الكروموسومات

التعريف - ما هي الكروموسومات؟

يتم تخزين التركيب الجيني للخلية في شكل DNA (حمض الديوكسي ريبونوكلييك) وقواعدها (الأدينين ، الثايمين ، الجوانين والسيتوزين). في جميع الخلايا حقيقية النواة (الحيوانات والنباتات والفطريات) يوجد هذا في نواة الخلية في شكل كروموسومات. يتكون الكروموسوم من جزيء DNA واحد متماسك مرتبط ببروتينات معينة.

اشتق اسم الكروموسوم من اليونانية ويمكن ترجمته تقريبًا على أنه "لون الجسم". يأتي هذا الاسم من حقيقة أنه في وقت مبكر جدًا من تاريخ علم الخلايا (1888) ، نجح العلماء في تلوينها باستخدام أصباغ أساسية خاصة وتحديدها في المجهر الضوئي. ومع ذلك ، فهي مرئية فقط في نقطة معينة في دورة الخلية ، الانقسام (الانقسام الاختزالي في الخلايا الجرثومية) ، عندما يكون الكروموسوم كثيفًا بشكل خاص (مكثف).

كيف يتم بناء الكروموسومات؟

إذا تم ربط الحلزون المزدوج للحمض النووي للخلية بالكامل ، أي حوالي 3.4 × 109 أزواج قاعدية ، معًا ، فسيؤدي ذلك إلى طول يزيد عن متر واحد. يبلغ الطول الإجمالي لجميع الكروموسومات المضافة حوالي 115 ميكرومتر فقط. يفسر هذا الاختلاف في الطول من خلال البنية المدمجة جدًا للكروموسومات ، حيث يتم جرح الحمض النووي أو لفه عدة مرات بطريقة محددة للغاية.

تلعب الهيستونات ، وهي شكل خاص من البروتينات ، دورًا مهمًا في هذا. يوجد إجمالي 5 هيستونات مختلفة: H1 و H2A و H2B و H3 و H4. يتحد اثنان من الهستونات الأربعة الأخيرة لتشكيل بنية أسطوانية ، أوكتامر ، والتي يلتف حولها اللولب المزدوج مرتين تقريبًا (= اللولب الفائق). يلتصق H1 بهذا الهيكل من أجل تثبيته.

يسمى هذا المركب من DNA و octamer و H1 nucleosome. العديد من هذه النيوكليوسومات هي الآن "مثل سلسلة من اللؤلؤ" على فترات قصيرة نسبيًا (10-60 زوجًا قاعديًا) واحدة خلف الأخرى. تُعرف الأقسام الموجودة بين الكروموسومات باسم DNA المباعد. تتلامس النيوكليوسومات الفردية الآن مرة أخرى عبر H1 ، مما يؤدي إلى مزيد من التصاعد وبالتالي الانضغاط.

يكون الخيط الناتج بدوره موجودًا في حلقات ، يتم تثبيتها بواسطة عمود فقري مصنوع من بروتينات حمضية غير هيستون ، تُعرف أيضًا باسم Hertone. هذه الحلقات بدورها في حلزونات مثبتة بالبروتينات ، مما يؤدي إلى المرحلة الأخيرة من الانضغاط. ومع ذلك ، فإن هذه الدرجة العالية من الضغط تحدث فقط في سياق انقسام الخلايا أثناء الانقسام.

في هذه المرحلة ، يمكنك أيضًا رؤية الشكل المميز للكروموسومات ، والتي تتكون من كروماتيدات. المكان الذي يتم فيه توصيل هذه الأشياء يسمى centromere. يقسم كل كروموسوم طور إلى ذراعين قصيرين وذراعين طويلين ، ويسمى أيضًا ذراعي p و q.
إذا كان السنترومير يقع تقريبًا في منتصف الكروموسوم ، فإنه يُسمى كروموسوم متري ؛ إذا كان يقع بالكامل في أحد نهايات الكروموسوم acrocentric. وتسمى تلك الموجودة بين الكروموسومات تحت المجرى. هذه الاختلافات ، التي يمكن رؤيتها بالفعل تحت المجهر الضوئي ، جنبًا إلى جنب مع الطول ، تسمح بتصنيف أولي للكروموسومات.

ما هي التيلوميرات؟

التيلوميرات هي نهايات الكروموسومات بتسلسل متكرر (TTAGGG). هذه لا تحمل أي معلومات ذات صلة ، ولكنها تعمل على منع فقدان المزيد من أقسام الحمض النووي ذات الصلة. مع كل انقسام خلوي ، يفقد جزء من الكروموسوم من خلال آلية تكرار الحمض النووي.

لذا فإن التيلوميرات هي ، بمعنى ما ، عازلة تؤخر النقطة التي تفقد فيها الخلية معلومات مهمة من خلال الانقسام. إذا كان طول تيلوميرات الخلية أقل من 4000 زوج قاعدي في الطول ، يبدأ موت الخلية المبرمج (موت الخلايا المبرمج). هذا يمنع انتشار المادة الوراثية المعيبة في الكائن الحي. تحتوي بعض الخلايا على تيلوميرات ، وهي إنزيمات قادرة على إطالة التيلوميرات مرة أخرى.

بالإضافة إلى الخلايا الجذعية التي تنشأ منها جميع الخلايا الأخرى ، فهي خلايا جرثومية وخلايا معينة في جهاز المناعة. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على التيلوميرات أيضًا في الخلايا السرطانية ، ولهذا السبب يتحدث المرء عن الخلود في هذا السياق للخلية.

اقرأ كل شيء عن الموضوع هنا: التيلوميرات - علم التشريح والوظيفة والأمراض

ما هو الكروماتين؟

يشير الكروماتين إلى المحتوى الكامل لنواة الخلية ، والتي يمكن تلطيخها بقاعدة. لذلك ، بالإضافة إلى الحمض النووي ، يشمل المصطلح أيضًا بروتينات معينة ، على سبيل المثال Histones و Hertones (انظر الهيكل) ، وكذلك أجزاء معينة من RNA (hn و snRNA).

