Forskningspapir om human genetikk (10031 ord)

Her er ditt forskningspapir om menneskelig genetikk, kromosomer og gener!

Vi arver noen fysiske og biokjemiske tegn fra våre foreldre og forfedre. Overføring av arvede karakterer eller egenskaper gjennom generasjoner er kjent som arvelighet. Genetikk er den grenen av biovitenskap som omhandler studiet av de underliggende prinsippene om arvelighet.

Image Courtesy: mdsalaries.com/wp-content/uploads/2011/11/shutterstock_61775431.jpg

Det er blitt fastslått at arvelige karakterer eller egenskaper overføres av gener av kromosomene. Uttrykket av arvelige tegn er imidlertid modifisert av miljøene der et individ vokser og utvikler.

En grunnleggende kunnskap om menneskelige kromosomer og gener er derfor viktig for å forstå genetikkens prinsipper.

kromosomer:

Kromosomer er dypfargede trådlignende strukturer i kjernen til hver dyrecelle. Generene bæres av kromosomene i lineære serier som deler av spesifikt DNA-molekyl. Individuelle kromosomer er synlige under mikroskopet bare under celledeling.

Under cellens interfase inneholder kjernen et nettverk av kromatin-tråder eller granulater, men ikke individuelle kromosomer, fordi hvert kromosom blir uncoiled i lang tynn tråd som er utenfor oppløsningen av lysmikroskopet. Men noen kromosomer forblir sammenviklet på steder, og disse er identifisert som kromatingranuler i interfasen (figur 11-1).

Den ubundne del av kromosomet er kjent som eukromatin som er genetisk aktiv; Den spirede delen heter hetererochromatin som er genetisk inert. Under celledeling er hvert kromosom tett spolet langs hele lengden og blir kortere og tykkere. Til slutt er individuelle kromosomer lett synlige under mikroskopet (figur 11-2).

Derfor er kromosomene genetisk inaktive under celledeling. Alle biokjemiske aktiviteter av kromosomer i form av DNA-replikasjon, mRNA-dannelse og proteinsyntese finner sted i interfase som består av tre stadier av cellesyklus-G ₁ (Gap 1), S (Syntese), G ₂ (Gap 2) stadier . DNA-replikasjon finner sted i S-trinn og dekker en periode på ca. 7 timer.

Hvert kromosom presenterer en primær sammenbrudd kjent som sentromerer eller kinetokir som er festet til den achromatiske spindelen under celledeling og organiserer dannelsen av den kromosomale mikrotubulen (figur 11-3a).

I profase av celledeling splittes hver krom-del i lengderetningen i to kromatider unntatt ved sentromeren (figur 1 l-3b). De frie ender av kromatidene er kjent som telomerer, som når de er intakte, tillater ikke fusjon med kromatidene i tilstøtende kromosomer. Kromatidene av noen kromosomer presenterer sekundære konvensjoner nær den ene enden, og segmentet av kromatider som er distale til sammenbrudd, danner satellittlegemer (figur 11-3c, d). Sekundære sammenbrudd antas å organisere dannelsen av nukleol.

Typer av kromosomer (figur 11-4):

Sentromererne okkuperer variable stillinger i forhold til deres kromatiske par. Følgelig kan kromosomene kalles metacentriske når sentromere er i midten, sub-metakentrisk når sentromeren er litt forskjøvet fra midten, akrocentrisk når den ligger nær slutten, og telocentrisk hvis sentromeren opptar enden av kromosomet. De telokentriske kromosomene er ikke til stede i mennesker, med mindre det er patologisk. De fleste av de akrocentriske kromosomene utviser satellittlegemer på sine kortere armer, skilt av sekundære sammenbrudd. De kortere armene til kromatider er symbolisert av p og lengre armer med q.

Antall kromosomer:

Antallet av kromosomer er konstant i en art. Hos mennesker er tallet 46 (diploid) i alle somatiske celler og umodne kimceller, men 23 (haploid) i antall i modne kimceller eller gameter. Det nøyaktige antall 46 kromosomer i hver somatisk celle av normalt menneske ble først oppdaget av Tjio og Levan (1956) med adventen av vevskultur.

Noen arvelige lidelser er forbundet med endringen av kromosomaltall. Når tallet økes med flere av haploid (23) kromosomer (annet enn diploidnummer), er tilstanden kjent som polyploidi. Hvis polyploidi, si triploidi eller tetraploidy, påvirker alle somatiske celler, er overlevelsesraten dårlig. Polyploidi i zygotstadiet kan skyldes befruktning av et egg med mer enn en spermatozoa.

Under normale forhold kan polyploidi finnes i enkelte leverceller og i slimhinnen i urinblæren. Dette kan forekomme i mitos telofase, når cytoplasma etter dannelsen av to kjernefysiske membraner som omslutter diploid antall kromosomer, ikke deler seg, og de to kjernefysiske membranene smelter inn i dobbeltdobbelt diploide kromosomer.

Aneuploidy er en tilstand hvor kromosomtalet endres av en eller flere, men ikke ved multipler av haploid. De fleste farene ved kromosomaltall finner sted ved anafase. Etter splittelse av sentromerer, unnlater en eller flere kromosomer å migrere ordentlig på grunn av unormal funksjon av achromatisk spindel. Fenomenet er kjent som nondisjunction.

Som et resultat går begge medlemmer av et bestemt par til en dattercelle som mottar ekstra kromosom (trisomi), og den andre dattercellen er mangelfull i det kromosomet (monosomi). Noen ganger etter splittelse av sentromeren separerer et medlem av det nydannede kromosomet som vanlig det normale kromosom-komplementet i en dattercelle, mens det andre medlemmet ikke når den motstående polen av spindelen, noe som resulterer i mangel på det kromosomet (monosomi) i den andre dattercelle. Dette er kjent som anafase-lag.

Ikke-disjeksjon kan finne sted i mitose eller meiosis, og det kan innebære kjønnskromosomer samt autosomer. Autosomal ikke-disjunction er mindre levedyktig, spesielt når det rammer store kromosomer. Kroppen vår er mer tolerant mot de trisomceller enn den monosomiske. De monosomiske cellene degenererer tidlig. Turners syndrom hos kvinner med 45, XO kromosomal konstitusjon er muligens det eneste eksemplet på levedyktig monosomisk individ. Hvis ikke-disjuncion finner sted i første splittingsdelingen av zygoten, er alle cellene aneuploide og individet viser mosaikk med halvparten av de totale cellene som er trisomiske og andre halvmonosomiske.

Når ikke-disjeksjon forekommer i megi jeg, er alle fire gameter unormale (to med 24 kromosomer og to med 22 kromosomer). Hvis det finner sted i meiosis II, er to gameter normale og to unormale. Når befruktning foregår mellom normale og unormale gameter, er alle celler av organismen avledet fra den zygote aneuploid. Nondisjunktjon i gametogenese observeres noen ganger hos eldre kvinner (35 år og over). Muligens den primære oocyten som starter første meiotiske delingen i prenatal liv, fullfører prosessen rett før eggløsning etter et lengre intervall på ca. 40 år. Forsinket fullføring av første meiose av oocyt kan favorisere ikke-disjeksjon.

Ordninger av kromosomer:

Fortysix kromosomer i hver somatisk celle av normalt menneske er arrangert i 23 par. Tjuefire par er kjent som autosomes, som generene regulerer kroppens tegn; Det gjenværende paret er kjent som sexkromosomene som hovedsakelig regulerer sexkarakterene. Et medlem av hvert par er paternal, og det andre medlemmet er opprinnelig mor.

Sammenkoblingen foregår mellom de samme kromosomer som er identiske i lengden, sentromererens posisjon, båndmønster og fordeling av gener. De parrede kromosomene er kjent som de homologe kromosomene (figur 11-5).

Hos kvinner er de to sexkromosomer identiske i lengden og er symbolisert av XX. I mannlig, parret sex er kromosomer ulik i lengden og er symbolisert av XY. Jo lengre er representert ved X, og den kortere en av Y. Under parring av de mannlige sexkromosomene har begge homologe og ikke-homologe deler (figur 11-6).

Generene eller cistrons, som er deler av spesifikt DNA-molekyl, er inneholdt i kromosomene i en lineær serie. De danner funksjonelle enheter av arvelige figurer. Plasseringen av et gen i kromosomet kalles dets locus som er nevnt med henvisning til sentromeren.

