Download - 7. Kromosomske Anomalije-promjena Broja 01
-
KROMOSOMSKE ANOMALIJE
PROMJENE BROJA KROMOSOMAKROMOSOMSKE ABERACIJE
PROMJENE STRUKTURE KROMOSOMA
-
CITOGENETIKA
Grana genetike koja povezuje kromosomske promjene sa odreenim osobinama organizma ukljuujui i razliite bolesti ovjeka
Analiziranje broja i strukture kromosoma Morfologija kromosoma: metacentrian; submetacentrian,
akrocentrian (13,14,15,21,22 u ovjeka) i telocentrian(nema u kromosomskom komplementu ovjeka)
MetacentrianTelocentrian TelocentrianAkrocentrian
Krai krak kromosoma, p
Dui krak kromosoma, q
-
Kromosomske anomalije predstavljaju veliku promjenu u genomu: promjena broja kromosoma i promjena strukture kromosoma
Pojam mutacija najee se odnosi na genske ili tokaste mutacije
1/400 novoroenadi nosi neku kromosomsku anomaliju
U zdravih plodnih mukaraca je 10% spermija abnormalno zbog neke kromosomske anomalije
Od 20% spontano pobaenih plodova, nosi neku kromosomsku anomaliju
-
PROMJENA BROJA KROMOSOMA
1. EUPLOIDIJA promjena broja kromosoma koja zahvaa sve kromosome u setu
2. ANEUPLOIDIJA promjena broja kromosoma koja zahvaa pojedine kromosome u setu
-
EUPLOIDIJA
MONOPLOIDI (HAPLOIDI) organizmi koji imaju jedan set kromosoma
Nastaju iz neoploene jajne stanice (trutovi) ili iz peluda (kultura antera, kultura peluda razvijaju se haploidne biljke)
Trut
-
POLIPLOIDIJA
Poliploidi imaju tri ili vie setova kromosomaKod takvih organizama javlja se nekoliko problema:
1. Genska neravnotea (primjerice humani triploidnifetus ima ansu 1/106 da preivi do roenja kada obino nastupa smrt zbog mnogobrojnih fiziolokih i anatomskih defekata)
2. Ako postoji spolno-determinirajui kromosomski mehanizam bit e naruen poliploidijom
3. Mejozom poliploida nastaju nebalansirane gamete(u neparnim poliploidima npr. 3n, dva od tri kromosoma se pare i nastaju bivalent i univalent; ponekad nastaju trivalenti; neparni poliploidi su sterilni, a parni su fertilni najee!)
-
OBILJEAVANJE:
x = osnovni broj razliitih kromosoma u setu n = broj kromosoma u gameti 2n = broj kromosoma u zigoti U diploida vrijedi n = x, pa stoga broj kromosoma
neke vrste piemo npr. 2n = 2x = 14
Poliploidni niz ako je x = 7 2n = 3x = 21 TRIPLOID 2n = 4x = 28 TETRAPLOID 2n = 5x = 35 PENTAPLOID 2n = 6x = 42 HEKSAPLOID ......
-
Poliploidija je ograniena na biljno carstvo 30-80% svih cvjetnica su poliploidne: kultivirani
krumpir, Solanum tuberosum 2n = 4x = 48; u roda Triticum osnovni broj kromosoma x = 7, a javljaju se vrste koje su 2n, 4n i 6n; u krizantema s osnovnim brojem x = 9 javljaju se vrste koje su 2n, 4n, 6n, 8n i 10n
95% mahovina je poliploidno U gljiva i golosjemenjaa poliploidija je rijetka
pojava
Poliplodija je vrlo rijetka u ivotinja, stoga se broj kromosoma vrste oznaava 2n = ..
-
S obzirom na porijeklo poliploide dijelimo na autopoliploide i alopoliploide
AUTOPOLIPLOIDI poliploidi sa vie od dva seta kromosoma koji se javljaju unutar iste vrste
Nastaju spontanim udvostruavanjem kromosoma, najee zbog nefunkcije diobenog vretena u mejozi zbog ega nastaju nereducirane gamete
Mogu nastati i somatskim udvostruavanjem kromosoma nakon oplodnje; to se dogaa spontano ili moe biti inducirano temperaturnim ili fizikim okom, raznim kemikalijama (kolhicin!)
