green colour blindness. Females become night blind only if they receive two genes for defect.

4. Duchenne’s Muscular Dystrophy (DMD):

In this disorder the mutated gene (this is largest gene with 2400 kbp in man) present in the middle of the short arm of the X chromosome is unable to produce a protein called dystrophin in the skeletal muscles. The latter is believed to relay the nerve’s signal to the calcium storage in the muscle cell.

This protein is associated with the sarcolemma (plasma membrane of muscle) where it plays a role in transmembrane signalling and in stabilizing the plasma membrane. Due to its defi­ciency, calcium is not released from the muscle cell. As a result the muscle contraction does not take place. Abnormal rise of calcium levels in the muscle releases an enzyme that destroys actin and myosin resulting in fatal muscular weakness.

There is deterioration of girdle muscles at an early age. The patient is unable to walk after the age of 12 followed by cardiomyopathy, mental impairment and death by the age of 20 due to cardiac or respiratory failure. It is common in males. Female heterozygous carriers are normal.

طاولة. Some Human Autosomal and Sex linked Genetic Disorders with their Symptoms

Importance of Mendelism/Genetics:

1. Inheritance of Characters:

It tells us about the mechanism of inheritance of characters.

It provides information as to the origin of variations. Artificial induction of variations has become an important method of obtaining desired traits.

3. Improvement of Plants:

With the help of selective hybridisation, back crosses and self breeding, scientists have been able to produce new varieties of plants for higher yield, better quality, disease resistance and prevention of lodging. Successful production of high yielding crop varieties resulted in green revolution.

4. Improvement of Animals:

Successful breeding of high yielding and disease resis­tant varieties have resulted in increase in milk yield (white revolution), egg yield (silver revolution) and fish yield (blue revolution).

5. Improvement in Human Race:

Human race can be improved through properly following the principles of heredity. This special branch of study is called eugenics. Being a highly heterozygous population, human beings should avoid marriages between close relations as recessive harmful traits can appear due to inbreeding. Genetic defects also appear more commonly in infants of very young and very old couples. The same should be avoided.

6. Genetic Counselling:

It is useful in avoiding appearance of harmful genes and hereditary diseases amongst susceptible couples.

7. Disputes of Legitimacy:

Disputes of legitimacy or parentage can be resolved through study of genetic traits like blood groups. DNA fingerprinting is the latest contribution of the science of genetics in finding out relationships.

A number of wrong ideas about the process of evolution have been removed by the study of heredity.

Nobody is now surprised if a child does not have much resem­blance with one’s immediate parents. The child can have traits of remote for fathers.


A genetic disorder is a disease caused in whole or in part by a change in the DNA sequence away from the normal sequence. Genetic disorders can be caused by a mutation in one gene (monogenic disorder), by mutations in multiple genes (multifactorial inheritance disorder), by a combination of gene mutations and environmental factors, or by damage to chromosomes (changes in the number or structure of entire chromosomes, the structures that carry genes).

As we unlock the secrets of the human genome (the complete set of human genes), we are learning that nearly all diseases have a genetic component. Some diseases are caused by mutations that are inherited from the parents and are present in an individual at birth, like sickle cell disease. Other diseases are caused by acquired mutations in a gene or group of genes that occur during a person's life. Such mutations are not inherited from a parent, but occur either randomly or due to some environmental exposure (such as cigarette smoke). These include many cancers, as well as some forms of neurofibromatosis.

A genetic disorder is a disease caused in whole or in part by a change in the DNA sequence away from the normal sequence. Genetic disorders can be caused by a mutation in one gene (monogenic disorder), by mutations in multiple genes (multifactorial inheritance disorder), by a combination of gene mutations and environmental factors, or by damage to chromosomes (changes in the number or structure of entire chromosomes, the structures that carry genes).

