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. Obtenção de variedades poliplóides plantas cultivadasé tarefa importante prática de melhoramento, pois com o aumento da ploidia, o valor econômico de tais plantas aumenta (folhas, caules, sementes, frutos tornam-se maiores). 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, via de regra, morrem nos estágios iniciais da ontogenia.

Aneuploidia é observada em muitas espécies de organismos, especialmente em plantas. A trissomia de algumas plantas agrícolas também tem um certo valor prático, enquanto a monossomia 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-mãe 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, algum substancias químicas, chamados "venenos mitóticos" (colchicina, heteroauxina, acenaftol, etc.), que violam 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 agentes mutagênicos. meio Ambiente ou como resultado de violações no mecanismo de crossing over, levando a uma troca genética incorreta (desigual) entre cromossomos homólogos após "corte" enzimático de seus sítios de conjugação.

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. causa direta morte de homozigotos.

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 total material genético de uma 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 radiação ionizante, alguns produtos químicos, vírus e outros agentes.

Os resultados de um estudo experimental de mutagênicos químicos indicam que as regiões heterocromáticas 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 (também chamadas de rearranjos, aberrações) são causadas por divisão errada células e alterar a estrutura do próprio cromossomo. Na maioria das vezes isso acontece de forma espontânea e imprevisível sob a influência fatores externos. Vamos falar sobre os tipos de mutações cromossômicas nos genes e suas causas. Nós lhe diremos o que é uma mutação cromossômica e quais consequências surgem para o corpo como resultado de tais mudanças.

Mutação cromossômica- Esta é uma anomalia que ocorre espontaneamente com um único cromossomo ou com a participação de vários deles. As mudanças que ocorreram são:

• dentro de um único cromossomo, eles são chamados de intracromossômicos;
• intercromossômico, quando cromossomos individuais trocam certos fragmentos entre si.

O que pode acontecer com o portador da informação no primeiro caso? Como resultado da perda de uma região cromossômica, ocorre uma violação da embriogênese e ocorrem várias anomalias, levando ao subdesenvolvimento mental da criança ou deformidades físicas (defeitos cardíacos, violação da estrutura da laringe e outros órgãos). Se ocorrer uma quebra cromossômica, após o qual o fragmento rasgado é construído em seu lugar, mas já girado em 180 ° - eles falam de inversão. A ordem dos genes muda. Outra mutação intracromossômica é uma duplicação. Em seu processo, uma porção do cromossomo é duplicada ou duplicada várias vezes, o que leva a múltiplos defeitos no mental e desenvolvimento físico.

Se dois cromossomos trocam fragmentos, o fenômeno é chamado de “translocação recíproca”. Se um fragmento de um cromossomo é inserido em outro, isso é chamado de “translocação não recíproca”. A “fusão cêntrica” é a conexão de um par de cromossomos na região de seus centrômeros com a perda de regiões vizinhas. Com uma mutação na forma de uma lacuna transversal cromossomos adjacentes são chamados de isocromossomos. Tais mudanças não manifestações externas na prole nascida, mas a torna portadora de cromossomos anormais, o que pode afetar a ocorrência de anormalidades nas gerações futuras. Todos os tipos de mutação cromossômica são fixados nos genes e são herdados.

Principais causas de mutações cromossômicas

Causas exatas de mutações cromossômicas não pode ser determinado em nenhum caso particular. Em geral, as mutações do DNA são uma ferramenta seleção natural e uma condição sine qua non para a evolução. Eles podem ter um neutro positivo ou significado negativo e são herdados. Todos os mutagênicos que podem levar a alterações nos cromossomos são geralmente divididos em 3 tipos:

• biológicos (bactérias, vírus);
• química (sais metais pesados, fenóis, álcoois e outros produtos químicos);
• física (radioativa e radiação ultravioleta, muito baixo e temperaturas altas, campo eletromagnetico).

Rearranjos cromossômicos espontâneos também podem ocorrer, sem a influência de fatores agravantes, mas esses casos são extremamente raros. Isso acontece sob a influência de fatores internos e condições externas(a chamada pressão mutacional do ambiente). Tal aleatoriedade leva a uma mudança nos genes e sua nova distribuição no genoma. A viabilidade adicional dos organismos com as mudanças resultantes é determinada pela capacidade de se adaptar à sobrevivência, que faz parte da seleção natural. Para uma pessoa, por exemplo, processos de mutação muitas vezes se tornam uma fonte de várias doenças hereditárias, às vezes incompatíveis com a vida.

