Forschungsarbeit zur Humangenetik (10031 Wörter)

Hier ist Ihre Forschungsarbeit zu Humangenetik, Chromosomen und Genen!

Wir erben physische und biochemische Figuren von unseren Eltern und Vorfahren. Die Vererbung von vererbten Charakteren oder Merkmalen durch Generationen wird als Vererbung bezeichnet. Genetik ist der Zweig der Biowissenschaften, der sich mit der Erforschung der zugrunde liegenden Prinzipien der Vererbung befasst.

Bild mit freundlicher Genehmigung: mdsalaries.com/wp-content/uploads/2011/11/shutterstock_61775431.jpg

Es wurde festgestellt, dass die Erbmerkmale oder -merkmale durch die Gene der Chromosomen übertragen werden. Der Ausdruck vererbter Charaktere wird jedoch durch die Umgebung verändert, in der ein Individuum wächst und sich entwickelt.

Grundkenntnisse der menschlichen Chromosomen und Gene sind daher für das Verständnis der Prinzipien der Genetik unerlässlich.

Chromosomen:

Chromosomen sind tief gefärbte fadenähnliche Strukturen im Kern jeder tierischen Zelle. Gene werden von den Chromosomen in linearen Reihen als Teile eines spezifischen DNA-Moleküls getragen. Einzelne Chromosomen sind nur während der Zellteilung unter dem Mikroskop sichtbar.

Während der Interphase der Zelle enthält der Zellkern ein Netzwerk von Chromatinfäden oder -granulaten, jedoch nicht ein einzelnes Chromosom, da jedes Chromosom sich zu langen dünnen Fäden abwickelt, die über der Auflösung des Lichtmikroskops liegen. Einige Chromosomen bleiben jedoch stellenweise aufgerollt und werden in der Interphase als Chromatingranulat identifiziert (Abb. 11-1).

Der abgewickelte Teil des Chromosoms ist als Euchromatin bekannt, das genetisch aktiv ist. der gewickelte Teil wird als Heterochromatin bezeichnet, das genetisch inert ist. Während der Zellteilung ist jedes Chromosom auf seiner gesamten Länge eng zusammengerollt und wird kürzer und dicker. Eventuell sind einzelne Chromosomen unter dem Mikroskop gut sichtbar (Abb. 11-2).

Daher sind die Chromosomen während der Zellteilung genetisch inaktiv. Alle biochemischen Aktivitäten von Chromosomen in Form von DNA-Replikation, mRNA-Bildung und Proteinsynthese finden während der Interphase statt, die aus drei Stufen des Zellzyklus besteht - G ₁ (Gap 1) -, S (Synthesis) -, G ₂ (Gap 2) -Stufen . Die DNA-Replikation findet im S-Stadium statt und erstreckt sich über einen Zeitraum von etwa 7 Stunden.

Jedes Chromosom weist eine primäre Einengung auf, die als Zentromer oder Kinetocore bekannt ist und während der Zellteilung an die achromatische Spindel gebunden wird und die Bildung der chromosomalen Mikrotubuli organisiert (Abb. 11- 3a).

In der Prophase der Zellteilung spaltet sich jedes Chromosymbol in zwei Chromatiden außer am Zentromer (Abb. 11-3b). Die freien Enden der Chromatide sind als Telomere bekannt, die im intakten Zustand keine Fusion mit den Chromatiden benachbarter Chromosomen erlauben. Die Chromatiden einiger Chromosomen weisen in der Nähe eines Endes sekundäre Verrenkungen auf, und das Segment der Chromatiden distal zu den Einschnürungen bildet Satellitenkörper (Abb. 11-3c, d). Es wird angenommen, dass die sekundären Verengungen die Bildung von Nukleolen organisieren.

