9. Classificação de mutações

A variabilidade mutacional ocorre no caso do aparecimento de mutações - alterações persistentes no genótipo (ou seja, moléculas de DNA), que podem afetar cromossomos inteiros, suas partes ou genes individuais.
As mutações podem ser benéficas, prejudiciais ou neutras. De acordo com classificação moderna as mutações são geralmente divididas nos seguintes grupos.
1. Mutações genômicas associada a uma alteração no número de cromossomas. De particular interesse é a POLYPLOIDIA - um aumento múltiplo no número de cromossomos. A ocorrência de poliploidia está associada a uma violação do mecanismo de divisão celular. Em particular, a não disjunção de cromossomos homólogos durante a primeira divisão da meiose leva ao aparecimento de gametas com um conjunto 2n de cromossomos.
A poliploidia é generalizada em plantas e muito menos frequentemente em animais (lombrigas, bichos-da-seda, alguns anfíbios). Organismos poliplóides tendem a ser mais tamanho grande, síntese aprimorada de substâncias orgânicas, o que os torna especialmente valiosos para o trabalho de reprodução.
2. Mutações cromossômicas- estes são rearranjos de cromossomos, uma mudança em sua estrutura. Parcelas separadas cromossomos podem ser perdidos, duplicados, mudar sua posição.
Assim como as mutações genômicas, as mutações cromossômicas desempenham um papel grande papel dentro processos evolutivos.
3. Mutações genéticas associada a uma mudança na composição ou sequência de nucleotídeos de DNA dentro de um gene. As mutações genéticas são as mais importantes de todas as categorias de mutação.
A síntese de proteínas é baseada na correspondência entre o arranjo de nucleotídeos em um gene e a ordem dos aminoácidos em uma molécula de proteína. A ocorrência de mutações genéticas (alterações na composição e sequência de nucleotídeos) altera a composição das proteínas enzimáticas correspondentes e, como resultado, leva a alterações fenotípicas. As mutações podem afetar todas as características da morfologia, fisiologia e bioquímica dos organismos. Muitos doenças hereditárias os seres humanos também são causados ​​por mutações genéticas.
Mutações em condições naturais são raras - uma mutação de um gene específico por 1000-100000 células. Mas o processo de mutação continua constantemente, há um acúmulo constante de mutações nos genótipos. E se levarmos em conta que o número de genes no corpo é grande, podemos dizer que nos genótipos de todos os organismos vivos há um número significativo de mutações genéticas.
As mutações são o maior fator biológico que determina a enorme variabilidade hereditária dos organismos, que fornece material para a evolução.

1. De acordo com a natureza da mudança no fenótipo, as mutações podem ser bioquímicas, fisiológicas, anatômicas e morfológicas.

2. De acordo com o grau de adaptabilidade, as mutações são divididas em benéficas e prejudiciais. Nocivo - pode ser letal e causar a morte do organismo mesmo em desenvolvimento embrionário.

3. As mutações são diretas e reversas. Estes últimos são muito menos comuns. Normalmente, uma mutação direta está associada a um defeito na função do gene. A probabilidade de uma mutação secundária em lado reverso no mesmo ponto é muito pequeno, outros genes sofrem mutações com mais frequência.

As mutações são mais frequentemente recessivas, uma vez que as dominantes aparecem imediatamente e são facilmente "rejeitadas" pela seleção.

4. De acordo com a natureza da mudança no genótipo, as mutações são divididas em gênicas, cromossômicas e genômicas.

Mutações genéticas ou pontuais - uma mudança em um nucleotídeo em um gene em uma molécula de DNA, levando à formação de um gene anormal e, conseqüentemente, a uma estrutura anormal de proteína e ao desenvolvimento de uma característica anormal. Mutação de Geneé o resultado de um "erro" na replicação do DNA.

Mutações cromossômicas - mudanças na estrutura dos cromossomos, rearranjos cromossômicos. Os principais tipos de mutações cromossômicas podem ser distinguidos:

a) deleção - perda de um segmento cromossômico;

b) translocação - a transferência de parte dos cromossomos para outro cromossomo não homólogo, como resultado - uma mudança no grupo de ligação de genes;

c) inversão - rotação de um segmento cromossômico em 180°;

d) duplicação - duplicação de genes em determinada região do cromossomo.

Mutações cromossômicas levam a uma mudança no funcionamento dos genes e são importantes na evolução de uma espécie.

Mutações genômicas - alterações no número de cromossomos em uma célula, o aparecimento de um extra ou perda de um cromossomo como resultado de uma violação na meiose. Um aumento múltiplo no número de cromossomos é chamado de poliploidia. Este tipo de mutação é comum em plantas. Muitas plantas cultivadas são poliplóides em relação aos seus ancestrais selvagens. Um aumento nos cromossomos em um ou dois em animais leva a anomalias no desenvolvimento ou morte do organismo.

Conhecendo a variabilidade e as mutações em uma espécie, pode-se prever a possibilidade de seu aparecimento em espécies relacionadas, o que é importante na reprodução.

10. Fenótipo e genótipo - suas diferenças

O genótipo é a totalidade de todos os genes de um organismo, que são sua base hereditária.
Fenótipo - a totalidade de todos os sinais e propriedades de um organismo que são revelados no processo desenvolvimento individual nessas condições e são o resultado da interação do genótipo com um complexo de fatores de ambiente externo.
O fenótipo no caso geral é o que pode ser visto (cor do gato), ouvido, sentido (cheiro), assim como o comportamento do animal.
Em um animal homozigoto, o genótipo corresponde ao fenótipo, mas em um animal heterozigoto não.
Cada espécie tem seu próprio fenótipo único. É formado de acordo com a informação hereditária embutida nos genes. No entanto, dependendo das mudanças no ambiente externo, o estado dos sinais varia de organismo para organismo, resultando em diferenças individuais- variabilidade.
45. Monitoramento citogenético na pecuária.

A organização do controle citogenético deve ser baseada em uma série de princípios básicos. 1. É necessário organizar uma troca rápida de informações entre instituições que tratam de questões de controle citogenético, para isso é necessário criar um banco de dados único que inclua informações sobre portadores de patologia cromossômica. 2. inclusão de informações sobre as características citogenéticas do animal nos documentos de reprodução. 3. A compra de sémen e material reprodutor do estrangeiro deve ser efectuada apenas com a apresentação de certificado citogenético.

O exame citogenético nas regiões é realizado usando informações sobre a prevalência de anormalidades cromossômicas em raças e linhagens:

1) raças e linhagens nas quais são registrados casos de patologia cromossômica transmitida por herança, bem como descendentes de portadores de anormalidades cromossômicas na ausência de passaporte citogenético;

2) raças e linhagens não estudadas citogenéticamente;

3) todos os casos de distúrbios de reprodução em massa ou patologia genética de natureza obscura.

Em primeiro lugar, os touros e machos destinados à reparação do rebanho, bem como a criação de animais jovens das duas primeiras categorias, estão sujeitos a exame. As aberrações cromossômicas podem ser divididas em duas grandes classes: 1. constitucionais - inerentes a todas as células, herdadas dos pais ou surgidas no processo de maturação dos gametas, e 2. somáticas - surgindo em células individuais durante a ontogênese. Levando em conta a natureza genética e a manifestação fenotípica das anormalidades cromossômicas, os animais que as carregam podem ser divididos em quatro grupos: 1) portadores de anomalias hereditárias com predisposição a uma diminuição das qualidades reprodutivas em uma média de 10%. Teoricamente, 50% dos descendentes herdam a patologia. 2) portadores de anomalias hereditárias, levando a uma diminuição acentuada da reprodução (30-50%) e patologia congênita. Cerca de 50% dos descendentes herdam a patologia.