Qual é a diferença entre mutações genéticas, genômicas e cromossômicas

Mutações em cromossomos, genes e genoma são frequentemente associadas umas às outras. Uma mutação é chamada de gene. ocorrendo dentro do gene, cromossômico - dentro do cromossomo. Mutações que alteram o número de cromossomos são chamadas de mutações genômicas.

Essas mudanças são combinadas em conceito geral“anormalidades cromossômicas”, eles têm classificação geral, que as subdivide em aneuploidia e poliploidia.

No total, cerca de mil anomalias cromossômicas e genômicas são conhecidas pela ciência, incluindo várias síndromes (cerca de 300 espécies). São doenças cromossômicas. (um excelente exemplo- Síndrome de Down) e patologias intrauterinas que levam a abortos espontâneos, e doenças somáticas.

Doenças cromossômicas

Fala-se de sua manifestação quando são detectadas doenças congênitas graves geneticamente determinadas, manifestadas por malformações congênitas. Tais doenças testemunham as mudanças mais extensas que ocorreram no DNA.

A falha pode ocorrer em qualquer fase, mesmo no momento da concepção, com a fusão de células parentais normais. Os cientistas ainda não foram capazes de influenciar esse mecanismo e preveni-lo. Esta questão não foi totalmente estudada.

Para humanos, mutações cromossômicas são mais comuns caráter negativo, que se manifesta na ocorrência de abortos espontâneos, natimortos, na manifestação de deformidades e desvios no intelecto, no aparecimento de tumores geneticamente determinados. Todas essas doenças condicionalmente divididos em 2 grupos:

As anomalias cromossômicas podem ser curadas ou prevenidas?

No futuro, a ciência define a tarefa de aprender a interferir na estrutura das células e alterar o DNA humano se necessário, mas no momento atual isso é impossível. Como tal, não há tratamento para doenças cromossômicas; apenas métodos de diagnóstico perinatal (exame pré-natal do feto) foram desenvolvidos. Usando este método, é possível identificar as síndromes de Down e Edwards, bem como malformações congênitas dos órgãos de um feto.

De acordo com o exame, o médico, juntamente com os pais, decide sobre a prorrogação ou interrupção da gravidez atual. Se a patologia sugerir a possibilidade de intervenção, o feto pode ser reabilitado mesmo na fase de desenvolvimento intrauterino, incluindo uma operação que elimine o defeito.

Os futuros pais na fase de planejamento da gravidez podem visitar uma consulta genética, que existe em quase todas as cidades. Isso é especialmente necessário se houver parentes na família de um ou ambos com doenças hereditárias graves. O geneticista compilará seu pedigree e recomendará um estudo - um conjunto completo de cromossomos.

Os médicos acreditam que essa análise genética é necessária para todo casal que planeja a aparência de um bebê. Este é um método de baixo custo, universal e rápido que permite determinar a presença da maioria das doenças cromossômicas de qualquer tipo. Futuros pais tudo que você precisa fazer é doar sangue. Quem já tem um filho com doença genética na família deve fazê-lo em sem falhas antes da re-gravidez.

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 a 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 POLIPLÓIDE - um aumento múltiplo no número de cromossomos, ou seja, em vez de um conjunto de cromossomos 2n, aparece um conjunto de 3n,4n,5n ou mais. 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.

Uma mudança no número de cromossomos associada à adição ou perda de cromossomos individuais é chamada de aneuploidia. Uma mutação de aneuploidia pode ser escrita como 2n-1, 2n+1, 2n-2, etc. Aneuploidia é característica de todos os animais e plantas. Em humanos, várias doenças estão associadas à aneuploidia. Por exemplo, a doença de Down está associada à presença de cromossomo extra no 21º par.

2. Mutações cromossômicas - este é um rearranjo de cromossomos, uma mudança em sua estrutura. Seções separadas de cromossomos podem ser perdidas, duplicadas, mudar sua posição.

Esquematicamente, isso pode ser mostrado da seguinte forma:

Ordem do gene normal ABCDE

Duplicação ABBCDE de um segmento de um cromossomo

Perda ABDE de uma seção

ABEDC giro de 180 graus

Troca da região ABCFG com cromossomo não homólogo

Assim como as mutações genômicas, as mutações cromossômicas desempenham um papel grande papel nos 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. Muitas doenças hereditárias humanas também são causadas 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 as maiores fator biológico, causando uma enorme variabilidade hereditária de organismos, que fornece material para a evolução.

