GiảI PhẫU-VựNg

Nhiễm sắc thể

Định nghĩa - nhiễm sắc thể là gì?

Cấu tạo di truyền của tế bào được lưu trữ dưới dạng DNA (axit deoxyribonucleic) và các bazơ của nó (adenine, thymine, guanine và cytosine). Trong tất cả các tế bào nhân thực (động vật, thực vật, nấm), chất này có trong nhân tế bào dưới dạng nhiễm sắc thể. Nhiễm sắc thể bao gồm một phân tử DNA đơn lẻ, mạch lạc, được liên kết với một số protein nhất định.

Tên gọi nhiễm sắc thể có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp và có thể tạm dịch là "cơ thể màu". Tên gọi này xuất phát từ thực tế là rất sớm trong lịch sử tế bào học (1888), các nhà khoa học đã thành công trong việc nhuộm chúng bằng thuốc nhuộm cơ bản đặc biệt và xác định chúng trong kính hiển vi ánh sáng. Tuy nhiên, chúng chỉ thực sự được nhìn thấy ở một thời điểm nhất định trong chu kỳ tế bào, nguyên phân (ở tế bào mầm, meiosis), khi nhiễm sắc thể đặc biệt dày đặc (cô đặc).

Nhiễm sắc thể được cấu tạo như thế nào?

Nếu toàn bộ chuỗi xoắn kép DNA của một tế bào, tức là khoảng 3,4 x 109 cặp bazơ, được liên kết với nhau, điều này sẽ dẫn đến chiều dài hơn một mét. Tổng chiều dài của tất cả các nhiễm sắc thể được thêm vào chỉ khoảng 115 µm. Sự khác biệt về chiều dài này được giải thích bởi cấu trúc rất nhỏ gọn của các nhiễm sắc thể, trong đó DNA được quấn hoặc xoắn nhiều lần theo một cách rất cụ thể.

Histones, một dạng protein đặc biệt, đóng một vai trò quan trọng trong việc này. Có tổng cộng 5 histon khác nhau: H1, H2A, H2B, H3 và H4. Hai trong số bốn histon cuối cùng kết hợp với nhau để tạo thành một cấu trúc hình trụ, octamer, xung quanh nó xoắn kép xoay quanh hai lần (= siêu xoắn). H1 gắn chính nó vào cấu trúc này để ổn định nó.

Phức hợp DNA, octamer và H1 này được gọi là nucleosome. Một vài trong số các thể nhân này hiện “giống như một chuỗi ngọc trai” với khoảng cách tương đối ngắn (10-60 cặp bazơ) đằng sau cái kia. Các phần giữa các nhiễm sắc thể được gọi là DNA đệm. Các hạt nhân riêng lẻ bây giờ tiếp xúc trở lại thông qua H1, điều này tạo ra một vòng xoắn ốc hơn nữa và do đó cũng là một sự nén.

Đến lượt mình, sợi kết quả lại nằm trong các vòng được ổn định bởi một xương sống làm từ các protein không phải histone có tính axit, còn được gọi là hertones. Các vòng này lần lượt xuất hiện trong các hình xoắn ốc được ổn định bởi các protein, dẫn đến giai đoạn cuối của quá trình nén. Tuy nhiên, mức độ nén cao này chỉ xảy ra trong bối cảnh phân chia tế bào trong quá trình nguyên phân.

Trong giai đoạn này, bạn cũng có thể thấy hình dạng đặc trưng của nhiễm sắc thể, được cấu tạo bởi hai crômatit. Nơi mà chúng được kết nối với nhau được gọi là tâm động. Nó chia mỗi nhiễm sắc thể metase thành hai nhánh ngắn và hai nhánh dài, còn được gọi là nhánh p và q.
Nếu tâm động nằm gần giữa nhiễm sắc thể, nó được gọi là nhiễm sắc thể tâm động, nếu tâm động nằm hoàn toàn ở một trong các đầu của nhiễm sắc thể hướng tâm. Những cái ở giữa được gọi là nhiễm sắc thể dưới trung tâm. Những khác biệt này, có thể được nhìn thấy dưới kính hiển vi ánh sáng, cùng với chiều dài, cho phép phân loại ban đầu của các nhiễm sắc thể.

Các telomere là gì?

Telomere là phần cuối của nhiễm sắc thể với trình tự lặp lại (TTAGGG). Những thông tin này không mang bất kỳ thông tin liên quan nào, mà nhằm ngăn chặn việc mất các đoạn DNA có liên quan hơn. Với mỗi lần phân bào, một phần nhiễm sắc thể bị mất đi thông qua cơ chế nhân đôi ADN.

Vì vậy, theo một nghĩa nào đó, các telomere là một bộ đệm làm chậm thời điểm tế bào mất thông tin quan trọng bằng cách phân chia. Nếu các telomere của một tế bào có chiều dài nhỏ hơn 4.000 cặp base, thì quá trình chết theo chương trình của tế bào (apoptosis) được bắt đầu. Điều này ngăn chặn sự lây lan của vật liệu di truyền bị lỗi trong sinh vật. Một số tế bào có các telomerase, tức là các enzym có thể kéo dài các telomere trở lại.

Ngoài các tế bào gốc, từ đó tất cả các tế bào khác phát sinh, đây là các tế bào mầm và các tế bào nhất định của hệ thống miễn dịch. Ngoài ra, các telomerase cũng được tìm thấy trong các tế bào ung thư, đó là lý do tại sao người ta nói về sự bất tử của một tế bào trong bối cảnh này.

Đọc mọi thứ về chủ đề ở đây: Telomere - Giải phẫu, Chức năng & Bệnh tật

Chất nhiễm sắc là gì?

Chất nhiễm sắc đề cập đến toàn bộ nội dung của nhân tế bào có thể được nhuộm bằng chất nền. Do đó, ngoài DNA, thuật ngữ này cũng bao gồm một số protein nhất định, ví dụ như histone và hertones (xem cấu trúc), cũng như một số đoạn RNA nhất định (hn và snRNA).