اعتمادًا على المرحلة في دورة الخلية أو اعتمادًا على النشاط الجيني ، تتوفر هذه المادة بكثافات مختلفة. يسمى الشكل الأكثر كثافة هيتروكروماتين. لتسهيل الفهم ، يمكن للمرء أن ينظر إليه على أنه "شكل تخزين" وهنا مرة أخرى يفرق بين الهيتروكروماتين التأسيسي والاختياري.

الهيتروكروماتين التأسيسي هو الشكل الأكثر كثافة ، والذي يوجد في أعلى مستوى من التكثيف في جميع مراحل دورة الخلية. يشكل حوالي 6.5 ٪ من الجينوم البشري ويقع بشكل أساسي بالقرب من السنتروميرات ونهايات أذرع الكروموسوم (التيلوميرات) إلى حد صغير ولكن أيضًا في أماكن أخرى (بشكل رئيسي الكروموسوم 1 و 9 و 16 و 19 و Y). بالإضافة إلى ذلك ، يقع معظم الهيتروكروماتين التكويني بالقرب من الغشاء النووي ، أي على حواف نواة الخلية. المساحة الموجودة في المنتصف مخصصة للكروماتين النشط ، الكروماتين الحقيقي.

الهيتروكروماتين الاختياري أقل كثافة بقليل ويمكن تنشيطه وإلغاء تنشيطه حسب الحاجة أو حسب مرحلة التطور. وخير مثال على ذلك هو الكروموسوم X الثاني في الأنماط النووية الأنثوية. نظرًا لأن كروموسوم X واحد يكفي بشكل أساسي للخلية للبقاء على قيد الحياة ، كما هو كافٍ في النهاية للرجال ، يتم إلغاء تنشيط أحد الاثنين في المرحلة الجنينية. يُعرف كروموسوم X المعطل باسم جسم بار.

فقط أثناء انقسام الخلية ، في سياق الانقسام الفتيلي ، هل يتكثف تمامًا ، حيث يصل إلى أعلى ضغط له في الطور الاستوائي. ومع ذلك ، نظرًا لأن الجينات المختلفة تُقرأ بشكل مختلف في كثير من الأحيان - بعد كل شيء ، ليس كل بروتين مطلوبًا بنفس الكمية في جميع الأوقات - يتم التمييز هنا بين Euchromatin النشط وغير النشط.

اقرأ المزيد عن هذا تحت: الكروماتينية

الكروموسومات Haploid

Haploid (Gr. Haploos = single) يعني أن جميع الكروموسومات في الخلية موجودة بشكل فردي ، أي ليست في أزواج (ثنائية الصبغيات) كما هو الحال عادةً. هذه هي الحالة الطبيعية لجميع خلايا البويضات والحيوانات المنوية ، حيث لا يتم فصل الكروماتيدات المتطابقة في البداية كجزء من الانقسام الاختزالي الأول ، بل يتم فصل جميع أزواج الكروموسومات أولاً.

نتيجة لذلك ، بعد الانقسام الاختزالي الأول ، تحتوي الخلايا الوليدة في البشر على 23 فقط بدلاً من 46 كروموسومًا عاديًا ، وهو ما يتوافق مع نصف مجموعة الكروموسومات أحادية العدد. نظرًا لأن هذه الخلايا البنت لا تزال تحتوي على نسخة متطابقة من كل كروموسوم تتكون من كروموسومين ، فإن الانقسام الاختزالي الثاني مطلوب ، حيث يتم فصل الكروماتيدات عن بعضهما البعض.

الكروموسومات متعددة الخطوط

الكروموسوم متعدد الخطوط هو كروموسوم يتكون من عدد كبير من الكروماتيدات المتطابقة وراثيا. نظرًا لأنه من السهل رؤية هذه الكروموسومات تحت التكبير المنخفض ، يشار إليها أحيانًا بالكروموسومات العملاقة. الشرط المسبق لهذا هو التكاثر الداخلي ، حيث تتضاعف الكروموسومات عدة مرات داخل نواة الخلية دون حدوث انقسام الخلية.

ما هي وظائف الكروموسومات؟

يستخدم الكروموسوم ، باعتباره الوحدة التنظيمية لجينومنا ، بشكل أساسي لضمان توزيع الجينوم المضاعف بالتساوي بين الخلايا الوليدة أثناء انقسام الخلية. للقيام بذلك ، يجدر إلقاء نظرة فاحصة على آليات انقسام الخلية أو دورة الخلية:

تقضي الخلية معظم دورة الخلية في الطور البيني ، مما يعني الفترة الزمنية الكاملة التي لا تكون فيها الخلية على وشك الانقسام على الفور. وينقسم هذا بدوره إلى مراحل G1 و S و G2.

المرحلة G1 (G للفجوة ، أي الفجوة) تتبع مباشرة انقسام الخلية. هنا يزداد حجم الخلية مرة أخرى وتؤدي وظائف التمثيل الغذائي العامة.

من هنا يمكن أيضًا الانتقال إلى المرحلة G0. هذا يعني أنه يتغير إلى مرحلة لم تعد قادرة على الانقسام ، وفي الحالات العادية ، تتغير أيضًا بشكل كبير من أجل أداء وظيفة محددة للغاية (تمايز الخلايا). من أجل تحقيق هذه المهام ، تتم قراءة جينات محددة جدًا بشكل مكثف ، بينما تتم قراءة جينات أخرى أقل أو لا تتم قراءتها على الإطلاق.

إذا لم تكن هناك حاجة لجزء من الحمض النووي لفترة طويلة ، فغالبًا ما يكون موجودًا في أجزاء الكروموسومات التي تم تعبئتها بكثافة لفترة طويلة (انظر الكروماتين). من ناحية ، يهدف هذا إلى توفير مساحة ، ولكن بالإضافة إلى الآليات الأخرى لتنظيم الجينات ، فهو أيضًا حماية إضافية ضد القراءة غير المقصودة. ومع ذلك ، فقد لوحظ أيضًا أنه في ظل ظروف محددة للغاية ، يمكن للخلايا المتمايزة من طور G0 أن تدخل الدورة مرة أخرى.

المرحلة G1 تليها المرحلة S ، أي المرحلة التي يتم فيها تصنيع الحمض النووي الجديد (تكرار الحمض النووي). هنا ، يجب أن يكون الحمض النووي بأكمله في أخف صوره ، أي أن جميع الكروموسومات غير ملفوفة تمامًا (انظر الهيكل).

