Forskningspapper om mänsklig genetik (10031 ord)

Här är ditt forskningspapper om mänsklig genetik, kromosomer och gener!

Vi ärver en del fysiska och biokemiska tecken från våra föräldrar och förfäder. Sändning av ärftliga tecken eller egenskaper genom generationer är känd som arv. Genetik är den gren av biovetenskap som behandlar undersökningen av de underliggande principerna om ärftlighet.

Image Courtesy: mdsalaries.com/wp-content/uploads/2011/11/shutterstock_61775431.jpg

Det har fastställts att de arveliga karaktärerna eller egenskaperna överförs av generna av kromosomerna. Uttrycket av ärvda tecken ändras emellertid av de miljöer där en individ växer och utvecklas.

En grundläggande kunskap om mänskliga kromosomer och gener är därför avgörande för att förstå principerna om genetik.

kromosomer:

Kromosomer är djupt färgade trådliknande strukturer inom kärnan hos varje djurcell. Gener bärs av kromosomerna i linjära serier som delar av specifik DNA-molekyl. Individuella kromosomer är synliga under mikroskopet endast under celldelning.

Under cellens interfas innehåller kärnan ett nätverk av kromatingängor eller granuler men inte individuell kromosom, eftersom varje kromosom blir ospolad i lång tunn tråd som ligger bortom lösningen av ljusmikroskopet. Men vissa kromosomer förblir spolade på platser och dessa identifieras som kromatingranuler i interfasen (fig 11-1).

Den icke-sammanslagna delen av kromosomen är känd som eukromatin som är genetiskt aktiv; den spiraliserade delen heter heterochromatin som är genetiskt inert. Under celldelning är varje kromosom tätt spolad längs hela sin längd och blir kortare och tjockare. Så småningom är enskilda kromosomer lätt synliga under mikroskopet (fig 11-2).

Därför är kromosomerna genetiskt inaktiva under celldelning. Alla biokemiska aktiviteter av kromosomer i form av DNA-replikation, mRNA-bildning och proteinsyntes äger rum under interfasen, som består av tre steg i cellcykeln-G 1 (Gap 1), S (Syntes), G 2 (Gap 2) steg . DNA-replikation sker i S-steg och täcker en period på cirka 7 timmar.

Varje kromosom presenterar en primär förträngning som kallas centromerer eller kinetokor som är fäst vid den achromatiska spindeln under celldelning och organiserar bildningen av den kromosomala mikrotubulen (fig 11-3a).

I profas av celldelning splittar varje krom-parti longitudinellt i två kromatider, förutom vid centromeren (figur 1 1-3). Kromatidernas fria ändar är kända som telomerer, vilka när de är intakta tillåter inte fusion med kromatiderna i intilliggande kromosomer. Kromatiderna av vissa kromosomer presenterar sekundära sammanfattningar nära den ena änden, och segmentet av kromatider som är distala till försträngningar bildar satellitkroppar (fig 11-3c, d). De sekundära sammandragningarna menas att organisera bildandet av nukleoler.

Typer av kromosomer (fig 11 -4):

Centromererna upptar variabla positioner i förhållande till deras kromatpar. Följaktligen kan kromosomerna kallas metacentriska när centromerer är i mitten, sub-metacentrisk när centromeren är något skiftad från mitten, akrocentrisk när den ligger nära slutet och telocentrisk om centromeren upptar slutet av kromosomen. De telocentriska kromosomerna är inte närvarande i människa, såvida de inte är patologiska. De flesta acrocentriska kromosomerna uppvisar satellitkroppar på sina kortare armar åtskilda av de sekundära sammandragningarna. De kortare armarna av kromatider symboliseras av p och längre armar med q.

Antal kromosomer:

Antalet kromosomer är konstant i en art. I människa är siffran 46 (diploid) i alla somatiska celler och omogna könsceller, men 23 (haploid) i antal i mogna könsceller eller gameter. Det exakta antalet 46 kromosomer i varje somatisk cell av normal människa detekterades först av Tjio och Levan (1956) med tillkomsten av vävnadsodling.

Några ärftliga störningar är förknippade med förändringen av kromosomaltal. När antalet ökas med flera av haploid (23) kromosomer (annat än diploidtal) är tillståndet känt som polyploidi. Om polyploidi, dvs triploidi eller tetraploidy, påverkar alla somatiska celler, är överlevnadsfrekvensen dålig. Polyploidi vid zygotstadiet kan bero på befruktning av ett ägg med mer än en spermatozoa.

Under normala förhållanden kan polyploidi finnas i vissa leverceller och i urinblåsans slemhinnor. Detta kan inträffa vid mitos telofas, då cytoplasman efter bildningen av två kärnmembran som omsluter diploid antal kromosomer misslyckas att dela upp och de två kärnmembranen smälter omslutande dubbelt antal diploida kromosomer.

Aneuploidy är ett tillstånd där kromosomtalet förändras av en eller flera, men inte genom multiplar av haploid. De flesta farorna med kromosomalt antal sker vid anafas. Efter splittring av centromerer misslyckas en eller flera kromosomer att migrera ordentligt på grund av onormal funktion av achromatisk spindel. Fenomenet är känt som nondisjunction

Som ett resultat går båda medlemmarna av ett visst par till en dottercell som får extra kromosom (trisomi), och den andra dottercellen är bristfällig i den kromosomen (monosomi). Ibland separerar en medlem av den nybildade kromosomen som vanligt, som normalt bildar normalt kromosomkomplement i en dottercell, medan den andra delen misslyckas med att nå den motsatta polen av spindeln vilket resulterar i brist på den kromosomen (monosomi) i den andra dottercell. Detta är känt som anafaslagring.

Icke-disjunktion kan ske i mitos eller meios och det kan innebära sexkromosomer såväl som autosomer. Autosomal icke-disjunction är mindre livskraftig, särskilt när det påverkar stora kromosomer. Vår kropp är mer tolerant mot de trisomiska cellerna än den monosomiska. De monosoma cellerna degenereras tidigt. Turners kvinnors syndrom med 45, XO kromosomal konstitution är möjligen det enda exemplet på livskraftig monosomisk individ. Om icke-disjuncion äger rum i zygotens första klyvningsdelning, är alla celler aneuploid och individen visar mosaicism med hälften av de totala cellerna som är trisomiska och andra halva monosomiska.

När icke-disjunktion förekommer hos meios jag, är alla fyra gameterna onormala (två med 24 kromosomer och två med 22 kromosomer). Om det äger rum i meios II är två gameter normala och två onormala. När befruktning sker mellan normala och onormala gameter är alla celler från organismen härrörande från den zygoten aneuploida. Nondisjunction i gametogenes observeras ibland hos äldre kvinnor (35 år och äldre). Möjligen den primära oocyt som börjar första meiotiska uppdelningen i prenatalt liv, fullbordar processen strax innan ägglossningen efter ett långvarigt intervall på cirka 40 år mer. Försenad slutförande av första majos av oocyt kan gynna icke-disjunktion.

Arrangemang av kromosomer:

Fortysix-kromosomer i varje somatisk cell av normal människa är anordnade i 23 par. Tjugotvå par är kända som autosomen, vars gener reglerar kroppspersonerna; Det återstående paret är känt som sexkromosomerna som i första hand reglerar sextecken. En medlem i varje par är faderlig, och den andra medlemmen är ursprungsmedlem.

Parningen sker mellan de identiska kromosomerna som är identiska i längd, centromerets läge, bandmönstret och fördelning av gener. De parade kromosomerna är kända som de homologa kromosomerna (fig 11-5).

Hos kvinnan är de två sexkromosomerna lika långa och symboliseras av XX. Hos mannen är parade könkromosomer ojämna i längd och symboliseras av XY. Den längre är representerad av X och den kortare en av Y. Under parning av hankönskromosomerna har båda homologa och icke-homologa delarna (fig 11-6).

Generna eller cistronsna, som är delar av specifika DNA-molekyler, finns i kromosomerna i en linjär serie. De utgör de funktionella enheterna av ärftliga karaktärer. Platsen för en gen i kromosomen kallas dess locus som nämns med hänvisning till centromeren.

