Mutacje - Podstawy biologicznego rozwoju człowieka PDF

Preview

Summary

Podstawy biologicznego rozwoju człowieka ...

Description

1. Mutacje chromosomowe zwane również aberracjami, mogą być związane ze zmianą struktury lub liczebności chromosomów. Są częstą przyczyną wad wrodzonych, które mogą wpływać na funkcjonowanie mózgu i innych części ludzkiego organizmu lub czynników, które wpływają na DNA lub na proces jego duplikacji. Anomalie mogą dotyczyć zarówno chromosomów autosomalnych, jak i płciowych. Zmiana liczby chromosomów jest spowodowana przebiegającym w sposób nieprawidłowy ich rozdziałem w trakcie podziału komórki. *Autosomy – wszystkie chromosomy osobnika tego samego gatunku, z wyjątkiem chromosomów płci. Odpowiadają za dziedziczenie wszystkich cech z wyjątkiem cech sprzężonych z płcią. U organizmów diploidalnych autosomy występują w parach (chromosomy homologiczne), u poliploidalnych jest ich odpowiednio więcej. U różnych organizmów liczba autosomów jest różna, np. u ludzi występują 22 pary autosomów ponumerowane od największego do najmniejszego (z wyjątkiem chromosomu 21, który jest mniejszy od 22, lecz został odkryty wcześniej)[potrzebny przypis]. Ich liczba może ulec zmianie na skutek liczbowych aberracji chromosomowych, co może prowadzić do chorób genetycznych lub specjacji.* *Chromosomy płci – determinujące płeć chromosomy u rozdzielnopłciowych organizmów organizmy zbudowane z komórek posiadających jądro komórkowe z chromosomami. Płeć osobnika determinuje ich obecność lub ich liczba w stosunku do liczby autosomów.*

*Każda komórka naszego ciała (somatyczna, dodajmy) zawiera komplet 46 chromosomów, a właściwie komplet 23 par chromosomów. W tym zestawie 22 pary u każdego z nas są takie same nazywamy je chromosomami autosomalnymi. Kobietę od mężczyzny odróżnia tylko i wyłącznie ostatnia para - tzw. chromosomy płci. U kobiety są to chromosomy XX, u mężczyzny - XY. Płeć człowieka zależy więc od kombinacji chromosomów płci, które otrzymał od swoich rodziców. W trakcie mejozy w jajnikach kobiety powstają komórki jajowe zawierające po 22 chromosomy autosomalne i jeden chromosom X (niczego innego kobieta do dyspozycji nie ma). Z kolei w tym samym czasie u mężczyzny połowa plemników będzie "wyposażana" w 22 chromosomy autosomalne i chromosom X, a druga połowa - w 22 chromosomy autosomalne i chromosom Y.* 2. Mutacje chromosomowe strukturalne a)Deficjencje – ma miejsce, gdy dochodzi do pęknięcia chromosomu i utraty jego krótszego fragmentu wraz z zawartymi w nim genami. Ten typ mutacji jest zazwyczaj śmiertelny w układzie homozygotycznym organizmów diploidalnych oraz w organizmach haploidalnych. Deficjencje jest przyczyna nowotworu złośliwego oka u dzieci tzw. siatkówczaka (retinoblastoma). * Delecja Wypadnięcie jednej lub kilku par nukleotydów.* b)duplikację – kiedy, dochodzi do podwojenia fragmentu chromosomu na skutek niesymetrycznego crossing-over. Odcinki z powtórzonymi genami może występować obok siebie lub w oddalonych miejscach w obrębie tego samego chromosomu. Przykładem duplikacji jest mutacja typu Bar u Drosophila melanogaster polegająca na podwojeniu fragmentu chromosomu X, czego skutkiem są wstęgowatego oczy o zredukowanej liczbie ommatidiów. c)inwersję – ma miejsce, gdy dochodzi do pęknięcia chromosomu w dwóch miejscach, obrócenia odłączonego fragmentu chromosomu o 180° i połączenie wolnych końców DNA w niewłaściwej pozycji. Najczęstszą przyczyną inwersji jest tworzenie pętli chromosomowych w czasie koniugacji chromosomów. Skutkiem tej mutacji jest znoszenie efektów crossing-over w odcinku inwertowanym.