في نهاية مرحلة التوليف ، يتم تكرار المادة الوراثية بأكملها في الخلية. نظرًا لأن النسخة لا تزال مرتبطة بالكروموسوم الأصلي عبر السنترومير (انظر البنية) ، لا يتحدث المرء عن تكرار الكروموسومات.

يتكون كل كروموسوم الآن من كروماتيدات بدلاً من واحد ، بحيث يمكنه لاحقًا أن يتخذ شكل X المميز أثناء الانقسام الفتيلي (بالمعنى الدقيق للكلمة ، ينطبق الشكل X فقط على الكروموسومات المترية). في مرحلة G2 اللاحقة ، يتم الإعداد الفوري لانقسام الخلايا. يتضمن هذا أيضًا فحصًا تفصيليًا لأخطاء النسخ المتماثل وفواصل الجدائل ، والتي يمكن إصلاحها إذا لزم الأمر.

هناك نوعان أساسيان من انقسام الخلايا: الانقسام والانقسام الاختزالي. باستثناء الخلايا الجرثومية ، تنشأ جميع خلايا الكائن الحي من خلال الانقسام الفتيلي ، وتتمثل مهمتها الوحيدة في تكوين خليتين ابنتيتين متطابقتين وراثيًا.
من ناحية أخرى ، يهدف الانقسام الاختزالي إلى توليد خلايا مختلفة وراثيًا:
في الخطوة الأولى ، يتم تقسيم الكروموسومات المقابلة (المتجانسة) ولكن غير المتطابقة. فقط في الخطوة التالية توجد الكروموسومات ، التي تتكون من كروماتيدات متطابقة ، منفصلة وموزعة مرة أخرى على خليتين ابنتيتين ، بحيث تنشأ في النهاية أربع خلايا جرثومية ذات مادة وراثية مختلفة من خلية سليفة واحدة.

شكل وبنية الكروموسومات ضروريان لكلا الآليتين: "خيوط بروتينية" خاصة ، ما يسمى بجهاز المغزل ، تلتصق بالكروموسومات شديدة التكثيف وتسحب الكروموسومات في عملية منظمة بدقة من المستوى المتوسط ​​(المستوى الاستوائي) إلى القطبين المعاكسين للخلية حول واحد لضمان التوزيع المتساوي. حتى التغييرات الصغيرة في البنية المجهرية للكروموسومات يمكن أن يكون لها عواقب وخيمة.

في جميع الثدييات ، تحدد نسبة الكروموسومات الجنسية X و Y أيضًا جنس النسل. يعتمد الأمر برمته على ما إذا كانت الحيوانات المنوية التي تتحد مع خلية البويضة تحمل كروموسوم X أو Y. نظرًا لأن كلا الشكلين من الحيوانات المنوية يتم إنتاجهما دائمًا بنفس القدر تمامًا ، فإن الاحتمال دائمًا متوازن لكلا الجنسين. يضمن هذا النظام العشوائي توزيعًا متساويًا بين الجنسين أكثر مما سيكون عليه الحال ، على سبيل المثال ، مع العوامل البيئية مثل درجة الحرارة.

اكتشف المزيد حول الموضوع: انقسام نواة الخلية

كيف يتم تمرير الجينات عبر الكروموسومات؟

نحن نعلم اليوم أن السمات موروثة عن طريق الجينات المخزنة في الخلايا على شكل DNA. وتنقسم هذه بدورها إلى 46 كروموسومًا ، يتوزع عليها 25000-30000 جين بشري.

بالإضافة إلى الخاصية نفسها ، والتي تسمى النمط الظاهري ، هناك أيضًا النظير الجيني ، والذي يسمى النمط الجيني. المكان الذي يوجد فيه الجين على الكروموسوم يسمى الموضع. نظرًا لأن البشر لديهم ضعف كل كروموسوم ، فإن كل جين يحدث أيضًا مرتين. الاستثناء الوحيد لهذا هو الجينات X-chromosomal عند الرجال ، حيث أن كروموسوم Y يحمل فقط جزءًا بسيطًا من المعلومات الجينية الموجودة في الكروموسوم X.

تسمى الجينات المختلفة الموجودة في نفس الموضع الأليلات. غالبًا ما يوجد أكثر من أليلين مختلفين في موضع واحد. ثم يتحدث المرء عن تعدد الأشكال. يمكن أن يكون هذا الأليل ببساطة متغيرًا غير ضار (متغير طبيعي) ، ولكنه أيضًا طفرات مرضية يمكن أن تكون محفزًا لمرض وراثي.

إذا كانت طفرة جين واحد كافية لتغيير النمط الظاهري ، يتحدث المرء عن الميراث أحادي الجين أو المورث المندلي. ومع ذلك ، فإن العديد من السمات الوراثية موروثة من خلال العديد من الجينات المتفاعلة ، وبالتالي يصعب دراستها.

نظرًا لأن كل من الأم والأب ينقلان أحد جيناتهما إلى الطفل في الميراث المندلي ، فهناك دائمًا أربع مجموعات محتملة في الجيل التالي ، حيث يمكن أن تكون هذه أيضًا هي نفسها فيما يتعلق بملكية واحدة. إذا كان لكل من أليلين الفرد نفس التأثير على النمط الظاهري ، يكون الفرد متماثل الزيجوت فيما يتعلق بهذه الخاصية ويتم التعبير عن الخاصية بشكل كامل في المقابل.

تحتوي الزيجوتات غير المتجانسة على أليلين مختلفين يمكنهما التفاعل مع بعضهما البعض بطرق مختلفة: إذا كان أحد الأليل مهيمنًا على الآخر ، فإنه يكبح تعبيره تمامًا وتصبح السمة السائدة مرئية في النمط الظاهري. يسمى الأليل المكبوت المتنحي.

في حالة الوراثة السائدة ، يمكن للأليلين أن يعبروا عن أنفسهم غير متأثرين ببعضهم البعض ، بينما في حالة الوراثة الوسيطة هناك مزيج من كلتا الخاصيتين. وخير مثال على ذلك هو نظام فصيلة الدم AB0 ، حيث يكون A و B مهيمنين مع بعضهما البعض ، ولكن 0 يسيطر أحدهما على الآخر.