Generene endrer ikke loci, unntatt i veksling av kromosomal morfologi eller i rekombination på grunn av kryssoverføring på meiosis. Generene som okkuperer identiske loci i et par homologe kromosomer er kjent som allelomorfer eller alleler (se figur 11-5). Allelgenene regulerer forskjellige spesifikke fysiske og biokjemiske tegn, gjennom dannelse av RNA og biosytese av proteiner.

I kromosompreparat fra mitotisk cellekultur (etter å ha arrestert celledeling ved metafase), blir de homologe parene av kromosomer ikke visualisert. De homologe parene matches bare under karyotyping fra de forstørrede mikrofotografer. I zygotene fase av profasen av første meiotiske delingen finnes imidlertid de homologe kromosomene i par som etablerer punkt-til-punkt-forhold; dette fenomenet er kjent som synapsis.

Sex Chromatin eller Barr kropper:

Under interfase presenterer den somatiske cellen til normal kvinne en heterochromatin-plano-konveks kropp under nukleærmembranen. Dette er kjent som sex chromatin eller Barr kropp. Det ble først oppdaget av Barr og Bertram i 1949 i kjernene til kvinnelige kattens phrenic nerveceller. Av to X-kromosomer i vanlig kvinne, er en av dem høyt spolet og det andre medlemmet svært ubundet. Det høyt spirede genetisk inaktive X-kromosomet danner Barr-legemet, som er pusset under nukleærmembranen (figur 11-7).

Disse organene hjelper til med kjernekjøp av vevene. Barr kropper er lett funnet i de cellene, som har åpen kjerne. Vanligvis studeres Barr-kropper fra celler av buccal smøring, eller ved å observere "trommelstokk" -legemer festet til kjernene av polymorf-nukleære leukocytter.

Antall Barr-kropper i en celle er lik det totale antall X-kromosomer minus ett. I en normal kvinne med to X-kromosomer er antall kropp en. I triple X sydrome (XXX) økes tallet til to; I en kvinne med Turners syndrom som bare har ett X-kromosom (XO), er Barr-kroppen fraværende. Hos mann med Klinefelters syndrom som har XXY kromosomer (trisomi) er Barr kropp tilstede.

Tilstedeværelsen av Y-kromosom hos hann er detektert som intenst fluorescerende kropp (F-kropp) i kjernen, når et bukkalt smear er flekket med flurokromfargestoff og undersøkt under fluorescensmikroskop. Siden denne teknikken er kostbar og lysbildet raskt forverres, er det vanligvis ikke ansatt for å studere sexkromatinstatusen.

Kjemisk struktur av kromosomer:

På kjemisk analyse er hvert kromosom funnet å inneholde DNA, liten mengde RNA, histon og ikke-histon-proteiner og metalliske ioner. DNA er den mest essensielle og stabile molekylære bestanddelen av kromosomer.

Nylige studier har vist at hvert eukaryotkromosom inneholder et enkelt, kontinuerlig, dobbeltstrenget DNA-molekyl. Det meste av DNA-molekylet finnes i kromosomet som en høyt viklet eller brettet struktur. DNA i aktiv transkripsjonsstatus er mest utvidet og blir eukromatisk; Inaktivt DNA-område forblir høyt spolet og blir heterokromatisk. Graden av coiling av DNA varierer med frekvensen av proteinsyntese i den forskjellige fasen av celle syklus.

To typer permanente heterokromatiske regioner observeres i humane kromosomer;

(a) Fakultativ heterochromatin 'påvirker inaktivt X kromosom av normal kvinne. I tidlig embryogenese av kvinner er begge X-kromosomer aktivt involvert i utviklingen av eggstokkene; Deretter blir en av X-kromosomer permanent inaktiv og danner en heterokromatisk Barr-kropp.

(b) Konstitutiv heterochromatin observeres i de primære og sekundære sammentrengninger av kromosomer. Gjentakende sekvens av DNA baser, rik på guanin og cytosin, sies å være til stede i konstitutive heterochromatin og i satellittkropp. Repeterende DNA i enkelte deler av kromosomer muligens koder for inneboende molekyler i form av ribosomale RNAer, overførings-RNA og regulatoriske proteiner.

Histoner er basale proteiner rik på arginin og lysin. Disse proteinene aggregeres som sfæriske partikler langs DNA-strengen som vikles rundt hver partikkel og danner en kompleks kropp kjent som nukleosom eller v-kropp (figur 11-8). Hver nukleosom består av fire par histoner som er arrangert i to symmetriske grupper. Eksperimentelle bevis tyder på at foreningen av DNA med histon påvirker genaktiviteten.

Ikke-histon-proteiner er sure og danner mange enzymer, f.eks. DNA-polymerase og RNA-polymerase. Noen av ikke-histon-proteiner frigjør histonene fra nukleosom- og derepressegenaktiviteten.

Prosedyre for kromosomanalyse:

For cytogenetisk studie av kromosomer blir celler valgt som vokser og deler seg raskt i kulturen. De vanligste vevene er hud, benmarg og perifert blod.

Prinsippene for kromosompreparat fra perifert blod er som følger:

(a) Ca 1-2 ml. av blod er trukket ut fra en blodåre, heparinisert og behandlet med fyto-hemagglutinin, ekstrahert fra rød nyrebønne.

Fytohemagglutinin (PHA) stimulerer lymfocyttene (spesielt T-celler) til å proliferere ved mitose og selektivt tillater agglutinering og sedimentering av modne erytrocytter.

(b) Aliquot av plasmaet med suspenderte lymfocytter overføres nå til kulturflasker under steril tilstand inneholdende TC199 (Difco) som dyrkningsmedium. Inkubasjon i kulturflaske fortsetter i ca. 3 dager ved 37 ° C med tilsetning av streptomycin og penicillin som konserveringsmidler.

(c) Kolchicin er nå tilsatt kulturen og holdt i ca 2 timer. Colchicine arresterer celledeling ved metafase ved å hindre dannelsen av mikrotubuli av achromatisk spindel. Ved metafase er kromatidene forenet av sentromerer maksimalt kontrahert.

(d) Celler oppsamles ved sentrifugering av innholdet i kulturflaske. Hypotonisk oppløsning av natriumcitrat tilsettes til cellene og inkuberes i ca. 20 minutter. Den hypotoniske løsningen gjør at cellene kan svulme og å spre kromosomene.

(e) Det hypotoniske medium kastes ved sentrifugering. Nå blir fikseringsmidler av blanding av etanol og eddiksyre tilsatt til pellet av celler, og forsiktig ristet for å danne en celle-suspensjon.

(f) Små dråper cellesuspensjon er plassert over den ene enden av kjemisk rensede lysbilder. Lysbildene får tørke ved romtemperatur.

(g) Staining-For konvensjonell studie av kromosomal mønster, Giemsa flekk er mye brukt med gode resultater (figur 11-9).

Nøyaktig identifisering av individuelle kromosomer gjøres nå mulig ved å merke mønster av bånd på kromosomer etter å ha anvendt noen av de fire forskjellige fargeteknikker:

(i) Q-banding:

Når faste metafasekromosomer er farget med kinakrinhydroklorid eller quinacrine sennep, ser visse kromosombånd som fluorescerende områder under fluorescensmikroskopi. Disse Q-båndmønstrene (fluorescerende) er unike for hvert kromosom. Formentlig er områdene av Q-bånd mer rik på adenin (A) og tymin (T) baser av DNA enn mellombåndsregioner. Et spesielt stort Q-band er tydelig i den distale delen av den lange armen av Y-kromosomet, selv under interfase.

(ii) G-banding:

De faste kromosomer underkastes mild behandling med proteolytiske enzymer (trypsin) før farging. Enzymer er i stand til å denaturere proteinet i kromosomene. Når det er farget med Giemsa etter slik behandling, kan et mønster av mørkefarging G-bånd ses på kromosomene under et lysmikroskop.

G-banding og Q-banding regioner av kromosomer samsvarer nøye. Comings (1974) har antydet at proteiner som gjenstår etter denaturering, kan forhindre at fargematerialet kommer inn i visse områder av DNA. Det er mulig at mindre protein kan være assosiert med AT-rik DNA; Dette forklarer konsistansen av G og Q-band.

G-bandene og Q-båndregioner er rike AT-basepar; de korresponderer med heterochromatinregioner av kromosomer hvor DNA-replikasjon finner sted litt senere. Mellomområdene er rike på GC-basepar.