As we unlock the secrets of the human genome (the complete set of human genes), we are learning that nearly all diseases have a genetic component. Some diseases are caused by mutations that are inherited from the parents and are present in an individual at birth, like sickle cell disease. Other diseases are caused by acquired mutations in a gene or group of genes that occur during a person's life. Such mutations are not inherited from a parent, but occur either randomly or due to some environmental exposure (such as cigarette smoke). These include many cancers, as well as some forms of neurofibromatosis.


نسخ التيلومير

Because eukaryotic chromosomes are linear, DNA replication comes to the end of a line in eukaryotic chromosomes. As you have learned, the DNA polymerase enzyme can add nucleotides in only one direction. In the leading strand, synthesis continues until the end of the chromosome is reached however, on the lagging strand there is no place for a primer to be made for the DNA fragment to be copied at the end of the chromosome. This presents a problem for the cell because the ends remain unpaired, and over time these ends get progressively shorter as cells continue to divide. The ends of the linear chromosomes are known as telomeres, which have repetitive sequences that do not code for a particular gene. As a consequence, it is telomeres that are shortened with each round of DNA replication instead of genes. For example, in humans, a six base-pair sequence, TTAGGG, is repeated 100 to 1000 times. The discovery of the enzyme telomerase (Figure 9.11) helped in the understanding of how chromosome ends are maintained. The telomerase attaches to the end of the chromosome, and complementary bases to the RNA template are added on the end of the DNA strand. Once the lagging strand template is sufficiently elongated, DNA polymerase can now add nucleotides that are complementary to the ends of the chromosomes. Thus, the ends of the chromosomes are replicated.

Figure 9.11 The ends of linear chromosomes are maintained by the action of the telomerase enzyme.

Telomerase is typically found to be active in germ cells, adult stem cells, and some cancer cells. For her discovery of telomerase and its action, Elizabeth Blackburn (Figure 9.12) received the Nobel Prize for Medicine and Physiology in 2009.

Figure 9.12 Elizabeth Blackburn, 2009 Nobel Laureate, was the scientist who discovered how telomerase works. (credit: U.S. Embassy, Stockholm, Sweden)

التيلوميراز غير نشط في الخلايا الجسدية البالغة. تستمر الخلايا الجسدية البالغة التي تخضع للانقسام الخلوي في تقصير التيلوميرات الخاصة بها. This essentially means that telomere shortening is associated with aging. In 2010, scientists found that telomerase can reverse some age-related conditions in mice, and this may have potential in regenerative medicine. 1 Telomerase-deficient mice were used in these studies these mice have tissue atrophy, stem-cell depletion, organ system failure, and impaired tissue injury responses. Telomerase reactivation in these mice caused extension of telomeres, reduced DNA damage, reversed neurodegeneration, and improved functioning of the testes, spleen, and intestines. Thus, telomere reactivation may have potential for treating age-related diseases in humans.


9.2: Chromosome Abnormalities in Humans - Biology

In mammalian cells, the p-arm of many acrocentric chromosomes carry nucleolar organising regions (NORs) which contain genes coding for ribosomal RNA. This is true for all five pairs of acrocentrics in human cells.

CHROMOSOME ANOMALIES: CONSTITUTIONAL versus ACQUIRED, HOMOGENEOUS versus MOSAIC, NUMERICAL versus STRUCTURAL

A chromosome anomaly can be:

    على سبيل المثال 1: a constitutional anomaly having occurred in a parental gamete (e.g. + 21) will be found in each of the cells of the resulting child (homogeneous trisomy 21).

ملحوظة: In practice, when an acquired anomaly is said homogeneous, it only means that no normal cell was karyotyped within the scored sample.

MOSAIC

    على سبيل المثال 1: A non-disjunction (e.g. + 21) having occurred in the zygote after a few cell divisions: Only some of the embryo cells (and later, of the child’s cells) will carry the anomaly (46, XY/47, XY, +21).

* A chromosome anomaly can be:

CHROMOSOME ANOMALIES - MECHANISMS AND NOMENCLATURE

1 - Homogeneous due to meiotic non-disjunction (Figure)

    non disjunction in first meiotic division produces 4 unbalanced gametes.