Tùy thuộc vào giai đoạn trong chu kỳ tế bào hoặc tùy thuộc vào hoạt động di truyền, vật liệu này có sẵn với mật độ khác nhau. Dạng đặc hơn được gọi là dị nhiễm sắc. Để dễ hiểu hơn, do đó, người ta có thể coi nó như một “dạng lưu trữ” và ở đây một lần nữa phân biệt giữa chất dị nhiễm sắc cấu tạo và đơn giản.

Dị nhiễm sắc cấu tạo là dạng đặc nhất, có mặt trong tất cả các pha của chu kỳ tế bào ở mức độ cô đặc cao nhất của nó. Nó chiếm khoảng 6,5% bộ gen người và chủ yếu nằm gần tâm động và đầu tận cùng của các nhánh nhiễm sắc thể (telomere), nhưng cũng có thể ở những nơi khác (chủ yếu là nhiễm sắc thể 1, 9, 16, 19 và Y) . Ngoài ra, hầu hết các dị nhiễm sắc cấu tạo nằm gần màng nhân, tức là ở các cạnh của nhân tế bào. Khoảng trống ở giữa được dành cho chất nhiễm sắc hoạt động, euchromatin.

Dị nhiễm sắc cơ bản ít đậm đặc hơn một chút và có thể được kích hoạt và vô hiệu hóa theo yêu cầu hoặc tùy thuộc vào giai đoạn phát triển. Một ví dụ điển hình về điều này là nhiễm sắc thể X thứ hai ở các karyotype nữ. Vì một nhiễm sắc thể X về cơ bản là đủ để tế bào tồn tại, cũng như cuối cùng là đủ đối với nam giới, một trong hai nhiễm sắc thể này sẽ bị vô hiệu hóa trong giai đoạn phôi thai. nhiễm sắc thể X bất hoạt được gọi là thể Barr.

Chỉ trong quá trình phân chia tế bào, trong bối cảnh nguyên phân, nó mới ngưng tụ hoàn toàn, nhờ đó nó đạt đến độ nén cao nhất trong siêu phân bào. Tuy nhiên, vì các gen khác nhau thường được đọc khác nhau - xét cho cùng, không phải lúc nào cũng cần có một lượng protein như nhau - ở đây cũng có sự phân biệt giữa euchromatin hoạt động và không hoạt động.

Đọc thêm về điều này dưới: Chất nhiễm sắc

Nhiễm sắc thể đơn bội

Đơn bội (tiếng Hy Lạp haploos = đơn) có nghĩa là tất cả các nhiễm sắc thể của tế bào hiện diện riêng lẻ, tức là không thành từng cặp (lưỡng bội) như thường lệ. Đây là trạng thái tự nhiên của tất cả các tế bào trứng và tinh trùng, trong đó hai nhiễm sắc thể giống hệt nhau ban đầu không phân tách trong quá trình nguyên phân đầu tiên, mà thay vào đó tất cả các cặp nhiễm sắc thể được phân tách trước.

Kết quả là sau lần nguyên phân đầu tiên, các tế bào con ở người chỉ có 23 thay vì 46 nhiễm sắc thể như bình thường, tương ứng với một nửa bộ nhiễm sắc thể đơn bội. Vì các tế bào con này vẫn có một bản sao giống hệt nhau của mỗi nhiễm sắc thể bao gồm 2 nhiễm sắc thể, nên nguyên phân thứ hai là cần thiết, trong đó hai nhiễm sắc thể tách khỏi nhau.

Nhiễm sắc thể polytene

Nhiễm sắc thể polytene là nhiễm sắc thể được tạo thành từ một số lượng lớn các nhiễm sắc thể giống hệt nhau về mặt di truyền. Vì các nhiễm sắc thể như vậy có thể dễ dàng nhìn thấy ngay cả dưới độ phóng đại thấp hơn, chúng đôi khi được gọi là nhiễm sắc thể khổng lồ. Điều kiện tiên quyết cho điều này là nhân bản, trong đó các nhiễm sắc thể trong nhân tế bào được nhân lên nhiều lần mà không xảy ra quá trình phân chia tế bào.

Chức năng của nhiễm sắc thể là gì?

Nhiễm sắc thể với tư cách là đơn vị tổ chức của bộ gen của chúng ta chủ yếu đảm bảo rằng bộ gen nhân đôi được phân bổ đồng đều giữa các tế bào con trong quá trình phân chia tế bào. Để làm được điều này, cần xem xét kỹ hơn các cơ chế phân chia tế bào hoặc chu kỳ tế bào:

Tế bào dành phần lớn chu kỳ tế bào trong khoảng thời gian giữa các pha, có nghĩa là toàn bộ khoảng thời gian mà tế bào không chuẩn bị phân chia ngay lập tức. Điều này lần lượt được chia thành các giai đoạn G1, S và G2.

Giai đoạn G1 (G là khoảng trống, tức là khoảng trống) ngay sau quá trình phân chia tế bào. Tại đây tế bào tăng kích thước trở lại và thực hiện các chức năng trao đổi chất chung.

Từ đây nó cũng có thể chuyển sang pha G0. Điều này có nghĩa là nó chuyển sang giai đoạn không còn khả năng phân chia và trong trường hợp bình thường, nó cũng thay đổi rất nhiều để thực hiện một chức năng rất cụ thể (biệt hóa tế bào). Để thực hiện những nhiệm vụ này, các gen rất cụ thể được đọc một cách mạnh mẽ hơn, các gen khác ít hơn hoặc hoàn toàn không.

Nếu một đoạn DNA không cần thiết trong một thời gian dài, thì nó thường nằm trong các phần của nhiễm sắc thể đã được đóng gói dày đặc trong một thời gian dài (xem phần nhiễm sắc). Một mặt, điều này có mục đích tiết kiệm không gian, nhưng ngoài các cơ chế điều chỉnh gen khác, nó cũng là một biện pháp bảo vệ bổ sung chống lại việc vô tình đọc được. Tuy nhiên, người ta cũng quan sát thấy rằng, trong những điều kiện rất cụ thể, các tế bào đã biệt hóa từ pha G0 có thể tham gia lại chu kỳ.