*crossing-over- proces wymiany materiału genetycznego między chromosomami homologicznymi, w wyniku którego zwiększa się zmienność genetyczną.* d)translokację – ma miejsce, gdy dochodzi do przemieszczenia fragmentu chromosomu w jego inne miejsce (translokacja wewnątrz chromosomowa) lub przeniesienie odcinka chromosomu na inny chromosom niehomologiczny (translokacja wzajemna). Wymiana fragmentów chromosomów może zachodzić tylko w jednej chromatydzie lub w obu chromatydach w obrębie każdej pary chromosomów *e) Insercja (interkalacja) – najczęściej spontaniczna mutacja genu polegająca na wstawieniu krótkiej sekwencji DNA w obrębie pojedynczego genu albo wstawieniu dłuższego fragmentu chromosomu. Wstawienie przynajmniej jednego nukleotydu. Insercja trójki nukleotydów powoduje powstanie dodatkowego aminokwasu w łańcuchu (insercja kodonu kodującego dany aminokwas pomiędzy dwa kodony, lub insercja jednego kodonu w drugi z wytworzeniem dwóch nowych, np. ATT dodane pomiędzy C i T kodonu CTG daje CATTTG, czyli CAT TTG). Insercja liczby nukleotydów niebędącej wielokrotnością liczby 3 prowadzi do przesunięcia ramki odczytu i zmiany wszystkich kodonów od miejsca insercji począwszy.*

3. Mutacje chromosomowe liczbowe: 1.Aneuploidia - są to organizmy, które posiadają zmienioną liczbę pojedynczych chromosomów ◦

nullisomia (2n-2) – brak jednej pary chromosomów,

◦

monosomia (2n-1) – (jedna kopia danego chromosomu)utrata jednego chromosomu z pary homologicznej, która wtedy zawiera tylko jeden chromosom zamiast dwóch,

◦ disomia (2n) – dwie kopie danego chromosomu (oba homologiczne chromosomy pochodzą tylko od jednego z rodziców.), ◦

trisomia (2n+1) – trzy kopie jednego chromosomu.( jest to obecność dodatkowego (trzeciego) chromosomu w danej parze homologicznej)

2.Poliploidie – posiadanie przez dany organizm więcej niż dwóch k ompletnych zestawów

chromosomów: – autoploidia – polega na zwiększeniu liczby identycznych genomów, np. triploidia (3n), tetraploidia (4n), mutacje prowadzące do powstania autopoliploidów zachodzą w obrębie jednego gatunku. – alloploidia – polega na połączeniu genomów pochodzących od różnych gatunków, przy czym dodatkowo może nastąpić powielenie ilości genomów; alloploidia powstaje na drodze krzyżówek międzygatunkowych.

4. Chorzy na Zespół Downa posiadają dodatkową informację genetyczną chromosomu 21. To ona odpowiedzialna jest za rozwój cech charakterystycznych dla wyżej wspomnianego schorzenia. Warto wiedzieć, że częstość występowania Zespołu Downa jest aż 10 razy wyższa w przypadku noworodków, które urodzone zostały przez kobiety po 40 roku życia. Nie oznacza to jednak, że młode kobiety nie rodzą dzieci z tymże zespołem. Uważa się jednak, że ich organizm w większości przypadków w naturalny sposób rozpoznaje nieprawidłowość i dochodzi do samoistnego poronienia.

Zespół Downa zwykle nie jest dziedziczny. Szacuje się, że zaledwie 2% przypadków występuje tzw. „rodzinnie”. Może on być jednak przekazywany przez kobiety, które same dotknięte są tym schorzeniem (zazwyczaj zachowują one swoją płodność). Warto wiedzieć, że zdolności intelektualne oraz sam rozwój społeczny dzieci chorych na Zespół Downa są w dużej mierze uzależnione od warunków środowiskowych i mogą być przez nie aktywnie kształtowane.