(iii) R-binding:

Dette er reversert av G-binding, hvor interbandområder er demonstrert ved Giemsa-flekk etter oppvarming til 87 ° C. R-bindingen er komplementær til G-binding.

(iv) C-banding:

Etter hard behandling av faste kromosomer med alkali, syre eller salt, avslører Giemsa-flekken en farget region, С-bandet, nær sentromeren. C-bandingen er imidlertid ikke tydelig i Y-kromosom.

Kromosombanding bidrar til å lokalisere visse abnormiteter av kromosomstruktur, som for eksempel sletting og translokasjon av spesifikke kromosomområder.

karyotype:

Det er en prosess for å arrangere kromosomene i rekkefølge. Forstørret fotomikrograph av et kromosomspredning er tatt fra det farget lysbildet. Individuelle kromosomer kuttes ut fra bildet, matchet med homologe par, og arrangeres i en sekvens, de lengste kromosomene blir plassert i begynnelsen og den korteste på slutten.

Individuelle kromosomer identifiseres i henhold til deres lengde, posisjon av sentromere, lengdeforhold mellom deres armer og tilstedeværelse av satellittlegemer på deres armer. (Fig. 11-10) Bandemønster legger videre til identifisering av individuelle kromosomer. (Figur 11-11).

Klassifisering av menneskelige kromosomer:

I henhold til "Denver System" for klassifisering (1960), er menneskelige kromosomer inkludert sexkromosomer ordnet i syv grupper fra A til G, i rekkefølge av avtagende lengde.

(1) Gruppe A:

Den inkluderer par med 1, 2, 3 kromosomer. Hver av dem er lang og metacentrisk. Imidlertid er kromosom 2 plassert i gruppe A det lengste sub-metakentriske kromosomet.

(2) Gruppe В:

Den består av par med 4 og 5 kromosomer, som er ganske lange med sub-metakentriske sentromerer.

(3) Gruppe С:

Det er en stor gruppe og inkluderer par med 6 til 12 kromosomer; X-kromosomer tilhører også denne gruppen. De fleste er av middels størrelse og sub-metakentrisk. Bandemønstre hjelper til med identifisering av individuelle kromosomer.

(4) Gruppe D:

13 til 15 kromosompar tilhører denne gruppen. Alle av dem er mellomstore og akrocentriske. En satellittlegeme er festet til den frie enden av den korte armen av hvert kromosom.

(5) Gruppe E:

Den inneholder kromosom nummer 16 til 18. De er ganske korte sub-metakentriske kromosomer.

(6) Gruppe F:

19 og 20 kromosomer tilhører parvis denne gruppen. Hver av dem er kort og metacentrisk.

(7) Gruppe G:

Den inneholder 21 og 22 par kromosomer; Y-kromosom tilhører denne gruppen. Hver av dem er veldig kort og akrocentrisk, 21 og 22 kromosomer presenterer satellittlegemer på sine korte armer. De ytre endene av Y-kromosomets lange armer presenterer fluorescerende legemer etter farging med et flurokromfargestoff.

Observasjonspunkter:

(a) 1 til 3 kromosomer i gruppe A og 19, 20 kromosomer i gruppe F er metacentriske.

(b) 13 til 15 kromosomer i gruppe D og 21, 22 og Y kromosomer i gruppe G er akrocentriske. Fem kromosompar bestående av 13, 14, 15, 21, 22 har satellittkropper; dermed kalt sat-ch.ro- mosomes. Sat-kromosomer er opptatt av orgainsering av nukleolene.

Gene lokalisering på kromosomer:

Gene lokalisering på spesielle menneskelige kromosomer kan, selv om det er vanskelig å bestemme, bli vurdert ved stamtavleanalyse, ved å studere pasienter med kromosomsletting og ved å studere segregering av "markørgener" i familier med en bestemt arvelig sykdom. Markørgener er hyppige i befolkningen generelt. De autosomale markøregenskapene inkluderer blodgruppene og visse serumproteiner.

De X-koblede markøregenskapene inkluderer fargeblindhet, Xg-blodgruppen og i noen tilfeller glukose-6-fosfat dehydrogenase mangel. Stamtavle studier har vist nært sammenheng mellom gen-loci av ABO-blodgruppen og nail-patella syndromet, og mellom Duffy-blodgruppen og en form for medfødt katarakt.

Gene kartlegging på individuelle kromosomer forbedres ytterligere ved å bruke restriksjonsenzymer (endonuklease) som syntetiseres av mange bakterier. Begrensningsenzymer deler DNA-en i fragmenter av variabel lengde ved å kutte mellom den spesifikke sekvensen av baser, hvor de forskjellige er forskjellige for forskjellige enzymer. Slike restriktionsfragmentlengdepolymorfisme (RFLP) virker som DNA-fingeravtrykk, og detekteres ved å vedta rekombinant DNA-teknologi.

Analyse av DNA struktur ved RFLP, gjør det mulig å bestemme hvilken forelder som er kilden til et defekt kromosom. Dette bidrar til genetisk rådgivning, etterforskning av forbrytelser og avgjørelse av faderskap. Omtrent 50 000-100 000 gener er anslått å være til stede i det totale humane genomet med 3 milliarder basepar. Fra begynnelsen av 1993 har over 2500 loci blitt tildelt bestemte posisjoner på det menneskelige genetiske kart.

Unormaliteter på om lag 450 av disse genene har vært knyttet til menneskelige sykdommer. Noen av de viktige genlokaliseringene på autosomer er plassert her.

kromosom:

1 - Dufy blodgruppe, Rh-faktor, histonproteiner, medfødt catract, retinitis pigmentosa.

2 - Rødcellesyrefosfatase. Kappa lettkjede av immunoglobulin.

5 - Hexosaminidase-B

6 - Major histokompatibilitetskompleks (HLA), spino-cerebeller ataksi, adrenogenital syndrom.

7 - Kollagen strukturelle gen.

9 - ABO blodgruppe, nail-patella syndrom.

14 - Tung kjede av immunoglobulin

15 - Hexosaminidase-A 17-Thymidin Kinase

19 - Polio- og ekkovirusfølsomhet

20 - adenosin deaminase

21 - Downs syndrom-gen; et gen for Alzheimers sykdom;

22 - Gen for lambda lettkjede av immunoglobulin

X-kromosomet synes å inneholde lokiene for glukose-6-fosfat dehydrogenase, hemofili A, fargesyn og Becker muskeldystrofi på den lange armen, og Xg-blodgruppen, ichthyosis vulgaris, okulær albinisme og X-linket mentalt retardasjonssted på kort arm.

Y-kromosomet inneholder mannlige bestemmende "SRY" -gener, en komponent av TDF (testisbestemmende faktor). Tilstedeværelse av et enkelt Y-kromosom fremkaller utvikling av testikler; føtale testene frigjør testosteron og mullerian regresjonsfaktor, som ved lokal handling tillater differensiering av mesonephriske tubuli og kanaler til å utvikle seg til testesystemet og samtidig bidra til regresjon av paramesonephriske kanaler (mullerian system). Dermed fremkaller Y-kromosom ved hendelsestog utvikling av mannlige gonader, kjønnskanaler og eksterne kjønnsorganer som uttrykker den mannlige fenotypen.

Men i "testikulært feminisering" -syndrom med XY-kromosomer, synes individet å være perfekt kvinne med bryst og kvinnelige ytre kjønnsorganer, men med intra-abdominale testikler. På grunn av genetisk defekt av Y-kromosom blir mullerian systemet ikke reagerende på effekten av mannlige hormoner frigjort av føtale testene.

En normal mann presenterer XY kromosom-konstitusjonen; men når et individ har mer enn en X-kromosomer med enkelt Y-kromosom (47, XXY; 48 XXXY), er individet fenotypisk mannlig med dysgenese av seminiferøse tubuli (Klinefelters syndrom). Derfor presenterer Y-kromosom potente mannlige bestemmende gener, uavhengig av antall X-kromosomer. Men tilstedeværelsen av ekstra X-kromosomer i Klinefelters syndrom gir redusert fruktbarhet og gjør individet mentalt forsinket.

I tillegg til mannlige bestemmende gener inneholder Y-kromosomene gener for hårete pinna og HY (histokompatibilitets) antigen. Lengden på Y-kromosom varierer fra person til person og følger prinsippet om Mendelism. På grunn av tilstedeværelsen av HY-antigen avvises mannlige grafter av og til av kvinner av samme stamme.

