الانحرافات الصبغية: انحراف الكروموسوم الهيكلي (مع رسم بياني)

يغير الانحراف بنية الكروموسوم ولكن لا ينطوي على تغيير في عدد الكروموسومات. يشير الميكانيكيون بشكل رئيسي إلى إعادة ترتيب من خلال فقد أو اكتساب أو إعادة تخصيص أجزاء الكروموسومات.

في السياق الطبيعي لدورة تقسيم الخلايا ، تتضاعف الكروموسومات وتفصل بطريقة منظمة. كما أن تسلسل الموقع الجيني في الكروموسوم يحافظ على ترتيب منظم. لكن الأبحاث الجينية الحديثة تكشف أنه في حالات نادرة ، يحدث الاختلاف الجيني (أي التغير في بنية وترتيب الكروموسومات) ويحدث بعض الاضطرابات السريرية الرئيسية من خلال التغيرات المظهرية في الكائنات الحية. عادة ما ترتبط كل تشوهات صبغية بتشوهات وأمراض خلقية مختلفة.

عادة ما يُعرف التغيير الإجمالي أو الشذوذ في الكروموسوم بأنه زيغ كروموسومي. قد تكون هذه الانحرافات من نوعين - انحراف تلقائي و انحراف مستحث.

(1) تسمى إعادة الترتيب الهيكلي للكروموسومات بشكل طبيعي باسم الزيغ التلقائي. السبب وراء هذه الانحرافات غير مفهومة بشكل واضح. قد تعيق عوامل مثل الإشعاع الكوني ، والفشل التغذوي ، وعوامل بيئية أخرى عديدة الهيكل أو الصبغي الكروموسومي الأصلي.

(2) تسمى التغيرات المعمارية التي تنتج عن عمد باستخدام عوامل فيزيائية أو كيميائية الانحرافات المستحثة. مجموعة متنوعة من العوامل قادرة على تحفيز الطفرات. كما أنها تسبب تكسر في الكروموسومات وكل هذه النتائج في الانحرافات الصبغية. تحدث الانحرافات العفوية في حالات نادرة للغاية في حين أن نطاق الانحرافات المستحثة يكون أعلى بعدة مرات من الانحرافات التلقائية.

يهتم علماء الوراثة أكثر بالانحرافات التلقائية لأن هذه الظواهر تحدث بشكل طبيعي ، دون أي عامل سببي معروف. لقد جمَّعوا هذه الانحرافات إلى فئتين عريضتين - انحراف هيكلي و انحراف عددي.

الاندماج الصبغي الهيكلي:

في هذه الفئة ، يغير الانحراف بنية الكروموسوم ولكن لا ينطوي على تغيير في عدد الكروموسومات. يشير الميكانيكيون بشكل رئيسي إلى إعادة ترتيب من خلال فقد أو اكتساب أو إعادة تخصيص أجزاء الكروموسومات.

ومع ذلك ، يمكن تصنيف الانحرافات الهيكلية للكروموسومات إلى أربعة أنواع شائعة ، وهي كما يلي:

حذف:

يُعرف فقدان جزء الكروموسوم بالحذف أو النقص. إن حذف جزء من الكروموسوم هو حدث نادر للغاية. وتنتج بعض النتائج الجينية والمورفولوجية / الفسيولوجية المدهشة. يثير كل حذف مجموعة متميزة من الأعراض التي تميز الشذوذ وتسمى متلازمة.

حذف محدد في الكروموسوم لا. تنتج 22 حالة تسمى "فيلادلفيا 22" ؛ ويرتبط هذا مع سرطان الدم النقوي المزمن. مرة أخرى ، نقص آخر في الكروموسوم لا. 5 يخلق متلازمة "Cri-du-chat" (cry-of-cat) حيث ينتج الأفراد صرخة مميزة مثل القطة أثناء الطفولة. لديهم أيضا بعض ميزات الوجه الفريدة ويظهر التخلف العقلي البدني الشديد والعقلي.