ما هي مجموعة الكروموسومات الطبيعية في البشر؟

تحتوي الخلايا البشرية على 22 زوجًا مستقلًا عن الجنس من الكروموسومات (الصبغيات) واثنين من الكروموسومات الجنسية (الجونوسومات) ، لذا فإن إجمالي 46 كروموسومًا يشكلون مجموعة واحدة من الكروموسومات.

تأتي الجسيمات الجسدية عادة في أزواج. تتشابه كروموسومات الزوج في شكل وتسلسل الجينات ، وبالتالي يشار إليها على أنها متجانسة. الكروموسومات X الخاصة بالنساء متجانسة أيضًا ، في حين أن الرجال لديهم كروموسوم X و Y. هذه تختلف في شكل وعدد الجينات الموجودة بحيث لا يمكن للمرء بعد الآن التحدث عن التنادد.

تحتوي الخلايا الجرثومية ، أي خلايا البويضة والحيوانات المنوية ، على نصف مجموعة الكروموسوم فقط بسبب الانقسام الاختزالي ، أي 22 جسمًا فرديًا وجونوسومًا واحدًا. نظرًا لأن الخلايا الجرثومية تندمج أثناء الإخصاب وفي بعض الأحيان تتبادل شرائح كاملة (كروس أوفر) ، يتم إنشاء توليفة جديدة من الكروموسومات (إعادة التركيب). تسمى جميع الكروموسومات معًا النمط النووي ، والذي يتطابق مع بعض الاستثناءات (انظر انحرافات الكروموسومات) في جميع الأفراد من نفس الجنس.

هنا يمكنك معرفة كل شيء عن الموضوع: الانقسام - شرح ببساطة!

لماذا توجد دائمًا أزواج من الكروموسومات؟

في الأساس ، يمكن الإجابة على هذا السؤال بجملة واحدة: لأنه ثبت أنه مفيد. إن وجود أزواج الكروموسومات ومبدأ إعادة التركيب ضروريان للوراثة من حيث التكاثر الجنسي. بهذه الطريقة ، يمكن لفرد جديد تمامًا أن يخرج من المادة الوراثية لشخصين بالصدفة.

يزيد هذا النظام بشكل كبير من تنوع الخصائص داخل النوع ويضمن قدرته على التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة بشكل أسرع بكثير وأكثر مرونة مما سيكون ممكنًا فقط من خلال الطفرة والاختيار.

وللمجموعة المزدوجة من الكروموسومات أيضًا تأثير وقائي: إذا أدت طفرة في الجين إلى فشل الوظيفة ، فلا يزال هناك نوع من "النسخة الاحتياطية" في الكروموسوم الثاني. هذا لا يكفي دائمًا للكائن الحي للتعويض عن الخلل ، خاصة إذا كان الأليل المتحور هو السائد ، ولكنه يزيد من فرصة حدوثه. بالإضافة إلى ذلك ، بهذه الطريقة لا تنتقل الطفرة تلقائيًا إلى جميع الأبناء ، والتي بدورها تحمي الأنواع من الطفرات الجذرية المفرطة.

ما هي طفرة الكروموسوم؟

يمكن أن تنشأ العيوب الجينية من الإشعاع المؤين (مثل الأشعة السينية) ، والمواد الكيميائية (مثل البنزوبيرين في دخان السجائر) ، وبعض الفيروسات (مثل فيروسات HP) أو ، مع احتمال ضئيل ، يمكن أن تنشأ أيضًا عن طريق الصدفة. غالبًا ما يكون هناك العديد من العوامل التي تشارك في تطويرها. من حيث المبدأ ، يمكن أن تحدث مثل هذه التغييرات في جميع أنسجة الجسم ، ولكن لأسباب عملية ، يقتصر التحليل عادةً على الخلايا الليمفاوية (نوع خاص من الخلايا المناعية) ، والخلايا الليفية (خلايا النسيج الضام) وخلايا نخاع العظام.

طفرة الكروموسومات هي تغيير هيكلي رئيسي في الكروموسومات الفردية.من ناحية أخرى ، فإن غياب أو إضافة كروموسومات كاملة سيكون طفرة جينومية أو طفرة ، بينما يشير مصطلح الطفرة الجينية إلى تغييرات صغيرة نسبيًا داخل الجين. مصطلح انحراف الكروموسوم (اللاتيني aberrare = الانحراف) أوسع إلى حد ما ويشمل جميع التغييرات التي يمكن اكتشافها باستخدام المجهر الضوئي.

يمكن أن يكون للطفرات تأثيرات مختلفة جدًا:

1. الطفرات الصامتة ، أي الطفرات التي لا يكون للتغيير فيها أي تأثير على الفرد أو نسله ، هي إلى حد ما غير نمطية بالنسبة لانحرافات الكروموسومات وتوجد غالبًا في مجال الطفرات الجينية أو النقطية.
   
2. تحدث طفرة فقدان الوظيفة عندما ينتج عن الطفرة بروتين غير مطوي وبالتالي عديم الوظيفة أو عدم وجود بروتين على الإطلاق.
   
3. يغير ما يسمى بطفرات اكتساب الوظيفة نوع التأثير أو كمية البروتينات المنتجة بطريقة تظهر تأثيرات جديدة تمامًا. من ناحية ، تعد هذه آلية حاسمة للتطور وبالتالي لبقاء نوع ما أو ظهور أنواع جديدة ، ولكن من ناحية أخرى ، كما في حالة كروموسوم فيلادلفيا ، يمكن أيضًا أن تقدم مساهمة حاسمة في تطوير الخلايا السرطانية.

من أشهر الأشكال المختلفة لانحرافات الكروموسومات هي الانحرافات العددية ، حيث توجد الكروموسومات الفردية مرة واحدة فقط (أحادية الصبغي) أو حتى ثلاثة أضعاف (التثلث الصبغي).