3) Animais com anomalias de novo levando a patologia congênita (monossomia, trissomia e polissomia no sistema de autossomos e cromossomos sexuais, mosaicismo e quimerismo). Na grande maioria dos casos, esses animais são estéreis. 4) Animais com instabilidade cariotípica aumentada. A função reprodutiva é reduzida, a predisposição hereditária é possível.

46. ​​pleiotropia (ação múltipla de genes)
A ação pleiotrópica dos genes é a dependência de várias características de um gene, ou seja, a ação múltipla de um gene.
O efeito pleiotrópico de um gene pode ser primário ou secundário. Na pleiotropia primária, o gene exibe seu efeito múltiplo.
Na pleiotropia secundária, há uma expressão fenotípica primária de um gene, seguida por um processo gradual de alterações secundárias que levam a múltiplos efeitos. Na pleiotropia, um gene, atuando em uma característica principal, também pode mudar, modificar a manifestação de outros genes e, portanto, o conceito de genes modificadores foi introduzido. Os últimos aumentam ou enfraquecem o desenvolvimento de traços codificados pelo gene "principal".
Indicadores da dependência do funcionamento de inclinações hereditárias nas características do genótipo são penetrância e expressividade.
Considerando a ação dos genes, seus alelos, é necessário levar em conta a influência modificadora do ambiente em que o organismo se desenvolve. Tal flutuação de classes durante a divisão dependendo das condições ambientais é chamada de penetrância - a força da manifestação fenotípica. Assim, a penetrância é a frequência de manifestação do gene, o fenômeno do aparecimento ou ausência de uma característica em organismos que são idênticos em genótipo.
A penetrância varia consideravelmente entre os genes dominantes e recessivos. Pode ser completo, quando o gene aparece em 100% dos casos, ou incompleto, quando o gene não aparece em todos os indivíduos que o contêm.
A penetrância é medida pela porcentagem de organismos com uma característica fenotípica do número total de portadores examinados dos alelos correspondentes.
Se o gene estiver completo, independentemente meio Ambiente, determina a manifestação fenotípica, então tem uma penetrância de 100 por cento. No entanto, alguns genes dominantes aparecem com menos regularidade.

Efeitos múltiplos ou pleiotrópicos de genes estão associados ao estágio de ontogenia em que os alelos correspondentes aparecem. Quanto mais cedo o alelo aparecer, maior será o efeito da pleiotropia.

Dado o efeito pleiotrópico de muitos genes, pode-se supor que alguns genes muitas vezes atuam como modificadores da ação de outros genes.

47. Biotecnologias modernas na pecuária. O uso da seleção - valor genético (art. eixos; transp. Feto).

Transferência de embriões

Desenvolvimento de um método para inseminação artificial de animais de fazenda e sua uso pratico forneceu grande sucesso no domínio do melhoramento da genética animal. A utilização deste método, combinada com o armazenamento a longo prazo da semente congelada, abriu a possibilidade de obter dezenas de milhares de descendentes de um produtor por ano. Esta técnica resolve essencialmente o problema uso racional produtores na prática da pecuária.

Quanto às fêmeas, os métodos tradicionais de criação de animais permitem que você obtenha apenas alguns filhotes durante a vida. Nível baixo a reprodução nas fêmeas e um longo intervalo de tempo entre gerações (6-7 anos em bovinos) limitam o processo genético na pecuária. Os cientistas veem a solução para esse problema no uso do método de transplante de embriões. A essência do método é que as fêmeas geneticamente excepcionais são liberadas da necessidade de gerar um feto e alimentar a prole. Além disso, eles são estimulados a aumentar a produção de ovos, que são então removidos na fase de embriões iniciais e transplantados para receptores geneticamente menos valiosos.

A tecnologia de transplante de embriões inclui links básicos como indução de superovulação, inseminação artificial de um doador, extração de embriões (cirúrgicos ou não cirúrgicos), avaliação de sua qualidade, armazenamento de curto ou longo prazo e transplante.

Estimulação da superovulação. Mamíferos fêmeas nascem com um grande número (várias dezenas e até centenas de milhares) de células germinativas. A maioria deles morre gradualmente como resultado de atresia folicular. Apenas um pequeno número de folículos primordiais tornam-se antrais durante o crescimento. No entanto, quase todos os folículos em crescimento respondem à estimulação gonadotrópica, o que os leva à maturação final. O tratamento de fêmeas com gonadotrofinas na fase folicular do ciclo sexual ou na fase lútea do ciclo em combinação com a indução da regressão do corpo lúteo pela prostaglandina F 2 (PGF 2) ou seus análogos leva à ovulação múltipla ou a chamada superovulação.

Gado. A indução da superovulação em fêmeas bovinas é realizada por tratamento com gonadotrofinas, hormônio folículo-estimulante (FSH) ou soro sanguíneo de égua de potro (FFS), a partir do 9-14º dia do ciclo sexual. 2-3 dias após o início do tratamento, os animais são injetados com prostaglandina F 2a ou seus análogos para causar a regressão do corpo lúteo.

Devido ao fato de que os prazos de ovulação em animais tratados hormonalmente aumentam, a tecnologia de sua inseminação também muda. Inicialmente, a inseminação múltipla de vacas com doses múltiplas de sêmen foi recomendada. Normalmente, 50 milhões de espermatozóides vivos são introduzidos no início da caça e a inseminação é repetida após 12-20 horas.

Extração de embriões. Os embriões bovinos chegam do oviduto ao útero entre o 4º e o 5º dia após o início do estro (entre o 3º e o 4º dia após a ovulação),

Devido ao fato de que a extração não cirúrgica só é possível a partir dos chifres do útero, os embriões são removidos não antes do 5º dia após o início da caça.

Apesar dos excelentes resultados obtidos com a extração cirúrgica de embriões de bovinos, esse método é ineficiente - relativamente caro, inconveniente para uso em condições de produção.

A recuperação não cirúrgica de embriões consiste no uso de um cateter.

O momento mais ideal para a recuperação do embrião é de 6 a 8 dias após o início do estro, uma vez que os blastocistos precoces dessa idade são mais adequados para congelamento e podem ser transplantados não cirurgicamente com alta eficiência. A vaca doadora é usada 6-8 vezes por ano, removendo 3-6 embriões.

Em ovinos e suínos, a recuperação não cirúrgica de embriões não é possível
devido à dificuldade de passagem do cateter pelo colo uterino até os cornos uterinos. Um
mas a cirurgia nestas espécies animais é relativamente simples
e não longo.

Transferência de embriões. Paralelamente ao desenvolvimento do método cirúrgico para recuperação de embriões em bovinos, progressos significativos também foram feitos na transferência não cirúrgica de embriões. Eles coletam fresco meio nutriente(coluna 1,0-1,3 cm de comprimento), depois uma pequena bolha de ar (0,5 cm) e depois o volume principal do meio com o embrião (2-3 cm). Depois disso, um pouco de ar (0,5 cm) e um meio nutriente (1,0-1,5 cm) são sugados. A palheta com o embrião é colocada no cateter Cass e mantida em termostato a 37°C até o transplante. Ao pressionar a haste do cateter, o conteúdo do canudo é espremido junto com o embrião para o corno uterino.

Armazenamento de embriões. A aplicação do método de transplante de embriões exigiu o desenvolvimento métodos eficazes seu armazenamento no período entre a extração e o transplante. NO condições de trabalho os embriões geralmente são recuperados pela manhã e transferidos no final do dia. O tampão fosfato é usado para armazenar os embriões durante esse período, com algumas modificações ao adicionar soro fetal bovino e ao temperatura do quarto ou uma temperatura de 37°C.