As mutações podem ser causadas por distúrbios naturais no metabolismo celular (mutações espontâneas), e a ação vários fatores ambiente (mutações induzidas). Os fatores que causam mutações são chamados de mutagênicos. Os mutagênicos podem ser fatores físicos- radiação, temperatura.... Mutógenos biológicos incluem vírus capazes de transferir genes entre organismos não apenas de grupos sistemáticos próximos, mas distantes.

A atividade econômica humana trouxe uma enorme quantidade de mutagênicos para a biosfera.

A maioria das mutações são desfavoráveis ​​para a vida de um indivíduo, mas às vezes ocorrem mutações que podem ser de interesse para os cientistas de reprodução. Atualmente, foram desenvolvidos métodos de mutagênese sítio-dirigida.

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.

Mais frequentemente, as mutações são prejudiciais, uma vez que as características são normalmente o resultado da seleção e adaptam o organismo ao seu ambiente. A mutação sempre altera a adaptação. O grau de sua utilidade ou inutilidade é determinado pelo tempo. Se uma mutação permite que um organismo se adapte melhor, ela dá nova chance sobreviver, é "recolhido" por seleção e fixado na população.

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 na direção oposta no mesmo ponto é muito pequena, 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.

Gene, ou ponto, mutações - uma mudança em um nucleotídeo em um gene em uma molécula de DNA, levando à formação de um gene anormal e, consequentemente, uma estrutura de proteína anormal e o desenvolvimento de uma característica anormal. Uma mutação genética é o resultado de um "erro" na replicação do DNA.

O resultado de uma mutação genética em humanos são doenças como anemia falciforme, fenilcetonúria, daltonismo, hemofilia. Como resultado de uma mutação genética, surgem novos alelos de genes, o que é importante para o processo evolutivo.

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 certa área cromossomos.

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 (3n, 4/r, etc.). 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. Exemplo: Síndrome de Down em humanos - trissomia para o 21º par, no total existem 47 cromossomos em uma célula. Mutações podem ser obtidas artificialmente com a ajuda de radiação, raios X, ultravioleta, agentes químicos e exposição térmica.

A lei das séries homológicas N.I. Vavilov. O biólogo russo N.I. Vavilov estabeleceu a natureza da ocorrência de mutações em espécies intimamente relacionadas: “Gêneros e espécies geneticamente próximas são caracterizados por séries semelhantes de variabilidade hereditária com tal regularidade que, conhecendo o número de formas dentro de uma mesma espécie, pode-se prever a ocorrência formas paralelas em outras espécies e gêneros.

A descoberta da lei facilitou a busca por desvios hereditários. 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.



Este folheto contém informações sobre o que é anormalidades cromossômicas como eles podem ser herdados e quais problemas podem ser associados a eles. Este folheto não pode substituir a sua conversa com o seu médico, mas pode ajudá-lo a discutir as suas preocupações.

Para entender melhor o que são os distúrbios cromossômicos, será útil primeiro saber o que são genes e cromossomos.

O que são genes e cromossomos?

Nosso corpo é formado por milhões de células. A maioria das células contém um conjunto completo de genes. Os seres humanos têm milhares de genes. Os genes podem ser comparados a instruções usadas para controlar o crescimento e coordenar o trabalho de todo o organismo. Os genes são responsáveis ​​por muitas características do nosso corpo, como cor dos olhos, tipo sanguíneo ou altura.

Os genes estão localizados em estruturas semelhantes a fios chamadas cromossomos. Normalmente, a maioria das células do corpo contém 46 cromossomos. Os cromossomos são passados ​​para nós de nossos pais - 23 da mãe e 23 do pai, então muitas vezes nos parecemos com nossos pais. Então temos dois conjuntos de 23 cromossomos, ou 23 pares de cromossomos. Como os genes estão localizados nos cromossomos, herdamos duas cópias de cada gene, uma cópia de cada pai. Os cromossomos (e, portanto, os genes) são compostos de composto químico chamado ADN.

Figura 1: Genes, cromossomos e DNA

Os cromossomos (veja a Figura 2), numerados de 1 a 22, são os mesmos em machos e fêmeas. Esses cromossomos são chamados de autossomos. Os cromossomos do 23º par são diferentes em mulheres e homens e são chamados de cromossomos sexuais. Existem 2 variantes de cromossomos sexuais: cromossomo X e cromossomo Y. Normalmente, as mulheres têm dois cromossomos X (XX), um deles é transmitido da mãe, o outro do pai. Normalmente, os homens têm um cromossomo X e um cromossomo Y (XY), sendo o cromossomo X herdado da mãe e o cromossomo Y do pai. Assim, na Figura 2, os cromossomos masculinos são mostrados, já que o último, 23º, par é representado pela combinação XY.