Giai đoạn G1 được theo sau bởi giai đoạn S, tức là giai đoạn mà DNA mới được tổng hợp (sao chép DNA). Ở đây, toàn bộ DNA phải ở dạng lỏng nhất, tức là tất cả các nhiễm sắc thể đều hoàn toàn không cuộn (xem cấu trúc).

Vào cuối giai đoạn tổng hợp, toàn bộ vật chất di truyền được nhân đôi trong tế bào. Vì bản sao vẫn còn gắn vào nhiễm sắc thể ban đầu qua tâm động (xem cấu trúc), người ta không nói về sự nhân đôi của các nhiễm sắc thể.

Mỗi nhiễm sắc thể bây giờ bao gồm hai nhiễm sắc thể thay vì một, để sau này nó có thể mang hình dạng X đặc trưng trong quá trình nguyên phân (nói một cách chính xác, hình dạng X chỉ áp dụng cho các nhiễm sắc thể trung tâm). Trong giai đoạn G2 tiếp theo, sự chuẩn bị ngay lập tức cho quá trình phân chia tế bào diễn ra. Điều này cũng bao gồm kiểm tra chi tiết các lỗi sao chép và đứt sợi, có thể được sửa chữa nếu cần.

Về cơ bản có hai kiểu phân chia tế bào: nguyên phân và nguyên phân. Ngoại trừ tế bào mầm, tất cả các tế bào của một sinh vật đều phát sinh thông qua nguyên phân, nhiệm vụ duy nhất là hình thành hai tế bào con giống hệt nhau về mặt di truyền.
Mặt khác, Meiosis có mục đích tạo ra các tế bào khác nhau về mặt di truyền:
Trong bước đầu tiên, các nhiễm sắc thể tương ứng (tương đồng) nhưng không giống hệt nhau được phân chia. Chỉ trong bước tiếp theo, các nhiễm sắc thể, bao gồm hai crômatit giống hệt nhau, được tách ra và phân phối lại cho hai tế bào con, để cuối cùng, bốn tế bào mầm với vật chất di truyền khác nhau phát sinh từ một tế bào tiền thân.

Hình thức và cấu trúc của nhiễm sắc thể cần thiết cho cả hai cơ chế: "Các sợi protein" đặc biệt, được gọi là bộ máy trục, gắn vào các nhiễm sắc thể cô đặc cao và kéo các nhiễm sắc thể theo một quá trình điều hòa từ mặt phẳng giữa (mặt phẳng xích đạo) đến các cực đối diện của ô xung quanh một để đảm bảo sự phân bố đều. Ngay cả những thay đổi nhỏ trong cấu trúc vi mô của nhiễm sắc thể cũng có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng ở đây.

Ở tất cả các loài động vật có vú, tỷ lệ nhiễm sắc thể giới tính X và Y cũng quyết định giới tính của con cái. Về cơ bản, tất cả phụ thuộc vào việc tinh trùng kết hợp với tế bào trứng có nhiễm sắc thể X hay Y. Vì cả hai dạng tinh trùng luôn được sản xuất với mức độ chính xác như nhau nên xác suất luôn cân bằng cho cả hai giới. Hệ thống ngẫu nhiên này đảm bảo sự phân bố giới tính đồng đều hơn so với trường hợp, ví dụ, với các yếu tố môi trường như nhiệt độ.

Tìm hiểu thêm về chủ đề: Sự phân chia nhân tế bào

Cấu tạo di truyền được truyền qua các nhiễm sắc thể như thế nào?

Ngày nay chúng ta biết rằng các tính trạng được di truyền thông qua các gen được lưu trữ trong tế bào dưới dạng DNA. Chúng lần lượt được chia thành 46 nhiễm sắc thể, trên đó có 25.000-30000 gen người được phân bố.

Ngoài tính chất tự thân được gọi là kiểu hình, còn có tính chất di truyền tương đương, được gọi là kiểu gen. Nơi chứa gen trên nhiễm sắc thể được gọi là locus. Vì con người có mỗi nhiễm sắc thể nhân đôi nên mọi gen cũng xảy ra hai lần. Ngoại lệ duy nhất đối với điều này là các gen của nhiễm sắc thể X ở nam giới, vì nhiễm sắc thể Y chỉ mang một phần nhỏ thông tin di truyền được tìm thấy trên nhiễm sắc thể X.

Các gen khác nhau nằm trên cùng một locus được gọi là các alen. Thường có nhiều hơn hai alen khác nhau tại một vị trí. Sau đó người ta nói về tính đa hình. Một alen như vậy có thể đơn giản là một biến thể vô hại (biến thể bình thường), nhưng cũng có thể là các đột biến bệnh lý có thể là nguyên nhân gây ra một bệnh di truyền.

Nếu sự đột biến của một gen duy nhất đủ để thay đổi kiểu hình, người ta nói đến di truyền đơn gen hoặc di truyền Mendel. Tuy nhiên, nhiều đặc điểm có thể di truyền được di truyền thông qua một số gen tương tác và do đó khó nghiên cứu hơn nhiều.

Vì cha và mẹ mỗi người truyền một trong hai gen của họ cho con theo kiểu thừa kế Mendel, nên luôn có bốn sự kết hợp có thể xảy ra ở thế hệ tiếp theo, do đó những sự kết hợp này cũng có thể giống nhau về một đặc tính. Nếu cả hai alen của một cá thể có cùng ảnh hưởng đến kiểu hình thì cá thể đó là đồng hợp tử về tính trạng này và tính trạng tương ứng được biểu hiện đầy đủ.

Các thể dị hợp có hai alen khác nhau có thể tương tác với nhau theo những cách khác nhau: Nếu một alen trội hơn alen khác thì nó hoàn toàn ngăn cản sự biểu hiện của nó và tính trạng trội trở nên hiện rõ trong kiểu hình. Alen bị át chế được gọi là tính trạng lặn.