الازدواجية:

يُعرف وجود جزء صبغي إضافي (مقارنةً بالعدد العادي) في النواة باسم الازدواجية. في هذه العملية ، يتم إضافة جزء من الكروموسوم إلى كروموسوم آخر ؛ الجزء الإضافي من الكروموسوم يشكل ازدواجية عندما يقع هذا الجزء من الكروموسوم الإضافي مباشرة بعد الجزء العادي الذي يتبع نفس الاتجاه (أي أن نفس التسلسل الجيني يتم الحفاظ عليه) ، ويسمى هذا التكرار الترادفي.

عندما يحدث تسلسل الجين في الكروموسوم الزائد بترتيب عكسي ، يُعرف باسم التكرار العكسي. تكاد تكون النسخ العكسية مماثلة للتكرار الترادفي ، ولكن هنا يتم عكس الجزء الإضافي بالترتيب. على سبيل المثال ، سيكون التسلسل edc بدلاً من cd e. في بعض الأحيان ، يتم العثور على الجزء الإضافي في نفس الكروموسوم ولكن بعيدًا عن الجزء العادي: تُسمى هذه الحالات على أنها تكرار للنازحين. حالة أخرى هي ازدواجية التحويل ، عندما يتم العثور على جزء الكروموسوم الإضافي ليتم نقله إلى كروموسوم غير متشابه.

بشكل عام ، لا تنتج الازدواجية أي عواقب جذرية مثل الحذف من حيث النمط الظاهري والبقاء على قيد الحياة. وقد افترض أن الزيادة في محتوى الدنا في الخلية مصحوبة بعملية التطور ؛ كان أصل الجينات الجديدة ذات الوظائف المتميزة ممكنًا فقط في حالة التكرار.

عكس:

عندما يتم العثور على جزء من الكروموسوم موجهًا في الاتجاه العكسي ، يطلق عليه الانعكاس. مطلوب قطعتين داخل الكروموسوم للحصول على هذا الوضع. يدور الجزء في مستطيل بزاوية 180 درجة ويعاد إدخاله بين الفواصل. ونتيجة لذلك ، يصبح الترتيب الخطي للجينات معاكسًا تمامًا ، بالمقارنة مع الجزء المتجانس الطبيعي.

لنفترض أن الترتيب الطبيعي لبعض الجينات في جزء من الكروموسوم هو ABCDE (في الكروموسوم الأصلي). إذا حدث انقلاب بين B و D (أي جزء BCD) ، فإن ترتيب الجينات في الجزء المقلوب سيكون ADCBE.

ومع ذلك ، قد يكون الانعكاس من نوعين - الانعكاس المتوازي وانعكاس Pericentric. إذا كان الجزء المقلوب لا يحتوي على centromere ، فيتم تسميته بانقلاب Paracentric. ولكن إذا كان يحتوي على centromere ، يطلق عليه انعكاس Pericentric.

النقل:

ويعرف تكامل الجزء الكروموسومي في كروموسوم غير متشابه باسم الانتقال. وهو ينطوي على نقل جزء من الكروموسوم إلى جزء مختلف من نفس الكروموسوم أو كروموسوم مختلف. هناك ثلاثة أنواع أساسية من الانتقال - بسيطة ومتبادلة وتحول.

يُظهر الإزفاء البسيط ارتباطًا بجزء طرفي صغير من كروموسوم إلى نهاية كروموسوم متشابه أو إلى كروموسوم غير متشابه. هذا المرفق ليس اندماجًا على الإطلاق. في التبادل المتبادل ، يحدث الكسر في اثنين من الكروموزومات غير المتجانسة ، ويتبعه لم شمل الجزء المكسور إلى الشركاء الخطأ. يتطلب النقل الانتقالي ثلاث فواصل على الأقل في الكروموسوم. من بين هذه ، المتبادلة ، والتحول هي الأنواع الأكثر شيوعًا.