Generna ändrar inte loci, förutom i växelverkan av kromosomal morfologi eller i rekombination på grund av överkorsning på meios. Generna som upptar identiska loci i ett par homologa kromosomer är kända som allelomorfer eller alleler (se fig 11-5). Allelgenerna reglerar olika specifika fysiska och biokemiska tecken, genom bildning av RNA och biosytes av proteiner.

Vid kromosomberedning från mitotisk cellodling (efter att ha hållit celldelning vid metafas) visualiseras inte de homologa kromosomparen. De homologa paren matchas endast under karyotypning från de förstorade mikrofotografierna. I zygotenstadiet av profasen av första meiotiska uppdelningen finns emellertid de homologa kromosomerna i par som etablerar punkt-till-punkt-förhållande; detta fenomen är känt som synapsis.

Sex Chromatin eller Barr kroppar:

Under interfasen presenterar den somatiska cellen hos den normala kvinnan en heterochromatin-plano-konvex kropp under kärnmembranet. Detta kallas sexchromatin eller Barr kropp. Det upptäcktes först av Barr och Bertram år 1949 i kärnorna i kvinnliga kattens freniska nervceller. Av två X-kromosomer i normalhona, en av dem är högt spolad och den andra medlemmen är högt osamlad. Den högt spolade genetiskt inaktiva X-kromosomen bildar Barr-kroppen, vilken är plasterad under kärnmembranet (Fig 11-7).

Dessa kroppar hjälper till vid kärnkön av vävnaderna. Barr-kroppar finns lätt i de cellerna, som har öppna kärnor. Vanligtvis studeras Barr-kroppar från cellerna i buccal smet eller genom att observera "trummapparater" som är fästa vid kärnorna av polymorfa nukleära leukocyter.

Antalet Barr-kroppar i en cell är lika med det totala antalet X-kromosomer minus en. I en normal kvinna med två X-kromosomer är antalet kropp en. I triple X sydrome (XXX) ökas antalet till två; I en kvinna med Turners syndrom som endast har en X-kromosom (XO), är Barr-kroppen frånvarande. Hos mannen med Klinefelters syndrom som har XXY kromosomer (trisomi) är Barr kropp närvarande.

Förekomsten av Y-kromosom hos han detekteras som intensivt fluorescerande kropp (F-kropp) i kärnan, när ett buccalt smear är färgat med flurokromfärg och undersökts under fluorescensmikroskop. Eftersom denna teknik är dyr och gliden snabbt försämras är det vanligtvis inte anställd att studera könkromatinstatusen.

Kemisk struktur av kromosomer:

På kemisk analys befinns varje kromosom att innehålla DNA, liten mängd RNA, histon och icke-histonproteiner och metalljoner. DNA är den viktigaste och stabila molekylära komponenten av kromosomer.

Nya studier har visat att varje eukaryotkromosom innehåller en enda kontinuerlig dubbelsträngad DNA-molekyl. Huvuddelen av DNA-molekylen finns i kromosomen som en högspolad eller veckad struktur. DNA i aktivt tillstånd för transkription är mest utökat och blir eukromatiskt; inaktivt DNA-område förblir högt spolat och blir heterochromatiskt. Graden av samling av DNA varierar med graden av proteinsyntes i den olika fasen av cellcykeln.

Två typer av permanenta heterokromatiska regioner observeras i humana kromosomer;

(a) Fakultativt heterochromatin 'påverkar inaktiv X kromosom hos normal kvinna. I tidig embryogenes av kvinnan är båda X-kromosomerna aktivt involverade i utvecklingen av äggstockar; därefter blir en av X-kromosomer permanent inaktiv och bildar en heterochromatisk Barr-kropp.

(b) Konstitutiv heterochromatin observeras i de primära och sekundära sammandragningarna av kromosomer. Repetitiv sekvens av DNA-baser, rik på guanin och cytosin, sägs vara närvarande i konstitutiv heterochromatin och i satellitkroppar. Repetitivt DNA i vissa delar av kromosomer möjligen koder för inneboende molekyler i form av ribosomala RNA, överförings-RNA och regulatoriska proteiner.

Histoner är basiska proteiner rika på arginin och lysin. Dessa proteiner aggregeras som sfäroida partiklar längs DNA-strängen, vilken är spolad kring varje partikel och bildar en komplex kropp som kallas nukleosom eller v-kropp (fig 11-8). Varje nukleosom består av fyra par histoner som är anordnade i två symmetriska grupper. Experimentella bevis tyder på att föreningen av DNA med histon klarar genaktiviteten.

Non-histonproteiner är sura och bildar många enzymer, t ex DNA-polymeras och RNA-polymeras. Vissa icke-histonproteiner eliminerar histonerna från nukleosom- och derepressgenaktiviteten.

Förfarande för kromosomanalys:

För cytogenetisk studie av kromosomer väljes celler som växer och delar sig snabbt i kulturen. De vanligaste vävnaderna är hud, benmärg och perifert blod.

Principerna för kromosompreparat från perifert blod är följande:

(a) Ca 1-2 ml. av blod tas ut ur en ven, hepariniseras och behandlas med fyto-hemagglutinin, extraheras från röd njurböna.

Fytohemagglutinin (PHA) stimulerar lymfocyterna (i synnerhet T-celler) att proliferera genom mitos och tillåter selektivt agglutination och sedimentering av mogna erytrocyter.

(b) Alikvoten av plasman med suspenderade lymfocyter överförs nu till odlingsflaskor under sterilt tillstånd innehållande TC199 (Difco) som odlingsmedium. Inkubation i odlingsflaska fortsätter i ca 3 dagar vid 37 ° C med tillsats av streptomycin och penicillin som konserveringsmedel.

(c) Colchicin läggs nu till kulturen och hålls i ca 2 timmar. Colchicin upprätthåller celldelning vid metafas genom förhindrande av bildning av mikrotubuli av achromatisk spindel. Vid metafas kontraheras kromatiderna förenade av centromerer maximalt.

(d) Celler uppsamlas genom centrifugering av innehållet i odlingsflaskan. Hypotonisk lösning av natriumcitrat sättes till cellerna och inkuberas i ca 20 minuter. Den hypotoniska lösningen låter cellerna svälla och sprida kromosomerna.

(e) Det hypotoniska mediet kasseras genom centrifugering. Nu fixeras fixativa medel av blandning av etanol och ättiksyra till pelleten av celler och skakas försiktigt för att bilda en cellsuspension.

(f) Små droppar cell suspension är placerade över ena änden av kemiskt rengjorda glidbanor. Sliderna får torka vid rumstemperatur.

(g) Staining-För konventionell studie av kromosomalmönster används Giemsa-fläck i stor utsträckning med goda resultat (fig 11-9).

Noggrann identifiering av enskilda kromosomer görs nu möjligt genom att notera mönstret av band på kromosomer efter applicering av någon av de fyra olika färgningsteknikerna:

(i) Q-banding:

När fixerade metafaskromosomer färgas med kinakrinhydroklorid eller kinakrin senap, visas vissa kromosomband som fluorescerande regioner under fluorescerande mikroskopi. Dessa Q-bandmönster (fluorescerande) är unika för varje kromosom. Förmodligen är regionerna av Q-band mer rik på adenin (A) och tymin (T) baser av DNA än mellanbandsområdena. Ett särskilt stort Q-band är uppenbart i den distala delen av den långa armen av Y-kromosomen, även under interfasen.

(ii) G-banding:

De fixerade kromosomerna utsätts för mild behandling med proteolytiska enzymer (trypsin) före färgning. Enzymerna kan denaturera proteinet i kromosomerna. När färgas med Giemsa efter sådan behandling kan ett mönster av mörkfärgade G-band ses på kromosomerna under ett ljusmikroskop.

G-banding och Q-banding regionerna av kromosomer motsvarar nära. Comings (1974) har föreslagit att proteiner kvar efter denaturering kan förhindra att färgningsmaterialet kommer in i vissa regioner av DNA. Det är möjligt att mindre protein kan associeras med AT-rik DNA; Detta förklarar överensstämmelsen mellan G och Q-band.

G-band och Q-bandregionerna är rika AT-baspar; de motsvarar heterochromatinregionerna av kromosomer där DNA-replikation sker något senare. Interbandregionerna är rika på GC-baspar.