En vanlig kvinne har XX kromosom-konstitusjon. I tidlig embryogenese er begge X-kromosomer genetisk aktive og induserer utviklingen av eggstokkene. Deretter blir et X-kromosom heterokromatisk og genetisk inert, og fortsetter som sexkromatin eller Barr-kropp (fakultativ heterochromatin). Foster eggstokkene utskiller ikke noe hormon. Derfor, i mangel av testikler (med eller uten eggstokker) regres Wolffian system (mesonephric) og Mullerian system (paramesonephric) skiller seg i kvinnelige kjønn organer og kvinnelige eksterne kjønnsorganer.

I sjeldne tilfeller fremstår en person med XX kromosom-konstitusjon mannlig i fenotype; Dette antyder tilstedeværelsen av testisbestemmende gener i en av de to X-kromosomene som er av Y-opprinnelse. Denne sjeldne arven er mulig i et individ på grunn av overgang i gametogenese på faderlig side. Det er merkelig observert at personer med 45, XO kromosom konstitusjon kan forbli i live, men 45, YO kombinasjon er ikke-levedyktig.

Strukturell endring av kromosomer (figur 11-12):

sletting:

Det betyr tap av et segment av kromosom, som kan være terminal eller interstitial. Interstitusjonell sletting som skyldes to pauser, følges av en forening av de ødelagte ender. I "cri du chat" -syndrom slettes den korte delen av den korte armen av kromosom 5.

trans~~POS=TRUNC:

Utveksling av segmenter mellom ikke-homolog-kromosomer er kjent som translokasjon. Translokasjonsprosessen krever brudd på begge ikke-homologe kromosomer, etterfulgt av reparasjon som fører til en unormal anordning. En translokasjon kan ikke alltid gi unormal fenotype, men det kan føre til dannelse av ubalanserte gameter og med høy risiko for unormal avkom.

Gensidig translokasjon mellom to par ikke-homologe kromosomer kan være heterozygotisk når bare en av kromosomene i et par er involvert, eller homozygot når begge medlemmene av et kromosompar har byttet segmenter med hverandre. Noen ganger innebærer translokasjon tre pauser, og en ødelagt del av et kromosom settes inn i et ikke-homologt kromosom, mens andre ikke-homologe kromosomer presenterer interstitial deletjon.

Robertsonian translokasjon eller sentrisk fusjon er en spesiell type translokasjon hvor pausene forekommer ved sentromerer av de to kromosomene og hele kromosomarmene utveksles. I en mann involverer det vanligvis to akrocentriske kromosomer, f.eks. Mellom gruppe D og G, 21/22 eller 21/21. I D / G er translokasjon lang arm av G-kromosom fusjonert med lang arm av D-kromosom, og fragmentet som dannes ved fusjon av de korte armer av de to kromosomene, går tapt.

Mor til et translokert Downs syndrom er vanligvis en bærer av D / G-translokasjon med bare 45 kromosomer. Hun produserer fire typer gameter - en med normal D-kromosom, en med normal G-kromosom, en med translokert D / G-kromosom som bærermor og en med D / G-kromosom og et normalt G-kromosom.

Avkomene avledet fra det siste utvalg av gamete vil ha 46 kromosomer, men vil være trisomiske for kromosom 21 med manifestasjon av Downs syndrom. Derfor, en transportør mor med D / G translokasjon vil ha risiko for å få barn med Downs syndrom. Når en mor har en translokasjon som involverer begge kromosomer 21, vil alle hennes barn ha Downs syndrom.

inversjon:

En del av et kromosom løsnes og kombineres senere med samme kromosom i omvendt stilling. Generene er ikke tapt, men plassert i endrede loki.

Iso-kromosom:

Sentromeren av et kromosom, på grunn av unormal anafase (mitose eller meiosis), spaltes tvers i stedet for langsgående splitting. Dette kulminerer i dannelsen av to kromosomer av ulik lengde, hver som presenterer metakentriske kromosomer med duplisering av gener. De resulterende kromosomer avledet fra tverrgående splittelse av sentromeren er kjent som isokromatomer.

duplisering:

Det er en prosess for tilsetning av en del av kromosomet fra et annet homologt kromosom med duplisering av gener. Dupliseringseffekter av gener på grunn av isosplitting av en X-kromosomer observeres noen ganger i Turners syndrom.

Ring kromosom:

Ringkromosom blir observert når et kromosom slettes i begge ender, og deretter slettes de slettede "klebrige" ender i hverandre i form av en ring. Manifestasjonen av ringkromosom er avhengig av sletting av bestemte gener.

Symboler brukt i Cytogenetic:

p-kort arm av kromosom

q-lang arm av kromosom

t-translokasjon; inv-Inversjon

i-Iso-kromosom;

r-ring kromosom

+ eller -Sign: Når den plasseres før et passende symbol, betyr det tillegg eller mangler hele kromosomet. For eksempel kan trisomi 21 Downs syndrom representeres som 47, XY + 21.

Når + eller - singner er plassert etter et symbol, indikerer disse økning eller reduksjon av lengden av kromosom. For eksempel er cri du chat syndrom som påvirker et mannlig barn med sletting av kort arm av kromosom 5 representert som 46, XY, 5p-

I Philadelphia eller Ph 'kromosom forekommer gjensidig translokasjon mellom lang arm av kromosom 9 bånd 34 og lang arm av kromosom 22 bånd 11. Derfor er karyotypen av denne sykdommen-t (9; 22) (q34; ql1).

Notasjonen er ytterligere raffinert for å indikere bestemte bånd på et hvilket som helst spesifikk kromosom.

Diagonal linje over kromosomene eller deres tall indikerer mosaikk, f.eks. XY / XX; XO / XX; XY / XXX; 45/46/47.

gener:

Gener er arvene og består av en del av spesifikke DNA molekyler. Som tidligere nevnt er gener arrangert i lineær serie innenfor kromosomene med presis sekvens og antall DNA-baser, forskjellige for forskjellige gener, og har en definert begynnelse og en definert avslutning. Siden en enkelt kromosomer inneholder en doble helix DNA-molekyl i en tett spolt form, bæres mange gener eller cistrons av et enkelt DNA-molekyl.

Plasseringen av et gen i kromosomet kalles locus, som måles med henvisning til sentromeren. Vanligvis endrer generene ikke loci, unntatt i rekombinasjon under kryssing over eller i endring av kromosomal morfologi.

Generene som okkuperer identiske loci i et par homologe kromosomer kalles allelomorfene eller alleler. Generelt sett regulerer allellegener forskjellige fysiske og biokjemiske karakterer til et individ. Betraktet fra molekylært nivå, regulerer et par allelegener syntese av en polypeptidkjede.

Når allelgener regulerer en bestemt karakter eller egenskap, sier høyde, arbeider i samme retning (både høye eller begge korte), kalles de homozygote; Når du arbeider i motsatt retning (en høy og den andre kort), er allelen heterozygot. De fleste arvelige egenskaper er polygener og produseres av det komplekse samspillet mellom mange gener og påvirket av miljøet. Noen ganger kan et par alleliske gener påvirke mer enn ett tegn; dette er kjent som pleiotropi.

Kjemisk struktur av DNA (figur 11-13):

Det ble etablert i 1953 av Wilkins, Watson og Crick on X-Ray diffraction at DNA-molekylet er sammensatt av to tråder av polynukleotider arrangert i en dobbelt helix. Hver streng består av en ryggrad av altenatpentosukker (D-2-deoksyribose) og fosfatmolekyl, og de to strengene holdes sammen av hydrogenbindinger mellom nitrogenbasisene, som er festet til sukkene som sidegruppe og peker mot senteret av helixen.

Basene er av to typer, purin og pyrimidin. En purin i en streng parrer alltid med en pyrimidin i den andre strengen. Purinbaser innbefatter adenin (A) og guanin (G); pyrimidinbaser innbefatter tymin (T) og cytosin (C). Baseparering er spesifikk under normal tilstand (når i ketoform) -adeninpar med tymin som har to hydrogenbindinger og er representert ved A = T; guaninpar med cytosin av tre hydrogenbindinger og representert ved G = C.

Dette viser at separasjon av de to strengene ved A = T-nivået under DNA-beskjeden er raskere enn G = C-nivået. Men når basene er i enol form, kan adenin parre med cytosin og guanin med tymin. Dette er grunnlaget for mutasjon av gener.