Table: Zygotes produced for each type gamete: Empty boxes indicate a non-viable conceptus. Boxes XX and XY with ° are normal zygotes from normal gametes. Boxes with * are normal zygotes from unbalanced gametes.

الأمشاجا ص XXYYY XXXYYXXYXXYY
ا XXY* XX*XYYXXYXXYY
XXXY-XX-XXY XYYXXXXXYYXXXY
XXXX*XXYXXXXXXYXXYYXXXXXXXXY
XXXXXXXXXYXXXXXXXXY XXXXX
XXXXXXXXXXXXYXXXXX

2 - Homogenous due to a fertilisation anomaly

    digyny: non-expulsion of the 2nd polar body.

Note: Viability of the two daughter cells may differ. In the above-mentioned trisomy 21 example, the clone monosomic for 21 is non-viable and has disappeared.

ملحوظة: Mosaicism is frequent in malignancies, either because normal cells can still be karyotyped, or because the malignant clone produces sub-clones with additional anomalies (clonal evolution).

Visually, chromosomes can appear to break, and broken ends can rejoin in various ways:

retinoblastoma . Normal individuals carry 2 functional copies, but one of these can be inactivated by mutation or removal (loss of heterozygosity) and the cell continues normal function through the normal allele (which is now acting as a tumour suppressor gene). Loss of the second allele by removal (or mutation) leads to the formation of the tumour."

ملحوظة: Many of the structural aberrations formed are cell lethal, and are soon eliminated from the cell population. Of those that survive and are transmitted, the most frequent are translocations, small inversions and deletions.

ملحوظة: Rearranged chromosomes that are transmitted are called derivative chromosomes (der) and they are numbered according to the centromere they carry. Thus a reciprocal translocation between chromosome 7 and chromosome 14 will result in a der(7) and a der(14).

B - Main structural anomalies (Figure)

1 - Reciprocal translocation

Transmission to descendants (constitutional anomalies)

At meiosis, where there is pairing of homologous chromosome segments (normal chromosomes form a bivalent), followed by crossing-over, translocations may form a quadrivalent (tetravalent, in Greek) and this leads to segregation problems. At meiosis anaphase I, chromosomes separate without centromere separation this separation occurs at anaphase 2. Segregation of chromatids in the case of a quadrivalent (Figure) can be according the following:

ملحوظة There will be no mechanical transmission problems at mitosis.

ملحوظة: Reciprocal and Complex translocations can also occur in somatic cells at any time after birth they are particularly frequent in cancer processes.


الحلول الصحية من رعاتنا

United States. CDC. "Facts About Down Syndrome." <https://www.cdc.gov/ncbddd/birthdefects/downsyndrome.html>.

United States. المعهد القومي للقلب والرئة والدم. "Cystic Fibrosis." <https://www.nhlbi.nih.gov/health-topics/cystic-fibrosis>.

United States. National Human Genome Research Institute. "Frequently Asked Questions About Genetic Disorders." <https://www.genome.gov/19016930/faq-about-genetic-disorders/>.

Top Genetic Disease Related Articles

Alpha-1 Antitrypsin Deficiency

سرطان الثدي

Breast cancer is an invasive tumor that develops in the mammary gland. Breast cancer is detected via mammograms, breast self-examination (BSE), biopsy, and specialized testing on breast cancer tissue. Treatment of breast cancer may involve surgery, radiation, hormone therapy, chemotherapy, and targeted therapy. Breast cancer risk may be lowered by managing controllable risk factors.