(iii) R-bindning:

Detta är motsatt av G-bindning, där interbandregioner demonstreras av Giemsa-fläck efter upphettning till 87 ° C. R-bindningen är komplementär till G-bindning.

(iv) C-banding:

Efter hård behandling av fasta kromosomer med alkali, syra eller salt avslöjar Giemsa-fläcken en färgad region, С-bandet, nära centromeren. C-bandet är emellertid inte uppenbart i Y-kromosom.

Kromosombandning hjälper till att lokalisera vissa abnormiteter i kromosomstrukturen, såsom borttagning och translokation av specifika kromosomområden.

karyotyp:

Det är en process att ordna kromosomerna i ordning. Förstorad mikrofotografi av en kromosom "spridning" tas från den färgade bilden. Individuella kromosomer skärs ut från fotografiet, matchas med homologa par och är ordnade i en sekvens, de längsta kromosomerna placeras i början och kortast i slutet.

Individuella kromosomer identifieras enligt deras längd, positionen av centromerer, längdförhållandet mellan deras armar och närvaron av satellitkroppar på deras armar. (Fig 11-10) Bandningsmönster lägger vidare till identifieringen av enskilda kromosomer. (Fig 11-11).

Klassificering av mänskliga kromosomer:

Enligt "Denver System" för klassificering (1960) är mänskliga kromosomer inklusive sexkromosomer inordnade i sju grupper från A till G, i enlighet med minskande längd.

(1) Grupp A:

Den innehåller par med 1, 2, 3 kromosomer. Var och en av dem är lång och metacentrisk. Kromosom 2 placerad i Grupp A är emellertid den längsta submetacentriska kromosomen.

(2) Grupp В:

Den består av par 4 och 5 kromosomer, som är ganska långa med sub-metacentriska centromerer.

(3) Grupp С:

Det är en stor grupp och innehåller par med 6 till 12 kromosomer; X-kromosomer hör också till denna grupp. De flesta är av medelstora och sub-metacentriska. Bandningsmönster hjälper till att identifiera enskilda kromosomer.

(4) Grupp D:

13 till 15 kromosompar tillhör denna grupp. Alla är medelstora och akrocentriska. En satellitkropp är fäst vid den fria änden av den korta armen i varje kromosom.

(5) Grupp E:

Den innehåller kromosomnummer 16 till 18. De är ganska korta sub-metacentriska kromosomer.

(6) Grupp F:

19 och 20 kromosomer hör till par i denna grupp. Var och en av dem är kort och metacentrisk.

(7) Grupp G:

Den innehåller 21 och 22 par kromosomer; Y-kromosomen tillhör denna grupp. Var och en av dem är mycket kort och akrocentrisk, 21 och 22 kromosomer presenterar satellitkroppar på sina korta armar. De distala ändarna av Y-kromosomens långa armar uppvisar fluorescerande kroppar efter färgning med ett flurokromfärgämne.

Observationspunkter:

(a) 1 till 3 kromosomer i grupp A och 19, 20 kromosomer i grupp F är metacentriska.

(b) 13 till 15 kromosomer i grupp D och 21, 22 och Y kromosomer i grupp G är akrocentriska. Fem kromosompar innefattande 13, 14, 15, 21, 22 har satellitkroppar; följaktligen kallad sat-chromosomes. Sat-kromosomer handlar om orgainsering av nukleolerna.

c) Resten av kromosomerna är submetacentriska.

Gene lokalisering på kromosomer:

Gen lokalisering på specifika mänskliga kromosomer kan, trots att det är svårt att bestämma, bedömas genom stamtavla analys, genom att studera patienter med en kromosom deletion och genom att studera segregering av "markörgener" i familjer med en särskild ärftlig sjukdom. Markörgener är frekventa i den allmänna befolkningen. De autosomala marköregenskaperna innefattar blodgrupperna och vissa serumproteiner.

De X-länkade marköregenskaperna inkluderar färgblindhet, Xg-blodgruppen och i vissa fall glukos-6-fosfat dehydrogenasbrist. Stamtavla studier har visat nära koppling mellan gen-loci av ABO blodgrupp och nagel-patella syndrom, och mellan Duffy blodgruppen och en form av medfödd katarakt.

Genmappning på individuella kromosomer förbättras ytterligare med användning av restriktionsenzymer (endonukleas) som syntetiseras av många bakterier. Restriktionsenzymer delar DNA: en i fragment med varierande längd genom att skära mellan den specifika sekvensen av baser, vars platser är olika för olika enzymer. En sådan restriktionsfragmentlängdspolymorfism (RFLP) verkar som DNA-fingeravtryck och detekteras genom att anta rekombinant DNA-teknik.

Analys av DNA-struktur med RFLP gör det möjligt att bestämma vilken förälder som är källan till en defekt kromosom. Detta bidrar till genetisk rådgivning, undersökning av brott och bestämning av faderskap. Omkring 50 000-100 000 gener uppskattas vara närvarande i det totala humana genomet med 3 miljarder baspar. Från början av 1993 har över 2500 loci tilldelats specifika positioner på den mänskliga genetiska kartan.

Avvikelser på cirka 450 av dessa gener har varit kopplade till mänskliga sjukdomar. Några av de viktiga genlokaliseringarna på autosomer placeras härmed.

Kromosom:

1 - Dufy blodgrupp, Rh-faktor, histonproteiner, medfödd katrakt, retinitpigmentosa.

2 - Röda cellsyrafosfatas. Kappa lätt kedja av immunoglobulin.

5 - Hexosaminidas-B

6 - Major histokompatibilitetskomplex (HLA), spino-cerebeller-ataxi, adrenogenitalt syndrom.

7 - Kollagenstrukturgener.

9 - ABO-blodgrupp, nail-patella syndrom.

14 - Tung kedja av immunoglobulin

15 - Hexosaminidas-A 17-Thymidin Kinase

19 - Polio- och eko-viruskänslighet

20 - adenosindeaminas

21 - Down-syndromgenen; en gen för Alzheimers sjukdom;

22 - Gen för lambda lätta kedja av immunoglobulin

X-kromosomen förefaller innehålla loci för glukos-6-fosfatdehydrogenas, hemofili A, färgvision och Becker muskeldystrofi på den långa armen, och Xg-blodgruppen, ichthyosis vulgaris, okulär albinism och X-länkad mental retardationsposition på kort arm.

Y-kromosomen innehåller manliga bestämande "SRY" -gener, en komponent av TDF (testbestämmande faktor). Närvaro av en enda Y-kromosom inducerar utveckling av testiklar; fostertestema frigör testosteron och mullerisk regressionsfaktor, som genom lokal åtgärd tillåter differentiering av de mesonephriska tubulerna och kanalerna att utvecklas till kanalsystemet av testiklar och samtidigt hjälpa regression av de paramesonephriska kanalerna (mullerian-systemet). Sålunda inducerar Y-kromosom genom händelseståg utvecklingen av manliga gonader, könsledningarna och yttre könsorgan som uttrycker den manliga fenotypen.

Men i "testikel feminisation" syndrom med XY kromosomer verkar individen vara perfekt kvinna med bröst och kvinnliga yttre könsorgan, men med intra-abdominala testiklar. På grund av genetisk defekt av Y-kromosom blir muller-systemet inte svarande mot effekterna av manliga hormoner frigjorda av fostertestema.

En vanlig man presenterar XY-kromosomernas konstitution; men när en individ har mer än en X-kromosom med en enda Y-kromosom (47, XXY; 48 XXXY) är faget fenotypiskt manligt med dysgenes av seminiferösa tubuler (Klinefelters syndrom). Därför presenterar Y-kromosom potenta manliga bestämningsgener, oavsett antalet X-kromosomer. Men närvaron av extra X-kromosomer i Klinefelters syndrom ger minskad fertilitet och gör individen något psykiskt försämrad.

Förutom man som bestämmer gener innehåller Y-kromosom gener för hårig pinna och HY (histokompatibilitets) antigen. Y-kromosomens längd varierar från person till person och följer Mendelismens princip. På grund av närvaron av HY-antigen avvisas manliga graftar av och till av kvinnor av samma stam.