De to strengene av DNA-molekylet er komplementære til hverandre. Hvis basestrengen av en streng er kjent, kan basestoffet av den andre streng formuleres. Sekvens av baser og antall nukleotider av DNA er spesifikke og er forskjellige i forskjellige gener. Dermed finnes utallige former for DNA i gener og lagrer mangfoldig genetisk informasjon.

Funksjoner av DNA molekyl:

DNA-molekyler har følgende potensialer:

(1) Selvreplikasjon

(2) Biosyntese av RNA og proteiner

(3) Rekombinasjon;

(4) mutasjon.

Selvreplikasjon (figur 11-14):

Under kjernefysisk deling separerer de to strengene av DNA-molekylet, og hver streng virker som en mal og organiserer dannelsen av en ny komplementær streng fra et basseng av nukleotider som et resultat av spesifikk baseparering. På denne måten når cellene deler seg, overføres de genetiske informasjonene uendret til hver dattercelle. Begge delene deltar i prosessen med DNA-replikasjon, som tar plass i S-fase (syntese) av celle syklus. Replikasjon involverer flere enzymer, så som DNA-polymerase, DNA-ligase og spesifikk endonuklease.

Biosyntese av RNA og Proteiner:

DNA-molekylet virker også som en mal for syntesen av RNA, og sistnevnte overfører den genetiske beskjeden og avgir syntesen av spesifikk polypeptidkjede av proteiner ved lineær binding av aminosyrer. Derfor omfatter den sentrale dogmen av molekylær genetikk DNA → RNA ved en prosess av transkripsjon og RNA → proteiner ved oversettelse.

RNA (Ribose nukleinsyre) er forskjellig fra DNA i utgangspunktet på tre måter: den har vanligvis en enkeltstrenget polynukleotidkjede; pentosukker er D-ribose; Av fire organiske baser er tre lik DNA (adenin, guanin, cytosin), og den fjerde er uracyl istedenfor thyamin. Derfor, under transkripsjon fra DNA til RNA-adeninpar med uracyl (A = U). RNA eksisterer i tre former-messenger RNA (mRNA), ribosomalt RNA (rRNA) og overførings-RNA (tRNA). Polygen DNA molekyl fungerer som en mal for alle tre varianter av RNA. I motsetning til DNA-replikasjon virker bare en av de to strengene av DNA-molekyl som en mal for RNA.

Polynukleotidkjede av mRNA dannes inne i kjernen ved siden av en hvilken som helst streng av DNA-molekyl ved hjelp av RNA-polymerase. Under syntese av RNA separeres de to strengene av DNA (figur 11-15). Strandvalg av DNA, for RNA-syntese, finner sted ved hjelp av RNA-polymerase I for rRNA, polymerase II for mRNA og polymerase III for tRNA. Messenger RNA formet derved overfører genetisk melding med komplementær basesekvens, og beveger seg inn i cytoplasma gjennom atomporer.

Et antall cytoplasmatiske ribosomer (inneholdende ribosomalt RNA og proteiner) er festet til polynukleotidkjeden av mRNA. Ribosomene er de stedene hvor polypeptidkjeder av proteiner dannes ved lineær binding av forskjellige aminosyrer.

Aminosyresekvensen og tallet er spesifikke for forskjellige proteiner; disse bestemmes ved nøyaktig avlesning av basesekvensen av mRNA i 5'-ende til 3'-enderetning. Tyve (20) aminosyrer er involvert i biosyntese av proteiner. Før dannelsen av peptidbindingen aktiveres aminosyrene og festes til den ene enden av det spesifikke overførings-RNA-molekylet (tRNA). Basis-sekvensen av tRNA som bærer aktiverte aminosyrer identifiserer komplementær basesekvens for mRNA og er festet til sistnevnte ved hydrogenbindinger inntil en polypeptidkjede av protein dannes.

Derfor er mRNA, rRNA, tRNA og et antall enzymer aktivt involvert ved forskjellige trinn av biosyntese av protein. The complicated process of biosynthesis from the polynucleotide chain of mRNA to the polypeptide chain of protein is known as translation (Fig. 11-16). The polynucleotide chain of mRNA may be monocistronic or polycistronic.

Genetic Codes:

Since bases of DNA or RNA and amino acids of proteins are arranged in linear sequence, there must be some co-relation between nitrogenous bases and amino acids. DNA or RNA presents four (4) bases, and primary structure of proteins is composed of twenty (20) amino acids. After laborious experiments Nirenberg and Matthaei in 1961 established that a sequence of three (3) bases of mRNA (and therefore of complementary DNA) codes for one amino acid.

Since three consecutive bases are specific for one amino acid, the possible number of combinations of four bases taken three at a time would be 4 ³ or 64. Such triplet of nucleotide based is called a codon. Finally, all 64 codons are discovered specifying different amino acid. However, three codons such as UAG, UGA, and UAA do not code for any amino acid; hence these three are called nonsense or terminal codons and signal the termination of polypeptide chain.

Tre unpaired baser festet til en sløyfe av tRNA er kjent
som anti-kodoner som passer med komplementære kodoner av mRNA. Mens kodonene leses fra 5'-ende til 3'-enderetning, blir antikodonene lest fra 3 'til 5'-retningen; som tidligere nevnt, bærer tRNA aktivert aminosyre i den ene enden av kjeden.

Den genetiske koden på mRNA, og aminosyrene som de kodes for.

Codon adlyder noen prinsipper:

(a) Kodonene er ikke overlappende og følger en streng sekvens langs polynukleotidstrengen av mRNA.

(b) De er universelle og gjeldende for alle organismer.

(c) Degenerative kodoner - Når to eller flere kodoner står for samme aminosyre, sies de å være i degenerativ form. GUU, GUC, GUA, GUG kode for Valine; UUU, UUC-kode for fenylalanin; UUA og UUG står for leucin. I de fleste tilfeller forblir de to første basene upåvirket og endring av tredje basis gir degenerasjon.

(d) Tvetydig eller feil-codon angir forskjellige aminosyrer. Under normal tilstand står UUU for fenylalanin, men i nærvær av streptomycin kan det kode for leucin eller isoleucin.

(e) Initiering eller start av kodon-AUG koder for metionin og virker som et startsignal i syntesen av polypeptidkjeden. Sekvensen av aminosyrer i polypeptidkjeden er kjent som den primære strukturen av protein.

Den frie aminogruppen i den ene enden av kjeden er kjent som den N-terminale enden, og den frie karboksylgruppe i den andre enden av kjeden kalles den terminale ende. Hver aminosyre i kjeden kalles en rest. Den N-terminale rest er betraktet som det første tallet og den C-terminale rest som det siste antall aminosyresekvensen.

Methionin i initieringskomplekset formyleres av spesifikke enzymer, slik at peptidbindingen ikke finner sted ved den N-terminale ende. To kodoner, AUG og UGG står bare for en enkelt aminosyre; AUG for metionin og UGG for tryptofan.

(f) Terminal eller ikke-sans codon. Tre kodoner som UAG, UGA og UAA kodes ikke for noen aminosyrer. Terminalkodonene signerer terminering av polypeptidkjeden.

Nåværende konsept for genorganisasjon:

1. Som nevnt tidligere er et gen en del av spesifikt DNA-molekyl som regulerer syntesen av en polypeptidkjede. Et typisk gen er sammensatt av en DNA-streng som inneholder en transkripsjonsenhet og en promotorregion.

Transkripsjonsenheten består av flere segmenter av exoner som dikterer dannelsen av proteiner, adskilt av segmenter av introner som ikke oversettes til proteiner. Et pre-mRNA dannes fra DNA, og deretter blir intronene eliminert i kjernen ved en prosess med post-transkripsjonssplitning, slik at det endelige mRNA som kommer inn i cytoplasma, bare består av exoner.

Promotorregionen ligger på 5'-enden av transkripsjonsenheten til genet. Den inneholder forskjellige DNA-segmenter som går foran transkripsjonsenheten fra 3'-ende til 5'-ende side i form av spesifikator-, kvantifierings- og regulatorsegmenter. Basis-sekvensen for spesifisert segment inkluderer TATA (populært kalt TATA-boks), som sikrer at transkripsjonen starter et riktig punkt. Z-DNA er et segment av promotor-regionen, som kan bestemme vevsspesifikke uttrykk.