-
Somatsko udvostruavanje kromosoma
-
Parenje kromosoma u mejozi autopoliploida
Bivalenti
Trivalenti
Kvadrivalenti
-
Kvadrivalent
TrivalentiBivalenti
-
Vijabilnegamete
-
Primjeri za autopoliploide:
abnjak, Ranunculus ficaria, 2n = 4x = 322n = 5x = 402n = 6x = 48
Zumbul, Hyacinthus orientalis, 2n = 3x = 242n = 4x = 32
Jabuka, Malus pumila, 2n = 3x =51
Ako je primjerice grana neke diploidne biljne vrste tetraploidna, u njenim e cvjetovima nastati nereducirane (2n) gamete; tetraploidno tkivo u ovom je sluaju nastalo somatskim udvostruavanjem kromosoma diploidnog tkiva
-
ALOPOLIPLOIDI poliploidi porijeklom iz vie vrsta
Najee nastaju hibridizacijom, krianjem srodnih diploidnih ili poliploidnih vrsta
duhan, Nicotiana tabacum, 2n = 4x = 48 nastao je krianjem dviju vrsta: N. sylvestris i N.tomentosiformis
Vrsta Primula kewensis, 2n = 4x = 36 nastala je krianjem dviju vrsta: P. floribunda i P. verticillata
Penica, Triticum aestivum, 2n = 6x = 42 nastala je krianjem triju vrsta
-
N. tabacum P. kewensis
T. aestivum
-
Porijeklo kultivirane aloheksaploidne penice
-
SOMATSKA HIBRIDIZACIJA U BILJAKA
Fertilni hibridi izmeu razliitih biljnih vrsta mogu nastati fuzijom somatskih stanica u uvjetima in vitro i na taj se nain moe preskoiti normalni spolni ciklus
Npr. fuzija protoplasta dviju divljih vrsta duhana u kulturi Nakon izolacije hibridnih stanica, iz njih se mogu razviti
hibridne biljice s izdankom i listovima, ali bez korijena Korijen se moe nacijepiti, pa se razvijaju kompletne
hibridne biljke koje su fertilne (razvijaju sjemenke) Paraseksualna hibridizacija Ovakva hibridizacija omoguava kombiniranje genetikog
materijala razliitih vrsta koje se prirodno ne kriaju zbog reproduktivnih barijera
Na taj nain nastaju nove vrste s najpovoljnijim karakteristikama oba roditelja: otpornost na bolesti, poveani prinos itd.
-
Stanice lista
Selekcija hibridnih stanica pomou specijalne podloge
Kultura stanicaRegenerirani izdanak biljice
Nacjepljivanje korijena na izdanak
Odrasle biljke
-
POSLJEDICE I ZNAENJE POLIPLOIDIJE
Poliploidni organizmi vrlo su vani u prirodi jer utjeu na fiziologiju i razvoj, genetiku varijabilnost, mejozu i razmnoavanje
Zbog svojih su svojstava u mogunosti naseljavati nova i razliita stanita
Poliploidi imaju vei habitus: vee jezgre, stanice; sporije rastu (dulje generacijsko vrijeme), drukije reagiraju na faktore okolia (bolja i bra prilagodba na noveuvjete okolia)
-
1. Kod autoploiploida je vea uestalost heterozigotnostiProblemi u parenju i segregaciji kromosoma tijekom mejozeGamete su esto nebalansirane (nevijabilne) pa se te vrste razmnoavaju nespolno
2. Kod alopoliploida koji nastaju krianjem razliitih vrsta genomi nisu homologni pa je F1 generacija uvijek sterilna; tek nakon udvostruavanja kromosoma mogue je normalno parenje i segregacija kromosoma1928. Ruski genetiar Karpechenko je prvi pokazao na koji se nain iz sterilnog hibrida moe dobiti fertilni alopoliploid
Poliploidija se koristi u poljoprivredi za proizvodnju varijeteta bez sjemenki (npr. triploidne lubenice nemaju sjemenke) i varijeteta s jumbo plodovima (npr. jumbo Mcintosh jabuke su tetraploidne)
-
Sterilni F1 hibrid
Udvostruavanje kromosoma
Fertilni alotetraploid
-
POLIPLOIDIJA U IVOTINJA
Iako se javlja u nekih vrsta gutera, riba pa i nekih beskraljenjaka, ipak je poliploidija uspjena evolucijska strategija samo u biljnom carstvu
Zato? Veina ivotinja ima spolno determinirajue
kromosomske mehanizme koje poliploidija jako remeti Biljke se mogu razmnoavati i vegetativno to im ostavlja
dovoljno vremena za spontano udvostruavanje kromosoma u tjelesnim stanicama, te tako nastaju fertilni amfidiploidi