Arten von Chromosomen (Abb. 11 -4):

Die Zentromere besetzen variable Positionen im Verhältnis zu ihrem Chromatidenpaar. Dementsprechend können die Chromosomen als metazentrisch bezeichnet werden, wenn sich das Zentromer in der Mitte befindet, submetazentrisch, wenn das Zentromer leicht aus der Mitte verschoben ist, akrozentrisch, wenn es nahe am Ende liegt, und telozentrisch, wenn das Zentromer das Ende des Chromosoms einnimmt. Die telozentrischen Chromosomen sind im Menschen nicht vorhanden, sofern sie nicht pathologisch sind. Die meisten akrozentrischen Chromosomen weisen an ihren kürzeren Armen Satellitenkörper auf, die durch die sekundären Verengungen voneinander getrennt sind. Die kürzeren Arme der Chromatiden werden durch p und längere Arme durch q symbolisiert.

Anzahl der Chromosomen:

Die Anzahl der Chromosomen ist in einer Spezies konstant. Beim Menschen beträgt die Zahl 46 (diploide) in allen Körperzellen und unreifen Keimzellen, aber 23 (haploid) in reifen Keimzellen oder Gameten. Die genaue Anzahl von 46 Chromosomen in jeder Körperzelle eines normalen Menschen wurde zuerst von Tjio und Levan (1956) mit dem Aufkommen einer Gewebekultur nachgewiesen.

Einige erbliche Störungen sind mit der Veränderung der Chromosomenzahl verbunden. Wenn die Anzahl um ein Vielfaches von haploiden (23) Chromosomen (außer der diploiden Zahl) erhöht wird, wird der Zustand als Polyploidie bezeichnet. Wenn Polyploidie, beispielsweise Triploidie oder Tetraploidie, alle somatischen Zellen betrifft, ist die Überlebensrate gering. Polyploidie im Zygotenstadium kann auf die Befruchtung einer Eizelle durch mehrere Spermatozoen zurückzuführen sein.

Unter normalen Bedingungen kann Polyploidie in einigen Leberzellen und in der Schleimhaut der Harnblase gefunden werden. Dies kann in der Telophase der Mitose auftreten, wenn sich das Zytoplasma nach der Bildung von zwei Kernmembranen, die die diploide Anzahl von Chromosomen umhüllen, nicht teilt und die beiden Kernmembranen die doppelte Anzahl von diploiden Chromosomen umhüllen.

Aneuploidie ist ein Zustand, bei dem die Chromosomenzahl um ein oder mehrere, nicht aber um ein Vielfaches von Haploid verändert wird. Die meisten Gefahren der Chromosomenzahl treten an der Anaphase auf. Nach dem Aufteilen der Zentromere wandern ein oder mehrere Chromosomen aufgrund einer abnormalen Funktion der achromatischen Spindel nicht richtig. Das Phänomen ist als Nichtdisjunktion bekannt.

Als Ergebnis gehen beide Mitglieder eines bestimmten Paares zu einer Tochterzelle, die ein zusätzliches Chromosom erhält (Trisomie), und der anderen Tochterzelle fehlt das Chromosom (Monosomie). Nach der Spaltung des Zentromers trennt sich manchmal ein Glied des neu gebildeten Chromosoms wie üblich und bildet ein normales Chromosomenkomplement in einer Tochterzelle, während das andere Glied den gegenüberliegenden Pol der Spindel nicht erreicht, was zu einem Mangel dieses Chromosoms (Monosomie) in der anderen führt Tochterzelle. Dies wird als Anaphase-Verzögerung bezeichnet.

Nicht-Disjunktion kann bei Mitose oder Meiose stattfinden und kann sowohl Geschlechtschromosomen als auch Autosomen betreffen. Autosomale Nichtdisjunktion ist weniger lebensfähig, insbesondere wenn große Chromosomen betroffen sind. Unser Körper ist toleranter gegenüber den Trisomenzellen als die monosomischen. Die monosomischen Zellen entarten früh. Das Turner-Syndrom bei Frauen mit 45, XO-chromosomaler Konstitution ist möglicherweise das einzige Beispiel für ein lebensfähiges monosomisches Individuum. Wenn in der ersten Spaltungsteilung der Zygote eine Nichtdisjunkion stattfindet, sind alle Zellen aneuploid und das Individuum zeigt Mosaikismus, wobei die Hälfte der Gesamtzellen trisomisch und die andere Hälfte monosomisch ist.