What you should know about breast cancer

  • Breast cancer is the most common cancer among American women.
  • One in every eight women in the United States develops breast cancer.
  • There are many types of breast cancer that differ in their capability of spreading (metastasize) to other body tissues.
  • The causes of breast cancer are unknown, although medical professionals have identified a number of risk factors.
  • There are many different types of breast cancer.
  • Breast cancer symptoms and signs include
    • a lump in the breast or armpit,
    • bloody nipple discharge,
    • inverted nipple,
    • orange-peel texture or dimpling of the breast's skin (peau d'orange),
    • breast pain or sore nipple,
    • swollen lymph nodes in the neck or armpit, and
    • a change in the size or shape of the breast or nipple.
    • Breast cancer can also be symptom free, which makes following national screening recommendations an important practice.

    Homocysteine (Normal and Elevated Levels Blood Test)

    Elevated homocysteine levels in the blood called hyperhomocysteinemia, is a sign that the body isn't producing enough of the amino acid homocysteine. is a rare and serious condition that may be inherited (genetic). People with homocystinuria die at an early age. Symptoms of hyperhomocysteinemia include developmental delays, osteoporosis, blood clots, heart attack, heart disease, stroke, and visual abnormalities.

    There are other causes of hyperhomocysteinemia, for example, alcoholism.

    Supplementing the diet with folic acid and possibly vitamins B6 and B12 supplements can lower homocysteine levels. Currently there is no direct proof that taking folic acid and B vitamins lower homocysteine levels and prevent heart attacks and strokes. Talk to your doctor if you feel you need to have your homocysteine blood levels checked.


    الازدواجية والحذف

    Figure 6. This individual with cri-du-chat syndrome is shown at two, four, nine, and 12 years of age. (credit: Paola Cerruti Mainardi)

    بالإضافة إلى فقدان أو اكتساب كروموسوم كامل ، قد يتضاعف جزء الكروموسومات أو يُفقد. غالبًا ما ينتج عن الازدواجية والحذف ذرية تبقى على قيد الحياة ولكنها تظهر تشوهات جسدية وعقلية. قد تندمج مقاطع الكروموسومات المضاعفة مع الكروموسومات الموجودة أو قد تكون حرة في النواة. Cri-du-chat (from the French for “cry of the cat”) is a syndrome associated with nervous system abnormalities and identifiable physical features that result from a deletion of most of 5p (the small arm of chromosome 5) (Figure 6). يُصدر الأطفال الذين لديهم هذا النمط الجيني صرخة مميزة عالية النبرة يعتمد عليها اسم الاضطراب.


    What are the Different Types of Chromosome Disorders?

    Chromosomes are thread-shaped structures that are found in cells of living organisms and that contain DNA, a nucleic acid that contains the genetic instructions for those organisms. A chromosome disorder can be caused by an alteration in the number of chromosomes in a cell's nucleus or by an alteration in the structure of a chromosome. The different types of human chromosome disorders that are caused by a change in the number of chromosomes include Down syndrome, Patau syndrome, Edward's syndrome, Klinefelter syndrome and Turner's syndrome. Changes in the structure of chromosomes — by either deletion, inversion, translocation or duplication — can cause chromosome disorders such as fragile X or a condition called cri du chat.

    Changes in Chromosome Number

    Most human cells contain 23 pairs of chromosomes, for a a total of 46. When sex cells are produced, these pairs normally separate, which is called disjunction. A sex cell, or a gamete, thus has 23 chromosomes when this happens as it should. Sometimes, however, a pair will not separate — which is called nondisjunction — giving one gamete too many chromosomes and another too few. When these abnormal sex cells are involved in fertilization, the resulting cell will have the wrong number of chromosomes.

    If the cell has too many chromosomes, this is called polyploidy. Often, the cell only has one extra copy of a certain chromosome. In humans, it has three copies instead of two, so it is called a trisomic cell. If the cell has one copy of a chromosome, it is called a monosomic cell.

    Nondisjunctions in human cells are relatively common. The results are often lethal to the fetus, so it usually doesn't survive. There are several of these types of chromosome disorders that do not prevent the baby from being born, however.

    In Down syndrome, an extra chromosome 21 is present, so it is also called trisomy 21. The effects range from moderate to severe, and people who have Down syndrome have characteristic facial features, a short stature and heart defects. They often suffer from respiratory diseases, have a shorter life span and have some degree of mental retardation.

