biologi for Majors i

af alle de kromosomale lidelser, abnormiteter i kromosom nummer er de mest tydeligt identificerbare fra et karyogram. Forstyrrelser i kromosomnummer omfatter duplikering eller tab af hele kromosomer samt ændringer i antallet af komplette sæt kromosomer. De er forårsaget af nondisjunction, som opstår, når par af homologe kromosomer eller søsterkromatider ikke adskilles under meiose. Forkert justeret eller ufuldstændig synapsis eller en dysfunktion af spindelapparatet, der letter kromosommigration, kan forårsage ikke-afbrydelse. Risikoen for nondisjunction forekommer stiger med forældrenes alder.

Nondisjunction kan forekomme under enten meiose I eller II med forskellige resultater (Figur 1). Hvis homologe kromosomer ikke adskilles under meiose I, er resultatet to kønsceller, der mangler det pågældende kromosom og to kønsceller med to kopier af kromosomet. Hvis søsterkromatider ikke adskilles under meiose II, er resultatet en gamete, der mangler det kromosom, to normale gameter med en kopi af kromosomet og en gamete med to kopier af kromosomet.

øvelsesspørgsmål

Figur 1. Nondisjunction opstår, når homologe kromosomer eller søsterkromatider ikke adskilles under meiose, hvilket resulterer i et unormalt kromosomnummer. Nondisjunction kan forekomme under meiose I eller meiose II.

hvilke af følgende udsagn om nondisjunction er sandt?

1. Nondisjunction resulterer kun i kønsceller med N+1 eller n–1 kromosomer.
2. Nondisjunction, der forekommer under meiose II, resulterer i 50 procent normale gameter.
3. Nondisjunction under meiose I resulterer i 50 procent normale gameter.
4. Nondisjunction resulterer altid i fire forskellige slags gameter.

Vis svar

svar b er sandt.

aneuploidi

figur 2. Forekomsten af at have et foster med trisomi 21 stiger dramatisk med moderens alder.

et individ med det passende antal kromosomer for deres art kaldes euploid; hos mennesker svarer euploidi til 22 par autosomer og et par kønskromosomer. Et individ med en fejl i kromosomnummer beskrives som aneuploid, et udtryk, der inkluderer monosomi (tab af et kromosom) eller trisomi (forstærkning af et fremmed kromosom). Monosomiske menneskesygoter mangler en kopi af en autosome uvægerligt undlader at udvikle sig til fødslen, fordi de mangler væsentlige gener. Dette understreger vigtigheden af” gendosering ” hos mennesker. De fleste autosomale trisomier udvikler sig heller ikke til fødslen; duplikationer af nogle af de mindre kromosomer (13, 15, 18, 21 eller 22) kan dog resultere i afkom, der overlever i flere uger til mange år. Trisomiske individer lider af en anden type genetisk ubalance: et overskud i gendosis. Personer med et ekstra kromosom kan syntetisere en overflod af genprodukterne kodet af det kromosom. Denne ekstra dosis (150 procent) af specifikke gener kan føre til en række funktionelle udfordringer og udelukker ofte udvikling. Den mest almindelige trisomi blandt levedygtige fødsler er kromosom 21, hvilket svarer til ned-syndrom. Personer med denne arvelige lidelse er kendetegnet ved kort statur og forkrøblede cifre, ansigtsforskelle, der inkluderer en bred kranium og stor tunge, og betydelige udviklingsforsinkelser. Forekomsten af ned-syndrom er korreleret med moderens alder; ældre kvinder er mere tilbøjelige til at blive gravide med fostre, der bærer trisomi 21-genotypen (figur 2).

polyploidi

figur 3. Som med mange polyploide planter er denne triploide orange Daglilje (Hemerocallis fulva) særlig stor og robust og vokser blomster med tredobbelt antallet af kronblade af dets diploide modstykker. (kredit: Steve Karg)

et individ med mere end det korrekte antal kromosomsæt (to for diploide arter) kaldes polyploid. For eksempel ville befrugtning af et unormalt diploid æg med en normal haploid sæd give en triploid kindtand. Polyploide dyr er ekstremt sjældne, med kun få eksempler blandt fladorm, krebsdyr, amfibier, fisk og firben. Polyploide dyr er sterile, fordi meiose ikke kan fortsætte normalt og i stedet producerer for det meste aneuploide datterceller, der ikke kan give levedygtige gygoter. Sjældent kan polyploide dyr reproducere aseksuelt ved haplodiploidi, hvor et ubefrugtet æg deler sig mitotisk for at producere afkom. I modsætning hertil er polyploidi meget almindelig i planteriget, og polyploide planter har tendens til at være større og mere robuste end euploider af deres art (figur 3).