Wenn bei Meiose I keine Disjunktion auftritt, sind alle vier Gameten abnormal (zwei mit 24 Chromosomen und zwei mit 22 Chromosomen). Wenn es in der Meiose II auftritt, sind zwei Gameten normal und zwei abnormal. Wenn die Befruchtung zwischen normalen und anomalen Gameten stattfindet, sind alle aus dieser Zygote stammenden Zellen des Organismus aneuploid. Nichtdisjunktion in der Gametogenese wird manchmal bei älteren Frauen (35 Jahre und älter) beobachtet. Möglicherweise schließt die primäre Eizelle, die im vorgeburtlichen Leben die erste meiotische Teilung beginnt, den Prozess kurz vor dem Eisprung nach einem längeren Zeitraum von etwa 40 Jahren ab. Eine verspätete Beendigung der ersten Meiose der Eizelle könnte die Nichtdisjunktion begünstigen.

Anordnungen von Chromosomen:

Fortysix-Chromosomen in jeder Körperzelle eines normalen Menschen sind in 23 Paaren angeordnet. Zweiundzwanzig Paare sind als die Autosomen bekannt, deren Gene die Körpercharaktere regulieren; Das verbleibende Paar ist als die Geschlechtschromosomen bekannt, die hauptsächlich die Geschlechtscharaktere regulieren. Ein Mitglied jedes Paares ist väterlicherseits und das andere Mitglied mütterlicherseits.

Die Paarung findet zwischen den identischen Chromosomen statt, die in Länge, Position des Zentromers, Bandenmuster und Verteilung der Gene identisch sind. Die paarweisen Chromosomen sind als homologe Chromosomen bekannt (Abb. 11-5).

Bei Frauen sind die beiden Geschlechtschromosomen in der Länge identisch und werden durch XX symbolisiert. Bei Männern sind gepaarte Geschlechtschromosomen ungleich lang und werden durch XY symbolisiert. Das längere wird durch X und das kürzere durch Y dargestellt. Während der Paarung der männlichen Geschlechtschromosomen haben beide homologe und nicht-homologe Anteile (Abb. 11-6).

Die Gene oder Cistrons, die Teile eines spezifischen DNA-Moleküls sind, sind in linearer Reihe in den Chromosomen enthalten. Sie bilden die funktionalen Einheiten erblicher Charaktere. Die Position eines Gens im Chromosom wird als Locus bezeichnet, der unter Bezugnahme auf das Zentromer erwähnt wird.

Die Gene verändern die Loci nicht, außer im Wechsel der chromosomalen Morphologie oder in der Rekombination aufgrund von Überkreuzungen bei der Meiose. Die Gene, die die identischen Loci in einem Paar homologer Chromosomen besetzen, werden als Allelomorphe oder Allele bezeichnet (siehe Abb. 11-5). Die allelischen Gene regulieren unterschiedliche spezifische physikalische und biochemische Merkmale durch Bildung von RNA und Biosynthese von Proteinen.

Bei der Chromosomenherstellung aus mitotischer Zellkultur (nach dem Anhalten der Zellteilung in der Metaphase) werden die homologen Chromosomenpaare nicht sichtbar gemacht. Die homologen Paare werden nur während der Karyotypisierung aus den vergrößerten Mikrofotografien abgeglichen. Im Zygotenstadium der Prophase der ersten meiotischen Teilung werden die homologen Chromosomen jedoch paarweise gefunden und stellen eine Punkt-zu-Punkt-Beziehung her; Dieses Phänomen wird als Synapse bezeichnet.

Sex Chromatin oder Barr-Körper:

Während der Interphase präsentiert die somatische Zelle einer normalen Frau einen plankonvexen Heterochromatin-Körper unter der Kernmembran. Dies wird als Sex-Chromatin oder Barr-Körper bezeichnet. Es wurde erstmals von Barr und Bertram im Jahr 1949 in den Kernen der N. phrenicus der weiblichen Katze nachgewiesen. Von zwei X-Chromosomen einer normalen Frau ist einer von ihnen stark aufgewickelt und der andere Teil ist stark abgewickelt. Das hochgerollte, genetisch inaktive X-Chromosom bildet den Barr-Körper, der unter der Kernmembran verputzt wird (Abb. 11-7).

