Kép: “Meiózis: Osztódó pollen anyasejtek (a meiotikus osztódás végén) – Lilium növény. Optikai mikroszkópos technika: Fényes mező. Nagyítás: (26 cm képszélességhez ~ A4 formátum).” – Doc. RNDr. Josef Reischig, CSc. – A szerző archívuma. Licenc: CC BY-SA 3.0
A kromoszómák alapvető szerkezete
A kromoszóma a gének hordozója, azoké a molekuláké, amelyek végső soron felelősek a fehérjeszintézisre vonatkozó örökletes információhalmaz továbbviteléért, és ezáltal az egész sejt működéséért.
Minden kromoszóma egy kromatidapárból áll. A hasonló kromoszómák párban léteznek, és ezeket homológ kromoszómáknak nevezzük.
Egy normál szerkezetű emberi sejt két készletet, 23 pár homológ kromoszómát hordoz, ami összesen 46 kromoszómát jelent. Ezek a diploid sejtek.
A szaporodásért felelős hím és női ivarsejtek csak egy-egy homológ kromoszómakészlettel rendelkeznek, összesen 23-mal, ezeket haploid sejteknek nevezzük.
A centromér a kromoszómának az a része, ahol a testvérkromatidák összekapcsolódnak. A sejtosztódás során a kinetokórán keresztül az orsószálak a centromérához kapcsolódnak.
A centromér minden kromoszómát két karra abszolvál: a rövid kar az úgynevezett “p”, a hosszabb pedig a “q” kar. (A p a francia “petit”-t jelenti, ami kicsi.)
A centromér elhelyezkedése alapján különböző típusú kromoszómákat írnak le:
| Típus | Magyarázat |
| Metacentrikus | A centromér középen van; a p és q karok egyenlő hosszúságúak. |
| Submetacentrikus | A p és q karok közel azonos hosszúságúak. |
| Telocentrikus | A centroméra az egyik végéhez közel van; a p kar nagyon kicsi. |
| Akrocentrikus | A p kar kicsi, de a telocentrikus kromoszómákhoz képest kissé hosszabb. |
A sejtosztódás a genetikai anyag osztódásából és a citogenezisből áll. A genetikai anyag vagy mitózison vagy meiózison megy keresztül.
Mitózis
A mitózisban egy diploid sejtből két diploid sejt keletkezik. Az így keletkezett két leánysejt genetikailag azonos az anyasejttel.
A táblázat a mitózis különböző szakaszait mutatja:
| Fázis | Magyarázat |
| Interfázis | A sejtosztódás során a mitotikus fázis az interfázissal váltakozik – ez az az időszak, amikor a sejt felkészül az osztódásra. A fehérjék, a citoplazmatikus organellumok és a genetikai anyag szintézise jellemzi ezt a fázist. |
| Profázis | A profázist a kromoszómák kondenzációja és a mitotikus orsó kialakulásának megindulása jelzi. |
| Metafázis | A metafázisban a kromoszómák szétválása a mikrotubulusok centromerhez való rögzülése és a metafázislemez vagy az ekvatoriális lemez mentén való megfelelő igazodás után történik. A metafázis ellenőrzőpontok biztosítják a kromoszómák egyenlő eloszlását a sejtosztódás mitotikus fázisának végén. |
| Anapfázis | Anapfázis az azonos leánykromoszómák kialakulásában csúcsosodik ki. A testvérkromatidákat egymáshoz kötő kohézinek ebben a fázisban hasadnak. A mikrotubulusok megrövidülnek, aminek következtében az újonnan képződött leánykromoszómák a sejt ellentétes végei felé húzódnak. |
| Telopházis | A görög “telosz” szóból ered, amely a véget jelenti, a telopházis a sejtosztódás mitotikus fázisának vége. Sok szempontból a profázis megfordítása. A telofázis végén két, azonos kromoszómakészlettel rendelkező leánymag keletkezik. |
Meiózis
A meiózisnak két fázisa van, az I. és a II. fázis.
Az I. fázisban reduktív osztódás történik. A kromoszómakereszteződés, amely szintén az I. fázis sajátossága, a homológ kromoszómák közötti genetikai anyagcseréhez vezet. A meiózis végeredménye négy genetikailag különböző haploid sejt kialakulása. A megtermékenyítés során a két haploid ivarsejt fúziója visszaállítja az embrió diploid jellegét.
A meiózis hibája, mint a nemdisszekció, az egyik leggyakoribb oka a vetélésnek és a genetikai okból másodlagos fejlődési rendellenességeknek.