    Patau syndrome results from a trisomy of chromosome 13. It causes severe eye, brain and circulatory defects. Cleft palate is often a result, and these children rarely live longer than a few months.

    Children who have Edward’s syndrome also live for only a few months, in most cases. This is because all of their organs are affected in some way. Edward's syndrome is caused by trisomy 18.

    In people who have Klinefelter’s syndrome, the sex-determining chromosomes — normally XX for females and XY for males — are one Y chromosome and two X chromosomes. These individuals are male, but the presence of an extra X chromosome causes body proportions that are female and smaller testes, with no sperm production. Similar chromosome disorders result in XYY males or XXYY males, but their effects are much different and can vary widely in their nature and their degree.

    Children who have Turner’s syndrome have only one X chromosome and no Y chromosome, so they have only 45 chromosomes. This is the only monosomy that is not always lethal in humans, although it usually results in miscarriage. These babies who are born are female, but they are small in stature and do not mature sexually.

    Changes in Chromosome Structure

    Chromosome disorders also can be caused by changes in the structure of chromosomes. During a deletion, a part of the chromosome is lost, causing a loss of the genes on that portion of the chromosome. Cri du chat, which means "cry of the cat," is a chromosome disorder that is caused by the deletion of part of chromosome 5. It results in severe mental retardation and a very small head with unusual features. A child who has this condition typically has a distinct cry that sounds like an upset cat.

    During an inversion, a portion of the chromosome breaks off and reattaches in the inverted position, causing the sequence of the genes on that portion to be reversed. The genetic information is the same, but the characteristics that are affected by those genes might be changed. If a portion of a chromosome breaks off and reattaches at a different point on the same chromosome, or to a different chromosome, a translocation has occurred. This also can cause changes in the characteristics of the individual, depending on what moved where.

    A duplication occurs when a portion of the chromosome is doubled, resulting in a repetition of the gene sequence. The most common form of mental retardation in humans is caused by a duplication at the tip of the X chromosome. People who have fragile X can have more than 700 repeats instead of the usual 29 seen in normal X chromosomes.


    CAREER CONNECTION

    Geneticists Use Karyograms to Identify Chromosomal Aberrations

    The karyotype is a method by which traits characterized by chromosomal abnormalities can be identified from a single cell. To observe an individual’s karyotype, a person’s cells (like white blood cells) are first collected from a blood sample or other tissue. In the laboratory, the isolated cells are stimulated to begin actively dividing. A chemical is then applied to the cells to arrest mitosis during metaphase. The cells are then fixed to a slide.

    The geneticist then stains chromosomes with one of several dyes to better visualize the distinct and reproducible banding patterns of each chromosome pair. Following staining, chromosomes are viewed using bright-field microscopy. An experienced cytogeneticist can identify each band. In addition to the banding patterns, chromosomes are further identified on the basis of size and centromere location. To obtain the classic depiction of the karyotype in which homologous pairs of chromosomes are aligned in numerical order from longest to shortest, the geneticist obtains a digital image, identifies each chromosome, and manually arranges the chromosomes into this pattern (Figure 1).

    At its most basic, the karyogram may reveal genetic abnormalities in which an individual has too many or too few chromosomes per cell. Examples of this are Down syndrome, which is identified by a third copy of chromosome 21, and Turner syndrome, which is characterized by the presence of only one X chromosome in women instead of two. Geneticists can also identify large deletions or insertions of DNA. For instance, Jacobsen syndrome, which involves distinctive facial features as well as heart and bleeding defects, is identified by a deletion on chromosome 11. Finally, the karyotype can pinpoint translocations , which occur when a segment of genetic material breaks from one chromosome and reattaches to another chromosome or to a different part of the same chromosome. Translocations are implicated in certain cancers, including chronic myelogenous leukemia.