Diese Körper helfen bei der sexuellen Geschlechtsbestimmung der Gewebe. Barr-Körper sind leicht in den Zellen zu finden, die offene Kerne besitzen. In der Regel werden Barr-Körper aus den Zellen des bukkalen Abstrichs oder durch Beobachtung von "Drum-Stick" -Körpern an den Kernen polymorpher Kernleukozyten untersucht.

Die Anzahl der Barr-Körper in einer Zelle entspricht der Gesamtzahl der X-Chromosomen minus eins. Bei einer normalen Frau mit zwei X-Chromosomen ist die Körperzahl eins. Im dreifachen X-Sydrom (XXX) wird die Anzahl auf zwei erhöht; Bei einer Frau mit Turner-Syndrom mit nur einem X-Chromosom (XO) fehlt der Barr-Körper. Bei Männern mit Klinefelter-Syndrom mit XXY-Chromosomen (Trisomie) liegt der Barr-Körper vor.

Das Vorhandensein eines Y-Chromosoms beim Mann wird als intensiv fluoreszierender Körper (F-Körper) im Kern nachgewiesen, wenn ein bukkaler Abstrich mit Flurochromfarbstoff angefärbt und unter dem Fluoreszenzmikroskop untersucht wird. Da diese Technik teuer ist und der Objektträger sich schnell verschlechtert, wird er normalerweise nicht zur Untersuchung des Status des Sexualchromatins verwendet.

Chemische Struktur von Chromosomen:

Bei der chemischen Analyse enthält jedes Chromosom DNA, geringe Mengen an RNA, Histon- und Nicht-Histon-Proteinen sowie Metallionen. DNA ist der wesentlichste und stabilste molekulare Bestandteil von Chromosomen.

Kürzlich durchgeführte Studien haben gezeigt, dass jedes Eukaryotenchromosom ein einzelnes kontinuierliches doppelsträngiges DNA-Molekül enthält. Das meiste DNA-Molekül liegt im Chromosom als stark gewundene oder gefaltete Struktur vor. DNA im aktiven Transkriptionszustand ist am meisten erweitert und wird euchromatisch; Inaktive DNA-Region bleibt stark gewunden und wird heterochromatisch. Der Coiling-Grad der DNA variiert mit der Geschwindigkeit der Proteinsynthese in den verschiedenen Phasen des Zellzyklus.

In menschlichen Chromosomen werden zwei Arten von permanenten heterochromatischen Regionen beobachtet.

(a) Fakultatives Heterochromatin beeinflusst das inaktive X-Chromosom einer normalen Frau. In der frühen Embryogenese der Frau sind beide X-Chromosomen aktiv an der Entwicklung der Eierstöcke beteiligt; danach wird eines der X-Chromosomen dauerhaft inaktiv und bildet einen heterochromatischen Barr-Körper.

(b) Konstitutives Heterochromatin wird in den primären und sekundären Verengungen von Chromosomen beobachtet. Wiederholte Sequenzen von DNA-Basen, die reich an Guanin und Cytosin sind, sollen in konstitutivem Heterochromatin und in Satellitenkörpern vorhanden sein. Repetitive DNA in einigen Teilen der Chromosomen kodiert möglicherweise für intrinsische Moleküle in Form von ribosomalen RNAs, Transfer-RNAs und regulatorischen Proteinen.

Histone sind basische Proteine, die reich an Arginin und Lysin sind. Diese Proteine ​​werden als sphäroide Partikel entlang des DNA-Strangs aggregiert, der um jedes Partikel gewickelt ist und einen komplexen Körper bildet, der als Nukleosom oder V-Body bezeichnet wird (Abb. 11-8). Jedes Nukleosom besteht aus vier Paaren von Histonen, die in zwei symmetrischen Gruppen angeordnet sind. Experimentelle Beweise legen nahe, dass die Assoziation von DNA mit Histon die Genaktivität unterdrückt.