Trong trường hợp di truyền đồng trội, cả hai alen có thể tự biểu hiện mà không bị ảnh hưởng bởi nhau, trong khi di truyền trung gian có sự kết hợp của cả hai đặc điểm. Một ví dụ điển hình về điều này là hệ thống nhóm máu AB0, trong đó A và B đồng trội với nhau, nhưng 0 là trội hơn nhau.

Bộ nhiễm sắc thể bình thường ở người là gì?

Tế bào của con người có 22 cặp nhiễm sắc thể không phụ thuộc vào giới tính (NST) và hai nhiễm sắc thể giới tính (gonosomes), do đó có tổng số 46 nhiễm sắc thể tạo nên một bộ nhiễm sắc thể.

Các NST thường đi theo từng cặp. Các nhiễm sắc thể của một cặp tương tự nhau về hình dạng và trình tự gen và do đó được gọi là tương đồng. Hai nhiễm sắc thể X ở phụ nữ cũng tương đồng, trong khi nam giới có một nhiễm sắc thể X và Y. Chúng khác nhau về hình thức và số lượng gen hiện diện theo cách mà người ta không thể nói về tương đồng nữa.

Tế bào mầm, tức là tế bào trứng và tinh trùng, chỉ có một nửa bộ nhiễm sắc thể do quá trình meiosis, cụ thể là 22 thể tự nhiễm riêng lẻ và một nhiễm sắc thể mỗi loại. Vì các tế bào mầm hợp nhất trong quá trình thụ tinh và đôi khi hoán đổi toàn bộ các đoạn (trao đổi chéo), một sự kết hợp mới của các nhiễm sắc thể (tái tổ hợp) được tạo ra. Tất cả các nhiễm sắc thể cùng nhau được gọi là karyotype, với một vài ngoại lệ (xem sự sai lệch nhiễm sắc thể) là giống hệt nhau ở tất cả các cá thể cùng giới tính.

Tại đây bạn có thể tìm hiểu mọi thứ về chủ đề này: Nguyên phân - Giải thích đơn giản!

Tại sao luôn có các cặp nhiễm sắc thể?

Về cơ bản, câu hỏi này có thể được trả lời bằng một câu: Bởi vì nó đã được chứng minh là có lợi.Sự có mặt của các cặp nhiễm sắc thể và nguyên tắc tái tổ hợp rất cần thiết cho sự di truyền về mặt sinh sản hữu tính. Bằng cách này, một cá thể hoàn toàn mới có thể xuất hiện từ vật chất di truyền của hai cá thể một cách tình cờ.

Hệ thống này làm tăng đáng kể sự đa dạng của các đặc tính trong một loài và đảm bảo rằng nó có thể thích ứng với các điều kiện môi trường đã thay đổi nhanh hơn và linh hoạt hơn nhiều so với chỉ có thể thực hiện bằng cách đột biến và chọn lọc.

Bộ nhiễm sắc thể kép cũng có tác dụng bảo vệ: nếu đột biến gen sẽ dẫn đến suy giảm chức năng, thì vẫn có một loại "bản sao dự phòng" trong nhiễm sắc thể thứ hai. Điều này không phải lúc nào cũng đủ để sinh vật bù đắp cho sự cố, đặc biệt nếu alen bị đột biến là trội, nhưng nó làm tăng cơ hội của nó. Ngoài ra, theo cách này, đột biến không tự động được truyền cho tất cả các thế hệ con cái, mà do đó bảo vệ loài khỏi những đột biến quá triệt để.

Đột biến nhiễm sắc thể là gì?

Các khiếm khuyết di truyền có thể phát sinh từ bức xạ ion hóa (ví dụ: tia X), các chất hóa học (ví dụ như benzopyrene trong khói thuốc lá), một số loại vi rút nhất định (ví dụ: vi rút HP) hoặc, với xác suất thấp, chúng cũng có thể phát sinh hoàn toàn do ngẫu nhiên. Thường có một số yếu tố liên quan đến sự phát triển của nó. Về nguyên tắc, những thay đổi như vậy có thể xảy ra ở tất cả các mô cơ thể, nhưng vì lý do thực tế, việc phân tích thường giới hạn ở tế bào lympho (một loại tế bào miễn dịch đặc biệt), nguyên bào sợi (tế bào mô liên kết) và tế bào tủy xương.

Đột biến nhiễm sắc thể là một sự thay đổi cấu trúc lớn trong các nhiễm sắc thể riêng lẻ. Mặt khác, sự vắng mặt hoặc bổ sung của toàn bộ nhiễm sắc thể sẽ là một đột biến gen hoặc đột biến dị bội, trong khi thuật ngữ đột biến gen đề cập đến những thay đổi tương đối nhỏ trong một gen. Thuật ngữ quang sai nhiễm sắc thể (tiếng Latin aberrare = lệch) hơi rộng hơn và bao gồm tất cả những thay đổi có thể được phát hiện bằng kính hiển vi ánh sáng.

Các đột biến có thể có những tác động rất khác nhau:

Đột biến im lặng, tức là đột biến trong đó thay đổi không ảnh hưởng đến cá thể hoặc con cái của chúng, không điển hình cho các sai lệch nhiễm sắc thể và thường được tìm thấy trong khu vực đột biến gen hoặc điểm.
Người ta nói về đột biến mất chức năng khi đột biến dẫn đến một protein bị gấp khúc và do đó vô chức năng hoặc không có protein nào cả.
Cái gọi là đột biến tăng chức năng thay đổi loại hiệu ứng hoặc số lượng protein được tạo ra theo cách làm phát sinh các hiệu ứng hoàn toàn mới. Một mặt, đây là cơ chế quan trọng đối với sự tiến hóa và do đó đối với sự tồn tại của một loài hoặc sự xuất hiện của các loài mới, nhưng mặt khác, như trong trường hợp của nhiễm sắc thể Philadelphia, nó cũng có thể đóng góp quyết định vào sự phát triển của các tế bào ung thư.