As observações mostram que os embriões bovinos podem ser cultivados in vitro por até 24 horas sem uma diminuição perceptível em seu enxerto subsequente.

O transplante de embriões suínos cultivados por 24 horas é acompanhado de enxerto normal.

A sobrevivência dos embriões pode ser aumentada até certo ponto resfriando-os abaixo da temperatura corporal. A sensibilidade dos embriões ao resfriamento depende do tipo de animal.

Os embriões de porco são especialmente sensíveis ao frio. Até agora, não foi possível manter a viabilidade de embriões suínos nos estágios iniciais de desenvolvimento após resfriá-los abaixo de 10-15°C.

Embriões de bovinos nos estágios iniciais de desenvolvimento também são muito sensíveis ao resfriamento a 0°C.

Experimentos anos recentes possibilitou determinar a relação ótima entre a taxa de resfriamento e descongelamento de embriões bovinos. Descobriu-se que se os embriões são resfriados lentamente (1°C/min) a uma temperatura muito baixa (abaixo de -50°C) e então transferidos para nitrogênio líquido, eles também requerem descongelamento lento (25°C/min ou mais lento). . O descongelamento rápido de tais embriões pode causar reidratação osmótica e destruição. Se os embriões forem congelados lentamente (1°C/min) apenas a -25 e 40°C e depois transferidos para nitrogênio líquido, eles podem ser descongelados muito rapidamente (300°C/min). Neste caso, a água residual, quando transferida para nitrogênio líquido, se transforma em um estado vítreo.

A identificação desses fatores levou a uma simplificação do procedimento de congelamento e descongelamento de embriões bovinos. Em particular, os embriões, como o esperma, são descongelados em água morna a 35°C por 20 s imediatamente antes do transplante sem o uso de equipamento especial com uma determinada taxa de aumento de temperatura.

Fertilização de ovos fora do corpo de um animal

O desenvolvimento de um sistema de fertilização e garantia dos estágios iniciais de desenvolvimento de embriões de mamíferos fora do corpo do animal (in vitro) é de grande importância na solução de uma série de problemas científicos e questões práticas com o objetivo de melhorar a eficiência da criação de animais.

Para tanto, são necessários embriões em fase inicial de desenvolvimento, que só podem ser retirados por métodos cirúrgicos dos ovidutos, o que é trabalhoso e não fornece um número suficiente de embriões para esse trabalho.

A fertilização de óvulos de mamíferos in vitro inclui as seguintes etapas principais: maturação dos oócitos, capacitação dos espermatozoides, fertilização e provisão de estágios iniciais de desenvolvimento.

Maturação do oócito in vitro. Número grande células germinativas nos ovários de mamíferos, em particular em bovinos, ovinos e suínos com alto potencial genético, representam uma fonte de enorme potencial para a capacidade reprodutiva desses animais em acelerar o progresso genético em comparação com a utilização das possibilidades de ovulação normal. Nessas espécies animais, como em outros mamíferos, o número de ovócitos que ovulam espontaneamente durante o cio é apenas uma pequena fração dos milhares de ovócitos presentes no ovário ao nascimento. O restante dos ovócitos se regenera dentro do ovário ou comumente sofre atresia. Naturalmente, surgiu a questão de saber se era possível isolar oócitos dos ovários por processamento adequado e realizar sua fertilização adicional fora do corpo do animal. Atualmente, nenhum método foi desenvolvido para usar todo o estoque de oócitos nos ovários de animais, mas um número significativo de oócitos pode ser obtido a partir de folículos cavitários para sua posterior maturação e fertilização fora do corpo.

Atualmente, apenas a maturação in vitro de oócitos bovinos encontrou aplicação na prática. Os oócitos são obtidos dos ovários das vacas após o abate dos animais e por extração intravital, 1-2 vezes por semana. No primeiro caso, os ovários são retirados dos animais após o abate, entregues ao laboratório em um recipiente termostatizado por 1,5-2,0 horas.No laboratório, os ovários são lavados duas vezes com tampão fosfato fresco. Os oócitos são extraídos de folículos com diâmetro de 2-6 mm por sucção ou corte do ovário em placas. Os oócitos são coletados em meio TCM 199 com adição de 10% de soro sanguíneo de uma vaca no cio, depois são lavados duas vezes e apenas os oócitos com cumulus compacto e citoplasma homogêneo são selecionados para posterior maturação in vitro.

NO recentemente desenvolveram um método para extração intravital de oócitos de ovários de vacas usando aparelho ultrassônico ou laparoscópio. Neste caso, os oócitos são aspirados de folículos com diâmetro de pelo menos 2 mm, 1-2 vezes por semana do mesmo animal. Em média, 5-6 oócitos por animal são obtidos uma vez. Menos de 50% dos oócitos são adequados para maturação in vitro.

Um valor positivo - apesar do baixo rendimento de oócitos, a cada extração a possibilidade de uso repetido do animal.

Capacitação espermática. Um marco importante no desenvolvimento do método de fertilização em mamíferos foi a descoberta do fenômeno da capacitação dos espermatozoides. Em 1951 M. K. Chang e ao mesmo tempo G.R. Austin descobriu que a fertilização em mamíferos ocorre apenas se o esperma estiver no oviduto do animal por várias horas antes da ovulação. Com base em observações sobre a penetração de espermatozóides de ratos em vários momentos após o acasalamento, Austin introduziu o termo capacitação. Significa que alguns mudanças fisiológicas antes que o espermatozóide adquira a capacidade de fertilizar.

Vários métodos têm sido desenvolvidos para capacitar espermatozoides ejaculados de animais domésticos. Um meio com alta força iônica foi usado para remover proteínas da superfície dos espermatozoides que parecem inibir a capacitação espermática.

No entanto, o método de capacitação de espermatozóides usando heparina recebeu o maior reconhecimento (J. Parrish et al., 1985). Palhas com sêmen de touro congelado são descongeladas em banho-maria a 39°C por 30-40 s. Aproximadamente 250 µl de sêmen descongelado são colocados em camadas sob 1 ml de meio de capacitação. O meio de capacitação consiste em um meio tiróide modificado, sem íons de cálcio. Após incubação por uma hora, a camada superior do meio com um volume de 0,5-0,8 ml, contendo a maioria dos espermatozoides móveis, é removida do tubo e lavada duas vezes por centrifugação a 500 g por 7-10 minutos. Após 15 minutos de incubação com heparina (200 µg/ml), a suspensão é diluída até uma concentração de 50 milhões de espermatozoides por ml.

Fertilização in vitro e provisão de estágios iniciais de desenvolvimento embrionário. A fertilização de ovos em mamíferos ocorre nos ovidutos. Isso torna difícil para o pesquisador estudar as condições ambientais em que o processo de fertilização ocorre. Portanto, um sistema de fertilização in vitro seria uma ferramenta analítica valiosa para estudar os fatores bioquímicos e fisiológicos envolvidos no sucesso do acasalamento dos gametas.

Aplique o seguinte esquema de fertilização in vitro e cultivo de embriões iniciais de gado. A fertilização in vitro é realizada em uma gota de meio de tireóide modificado. Após a maturação in vitro, os oócitos são parcialmente limpos das células do cumulus expandido circundantes e transferidos em uma microgota de cinco oócitos cada. Uma suspensão de esperma de 2-5 µl é adicionada ao meio com oócitos para atingir uma concentração de gota de esperma de 1-1,5 milhões/ml. 44-48 horas após a inseminação, é determinada a presença de esmagamento do oócito. Os embriões são então colocados em uma monocamada de células epiteliais para desenvolvimento adicional dentro de 5 dias.