Nicht-Histon-Proteine ​​sind sauer und bilden viele Enzyme, z. B. DNA-Polymerase und RNA-Polymerase. Einige Nicht-Histon-Proteine ​​lösen die Histone von Nukleosomen- und Derepressions-Genaktivität.

Verfahren der Chromosomenanalyse:

Für die zytogenetische Untersuchung von Chromosomen werden Zellen ausgewählt, die in Kultur schnell wachsen und sich teilen. Die am häufigsten verwendeten Gewebe sind Haut, Knochenmark und peripheres Blut.

Die Prinzipien der Chromosomenpräparation aus peripherem Blut sind folgende:

(a) Ungefähr 1-2 ml. Blut wird aus einer Vene entnommen, heparinisiert und mit Phyto-Hämagglutinin behandelt, das aus roten Bohnen gewonnen wird.

Das Phytohämagglutinin (PHA) stimuliert die Proliferation der Lymphozyten (insbesondere T-Zellen) durch Mitose und ermöglicht selektiv die Agglutination und Sedimentation reifer Erythrozyten.

(b) Aliquot des Plasmas mit suspendierten Lymphozyten wird nun unter sterilen Bedingungen in Kulturflaschen überführt, die TC199 (Difco) als Kulturmedium enthalten. Die Inkubation in der Kulturflasche dauert etwa 3 Tage bei 37 ° C unter Zugabe von Streptomycin und Penicillin als Konservierungsmittel.

(c) Colchicin wird nun der Kultur zugesetzt und etwa 2 Stunden gehalten. Colchicin stoppt die Zellteilung in der Metaphase, indem es die Bildung von Mikrotubuli der achromatischen Spindel verhindert. Bei der Metaphase sind die durch Zentromere vereinigten Chromatiden maximal kontrahiert.

(d) Die Zellen werden durch Zentrifugation des Inhalts der Kulturflasche gesammelt. Hypotonische Natriumcitratlösung wird zu den Zellen gegeben und für etwa 20 Minuten inkubiert. Die hypotonische Lösung ermöglicht es den Zellen, zu schwellen und die Chromosomen zu dispergieren.

(e) Das hypotonische Medium wird durch Zentrifugation verworfen. Jetzt werden Fixiermittel aus einer Mischung von Ethanol und Essigsäure zu dem Zellpellet gegeben und leicht geschüttelt, um eine Zellsuspension zu bilden.

(f) Kleine Tropfen der Zellsuspension werden über ein Ende der chemisch gereinigten Objektträger gegeben. Die Objektträger werden bei Raumtemperatur trocknen gelassen.

(g) Färbung - Für die konventionelle Untersuchung des Chromosomenmusters wird die Giemsa-Färbung mit guten Ergebnissen verwendet (Abb. 11-9).

Die genaue Identifizierung einzelner Chromosomen wird nun ermöglicht, indem das Bandenmuster auf den Chromosomen nach Anwendung der vier verschiedenen Färbetechniken festgestellt wird:

(i) Q-Banding:

Wenn fixierte Metaphasen-Chromosomen mit Chinacrinhydrochlorid oder Chinacrinmustard angefärbt werden, erscheinen bestimmte Chromosomenbanden als fluoreszierende Bereiche unter dem Fluoreszenzmikroskop. Diese Q-Streifenmuster (fluoreszierend) sind für jedes Chromosom einzigartig. Vermutlich sind die Regionen der Q-Banden reichhaltiger an Adenin- (A) und Thymin (T) -Basen der DNA als die Interbandregionen. Eine besonders große Q-Bande ist im distalen Teil des langen Armes des Y-Chromosoms selbst während der Interphase erkennbar.

(ii) G-Banding:

Die fixierten Chromosomen werden vor dem Anfärben einer milden Behandlung mit proteolytischen Enzymen (Trypsin) unterzogen. Die Enzyme können das Protein in den Chromosomen denaturieren. Wenn nach einer solchen Behandlung mit Giemsa angefärbt wird, kann ein Muster dunkel gefärbter G-Banden auf den Chromosomen unter einem Lichtmikroskop beobachtet werden.