Các dạng sai lệch nhiễm sắc thể được biết đến nhiều nhất có lẽ là sai lệch số, trong đó các nhiễm sắc thể riêng lẻ chỉ xuất hiện một lần (đơn phân) hoặc thậm chí là ba lần (tam nhiễm).

Nếu điều này chỉ áp dụng cho một nhiễm sắc thể đơn, nó được gọi là thể dị bội và toàn bộ bộ nhiễm sắc thể bị ảnh hưởng bởi thể đa bội (tam bội và tứ bội). Trong hầu hết các trường hợp, sự phân bố sai này phát sinh trong quá trình phát triển tế bào mầm thông qua sự không phân ly (nondisjunction) của các nhiễm sắc thể trong quá trình phân chia tế bào (meiosis). Điều này dẫn đến sự phân bố không đồng đều của các nhiễm sắc thể trên các tế bào con và do đó gây ra hiện tượng sai số ở trẻ.

Các đơn nguyên của nhiễm sắc thể không giới tính (= autosomes) không tương thích với sự sống và do đó không xảy ra ở trẻ em còn sống. Ngoại trừ trisomies 13, 18 và 21, trisomies autosomies hầu như luôn luôn dẫn đến sẩy thai tự nhiên.

Trong mọi trường hợp, trái ngược với sự sai lệch của nhiễm sắc thể giới tính, cũng có thể không dễ thấy, luôn có những triệu chứng lâm sàng nghiêm trọng và theo quy luật, ít nhiều có những bất thường bên ngoài rõ rệt (rối loạn hình thái).

Sự phân bố sai như vậy cũng có thể xảy ra sau này trong quá trình phân bào giảm nhiễm (tất cả các tế bào trừ tế bào mầm). Vì có các tế bào không thay đổi ngoài các tế bào bị ảnh hưởng, nên người ta nói về thể khảm soma. Với soma (soma = cơ thể trong tiếng Hy Lạp) được hiểu là tất cả các tế bào không phải là tế bào mầm. Vì chỉ một phần nhỏ tế bào của cơ thể bị ảnh hưởng nên các triệu chứng thường nhẹ hơn nhiều. Do đó, các loại khảm thường không bị phát hiện trong một thời gian dài.

Tại đây bạn có thể tìm hiểu mọi thứ về chủ đề này: Đột biến nhiễm sắc thể

Sự sai lệch nhiễm sắc thể là gì?

Sự sai lệch cấu trúc nhiễm sắc thể về cơ bản tương ứng với định nghĩa của đột biến nhiễm sắc thể (xem ở trên). Nếu số lượng vật chất di truyền không đổi và được phân bố khác nhau một cách đơn giản, người ta nói đến quang sai cân bằng.

Điều này thường được thực hiện thông qua chuyển vị, tức là chuyển một đoạn nhiễm sắc thể sang một nhiễm sắc thể khác. Nếu đó là sự trao đổi giữa hai nhiễm sắc thể, người ta nói lên sự chuyển đoạn tương hỗ. Vì chỉ có khoảng 2% bộ gen được yêu cầu để tạo ra protein, xác suất rất thấp là một gen như vậy ở điểm đứt và do đó mất chức năng hoặc bị suy giảm chức năng trong đó. Do đó, quang sai cân bằng như vậy thường không được chú ý và được truyền qua nhiều thế hệ.

Tuy nhiên, điều này có thể dẫn đến sự phân bố sai lệch của các nhiễm sắc thể trong quá trình phát triển của tế bào mầm, có thể dẫn đến vô sinh, sẩy thai tự nhiên hoặc con cái bị dị tật không cân bằng.

Quang sai không cân bằng cũng có thể xảy ra một cách tự phát, tức là không có tiền sử gia đình. Khả năng một đứa trẻ sinh ra sống với quang sai không cân bằng phụ thuộc nhiều vào các nhiễm sắc thể bị ảnh hưởng và dao động trong khoảng từ 0 đến 60%. Điều này dẫn đến mất (= mất đoạn) hoặc nhân đôi (= nhân đôi) của một đoạn nhiễm sắc thể. Trong bối cảnh này, người ta cũng nói đến các đơn nguyên một phần và tam nguyên.

Trong một số trường hợp, chúng xảy ra cùng nhau ở hai vùng khác nhau, với việc cắt bỏ một phần thường có ý nghĩa quyết định hơn đối với sự xuất hiện của các triệu chứng lâm sàng. Đây là những ví dụ nổi bật về việc xóa Hội chứng tiếng hét của mèo và Hội chứng sói-Hirschhorn.

Người ta nói về sự gia tốc vi mô khi sự thay đổi không còn có thể được xác định bằng kính hiển vi ánh sáng, tức là khi nó liên quan đến việc mất một hoặc một vài gen. Hiện tượng này được coi là nguyên nhân của hội chứng Prader-Willi và hội chứng Angelman và có liên quan mật thiết đến sự phát triển của u nguyên bào nuôi.

Chuyển vị Robertson là một trường hợp đặc biệt:
Hai nhiễm sắc thể hướng tâm (13, 14, 15, 21, 22) hợp nhất tại tâm động của chúng và tạo thành một nhiễm sắc thể đơn sau khi các nhánh ngắn bị mất (xem cấu trúc). Mặc dù điều này dẫn đến giảm số lượng nhiễm sắc thể, nhưng đây được gọi là hiện tượng quang sai cân bằng, vì việc mất các nhánh ngắn trong các nhiễm sắc thể này có thể dễ dàng được bù đắp. Ở đây, những tác động này thường chỉ đáng chú ý ở các thế hệ tiếp theo, vì khả năng sẩy thai rất cao hoặc những đứa trẻ còn sống bị tam nhiễm.

