Biologie voor Majors I

van alle chromosomale stoornissen, afwijkingen in chromosoom Aantal zijn de meest duidelijk identificeerbare uit een karyogram. De wanorde van chromosoomaantal omvat de verdubbeling of het verlies van volledige chromosomen, evenals veranderingen in het aantal volledige reeksen chromosomen. Zij worden veroorzaakt door nondisjunction, die voorkomt wanneer paren van homologe chromosomen of zusterchromatiden er niet in slagen om tijdens meiosis te scheiden. Misaligned of onvolledige synapsis, of een disfunctie van het spindelapparaat dat chromosoommigratie vergemakkelijkt, kan nondisjunction veroorzaken. Het risico op nondisjunctie neemt toe met de leeftijd van de ouders.

Nondisjunctie kan optreden tijdens meiose I of II, met verschillende resultaten (figuur 1). Als homologe chromosomen tijdens meiosis I niet scheiden, is het resultaat twee gameten die dat specifieke chromosoom missen en twee gameten met twee kopieën van het chromosoom. Als zusterchromatiden niet scheiden tijdens meiosis II, het resultaat is een gamete die ontbreekt dat chromosoom, twee normale gameten met een kopie van het chromosoom, en een gamete met twee kopieën van het chromosoom.

oefenvraag

figuur 1. Nondisjunction komt voor wanneer homologe chromosomen of zusterchromatiden er niet in slagen om tijdens meiosis te scheiden, resulterend in een abnormaal chromosoomaantal. Nondisjunctie kan optreden tijdens meiosis I of meiosis II.

welke van de volgende beweringen over nondisjunctie is waar?

1. Nondisjunctie resulteert alleen in gameten met n + 1 of n–1 chromosomen.
2. Nondisjunctie die optreedt tijdens meiosis II resulteert in 50 procent normale gameten.
3. Nondisjunctie tijdens meiose I resulteert in 50% normale gameten.
4. Nondisjunctie resulteert altijd in vier verschillende soorten gameten.

antwoord

antwoord b is waar.

aneuploïdie

Figuur 2. De incidentie van het hebben van een foetus met trisomie 21 neemt dramatisch toe met de leeftijd van de moeder.

een individu met het juiste aantal chromosomen voor zijn soort wordt euploïde genoemd; bij mensen komt euploïdie overeen met 22 paren autosomen en één paar geslachtschromosomen. Een individu met een fout in chromosoomaantal wordt beschreven als aneuploïde, een term die monosomie (verlies van één chromosoom) of trisomie (winst van een vreemd chromosoom) omvat. Monosomische menselijke zygoten die een kopie van een autosoom missen, ontwikkelen zich steevast niet tot de geboorte omdat ze essentiële genen missen. Dit onderstreept het belang van “gendosering” bij de mens. De meeste autosomale trisomies ontwikkelen zich ook niet tot de geboorte; echter, duplicaties van enkele kleinere chromosomen (13, 15, 18, 21, of 22) kunnen resulteren in nakomelingen die meerdere weken tot vele jaren overleven. Trisomic individuen lijden aan een ander type van genetische onbalans: een overmaat aan gendosis. De individuen met een extra chromosoom kunnen een overvloed van de genproducten synthetiseren die door dat chromosoom worden gecodeerd. Deze extra dosis (150 procent) van specifieke genen kan leiden tot een aantal functionele uitdagingen en sluit vaak ontwikkeling uit. De meest voorkomende trisomie onder levensvatbare geboorten is die van chromosoom 21, wat overeenkomt met het syndroom van Down. De individuen met deze geërfde wanorde worden gekenmerkt door korte gestalte en onvolgroeide cijfers, gezichtsverschillen die een brede schedel en grote tong omvatten, en significante ontwikkelingsachterstanden. De incidentie van het syndroom van Down is gecorreleerd met de leeftijd van de moeder; oudere vrouwen hebben een grotere kans om zwanger te worden van foetussen met het trisomie 21-genotype (Figuur 2).

polyploïdie

Figuur 3. Zoals bij veel polyploïde planten, is deze triploïde oranje daglelie (Hemerocallis fulva) bijzonder groot en robuust, en groeit bloemen met drie keer zoveel bloemblaadjes als zijn diploïde tegenhangers. (met dank aan: Steve Karg)

een individu met meer dan het juiste aantal chromosoomsets (twee voor diploïde soorten) wordt polyploïde genoemd. Bijvoorbeeld, bevruchting van een abnormale diploïde ei met een normale haploïde sperma zou een triploïde zygote opleveren. Polyploïde dieren zijn uiterst zeldzaam, met slechts een paar voorbeelden onder de platwormen, kreeftachtigen, amfibieën, vissen en hagedissen. Polyploïde dieren zijn steriel omdat meiose niet normaal kan verlopen en in plaats daarvan meestal aneuploïde dochtercellen produceert die geen levensvatbare zygoten kunnen opleveren. Zelden kunnen polyploïde dieren ongeslachtelijk reproduceren door haplodiploïdie, waarbij een onbevrucht ei mitotisch verdeelt om nakomelingen te produceren. Polyploïdie daarentegen komt veel voor in het plantenrijk, en polyploïde planten zijn meestal groter en robuuster dan euploïden van hun soort (figuur 3).