En vanlig kvinna har XX-kromosomkonstitution. I tidig embryogenes är båda X-kromosomerna genetiskt aktiva och inducerar utvecklingen av äggstockar. Därefter blir en X-kromosom heterochromatisk och genetiskt inert och kvarstår som sexchromatin eller Barr-kropp (Faculativ heterochromatin). Fetal äggstockar utsöndrar inte något hormon. Därför försvinner testen (med eller utan äggstockar) Wolffian-systemet (mesonephric) och Mullerian-systemet (paramesonephric) skiljer sig åt kvinnliga könsorgan och kvinnliga yttre könsorgan.

I sällsynta fall förekommer en individ med XX-kromosomkonstitution man i fenotyp; Detta föreslår närvaron av testis-bestämande gener i en av de två X-kromosomerna som är av Y-ursprung. Detta sällsynta arv är möjligt hos en individ på grund av övergången i gametogenesen på fadersidan. Det är märkligt observerat att personer med 45, XO kromosom konstitution kan förbli levande, men 45, YO-kombinationen är icke-bärbar.

Strukturell förändring av kromosomer (fig 11-12):

Radering:

Det betyder förlust av ett segment av kromosom, som kan vara terminal eller interstitiell. Interstitial deletion som härrör från två raster följs av en union av de trasiga ändarna. I 'cri du chat' syndrom raderas den slutliga delen av den korta armen av kromosom 5.

translokation:

Utbyte av segment mellan icke-homologa kromosomer är känd som translokation. Förflyttningsprocessen kräver raster av både icke-homologa kromosomer, följt av reparation som leder till ett onormalt arrangemang. En translokation kan inte alltid ge onormal fenotyp, men det kan leda till bildning av obalanserade gameter och medför stor risk för onormal avkomma.

Gensidig translokation mellan två par icke-homologa kromosomer kan vara heterozygotisk då endast en av kromosomerna i ett par är involverad eller homozygot när båda medlemmarna av ett kromosompar har bytt segment med varandra. Ibland innefattar translokation tre raster och en trasig del av en kromosom införs i en icke-homolog kromosom, medan annan icke-homolog kromosom presenterar interstitiell deletion.

Robertsonian translokation eller centrisk fusion är en speciell typ av translokation där rasterna uppträder vid centromererna av de två kromosomerna och hela kromosomarmen byts ut. I en man involverar det vanligtvis två akrocentriska kromosomer, t.ex. mellan grupper D och G, 21/22 eller 21/21. I D / G är translokation lång arm av G-kromosom smält med lång arm av D-kromosom, och fragmentet som bildas genom fusion av de korta armarna hos de två kromosomerna förloras.

Mamma till ett translokerat Downs syndrom är vanligtvis en bärare av D / G-translokation med endast 45 kromosomer. Hon producerar fyra typer av gameter-en med normal D-kromosom, en med normal G-kromosom, en med translaterad D / G-kromosom som bärarmor och en med D / G-kromosom och en normal G-kromosom.

Avkomman härledd från den senaste sorten av gamete kommer att ha 46 kromosomer men kommer att vara trisomisk för kromosom 21 med manifestation av Downs syndrom. Därför kommer en bärarmor med D / G-translokation att ha risk att få barn med Downs syndrom. När en mamma bär en translokation som involverar båda kromosomerna 21, kommer alla hennes barn att ha Downs syndrom.

Inversion:

En del av en kromosom löses och förenas senare med samma kromosom i inverterad position. Generna går inte förlorade men placeras i förändrade loci.

Iso-kromosomen:

Centromerer av en kromosom, på grund av onormal anafas (mitos eller meios), splittrar tvärs i stället för längsgående splittring. Detta kulminerar i bildandet av två kromosomer av ojämn längd, var och en som presenterar metacentriska kromosomer med duplicering av gener. De resulterande kromosomerna som härrör från tvärgående splittring av centromerer är kända som isokromosomer.

Duplicering:

Det är en process för tillsats av en del av kromosomen från en annan homolog kromosom med duplicering av gener. Duplikationseffekter av gener på grund av isosplitting av en X-kromosomer observeras ibland i Turners syndrom.

Ringkromosom:

Ringkromosom observeras när en kromosom är raderad i båda ändarna, och sedan klibbar de borttagna "klibbiga" ändarna till varandra i form av en ring. Urkromosoms manifestation beror på deletionen av specifika gener.

Symboler som används i cytogenetiska:

p-kort arm av kromosom

q-lång arm av kromosom

t-Transloka; inv-Inversion

i-Iso-kromosomen;

r-ringkromosom

+ eller -Sign: När den placeras före en lämplig symbol betyder det tillsättning eller saknad av hela kromosomen. Till exempel kan trisom 21 Downs syndrom representeras som 47, XY + 21.

När + eller - Singns är placerade efter en symbol, indikerar dessa ökningen eller minskningen av kromosomlängden. Exempelvis representeras cri du chats syndrom som påverkar ett manligt barn med deletion av kort arm av kromosom 5 som 46, XY, 5p-

I Philadelphia eller Ph 'kromosom förekommer ömsesidig translokation mellan lång arm av kromosom 9 band 34 och lång arm av kromosom 22 band 11. Därför är karyotyp av denna sjukdom-t (9; 22) (q34; ql1).

Notationen förädlas vidare för att indikera särskilda band på vilken specifik kromosom som helst.

Diagonal linje över kromosomerna eller deras antal indikerar mosaik, t.ex. XY / XX; XO / XX; XY / XXX; 45/46/47.

gener:

Gen är enheterna av arv och består av en del av specifika DNA-molekyler. Som tidigare nämnts är gener arrangerade i linjär serie inom kromosomerna med exakt sekvens och antal DNA-baser, olika för olika gener och med en definierad början och en definierad uppsägning. Eftersom en enda kromosom innehåller en dubbelhelix av DNA-molekyl i en tätt spolad form, bärs många gener eller cistrons av en enda DNA-molekyl.

Positionen för en gen i kromosomen kallas locus, vilket mäts med hänvisning till centromeren. Vanligtvis förändrar generna inte loci, förutom i rekombination under korsning över eller vid förändring av kromosomal morfologi.

Generna som upptar identiska loci i ett par homologa kromosomer kallas allelomorferna eller allelerna. I stort sett reglerar allelgener olika fysiska och biokemiska karaktärer hos en individ. Med tanke på molekylär nivå reglerar ett par allelgener syntes av en polypeptidkedja.

När allelgener reglerar en viss karaktär eller egenskap, säg höjd, arbetar i samma riktning (både långa eller båda korta), kallas de homozygot; När man arbetar i motsatt riktning (en lång och den andra korta) är allelarna heterozygotiska. De flesta arviga egenskaper är polygena och produceras av komplexa interaktioner av flera gener och påverkas av miljön. Ibland kan ett par allelgener påverka mer än en karaktär; detta är känt som pleiotropi.

Kemisk struktur av DNA (fig 11-13):

Det har etablerats 1953 av Wilkins, Watson och Crick på röntgendiffraktion att DNA-molekylen består av två strängar av polynukleotider arrangerade i en dubbelhelikix. Varje sträng består av en ryggrad av altenatpentosocker (D-2-deoxiribos) och fosfatmolekyl, och de två strängarna hålls samman av vätebindningar mellan kvävebaserna, som är fästa vid sockerarterna som sidogrupp och pekar mot mitten av spiralen.

Baserna är av två slag, purin och pyrimidin. En purin i en sträng parar alltid med en pyrimidin i den andra strängen. Purinbaser innefattar adenin (A) och guanin (G); pyrimidinbaser innefattar tymin (T) och cytosin (C). Basparning är specifik under normalt tillstånd (när i ketoform) -adeninpar med tymin som har två vätebindningar och representeras av A = T; guaninpar med cytosin med tre vätebindningar och representerade av G = C.

Detta visar att under separation av DNA är separering av de två strängarna vid A = T-nivå snabbare än G = C-nivån. Men när baserna är i enolform kan adenin para med cytosin och guanin med tymin. Detta är grunden till mutation av gener.

De två strängarna av DNA-molekylen är komplementära till varandra. Om bassträngen av en sträng är känd kan baskompositionen hos den andra strängen formuleras. Sekvens av baser och antal nukleotider av DNA är specifika och skiljer sig i olika gener. Således existerar otaliga former av DNA i generna och lagrar olika genetiska uppgifter.