تحتوي الخلايا الجسدية للكائن ثنائي الصبغيات على مجموعتين من الكروموسومات المتجانسة (عدد 2n من الكروموسومات) أو بكلمات أخرى ، توجد نسختان من نفس الجينوم. لكن الأمشاج تحتوي على جينوم واحد ، أي عدد الكروموسومات الصبغية (ن). يمثل الانحراف عن الحالة الثنائية الصبغية انحرافًا صبغيًا رقميًا يُشار إليه غالبًا باسم heteroploidy. يُعرف الأفراد الذين لديهم عدد الكروموسومات المتباين باسم "heteroploids". يمكن تقسيم Heteroploids إلى فئتين - اختلال الصيغة الصبغية و euploidy.

عدم توازن الصبغيات:

بعض الأفراد يظهرون خسارة أو مكسب لكروموسوم واحد أو أكثر مقارنة بعدد الكروموسومات الجسدية لهذا النوع. يُعرف الوضع باسم Anepploidy. وتنشأ هذه الظاهرة بسبب عدم الفصل أو التوزيع غير الطبيعي للكروموسومات أثناء الطور المتأخر من الانقسام الاختزالي.

لذلك ، فإن Anelobloid هو كائن حي أو خلية بها كروموسوم واحد أو أكثر ، أو أقل من العدد الطبيعي (2n) من الفرد ؛ في أي حال من الأحوال أنه يمكن أن يكون مضاعفا لعدد الأساسية كما هو موجود في حالة الاختلاف بين حالة أحادية الصيغة الصبغية ومضاعفة الصبغيات. يبدو أن التغيرات في الصيغة الصبغية في عدد الكروموسومات لا تشمل الجينوم بأكمله. فهي ترتبط بواحد أو بضعة كروموزومات من الجينوم.

إن الحيوانات الملقَّحة الصبغية (Aneuploid zygotes) في الإنسان تبقى حية في ترددات أكبر نسبيًا ، لذلك فإن العديد من أنواع تشوهات اختلال الصيغة الصبغية معروفة لدى الإنسان. وتشير التقديرات إلى أن 4 في المائة من القادوميات البشرية تظهر وجود عدد كروموسوم غير عادي. 10 ٪ من هؤلاء 4 ٪ فقط البقاء على قيد الحياة.

أما نسبة الـ 90 في المائة المتبقية من الأجنة غير الطبيعية فإنها تفشل في زرع نفسها في الرحم أو في المراحل الأولى من التطور الجنيني. ومع ذلك ، فإن أولئك الذين يبقون على قيد الحياة تظهر درجات متفاوتة من الشذوذ في عدة سمات اعتمادا على الكروموسوم المعني.

ومع ذلك ، فإن الأنواع المختلفة من المتلازمات (مجموعة من حالات الشذوذ) كما هو مذكور بين Aneloidloid هي كما يلي:

(1) تحدث متلازمة داون بسبب التثلث الصبغي للكروموسوم 21. وتعرف هذه المتلازمة أيضًا باسم "المنغولية" أو "البلاهة المنغولية". بعض الأشخاص الذين يعانون من متلازمة داون قد يظهرون رقم الكروموسوم العادي أي 46 ، بدلا من 47. لكن في هؤلاء الأشخاص ، الذراع الطويلة للكروموسوم لا. تم العثور على 21 translocated على كروموسوم آخر من تكملة.

هذا يخلق تثلث الصبغي للذراع الطويلة للكروموسوم 21. يظهر الأشخاص الذين يعانون من متلازمة داون تخلف عقلي قوي. يبلغ طول جسمهم 120 سم تقريبًا بأصابع غليظة. لديهم أيضا فتحات الأنف واسعة ، وتورم اللسان ، وتلال الجلد تشبه القرد على الأطراف. السمة الأكثر غرابة هي الطية الوبائية - طيات الجفن البارزة مثل ثنايا المنغوليين. عادة ما يبقى الأشخاص على قيد الحياة حوالي ستة عشر عامًا.