Mnoge biljke oprauju kukci ili vjetar, pa stoga imaju veu ansu za hibridizaciju to je kod ivotinja ogranieno zbog razliitih mehanizama
-
U ljudi je poliploidija letalna Oko 4% spontano pobaenih plodova su triploidni
to kazuje da je triploidija najea kromosomska anomalija (uz trisomiju) koja uzrokuje pobaaj
Tetraploidni embriji se najee ne mogu razviti do fetusa
Nekoliko triploidnih fetusa ivjelo je nakon roenja nekoliko sati, a poznato je i par sluajeva koji su preivjeli nekoliko godina, no kasnije je otkriveno da se radilo o mozaicizmu
Poliploidne ivotinjske vrste mogu se dobiti eksperimentalno, npr. vinska muica, dudov svilac
-
Triploidni kariotip
-
ANEUPLOIDIJA
Promjena koja zahvaa pojedine kromosome u setu: stanica moe imati viak ili manjak jednog i vie kromosoma
2n = 2x + 1 TRISOMIK2n = 2x + 2 TETRASOMIK2n = 2x 1 MONOSOMIK2n = 2x 2 NULISOMIK
-
PORIJEKLO ANEUPLOIDIJE
Aneuploidija moe nastati nepravilnom segregacijom kromosoma u mejozi poliploida, posebno u vrsta s neparnim brojem kromosoma
Aneuploidija nastaje NERAZDVAJANJEM (nondisjunction) kromosoma (AI) ili kromatida(AII ili anafaza mitoze) zbog greke u funkciji diobenog vretena
Nerazdvajanje je najei nain nastanka aneuploidije u ljudi
-
POSLJEDICE ANEUPLOIDIJE
Aneuploidija uzrokuje neravnoteu u kromosomskom komplementu to najee rezultira abnormalnim fenotipom
Stupanj abnormalnosti ovisi o tome koji je kromosom u viku ili u manjku
Openito govorei manjak kromosoma je tetniji od vika
-
ANEUPLOIDIJA U OVJEKA
Najee zahvaa spolne kromosome; takva neravnotea rezultira razliitim abnormalnostima u razvoju koje u principu nisu letalne
1. TURNEROV SINDROM, 45, XO jedina monosomija koja u ovjeka preivljava; spolno nezrele i sterilne enske osobe, normalne inteligencije, nerazvijenih jajnika, niskog rasta.Simptomi su pripisani jednostrukoj dozi gena koji su u zdravih ena zastupljeni dvostruko (geni na oba kromosoma X u pseudoautosomalnoj regiji koji se ne inaktiviraju: ZFX i RPS4Y gen za jedan od ribosomskih proteina)
-
1938. Endokrinolog Henry Turner
- jedini aneuploidni sindrom koji nije povezan sa starou majke
Niski rast Karakteristine crte lica
Nabor vrata
Bez menstruacije
Slabi razvoj grudiju
-
Zanimljivo je pogledati razliku u kompenzaciji doze u ljudi i mieva koji imaju iste gene
U mieva su geni ZFX i RPS4Y inaktivirani u enke, te imaju ogranienu aktivnost na Y kromosomu
Stoga je pretpostavka da e kariotip X0 u mia biti bez negativnog uinka
U ljudi je prenatalni mortalitet Turnerovogsindroma 99%, dok kod mieva to nije sluaj to govori o razliitim mehanizmima kompenzacije doze specifinih gena
-
Klinefelterov sindrom, 47, XXY Sindrom 47, XYY (1965. Jacobsov sindrom
otkrila Patricia Jacobs) fertilni mukarci normalnog fenotipa koji pokazuju devijantnost u ponaanju i asocijalni su
48, XXXY trisomija X kromosoma 49, XXXXY tetrasomija X kromosoma oba
kariotipa imaju iste abnormalnosti kao i Klinefelterov sindrom; mogunost toleriranja vika X kromosoma vjerojatno je posljedica inaktivacije X kromosoma
-
Klinefelterov sindrom
-
ANEUPLOIDIJA AUTOSOMA
Najea je trisomija 21. kromosoma ili Down-ovsindrom (mongoloidi; 1/700 ivih poroda)
To su mentalno retardirane osobe s odreenim fizikim osobinama (niski rast, iroka i kratka lubanja, mongoloidno postavljene oi, nabor koe u stranjem dijelu vrata); imaju kongenitalnu bolest srca i visoki rizik od akutne leukemije
1866. Dr. John Langdon Down prvi opisao taj sindrom
To je prvi humani sindrom povezan s kromosomskim poremeajem (dr. Jerome Lejeunne, 1959., Pariz)
-
93% Downovog sindroma nastaje zbog nerazdvajanja u mejozi
Kromosom 21 zapravo je najmanji kromosom ovjeka (1,5% ukupnog genetikog materijala humanog kromosomskog komplementa) to objanjava zato je upravo trisomija tog kromosoma najea u novoroenadi