Funktioner av DNA-molekylen:

DNA-molekyler har följande potentialer:

(1) Självreplikation

(2) Biosyntes av RNA och proteiner

(3) Rekombination;

(4) mutation.

Självreplikation (fig 11-14):

Under kärndelning delas de två strängarna av DNA-molekylen och varje sträng fungerar som en mall och organiserar bildandet av en ny komplementär sträng från en pool av nukleotider som ett resultat av specifik basparning. På det här sättet när cellerna delas överförs de genetiska informationerna oförändrade till varje dottercell. Båda delarna deltar i processen med DNA-replikation, som tar plats i S-fas (syntes) av cellcykeln. Replikation involverar flera enzymer, såsom DNA-polymeras, DNA-ligas och specifikt endonukleas.

Biosyntes av RNA och proteiner:

DNA-molekylen fungerar också som en mall för syntesen av RNA, och den senare förmedlar det genetiska meddelandet och avkänner syntesen av specifik polypeptidkedja av proteiner genom linjär koppling av aminosyror. Därför innefattar den centrala dogmen för molekylär genetik DNA → RNA genom en process av transkription och RNA → proteiner genom translation.

RNA (ribosnukleinsyra) skiljer sig från DNA i grund och botten på tre sätt: det har vanligtvis en enkelsträngad polynukleotidkedja; pentosocker är D-ribos; av fyra organiska baser liknar tre DNA (adenin, guanin, cytosin) och den fjärde är uracyl istället för thyamin. Därför under transkription från DNA till RNA-adeninpar med uracyl (A = U). RNA existerar i tre former-messenger RNA (mRNA), ribosomalt RNA (rRNA) och överför RNA (tRNA). Polygen DNA-molekyl fungerar som en mall för alla tre sorter av RNA. Till skillnad från DNA-replikation, fungerar endast en av de två strängarna av DNA-molekyl som en mall för RNA.

Polynukleotidkedjan av mRNA bildas inom kärnan vid sidan av vilken DNA-molekyl som helst med hjälp av RNA-polymeras. Under syntes av RNA separeras de två strängarna av DNA (fig 11-15). Strandval av DNA, för RNA-syntes, sker med hjälp av RNA-polymeras I för rRNA, polymeras II för mRNA och polymeras III för tRNA. Messenger RNA som sålunda bildas överför genetiskt meddelande med komplementär bassekvens och rör sig in i cytoplasman genom kärnporerna.

Ett antal cytoplasmatiska ribosomer (innehållande ribosomalt RNA och proteiner) är bundna till polynukleotidkedjan av mRNA. Ribosomerna är de ställen där polypeptidkedjor av proteiner bildas genom linjär koppling av olika aminosyror.

Aminosyrasekvensen och antalet är specifika för olika proteiner; dessa bestäms genom exakt läsning av mRNAs bassekvens i 5'-änden till 3'-ändriktningen. Tjugo (20) aminosyror är involverade i biosyntesen av proteiner. Före bildandet av peptidbindning aktiveras aminosyrorna och bindas till ena änden av specifik överförings-RNA-molekyl (tRNA). Bassekvensen av tRNA som bär aktiverade aminosyror identifierar komplementär bassekvens för mRNA och är bunden till den senare genom vätebindningar tills en polypeptidkedja av protein bildas.

Därför är mRNA, rRNA, tRNA och ett antal enzymer aktivt involverade vid olika steg av biosyntes av protein. Den komplicerade processen med biosyntes från polynukleotidkedjan av mRNA till polypeptidkedjan av protein är känd som translation (fig 11-16). The polynucleotide chain of mRNA may be monocistronic or polycistronic.

Genetic Codes:

Since bases of DNA or RNA and amino acids of proteins are arranged in linear sequence, there must be some co-relation between nitrogenous bases and amino acids. DNA or RNA presents four (4) bases, and primary structure of proteins is composed of twenty (20) amino acids. After laborious experiments Nirenberg and Matthaei in 1961 established that a sequence of three (3) bases of mRNA (and therefore of complementary DNA) codes for one amino acid.

Since three consecutive bases are specific for one amino acid, the possible number of combinations of four bases taken three at a time would be 4 3 or 64. Such triplet of nucleotide based is called a codon. Finally, all 64 codons are discovered specifying different amino acid. However, three codons such as UAG, UGA, and UAA do not code for any amino acid; hence these three are called nonsense or terminal codons and signal the termination of polypeptide chain.

Tre unpaired baser fästa vid en slinga av tRNA är kända
som anti-kodoner som passar med de komplementära kodonerna av mRNA. Medan kodoner läses från 5'-änden till 3'-ändriktningen, läses antikodoner från 3 'till 5'-riktningen; som tidigare nämnts bär tRNA aktiverad aminosyra i ena änden av kedjan.

Den genetiska koden på mRNA och de aminosyror som de kodar för.

Codon följer vissa principer:

(a) Kodoner är icke överlappande och följer en strikt sekvens längs polynukleotidsträngen av mRNA.

b) De är universella och tillämpliga på alla organismer.

c) Degenerativa kodoner - När två eller flera kodoner står för samma aminosyra, sägs de vara i degenerativ form. GUU, GUC, GUA, GUG kod för Valine; UUU, UUC-kod för fenylalanin; UUA och UUG står för leucin. I de flesta fall förblir de två första baserna opåverkade och förändring av den tredje basen ger degenerering.

(d) Dubbelgrann eller misstänkt kodon anger olika aminosyror. Under normala förhållanden står UUU för fenylalanin, men i närvaro av streptomycin kan det kodas för leucin eller isoleucin.

(e) Initiering eller start av kodon-AUG-koder för metionin och fungerar som en startsignal vid syntes av polypeptidkedjan. Sekvensen av aminosyror i polypeptidkedjan är känd som den primära strukturen av protein.

Den fria aminogruppen vid den ena änden av kedjan är känd som den N-terminala änden, och den fria karboxylgruppen i den andra änden av kedjan kallas den terminala änden. Varje aminosyra i kedjan kallas en rest. N-terminalrester anses vara det första talet och den C-terminala resten som det sista numret av aminosyrasekvensen.

Metionin i initieringskomplexet formyleras av specifika enzymer så att peptidbindningen inte äger rum vid den N-terminala änden. Två kodoner, AUG och UGG står endast för en enda aminosyra; AUG för metionin och UGG för tryptofan.

(f) Terminal eller icke-sans codon. Tre kodoner som UAG, UGA och UAA kodar inte för några aminosyror. Terminalkodonerna indikerar termineringen av polypeptidkedjan.

Nuvarande begreppet genorganisation:

1. Som nämnts tidigare är en gen en del av specifik DNA-molekyl som reglerar syntesen av en polypeptidkedja. En typisk gen är sammansatt av en DNA-sträng som innefattar en transkriptionsenhet och en promotorregion.

Transkriptionsenheten består av flera segment av exoner som dikterar bildningen av proteiner, separerade av segment av introner som inte är översatta till proteiner. Ett pre-mRNA bildas från DNA: n, och därefter elimineras intronerna i kärnan genom en process av post-transkriptionell splicing, så att det slutliga mRNA som kommer in i cytoplasman endast består av exoner.

Promotorregionen ligger på 5'-ändsidan av genens transkriptionsenhet. Den innehåller olika DNA-segment som föregår transkriptionsenheten från 3'-änden till 5'-ändsidan i form av specificator-, kvantifierings- och reglersegment. Bassekvensen för det angivna segmentet inkluderar TATA (populärt kallad TATA Box), vilket säkerställer att transkriptionen startar en riktig punkt. Z-DNA är ett segment av promotorregionen, som kan bestämma vävnadspecifikt uttryck.

2. Post-translationell modifiering. Efter att polypeptidkedjan är översatt genom mRNA, rRNA och tRNA, modifieras den slutliga proteinprodukten genom en kombination av reaktioner som innefattar hydroxylering, karboxylering, glykosylering eller fosforylering av aminosyrarester. En större polypeptid omvandlas till en mindre form genom klyvning av peptidbindningar; därefter viks proteinet i dess komplexa konfiguration.

En typisk eukaryot cell syntetiserar cirka 10 000 olika proteiner under sin livstid. Proteiner syntetiserade av generna kan vara en av tre typer-enzymer, strukturella proteiner och regulatoriska proteiner.