Figura 2: 23 pares de cromossomos distribuídos por tamanho; cromossomo número 1 é o maior. Os dois últimos cromossomos são os cromossomos sexuais.

Alterações cromossômicas

O conjunto correto de cromossomos é muito importante para o desenvolvimento humano normal. Isso se deve ao fato de que os genes que dão “instruções de ação” às células do nosso corpo estão localizados nos cromossomos. Qualquer mudança no número, tamanho ou estrutura de nossos cromossomos pode significar uma mudança no número ou sequência Informação genética. Tais mudanças podem levar a dificuldades de aprendizagem, atrasos no desenvolvimento e outros problemas de saúde na criança.

As alterações cromossômicas podem ser herdadas dos pais. Na maioria das vezes, as alterações cromossômicas ocorrem no estágio de formação do óvulo ou espermatozóide, ou durante a fertilização (mutações de ocorrência recente ou mutações de novo). Essas mudanças não podem ser controladas.

Existem dois tipos principais de alterações cromossômicas. Mudança no número de cromossomos. Com tal mudança, há um aumento ou diminuição no número de cópias de qualquer cromossomo. Mudança na estrutura dos cromossomos. Com tal mudança, o material de qualquer cromossomo é danificado ou a sequência de genes é alterada. Talvez o aparecimento de adicionais ou perda de parte do material cromossômico original.

Neste folheto, veremos deleções cromossômicas, duplicações, inserções, inversões e cromossomos em anel. Se você estiver interessado em informações sobre translocações cromossômicas, consulte o folheto "Translocações cromossômicas".

Mudança no número de cromossomos.

Normalmente, cada célula humana contém 46 cromossomos. No entanto, às vezes um bebê nasce com mais ou menos cromossomos. Nesse caso, há, respectivamente, um número excessivo ou insuficiente de genes necessários para regular o crescimento e o desenvolvimento do organismo.

Um dos exemplos mais comuns doença genética causada por um número excessivo de cromossomos é a síndrome de Down. Nas células das pessoas com esta doença, existem 47 cromossomos em vez dos 46 habituais, pois existem três cópias do 21º cromossomo em vez de duas. Outros exemplos de doenças causadas por um número excessivo de cromossomos são as síndromes de Edwards e Patau.

Figura 3: Cromossomos de uma menina (o último par de cromossomos XX) com síndrome de Down. Três cópias do cromossomo 21 são visíveis em vez de duas.

Mudança na estrutura dos cromossomos.

Mudanças na estrutura dos cromossomos ocorrem quando o material de um cromossomo em particular é danificado ou a sequência de genes é alterada. As alterações estruturais também incluem um excesso ou perda de parte do material cromossômico. Isso pode acontecer de várias maneiras, descritas a seguir.

As alterações na estrutura dos cromossomos podem ser muito pequenas e pode ser difícil para especialistas em laboratórios detectá-las. No entanto, mesmo se mudança estrutural encontrados, muitas vezes é difícil prever o impacto dessa mudança na saúde de uma criança em particular. Isso pode ser frustrante para os pais que desejam informações abrangentes sobre o futuro de seus filhos.

Translocações

Se você quiser saber mais sobre translocações, consulte o Folheto Translocações Cromossômicas.

Exclusões

O termo "deleção cromossômica" significa que parte do cromossomo está faltando ou encurtada. Uma deleção pode ocorrer em qualquer cromossomo e em qualquer parte do cromossomo. A exclusão pode ser de qualquer tamanho. Se o material (genes) perdido durante a deleção continha informação importante para o corpo, a criança pode apresentar dificuldades de aprendizagem, atraso no desenvolvimento e outros problemas de saúde. A gravidade dessas manifestações depende do tamanho da parte perdida e da localização dentro do cromossomo. Um exemplo de tal doença é a síndrome de Joubert.

Duplicações

O termo "duplicação cromossômica" significa que parte do cromossomo é duplicada e, por causa disso, ocorre um excesso de informação genética. Este material cromossômico em excesso significa que o corpo está ficando muito grande número"instruções" e isso pode levar a dificuldades de aprendizagem, atrasos no desenvolvimento e outros problemas de saúde na criança. Um exemplo de doença causada por uma duplicação de uma porção de material cromossômico é a neuropatia sensorial motora do tipo IA.

