biologia pääaineilla I

kaikista kromosomihäiriöistä kromosomimäärän poikkeavuudet ovat karyogrammista selvimmin tunnistettavissa. Kromosomiluvun häiriöitä ovat kokonaisten kromosomien kahdentuminen tai häviäminen sekä muutokset täydellisten kromosomijoukkojen määrässä. Ne johtuvat nondisjunktiosta, joka syntyy, kun homologisten kromosomien tai sisarkromatidien parit eivät erkaannu meioosin aikana. Vinoutunut tai epätäydellinen synapsis eli kromosomin migraatiota helpottava värttinälaitteen toimintahäiriö voi aiheuttaa nondisjunktion. Riski nondisjunktion esiintymisestä kasvaa vanhempien iän myötä.

Nondisjunktio voi tapahtua joko meioosin I tai II aikana erilaisin tuloksin (Kuva 1). Jos homologiset kromosomit eivät erkaannu meioosi I: n aikana, tuloksena on kaksi sukusolua, joista puuttuu kyseinen kromosomi, ja kaksi sukusolua, joissa on kaksi kromosomin kopiota. Jos sisarkromatidit eivät erkaannu meioosi II: n aikana, tuloksena on yksi sukusolu, josta kyseinen kromosomi puuttuu, kaksi normaalia sukusolua, joissa on yksi kopio kromosomista, ja yksi sukusolu, jossa on kaksi kopiota kromosomista.

käytännön kysymys

Kuva 1. Nondisjunktio tapahtuu, kun homologiset kromosomit tai sisarkromatidit eivät erkaannu meioosin aikana, mikä johtaa epänormaaliin kromosomilukuun. Nondisjunktio voi tapahtua meioosin I tai meioosin II aikana.

Mikä seuraavista lausumista ei-funktiosta on totta?

1. Nondisjunktio johtaa vain sukusoluihin, joissa on N+1–tai N-1-kromosomi.
2. meioosi II: n aikana tapahtuva Nondisjunktio johtaa 50 prosentin normaaleihin sukusoluihin.
3. meioosin I aikainen Nondisjunktio johtaa 50 prosentin normaaleihin sukusoluihin.
4. Nondisjunktio johtaa aina neljänlaisiin sukusoluihin.

Näytä vastaus

vastaus b on tosi.

Aneuploidia

kuva 2. Trisomia 21 sairastavan sikiön esiintyvyys kasvaa dramaattisesti äidin iän myötä.

yksilöä, jolla on lajilleen sopiva määrä kromosomeja, kutsutaan euploidiksi; ihmisellä euploidia vastaa 22 autosomiparia ja yksi sukupuolikromosomipari. Yksilöstä, jolla on kromosomilukuvirhe, käytetään nimitystä aneuploidi, termi, joka sisältää monosomian (yhden kromosomin menetys) tai trisomian (vieraan kromosomin voitto). Ihmisen yksisomiset tsygootit, joilta puuttuu yksi autosomin kopio, eivät aina kehity syntymään, koska niiltä puuttuvat olennaiset geenit. Tämä korostaa ”geeniannoksen” merkitystä ihmisillä. Useimmat autosomaaliset trisomiat eivät myöskään kehity syntymään asti, mutta joidenkin pienempien kromosomien (13, 15, 18, 21 tai 22) kahdentuminen voi johtaa jälkeläisiin, jotka säilyvät elossa useita viikkoja tai vuosia. Trisomiset yksilöt kärsivät erilaisesta geneettisestä epätasapainosta: ylimääräisestä geeniannoksesta. Yksilöt, joilla on ylimääräinen kromosomi, voivat syntetisoida runsaasti kyseisen kromosomin koodaamia geenituotteita. Tämä ylimääräinen annos (150 prosenttia) tiettyjä geenejä voi aiheuttaa useita toiminnallisia haasteita ja usein estää kehityksen. Elävillä synnyttäjillä yleisin trisomia on kromosomi 21, joka vastaa Downin oireyhtymää. Yksilöt, joilla tämä perinnöllinen häiriö on ominaista lyhytkasvuisuus ja kitukasvuinen numeroa, kasvojen erot, jotka sisältävät laaja kallo ja suuri kieli, ja merkittäviä kehitysviiveitä. Downin oireyhtymän esiintyvyys korreloi äidin ikään; vanhemmat naiset tulevat todennäköisemmin raskaaksi sikiöille, joilla on trisomia 21-genotyyppi (kuva 2).

polyploidia

kuva 3. Kuten monet polyploidiset kasvit, myös tämä kolmilehtinen oranssinpäivälilja (Hemerocallis fulva) on erityisen kookas ja vankkarakenteinen, ja se kasvattaa kukkia, joissa on kolminkertainen määrä terälehtiä diploidisiin vastineisiinsa verrattuna. (luotto: Steve Karg)

yksilöä, jolla on enemmän kuin oikea määrä kromosomijoukkoja (diploidisilla lajeilla kaksi), kutsutaan polyploidiksi. Esimerkiksi epänormaalin diploidisen munasolun hedelmöitys normaalilla haploidisella siittiöllä tuottaisi triploidisen tsygootin. Polyploidiset eläimet ovat erittäin harvinaisia, vain muutamia esimerkkejä laakamatojen, äyriäisten, sammakkoeläinten, kalojen ja liskojen. Polyploidiset eläimet ovat steriilejä, koska meioosi ei voi edetä normaalisti ja sen sijaan tuottaa enimmäkseen aneuploidisia tytärsoluja, jotka eivät pysty tuottamaan elinkelpoisia tsygootteja. Harvoin polyploidiset eläimet voivat lisääntyä suvuttomasti haplodiploidisesti, jossa hedelmöitymätön munasolu jakautuu mitoottisesti poikasten tuottamiseksi. Sen sijaan polyploidia esiintyy kasvikunnassa hyvin yleisesti, ja polyploidiset kasvit ovat yleensä lajinsa euploideja kookkaampia ja rotevampia (kuva 3).