3. De cytogenetiska analyserna i hydatidiformmole, en tumör eller trofoblastisk, föreslår att det onormala ägget förlorar sin egen kärna och befruktas av två spermier. Sygotet innehåller således två manliga pronukleer, som innehar minst en X-kromosom. Vid fullständig molär graviditet utvecklas trofoblastiska membran, men embryon förekommer inte. Genomisk imprinting antyder att moderkromosomer reglerar embryoblastutveckling, och faderkromosomer reglerar trofoblastisk utveckling.

rekombination:

Under övergången på meios är det utbyte av genetiskt material mellan homologa kromosomer. Detta leder till rekombination eller blandning av gener. En av de två händelserna kan observeras vid korsning. De två olika generna som ursprungligen var belägna på samma kromosom av ett särskilt kromosompar, kan separeras från varandra och därefter distribueras till båda homolgösa kromosomer; eller en av de två generna som ursprungligen ligger i varje homolog kromosom kan sammanföras på samma kromosom.

När två olika gener ligger på samma kromosompar, sägs de vara länkade. Korsning är sannolikt att uppstå mellan generna på en viss kromosom som är långt ifrån varandra än de gener som är nära varandra. Man kan bedöma släktets avstånd mellan gener på vilken kromosom som helst genom bestämning av frekvensen med vilken korsning sker mellan dessa gener. Genetiskt avstånd mellan två ställen på en viss kromosom uttrycks i centimorganet (cM). Två loci är 1cM ifrån varandra, om det finns en 1% sannolikhet att korsa över dem på meios. På en genomsnittlig 30 till 35 korsning per cell uppskattas att inträffa under meios hos män, och kanske dubbelt så många under meios hos kvinnor.

Genom att bestämma frekvensen för rekombination på grund av korsning mellan avkomman är det möjligt att rama en kopplingskarta i människa med gruppering av gener på speciella kromosomer. (Vide supra, vid gen lokalisering på kromosomer)

Rekombination av DNA-fragment kan studeras experimentellt genom att låta fusion av celler från två olika arter och sedan placera i kultur. De smälta cellhybriderna innehåller kromosomal konstitution från båda arterna och utbyter segment av DNA när de regenererar och delar sig. Alla dessa regenereringsprocesser involverar slumpmässig utbyte av DNA-sekvenser, och så småningom förändras proteinsyntesen från de förfusionerade förfadercellerna.

1972, Jackson et al. beskrivna de biokemiska metoderna för att skära DNA-molekyler från två olika organismer, använda restriktionsenzymer och rekombinera fragmenten för att producera biologiskt funktionella hybrid-DNA-molekyler.

Därefter införde forskare framgångsrikt generna för båda kedjorna av insulin till en viss stam av Escherichia Coli, och efter isolering och rening förenades A- och В-kedjorna av disulfidbindningar för att producera humant insulin. Med upptäckten av "Rekombinant DNA" -teknologi produceras ett antal väsentliga ämnen som humant insulin, interferon, humant tillväxthormon, kalcitonin och många andra kommersiellt.

Mutation:

En förändring av ett baspar av DNA-molekylen är känd som genmutationen (punktmutation). Eftersom gener ansvarar för syntesen av protein genom transkription från DNA till RNA och translation från RNA till protein, kan mutationen ha följande olika effekter på motsvarande protein:

(a) Det ändrade tripletkodonet kan koda för samma aminosyra utan någon förändring av det resulterande proteinet. Cirka 20 till 25% av alla möjliga enskilda basförändringar hör till denna typ.

(b) I ca 70 till 75% fall kan en enda basmutation koda för en annan aminosyra och resultera i syntesen av ett förändrat protein vilket ger reducerad eller fullständig förlust av biologisk aktivitet.

(c) I omkring 2 till 4% fall av enkelbasmutation kan tripletet signalera terminering av en peptidkedja som inte kan behålla normal biologisk aktivitet.

(d) I sällsynta fall kan mer än en enda bas i DNA-sekvensen vara involverad i en genmutation. Som ett resultat kan nivån för ett visst enzym reduceras eftersom det inte syntetiseras eller syntetiseras med reducerad aktivitet. Ibland kan en genmutation leda till ökad syntes av enzymer med ökad aktivitet.

(e) I vissa fall av genetiska störningar kan ett specifikt protein syntetiseras, men proteinet förblir funktionellt inaktivt. Detta händer i de flesta fall av hemofili.

Normalt basparning i replikation eller transkription sker i ketoform där kombinationerna är A = T (i DNA), A = U (i RNA), G = C. Men i en genmutation förekommer basparning i enolfrom, där kombinationer är A = C, G = T (i DNA), G = U (i RNA). Sådan ovanlig parning är känd som tautomerisering.

Mutationen kan vara spontan eller inducerad av olika kemiska eller fysikaliska medel, t.ex. senapgas, strålning från röntgenstrålar, gammastrålar från radium och andra radioaktiva atomer. Mutantgener kan vara ärftliga eller förekomma slumpmässigt. Ett av de typiska exemplen på en genmutation observeras i sicklecellanemi, där beta-kedjan av vuxenhemoglobin innehållande 146 aminosyror har Valine istället för glutaminsyra i 6: e positionen.

RNA-styrd DNA-syntes:

Det har föreslagits av Temin 1972, från studien av RNA-virus, att flödet av genetisk information ibland sker i omvänd riktning från RNA till DNA med hjälp av omvänt transkriptas. Sådana virus är kända som retrovirus, vilka när de införs i värddjurscellen införlivas med den specifika regionen av kärn-DNA-sträng genom en rekombinationsprocess.

Detta ligger till grund för studien av onkogener. Vissa regioner av DNA i normala celler tjänar som mallar för syntesen av RNA och den senare verkar i sin tur som en mall för syntesen av DNA, vilken därefter införlivas med det kärn-DNA. Den resulterande amplifieringen av vissa DNA-regioner hjälper till vid embryonal differentiering och eventuellt i patogenesen av cancer.

Typer av gener:

1. Dominerande gen uttrycker sin fysiska eller biokemiska egenskap när de allelgenerna antingen är homozygota eller heterozygotiska för egenskapen. Detta följer medeltida arvsmönster och kan observeras ur familjens stamtavla. Tallhet orsakas av dominerande gen. Den genetiska konstitutionen hos en lång individ kan vara T: T eller T: t (T för tallhet, t för korthet). De flesta dominanta egenskaperna uttrycks i heterozygot tillstånd (fig 11-17).

Genetiska störningar som orsakas av mutation av autosomala dominerande gener har följande egenskaper:

(a) Egenskapen vidarebefordras från en generation till en annan. Den har en vertikal överföring. Varje drabbad person har vanligen en drabbad förälder. Ibland kan störningen uppträda plötsligt i en generation. Detta kan bero på en frisk mutation; eller om föräldern med onormal gen dog i det tidiga livet innan sjukdomen kunde manifestera, kan föräldrarnas kärlekens historia saknas. Det här är så i Huntingtons chorea, där sjukdomen uttrycks i mitten av vuxenlivet.

(b) När en av föräldrarna påverkas är risken för att drabbat barn 50%.

(c) Eftersom egenskapen är autosomal, kan båda könen påverkas lika. Vissa autosomala gener uttrycks företrädesvis i ett kön. Dessa kallas sexbegränsade gener. Gikt och pre-senil skallighet påverkar framför allt männen.

d) Om den drabbade personen gifter sig med en normal person, kommer hälften av barnen att påverkas.

(e) Graden av uttryck av onormalt drag kan variera i olika medlemmar av samma familj. Till exempel visar en del i polydacty ett litet vart-liknande tillbehör på sidan av handen, medan en annan medlem uppvisar ett komplett extrafinger. Ibland kan en gen, när den inte penetrerar, inte uttrycka det alls. Om ett barn och en farförälder har samma sjukdom och mellanproduktionen inte visar någon manifestation, sägs att tillståndet har hoppat över en generation.

(f) Familjens opåverkade mammaer överför inte egenskapen vidare.

2. Kombinerande gener:

När båda allelgenerna är dominerande men av två olika typer, kan båda egenskaperna ha samtidig uttryck. I ABO-blodgrupper är A-gen och В-gen dominanta; när de upptar identiska loci i homolog-kromosomer uttrycks AB-blodgruppen (fig 11-18).