Inserções

Inserção cromossômica (inserir) significa que parte do material do cromossomo estava "fora do lugar" no mesmo ou em outro cromossomo. Se a quantidade total de material cromossômico não mudou, essa pessoa geralmente é saudável. No entanto, se tal movimento levar a uma mudança na quantidade de material cromossômico, a pessoa poderá apresentar dificuldades de aprendizado, atraso no desenvolvimento e outros problemas de saúde para a criança.

Cromossomos em anel

O termo “cromossomo em anel” significa que as extremidades do cromossomo se juntaram e o cromossomo adquiriu a forma de um anel (normalmente, os cromossomos humanos têm uma estrutura linear). Isso geralmente acontece quando ambas as extremidades do mesmo cromossomo são encurtadas. As extremidades restantes do cromossomo tornam-se "pegajosas" e se unem para formar um "anel". As consequências da formação de cromossomos em anel para um organismo dependem do tamanho das deleções nas extremidades do cromossomo.

Inversões

A inversão cromossômica significa uma mudança no cromossomo em que parte do cromossomo está desdobrada, e os genes nesta região estão localizados em ordem reversa. Na maioria dos casos, o portador da inversão é saudável.

Se um dos pais tem um rearranjo cromossômico incomum, como isso pode afetar a criança?

Existem vários resultados possíveis de cada gravidez:

• Uma criança pode obter um conjunto completamente normal de cromossomos.
• Um filho pode herdar o mesmo rearranjo cromossômico que o pai possui.
• A criança pode ter dificuldades de aprendizagem, atrasos no desenvolvimento ou outros problemas de saúde.
• O aborto espontâneo é possível.

Assim, crianças saudáveis ​​podem nascer de um portador de um rearranjo cromossômico, e em muitos casos é exatamente isso que acontece. Como cada reconstrução é única, seu situação específica deve ser discutido com um geneticista. Muitas vezes acontece que uma criança nasce com um rearranjo cromossômico, apesar de o conjunto de cromossomos dos pais ser normal. Tais rearranjos são chamados de recém-emergidos, ou emergentes “de novo” (de palavra latina). Nesses casos, o risco de renascimento de uma criança com rearranjo cromossômico nos mesmos pais é muito pequeno.

Diagnóstico de rearranjos cromossômicos

É possível realizar uma análise genética para identificar o portador de um rearranjo cromossômico. Uma amostra de sangue é coletada para análise e as células sanguíneas são examinadas em um laboratório especializado para detectar rearranjos cromossômicos. Essa análise é chamada de cariotipagem. Também é possível realizar um teste durante a gravidez para avaliar os cromossomos do feto. Tal análise é chamada de diagnóstico pré-natal, e essa questão deve ser discutida com um geneticista. Mais informação detalhada sobre este tema é apresentado nas brochuras "Biópsia das vilosidades coriônicas" e "Amniocentese".

Como isso afeta outros membros da família

Se um rearranjo cromossômico for encontrado em um dos membros da família, você pode discutir esse assunto com outros membros da família. Isso permitirá que outros parentes, se desejado, sejam submetidos a um exame (análise de cromossomos em células sanguíneas) para determinar o portador de um rearranjo cromossômico. Isso pode ser especialmente importante para parentes que já têm filhos ou estão planejando uma gravidez. Se não forem portadores de um rearranjo cromossômico, não poderão transmiti-lo aos filhos. Se forem portadores, podem ser solicitados a fazer o rastreio durante a gravidez para analisar os cromossomas fetais.

Algumas pessoas acham difícil discutir problemas de rearranjo cromossômico com membros da família. Eles podem ter medo de perturbar os membros da família. Em algumas famílias, as pessoas têm dificuldades de comunicação por causa disso e perdem a compreensão mútua com os familiares. Os geneticistas geralmente ótima experiência ao lidar com situações familiares semelhantes e pode ajudá-lo a discutir o problema com outros membros da família.

O que é importante lembrar

• O rearranjo cromossômico pode ser herdado dos pais ou ocorrer durante a fertilização.
• A perestroika não pode ser corrigida - permanece para a vida.
• A reestruturação não é contagiosa, por exemplo, seu portador pode ser um doador de sangue.
• As pessoas muitas vezes se sentem culpadas pelo fato de sua família ter um problema como o rearranjo cromossômico. É importante lembrar que isso não é culpa de ninguém ou consequência das ações de ninguém.
• A maioria dos portadores de rearranjos equilibrados pode ter filhos saudáveis.