    By observing a karyogram, geneticists can actually visualize the chromosomal composition of an individual to confirm or predict genetic abnormalities in offspring even before birth.

    Nondisjunctions, Duplications, and Deletions

    Of all the chromosomal disorders, abnormalities in chromosome number are the most easily identifiable from a karyogram. تشمل اضطرابات عدد الكروموسومات تكرار أو فقدان الكروموسومات بأكملها ، بالإضافة إلى التغيرات في عدد المجموعات الكاملة من الكروموسومات. They are caused by nondisjunction , which occurs when pairs of homologous chromosomes or sister chromatids fail to separate during meiosis. The risk of nondisjunction increases with the age of the parents.

    Nondisjunction can occur during either meiosis I or II, with different results (Figure 2). If homologous chromosomes fail to separate during meiosis I, the result is two gametes that lack that chromosome and two gametes with two copies of the chromosome. إذا فشلت الكروماتيدات الشقيقة في الانفصال أثناء الانقسام الاختزالي الثاني ، فإن النتيجة هي مشيج واحد يفتقر إلى ذلك الكروموسوم ، واثنين من الأمشاجات العادية مع نسخة واحدة من الكروموسوم ، ومشيج واحد مع نسختين من الكروموسوم.

    الشكل 2: Following meiosis, each gamete has one copy of each chromosome. Nondisjunction occurs when homologous chromosomes (meiosis I) or sister chromatids (meiosis II) fail to separate during meiosis.

    An individual with the appropriate number of chromosomes for their species is called euploid in humans, euploidy corresponds to 22 pairs of autosomes and one pair of sex chromosomes. An individual with an error in chromosome number is described as aneuploid , a term that includes monosomy (loss of one chromosome) or trisomy (gain of an extraneous chromosome). Monosomic human zygotes missing any one copy of an autosome invariably fail to develop to birth because they have only one copy of essential genes. Most autosomal trisomies also fail to develop to birth however, duplications of some of the smaller chromosomes (13, 15, 18, 21, or 22) can result in offspring that survive for several weeks to many years. يعاني الأفراد Trisomic من نوع مختلف من عدم التوازن الجيني: زيادة في جرعة الجينات. Cell functions are calibrated to the amount of gene product produced by two copies (doses) of each gene adding a third copy (dose) disrupts this balance. The most common trisomy is that of chromosome 21, which leads to Down syndrome. Individuals with this inherited disorder have characteristic physical features and developmental delays in growth and cognition. The incidence of Down syndrome is correlated with maternal age, such that older women are more likely to give birth to children with Down syndrome (Figure 3).

    الشكل 3: The incidence of having a fetus with trisomy 21 increases dramatically with maternal age.


    Structural abnormalities

    Structural abnormalities of the autosomes are even more common in the population than are numerical abnormalities and include translocations of large pieces of chromosomes, as well as smaller deletions, insertions, or rearrangements. Indeed, about 5 percent of all cases of Down syndrome result not from classic trisomy 21 but from the presence of excess chromosome 21 material attached to the end of another chromosome as the result of a translocation event. If balanced, structural chromosomal abnormalities may be compatible with a normal phenotype, although unbalanced chromosome structural abnormalities can be every bit as devastating as numerical abnormalities. Furthermore, because many structural defects are inherited from a parent who is a balanced carrier, couples who have one pregnancy with a structural chromosomal abnormality generally are at significantly increased risk above the general population to repeat the experience. Clearly, the likelihood of a recurrence would depend on whether a balanced form of the structural defect occurs in one of the parents.

    Even a small deletion or addition of autosomal material—too small to be seen by normal karyotyping methods—can produce serious malformations and intellectual disability. مثال واحد هو cri du chat (French: “cry of the cat”) syndrome, which is associated with the loss of a small segment of the short arm of chromosome 5. Newborns with this disorder have a “mewing” cry like that of a cat. Intellectual disability is usually severe.


    شاهد الفيديو: التشوهات الكروموسومية (شهر نوفمبر 2021).