3. Recessiva gener:

Uttrycker egenskapen endast i homozygot tillstånd som innebär att båda allelerna är recessiva för det egenskapen (fig 11-19). Därför följer den genetiska konstitutionen hos en kort individ efter de mendeliska principerna t: t (t för korthet).

Sjukdomar som orsakas av mutation av autosomala recessiva gener presenterar följande egenskaper:

(a) Sjukdomen överförs av ett par som båda är bärare av en onormal gen, men är själva friska eftersom den andra allelen är normal.

b) Transmissionsmönstret framträder horisontellt i stamtavlan eftersom det ofta påverkas syskon, medan föräldrarna är normala.

c) Risken för att ett drabbat barn (med dubbel dos av den onormala genen) till ett bärarpar är 25%. Därför skulle de flesta transportörpar, om de rekommenderas ordentligt, inte riskera att ha en annan drabbad baby om inte prenatala diagnostiska anläggningar är tillgängliga för egenskapen.

(d) De flesta av de metaboliska abnormiteterna är ärvda som autosomala recessiva egenskaper. Det bärarparets heterozygot status (med ett drabbat barn) kan detekteras biokemiskt i flera infödda fel i ämnesomsättningen. Enzymmivåerna i heterozygotema är cirka 50% mindre än kontrollen.

(e) Eftersom tillståndet är autosomalt, kommer båda könen sannolikt att påverkas lika.

(f) Föräldrarna till individer som drabbas av autosomala recessiva egenskaper är ofta relaterade, eftersom äktenskap mellan nära blodrelaterade (kusinföräldrar) är mer benägna att bära samma gener från en gemensam förfader. Den sällsynta en recessiv sjukdom, större är frekvensen av konsanguinitet bland föräldrarna till drabbade individer.

(g) Om två personer som är homozygota för ett recessivt tillstånd skulle gifta sig och ha barn skulle alla sina barn påverkas. Men det är inte så i alla fall. I en familj var båda föräldrarna albinos (recessiv sjukdom), men deras barn var normala; noggrann granskning av fadern avslöjade att han hade en annan typ av albinism från sin fru.

4. bärare gen:

Heterozygot recessiv gen verkar som en bärare som kan uttryckas i efterföljande generationer. När båda föräldrarna är heterozygot långa (T: t) kan möjligheterna till avkommans höjd vara så att av fyra barn tre är långa och en korta, i en andel av 3: 1. Ett långt barn är homozygot, och de andra två är heterozygotiska.

5. Sexbundna gener:

Generna som ligger på X-kromosomen eller Y-kromosomen är kända som könsbundna gener. Mutation av X-länkade gener är vanligare och uttrycks oftast som recessiva egenskaper.

Х-länkade recessiva egenskaper (fig 11-20):

Hemofili, partiell färgblindhet, glukos-6-fosfat dehydrogenasbrist, Duchennes muskeldystrofi är exempel på X-länkade mutant-recessiva gener. Dessa egenskaper uppvisar följande egenskaper:

(a) Honan (XX) blir bärare av sjukdomen när en X-kromosom innehåller en onormal gen, medan allelgenen i annan X-kromosom är normal. Så kvinnorna uttrycker inte sjukdomen i heterozygot tillstånd. Å andra sidan, när den onormala genen involverar den icke-homologa delen av en X-kromosom med en enda X-kromosom, uttrycks sjukdomen i den individen, eftersom den defekta genen inte har någon motsvarande allel i Y-kromosom för att motverka. Därför kallas den drabbade hanen hemizygot. Bredt taget är kvinnorna i X-länkade recessiva egenskaper bärarna och männen är offer för sjukdomen.

(b) När mamma är bärare och far är frisk är 50% av sönerna drabbade av sjukdomen och resterande 50% är normala; 50% av döttrarna är bärare av sjukdomen och resten är fria. Därför, när en pojke är hemofil, ska hans mamma vara bärare och 50% av hans systrar är bärare av sjukdomen. Den friska bror eller bärarefria syster till en hemofil individ överför dock inte sjukdomen till nästa generation.

(c) När mamma är bärare och far är hemofil, påverkas hälften av sönerna och hälften är frisk. hälften av döttrarna påverkas och hälften är bärare. Detta visar att kvinnor kan påverkas i sådan föräldrakombination, men möjligheten är avlägsen eftersom den hemofila hanen vanligtvis dör tidigt innan hon uppnår föräldraskap. Ovannämnda kombination visar vidare att det inte finns någon manuell överföring av man.

(d) Om de drabbade männen inte reproducerar tenderar stamkroppsmönstret för ett X-länkt recessivt drag att vara snett eftersom egenskapen överförs till söner av bärarsöster av drabbade män.

(e) I sällsynta fall kan en kvinna uppvisa X-länkad recessiv egenskap. Detta kan förklaras enligt följande:

(i) Hon kan vara en Turner-kvinna (XO);

(ii) Fysiskt kvinnligt utseende beror på testikulär feminisering med XY-kromosomer;

iii) Berörd kvinna kan ha bärarmor och drabbad far; eller en bärarmor och en normal far med frisk mutation som påverkar X-kromosomen.

X-länkade dominerande egenskaper:

Dessa observeras i vitamin D resistenta rickets och Xg blodgrupp. Egenskaperna hos dominerande egenskaper är följande:

(a) En drabbad man överför sjukdomen till alla sina döttrar, men till ingen av hans söner.

b) både män och kvinnor påverkas, men sjukdomen är mindre allvarlig hos kvinnor

Y-Iinked Arv:

Detta är också känt som holandric arv, där endast män påverkas. Den drabbade mannen överför egenskapen till alla sina söner och till ingen av sina döttrar. Man-till-manöverföring är antyder Y-länkad arv.

Hairy pinna och HY histocompatibility antigen manifest holandric arv.

Symboler som används i stamtavla (fig 11-21):

Autosomal dominerande arv (fig 11-22)

Några exempel på autosomala dominerande drag -

jag. akondroplasi;

ii. Osteogenesis imperfecta;

III. Brachydactyly, polydactyly, syndactyly;

iv. Sant pophyria med portvin urin på grund av porfyriner;

v. Kön begränsad, gikt och skallighet som påverkar övervägande pre-senila män;

vi. Huntington's chorea, som uppträder ungefär 50 år eller efter

vii. Angioneurotiskt ödem;

viii. Familial hyperkolesterolemi;

ix. Diabetes insipidus;

x. Marfans syndrom, manifesterat av långsträckta extremiteter, dislokation av ögonlinsen och hjärt-kärlsjukdomar;

xi. Nail patella syndrom, manifesterad av dystrofi av naglar, frånvaro av patella och nefropati;

xii. Multipel neurofibromatos;

xiii. Polyposspole.

Några exempel på X-länkade recessiva egenskaper -

jag. Haemophilita-Detta beror på funktionellt defekt antihemofilisk globulin.

ii. Delvis färgblindhet-Det uttrycks som oförmåga att särskilja mellan rött och grönt.

III. Duchennes muskeldystrofi.

iv. Glukos-6-fosfat dehydrogenasbrist - Det manifesteras av hemolytisk anemi när det behandlas med primaquin, fenacetin, nitrofurantoin, vissa sulfonamider och acetylsalicylsyra.

v. testikulär feminisering

vi. Hunters syndrom-Det beror på bristfälligt enzyminduronosulfatsulfatas, och manifesteras av egenskapen hos Hurlers syndrom förutom hornhinnor.

Autosomal recessiv arv (Fig 11-22) 23):

Några exempel på autosomala recessiva egenskaper -

(1) Födda fel i metabolism;

jag. Acatalasia, på grund av bristande enzymkatalas; det leder till oral sepsis;

ii. Albinism, en fullständig depigmentering av "hud på grund av brist på tyrosinas;

III. Alkaptonuri, där drabbade personer utsöndrar mörkfärgad urin på grund av närvaron av homogenisinsyra. Det är orsakat av brist på enzym homogenisinsyraoxidas;

iv. Galaktosemi, på grund av brist på Galactose-I-fosfaturidyltransferas, och manifesteras av kräkningar och diarré som ett resultat av intolerans mot galaktos; detta följs av mental retardation, katarakt och levercirros;

v. Hurlers syndrom, orsakat av bristande enzym iduronidas, och manifesteras av mental retardation, abnormaliteter i skelett, hepatosplenomegali och hornhinnan.

vi. Fenylketonuri, på grund av brist på fenylalaninhydroxylas och manifesteras av mental retardation, fehud och epilepsi;

vii. Tay-sachs sjukdom, på grund av brist på hexosaminidas, och manifesteras av mental retardation, blindhet och neurologiska abnormiteter.