إذا كان هذا ينطبق فقط على كروموسوم واحد ، فإنه يسمى اختلال الصيغة الصبغية ، وتتأثر مجموعة الكروموسوم بأكملها بتعدد الصبغيات (ثلاثي ورباعي الصبغيات). في معظم الحالات ، ينشأ هذا التوزيع الخاطئ في سياق تطور الخلايا الجرثومية بسبب عدم فصل (عدم انفصال) الكروموسومات أثناء انقسام الخلية (الانقسام الاختزالي). يؤدي هذا إلى توزيع غير متساوٍ للكروموسومات بين الخلايا الوليدة وبالتالي إلى انحراف عددي في الطفل النامي.

لا تتوافق أحاديات الكروموسومات غير الجنسية (= الجسيمات الذاتية) مع الحياة ، وبالتالي لا تحدث عند الأطفال الأحياء. باستثناء حالات التثلث الصبغي 13 و 18 و 21 ، فإن التثلث الصبغي الجسدي يؤدي دائمًا تقريبًا إلى الإجهاض التلقائي.

على أي حال ، على عكس انحرافات الكروموسومات الجنسية ، والتي يمكن أن تكون أيضًا غير واضحة ، هناك دائمًا أعراض سريرية خطيرة وعادة ما تكون أيضًا تشوهات خارجية أكثر أو أقل وضوحًا (خلل الشكل).

يمكن أن يحدث مثل هذا التوزيع الخاطئ في وقت لاحق من الحياة مع انقسام الخلايا الانقسامية (جميع الخلايا باستثناء الخلايا الجرثومية). نظرًا لوجود خلايا غير متغيرة بالإضافة إلى الخلايا المصابة ، يتحدث المرء عن فسيفساء جسدية. مع الجسدية (سوما اليونانية = الجسم) ، يُقصد بكل الخلايا أنها ليست خلايا جرثومية. نظرًا لتأثر جزء صغير فقط من خلايا الجسم ، تكون الأعراض عادةً أكثر اعتدالًا. لذلك ، غالبًا ما لا يتم اكتشاف أنواع الفسيفساء لفترة طويلة.

هنا يمكنك معرفة كل شيء عن الموضوع: طفرة في الكروموسوم

ما هو الانحراف الكروموسومي؟

يتوافق انحراف الكروموسوم الهيكلي بشكل أساسي مع تعريف طفرة الكروموسوم (انظر أعلاه). إذا ظلت كمية المادة الجينية كما هي وتم توزيعها ببساطة بشكل مختلف ، فإن المرء يتحدث عن انحراف متوازن.

يحدث هذا غالبًا عن طريق الإزاحة ، أي نقل جزء من الكروموسوم إلى كروموسوم آخر. إذا كان تبادلًا بين اثنين من الكروموسومات ، فإن المرء يتحدث عن انتقال متبادل. نظرًا لأن حوالي 2 ٪ فقط من الجينوم مطلوب لإنتاج البروتينات ، فإن الاحتمال ضئيل جدًا أن يكون هذا الجين عند نقطة الانقطاع وبالتالي يفقد وظيفته أو يضعف فيه. لذلك ، غالبًا ما يمر مثل هذا الانحراف المتوازن دون أن يلاحظه أحد وينتقل عبر عدة أجيال.

ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي هذا إلى سوء توزيع الكروموسومات أثناء نمو الخلايا الجرثومية ، مما قد يؤدي إلى العقم أو الإجهاض التلقائي أو النسل مع انحراف غير متوازن.

ومع ذلك ، يمكن أن يحدث انحراف غير متوازن تلقائيًا ، أي بدون تاريخ عائلي. إن احتمال ولادة الطفل على قيد الحياة مع انحراف غير متوازن يعتمد بشكل كبير على الكروموسومات المصابة ويتراوح بين 0 و 60٪. يؤدي هذا إلى فقدان (= حذف) أو ازدواجية (= ازدواجية) مقطع كروموسوم. في هذا السياق ، يتحدث المرء عن جزئية أحادية وثلاثية.

في بعض الحالات ، تحدث هذه معًا في منطقتين مختلفتين ، وعادةً ما تكون الأحادية الجزئية أكثر حسماً لظهور الأعراض السريرية. هذه أمثلة بارزة على الحذف متلازمة صرخة القطة ومتلازمة وولف هيرشورن.

يتحدث المرء عن الحذف الصغير عندما لا يمكن تحديد التغيير بالمجهر الضوئي ، أي عندما يتعلق الأمر بفقدان واحد أو عدد قليل من الجينات. تعتبر هذه الظاهرة سببًا لمتلازمة برادر ويلي ومتلازمة أنجلمان وترتبط ارتباطًا وثيقًا بتطور الورم الأرومي الشبكي.

نقل روبرتسون هو حالة خاصة:
يتحد اثنان من الكروموسومات acrocentric (13 ، 14 ، 15 ، 21 ، 22) في مركزهم ، وبعد فقدان الذراعين القصير ، يشكلون كروموسومًا واحدًا (انظر الهيكل). على الرغم من أن هذا يؤدي إلى انخفاض عدد الكروموسومات ، يُشار إلى ذلك على أنه انحراف متوازن ، حيث يمكن تعويض فقدان الذراعين القصير في هذه الكروموسومات بسهولة. هنا أيضًا ، غالبًا ما تكون التأثيرات ملحوظة فقط في الأجيال اللاحقة ، حيث يوجد احتمال كبير جدًا للإجهاض أو الأطفال الذين يعيشون مع التثلث الصبغي.

إذا كان هناك فاصلان داخل الكروموسوم ، فقد يحدث أن يتم تدوير الجزء المتوسط ​​بمقدار 180 درجة ويتم دمجه في الكروموسوم. هذه العملية ، المعروفة باسم الانقلاب ، تكون غير متوازنة فقط إذا كانت نقطة الانكسار تقع داخل جين نشط (2٪ من إجمالي المادة الوراثية). اعتمادًا على ما إذا كان السنترومير داخل أو خارج المقطع المقلوب ، فهو انعكاس محيطي أو محيطي. يمكن أن تساهم هذه التغييرات أيضًا في التوزيع غير المتكافئ للمادة الوراثية على الخلايا الجرثومية.

في الانعكاس المجاور ، حيث لا يكون السنترومير في الجزء المقلوب ، يمكن أن تظهر أيضًا الخلايا الجرثومية التي تحتوي على اثنين أو لا يوجد مركز. نتيجة لذلك ، يُفقد الكروموسوم المقابل خلال الانقسامات الخلوية الأولى ، مما يؤدي بالتأكيد إلى الإجهاض.