2. Post-translationell modifikasjon. Etter at polypeptidkjeden er translatert gjennom mRNA, rRNA og tRNA, blir det endelige proteinprodukt modifisert ved en kombinasjon av reaksjoner som inkluderer hydroksylering, karboksylering, glykosylering eller fosforylering av aminosyrerester. Et større polypeptid omdannes til en mindre form ved spaltning av peptidbindinger; deretter brettes proteinet i sin komplekse konfigurasjon.

En typisk eukaryot celle syntetiserer ca. 10.000 forskjellige proteiner i løpet av sin levetid. Proteiner syntetisert av gener kan være en av tre typer-enzymer, strukturelle proteiner og regulatoriske proteiner.

3. De cytogenetiske analysene i hydatidiformmole, en svulst eller trofoblastisk, antyder at det unormale egget mister sin egen kjerne og befruktes av to spermier. Dermed inneholder zygoten to mannlige pronuclei, som innehar mellom dem minst ett X-kromosom. I komplett molar graviditet utvikler trofoblastiske membraner, men embryoer vises ikke. Genomisk imprinting antyder at mammakromosomer regulerer embryoblastutvikling, og faderkromosomer regulerer trofoblastisk utvikling.

rekombinasjon:

Under krysset over i meiose, er det utveksling av genetisk materiale mellom homologe kromosomer. Dette fører til rekombinasjon eller shuffling av gener. En av de to hendelsene kan bli observert i krysset over. De to forskjellige gener som opprinnelig var plassert på samme kromosom av et bestemt kromosompar, kan separeres fra hverandre og deretter distribueres til begge homolgøse kromosomer; eller et av de to genene som er opprinnelig lokalisert i hvert homologt kromosom, kan bringes sammen på samme kromosom.

Når to forskjellige gener ligger på samme kromosompar, sies de å være koblet sammen. Kryssing er mer sannsynlig mellom gener på et spesielt kromosom som er langt fra hverandre enn de genene som er tett sammen. Man kan vurdere pårørende avstandene mellom gener på et hvilket som helst kromosom ved å bestemme frekvensen som krysset over finner sted mellom disse gener. Genetisk avstand mellom to loci på et bestemt kromosom er uttrykt i sentimenter (cM). To loci er 1 cm fra hverandre, hvis det er en 1% sannsynlighet for å krysse mellom dem på meiosis. På gjennomsnittlig 30 til 35 kryss over per celle er anslått å forekomme under meiosi hos menn, og kanskje dobbelt så mange under meiosi hos kvinner.

Ved å bestemme hyppigheten av rekombination på grunn av kryss over blant avkom, er det mulig å ramme et koblingsskjema i mennesket med gruppering av gener på spesielle kromosomer. (Vide supra, i gen lokalisering på kromosomer)

Rekombinering av DNA-fragmenter kan studeres eksperimentelt ved å tillate fusjon av celler fra to forskjellige arter og deretter plassere i kultur. De smeltede cellehybrider inneholder kromosomal konstitusjon fra begge arter og utveksler segmenter av DNA ettersom de regenererer og deler seg. Alle disse regenereringsprosessene involverer tilfeldig utveksling av DNA-sekvenser, og til slutt blir proteinsyntese signifikant forandret fra de forhåndsmeltede stamceller.

I 1972, Jackson et al. beskrev de biokjemiske metoder for kutting av DNA-molekyler fra to forskjellige organismer, ved bruk av restriksjonsenzymer, og rekombinering av fragmentene for å produsere biologisk funksjonelle hybrid-DNA-molekyler.

Derefter innførte forskere suksessivt generene for begge insulinkjedene i en hvilken som helst belastning av Escherichia Coli, og etter isolering og rensing ble A- og В-kjedene forbundet med disulfidbindinger for å produsere humant insulin. Med oppdagelsen av "Rekombinant DNA" -teknologi produseres en rekke essensielle substanser som humant insulin, interferon, humant veksthormon, kalsitonin og mange andre kommersielt.

Mutation:

En endring av et basepar av DNA-molekylet er kjent som genmutasjonen (punktmutasjon). Siden gener er ansvarlig for syntese av protein gjennom transkripsjon fra DNA til RNA og oversettelse fra RNA til protein, kan mutasjonen ha følgende forskjellige effekter på det tilsvarende protein:

(a) Det endrede triplettkodonet kan kode for samme aminosyre uten noen endring av det resulterende protein. Omtrent 20 til 25% av alle mulige enkeltbaseendringer tilhører denne typen.

(b) I ca. 70 til 75% tilfeller kan en enkelt base mutasjon kode for en annen aminosyre og resultere i syntesen av et forandret protein som gir redusert eller fullstendig tap av biologisk aktivitet.

(c) I ca. 2 til 4% tilfeller av enkeltbasemutasjon kan tripletet signalere terminering av en peptidkjede som ikke er i stand til å beholde normal biologisk aktivitet.

(d) I sjeldne tilfeller kan mer enn en enkelt base i DNA-sekvensen være involvert i en genmutasjon. Som et resultat kan nivået av et bestemt enzym reduseres fordi det ikke syntetiseres eller syntetiseres med redusert aktivitet. Noen ganger kan en genmutasjon føre til økt syntese av enzymer med økt aktivitet.

(e) I noen tilfeller av genetiske lidelser kan et spesifikt protein syntetiseres, men proteinet forblir funksjonelt inaktivt. Dette skjer i de fleste tilfeller av hemofili.

Normalt foregår baseparering i replikasjon eller transkripsjon i ketoform, hvor kombinasjonene er A = T (i DNA), A = U (i RNA), G = C. Men i en genmutasjon oppstår baseparering i enolfrom, hvor kombinasjoner er A = C, G = T (i DNA), G = U (i RNA). Slike uvanlige parreparasjon er kjent som tautomerisering.

Mutasjon kan være spontan eller indusert av ulike kjemiske eller fysiske midler, f.eks. Sennepsgass, stråling fra røntgenstråler, gammastråler fra radium og andre radioaktive atomer. Mutantgener kan arves eller vises tilfeldig. Et av de typiske eksemplene på en genmutasjon er observert i seglcelleanemi, hvor beta-kjeden av voksenhemoglobin som inneholder 146 aminosyrer har Valine, i stedet for glutaminsyre, i 6. stilling.

RNA-rettet DNA-syntese:

Det har blitt foreslått av Temin i 1972, fra studien av RNA-virusene at strømmen av genetisk informasjon av og til opptrer i omvendt retning fra RNA til DNA ved hjelp av revers transkriptase. Slike virus er kjent som retrovirus, som ved innføring i vertsdyrcellen innarbeider med den spesifikke region av streng av nukleær DNA ved en rekombinasjonsprosess.

Dette danner grunnlaget for studien av onkogener. Visse regioner av DNA i normale celler tjener som maler for syntesen av RNA, og sistnevnte virker igjen som mal for syntese av DNA, som deretter inkorporeres med det nukleære DNA. Den resulterende amplifisering av visse regioner av DNA hjelper i embryonal differensiering og muligens i patogenesen av kreft.

Typer gener:

1. Dominant gen uttrykker sin fysiske eller biokjemiske egenskap når de allelene er enten homozygote eller heterozygote for egenskapen. Dette følger menneskelige arvsmønstre og kan observeres fra stamtavleopptaket til familien. Tallhet er forårsaket av dominerende gen. Den genetiske konstitusjonen til et høyt individ kan være T: T eller T: t (T for høyhet, t for korthet). De fleste av de dominerende egenskapene uttrykkes i heterozygot tilstand (figur 11-17).

Genetiske forstyrrelser forårsaket av mutasjon av autosomale dominerende gener har følgende egenskaper:

(a) Egenskapen videreføres fra en generasjon til en annen. Den har en vertikal overføring. Hver berørt person har vanligvis en berørt foreldre. Noen ganger kan uorden plutselig oppstå i en generasjon. Dette kan skyldes en frisk mutasjon; eller hvis foreldrene med unormal gen døde i tidlig liv før sykdommen kunne manifestere, kan foreldrenes kjærlighet ikke mangle. Dette er slik i Huntington's chorea, hvor sykdommen uttrykkes i midten av voksenlivet.

(b) Når en av foreldrene er berørt, er risikoen for å ha et berørt barn 50%.

(c) Siden egenskapen er autosomal, kan begge kjønnene være like berørt. Noen autosomale gener uttrykkes fortrinnsvis i ett kjønn. Disse kalles kjønsbegrensede gener. Gikt og pre-senil skallethet påvirker hovedsakelig mennene.

d) Hvis den berørte personen gifter seg med en normal person, vil halvparten av barna bli påvirket.