5. Zespół Klinefeltera (XXY) - występuje u mężczyzn, polega na obecności dodatkowego chromosomu X lub kilku dodatkowych chromosomów X przy parze chromosomów płciowych. Objawami są: kobieca sylwetka, niedobór testosteronu, powiększone sutki i piersi, cukrzyca, rozedma płuc, czasem stwierdza się obniżony iloraz inteligencji, małe jądra, brak owłosienia. Choroba dotyka około co 700go chłopczyka. 6 Zespół Turnera – uwarunkowany genetycznie zespół wad wrodzonych spowodowany całkowitym lub częściowym brakiem jednego z chromosomów we wszystkich komórkach organizmu lub w pewnej ich części. Najważniejsze cechy występujące u osób z zespołem Turnera to: niski wzrost, słabo zaznaczone cechy żeńskie i wrodzona dysgenezja gonad powodująca w większości przypadków bezpłodność.

7.Zespół Edwardsa jest chorobą genetyczną, której ryzyko rośnie podobnie jak w przypadku Zespołu Downa wraz z wiekiem matki. Jest on spowodowany pojawieniem się dodatkowego (trzeciego) chromosomu 18. Chorują na niego przede wszystkim dziewczynki (cztery razy częściej niż chłopcy). W 95% przypadków Zespół Edwardsa jest przyczyną samoistnego poronienia już w pierwszym trymestrze ciąży. Większość dzieci, którym udało się przetrwać i przyjść na świat żyje najwyżej 2 miesiące. Zaledwie 5–10% noworodków z Zespołem Edwardsa żyje dłużej niż rok. Jest to uzależnione m.in. od ilości wad wywołanych przez schorzenie. Dzieci z Zespołem Edwardsa są znacznie mniejsze od normalnych noworodków. Cechą charakterystyczną są w tym przypadku również szeroko rozstawione oczy z często opadającą górną powieką. Typowe są również zaciśnięte piąstki z nachodzącymi na siebie palcami oraz niewykształcone kciuki i paznokcie a także zdeformowane stópki. W czaszce chorych na Zespół Edwardsa obecna jest cysta splotu naczyniówkowego (zbiorniczek z płynem). Oprócz tego mają oni także zaburzone funkcje wielu układów tj. oddechowego czy krążenia, częste wady serca oraz przepuklinę. Dzieci, które są w stanie przeżyć dłużej niż rok nie mogą opanować nauki chodzenia, a ich zdolności poznawcze oraz komunikacyjne są mocno ograniczone. Warto wiedzieć: Wiek matki nie jest jedynym czynnikiem zwiększającym prawdopodobieństwo wystąpienia Zespołu Edwardsa. Istotny jest w tym przypadku również jej tryb życia a także stan zdrowia. Pamiętajmy, że na kondycję komórek jajowych negatywnie wpływają m.in. stres, choroby, przewlekłe napięcie itp. Im z kolei słabsze komórki, tym większe ryzyko powstania wady genetycznej. 8. Zespół Pataua - dodatkowy chromosom przy 13 parze chromosomów. Objawami są: zniekształcona czaszka, rozszczepienie podniebienia, zwielokrotniona ilość palców (polidaktylizm). Stwierdzono wprost proporcjonalną zależność między wiekiem matki a częstością narodzin dzieci z zespołem Pataua. 9. Zespół kociego krzyku (ang. cri du chat syndrome)