Transferências de embriões interespécies e produção de animais quiméricos

É geralmente aceito que uma transferência de embriões bem sucedida só pode ser realizada entre fêmeas da mesma espécie. O transplante de embriões, por exemplo, de ovelhas para cabras e vice-versa, é acompanhado do enxerto, mas não termina com o nascimento da prole. Em todas as gestações interespécies causa direta o aborto é uma violação da função da placenta, aparentemente devido à reação imunológica do organismo materno a antígenos estranhos do feto. Essa incompatibilidade pode ser superada pela obtenção de embriões quiméricos por microcirurgia.

Primeiro, animais quiméricos foram obtidos combinando blastômeros de embriões da mesma espécie. Para este propósito, embriões de ovelhas quiméricos complexos foram obtidos combinando embriões de 2, 4, 8 células de 2-8 pais.

Os embriões foram introduzidos em ágar e transferidos para ovidutos de ovelhas ligados para desenvolver o estágio inicial de blastocisto. Blastocistos de desenvolvimento normal foram transplantados em receptores e cordeiros vivos foram obtidos, a maioria dos quais se revelou quimérico de acordo com análise de sangue e sinais externos.

Quimeras também foram obtidas em bovinos (G. Brem et al., 1985) pela combinação de metades de embriões de 5-6,5 dias de idade. Cinco dos sete bezerros obtidos após a transferência não cirúrgica de embriões agregados não apresentaram sinais de quimerismo.

Clonagem de animais

O número de descendentes de um indivíduo, via de regra, é pequeno em animais superiores, e o complexo específico de genes que determina alta produtividade raramente ocorre e sofre alterações significativas nas gerações subsequentes.

Obter gêmeos idênticos é de grande importância para a pecuária. Por um lado, aumenta a produção de bezerros de um doador e, por outro lado, aparecem gêmeos geneticamente idênticos.

A possibilidade de divisão microcirúrgica de embriões de mamíferos em estágios iniciais de desenvolvimento em duas ou mais partes, de modo que cada uma subsequentemente se desenvolva em organismo individual, foi expresso há várias décadas.

Com base nesses estudos, pode-se supor que uma diminuição acentuada no número de células embrionárias é o principal fator que reduz a capacidade desses embriões se desenvolverem em blastocistos viáveis, embora o estágio de desenvolvimento em que ocorre a divisão seja de pouca importância.

Atualmente, uma técnica simples é usada para dividir embriões em vários estágios de desenvolvimento (da mórula tardia ao blastocisto eclodido) em duas partes iguais.

Uma técnica de separação simples também foi desenvolvida para embriões suínos de 6 dias de idade. Neste caso, a massa celular interna do embrião é cortada com uma agulha de vidro.

A maioria das informações sobre rearranjos cromossômicos que causam alterações e anormalidades fenotípicas ou corporais foi obtido como resultado de estudos de genótipo (localização de genes em cromossomos glândulas salivares) da mosca-das-frutas comum. Apesar do fato de que muitas doenças humanas são de natureza hereditária, apenas uma pequena parte delas é conhecida de forma confiável por ser causada por anormalidades cromossômicas. Somente a partir de observações de manifestações fenotípicas podemos concluir que ocorreram certas mudanças em genes e cromossomos.

Cromossomos são moléculas de ácido desoxirribonucleico (DNA) dispostas em uma dupla hélice, formando base química hereditariedade. Especialistas acreditam que os distúrbios cromossômicos ocorrem como resultado de um rearranjo da ordem ou do número de genes nos cromossomos. Os genes são grupos de átomos que compõem as moléculas de DNA. Como se sabe, as moléculas de DNA determinam a natureza das moléculas de ácido ribonucleico (RNA), que atuam como "entregadores" da informação genética que determina a estrutura e a função dos tecidos orgânicos.

A substância genética primária, o DNA, atua através do citoplasma, que atua como catalisador na alteração das propriedades das células, formando pele e músculos, nervos e veias de sangue, ossos e tecido conjuntivo, além de outras células especializadas, mas sem permitir alterações nos próprios genes durante esse processo. Em quase todos os estágios da construção de um organismo, muitos genes estão envolvidos e, portanto, não é necessário que cada característica física seja o resultado da ação de um único gene.

Distúrbio cromossômico

Uma variedade de anormalidades cromossômicas pode resultar dos seguintes fatores estruturais e quantitativos violações:

Quebra de cromossomos. Rearranjos cromossômicos podem ser causados ​​por exposição a raios X, radiação ionizante, possivelmente raios cósmicos, bem como muitos outros, ainda desconhecidos para nós, fatores bioquímicos ou ambientais.

Raios X. Pode causar quebra cromossômica; durante o rearranjo, um segmento ou segmentos destacados de um cromossomo podem ser perdidos, resultando em uma mutação ou alteração fenotípica. Torna-se possível expressar um gene recessivo que causa um determinado defeito ou anomalia, uma vez que o alelo normal (gene pareado no cromossomo homólogo) é perdido e, como resultado, não consegue neutralizar o efeito do gene defeituoso.

Cruzamento. Pares de cromossomos homólogos são torcidos em uma espiral como minhocas durante o acasalamento e podem quebrar em qualquer ponto homólogo (ou seja, no mesmo nível formando um par de cromossomos). Durante a meiose, cada par de cromossomos se separa para que apenas um cromossomo de cada par entre no óvulo ou espermatozóide resultante. Quando ocorre uma quebra, a extremidade de um cromossomo pode ser unida à extremidade quebrada do outro cromossomo, e os dois pedaços restantes de cromossomos são amarrados. Como resultado, dois cromossomos completamente novos e diferentes são formados. Esse processo é chamado atravessando.

Duplicação/falta de genes. Durante a duplicação, uma seção de um cromossomo se rompe e se liga a um cromossomo homólogo, dobrando o grupo de genes já existentes nele. A aquisição de um grupo adicional de genes por um cromossomo geralmente causa menos danos do que a perda de genes por outro cromossomo. Além disso, com um resultado favorável, as duplicações levam à formação de uma nova combinação hereditária. Cromossomos com uma região terminal perdida (e falta de genes localizados nela) podem levar a mutações ou alterações fenotípicas.

Translocação. Segmentos de um cromossomo são transferidos para outro cromossomo não homólogo, causando a esterilidade do indivíduo. Nesse caso, qualquer manifestação fenotípica negativa não pode ser transmitida às gerações subsequentes.

Inversão. O cromossomo se quebra em dois ou mais lugares e seus segmentos são invertidos (girados 180°) antes de se unirem na mesma ordem para formar todo o cromossomo reconstruído. Esta é a forma mais comum e mais importante de rearranjar genes na evolução das espécies. No entanto, o novo híbrido pode se tornar um isolante porque é estéril quando cruzado com a forma original.

efeito de posição. Nos casos de alteração na posição de um gene no mesmo cromossomo, alterações fenotípicas podem ser detectadas nos organismos.

Poliploidia. Falhas no processo de meiose (divisão de redução cromossômica em preparação para a reprodução), que são então encontradas na célula germinativa, podem dobrar o número normal de cromossomos nos gametas (espermatozóides ou óvulos).

As células poliplóides estão presentes em nosso fígado e alguns outros órgãos, geralmente sem causar nenhum dano perceptível. Quando a poliploidia se manifesta na presença de um único cromossomo "extra", o aparecimento deste último no genótipo pode levar a alterações fenotípicas graves. Esses incluem síndrome de Down, em que cada célula contém um cromossomo 21 adicional.