Nếu có hai lần đứt gãy trong một nhiễm sắc thể, thì có thể xảy ra trường hợp đoạn trung gian bị quay 180 ° và kết hợp vào nhiễm sắc thể. Quá trình này, được gọi là sự đảo ngược, chỉ mất cân bằng nếu điểm đứt gãy nằm trong một gen hoạt động (2% tổng số vật chất di truyền). Tùy thuộc vào việc tâm động nằm bên trong hay bên ngoài đoạn đảo ngược, nó là một đoạn đảo quanh tâm hoặc cận tâm. Những thay đổi này cũng có thể góp phần vào sự phân bố không đồng đều của vật liệu di truyền trên tế bào mầm.

Trong đảo ngược tâm động, trong đó tâm động không nằm trong đoạn đảo ngược, tế bào mầm có hai hoặc không có tâm động cũng có thể xuất hiện. Kết quả là, nhiễm sắc thể tương ứng bị mất trong lần phân chia tế bào đầu tiên, điều này gần như chắc chắn dẫn đến sẩy thai.

Chèn ép là sự lắp đặt một đoạn nhiễm sắc thể ở nơi khác. Ở đây, con cái chủ yếu bị ảnh hưởng theo cách tương tự. Một nhiễm sắc thể dạng vòng có thể xảy ra đặc biệt sau khi mất đoạn cuối. Loại và kích thước của các chuỗi là quyết định đối với mức độ nghiêm trọng của các triệu chứng. Ngoài ra, điều này có thể dẫn đến sự phân bố không chính xác và do đó dẫn đến các loại khảm trong các tế bào cơ thể.

Nếu nhiễm sắc thể chuyển phân tách không chính xác trong quá trình phân chia tế bào, thì có thể dẫn đến nhiễm sắc thể isochromos. Đây là hai nhiễm sắc thể hoàn toàn giống nhau chỉ gồm các nhánh dài hoặc chỉ ngắn. Trong trường hợp nhiễm sắc thể X, điều này có thể tự biểu hiện thành hội chứng Ulrich-Turner (đơn bào X).

Đọc thêm thông tin về chủ đề này: Quang sai nhiễm sắc thể

Trisomy 21

Thể tam nhiễm 21, hay còn được gọi là hội chứng Down, có lẽ là sai lệch nhiễm sắc thể số phổ biến nhất ở những trẻ sinh sống, với nam giới bị ảnh hưởng thường xuyên hơn một chút (1,3: 1).

Xác suất xảy ra tam nhiễm sắc thể 21 phụ thuộc vào các yếu tố nhân khẩu học khác nhau, chẳng hạn như độ tuổi trung bình khi sinh của các bà mẹ, và thay đổi đôi chút giữa các vùng.

95% thể tam nhiễm 21 phát sinh do lỗi phân chia trong bối cảnh meiosis (phân chia tế bào mầm), cụ thể là nondisjunction, tức là không phân tách được các chromatid chị em.

Chúng được gọi là trisomies tự do và phát sinh 90% ở người mẹ, 5% ở người cha và 5% khác trong bộ gen của phôi thai.

3% khác do chuyển vị không cân bằng trên nhiễm sắc thể 14 hoặc 21; Chuyển đoạn 21, tạo ra một nhiễm sắc thể số 21 bình thường và kép. 2% còn lại là thể khảm trong đó thể ba nhiễm không phát sinh trong tế bào mầm và do đó không ảnh hưởng đến tất cả các tế bào cơ thể. Các loại khảm thường rất nhẹ nên chúng có thể hoàn toàn không bị phát hiện trong một thời gian dài.

Trong mọi trường hợp, cần tiến hành kiểm tra nhiễm sắc thể để phân biệt thể ba nhiễm tự do giống hệt nhau về mặt triệu chứng với thể ba nhiễm chuyển vị di truyền. Lịch sử gia đình của các thế hệ trước sau đó có thể tiếp nối.

Bạn có quan tâm đến chủ đề này? Đọc bài viết tiếp theo về điều này: Trisomy 21

Trisomy 13

Trisomy 13 hay hội chứng Patau có tần suất 1: 5000 và hiếm hơn nhiều so với hội chứng Down. Nguyên nhân (trisomies tự do, chuyển vị và kiểu khảm) và sự phân bố tỷ lệ phần trăm của chúng phần lớn giống nhau.

Về lý thuyết, hầu hết tất cả các trường hợp đều có thể được chẩn đoán trước bằng siêu âm hoặc xét nghiệm PAPP-A. Vì xét nghiệm PAPP-A không nhất thiết phải là một phần của các cuộc kiểm tra thông thường, khoảng 80% trường hợp ở Trung Âu được chẩn đoán trước khi sinh.

Có thể nhìn thấy một phần dư tăng trưởng, một khe hở môi và vòm miệng hai bên và đôi mắt nhỏ bất thường (vi mắt) trong siêu âm. Ngoài ra, các dị tật của não trước và mặt ở các mức độ nghiêm trọng khác nhau thường xuất hiện (holoprosencephaly).

Trong khi ở dạng thùy, các bán cầu đại não gần như tách biệt hoàn toàn và các não thất bên được tạo ra, ở dạng bán thùy thường chỉ tách phần não phía sau và thiếu các não thất bên. Ở dạng nặng nhất, dạng alobar, không có sự phân tách của các bán cầu đại não.

Trẻ sơ sinh có hình dạng giống nửa người hoặc hình tròn thường chết ngay sau khi sinh. Sau một tháng, tỷ lệ tử vong khoảng 50% số trẻ đẻ sống. Đến 5 tuổi, tỷ lệ tử vong do tam nhiễm sắc tố 13 tăng lên 90%. Do dị tật ở não, trong hầu hết các trường hợp, người bệnh nằm liệt giường suốt đời và không thể nói được, đó là lý do tại sao họ phải phụ thuộc vào sự chăm sóc đầy đủ. Ngoài ra, cũng có thể có các biểu hiện thể chất sâu rộng của Trismoie 13.