(e) Graden av uttrykk for unormalt trekk kan variere i forskjellige medlemmer av samme familie. For eksempel, i polydactyly viser noen medlemmer en liten vorte-lignende appendage på siden av hånden, mens et annet medlem viser en komplett ekstrafinger. Noen ganger kan et gen, når det ikke er gjennomtrengende, ikke uttrykke det i det hele tatt. Hvis et barn og en besteforeldre har den samme sykdommen og mellomgruppen ikke viser noen manifestasjon, er tilstanden sagt å ha hoppet over en generasjon.

(f) En upåvirket mamma av en familie overfører ikke egenskapen videre.

2. Kombinante dominerende gener:

Når begge allelene er dominerende, men av to forskjellige typer, kan begge egenskaper ha samtidig uttrykk. I ABO-blodgrupper er A-genet og В-genet dominerende; når de okkuperer identiske loci i homologus kromosomer, uttrykkes AB blodgruppen (figur 11-18).

3. Resessive gener:

Uttrykker egenskapen bare i homozygot tilstand som betyr at begge alleler er recessive for den egenskapen (Fig. 11-19). Derfor følger den genetiske grunnloven av et kort individ, etter Mendelian-prinsippene, t: t (t for shortness).

Sykdommer forårsaket av mutasjon av autosomale recessive gener presenterer følgende egenskaper:

(a) Sykdommen overføres av et par, begge er bærere av ett unormalt gen, men er selv sunne fordi den andre allelen er normal.

(b) Overføringsmønsteret vises horisontalt i stamtavleanalyse fordi ofte søsken påvirkes, mens foreldrene er normale.

(c) Risikoen for at et berørt barn (med dobbel dose av det unormale genet) til et bærepar er 25%. Derfor vil de fleste operatørpar, hvis de er anbefalt på riktig måte, ikke risikere å ha en annen berørt baby, med mindre prenatal diagnostiske fasiliteter er tilgjengelige for egenskapen.

(d) De fleste metabolske abnormiteter er arvet som autosomale recessive egenskaper. Heterozygotstatusen til et bærepar (som har et berørt barn) kan detekteres biokjemisk i flere innfødte feil i metabolisme. Enzymenivåene i heterozygotene er ca. 50% mindre enn kontrollen.

(e) Siden tilstanden er autosomal, vil begge kjønn sannsynligvis bli påvirket like mye.

(f) Foreldrene til enkeltpersoner som er berørt av autosomale recessive egenskaper, er ofte relaterte, siden ekteskapet mellom nære blodfamilier (fetterfamilier) er mer sannsynlig å bære de samme generene fra en felles forfader. Jo sjeldnere en recessiv sykdom, større er hyppigheten av forbannelse blant foreldrene til berørte individer.

(g) Hvis to personer homozygote for en recessiv tilstand skulle gifte seg og ha barn, ville alle barna bli påvirket. Men dette er ikke slik i alle tilfeller. I en familie var begge foreldrene albinos (recessiv lidelse), men barna var normale; omhyggelig undersøkelse av faren viste at han hadde en annen type albinisme fra sin kone.

4. Carrier Gene:

Heterozygot resessivt gen virker som en bærer som kan uttrykkes i etterfølgende generasjoner. Når begge foreldrene er heterozygote høye (T: t), kan mulighetene for høyden av avkommet være slik at ut av fire barn tre er høye og en kort, i forholdet 3: 1. Ett høyt barn er homozygot, og de to andre er heterozygote.

5. Kjønnsbundne gener:

Generene plassert på X-kromosomet eller Y-kromosomet er kjent som de kjønnsbinde gene. Mutasjon av X-bundet gener er mer vanlig, og er mest sett uttrykt som recessive egenskaper.

Х-koblede recessive egenskaper (figur 11-20):

Hemofili, delvis fargeblindhet, glukose-6-fosfat dehydrogenase mangel, Duchenne's muskeldystrofi er eksempler på X-koblede mutant recessive gener. Disse egenskapene har følgende egenskaper:

(a) Hunnen (XX) blir bærer av sykdommen når en X-kromosom inneholder et unormalt gen, mens det allelske genet i annet X-kromosom er normalt. Så kvinnene uttrykker ikke sykdommen i heterozygot tilstand. På den annen side, når det unormale genet involverer den ikke-homologe delen av en X-kromosom, er sykdommen uttrykt i den enkelte fordi det defekte genet ikke har noe tilsvarende allel i Y-kromosom for å motvirke. Derfor kalles den berørte hannen hemizygøs. Bredt sett er hunnene i bærer i X-koblede recessive egenskaper, og mennene er ofre for sykdommen.

(b) Når mor er bærer og far er sunn, er 50% av sønnen rammet av sykdommen og de resterende 50% er normale; 50% av døtrene er bærer av sykdommen og resten er gratis. Derfor, når en gutt er hemofil, skal moren være bærer og 50% av hans søstre er bærere av sykdommen. Imidlertid overfører den sunne broren eller transportørfrie søsteren til et hemofil individ ikke sykdommen til neste generasjon.

(c) Når mor er bærer og far er hemofil, blir halvparten av sønnen rammet og halvparten er sunn; Halvparten av døtrene påvirkes og halvparten er bærere. Dette viser at kvinner kan bli påvirket i en slik foreldrekombinasjon, men muligheten er fjern, fordi den hemofile mannen vanligvis dør tidlig før hun oppnår foreldreskap. Ovennevnte kombinasjon viser videre at det ikke er noen mann til mannlig overføring.

(d) Hvis de berørte hannene ikke reproduserer, har stamtavlemønsteret av et X-bundet resessivt trekk en tendens til å være skrå fordi karakteren overføres til sønnen til bærersøstre av berørte hanner.

(e) I sjeldne tilfeller kan en kvinne vise X-koblet recessiv egenskap. Dette kan forklares som følger:

(i) Hun kan være en Turner-kvinne (XO);

(ii) Fysisk kvinnelig utseende skyldes testikulær feminisering med XY kromosomer;

(iii) Berørt kvinne kan ha bæremor og berørt far; eller en transportør mor og en normal far med frisk mutasjon som påvirker X kromosom.

X-koblede dominerende egenskaper:

Disse observeres i vitamin D-resistente rickets og Xg blodgruppe. Egenskapene til dominerende egenskaper er som følger: -

(a) En berørt mann overfører sykdommen til alle sine døtre, men til ingen av hans sønner.

b) både menn og kvinner er påvirket, men sykdommen er mindre alvorlig hos kvinner.

Y-Iinked Arv:

Dette er også kjent som holandric arv, der bare menn er påvirket. Den berørte mannen overfører egenskapen til alle sine sønner, og til ingen av hans døtre. Mann til mannlig overføring tyder på Y-koblet arv.

Hårete pinna og HY histocompatibility antigen manifest holandric arv.

Symboler brukt i stamtavle (figur 11-21):

Autosomal dominerende arvelighet (figur 11-22)

Noen eksempler på autosomale dominerende egenskaper -

Jeg. achondroplasia;

ii. Osteogenesis imperfecta;

iii. Brachydactyly, polydactyly, syndactyly;

iv. Sann pophyria med portvin-urin på grunn av porfyriner;

v. Kjønn begrenset, gikt og skallethet som påvirker overveiende pre-senile menn;

vi. Huntington's chorea, vises omtrent 50 år eller etter;

vii. Angioneurotisk ødem;

viii. Familiær hyperkolesterolemi;

ix. Diabetes insipidus;

x. Marfans syndrom, manifestert av langstrakte ekstremiteter, dislokasjon av øyelinsen og kardiovaskulære abnormiteter;

xi. Nail patella syndrom, manifestert av dystrofi av negler, fravær av patella og nephropati;

xii. Flere nevrofibromatose;

xiii. Polyposis spole.

Noen eksempler på X-koblede recessive egenskaper -

Jeg. Haemophilita-Dette skyldes funksjonelt defekt antihemofilisk globulin.

ii. Delvis fargeblindhet - Det uttrykkes som manglende evne til å skille mellom rødt og grønt.

iii. Duchenne's muskeldystrofi.

iv. Glukose-6-fosfat dehydrogenase mangel-Det manifesteres av hemolytisk anemi når det behandles med primaquin, fenacetin, nitrofurantoin, noen sulfonamider og acetylsalisylsyre.

v. testikulær feminisering.

vi. Hunters syndrom-Det skyldes mangelfull enzyminduronosulfat sulfatase, og manifesteres av funksjonen til Hurlers syndrom bortsett fra hornhindeavvik.