Novija molekularna istraivanja dovela su do otkria regije na kromosomu 21 koja je odgovorna za D.s. to daje nadu da bi se u budunosi ovaj sindrom mogao lijeiti ili izbjei
Sindrom najee nastaje zbog nerazdvajanja u oogenezi na to utjee starost majke
Oocite enkog novoroeneta su po porodu u profazi I; to su oocite due u profazi I podlonije su nerazdvajanju
Budui da prva mejotska dioba ne zavrava dok folikul ne sazrije, to znai da neka oocita moe ekati godinama prije nego to krene u mejozu
-
S druge strane, spermatogonije su stalni izvor spermatocitakoje ulaze u mejozu
Novija istraivanja pokazuju da do nerazdvajanja moe doi i tijekom spermatogeneze
Nerazdvajanje 21. kromosoma moe se dogoditi i u mitozi; ako se dogodi tijekom prve mitotske diobe zigote nastat e dvije aneuploidne stanice: jedna e biti trisomik, a druga monosomik za 21. kromosom; budui da stanica bez jednog kromosoma ne moe preivjeti, sve se stanice i organizam razvijaju iz stanice koja je trisomik pa nastaje Downov sindrom
Ako do nerazdvajanja doe kasnije, u organizmu e biti i diploidnih stanica i trisominih stanica to daje mozaik
Oko 1-2% D.s. su mozaici kod kojih jaina simptoma ovisi o tome kada je tijekom razvoja dolo do nerazdvajanja, te koje je tkivo zahvaeno
Trisomija 21. se javlja i u impanzi, a simptomi su isti kao u ljudi
-
Starost majke i uestalost poroda s D.s.
-
Trisomija 22. - uzrokuje mentalnu retardaciju, zastoj u rastu, rascijepljeno nepce; stupanj preivljavanja je relativno visok
Trisomije 8., 9., 13. i 18. kromosoma prate razliite abnormalnosti kostura i mozga te drugi poremeaji; mortalitet je visok u ranom djetinjstvu; veina trisomija je letalna za embrij ili fetus
Trisomija 18. ili Edward-ov sindrom (1/1000) veinom zahvaa enski spol, mortalitet 80-90% do druge godine ivota, izgledaju poput patuljaka s malim nosom i ustima te abnormalnim ukama, mentalno su retardirani
Trisomija 13. ili Patau-ov sindrom (1/20000) visoki mortalitet u prvoj godini ivota, rascjep usne i nepca, kongenitalna bolest srca, polidaktilijai jaka mentalna retardacija
-
Parcijalna trisomija 22. cat eye syndrome
Edwardov sindrom trisomija 18.
-
Patau-ov sindrom trisomija 13.
-
PRENATALNA DIJAGNOSTIKA
1. AMNIOCENTEZA - citogenetika analiza stanica fetusa iz plodove vode oko 15-16. tjedna gestacije (1966. prvi puta uspjeno napravljena); kultura stanica fetusa; kariotipizacija 20 stanica; biokemijska analiza amnionsketekuine (proteini, enzimi); otkrije se oko 400 od vie od 5000 poznatih kromosomskih i biokemijskih defekata
2. TEST KORIONSKIH RESICA (cvs) stanice korionskihresica uzimaju se oko 10. tjedna gestacije i odmah analiziraju; nije tako precizna metoda
3. SORTIRANJE FETALNIH STANICA IZ MAJINE CIRKULACIJE od 1957. se zna da fetalne stanice ulaze u majinu cirkulaciju; te se stanice mogu sortirati specijalnom metodom
-
Amniocenteza Sakupljanje fetalnih stanica
iz majine krvi
Test korionskih resica
Normalni kariotipfetusa
-
SAETAK
Kromosomske anomalije obuhvaaju promjene broja i strukture kromosoma
Promjene broja kromosoma zahvaaju sve kromosome u setu (POLIPLOIDIJA) ili pojedine kromosome u setu (ANEUPLOIDIJA)
Poliploidija je vrlo esta u biljnom carstvu, a letalna je za ivotinje
Poliploidi su ovisno o porijeklu auto- ili alopoliploidi Aneuploidija je esta u ljudi, naroito trisomija
KROMOSOMSKE ANOMALIJEPROMJENA BROJA KROMOSOMAEUPLOIDIJAPOLIPLOIDIJAS obzirom na porijeklo poliploide dijelimo na autopoliploide i alopoliploideSOMATSKA HIBRIDIZACIJA U BILJAKAPOSLJEDICE I ZNAENJE POLIPLOIDIJEPOLIPLOIDIJA U IVOTINJAANEUPLOIDIJAPORIJEKLO ANEUPLOIDIJEPOSLJEDICE ANEUPLOIDIJEANEUPLOIDIJA U OVJEKAANEUPLOIDIJA AUTOSOMAPRENATALNA DIJAGNOSTIKASAETAK