Geslachtschromosoomnondisjunctie bij mensen

mensen vertonen dramatische schadelijke effecten met autosomale trisomieën en monosomieën. Daarom kan het contra-intuïtief lijken dat de menselijke wijfjes en mannetjes normaal kunnen functioneren, ondanks het dragen van verschillende aantallen van het chromosoom van X. Eerder dan een aanwinst of verlies van autosomes, worden de variaties in het aantal geslachtschromosomen geassocieerd met vrij milde gevolgen. Voor een deel, komt dit wegens een moleculair proces voor dat X inactivering wordt genoemd. Vroeg in ontwikkeling, wanneer vrouwelijke zoogdierembryo ‘ s bestaan uit slechts een paar duizend cellen (ten opzichte van biljoenen in de pasgeborene), een X chromosoom in elke cel inactiveert door strak condenseren in een rustige (slapende) structuur genoemd een Barr lichaam. De kans dat een X-chromosoom (maternaal of paternaal afgeleid) wordt geïnactiveerd in elke cel is willekeurig, maar zodra de inactivatie plaatsvindt, zullen alle cellen afgeleid van die ene hetzelfde inactieve X-chromosoom of Barr lichaam hebben. Door dit proces, compenseren de wijfjes voor hun dubbele genetische dosis van X chromosoom.

Figuur 4. Bij katten bevindt het gen voor vachtkleur zich op het X-chromosoom. Bij de embryonale ontwikkeling van vrouwelijke katten wordt een van de twee X-chromosomen willekeurig geïnactiveerd in elke cel, wat resulteert in een schildpad patroon als de kat twee verschillende allelen heeft voor vachtkleur. Mannelijke katten, die slechts één X-chromosoom hebben, vertonen nooit een kleur van de vacht van de schildpad. (credit: Michael Bodega)

bij zogenaamde” tortoiseshell ” katten wordt embryonale x-inactivatie waargenomen als kleurvariatie (Figuur 4). De wijfjes die heterozygoot zijn voor een X-gekoppeld gen van de vachtkleur zullen één van twee verschillende vachtkleuren over verschillende gebieden van hun lichaam uitdrukken, die aan welk chromosoom van X in de embryonale celvoorouder van dat gebied wordt geïnactiveerd.

een individu dat een abnormaal aantal X-chromosomen draagt, zal op één na alle X-chromosomen in elk van haar cellen inactiveren. Nochtans, blijven zelfs de geïnactiveerde chromosomen van X een paar genen uitdrukken, en de chromosomen van X moeten voor de juiste rijping van vrouwelijke eierstokken reactiveren. Dientengevolge, worden x-chromosomale abnormaliteiten typisch geassocieerd met milde geestelijke en fysieke tekorten, evenals steriliteit. Als het X-chromosoom helemaal afwezig is, zal het individu zich niet in utero ontwikkelen.

verschillende fouten in het geslachtschromosoom Aantal zijn gekarakteriseerd. Individuen met drie X-chromosomen, triplo-X genoemd, zijn fenotypisch vrouwelijk, maar uiten ontwikkelingsachterstanden en verminderde vruchtbaarheid. Het XXY-genotype, overeenkomend met één type Klinefelter-syndroom, komt overeen met fenotypisch mannelijke individuen met kleine testes, vergrote borsten en verminderd lichaamshaar. Complexere types van syndroom Klinefelter bestaan waarin het individu zo veel als vijf chromosomen van X heeft. In alle types, ondergaat elk chromosoom van X behalve één inactivering om voor de bovenmatige genetische dosering te compenseren. Dit kan als verscheidene Barr-lichamen in elke celkern worden gezien. Turner syndroom, gekarakteriseerd als een x0 genotype (d.w.z., slechts een chromosoom van één geslacht), komt overeen met een fenotypisch Vrouwelijk individu met een korte gestalte, de huid met zwemvliezen in het nekgebied, gehoor-en hartstoornissen en steriliteit.

duplicaties en verwijderingen

naast het verlies of de winst van een volledig chromosoom, kan een chromosomaal segment worden gedupliceerd of verloren gaan. Duplicaties en verwijderingen produceren vaak nakomelingen die overleven, maar fysieke en mentale afwijkingen vertonen. Gedupliceerde chromosomale segmenten kunnen fuseren met bestaande chromosomen of kunnen vrij zijn in de kern. Cri-du-chat (van het Franse Voor “cry of The cat”) is een syndroom geassocieerd met zenuwstelselafwijkingen en identificeerbare fysieke kenmerken die het gevolg zijn van een deletie van het grootste deel van 5P (de kleine arm van chromosoom 5) (Figuur 5). Zuigelingen met dit genotype stralen een karakteristieke hoge schreeuw uit waarop de naam van de aandoening is gebaseerd.

Figuur 5. Dit individu met cri-du-chat syndroom wordt getoond op twee, vier, negen, en 12 jaar oud. (credit: Paola Cerruti Mainardi)

Draag bij!

verbeter deze pagina leer meer