Jest chorobą genetyczną spowodowaną częściową utratą materiału genetycznego w obrębie 5 chromosomu – (mikrodelecja 5p). Jednym z objawów schorzenia jest charakterystyczny płacz dziecka (przypominający miauczenie kota). Do innych symptomów choroby zalicza się m.in.: małogłowie, mikrognację (mała, cofnięta żuchwa), obecność zmarszczki nakątnej, wydatne guzy czołowe, okrągłą i asymetryczną twarz, krótki nos o płaskiej nasadzie, wady zgryzu. Specyficzny płacz dziecka jest natomiast związany z nieprawidłową budową krtani i nagłośni oraz zaburzeniami funkcjonowania układu nerwowego. Dzieciom cierpiącym na zespół kociego krzyku towarzyszą również zmiany kostno – stawowe, niepełnosprawność intelektualna oraz zaburzenia pracy wielu narządów wewnętrznych. 10. Zespół supersamicy XXX to choroba genetyczna, która dotyka tylko kobiety. Charakterystycznymi objawami choroby są m.in. uwydatnione cechy kobiece, np. pokaźny biust i szerokie biodra. Zespół supersamicy XXX, czyli syndrom nadkobiety, to trisomia chromosomu X, czyli obecność dodatkowego (trzeciego) chromosomu w parze chromosomów odpowiadających za determinację płci żeńskiej, czyli XX. W związku z tym kobieta posiada 47 (a nie prawidłowo, czyli 46) chromosomów w kariotypie (kompletnym zestawie chromosomów). Zespół supersamicy występuje z częstością ok. 1 na 1000 przypadków urodzeń (dane z USA). Trisomia to zespół rzadkich zaburzeń genetycznych związany z obecnością dodatkowego chromosomu lub większej ich liczby w danej parze chromosomów. Do powstania trisomii zwykle dochodzi w trakcie podziałów mejotycznych rodzicielskich komórek rozrodczych. Może również być wynikiem nieprawidłowych podziałów zygoty powstałej po zapłodnieniu. Tego typu aberracja chromosomowa w równym stopniu dotyka zarówno chłopców, jak i dziewczynki i przyczynia się do powstania szeregu wad wrodzonych o różnym stopniu nasilenia. zespół supersamicy nie jest chorobą dziedziczną. Wiadomo także, że jest silnie związany z wiekiem matki - im starsza, tym większe prawdopodobieństwo wstąpienia trisomii XXX u córki. Zespół supersamicy XXX - objawy Kobieta z trisomią chromosomu X jest nazywana nadsamicą, ponieważ dobrze uwydatnione są u niej trzeciorzędowe cechy płciowe, takie jak bardziej wydatny biust, specyficzne rozłożenie tłuszczu na ciele (szerokie biodra itp.), mocniejsze owłosienie ciała (zwłaszcza łonowe). Ponadto charakterystycznym objawem fizycznym zespołu supersamicy jest ponadprzeciętny wzrost. Kobiety posiadające tę mutację genetyczną nie mają problemów z płodnością, ale w niektórych przypadkach możliwe są zaburzenia miesiączkowania i problemy z zajściem w ciążę (to wynik obecności dwóch ciałek Barra). U kobiet cierpiących na zespół supersamicy mogą się pojawić trudności w uczeniu się, a w niektórych przypadkach lekkie upośledzenie umysłowe. W skrajnych przypadkach może dojść do małogłowia, osłabienia napięcia mięśniowego czy deformacji twarzy. Zespół supersamicy XXX - diagnostyka W celu postawienia ostatecznego rozpoznania wykonuje się badania cytogenetyczne (analizę chromosomów). Jednak wadę można wykryć także w okresie życia płodowego za pomocą inwazyjnych badań prenatalnych, takich jak amniopunkcja czy biopsja kosmówki.

11.Zespół supersamca XYY to choroba genetyczna, z którą zmagają się tylko mężczyźni. Wbrew nazwie w niektórych przypadkach może doprowadzić do problemów z popędem seksualnym, a nawet bezpłodności. Zespół supersamca XYY, inaczej zespół Jacobsa lub nadmężczyzny, to choroba genetyczna, o której można mówić, gdy para chromosomów determinujących płeć męską, czyli XY, posiada dodatkowy chromosom Y. Standardowo mężczyzna posiada 46 chromosomów, jednak w wyniku tej nieprawidłowości genetycznej ich liczba wzrasta do 47. Według danych z Narodowy Instytuty Zdrowia w USA z zespołem supersamca zmaga się 0,1% populacji mężczyzn. W przeciwieństwie do zespołu supersamicy, ryzyko pojawienia się choroby nie zwiększa się wraz z wiekiem matki. Zespół supersamca XYY - objawy     

ponadprzeciętny wzrost hipotonia (stan zmniejszonego napięcia mięśniowego) ciężki trądzik w okresie dojrzewania trudności w uczeniu się (IQ może być średnio 10-15 punktów niższe niż u rówieśników) problemy z zachowaniem - impulsywność, agresja i brak empatii (u niektórych mężczyzn)