sukupuolikromosomin Nondisjunktio ihmisillä

ihmisillä on autosomien trisomioiden ja monosomien kanssa dramaattisia haitallisia vaikutuksia. Siksi voi vaikuttaa siltä, että ihmisnaaraat ja-urokset voivat toimia normaalisti, vaikka niillä on X-kromosomin eri numerot. Autosomien lisääntymisen tai häviämisen sijaan sukupuolikromosomien määrän vaihteluun liittyy suhteellisen lieviä vaikutuksia. Osittain tämä johtuu molekyyliprosessista nimeltä X-inaktivaatio. Kun naaraspuolisten nisäkkäiden alkiot koostuvat vain muutamasta tuhannesta solusta (suhteessa vastasyntyneen biljooniin), yksi X-kromosomi kussakin solussa inaktivoituu tiivistymällä tiiviisti lepääväksi (uinuvaksi) rakenteeksi, jota kutsutaan Barrin ruumiiksi. Mahdollisuus, että X-kromosomi (maternaalisesti tai paternaalisesti johdettu) inaktivoituu kussakin solussa, on satunnainen, mutta kun inaktivaatio tapahtuu, kaikilla kyseisestä solusta johdetuilla soluilla on sama inaktiivinen X-kromosomi tai Barr-keho. Tällä menetelmällä naaraat kompensoivat kaksinkertaisen geneettisen X-kromosomiannoksensa.

Kuva 4. Kissoilla turkin värin geeni sijaitsee X-kromosomissa. Naaraskissojen alkiokehityksessä toinen kahdesta X-kromosomista inaktivoituu satunnaisesti kussakin solussa, jolloin syntyy kilpikonnakuvio, jos kissalla on kaksi eri alleelia turkin värin suhteen. Uroskissoilla, joilla on vain yksi X-kromosomi, ei ole koskaan kilpikonnankuoren turkin väriä. (luotto: Michael Bodega)

niin sanotuilla” kilpikonnakissoilla ” alkion X-inaktivaatio havaitaan värivaihteluna (Kuva 4). Naaraat, jotka ovat X-linkitetyn Turkin värigeenin suhteen heterotsygootteja, ilmentävät jompaakumpaa kahdesta eri turkin väristä eri alueilta, mikä vastaa sitä X-kromosomia, joka on inaktivoitunut kyseisen alueen alkiosolun kantasolussa.

yksilö, jolla on epänormaali määrä X-kromosomeja, inaktivoi kaikki paitsi yhden X-kromosomin jokaisesta solustaan. Kuitenkin jopa inaktivoidut X-kromosomit ilmentävät edelleen muutamia geenejä, ja X-kromosomien täytyy aktivoitua uudelleen, jotta naisen munasarjat kypsyisivät kunnolla. Tämän seurauksena X-kromosomipoikkeavuuksiin liittyy tyypillisesti lieviä henkisiä ja fyysisiä vikoja sekä steriiliyttä. Jos X-kromosomi puuttuu kokonaan, yksilö ei kehity kohdussa.

sukupuolikromosomin määrässä on havaittu useita virheitä. Yksilöt, joilla on kolme X-kromosomia eli triplo-X, ovat fenotyyppisesti naaraita, mutta ilmaisevat kehitysviiveitä ja alentunutta hedelmällisyyttä. XXY-genotyyppi, joka vastaa yhtä Klinefelterin oireyhtymää, vastaa fenotyypillisesti miehiä, joilla on pienet kivekset, suurentuneet rinnat ja vähentynyt karvoitus. Klinefelterin oireyhtymästä on olemassa monimutkaisempia tyyppejä, joissa yksilöllä on peräti viisi X-kromosomia. Kaikissa tyypeissä jokainen X-kromosomi yhtä lukuun ottamatta inaktivoituu kompensoidakseen ylimääräisen geneettisen annoksen. Tämä voidaan nähdä useita Barr kappaleita kussakin solun tumassa. Turnerin oireyhtymä, jota luonnehditaan X0-genotyypiksi (ts., vain yksi sukupuolikromosomi), vastaa fenotyyppisesti naispuolista yksilöä, jolla on lyhytkasvuisuus, räpyläiho kaulan alueella, kuulo-ja sydänvaivoja sekä steriiliys.

Kahdennukset ja Deleetiot

kokonaisen kromosomin menetyksen tai vahvistumisen lisäksi kromosomijakso voi kahdentua tai kadota. Monistukset ja poistot tuottavat usein jälkeläisiä, jotka jäävät eloon, mutta joissa on ruumiillisia ja henkisiä poikkeavuuksia. Kahdennetut kromosomisegmentit voivat sulautua olemassa oleviin kromosomeihin tai olla vapaita tumassa. Cri-du-chat (ranskaksi ”cry of the cat”) on oireyhtymä, joka liittyy hermoston poikkeavuuksiin ja tunnistettaviin fyysisiin ominaisuuksiin, jotka johtuvat suurimman osan 5P: n (kromosomin 5 pienen varren) poistosta (kuva 5). Tämän genotyypin omaavat pikkulapset päästävät tyypillistä kimeää huutoa, johon häiriön nimi perustuu.

kuva 5. Tämä henkilö, jolla on cri-du-chat-oireyhtymä, on osoitettu kahden, neljän, yhdeksän ja 12 vuoden iässä. (luotto: Paola Cerruti Mainardi)

Osallistu!

paranna tätä sivua lisää