A meiózis I. fázisa a következőképpen foglalható össze:
| Fázis | Magyarázat |
| Profázis I | Ez a meiózis leghosszabb fázisa. A profázisban történik a kromoszómák kereszteződése, amely a keletkező haploid leánysejtek genetikai változatosságához vezet. A profázis a következő szakaszokra oszlik:
|
| Metafázis I | A metafázis I. szakaszában a homológ kromoszómapárok a metafázislemezen haladnak. |
| Anapfázis I | A homológ kromoszómák ebben a fázisban a kinetokori mikrotubulusok rövidülése miatt másodlagosan az ellentétes pólusok felé mozognak. |
| Telopfázis I | Ez a szakasz az első meiotikus osztódás végét jelzi. Két, az anyasejtől genetikailag különböző leánysejt jön létre, feleannyi kromoszómával. Minden kromoszóma egy-egy kromatidapárból áll. |
A meiózis II. fázisa megegyezik a mitózissal. Ez magában foglalja a testvérkromatidák szétválását az egyenlítői sík mentén; így a meiózis végén négy haploid sejt jön létre.
A normális kromoszóma-anatómia és sejtosztódás ezen alapvető ismereteinek birtokában alkalmasak vagyunk arra, hogy továbblépjünk a nondiszjunkcióhoz.
A nondiszjunkció definíciója
A két homológ kromoszóma vagy a testvérkromatidák sejtosztódás során történő megfelelő szétválasztásának kudarcát nevezzük nondiszjunkciónak.
Történet
A nondiszjunkció felfedezéséről 1910 tavaszán Calvin Bridges és Thomas Hunt Morgan tanúskodik. Ők a Drosophila melanogaster nemi kromoszómáinak tanulmányozása során találtak aberráns kromoszómális viselkedést.
Nondisjunction típusai
| Típus | Magyarázat |
| Meiotikus nondisjunction I. fázis | Az elsődleges sejtből származó összes haploid rendellenes. Például egy primer spermatocitából származó összes spermiumnak összesen 22 vagy 24 kromoszómája lesz a szokásos 23 helyett. |
| Meiotikus nondisjunction II. fázis | A primer sejtből származó haploidoknak csak a fele lesz abnormális. Például: Ha a nondisjunction egy másodlagos spermiumot érint, amely a meiózis II. fázisában van, a spermiumok csak fele lesz abnormális. |
| Mitotikus nondisjunction | A metafázis vagy anafázis során az orsórostok elszakadása után a mitotikus nondisjunction triszomikus és monoszomikus leánysejtek képződését eredményezi, amelyek mozaikos sejtvonalakat eredményeznek az egyénben. |
A nondiszjunkció etiogenezise
A nondiszjunkció mögött álló molekuláris mechanizmusok röviden a következőképpen foglalhatók össze:
| Mechanizmus | Magyarázat |
| A meiózis nemspecifikus különbségei | Az anyai petesejtek hajlamosak a szegregációs hibákra, mivel dokumentáltan a meiózis I. profázisában megállnak. Ennek következménye az a tény, hogy a legtöbb humán aneuploidia-szindróma anyai eredetű. |
| A koheszin kötések életkorral összefüggő elvesztése | A koheszin felelős az orsószálaknak a testvérkromatidákhoz való rögzüléséért és az azt követő normális szétválásáért. A meiózisban az anyai petesejtek hosszan tartó megállása a kohézin kötések elvesztéséhez vezet; nagyobb a valószínűsége az orsó kinetokór-mikrotubulus helytelen rögzülésének, ami szegregációs hibákat eredményez. |
| Spindle Assembly Checkpoint (SAC) hibás működése | A SAC biztosítja a kromoszómák normális szétválását és igazodását a sejtosztódás anafázisa során. A SAC aberráns működése nem diszjunkcióhoz vezethet. |
Nondisjunction diagnózisa
A nondisjunction klinikailag az alábbi táblázatban bemutatott tesztek sorozatával azonosítható:
| Teszt | Magyarázat |
| Poláris testdiagnózis | Az anyai eredetű kromoszómaaneuploidia kimutatására szolgál. |
| Kariotipizálás | Az amniocentézissel nyert magzati sejtek vizsgálatára szolgáló fénymikroszkópos technika. |
| Blastoméra biopszia | A zona pellucidából történő blastomérák eltávolítása az aneuploidia kimutatására. Ez az eljárás nem kockázatmentes. |
| Preimplantációs genetikai diagnózis | A genetikai rendellenességekkel a családban előfordult pároknál alkalmazzák, akik in vitro megtermékenyítést választanak. |
A nem-diszjunkció klinikai vonatkozásai
A nem-diszjunkció aneuploidia – a kromoszómaegyensúlyhiány állapota – eredményezi. Egyetlen kromoszóma elvesztését monoszómiának, míg egyetlen kromoszóma nyereségét triszómiának nevezzük. Az így keletkezett kromoszóma-rendellenességek többsége összeegyeztethetetlen az élettel, és az első trimeszteri spontán abortuszok többségének oka.