Đọc thêm về chủ đề này tại: Trisomy 13 ở thai nhi

Trisomy 16

Về cơ bản, trisomy 16 là trisomy phổ biến nhất (khoảng 32% của tất cả các trisomies), nhưng trẻ em sống với trisomy 16 là rất hiếm. Nói chung, sinh sống chỉ xảy ra ở các thể trisomies một phần hoặc kiểu khảm. Tuy nhiên, trong số các thể tam nhiễm thường gây ra thai chết lưu: 32 trong số 100 trường hợp sẩy thai do sai lệch nhiễm sắc thể có thể bắt nguồn từ hình thức tam nhiễm này.

Do đó, chủ yếu là các đặc điểm nhận dạng trước khi sinh, tức là trước khi sinh, đã được ghi lại. Đáng chú ý ở đây là các khuyết tật tim khác nhau, chậm phát triển, một động mạch rốn đơn (nếu không thì là đôi) và tăng độ trong suốt ở cổ, được giải thích là do tích tụ chất lỏng do hệ thống bạch huyết chưa phát triển đầy đủ và độ đàn hồi của da ở vùng này tăng lên. Ngoài ra, thoát vị rốn sinh lý, tức là sự dịch chuyển tạm thời của một phần ruột lớn qua rốn ra bên ngoài, thường không thoái lui đúng cách, được gọi là chứng đứt dây rốn hoặc đứt dây rốn.

Một sự co cứng khi bắt chéo các ngón tay cũng có thể được phát hiện trên siêu âm. Trong một số ít ca sinh sống, có thể nhận thấy tình trạng hạ huyết áp toàn thân, tức là yếu cơ nói chung. Điều này dẫn đến việc uống kém và có thể đảm bảo rằng trẻ sơ sinh phải được cho ăn một cách nhân tạo. Bốn ngón tay nhăn nheo đặc trưng của bệnh tam thể cũng thường xảy ra. Ở đây, tần suất xuất hiện tam chứng cũng liên quan trực tiếp đến tuổi của người mẹ.

Trisomy 18

Hội chứng Edwards, tức là thể tam nhiễm 18, xảy ra với tần suất 1: 3000. Với chẩn đoán trước khi sinh, nó cũng giống như với hội chứng Patau: Ở đây, các cuộc kiểm tra tương tự sẽ cho phép tất cả các bệnh nhân được tìm thấy hoàn toàn trước khi sinh. Nguyên nhân và sự phân bố của chúng có thể được so sánh với các trisomies khác (xem trisomy 21).

Ngoài ra, trisomies một phần xảy ra trong trisomy 18, giống như các loại khảm, dẫn đến các khóa học lâm sàng nhẹ hơn nhiều. Các rối loạn hình thái kèm theo cũng là đặc điểm cực kỳ đặc trưng của hội chứng Edwards: Khi mới sinh, bệnh nhân có trọng lượng cơ thể giảm đi rất nhiều là 2 kg (bình thường: 2,8-4,2 kg), trán rộng thụt vào, nửa mặt dưới nhìn chung kém phát triển với miệng nhỏ. mở, khe mí hẹp và xoay ra sau, tai biến đổi hình dạng (tai faun). Phần sau của đầu, nơi phát triển mạnh mẽ bất thường đối với trẻ sơ sinh, cũng rất đáng chú ý. Các xương sườn hẹp và mỏng manh một cách bất thường. Trẻ sơ sinh cũng có căng thẳng vĩnh viễn (trương lực) của toàn bộ cơ, tuy nhiên, tình trạng này sẽ thoái lui ở những trẻ sống sót sau vài tuần đầu tiên.

Một đặc điểm đặc trưng khác là sự đan chéo của ngón thứ 2 và thứ 5 so với ngón thứ 3 và thứ 4 với tổng số ngón tay được hình thành, trong khi bàn chân dài bất thường (cụt), có gót chân đặc biệt rõ rệt, móng chân còi cọc và một ngón chân cái trở lại. .

Dị tật cơ quan nghiêm trọng là phổ biến và thường xảy ra kết hợp: dị tật tim và thận, dị tật (không ổn định) của ruột, dính phúc mạc (mạc treo ruột), tắc thực quản (dị tật thực quản) và nhiều hơn nữa.

Do những dị tật này, tỷ lệ tử vong khoảng 50% trong vòng 4 ngày đầu, chỉ khoảng 5-10% sống đến hơn một năm. Sống sót đến tuổi trưởng thành là ngoại lệ tuyệt đối, trong mọi trường hợp, khuyết tật trí tuệ rất khó nói và không nói được, nằm liệt giường và không tự chủ được nên hoàn toàn phụ thuộc vào sự giúp đỡ từ bên ngoài.

Để biết thêm thông tin chi tiết về tam thất 18, vui lòng đọc bài viết chi tiết của chúng tôi về chủ đề này:

Trisomy 18 (Hội chứng Edwards)
Trisomy 18 ở thai nhi

Trisomy X

Thể tam nhiễm X là dạng sai lệch nhiễm sắc thể số dễ thấy nhất, ngoại hình của những người bị ảnh hưởng, về mặt logic, tất cả đều là nữ, không khác biệt nhiều so với những phụ nữ khác. Một số nổi bật vì họ đặc biệt cao và có nét mặt hơi "đầy đặn". Sự phát triển tâm thần cũng có thể bình thường, từ mức bình thường đến khuyết tật tâm thần nhẹ.

Tuy nhiên, sự thiếu hụt trí thông minh này có phần nghiêm trọng hơn so với các bộ ba khác của nhiễm sắc thể giới tính (XXY và XYY). Với tần suất 1: 1000, nó thực sự không phải là hiếm, nhưng vì tam chứng thường không liên quan đến các triệu chứng lâm sàng đáng kể, phần lớn phụ nữ mắc bệnh có thể sẽ không bao giờ được chẩn đoán trong suốt cuộc đời của họ.

Người mang bệnh chủ yếu được phát hiện tình cờ khi khám sức khỏe cho gia đình hoặc trong quá trình chẩn đoán trước khi sinh.Khả năng sinh sản có thể giảm nhẹ và tỷ lệ sai lệch nhiễm sắc thể giới tính ở thế hệ tiếp theo có thể tăng lên một chút, do đó, tư vấn di truyền được khuyến khích nếu bạn muốn có con.