يشير الإدراج إلى دمج جزء كروموسوم في مكان آخر. هنا أيضًا ، يتأثر النسل بشكل أساسي بطريقة مماثلة. يمكن أن يحدث الكروموسوم الحلقي خاصة بعد حذف الأجزاء الطرفية. إن نوع وحجم التسلسلات أمران حاسمان لشدة الأعراض. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي هذا إلى توزيعات غير صحيحة وبالتالي إلى أنواع الفسيفساء داخل خلايا الجسم.

إذا انفصل كروموسوم الطور الطوري بشكل غير صحيح أثناء انقسام الخلية ، يمكن أن ينتج عن ذلك. هذان هما بالضبط نفس الكروموسومات التي تتكون من أذرع طويلة أو قصيرة فقط. في حالة الكروموسوم X ، يمكن أن يظهر هذا على أنه متلازمة أولريش تيرنر (monosomy X).

اقرأ المزيد عن هذا الموضوع: انحراف الكروموسومات

التثلث الصبغي 21

من المحتمل أن يكون التثلث الصبغي 21 ، المعروف باسم متلازمة داون ، هو الزيغ الصبغي العددي الأكثر شيوعًا بين المواليد الأحياء ، حيث يتأثر الذكور أكثر قليلاً (1.3: 1).

يعتمد احتمال حدوث تثلث الصبغي 21 على عوامل ديموغرافية مختلفة ، مثل متوسط ​​العمر عند الولادة للأمهات ، ويختلف قليلاً من منطقة إلى أخرى.

95٪ من التثلث الصبغي 21 هو نتيجة خطأ في الانقسام في سياق الانقسام الاختزالي (انقسام الخلايا الجرثومية) ، أي عدم الانفصال ، أي الفشل في فصل الكروماتيدات الشقيقة.

يشار إلى هذه باسم التثلث الصبغي الحر وتنشأ بنسبة 90٪ عند الأم ، و 5٪ في الأب و 5٪ أخرى في الجينوم الجنيني.

3٪ أخرى ناتجة عن انتقالات غير متوازنة إما على الكروموسوم 14 أو 21 ؛ 21 إزفاء ، وخلق كروموسوم عادي ومزدوج 21. النسبة المتبقية 2٪ من أنواع الفسيفساء التي لم يظهر فيها التثلث الصبغي في الخلايا الجرثومية وبالتالي لا يؤثر على جميع خلايا الجسم. غالبًا ما تكون أنواع الفسيفساء خفيفة للغاية بحيث يمكن أن تظل غير مكتشفة تمامًا لفترة طويلة.

في أي حال ، يجب إجراء فحص الكروموسوم من أجل التمييز بين التثلث الصبغي الحر المتطابق عرضيًا من التثلث الصبغي للإزاحة الموروثة. يمكن أن يتبع ذلك التاريخ العائلي للأجيال السابقة.

هل أنت مهتم في هذا الموضوع؟ اقرأ المقال التالي حول هذا: التثلث الصبغي 21

التثلث الصبغي 13

يبلغ معدل تكرار متلازمة تثلث الصبغي 13 أو باتو 1: 5000 وهو نادر جدًا عن متلازمة داون. ومع ذلك ، فإن الأسباب (التثلث الصبغي الحر ، والانتقالات وأنواع الفسيفساء) وتوزيعها النسبي متطابقة إلى حد كبير.

من الناحية النظرية ، يمكن تشخيص جميع الحالات تقريبًا قبل الولادة باستخدام الموجات فوق الصوتية أو اختبار PAPP-A. نظرًا لأن اختبار PAPP-A ليس بالضرورة جزءًا من الفحوصات الروتينية ، يتم تشخيص حوالي 80 ٪ من الحالات في أوروبا الوسطى قبل الولادة.

يمكن بالفعل رؤية بقايا النمو والشفة المشقوقة الثنائية والحنك والعيون الصغيرة بشكل غير عادي (صغر العين) على الموجات فوق الصوتية. بالإضافة إلى ذلك ، عادة ما تكون هناك تشوهات في الدماغ الأمامي ووجه متفاوتة الشدة (تأكل الدماغ).

بينما في الشكل الفصي ، يتم فصل نصفي الكرة المخية بشكل كامل تقريبًا ويتم إنشاء البطينين الجانبيين ، في الشكل شبه الفصي ، غالبًا ما يتم فصل الجزء الخلفي من الدماغ وفقدان البطينين الجانبيين. في الشكل الأكثر شدة ، وهو شكل ألوبار ، لا يوجد فصل لنصفي الكرة المخية.

عادة ما يموت الرضع ذوو الشكل شبه أو الفص بعد الولادة مباشرة. بعد شهر واحد ، يبلغ معدل الوفيات حوالي 50٪ من المواليد الأحياء. حتى سن الخامسة ، يرتفع معدل الوفيات من التثلث الصبغي 13 إلى 90٪. بسبب التشوهات في الدماغ ، في معظم الحالات يبقى المرضى طريح الفراش مدى الحياة ولا يستطيعون الكلام ، ولهذا السبب يعتمدون على الرعاية الكاملة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون هناك أيضًا مظاهر جسدية واسعة لـ Trismoie 13.

اقرأ المزيد عن هذا الموضوع على: التثلث الصبغي 13 في الجنين

التثلث الصبغي 16

في الأساس ، يعتبر التثلث الصبغي 16 هو التثلث الصبغي الأكثر شيوعًا (حوالي 32٪ من جميع حالات التثلث الصبغي) ، ولكن الأطفال الذين يعيشون مع التثلث الصبغي 16 نادرون جدًا. بشكل عام ، الولادات الحية تحدث فقط في التثلث الصبغي الجزئي أو أنواع الفسيفساء. من بين حالات التثلث الصبغي ، غالبًا ما يكون مسؤولاً عن حالات الإملاص: يمكن إرجاع 32 من أصل 100 حالة إجهاض بسبب الانحرافات الصبغية إلى هذا الشكل من التثلث الصبغي.