A nondiszjunkció vizsgálata összefüggéseket tár fel az anyai életkor növekedése és a rekombináció esélyének növekedése között. Ez egyben az öröklődés kromoszómaelméletének (Bridges 1916) igazolását is biztosítja.
Knudson 2 hit hipotézise a sejtek rosszindulatú átalakulására vonatkozóan a normális sejt 2 lépéses metamorfózisának létezését propagálja. Míg az első találat feltételezhetően veleszületett, addig a második találatot a mitotikus nemdisszekció okozhatja.
A néhány életképes szindrómás kromoszómaaberráció a következőképpen foglalható össze:
| Kromoszómaaberráció | Magyarázat |
| Monoszómia | A Turner-szindróma (XO) az egyetlen életképes, az emberi élettel összeegyeztethető monoszómia. |
| Autoszomális aneuploidia | |
| Patau-szindróma (13-as triszómia) | A 13-as kromoszóma triszómiája Patau-szindrómát eredményez. Mikrokefália, értelmi fogyatékosság, szemészeti problémák, urogenitális és mozgásszervi rendellenességek jellemzik. |
| Edwards-szindróma (18-as triszómia) | Az Edwards-szindrómát a 18-as kromoszóma extra szegmens-részének vagy egészének jelenléte jellemzi. Jellegzetes jellemzői a növekedési elmaradás, a szívhibák, a mikrognathia, a súlyos mentális retardáció és az ökölbe szorított, egymást átfedő ujjak. |
| Down-szindróma | A 21-es triszómia az egyik leggyakoribb kromoszóma-szegregációs hiba az emberben. A “Down-szindróma” néven elhíresült betegséget növekedési elmaradás, értelmi fogyatékosság, valamint számos neurológiai és kardiovaszkuláris probléma jellemzi. |
| A nemi kromoszóma aneuploidia | |
| Turner-szindróma (XO) | Mint már említettük, ez az egyetlen olyan monoszómia, amely az ember életével összeegyeztethető. Rövid úszóhártyás nyak, normál intelligencia, alacsony termet, valamint a látási és hallási problémák nagyobb kockázata jellemzi. |
| Klinefelter-szindróma (XXY) | Ezt a szindrómát 2 vagy több X kromoszóma jelenléte jellemzi a férfiaknál. Elsődleges sterilitás, agresszív viselkedés és gyakran normális intelligencia jellemzi, kisebb beszéd- és olvasási nehézségekkel. |
| Supermales (XYY) | Az XYY genotípus jellemzi, ezt az állapotot körülbelül 1000 férfiszületésből 1 előfordulása jellemzi. Sok beteg fenotípusosan normális, nagyobb testmagassággal, esetenként agresszív viselkedéssel és tanulási zavarokkal. Az apai meiózis II. fázisában bekövetkező nondiszjunkció eredménye. |
| Szupernőstények (XXX) | A szupernőstényeknek is nevezett X-trizómiás nőknek enyhe neuropszichológiai zavarai vannak. Ezek többsége az anyai meiózisban bekövetkezett nemdisszekció csúcspontja. |
| Uniparentális diszómia | Ez az autoszomális triszómiához vezető nemdisszekció és a nem párosodott kromoszóma későbbi elvesztésének egyedülálló kombinációja, ami az uniparentális eredetű kromoszóma 2 példányának meglétét eredményezi. Ilyen például a Prader-Willi-szindróma és az Angelman-szindróma. |
| Mozaikszindrómák | A korai magzati mitotikus nondiszjunkció különböző sejtvonalak egyidejű létezéséhez vezet ugyanabban az egyénben. Az Ito-hipomelanózis az ilyen mozaikizmus-szindrómák egyik példája. |
Összefoglaló
A kromoszómák kromatidapárokból állnak. A homológ kromoszómák párban léteznek. A sejtosztódás során a homológ kromoszómák vagy kromatidák nem megfelelő szétválasztását nem-diszjunkciónak nevezzük.
A nem-diszjunkció előfordulhat a meiózis I. vagy II. fázisa, illetve a mitózis során.
A nem-diszjunkció diagnosztizálására számos vizsgálat áll rendelkezésre.
A nem-diszjunkció aneuploidiát eredményez. Míg a legtöbb ilyen kromoszómaszegregációs hiba spontán abortuszhoz vezet az első trimeszterben, kevés összeegyeztethető az élettel, és változó autoszomális és nemi kromoszóma aneuploid szindrómákhoz vezet.
Tanuljon az orvosi egyetemre és a vizsgákra a Lecturio segítségével.
- USMLE Step 1
- USMLE Step 2
- COMLEX Level 1
- COMLEX Level 2
- ENARM
- NEET
.