Cũng như các trisomies khác, trisomy X thường phát triển dưới dạng trisomy tự do, tức là do thiếu sự phân chia (nondisjunction) của các chromatid chị em. Ở đây, nó thường phát sinh trong quá trình trưởng thành của các tế bào trứng của mẹ, mặc dù xác suất tăng lên theo tuổi.

Hội chứng xương thủy tinh

Hội chứng Fragile X hay hội chứng Martin Bell được ưa thích hơn ở nam giới, vì họ chỉ có một nhiễm sắc thể X và do đó bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi sự thay đổi.

Nó xảy ra với tần suất 1: 1250 trong số các trẻ nam sinh sống trong một năm, làm cho nó trở thành dạng chậm phát triển trí tuệ không đặc hiệu phổ biến nhất, tức là tất cả các khuyết tật về tâm thần không thể mô tả bằng một hội chứng đặc biệt với các dấu hiệu điển hình.

Hội chứng X mong manh thường có thể xảy ra ở các bé gái ở dạng yếu hơn một chút, đó là do sự bất hoạt của một trong các nhiễm sắc thể X. Tỷ lệ nhiễm sắc thể X khỏe mạnh bị tắt càng cao thì các triệu chứng càng mạnh.

Tuy nhiên, hầu hết thời gian, phụ nữ là người mang mầm non, chưa gây ra bất kỳ triệu chứng lâm sàng nào, nhưng làm tăng một cách ồ ạt xác suất đột biến hoàn toàn ở con trai của họ. Trong một số trường hợp rất hiếm, nam giới cũng có thể là người mang mầm non, mà sau đó họ chỉ có thể truyền cho những đứa con gái, tuy nhiên, họ thường khỏe mạnh về mặt lâm sàng (nghịch lý Sherman).

Hội chứng được kích hoạt bởi số lượng bộ ba CGG (một trình tự cơ sở nhất định) trong gen FMR (chậm phát triển trí tuệ) tăng lên cực kỳ nhiều; thay vì 10-50 bản sao, giai đoạn sinh non 50-200, khi phát triển đầy đủ 200- 2000 bản.

Dưới kính hiển vi ánh sáng, điều này trông giống như một vết gãy ở cánh tay dài, đó là nguyên nhân đặt tên cho hội chứng. Điều này dẫn đến việc vô hiệu hóa gen bị ảnh hưởng, từ đó gây ra các triệu chứng.

Những người bị ảnh hưởng có biểu hiện chậm phát triển về lời nói và vận động và có thể cho thấy các vấn đề về hành vi có thể đi theo hướng hiếu động thái quá, nhưng cũng có thể là chứng tự kỷ. Những bất thường bên ngoài thuần túy (dấu hiệu của chứng loạn hình) là khuôn mặt dài với cằm nhô cao và tai nhô ra. Ở tuổi dậy thì, tinh hoàn thường to ra rất nhiều (macroorchidia) và các đường nét trên khuôn mặt trở nên thô hơn. Có một sự tích tụ nhẹ của các bất thường tâm lý và đặc biệt là mãn kinh sớm ở những phụ nữ mang mầm non.

Phân tích nhiễm sắc thể là gì?

Phân tích nhiễm sắc thể là một quá trình trong di truyền tế bào mà ở đó có thể phát hiện ra các sai lệch về số lượng hoặc cấu trúc của nhiễm sắc thể.

Một phân tích như vậy sẽ được sử dụng, ví dụ, nếu nghi ngờ hội chứng nhiễm sắc thể ngay lập tức, tức là trong trường hợp dị tật (loạn hình) hoặc thiểu năng trí tuệ (chậm phát triển), nhưng cũng trong trường hợp vô sinh, sẩy thai thường xuyên (phá thai) và cả với một số bệnh ung thư (ví dụ như u lympho hoặc bệnh bạch cầu).

Điều này thường yêu cầu tế bào lympho, một loại tế bào miễn dịch đặc biệt được lấy từ máu của bệnh nhân. Vì chỉ có thể thu được một lượng tương đối nhỏ theo cách này, các tế bào được kích thích phân chia bằng phytohemagglutinin và các tế bào lympho sau đó có thể được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm.

Trong một số trường hợp, mẫu (sinh thiết) được lấy từ da hoặc tủy sống để thay thế, với quy trình tương tự. Mục đích là thu được càng nhiều vật liệu DNA hiện đang ở giữa quá trình phân chia tế bào càng tốt. Trong phép hoán vị, tất cả các nhiễm sắc thể được sắp xếp ở một mức gần như ở giữa tế bào, để được kéo về các phía đối diện (các cực) của tế bào trong bước tiếp theo, tương tự.

Tại thời điểm này, các nhiễm sắc thể đặc biệt đóng gói chặt chẽ (cô đặc cao). Colchicine gây độc trục chính được thêm vào, hoạt động chính xác trong giai đoạn này của chu kỳ tế bào, để các nhiễm sắc thể chuyển dạng tích tụ. Sau đó chúng được phân lập và nhuộm màu bằng các phương pháp nhuộm đặc biệt.

Phổ biến nhất là dải GTG, trong đó các nhiễm sắc thể được xử lý bằng trypsin, một loại enzym tiêu hóa và sắc tố Giemsa. Các khu vực đặc biệt đông đúc và những khu vực giàu adenine và thymine được hiển thị tối.

Các dải G kết quả là đặc trưng của mỗi nhiễm sắc thể và, nói một cách đơn giản, được coi là những vùng có ít gen hơn. Một bức ảnh của các nhiễm sắc thể được nhuộm theo cách này được chụp ở độ phóng đại gấp nghìn lần và một biểu đồ ký sinh được tạo ra với sự trợ giúp của một chương trình máy tính. Ngoài mô hình dải, kích thước của nhiễm sắc thể và vị trí của tâm động được sử dụng để giúp sắp xếp các nhiễm sắc thể cho phù hợp. Nhưng cũng có những phương pháp phân dải khác có thể có những ưu điểm rất khác nhau.