Entre os pacientes com diabetes há uma pequena porcentagem de nascimentos com complicações em que esse autossomo extra (cromossomo não sexual) causa peso e crescimento insuficientes do recém-nascido e atrasa o desenvolvimento físico e mental subsequente. Pessoas com síndrome de Down têm 47 cromossomos. Além disso, o 47º cromossomo adicional causa neles uma síntese excessiva de uma enzima que destrói o aminoácido essencial triptofano, encontrado no leite e necessário para o funcionamento normal das células cerebrais e a regulação do sono. Apenas em uma pequena porcentagem dos nascidos com a síndrome, esta doença é definitivamente hereditária.

Diagnóstico de doenças cromossômicas

As malformações congênitas são defeitos estruturais ou morfológicos persistentes de um órgão ou parte dele que ocorrem no útero e interrompem as funções do órgão afetado. Pode haver grandes defeitos que levam a problemas médicos, sociais ou cosméticos significativos (hérnia espinhal, fissura labiopalatina) e pequenos, que são pequenos desvios na estrutura do órgão que não são acompanhados por uma violação de sua função (epicanto , frênulo curto da língua, deformidade da aurícula, lobo acessório da veia não pareada).

Distúrbios cromossômicos são divididos em:

Grave (requer intervenção médica urgente);

moderadamente grave (requer tratamento, mas não ameaça a vida do paciente).

As malformações congênitas são um grupo grande e muito diversificado de condições, sendo as mais comuns e representando maior valor deles, são eles:

anencefalia (ausência de um cérebro grande, parcial ou ausência completa ossos da abóbada craniana);

hérnia craniocerebral (protrusão do cérebro através de um defeito nos ossos do crânio);

herniação da medula espinhal (protrusão medula espinhal através de um defeito na coluna);

hidrocefalia congênita (acúmulo excessivo de líquido dentro do sistema ventricular do cérebro);

lábio leporino com ou sem fenda palatina;

anoftalmia/microftalmia (ausência ou subdesenvolvimento do olho);

transposição dos grandes vasos;

malformações do coração;

atresia/estenose esofágica (falta de continuidade ou estreitamento do esôfago);

atresia do ânus (falta de continuidade do canal anorretal);

hipoplasia renal;

extrofia da bexiga;

hérnia diafragmática (protrusão dos órgãos abdominais no tórax através de um defeito no diafragma);

redução de malformações dos membros (membros totais ou parciais).

Os sinais característicos de anomalias congênitas são:

Caráter congênito (sintomas e sinais desde o nascimento);

uniformidade das manifestações clínicas em vários membros da família;
persistência dos sintomas a longo prazo;

a presença de sintomas incomuns (múltiplas fraturas, subluxação do cristalino e outros);

multiplicidade de lesões de órgãos e sistemas do corpo;

resistência ao tratamento.

Vários métodos são usados ​​para diagnosticar malformações congênitas. O reconhecimento de malformações externas (lábio leporino, palato) é baseado em exame clínico do paciente, que é o principal aqui, e geralmente não causa dificuldades.

Malformações órgãos internos(coração, pulmões, rins e outros) requerem métodos adicionais estudos, como não há sintomas específicos para eles, as queixas podem ser exatamente as mesmas das doenças comuns desses sistemas e órgãos.

Esses métodos incluem todos os métodos usuais que também são usados ​​​​para diagnosticar patologia neurológica:

métodos de feixe (radiografia, tomografia computadorizada, ressonância magnética, ressonância magnética, diagnóstico de ultrassom);

endoscópica (broncoscopia, fibrogastroduodenoscopia, colonoscopia).

Usado para diagnosticar defeitos métodos genéticos pesquisa: citogenética, molecular-genética, bioquímica.

Atualmente, as malformações congênitas podem ser detectadas não apenas após o nascimento, mas também durante a gravidez. O principal é o exame de ultrassom do feto, com o qual são diagnosticados defeitos externos e defeitos dos órgãos internos. Dos outros métodos para diagnosticar defeitos durante a gravidez, são utilizadas biópsia de vilo corial, amniocentese, cordocentese, o material resultante é submetido a estudos citogenéticos e bioquímicos.

Os distúrbios cromossômicos são classificados de acordo com os princípios da sequência linear dos genes e estão na forma de deleção (falta), duplicação (duplicação), inversão (reversão), inserção (inserção) e translocação (movimento) dos cromossomos. Sabe-se agora que quase todos os distúrbios cromossômicos são acompanhados de atraso no desenvolvimento (psicomotor, mental, físico), além disso, podem ser acompanhados pela presença de malformações congênitas.

Essas alterações são típicas para anomalias de autossomos (1 - 22 pares de cromossomos), menos frequentemente para gonossomas (cromossomos sexuais, 23 pares). No primeiro ano de vida de uma criança, muitos deles podem ser diagnosticados. As principais são a síndrome do grito de gato, síndrome de Wolf-Hirshhorn, síndrome de Patau, síndrome de Edwards, síndrome de Down, síndrome do olho de gato, síndrome de Shereshevsky-Turner, síndrome de Klinefelter.

Anteriormente, o diagnóstico de doenças cromossômicas era baseado no uso de métodos tradicionais análise citogenética, esse tipo de diagnóstico permitiu julgar o cariótipo - o número e a estrutura dos cromossomos humanos. Neste estudo, algumas anormalidades cromossômicas permaneceram não reconhecidas. Atualmente, métodos fundamentalmente novos para o diagnóstico de distúrbios cromossômicos foram desenvolvidos. Estes incluem: sondas de DNA cromossômicas específicas, um método de hibridização modificado.

Prevenção de distúrbios cromossômicos

Atualmente, a prevenção destas doenças é um sistema de medidas a vários níveis, que visam reduzir a frequência de nascimentos de crianças com esta patologia.

Disponível três níveis preventivos, a saber:

Nível primário: são realizados antes da concepção de uma criança e visam eliminar as causas que podem causar defeitos congênitos ou anomalias cromossômicas, ou fatores de risco. As atividades deste nível incluem um conjunto de medidas destinadas a proteger uma pessoa da ação de fatores nocivos, melhorar o estado do meio ambiente, testar a mutagenicidade e teratogenicidade de produtos alimentícios, aditivos alimentares, medicamentos, proteção trabalhista para mulheres em indústrias perigosas e similares. Depois que a relação entre o desenvolvimento de certas malformações e uma deficiência de ácido fólico no corpo de uma mulher foi revelada, foi proposto usá-lo como profilático para todas as mulheres em idade reprodutiva 2 meses antes da concepção e 2-3 meses após a concepção. Também as medidas preventivas incluem a vacinação das mulheres contra a rubéola.

Prevenção secundária: visa identificar o feto afetado, seguido de interrupção da gravidez ou, se possível, tratamento do feto. A prevenção secundária pode ser em massa (exame ultrassonográfico de gestantes) e individual (aconselhamento genético médico de famílias em risco de ter um filho doente, que estabelece um diagnóstico preciso de uma doença hereditária, determina o tipo de herança da doença na família, calcula o risco de recorrência da doença na família, determina o método mais eficaz de prevenção familiar).

Nível terciário de prevenção: implica a implementação de medidas terapêuticas destinadas a eliminar as consequências de uma malformação e suas complicações. Pacientes com anomalias congênitas graves são forçados a consultar um médico por toda a vida.

5.2. Mutações cromossômicas

As mutações cromossômicas são divididas em duas categorias: 1) mutações associadas a alterações no número de cromossomos no cariótipo (às vezes também são chamadas de aberrações numéricas ou mutações genômicas); 2) mutações que consistem em alterações na estrutura de cromossomos individuais (aberrações estruturais).