Autosomal Resessiv Arv (Fig. 11-22) 23):

Noen eksempler på autosomale recessive egenskaper -

(1) Innfødte feil i stoffskiftet;

Jeg. Acatalasi, på grunn av mangelfull enzymkatalase; det fører til oral sepsis;

ii. Albinisme, en fullstendig depigmentering av "hud på grunn av tyrosinase mangel;

iii. Alkaptonuri, hvor berørte personer ekskluderer mørkfarget urin på grunn av tilstedeværelse av homogenisinsyre. Det er forårsaket av mangel på enzym homogenisinsyreoksidase;

iv. Galaktosemi, på grunn av mangel på galaktose-I-fosfat uridyltransferase, og manifesteres ved oppkast og diaré som et resultat av intoleranse mot galaktose; dette følges av mental retardasjon, katarakt og levercirrhose;

v. Hurlers syndrom, forårsaket av mangelfull enzym iduronidase, og manifestert av mental retardasjon, skjelettabnormaliteter, hepatosplenomegali og hornhindeavvik.

vi. Fenylketonuri, på grunn av mangel på fenylalaninhydroksylase og manifestert av mental retardasjon, fehud og epilepsi;

vii. Tay-sachs sykdom, på grunn av mangel på heksosaminidase, og manifestert av mental retardasjon, blindhet og nevrologiske abnormiteter.

(2) hemoglobinopatier:

Jeg. I sickle-cell anemi inneholder beta-kjeden valin i 6. plass, i stedet for glutaminsyre. Heterozygote seglcelleegenskaper er mer motstandsdyktige mot malariaangrep.

ii. Thalassemia major er uttrykt i homozygoter, og thalassemia mindre i heterozygoter.

(3) Immunoglobinopatier:

Jeg. Noen av de immunologiske lidelsene kan skyldes autosomale recessive egenskaper.

X-koblet recessiv arvelighet (figur 11-24):

Genetiske faktorer i noen vanlige sykdommer:

Sukkersyke:

Tidligere sykdommer (juvenile-IDDM) er mer genetisk predisponert enn sen sykdomsdiabetes. Noen undersøkere foreslår at den har autosomal recessiv arv, mens andre mener at det har multifaktorisk arv. I genetisk predisponerte individer anerkjennes prediabetika ved forhøyet serumnivå av is-celleantistoffer.

Essensiell hypertensjon:

Det er to skoler på arvemodus; en skole antyder at den har multifaktorell arv, mens andre skoler mener at det skyldes mutasjon av enkelt dominant gen.

Iskemiske hjertesykdommer:

Tidlig begynnende iskemisk hjertesykdom skyldes familiær hyperkolesterolemi som er arvet som et autosomalt dominerende trekk. I de fleste av de berørte individer er tilstanden multifaktoriell med en arvelighet på ca. 65%.

Peptisk sår:

Duodenalsår er hyppigere hos personer med О gruppe blod og i ikke-sekretorer av ABO-substans. Forty prosent av magesårene har arvelig disposisjon.

schizofreni:

Den er arvet på multifatorisk basis med en arvelighet på rundt 85%. Noen mener at det er arvet som autosomale dominerende egenskaper.

Noen terminologi brukt i genetikk

(1) genom:

Genomet angir det fulle settet av gener, haploid i gametene og diploid i de enkelte somatiske celler.

(2) Genotype:

Det betyr den genetiske grunnloven til et individ som er løst ved befruktningstidspunktet. Genotypen til et høyt individ kan være T: T (homozygot) eller T: t (heterozygot) som kan vurderes ved stamtavleanalyse.

(3) Fenotype:

Det betyr fysisk eller biokjemisk uttrykk for genotypen. Fenotypen er potensielt variabel og er resultatet av samspill mellom genotypen og miljøet der individet utvikler og vokser. Det kan hende at et individ med T: T genotype er kort i høyden. Dette er antagelig på grunn av noen endokrinal eller ernæringsmessige sykdommer som undertrykker genotypevirkningen.

(4) Fenokoki:

Noen ganger gir en endring i miljøet en ny fenotype, noe som ligner på utseendet som forårsaker en bestemt genotype. En slik form for fenotype er kjent som fenoksy.

Hoppe Gener eller Transposons:

Dette er grupper av genetiske elementer som virkelig kan bevege seg fra sted til sted, og dermed endre eller undertrykke funksjonen til målgenetisk region. Hoppegenene inkluderer pseudogener, retrovirusene og onkogenene, og har DNA-sekvenser som hopper. Hvert hoppgen har en kort, lignende, terminal gjentakelse av baser i hver ende.

Hver har egenskapen til å gjenkjenne en bestemt sekvens på mål-DNA og genererer en direkte gjentagelse av det samme. Kommer til målsekvensen, produserer de bevegelige gener asymmetriske brudd på de motsatte strengene i DNA-dupleksen og integreres deretter i målstedet.

Transposonene styrer mutasjon og rekombinasjon, og kan være ansvarlig for amplifisering av gener. Den funksjonelle statusen til hoppegenene er fortsatt ufattelig.

Genetisk rådgivning:

Når en person eller et par med genetisk lidelse søker råd, blir den genetiske rådgiveren konfrontert med tre problemer;

(a) Å etablere den nøyaktige diagnosen (genetisk eller miljømessig) ved klinisk undersøkelse og laboratorieundersøkelser;

(b) For å diskutere prognosen og verdien av eventuelle behandlinger;

Kromosomale studier og karyotyper er indikert under følgende betingelser;

(i) hos spedbarn med medfødte anomalier som involverer mer enn ett system;

(ii) Ved unormal seksuell utvikling;

(iii) Infertilitet, gjentatte aborter etc.

Når kromosomale defekter (numeriske eller strukturelle) oppdages med unormale fenotyper, er behandling, hvis noen, symptomatisk og ikke kurativ.

Diskusjon om risikoen for tilbakefall i en familie:

(1) Hvis begge foreldrene har normale kromosomer, selv om barnet er påvirket av kromosomal abnormitet (si Trisomy 21-Mongol), kan foreldrene være sikre på at sjansene for å komme tilbake til samme tilstand som påvirker fremtidige barn, er mindre fordi årsaken av denne unormaliteten er ikke-disjeksjon i gametogenese, spesielt med eldre mor, og fenomenet er for det meste tilfeldig.

Hvis karyotypen av Mongol-babyen imidlertid viser translokasjon mellom G- og D-kromosomer (46), og karyotypen hos den friske mor viser balanserte translokserte kromosomer, bør foreldrene bli informert om at lignende mongolbarn kan utvikle oftere i etterfølgende graviditeter.

(2) I berørt person med heterozygot autosomalt dominant gen (f.eks. Achondroplasia) er risikoen for tilbakefall blant avkomene 1 av 2 (50%), forutsatt at det dominerende genet er fullt penetrerende.

(3) Ved autosomale recessive lidelser, når begge foreldrene er sunne med heterozygot resessivt gen for samme egenskap, er sjansen for tilbakefall (si fenylketonuri) blant avkomene 1 til 4. Alle av oss bærer ca. 3 til 8 skadelige recessive gener, men sjansen for uttrykk for autosomal recessiv lidelse er sjelden, unntatt i grov ekteskap. Når en fenylketonurisk far blir gift med sin første fetter, er sjansen for det berørte barnet om lag 1 i 12, mens i ekteskap med uavhengig person er sjansen omtrent 1 av 10 000.

(4) Ved kjønnsbunden recessiv lidelse (si hæmofili) når en gutt er berørt, skal hans sunne mor være bærer og 50% av søsteren er bærer av sykdommen. Bærerenseksjonen er en viktig oppgave av den genetiske rådgiveren. Når en X-koblet berørt mann (si, delvis fargeblindhet) henter barn, er alle døtre bærere og alle sønner er normale.

(5) Noen ganger søker individuell råd om han blir rammet av diabetes mellitus, siden begge foreldrene hans lider av diabetes (autosomal recessiv lidelse).

I slike tilfeller, bortsett fra blodglukoseanalyse av individet, vil anti-isletceller antistofftiter i serumet gi opplysninger om han er diabetiker. Han blir deretter rådet til å følge kostholdsbegrensning.