Esperar o nascimento de um filho é o mais tempo bonito para os pais, mas também o pior. Muitos estão preocupados que o bebê possa nascer com algum tipo de deficiência, deficiência física ou mental.

A ciência não fica parada, é possível verificar o bebê quanto a anormalidades de desenvolvimento em um curto período de tempo na gravidez. Quase todos esses testes podem mostrar se está tudo bem com a criança.

Por que acontece que crianças completamente diferentes podem nascer dos mesmos pais - criança saudável e uma criança com deficiência? É determinado pelos genes. No nascimento de um bebê subdesenvolvido ou de uma criança com deficiência física, mutações genéticas associados a mudanças na estrutura do DNA. Vamos falar sobre isso com mais detalhes. Considere como isso acontece, quais são as mutações genéticas e suas causas.

O que são mutações?

As mutações são alterações fisiológicas e biológicas nas células na estrutura do DNA. O motivo pode ser radiação (durante a gravidez, você não pode tirar raios-x, devido à presença de lesões e fraturas), raios ultravioleta(exposição prolongada ao sol durante a gravidez ou estar num quarto com lâmpadas acesas luz ultravioleta). Além disso, essas mutações podem ser herdadas de ancestrais. Todos eles são divididos em tipos.

Mutações genéticas com uma mudança na estrutura dos cromossomos ou seu número

São mutações nas quais a estrutura e o número de cromossomos são alterados. As regiões cromossômicas podem cair ou dobrar, mover-se para uma zona não homóloga, girar cento e oitenta graus da norma.

As razões para o aparecimento de tal mutação é uma violação no cruzamento.

As mutações genéticas estão associadas a uma mudança na estrutura dos cromossomos ou no seu número, são a causa de distúrbios e doenças graves em um bebê. Tais doenças são incuráveis.

Tipos de mutações cromossômicas

No total, distinguem-se dois tipos de mutações cromossômicas básicas: numéricas e estruturais. As aneuploidias são tipos de acordo com o número de cromossomos, ou seja, quando mutações genéticas estão associadas a uma alteração no número de cromossomos. Este é o surgimento de um adicional ou vários destes últimos, a perda de qualquer um deles.

As mutações genéticas estão associadas a uma mudança na estrutura no caso em que os cromossomos se quebram e depois se reúnem, violando a configuração normal.

Tipos de cromossomos numéricos

De acordo com o número de cromossomos, as mutações são divididas em aneuploidias, ou seja, espécies. Considere os principais, descubra a diferença.

• trissomia

Trissomia é a ocorrência de um cromossomo extra no cariótipo. A ocorrência mais comum é o aparecimento do vigésimo primeiro cromossomo. Torna-se a causa da síndrome de Down, ou, como esta doença também é chamada, trissomia do vigésimo primeiro cromossomo.

A síndrome de Patau é detectada no décimo terceiro cromossomo e no décimo oitavo cromossomo são diagnosticadas.Todas são trissomias autossômicas. Outras trissomias não são viáveis, morrem no útero e se perdem em abortos espontâneos. Aqueles indivíduos que têm cromossomos sexuais adicionais (X, Y) são viáveis. Manifestação clínica essas mutações são muito poucas.

Mutações genéticas associadas a uma mudança no número ocorrem por certas razões. A trissomia ocorre mais frequentemente durante a divergência na anáfase (meiose 1). O resultado dessa discrepância é que ambos os cromossomos caem em apenas um dos dois células filhas, o segundo está vazio.

Menos comumente, pode ocorrer não disjunção dos cromossomos. Esse fenômeno é chamado de violação na divergência de cromátides irmãs. Ocorre na meiose 2. Este é exatamente o caso quando dois cromossomos completamente idênticos se alojam em um gameta, causando um zigoto trissômico. A não disjunção ocorre nos estágios iniciais do processo de clivagem de um óvulo que foi fertilizado. Assim, surge um clone de células mutantes, que pode abranger uma grande ou uma parte menor tecidos. Às vezes, manifesta-se clinicamente.

Muitos associam o vigésimo primeiro cromossomo à idade de uma gestante, mas esse fator depende de hoje não tem confirmação inequívoca. As razões pelas quais os cromossomos não se separam permanecem desconhecidas.