Alterações no número de cromossomos. Eles podem ser expressos além do conjunto diplóide inicial de cromossomos (2n) de um ou mais conjuntos haploides (n), o que leva ao surgimento da poliploidia (triploidia, 3n, tetraploidia, 4n, etc.). Também é possível adicionar ou perder um ou mais cromossomos, resultando em aneuploidia (heteroploidia). Se a aneuploidia está associada à perda de um cromossomo (fórmula 2n-1), é costume falar de monossomia; a perda de um par de cromossomos homólogos (2n-2) leva à nulisomia; quando um cromossomo (2n + 1) é adicionado ao conjunto diplóide, ocorre a trissomia. Nos casos em que há um aumento no conjunto de dois e mais cromossomos (mas menor que o número haplóide), o termo "polissemia" é usado.

A poliploidia é muito comum em alguns grupos de plantas. A obtenção de variedades poliplóides de plantas cultivadas é uma tarefa importante da prática de melhoramento, pois com o aumento da ploidia, o valor econômico dessas plantas aumenta (folhas, caules, sementes, frutos aumentam). Por outro lado, a poliploidia é bastante rara em animais dióicos, pois neste caso o equilíbrio entre cromossomos sexuais e autossomos é muitas vezes perturbado, o que leva à infertilidade dos indivíduos ou à letalidade (morte do organismo). Em mamíferos e humanos, os poliplóides resultantes, como regra, morrem nos estágios iniciais da ontogenia.

A aneuploidia é observada em muitas espécies de organismos, especialmente em plantas. As trissomias de algumas plantas agrícolas também têm certo valor prático, enquanto as monossomias e a nulisomia muitas vezes levam à inviabilidade do indivíduo. As aneuploidias humanas são a causa de patologia cromossômica grave, que se manifesta em violações graves desenvolvimento do indivíduo, sua deficiência, muitas vezes terminando na morte precoce do organismo em um determinado estágio da ontogênese (resultado letal). As doenças cromossômicas humanas serão consideradas com mais detalhes na subseção. 7.2.

As causas de poliploidia e aneuploidia estão associadas a violações da divergência do complexo diplóide de cromossomos (ou cromossomos de pares individuais) de células parentais em células filhas durante a meiose ou mitose. Assim, por exemplo, se uma pessoa durante a oogênese tem uma não disjunção de um par de autossomos da célula mãe com um cariótipo normal (46, XX), então a formação de ovos com cariótipos mutantes 24 ,X e 22X. Portanto, quando tais óvulos são fertilizados por espermatozoides normais (23,X ou 23,X), podem surgir zigotos (indivíduos) com trissomia. (47, XX quer 47 ,XY) e com monossomia (45,XX ou 45,XY) para o autossomo correspondente. Na fig. 5.1 é dado esquema geral possíveis violações a oogênese no estágio de reprodução das células diplóides primárias (durante a divisão mitótica da ovogônia) ou durante a maturação dos gametas (durante a divisão da meiose), levando ao surgimento de zigotos triplóides (ver Fig. 3.4). Efeitos semelhantes serão observados com distúrbios apropriados da espermatogênese.

Se os distúrbios acima afetarem as células em divisão mitótica nos estágios iniciais do desenvolvimento embrionário (embriogênese), os indivíduos aparecerão com sinais de mosaicismo (mosaico), ou seja, tendo células normais (diplóides) e células aneuplóides (ou poliplóides).

Atualmente, vários agentes são conhecidos, por exemplo, de alta ou Baixas temperaturas, alguns produtos químicos chamados "venenos mitóticos" (colchicina, heteroauxina, acenaftol, etc.), que perturbam trabalho normal aparelho de divisão celular em plantas e animais, evitando

conclusão normal do processo de segregação cromossômica em anáfase e telófase. Com esses agentes, condições experimentais recebem células poliploides e aneuploides de diferentes eucariotos.

Alterações na estrutura dos cromossomas (aberrações estruturais). As aberrações estruturais são rearranjos intracromossômicos ou intercromossômicos que ocorrem quando os cromossomos se quebram sob a influência de mutagênicos ambientais ou como resultado de violações no mecanismo de crossing over, levando a uma troca genética incorreta (desigual) entre cromossomos homólogos após o "corte" enzimático de seus conjugados regiões.

Os rearranjos intracromossômicos incluem deleções (deficiências), i.e. perdas seções individuais cromossomos, duplicações (duplicações) associadas à duplicação de certas seções, bem como inversões e translocações não recíprocas (transposições) que alteram a ordem dos genes no cromossomo (no grupo de ligação). Um exemplo de rearranjos intercromossômicos são as translocações recíprocas (Fig. 5.2).

Deleções e duplicações podem alterar o número de genes individuais no genótipo de um indivíduo, o que leva a um desequilíbrio em suas relações regulatórias e manifestações fenotípicas. Grandes deleções são geralmente letais no estado homozigoto, enquanto deleções muito pequenas geralmente não são a causa direta da morte homozigótica.

A inversão ocorre como resultado de uma ruptura completa das duas bordas da região cromossômica, seguida de um giro dessa região em 180° e a reunião das extremidades quebradas. Dependendo se o centrômero está incluído ou não na região invertida do cromossomo, as inversões são divididas em pericêntricas e paracêntricas (ver Fig. 5.2). As permutações resultantes na localização dos genes de um cromossomo individual (rearranjos do grupo de ligação) também podem ser acompanhadas por expressão prejudicada dos genes correspondentes.

Rearranjos que alteram a ordem e (ou) conteúdo de loci gênicos em grupos de ligação também ocorrem no caso de translocações. As mais comuns são as translocações recíprocas, nas quais há troca mútua de seções previamente quebradas entre dois cromossomos não homólogos. No caso de translocação não recíproca, a área danificada se move (transposição) dentro do mesmo cromossomo ou no cromossomo de outro par, mas sem troca mútua (recíproca) (veja Fig. 5.2).

explicação do mecanismo de tais mutações. Esses rearranjos consistem na fusão cêntrica de dois cromossomos não homólogos em um ou na divisão de um cromossomo em dois como resultado de sua quebra na região do centrômero. Portanto, tais rearranjos podem levar a uma alteração no número de cromossomos no cariótipo sem afetar a quantidade total de material genético na célula. Acredita-se que as translocações robertsonianas sejam um dos fatores na evolução dos cariótipos em tipos diferentes organismos eucarióticos.

Como observado anteriormente, além dos erros no sistema de recombinação, as aberrações estruturais geralmente são causadas por quebras cromossômicas que ocorrem sob a ação de radiações ionizantes, algumas substancias químicas, vírus e outros agentes.

Os resultados de um estudo experimental de mutagênicos químicos indicam que as regiões de heterocromatina dos cromossomos são as mais sensíveis aos seus efeitos (na maioria das vezes as quebras ocorrem na região do centrômero). No caso das radiações ionizantes, esta regularidade não é observada.

Termos e conceitos básicos: aberração; aneuploidia (heteroploidia); exclusão (falta); duplicação (duplicação); mortalidade; "venenos mitóticos"; monossomia; translocação não recíproca; nulisomia; inversão paracêntrica; inversão pericêntrica; poliploidia; polissemia; translocação recíproca; translocação robertsoniana; transposição; trissomia; mutação cromossômica.

Mutações cromossômicas (caso contrário, são chamadas de aberrações, rearranjos) são mudanças imprevisíveis na estrutura dos cromossomos. Na maioria das vezes eles são causados ​​por problemas que ocorrem durante a divisão celular. A exposição a fatores ambientais iniciais é outra causa possível de mutações cromossômicas. Vamos ver quais podem ser as manifestações de tais mudanças na estrutura dos cromossomos e quais consequências elas têm para a célula e todo o organismo.