لذلك ، تم توثيق الخصائص التي يمكن تحديدها قبل الولادة بشكل أساسي ، أي قبل الولادة. تجدر الإشارة هنا إلى عيوب القلب المختلفة ، والنمو البطيء ، والشريان السري الفردي (المزدوج بخلاف ذلك) وزيادة شفافية الرقبة ، وهو ما يفسره تراكم السوائل بسبب عدم تطور الجهاز الليمفاوي بشكل كامل وزيادة مرونة الجلد في هذه المنطقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الفتق السري الفسيولوجي ، أي الإزاحة المؤقتة لجزء كبير من الأمعاء عبر السرة ، لا يتراجع بشكل صحيح ، وهو ما يُعرف باسم السرة أو كسر الحبل السري.

غالبًا ما يمكن أيضًا اكتشاف انكماش الانثناء بأصابع متقاطعة على الموجات فوق الصوتية. في حالات الولادات القليلة ، يكون انخفاض ضغط الدم العضلي العام ، أي ضعف العضلات العام ، ملحوظًا. هذا يؤدي إلى ضعف الشرب ويمكن أن يضمن أن الرضيع يجب أن يتغذى بشكل اصطناعي. غالبًا ما يحدث الأخدود بأربعة أصابع والذي يميز التثلث الصبغي. هنا ، أيضًا ، يرتبط تكرار حدوث التثلث الصبغي ارتباطًا مباشرًا بعمر الأم.

التثلث الصبغي 18

تحدث متلازمة إدواردز ، أي التثلث الصبغي 18 ، بتردد 1: 3000. مع تشخيص ما قبل الولادة ، يكون الأمر مشابهًا لمتلازمة باتو: هنا أيضًا ، تسمح نفس الفحوصات بالعثور على جميع المرضى قبل الولادة. يجب مقارنة الأسباب وتوزيعها مع التثلث الصبغي الآخر (انظر التثلث الصبغي 21).

بالإضافة إلى ذلك ، في التثلث الصبغي 18 ، يوجد أيضًا التثلث الصبغي الجزئي ، والذي يؤدي ، مثل أنواع الفسيفساء ، إلى دورات سريرية أكثر اعتدالًا. تعتبر حالات التشوه المصاحبة أيضًا من السمات المميزة للغاية لمتلازمة إدواردز: عند الولادة ، يكون وزن جسم المريض منخفضًا بشكل كبير بمقدار 2 كجم (الطبيعي: 2.8-4.2 كجم) ، وجبهة عريضة متراجعة ، ونصف سفلي غير مكتمل النمو بشكل عام مع فتحة صغيرة للفم والجفون الضيقة والدوران للخلف والآذان متغيرة الشكل (أذن فون). بالإضافة إلى ذلك ، يكون الجزء الخلفي من الرأس متطورًا بشكل غير عادي لحديثي الولادة. الأضلاع ضيقة وهشة بشكل غير عادي. يعاني المواليد الجدد أيضًا من توتر دائم (نغمة) للعضلات بأكملها ، ومع ذلك ، يتراجع بعد الأسابيع القليلة الأولى لدى الناجين.

سمة مميزة أخرى هي تقاطع الأصابع الثانية والخامسة على الأصابع الثالثة والرابعة مع العدد الإجمالي للأصابع المطروقة ، في حين أن القدمين طويلة بشكل غير عادي (منقضية) ، وكعب واضح بشكل خاص ، وأظافر متقزمة وإصبع قدم كبير.

تشوهات الأعضاء الخطيرة شائعة وتحدث عادةً مع بعضها: عيوب القلب والكلى ، سوء استدارة الأمعاء ، التصاقات الصفاق (البلطجة المتوسطة) ، انسداد المريء (رتق المريء) وغيرها الكثير.

بسبب هذه التشوهات ، يبلغ معدل الوفيات حوالي 50٪ خلال الأيام الأربعة الأولى ، ويعيش حوالي 5-10٪ فقط لأكثر من عام. الاستثناء المطلق هو البقاء على قيد الحياة حتى سن الرشد ، فالإعاقة الذهنية على أي حال واضحة جدًا ولا يمكنها الكلام ، وهي طريحة الفراش وسلسة ، وبالتالي تعتمد كليًا على المساعدة الخارجية.

لمزيد من المعلومات التفصيلية عن التثلث الصبغي 18 ، يرجى أيضًا قراءة مقالتنا التفصيلية حول هذا الموضوع:

• التثلث الصبغي 18 (متلازمة إدواردز)
• التثلث الصبغي 18 في الجنين

التثلث الصبغي X

التثلث الصبغي X هو الشكل الأكثر غموضًا للانحراف الكروموسومي العددي ، ولا يختلف مظهر المصابون ، وجميعهم إناث منطقيًا ، بشكل كبير عن النساء الأخريات. بعضها ملحوظ لأنها طويلة بشكل خاص ولها ملامح وجه "ممتلئة" إلى حد ما. يمكن أن يكون التطور العقلي طبيعيًا أيضًا إلى حد كبير ، بدءًا من الإعاقة العقلية العادية إلى المعتدلة.

ومع ذلك ، فإن هذا العجز في الذكاء أكثر خطورة من التثلث الصبغي الآخر للكروموسومات الجنسية (XXY و XYY). مع تكرار 1: 1000 ، ليس نادرًا في الواقع ، ولكن نظرًا لأن التثلث الصبغي لا يرتبط عادةً بأعراض سريرية مهمة ، فمن المحتمل ألا يتم تشخيص غالبية النساء المصابات بالمرض طوال حياتهن.

يتم اكتشاف الناقلين في الغالب عن طريق الصدفة أثناء فحص الأسرة أو أثناء التشخيص قبل الولادة. قد تنخفض الخصوبة بشكل طفيف وقد يزداد معدل انحرافات الكروموسومات الجنسية في الجيل التالي بشكل طفيف ، لذلك يوصى بالاستشارة الوراثية إذا كنت ترغب في إنجاب الأطفال.

كما هو الحال مع التثلث الصبغي الآخر ، غالبًا ما يتطور التثلث الصبغي X على أنه تثلث صبغي مجاني ، أي بسبب نقص الانقسام (عدم الانفصال) للكروماتيدات الشقيقة. هنا ، أيضًا ، ينشأ عادةً أثناء نضوج خلايا بويضة الأم ، على الرغم من أن الاحتمال يزداد مع تقدم العمر.