(2) متلازمة باتو ، يحدث بسبب حالة ترايسوم في الكروموسوم لا. 13. الأشخاص الذين يعانون من هذه المتلازمة تظهر موجع ، والحنك المشقوق ، وعيوب خطيرة في العين والدماغ والأوعية القلبية. معدل البقاء على قيد الحياة هو حوالي ثلاثة أشهر. عدد قليل يعيش ما يصل إلى خمس سنوات.

(ثالثا) متلازمة إدوارد ، يحدث بسبب الحالة التثليثية للكروموسوم لا. 18. تتميز متلازمة نقص عقلية. التشوهات الخلقية المتعددة تؤثر فعليًا على كل أجهزة الأعضاء. الأطفال الذين يعانون من هذه المتلازمة يموتون عادة في غضون عام. في بعض الحالات النادرة ، يبقون على قيد الحياة حتى سن المراهقة.

(4) متلازمة كلاينفيلتر ، يحدث بسبب الحالة الثلاثية لكروموسومات الجنس (XXY). الأفراد الذين يمتلكون هذه المتلازمة هم ذكورية المظهرية ولكن مع بعض الاتجاه نحو الفخامة ، خاصة في الخصائص الجنسية الثانوية. أنها تظهر تضخم الثديين ، أقل شعر الجسم ، تحت الخصيتين المتقدمة والغدد الصغيرة في السجود. وبطبيعة الحال ، يبقى هؤلاء الأفراد عقيمين مع نمو متخلف.

(5) تحدث متلازمة تيرنر بسبب أحادية الصبغي للكروموسوم X ، أي أن الأفراد يمتلكون X واحد طبيعي ، في حين أن الذراع القصير للآخر X مفقود. ولذلك فإن البالغين المصابين بمتلازمة تيرنر هم من الإناث الذين لا يوجد لديهم أي مبيض. الشخصيات الثانوية الثانوية هي أيضا ضعيفة التطور. إلى جانب ذلك ، تظهر القامة القصيرة ، وآذان ضعيفة العنق ، والرقبة المبشورة ، وصدر شبيه بالدرع. ولكن من المثير للاهتمام أن هؤلاء الأفراد بشكل عام لا يظهرون أي تخلف عقلي.

المجموعية:

يمتلك بعض الأفراد جينومًا واحدًا أو أكثر في خلية قد تكون متطابقة مع بعضها أو مميزة عنها. الأنواع الأكثر شيوعًا هي تلك التي يتم فيها الحصول على نسختين من نفس الجينوم. نظرًا لأن رقم الصبغي الأساسي أو العدد الجينومي هو x ، فإن الوضع أعلاه يمثل 2x.

وهذا يعني أن جميع أشكال الاختلاف في الكروموسومات يتم تحديدها بالرجوع إلى الحالة ثنائية الصبغية (2x) وليس إلى تكملة الكروموسومات الجسدية (2n). يمكن أن يميز الزائدة الصبغية إلى فئتين -Monoploids ، بما في ذلك أحادي الصبغية و Polyploids.

تدل أحاديات النواة على وجود نسخة واحدة من جينوم واحد (x) كما هو الحال في الصبغيات ، التي تمثل عدد الكروموسومات السحري من نوع (n). من ناحية أخرى ، فإن وجود أكثر من اثنين من الجينوم في الخلية يعرف باسم aspolyploidy.

وهذا يعني أن الكائنات الحية التي تظهر تعدد الصبغيات تمتلك أكثر من مجموعتين من الكروموسومات في نواتها. ومع ذلك ، إلى جانب الطفيليات أحادية الصبغيات والبروبيلويد ، توجد فئة أخرى تُعرف باسم الثنائيات الثنائية. لكن الثنائيات الثنائية لا تمثل أي انحراف. بدلا من ذلك ، فإنها تنقل الحالة الطبيعية للكائنات الحية. يمتلك الأفراد المضاعفين مجموعتين من الكروموزومات المتجانسة - واحدة من الأب وأخرى للأمهات.