• monossomia

Monossomia é a ausência de qualquer um dos autossomos. Se isso acontecer, na maioria dos casos o feto não pode nascer, o nascimento prematuro ocorre em datas iniciais. A exceção é a monossomia devido ao vigésimo primeiro cromossomo. A razão pela qual a monossomia ocorre pode ser tanto a não disjunção dos cromossomos quanto a perda de um cromossomo durante sua jornada em anáfase para a célula.

Para cromossomos sexuais, a monossomia leva à formação de um feto com um cariótipo XO. A manifestação clínica de tal cariótipo é a síndrome de Turner. Em oitenta por cento dos casos em cem, o aparecimento de monossomia no cromossomo X é devido a uma violação da meiose do pai da criança. Isso se deve à não disjunção dos cromossomos X e Y. Basicamente, um feto com um cariótipo XO morre no útero.

De acordo com os cromossomos sexuais, a trissomia é dividida em três tipos: 47 XXY, 47 XXX, 47 XYY. é trissomia 47XXY. Com esse cariótipo, as chances de carregar uma criança são divididas em cinquenta a cinquenta. A causa desta síndrome pode ser a não disjunção dos cromossomos X ou a não disjunção de X e Y da espermatogênese. O segundo e o terceiro cariótipos podem ocorrer em apenas uma em cada mil gestantes, praticamente não se manifestam e, na maioria dos casos, são descobertos por especialistas por acaso.

• poliploidia

Estas são mutações genéticas associadas a uma mudança no conjunto haplóide de cromossomos. Esses conjuntos podem ser triplicados ou quadruplicados. A triploidia é mais frequentemente diagnosticada apenas quando ocorre um aborto espontâneo. Houve vários casos em que a mãe conseguiu dar à luz um bebê assim, mas todos morreram antes de completar um mês de idade. Os mecanismos de mutações genéticas no caso de triplodia são determinados pela completa divergência e não divergência de todos os conjuntos de cromossomos de células germinativas femininas ou masculinas. Além disso, uma fertilização dupla de um óvulo pode servir como mecanismo. Neste caso, a placenta degenera. Tal renascimento é chamado de derrapagem cística. Como regra, tais mudanças levam ao desenvolvimento de distúrbios mentais e fisiológicos no bebê, interrupção da gravidez.

Quais mutações genéticas estão associadas a uma mudança na estrutura dos cromossomos

As alterações estruturais nos cromossomos são o resultado da ruptura (destruição) do cromossomo. Como resultado, esses cromossomos estão conectados, violando sua aparência anterior. Essas modificações podem ser desequilibradas e equilibradas. Equilibrados não têm excesso ou falta de material, por isso não aparecem. Eles podem aparecer apenas se houver um gene funcionalmente importante no local da destruição do cromossomo. Um conjunto balanceado pode ter gametas desbalanceados. Como resultado, a fertilização do óvulo com tal gameta pode causar o aparecimento de um feto com um conjunto de cromossomos desequilibrado. Com tal conjunto, o feto se desenvolve linha inteira malformações, aparecem tipos graves de patologia.

Tipos de modificações estruturais

As mutações genéticas ocorrem ao nível da formação de gametas. É impossível evitar esse processo, assim como é impossível saber com certeza que ele pode acontecer. Existem vários tipos de modificações estruturais.

• exclusões

Essa alteração está associada à perda de parte do cromossomo. Após essa quebra, o cromossomo fica mais curto e sua parte arrancada é perdida durante a divisão celular. Deleções intersticiais são o caso quando um cromossomo se quebra em vários lugares ao mesmo tempo. Esses cromossomos geralmente criam um feto não viável. Mas também há casos em que os bebês sobreviveram, mas por causa de tal conjunto de cromossomos, eles tiveram síndrome de Wolf-Hirshhorn, “grito de gato”.

• duplicações

Essas mutações genéticas ocorrem no nível de organização das seções de DNA duplicado. Basicamente, a duplicação não pode causar tais patologias que causam deleções.

• translocações

A translocação ocorre devido à transferência de material genético de um cromossomo para outro. Se uma quebra ocorre simultaneamente em vários cromossomos e eles trocam segmentos, isso causa uma translocação recíproca. O cariótipo de tal translocação tem apenas quarenta e seis cromossomos. A translocação em si só se revela quando análise detalhada e estudo do cromossomo.

Alterando a sequência de nucleotídeos

As mutações gênicas estão associadas a uma alteração na sequência de nucleotídeos, quando expressas em uma modificação das estruturas de certas seções do DNA. De acordo com as consequências, essas mutações são divididas em dois tipos - sem deslocamento de quadro e com deslocamento. Para saber exatamente as causas das alterações nas seções de DNA, você precisa considerar cada tipo separadamente.

