اختلال الصيغة الصبغية: الأسباب والأنواع والأمثلة

اختلال الصيغة الصبغية هو حالة الخلايا التي تحتوي على واحد أو أكثر من الكروموسومات الزائدة أو المفقودة ، تختلف عن عدد الصبغيات الفردية أو ثنائية الصبغيات أو polyploid للخلايا التي تتكون من كائن حي من نوع معين.

في خلية الصبغيات ، لا ينتمي عدد الكروموسومات إلى مضاعف مثالي لمجموعة الأحادي الصبغية ، لأنها فقدت أو اكتسبت الكروموسومات. بشكل عام ، تتوافق إضافة أو فقد الكروموسومات مع كروموسوم واحد ، أو إلى عدد فردي من الكروموسومات ، على الرغم من أنه قد يكون هناك في بعض الأحيان كروموسومات.

تنتمي اختلالات الصبغية إلى تغيرات كروموسومية رقمية ، وهي الأسهل في تحديد الخلايا. لا يتم دعم هذا الخلل في الكروموسومات قليلاً ، حيث يكون أكثر تواتراً وأقل ضرراً في الأنواع النباتية. تسبب العديد من التشوهات الخلقية في البشر بسبب اختلال الصيغة الصبغية.

الأسباب

عادة ما يكون فقدان أو اكتساب واحد أو أكثر من الكروموسومات في خلايا الفرد نتيجة لفقدان الانتقال أو عملية عدم الانفصال أثناء الانقسام الاختزالي أو الانقسام. نتيجة لذلك ، يتم تغيير الجرعة الجينية للأفراد ، مما يؤدي بدوره إلى عيوب خطيرة في المظهر.

يمكن أن تحدث تغييرات في عدد الكروموسومات أثناء التقسيم الأول أو الثاني للانقسام الاختزالي ، أو كليهما في نفس الوقت. يمكن أن تنشأ أيضا خلال الانقسام الانقسام.

يتم تنفيذ هذه العيوب في التقسيم في الانقسام الاختزالي الأول أو الانقسام الاختزالي الثاني ، أثناء تكوين الحيوانات المنوية وتولد البويضات ، والتي تحدث أيضًا في الانقسام عند الانقسامات المبكرة للزيجوت.

في الاختلالات ، يحدث عدم الانفصال عندما ينتقل أحد الكروموسومات مع زوجهما المتماثل إلى نفس قطب الخلية أو يضاف إلى نفس المشيج. ربما يحدث هذا بسبب الانقسام المبكر لأداة السنترومير أثناء الانقسام الانزلاقي الأول في الانقسام الاختزالي للأم.

عندما ترتبط لعبة مشبعة بها كروموسوم إضافي بمشمع طبيعي ، يتم إنتاج تريزوم (2n + 1). من ناحية أخرى ، عندما يتم ربط مشيج مع كروموسوم مفقود وآخر عادي ، يتم إنتاج أحاديات (2n-1).

نوع

تحدث اختلالات الصبغية في كثير من الأحيان في الأفراد ثنائي الصبغة. هذه التعديلات في عدد الكروموسومات لها أهمية سريرية كبيرة في الجنس البشري. وهي تشمل أنواعًا مختلفة مثل nulisomies و monosomies و trisomies و tetrasomies.

nullisomy

في الخلايا التي تحتوي على nulisomy ، يُفقد كلا العضوين في زوج متماثل من الكروموسومات ، ويتم تمثيلهما على أنه 2n-2 (n هو عدد الصبغيات الصبغية). في البشر ، على سبيل المثال ، مع 23 زوجًا من الكروموسومات المتجانسة (ن = 23) ، أي 46 كروموسوم ، قد يؤدي فقدان الزوج المتماثل إلى 44 كروموسوم (22 زوجًا).

يوصف الشخص النوليزيوم أيضًا بأنه شخص يفتقر إلى زوج من الكروموسومات المتماثلة في تكميلها الجسدي.

أحاد الصبغي

الأحادي هو حذف كروموسوم واحد (2n-1) في الزوج المتماثل. في كائن بشري أحادي ، لا تحتوي الخلية إلا على 45 كروموسومات (2n = 45). داخل الأحادي نجد الشق الأحادي والشق الأحادي.

في الخلايا أحادية اللون ، يكون الكروموسوم موجودًا بدون زوج متماثل. تمتلك الخلايا أحادية اللون أو الخلايا أحادية النواة كروموسوم مركزياً دون زوجها المتماثل.