متلازمة X الهشة

يُفضل الرجال متلازمة X الهش أو متلازمة مارتن بيل ، لأن لديهم كروموسوم X واحد فقط ، وبالتالي هم أكثر تأثراً بالتغيير.

يحدث بتكرار 1: 1250 بين المواليد الأحياء الذكور في عام واحد ، مما يجعله أكثر أشكال التخلف العقلي غير المحدد شيوعًا ، أي جميع الإعاقات العقلية التي لا يمكن وصفها بمتلازمة خاصة ذات علامات نموذجية.

يمكن أن تحدث متلازمة X الهش عادةً أيضًا عند الفتيات بشكل أضعف نوعًا ما ، والذي يرجع إلى التعطيل العرضي لأحد الكروموسومات X. كلما زادت نسبة الكروموسوم X الصحي المغلق ، زادت قوة الأعراض.

ومع ذلك ، في معظم الحالات ، تكون النساء حاملة للطفرة المبكرة ، والتي لا تظهر بعد أي أعراض سريرية ، ولكنها تزيد من احتمال حدوث طفرة كاملة في أبنائهن بشكل كبير. في حالات نادرة جدًا ، يمكن أن يكون الرجال أيضًا حاملين للشيخوخة المبكرة ، والتي يمكنهم بعد ذلك نقلها إلى البنات فقط ، ولكنهن أيضًا يتمتعن بصحة جيدة سريريًا (مفارقة شيرمان).

يتم تشغيل المتلازمة من خلال عدد متزايد للغاية من توائم CGG الثلاثية (تسلسل أساسي معين) في جين FMR (تأخر عقلي ضعيف في الموقع) ؛ بدلاً من 10-50 نسخة ، كان الإعداد المسبق 50-200 ، مع التعبير الكامل 200-2000 نسخة.

تحت المجهر الضوئي ، يبدو هذا وكأنه كسر في الذراع الطويلة ، وهو ما أطلق على المتلازمة اسمها. وهذا يؤدي إلى تعطيل الجين المصاب والذي بدوره يسبب الأعراض.

يُظهر الأشخاص المتأثرون تطورًا بطيئًا في الكلام والحركة ويمكن أن يظهروا مشاكل سلوكية يمكن أن تؤدي في اتجاه فرط النشاط ، وكذلك التوحد.التشوهات الخارجية البحتة (علامات تشوه الشكل) هي وجه طويل وذقن بارزة وآذان بارزة. مع سن البلوغ ، غالبًا ما تتضخم الخصيتان بشكل كبير (الأوركيد الكبيرة) وتصبح ملامح الوجه أكثر خشونة. هناك تراكم طفيف للشذوذات النفسية وانقطاع الطمث المبكر بشكل خاص بين النساء اللائي يحملن هذا المرض.

ما هو تحليل الكروموسوم؟

تحليل الكروموسوم هو عملية في علم الوراثة الخلوية يمكن من خلالها اكتشاف الانحرافات العددية أو الهيكلية للكروموسوم.

يمكن استخدام مثل هذا التحليل ، على سبيل المثال ، في حالة الاشتباه على الفور في متلازمة الكروموسومات ، أي في حالة التشوهات (خلل الشكل) أو الإعاقات الذهنية (التخلف) ، ولكن أيضًا في حالة العقم والإجهاض المنتظم (الإجهاض) وأيضًا مع بعض أنواع السرطان (مثل الأورام اللمفاوية) أو اللوكيميا).

يتطلب هذا عادة الخلايا الليمفاوية ، وهي نوع خاص من الخلايا المناعية التي يتم الحصول عليها من دم المريض. نظرًا لأنه لا يمكن الحصول إلا على كمية صغيرة نسبيًا بهذه الطريقة ، يتم تحفيز الخلايا على الانقسام باستخدام phytohemagglutinin ويمكن بعد ذلك زراعة الخلايا الليمفاوية في المختبر.

في بعض الحالات ، يتم أخذ عينات (خزعات) من الجلد أو الحبل الشوكي بدلاً من ذلك ، ويتم استخدام إجراء مماثل. الهدف هو الحصول على أكبر قدر ممكن من مادة الحمض النووي الموجودة حاليًا في منتصف انقسام الخلية. في المرحلة الأولية ، يتم ترتيب جميع الكروموسومات في مستوى واحد تقريبًا في منتصف الخلية ، من أجل سحبها إلى الجوانب المتقابلة (أقطاب) الخلية في الخطوة التالية ، الطور.

في هذه المرحلة من الزمن ، تكون الكروموسومات معبأة بإحكام (شديدة التكثيف). يضاف الكولشيسين السام للمغزل ، والذي يعمل على وجه التحديد في هذه المرحلة من دورة الخلية ، بحيث تتراكم الكروموسومات الطورية. ثم يتم عزلها وتلطيخها باستخدام طرق تلطيخ خاصة.

الأكثر شيوعًا هو ربط GTG ، حيث يتم معالجة الكروموسومات بالتريبسين ، وهو إنزيم هضمي ، والصباغ Giemsa. تظهر المناطق المكتظة بشكل خاص والمناطق الغنية بالأدينين والثيمين مظلمة.

النطاقات G الناتجة مميزة لكل كروموسوم ، وبعبارات مبسطة ، تعتبر مناطق بها عدد أقل من الجينات. يتم التقاط صورة للكروموسومات الملطخة بهذه الطريقة بتكبير ألف مرة ويتم إنشاء مخطط karyogram بمساعدة برنامج كمبيوتر. بالإضافة إلى نمط النطاق ، يتم استخدام حجم الكروموسوم وموضع السنترومير للمساعدة في ترتيب الكروموسومات وفقًا لذلك. هناك أيضًا طرق أخرى للنطاقات يمكن أن يكون لها مزايا مختلفة جدًا.

توصيات من فريق التحرير

لمزيد من المعلومات العامة ، راجع المقالات التالية:

• انقسام نواة الخلية
• وظائف نواة الخلية
• التثلث الصبغي 21
• أمراض وراثية