Die G-Banding- und Q-Banding-Regionen der Chromosomen stimmen eng überein. Comings (1974) hat vorgeschlagen, dass nach der Denaturierung verbleibende Proteine ​​verhindern können, dass das Färbematerial in bestimmte Bereiche der DNA gelangt. Es ist möglich, dass weniger Protein mit AT-reicher DNA assoziiert ist. Dies erklärt die Konkordanz von G- und Q-Bändern.

Die G-Banden und Q-Band-Regionen sind reichhaltige AT-Basenpaare; Sie entsprechen den Heterochromatinregionen der Chromosomen, in denen die DNA-Replikation etwas später stattfindet. Die Interbandbereiche sind reich an GC-Basenpaaren.

(iii) R-Bindung:

Dies ist die Umkehrung der G-Bindung, bei der die Interbandbereiche durch Giemsa-Anfärbung nach Erwärmen auf 87 ° C gezeigt werden. Die R-Bindung ist komplementär zur G-Bindung.

(iv) C-Banding:

Nach der harten Behandlung fixierter Chromosomen mit Alkali, Säure oder Salz zeigt die Giemsa-Färbung eine gefärbte Region, die С-Bande, in der Nähe des Zentromers. Das C-Banding ist jedoch im Y-Chromosom nicht zu erkennen.

Das Chromosomen-Banding hilft dabei, bestimmte Anomalien der Chromosomenstruktur zu lokalisieren, z. B. Deletion und Translokation bestimmter Chromosomenbereiche.

Karyotyp:

Es ist ein Prozess der Anordnung der Chromosomen. Aus dem gefärbten Objektträger wird eine vergrößerte Mikrofotografie eines Chromosoms "Spread" aufgenommen. Einzelne Chromosomen werden aus der Fotografie herausgeschnitten, mit homologen Paaren abgeglichen und in einer Sequenz angeordnet, wobei die längsten Chromosomen am Anfang und die kürzesten am Ende angeordnet sind.

Einzelne Chromosomen werden anhand ihrer Länge, der Position des Zentromers, des Längenverhältnisses zwischen ihren Armen und der Anwesenheit von Satellitenkörpern an ihren Armen identifiziert. (Abb. 11-10) Das Streifenmuster trägt zur Identifizierung einzelner Chromosomen bei. (Abb. 11-11).

Klassifizierung der menschlichen Chromosomen:

Gemäß dem "Denver System" der Klassifikation (1960) werden menschliche Chromosomen, einschließlich Geschlechtschromosomen, in sieben Gruppen von A bis G in absteigender Reihenfolge angeordnet.

(1) Gruppe A:

Es enthält Paare von 1, 2, 3 Chromosomen. Jeder von ihnen ist lang und metazentrisch. Das in Gruppe A platzierte Chromosom 2 ist jedoch das längste submetazentrische Chromosom.

(2) Gruppe B:

Es besteht aus Paaren von 4 und 5 Chromosomen, die mit submetazentrischen Zentromeren ziemlich lang sind.

(3) Gruppe C:

Es ist eine große Gruppe und umfasst Paare von 6 bis 12 Chromosomen; Zu dieser Gruppe gehören auch X-Chromosomen. Die meisten von ihnen sind mittelgroß und submetazentrisch. Streifenmuster helfen bei der Identifizierung einzelner Chromosomen.

(4) Gruppe D:

13 bis 15 Chromosomenpaare gehören zu dieser Gruppe. Alle sind mittelgroß und akrozentrisch. Ein Satellitenkörper ist am freien Ende des kurzen Arms jedes Chromosoms befestigt.

(5) Gruppe E:

Sie enthält die Chromosomennummern 16 bis 18. Sie sind ziemlich kurze submetazentrische Chromosomen.

(6) Gruppe F:

19 und 20 paarweise Chromosomen gehören zu dieser Gruppe. Jeder von ihnen ist kurz und metazentrisch.