التثلث الصبغي

في التثليث يحدث ظهور أو إضافة كروموسوم في بعض الزوج المتماثل ، وهذا يعني أن هناك ثلاث نسخ متماثلة من الكروموسوم نفسه. ويمثل 2n + 1. في البشر الذين لديهم خلايا ثلاثية الكروموسوم ، تم العثور على 47 كروموسومات.

تحدث بعض الحالات المدروسة بشدة ، مثل متلازمة داون ، نتيجة لتثلث الصبغي في الكروموسوم 21.

يسمح تكوين الكروموسوم الإضافي بتصنيف التثليث في:

  • التثلث الأساسي: عندما يكون الكروموسوم الإضافي كاملاً.
  • تثلث الصبغي الثانوي: الصبغي الإضافي هو صبغي متساوي اللون.
  • ثلاثية الصبغيات الثلاثية: في هذه الحالة ، تنتمي أذرع الكروموسوم المتبقية إلى اثنين من الكروموسومات المختلفة للمكمل الطبيعي.

رباع الصبغي

يحدث التتراسومي عند إضافة زوج كامل من الكروموسومات المتماثلة. في الرجل ، ينتج تيتراسومي في الأفراد مع 48 كروموسومات. ويمثل 2n + 2. زوج الكروموسومات الإضافي هو دائمًا زوج متماثل ، أي أنه ستكون هناك أربع نسخ متجانسة من كروموسوم معين.

في نفس الشخص ، يمكن إنتاج أكثر من طفرة غير مسببة الصبغية ، مما يؤدي إلى مضاعفة ثلاثي الزوم (2n + 1 + 1) ، ورابع أحادي ذري ، ورباعي رباعي صفري ، إلخ. تم الحصول على كائنات سكستوب أحادية الذرة بشكل تجريبي ، كما هو الحال بالنسبة للقمح الأبيض ( Triticum aestivum ).

أمثلة

خطوط الخلايا التي تشكلت بعد عملية عدم انفصال الصبغيات عادة ما تكون غير قابلة للحياة. وذلك لأن العديد من هذه الخلايا تُترك بدون معلومات وراثية تمنعها من التكاثر والاختفاء.

من ناحية أخرى ، فإن اختلال الصيغة الصبغية هو آلية مهمة للاختلاف بين الأنواع. في نبات stramonium ( Datura stramonium ) هو مكمل فردي مكون من 12 كروموسومات ، بحيث يمكن استخدام 12 تريسومالز مختلف. كل ثلاثي ثلاثي الذرات ينطوي على كروموسوم مختلف ، يقدم كل منها نمطًا فريدًا.

في بعض نباتات جنس كلاركيا ، يعمل التثلث الصبغي أيضًا كمصدر مهم للتقلب داخل النوع.

عدم توازن الصبغيات عند البشر

في البشر ، يتم إنتاج حوالي نصف حالات الإجهاض التلقائي في الأشهر الثلاثة الأولى من الحمل عن طريق تغيير رقمي أو هيكلي للكروموسومات.

إن جسيمات جسمية واحدة على سبيل المثال ليست قابلة للحياة. كثيراً ما يتم إجهاض كثير من التثليث مثل الكروموسوم 16 وفي أحادي متلازمة X كروموسوم أو متلازمة تيرنر تكون الخلايا قابلة للحياة ، ولكن يتم إحباط خلايا الزيجوت X0 قبل الأوان.

اختلال الصبغيات الكروموسومات الجنسية

ترتبط أكثر حالات الاختلال في الرجل شيوعًا بالكروموسومات الجنسية. يتم التغاضي عن التعديلات في عدد الكروموسومات بطريقة أفضل من التغيرات في الكروموسومات الذاتية.

يؤثر اختلال الصيغة الصبغية على عدد نسخ الجين ولكن ليس على تسلسل النوكليوتيدات. عن طريق تغيير جرعة بعض الجينات ، يتم تغيير تركيزات المنتجات الجينية بدورها. في حالة الكروموسومات الجنسية ، هناك استثناء لهذه العلاقة بين عدد الجينات والبروتين المنتج.

في بعض الثدييات (الفئران والبشر) ، يحدث تعطيل لكروموسوم X ، مما يسمح في الإناث والذكور بأن يكون هناك نفس الجرعة الوظيفية للجينات المرتبطة بالكروموسوم المذكور.

وبهذه الطريقة ، يتم تعطيل الكروموسومات X الإضافية في هذه الكائنات الحية ، مما يجعل من الممكن أن يكون اختلال الصبغية في هذه الكروموسومات أقل ضرراً.