Mutações. Disposições gerais

Na biologia, uma mutação é definida como uma mudança permanente na estrutura do material genético. O que significa "persistente"? É herdado pelos descendentes de um organismo que possui DNA mutante. Acontece da seguinte forma. Uma célula recebe o DNA errado. Ele se divide, e duas filhas copiam sua estrutura por completo, ou seja, também contêm material genético alterado. Além disso, existem cada vez mais células desse tipo e, se o organismo prossegue para a reprodução, seus descendentes recebem um genótipo mutante semelhante.

Mutações geralmente não passam despercebidas. Alguns deles mudam tanto o corpo que o resultado dessas mudanças é fatal. Alguns deles fazem o corpo funcionar de uma nova maneira, reduzindo sua capacidade de adaptação e levando a patologias graves. E um número muito pequeno de mutações beneficia o corpo, aumentando assim sua capacidade de se adaptar às condições ambientais.

Alocar mutações gênicas, cromossômicas e genômicas. Tal classificação é baseada nas diferenças que ocorrem em diferentes estruturas do material genético. As mutações cromossômicas afetam a estrutura dos cromossomos, as mutações genéticas - a sequência de nucleotídeos nos genes e as mutações genômicas fazem alterações no genoma de todo o organismo, adicionando ou removendo todo um conjunto de cromossomos.

Vamos falar sobre mutações cromossômicas com mais detalhes.

O que são rearranjos cromossômicos?

Dependendo de como as mudanças que ocorrem são localizadas, os seguintes tipos de mutações cromossômicas são distinguidos.

1. Intracromossômico - transformação do material genético dentro de um cromossomo.
2. Intercromossômicos - rearranjos, como resultado dos quais dois cromossomos não homólogos trocam suas seções. Os cromossomos não homólogos contêm genes diferentes e não ocorrem durante a meiose.

Cada um desses tipos de aberrações corresponde a certos tipos de mutações cromossômicas.

Exclusões

Uma deleção é uma separação ou perda de uma porção de um cromossomo. É fácil adivinhar que esse tipo de mutação é intracromossômica.

Se a parte extrema do cromossomo é separada, a deleção é chamada de terminal. Se houver perda de material genético mais próximo do centro do cromossomo, essa deleção é chamada de intersticial.

Este tipo de mutação pode afetar a viabilidade do organismo. Por exemplo, a perda de uma porção do cromossomo que codifica um determinado gene confere à pessoa imunidade ao vírus da imunodeficiência. Essa mutação adaptativa surgiu há cerca de 2.000 anos, e algumas pessoas com AIDS conseguiram sobreviver apenas porque tiveram a sorte de ter cromossomos com uma estrutura alterada.

Duplicações

Outro tipo de mutações intracromossômicas são as duplicações. Trata-se de uma cópia de um trecho do cromossomo, que ocorre devido a um erro no chamado crossover, ou crossing over, no processo de divisão celular.

A região copiada dessa maneira pode manter sua posição, girar 180° ou até repetir várias vezes, e então essa mutação é chamada de amplificação.

Nas plantas, a quantidade de material genético pode aumentar precisamente por meio de múltiplas duplicações. Nesse caso, a capacidade de adaptação de toda a espécie geralmente muda, o que significa que tais mutações são de grande importância evolutiva.

Inversões

Consulte também mutações intracromossômicas. A inversão é uma rotação de uma determinada seção do cromossomo em 180 °.

A parte do cromossomo invertida como resultado da inversão pode estar localizada em um lado do centrômero (inversão paracêntrica) ou em lados opostos dele (pericêntrico). O centrômero é a chamada região da constrição primária do cromossomo.

Normalmente, as inversões não afetam os sinais externos do corpo e não levam a patologias. Há, no entanto, uma suposição de que em mulheres com uma inversão de uma certa parte do nono cromossomo, a probabilidade de aborto durante a gravidez aumenta em 30%.

Translocações

A translocação é o movimento de uma seção de um cromossomo para outro. Essas mutações são do tipo intercromossômico. Existem dois tipos de translocações.

1. Recíproca - esta é a troca de dois cromossomos em determinadas áreas.
2. Robertsonian - a fusão de dois cromossomos com um braço curto (acrocêntrico). No processo de translocação Robertsoniana, seções curtas de ambos os cromossomos são perdidas.

As translocações recíprocas levam a problemas de fertilidade em humanos. Às vezes, essas mutações causam aborto espontâneo ou levam ao nascimento de crianças com patologias congênitas do desenvolvimento.

As translocações robertsonianas são bastante comuns em humanos. Em particular, se a translocação ocorre com a participação do cromossomo 21, o feto desenvolve a síndrome de Down, uma das patologias congênitas mais registradas.

isocromossomos

Isocromossomos são cromossomos que perderam um braço, mas ao mesmo tempo o substituíram por cópia exata seu outro ombro. Ou seja, de fato, tal processo pode ser considerado uma exclusão e inversão em um frasco. Em muito casos raros tais cromossomos têm dois centrômeros.

Os isocromossomos estão presentes no genótipo de mulheres que sofrem da síndrome de Shereshevsky-Turner.

Todos os tipos de mutações cromossômicas descritos acima são inerentes a vários organismos vivos, incluindo humanos. Como eles se manifestam?

Mutações cromossômicas. Exemplos

Mutações podem ocorrer nos cromossomos sexuais e nos autossomos (todos os outros cromossomos pareados da célula). Se a mutagênese afeta os cromossomos sexuais, as consequências para o organismo, como regra, são graves. Existem patologias congênitas que afetam desenvolvimento mental individual e são geralmente expressos em termos de alterações fenotípicas. Ou seja, organismos aparentemente mutantes diferem dos normais.

Mutações genômicas e cromossômicas são mais comuns em plantas. No entanto, eles são encontrados em animais e humanos. Mutações cromossômicas, exemplos dos quais consideraremos a seguir, manifestam-se na ocorrência de patologias hereditárias graves. Estas são a síndrome de Wolff-Hirschhorn, a síndrome do "grito de gato", a doença da trissomia parcial ao longo do braço curto do cromossomo 9 e algumas outras.

Síndrome "grito de gato"

Esta doença foi descoberta em 1963. Surge devido a monossomia parcial no braço curto do cromossomo 5, devido a uma deleção. Um em cada 45.000 bebês nasce com essa síndrome.

Por que essa doença é assim chamada? As crianças que sofrem desta doença têm um choro característico que se assemelha ao miado de um gato.

Com a deleção do braço curto do quinto cromossomo, suas diferentes partes podem ser perdidas. As manifestações clínicas da doença dependem diretamente de quais genes foram perdidos durante essa mutação.

A estrutura da laringe muda em todos os pacientes, o que significa que o “grito do gato” é característico de todos, sem exceção. A maioria das pessoas que sofrem desta síndrome tem uma alteração na estrutura do crânio: uma diminuição na região do cérebro, um rosto em forma de lua. As aurículas na síndrome do "grito de gato" geralmente estão localizadas baixas. Às vezes, os pacientes têm patologias congênitas do coração ou de outros órgãos. Também se torna uma característica retardo mental.

Geralmente os pacientes com esta síndrome morrem em primeira infância, apenas 10% deles sobrevivem até os dez anos de idade. No entanto, casos de longevidade com a síndrome do "grito do gato" também foram registrados - até 50 anos.

Síndrome de Wolff-Hirshhorn

Esta síndrome é muito menos comum - 1 caso por 100.000 nascimentos. É causada por uma deleção de um dos segmentos do braço curto do quarto cromossomo.

As manifestações desta doença são variadas: atraso no desenvolvimento das esferas física e mental, microcefalia, nariz em forma de bico característico, estrabismo, fenda palatina ou lábio superior, boca pequena, defeitos de órgãos internos.