Mutação sem frameshift

Essas mutações genéticas estão associadas à mudança e substituição de pares de nucleotídeos na estrutura do DNA. Com tais substituições, o comprimento do DNA não é perdido, mas os aminoácidos podem ser perdidos e substituídos. Existe a possibilidade de que a estrutura da proteína seja preservada, isso servirá. Vamos considerar em detalhes ambas as variantes de desenvolvimento: com e sem reposição de aminoácidos.

Mutação de substituição de aminoácidos

Mudanças nos resíduos de aminoácidos em polipeptídeos são chamadas de mutações missense. Existem quatro cadeias na molécula de hemoglobina humana - duas "a" (localizadas no décimo sexto cromossomo) e duas "b" (codificando no décimo primeiro cromossomo). Se "b" - a cadeia for normal e contiver cento e quarenta e seis resíduos de aminoácidos, e o sexto for glutamina, a hemoglobina será normal. Neste caso, o ácido glutâmico deve ser codificado pelo tripleto GAA. Se, devido a uma mutação, o GAA for substituído pelo GTA, em vez do ácido glutâmico, a valina será formada na molécula de hemoglobina. Assim, em vez da hemoglobina HbA normal, aparecerá outra hemoglobina HbS. Assim, a substituição de um aminoácido e um nucleotídeo causará uma doença grave e grave - anemia falciforme.

Esta doença se manifesta pelo fato de que os glóbulos vermelhos adquirem a forma de uma foice. Nesta forma, eles não são capazes de fornecer oxigênio normalmente. Se ligado nível celular homozigotos têm a fórmula HbS/HbS, isso leva à morte da criança no próprio primeira infância. Se a fórmula for HbA / HbS, os eritrócitos têm uma forma fraca de alteração. Tal ligeira mudança Tem qualidade útil- resistência do organismo à malária. Nos países onde há o risco de contrair malária, o mesmo que na Sibéria com um resfriado, essa mudança tem uma qualidade benéfica.

Mutação sem substituição de aminoácidos

As substituições de nucleotídeos sem troca de aminoácidos são chamadas de mutações Seimsense. Se GAA for substituído por GAG na região do DNA que codifica a cadeia "b", então, devido ao fato de estar em excesso, a substituição do ácido glutâmico não pode ocorrer. A estrutura da cadeia não será alterada, não haverá modificações nos eritrócitos.

Mutações de deslocamento de quadro

Tais mutações genéticas estão associadas a uma mudança no comprimento do DNA. O comprimento pode ficar mais curto ou mais longo, dependendo da perda ou ganho de pares de nucleotídeos. Assim, toda a estrutura da proteína será completamente alterada.

Pode ocorrer supressão intragênica. Esse fenômeno ocorre quando há espaço para duas mutações se cancelarem. Este é o momento em que um par de nucleotídeos é adicionado após a perda de um e vice-versa.

Mutações sem sentido

isto grupo especial mutações. Raramente ocorre, no seu caso, o aparecimento de códons de terminação. Isso pode acontecer tanto com a perda de pares de nucleotídeos quanto com sua adição. Quando os códons de parada aparecem, a síntese de polipeptídeos para completamente. Isso pode criar alelos nulos. Nenhuma das proteínas corresponderá a isso.

Existe uma coisa chamada supressão intergênica. Este é um fenômeno quando a mutação de alguns genes suprime mutações em outros.

Há alguma mudança durante a gravidez?

Mutações genéticas associadas a uma mudança no número de cromossomos podem, na maioria dos casos, ser identificadas. Para descobrir se o feto tem malformações e patologias, a triagem é prescrita nas primeiras semanas de gravidez (de dez a treze semanas). Esta é uma série de exames simples: amostragem de sangue de um dedo e uma veia, ultra-som. No exame de ultrassom o feto é examinado de acordo com os parâmetros de todos os membros, nariz e cabeça. Esses parâmetros, com forte descumprimento das normas, indicam que o bebê tem defeitos de desenvolvimento. Este diagnóstico é confirmado ou refutado com base nos resultados de um exame de sangue.

Também sob a estreita supervisão dos médicos estão as gestantes, cujos bebês podem desenvolver mutações no nível dos genes, que são herdadas. Ou seja, trata-se de mulheres em cujos familiares houve casos de nascimento de filho com deficiência mental ou física, síndrome de Down identificada, Patau e outras doenças genéticas.