بعض الأمراض مثل متلازمة تيرنر ومتلازمة كلاينفلتر هي سبب اختلال التوازن في الكروموسومات الجنسية.

متلازمة كلاينفلتر

الأفراد الذين يعانون من هذه الحالة هم من الذكور ظاهريا ، مع بعض الميزات الفاتنة. وقال الأفراد الذين لديهم 47 كروموسوم (XXY) إن وجود كروموسوم X إضافي في الأفراد الذكور هو السبب في هذا المرض.

في حالات خطورة هذه الحالة ، يظهر الرجال بأصوات حادة جدًا وأرجل طويلة ونمو قليل من شعر الجسم والوركين والثدييات الأنثوية بشكل ملحوظ. بالإضافة إلى ذلك ، فهي معقمة وقد يكون لديها القليل من النمو العقلي. في الحالات الأكثر اعتدالا ، هناك النمط الظاهري للذكور والتطور المعرفي الطبيعي.

تحدث متلازمة كلاينفلتر في حالة واحدة تقريبًا من بين كل 800 ولادة لأفراد ذكور أحياء.

متلازمة تيرنر

تنجم متلازمة تيرنر عن فقدان جزئي أو كلي لكروموسوم إكس ويحدث عند النساء. يحدث هذا التغيير الصبغي أثناء عملية التولد المشوي عن طريق عملية postzygotic غير الانفصالية.

تغيرات مختلفة في النمط النووي تنتج أنماطا مختلفة في متلازمة تيرنر. عندما تُفقد المادة من الذراع الطويلة لأحد الكروموسومات X (الطرفي أو الخلالي) ، تحدث حالات فشل مبيض أولية أو ثانوية وأحجام صغيرة في المرضى الذين يعانون من هذه الحالة. ومن الشائع أيضا وجود الأورام اللمفاوية وخلل تكون الغدد التناسلية.

بشكل عام ، النمط الظاهري للنساء المصابات بهذا المرض أمر طبيعي ، باستثناء قصر القامة. يعتمد تشخيص هذه المتلازمة ، بالتالي ، على الدراسة ووجود التغير الوراثي الخلوي.

يحدث هذا المرض في واحدة تقريبًا من بين كل 3000 من المواليد الجدد من الجنس الأنثوي ، مع ارتفاع وتيرة الإجهاض التلقائي ، أي أن أكثر من 5٪ من الأجنة التي يتم تشكيلها مع هذا التغيير يمكن أن تتطور بشكل كامل حتى تصل إلى فترة طويلة.

الصبغي الصبغى

الأفراد الذين يولدون مع اختلال الصبغيات في الكروموسومات الصبغي الجسدي نادرون. في معظم الحالات التي يحدث فيها هذا النوع من الطفرات ، تحدث حالات الإجهاض العفوي ، باستثناء اختلال الصبغيات للسموم الذاتية الصغيرة مثل تثلث الصبغي 21.

يُعتقد أنه نظرًا لعدم وجود آليات لتعويض الجرعات الوراثية في الكروموسومات الوراثية ، فإن التحولات في تكوينها تكون أقل تسامحًا من جانب الكائنات الحية.

متلازمة داون

يسمح الحجم الصغير للكروموسومات 21 بوجود نسخ إضافية من الجينات ، كونها أقل ضرراً من الصبغيات الكبيرة. تحتوي هذه الكروموسومات على جينات أقل من أي جسيم آخر.

متلازمة داون هي أكثر اختلال الصيغة الصبغية للجسم شيوعا عند البشر. في الولايات المتحدة ، يصاب واحد من كل 700 مولود بهذه الحالة.

تشير التقديرات إلى أن 95 ٪ من الحالات ناجمة عن عدم الانفصال ، مما يسبب تثلث الصبغي المجاني 21. يتم إنتاج نسبة 5 ٪ المتبقية عن طريق الإزفاء ، وغالبًا ما بين الكروموسومات 21 و 14. يعتمد انتشار هذه الحالة إلى حد كبير على عمر الأم عند الحمل.

لقد تقرر أن ما بين 85 و 90 ٪ من الحالات ، يرتبط وجود تثلث الصبغي الحر 21 بالتغييرات الأنفية الأمومية. الأفراد الذين يقدمون هذا الشرط ، يتميزون بكونهم ناقص التوتر ، مفرط التنسج وعالي الحركة.

بالإضافة إلى ذلك ، لديهم جمجمة صغيرة معتدلة ، ذات قشرة مسطحة وخياشيم وأذن وآذان صغيرة وفم مع زوايا أسفل ، صغيرة ومع نتوء اللسان المتكرر.