Como muitas outras mutações cromossômicas humanas, a doença de Wolff-Hirschhorn é classificada como semi-letal. Isso significa que a viabilidade do organismo com tal doença é significativamente reduzida. Crianças diagnosticadas com síndrome de Wolff-Hirschhorn geralmente não vivem até 1 ano de idade, mas um caso foi registrado quando o paciente viveu por 26 anos.

Síndrome de trissomia parcial no braço curto do cromossomo 9

Esta doença ocorre devido a duplicações desequilibradas no nono cromossomo, resultando em mais material genético nesse cromossomo. No total, são conhecidos mais de 200 casos de tais mutações em humanos.

O quadro clínico é descrito por um atraso desenvolvimento físico, retardo mental leve, expressão facial característica. Defeitos cardíacos são encontrados em um quarto de todos os pacientes.

Com a síndrome da trissomia parcial do braço curto do cromossomo 9, o prognóstico ainda é relativamente favorável: o máximo de pacientes vivem até a velhice.

Outras síndromes

Às vezes, mesmo em seções muito pequenas de DNA, ocorrem mutações cromossômicas. As doenças nesses casos são geralmente devidas a duplicações ou deleções, e são chamadas de microduplicação ou microdeleção, respectivamente.

A síndrome mais comum é a doença de Prader-Willi. Ela ocorre devido a uma microdeleção de uma seção do cromossomo 15. Curiosamente, esse cromossomo deve ser obtido pelo organismo do pai. Como resultado de uma microdeleção, 12 genes são afetados. Os pacientes com esta síndrome são retardados mentais, obesos e geralmente têm pés e mãos pequenos.

Outro exemplo de tais doenças cromossômicas é a síndrome de Sotos. Uma microdeleção ocorre no local do braço longo do cromossomo 5. O quadro clínico desta doença hereditária é caracterizado por crescimento rápido, aumento do tamanho das mãos e pés, presença testa proeminente, algum atraso desenvolvimento mental. A frequência de ocorrência desta síndrome não foi estabelecida.

Mutações cromossômicas, mais precisamente, microdeleções nas regiões dos cromossomos 13 e 15, causam o tumor de Wilms e o retinblastoma, respectivamente. O tumor de Wilms é um câncer de rim que ocorre predominantemente em crianças. O retinoblastoma é um tumor maligno da retina que também ocorre em crianças. Essas doenças são tratadas se forem diagnosticadas nos estágios iniciais. Em alguns casos, os médicos recorrem à intervenção cirúrgica.

A medicina moderna elimina muitas doenças, mas ainda não é possível curar ou pelo menos prevenir mutações cromossômicas. Eles só podem ser detectados no início do desenvolvimento intrauterino do feto. No entanto Engenharia genética não fica parado. Talvez em breve uma forma de prevenir doenças causadas por mutações cromossômicas, será encontrada.

Introdução

Anormalidades cromossômicas geralmente causam uma série de distúrbios na estrutura e função. vários corpos bem como distúrbios comportamentais e mentais. Entre estes últimos, muitas vezes são encontradas várias características típicas, como retardo mental de um grau ou outro, traços autistas, subdesenvolvimento de habilidades interação social liderando a associalidade e a antissocialidade.

Razões para alterar o número de cromossomos

Alterações no número de cromossomos ocorrem como resultado de uma violação da divisão celular, que pode afetar tanto o espermatozóide quanto o óvulo. Às vezes, leva a anormalidades cromossômicas

Os cromossomos contêm Informação genética na forma de genes. O núcleo de cada célula humana, com exceção do óvulo e do espermatozóide, contém 46 cromossomos, formando 23 pares. Um cromossomo em cada par vem da mãe e o outro do pai. Em ambos os sexos, 22 dos 23 pares de cromossomos são iguais, apenas o par restante de cromossomos sexuais difere. As mulheres têm dois cromossomos X (XX), enquanto os homens têm um cromossomo X e um Y (XY). Portanto, o conjunto normal de cromossomos (cariótipo) de um homem é 46, XY, e o de uma mulher é 46, XX.

Se ocorrer um erro durante um tipo especial de divisão celular, na qual óvulos e espermatozóides são formados, surgem células sexuais anormais, o que leva ao nascimento de descendentes com uma patologia cromossômica. O desequilíbrio cromossômico pode ser tanto quantitativo quanto estrutural.

Existem quatro anomalias cromossômicas quantitativas principais, cada uma associada a uma síndrome específica:

47, síndrome XYY-XYY;

47, XXY - síndrome de Klinefelter;

45, X - síndrome de Turner;

47, XXX - trissomia.

anomalia cromossômica antissocial caracterológica

Cromossomo Y extra como causa de antissocialidade

O cariótipo 47,XYY aparece apenas no sexo masculino. Características características de pessoas com um cromossomo Y extra alto crescimento. Ao mesmo tempo, a aceleração do crescimento começa em um nível suficientemente jovem e continua por muito tempo.

A frequência desta doença é de 0,75 - 1 por 1000 pessoas. Um exame citogenético realizado em 1965 na América revelou que de 197 pacientes mentais mantidos como especialmente perigosos sob estrita supervisão, 7 deles têm o conjunto de cromossomos XYY. De acordo com dados ingleses, entre os criminosos acima de 184 cm, aproximadamente um em cada quatro tem esse conjunto específico de cromossomos.

A maioria dos portadores de HUU não está em conflito com a lei; no entanto, alguns deles cedem facilmente a impulsos que levam à agressão, ao homossexualismo, à pedofilia, ao roubo, ao incêndio criminoso; qualquer compulsão causa neles explosões de raiva maliciosa, muito fracamente controlada pelos nervos inibitórios. Devido ao cromossomo Y duplo, o cromossomo X torna-se "frágil" e do portador desse conjunto, resulta, por assim dizer, uma espécie de "super-homem".

Considere um dos exemplos mais sensacionais desse fenômeno no mundo do crime.

Em 1966, o público foi perturbado por um incidente em Chicago quando um homem chamado Richard Speck assassinou brutalmente oito meninas, estudantes Faculdade de Medicina.Em 14 de julho de 1966, ele derrapou para os arredores de Chicago, onde bateu na porta de nove estudantes de medicina. Ao estudante que abriu a porta, ele prometeu não machucar ninguém, dizendo que só precisava de dinheiro para comprar uma passagem para Nova Orleans. Entrando na casa, ele reuniu todos os alunos em uma sala, amarrando-os. Ao saber onde estava o dinheiro, ele não se acalmou e, tendo escolhido uma das alunas, a tirou da sala. Mais tarde ele veio para outro. Neste momento, uma das meninas, mesmo estando amarrada, conseguiu se esconder debaixo da cama. Todos os outros foram mortos. Ele estuprou uma das meninas. Depois disso, ele foi até a taverna mais próxima para “sair” com a renda de 50 dólares. Alguns dias depois, ele foi pego. Durante a investigação, ele tentou cometer suicídio. Richard Speck, o assassino de oito estudantes do sexo feminino, tinha um cromossomo Y extra - o "cromossomo do crime" - em um exame de sangue.

A questão da necessidade de isolamento precoce de aberrantes cromossômicos com o cariótipo XYU, a necessidade de medidas especiais para proteger tanto a população em geral quanto os criminosos com menor potencial de agressividade deles já foi amplamente discutida na literatura genética e jurídica estrangeira.

Um homem adulto que tem um cariótipo 47,XYY pela primeira vez precisa de apoio psicológico; pode ser necessário aconselhamento genético.

Uma vez que a identificação cariológica enfileirada de pessoas com síndrome XYY entre criminosos altos é uma tarefa tecnicamente trabalhosa, métodos expressos para detectar cromossomo Y extra, nomeadamente coloração de esfregaços da mucosa oral com acrichiniprite e microscopia fluorescente (YY destaca-se como dois pontos luminosos).