Mimo że u mężczyzn z dodatkowym chromosomem Y proces dojrzewania płciowego może być opóźniony, zwykle jest on prawidłowy. Dlatego chorzy zmagający się z zespołem supersamca zwykle nie mają problemów z płodnością. Charakterystyczne objawy zespołu supersamca nie muszą występować u wszystkich mężczyzn cierpiących na tę chorobę. Mogą się one pojawić po ok. 50. roku życia, w związku z niskim poziomem testosteronu (zdarza się, że choroba przebiega bezobjawowo aż do wieku dorosłego). Tylko w niektórych przypadkach można zdiagnozować hipogonadyzm (dysfunkcję jąder), małe jądra i penis oraz niski poziom testosteronu. Dzieci mężczyzn cierpiących na zespół supersamca są zdrowe, ponieważ choroba ta nie jest dziedziczna. Naukowcy zgodnie twierdzą, że na częstotliwość występowania zespołu XYY nie mają wpływu czynniki genetyczne, ponieważ aberracja chromosomowa, która jest przyczyną schorzenia, jest przypadkowa i występuje w różnych momentach podczas tworzenia się plemników. W latach 60. XX w. po badaniach przeprowadzonych na więźniach niektórzy naukowcy doszli do wniosku, że dodatkowy chromosom Y jest odpowiedzialny za zachowanie agresywne. Jednak ostatnie badania wykazują, że nie jest to norma, a tego typu zachowania można stwierdzić jedynie u ok. 1% pacjentów z zespołem XYY. Zespół supersamca - diagnostyka W diagnostyce wykonuje się dwa podstawowe badania: 1. SHBG, czyli oznaczenie stężenia białka wiążącego hormony płciowe w surowicy krwi. Wykonuje się je w celu oceny poziomu testosteronu i innych androgenów.

2. Badanie cytogenetyczne, którego celem jest analiza chromosomów

12.Zespół monosomii 1p36 – zespół wad spowodowany delecją fragmentu krótkiego ramienia chromosomu 1 Zespół monosomii 1p36 spowodowany jest dużą delecją obejmującą dystalny odcinek krótkiego ramienia chromosomu 1. Miejsca pęknięć chromosomu są zmienne, ich zakres to 1p36.13 do 1p36.33 (rys. na końcu) Większość przypadków zespołu spowodowana jest mutacjami sporadycznymi, zachodzącymi w gametogenezie; znanych jest kilka przypadków odziedziczenia mutacji po rodzicu będącym nosicielem zrównoważonej translokacji.

.13. Zespół monosomii 2q33.1 Dzieci obciążone tym zespołem charakteryzują się opóźnieniem

rozwoju psychoruchowego, zaburzeniami zachowania. Dość często występują również nieprawidłowości o charakterze dysmorficznym, np. rozszczep podniebienia.

Te choroby mutacje chromosomów są uwarunkowany genetycznie, nadal pozostaje w kręgu chorób nieuleczalnych. Niektóre wady można oczywiście korygować operacyjnie, np. wady serca, czy wady postawy. Utraconego fragmentu chromosomu nie da się jednak obecnie w żaden sposób odtworzyć. Podstawą leczenia jest więc tutaj przede wszystkim intensywna i systematyczna rehabilitacja chorego dziecka. Może ona przyjmować różne formy. Zawsze powinna być jednak dostosowana do potrzeb i możliwości malucha. Niezwykle ważna jest w tym przypadku ścisła współpraca rodziców ze specjalistami, w tym fizjoterapeutą, logopedą, psychologiem, kardiologiem czy ortopedą....