(2) hemoglobinopatier:

jag. I sicklecellanemi innehåller beta-kedjan valin i sjätte positionen istället för glutaminsyra. Heterozygote sickle-cellegenskaper är mer resistenta mot attacker av malaria.

ii. Thalassemia major uttrycks i homozygoter och thalassemi mindre i heterozygoter.

(3) Immunoglobinopatier:

jag. Några av de immunologiska störningarna kan bero på autosomala recessiva egenskaper.

X-länkad recessiv arv (fig 11-24):

Genetiska faktorer i vissa vanliga sjukdomar:

Diabetes mellitus:

Tidig inledande diabetes (juvenile-IDDM) är mer genetiskt predisponerad än sena diabetes. Några utredare föreslår att det har autosomalt recessivt arv, medan andra tror att det har multifaktorial arv. I genetiskt predisponerade individer känns prediabetika av ökad serumnivå av is-cellantikroppar.

Essentiell hypertoni:

Det finns två skolor på arvslägena; en skola föreslår att den har multifaktoriell arv, medan annan skola anser att det beror på mutation av enstaka dominanta genen.

Ischemiska hjärtsjukdomar:

Tidig inledande ischemisk hjärtsjukdom beror på familjen hyperkolesterolemi som är ärvt som ett autosomalt dominerande drag. I de flesta av de drabbade individerna är tillståndet multifaktoriellt med en ärftlighet på cirka 65%.

Magsår:

Duodenalsår är vanligare hos individer med О blodgrupp och i icke-sekretorer av ABO-substans. Fyrtio procent av de peptiska såren har ärftlig predisposition.

Schizofreni:

Den är ärvt på en multifatorisk grund med en ärftlighet på ca 85%. Vissa tror att det är ärft som autosomala dominerande egenskaper.

Några terminologier som används i genetik

(1) genom:

Genomet anger den fullständiga uppsättningen gener, haploid i gameten och diploid i en persons individuella somatiska celler.

(2) Genotyp:

Det betyder den genetiska konstitutionen för en individ som är fixerad vid tidpunkten för befruktning. Genotypen hos en lång individ kan vara T: T (homozygot) eller T: t (heterozygot) som kan bedömas genom stamtavla analys.

(3) fenotyp:

Det betyder fysisk eller biokemisk uttryck för genotypen. Fenotypen är potentiellt variabel och är resultatet av interaktion mellan genotypen och den miljö där individen utvecklas och växer. Det kan så hända att en individ med T: T genotyp är kort i höjd. Detta beror förmodligen på vissa endokrina eller näringsproblem som undertrycker genotypens verkan.

(4) Fenokoki:

Ibland producerar en förändring i miljön en ny fenotyp, som i hög grad liknar utseendet som orsakas av en specifik genotyp. Sådan form av fenotyp är känd som fenokopi.

Hoppande gener eller transposoner:

Det här är grupper av genetiska element som verkligen kan flytta från plats till plats och därigenom modifiera eller undertrycka funktionen av målgenetisk region. Hoppninggenerna innefattar pseudogener, retroviruserna och onkogenerna och har DNA-sekvenser som hoppar. Varje hoppgen har en kort, liknande, terminal upprepning av baser i vardera änden.

Var och en har egenskapen att känna igen en specifik sekvens på mål-DNA och genererar en direkt upprepning av densamma. När man kommer till målsekvensen producerar de rörliga generna asymmetriska raster på de motsatta strängarna i DNA-duplexen och integreras sedan i målplatsen.

Transposonerna kontrollerar mutation och rekombination och kan vara ansvarig för amplifiering av gener. Hoppningsgenernas funktionella status är fortfarande otillräcklig.

Genetisk rådgivning

När en individ eller ett par med genetisk störning söker råd, står den genetiska rådgivaren inför tre problem;

(a) Att fastställa den exakta diagnosen (genetiskt eller miljömässigt) genom klinisk undersökning och laboratorieundersökningar.

(b) Att diskutera prognosen och värdet av eventuella behandlingar;

(c) Att bestämma risken för återkommande sjukdom i en familj och att undersöka bärarens detektering, om någon.

Kromosomala studier och karyotyper indikeras under följande förhållanden;

(i) hos spädbarn med medfödda anomalier som involverar mer än ett system;

(ii) Vid onormal sexuell utveckling

(iii) Infertilitet, återkommande aborter etc.

När kromosomala defekter (numeriska eller strukturella) detekteras med onormala fenotyper, är behandling, om någon, symtomatisk och inte härdande.

Diskussion om risken för återkommande i en familj:

(1) Om båda föräldrarna har normala kromosomer, även om barnet påverkas av kromosomal abnormitet (t.ex. Trisomy 21-Mongol), kan föräldrarna vara säkra på att risken för återkommande av samma tillstånd som påverkar framtida barn är mindre, eftersom orsaken av denna abnormitet är icke-disjunktion i gametogenesen som särskilt involverar äldre mamma, och fenomenet är oftast oavsiktligt.

Om emellertid karyotypen av Mongol-barnet visar translokation mellan G- och D-kromosomer (46) och karyotypen hos den friska moderen visar balanserade translokerade kromosomer, bör föräldrarna informeras om att liknande mongolbaby kan utvecklas oftare i efterföljande graviditeter.

(2) I drabbad person med heterozygot autosomal dominant gen (t.ex. Achondroplasia) är risken för återfall bland avkommorna 1 till 2 (50%), förutsatt att den dominerande genen är helt penetrerande.

(3) Vid autosomala recessiva störningar, när båda föräldrarna är hälsosamma med heterozygotisk recessiv gen för samma egenskaper är risken för återkommande (t ex fenylketonuri) bland avkommorna 1 till 4. Alla av oss bär omkring 3 till 8 skadliga recessiva gener, men chans att uttrycka autosomal recessiv sjukdom är sällsynt, utom i konsumtiva äktenskap. När en fenylketonurisk far gifter sig med sin första kusin är chansen för det drabbade barnet ungefär 1 i 12, medan det i ett äktenskap med en närstående person är chansen ungefär 1 i 10 000.

(4) Vid könsbunden recessiv sjukdom (säg hemofili) när en pojke påverkas, ska hans friska mamma vara bärare och 50% av hans syster är bärare av sjukdomen. Bärarens detektering är en viktig uppgift hos den genetiska rådgivaren. När en X-länkad drabbad manlig (t.ex. partiell färgblindhet) begets barn, är alla döttrar bärare och alla söner är normala.

(5) Ibland söker enskilda råd om huruvida han kommer att påverkas av diabetes mellitus, eftersom båda hans föräldrar lider av diabetes (autosomal recessiv sjukdom).

I så fall kommer, utöver blodglukosanalys av individen, antikroppsceller-antikroppstitrarna i hans serum att ge information om han är prediabetisk. Han rådas då att följa kostbegränsning.

Detektion av bärare:

Bärarna kan detekteras genom följande metoder:

Biokemiska tester:

(1) Låg nivå av katalas i akatalasi;

(2) Förhöjd serumnivå av kreatinkinas i Duchennes muskeldystrofi;

(3) Minskar faktor VIII i hemofili A;

(4) Minskad faktor IX i hemofili B;

(5) Minskad erytrocytglukos-6-fosfat i G-6-PD-brist.

Amniocentasis:

(1) Prenatal bestämning av fetalt sex genom sex-kromatinstudie;

(2) Lecitinsphingomyelinförhållande av fostervätska för detektering av fostrets lungmognad;

(3) Alfa-fetoproteinnivå av fostervätska för detektering av anencefali och öppen spina bifida.

Foetoscope:

Användning av fetoskop för att samla fosterblod från navelsträngar hjälper till född diagnos av sickle-cell-anemi och beta-talassemi.