køn kromosom Nondisjunction hos mennesker

mennesker viser dramatiske skadelige virkninger med autosomale trisomier og monosomier. Derfor kan det virke kontraintuitivt, at menneskelige kvinder og mænd kan fungere normalt, på trods af at de bærer forskellige antal kromosom. I stedet for en gevinst eller tab af autosomer er variationer i antallet af kønskromosomer forbundet med relativt milde effekter. Til dels sker dette på grund af en molekylær proces kaldet inaktivering. Tidligt i udviklingen, når kvindelige pattedyrsembryoner består af kun et par tusinde celler (i forhold til billioner hos det nyfødte), inaktiveres et kromosom i hver celle ved tæt kondensering til en hvilende (sovende) struktur kaldet en Barr-krop. Chancen for, at et kromosom (maternalt eller paternalt afledt) inaktiveres i hver celle, er tilfældig, men når inaktiveringen finder sted, vil alle celler, der stammer fra den ene, have det samme inaktive kromosom eller Barr-legeme. Ved denne proces kompenserer kvinder for deres dobbelte genetiske dosis af kromosom.

figur 4. Hos katte er genet for pelsfarve placeret på kromosom. I den embryonale udvikling af hunkatte inaktiveres en af de to kromosomer tilfældigt i hver celle, hvilket resulterer i et skildpaddemønster, hvis katten har to forskellige alleler til pelsfarve. Hankatte, der kun har et kromosom, udviser aldrig en skildpaddeskjoldfarve. (kredit: Michael Bodega)

i såkaldte” skildpaddeskal ” – katte observeres embryonal h-inaktivering som farvevariation (figur 4). Kvinder, der er heterosygøse for et gen, der er forbundet med pelsfarve, vil udtrykke en af to forskellige pelsfarver over forskellige regioner i deres krop, svarende til hvilket kromosom der inaktiveres i den embryonale celleforfader i denne region.

et individ, der bærer et unormalt antal kromosomer, inaktiverer alle undtagen et kromosom i hver af hendes celler. Men selv inaktiverede h-kromosomer fortsætter med at udtrykke nogle få gener, og H-kromosomer skal genaktiveres for korrekt modning af kvindelige æggestokke. Som et resultat er Røntgenkromosomale abnormiteter typisk forbundet med milde mentale og fysiske defekter såvel som sterilitet. Hvis kromosomet er fraværende helt, vil individet ikke udvikle sig i utero.

flere fejl i kønskromosomnummer er blevet karakteriseret. Personer med tre kromosomer, kaldet triplo, er fænotypisk kvindelige, men udtrykker udviklingsforsinkelser og nedsat fertilitet. Genotypen, der svarer til en type Klinefelter syndrom, svarer til fænotypisk mandlige individer med små testikler, forstørrede bryster og reduceret kropshår. Der findes mere komplekse typer Klinefelter-syndrom, hvor individet har så mange som fem kromosomer. I alle typer gennemgår hvert kromosom undtagen en inaktivering for at kompensere for den overskydende genetiske dosis. Dette kan ses som flere Barr-kroppe i hver cellekerne. Turner syndrom, karakteriseret som en H0 genotype (dvs., kun et enkelt kønskromosom), svarer til et fænotypisk kvindeligt individ med kort statur, svømmehud i nakkeområdet, hørelse og hjerteforstyrrelser og sterilitet.

duplikationer og sletninger

ud over tabet eller gevinsten af et helt kromosom kan et kromosomalt segment duplikeres eller gå tabt. Duplikationer og sletninger producerer ofte afkom, der overlever, men udviser fysiske og mentale abnormiteter. Duplikerede kromosomale segmenter kan smelte sammen med eksisterende kromosomer eller kan være fri i kernen. Cri-du-chat (fra fransk for “cry of the cat”) er et syndrom forbundet med abnormiteter i nervesystemet og identificerbare fysiske træk, der skyldes en sletning af det meste af 5p (den lille arm af kromosom 5) (figur 5). Spædbørn med denne genotype udsender et karakteristisk højt skrig, som lidelsens navn er baseret på.

figur 5. Denne person med cri-du-chat syndrom vises ved to, fire, ni og 12 år. (kredit: Paola Cerruti Mainardi)

bidrage!

forbedre denne sidelær mere