(7) Gruppe G:

Es enthält 21 und 22 Chromosomenpaare; Das Y-Chromosom gehört zu dieser Gruppe. Jeder von ihnen ist sehr kurz und akrozentrisch. 21 und 22 Chromosomen präsentieren Satellitenkörper auf ihren kurzen Armen. Die distalen Enden der langen Arme des Y-Chromosoms weisen nach dem Anfärben mit einem Flurochrom-Farbstoff fluoreszierende Körper auf.

Beobachtungspunkte:

(a) 1 bis 3 Chromosomen der Gruppe A und 19, 20 Chromosomen der Gruppe F sind metazentrisch.

(b) 13 bis 15 Chromosomen der Gruppe D und 21, 22 und Y-Chromosomen der Gruppe G sind akrozentrisch. Fünf Chromosomenpaare mit 13, 14, 15, 21, 22 besitzen Satellitenkörper. daher sat-ch.ro-mosomes genannt. Sat-Chromosomen befassen sich mit der Organisierung der Nukleoli.

(c) Der Rest der Chromosomen ist submetazentrisch.

Genlokalisierung auf Chromosomen:

Die Genlokalisierung auf bestimmten menschlichen Chromosomen kann, obwohl schwer zu bestimmen, durch Stammbaumanalysen, durch Untersuchung von Patienten mit einer Chromosomendeletion und durch Untersuchung der Segregation von Markergenen in Familien mit einer bestimmten Erbkrankheit beurteilt werden. Markergene sind in der Allgemeinbevölkerung häufig. Die autosomalen Markermerkmale umfassen die Blutgruppen und bestimmte Serumproteine.

Die X-gebundenen Markermerkmale umfassen Farbenblindheit, die Xg-Blutgruppe und in einigen Fällen einen Mangel an Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase. Pedigree-Studien haben eine enge Verbindung zwischen den Genorten der ABO-Blutgruppe und dem Nagel-Patella-Syndrom sowie zwischen der Duffy-Blutgruppe und einer Form eines angeborenen Katarakts gezeigt.

Die Genkartierung auf einzelnen Chromosomen wird durch die Verwendung von Restriktionsenzymen (Endonuclease), die von vielen Bakterien synthetisiert werden, weiter verbessert. Restriktionsenzyme teilen die DNA in Fragmente variabler Länge auf, indem sie zwischen der spezifischen Sequenz von Basen schneiden, deren Stellen für verschiedene Enzyme unterschiedlich sind. Ein solcher Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus (RFLP) fungiert als DNA-Fingerabdruck und wird durch Verwendung der Recombinant DNA Technology nachgewiesen.

Die Analyse der DNA-Struktur durch RFLP ermöglicht es zu bestimmen, welches Elternteil die Quelle eines defekten Chromosoms ist. Dies hilft bei der genetischen Beratung, bei der Untersuchung von Verbrechen und bei der Bestimmung der Vaterschaft. Es wird geschätzt, dass ungefähr 50.000 bis 100.000 Gene im gesamten menschlichen Genom mit 3 Milliarden Basenpaaren vorhanden sind. Seit Anfang 1993 wurden mehr als 2500 Loci bestimmten Positionen auf der Humangenetikkarte zugeordnet.

Anomalien von etwa 450 dieser Gene wurden mit Erkrankungen des Menschen in Verbindung gebracht. Einige der wichtigen Genlokalisierung auf Autosomen werden hiermit platziert.

Chromosom:

1 - Dufy-Blutgruppe, Rh-Faktor, Histonproteine, angeborener Catract, Retinitis pigmentosa.

2 - Säurephosphatase aus roten Zellen. Kappa-Leichtkette aus Immunglobulin.

5 - Hexosaminidase-B

6 - Haupthistokompatibilitätskomplex (HLA), Spino-Cerebeller-Ataxie, Adrenogenitalsyndrom.

7 - Kollagenstrukturgen.

9 - ABO-Blutgruppe, Nail-Patella-Syndrom.

14 - Schwere Immunglobulinkette

15 - Hexosaminidase-A 17-Thymidinkinase

19 - Empfindlichkeit gegen Polio- und Echo-Viren

20 - Adenosindeaminase

21 - Down-Syndrom-Gen; ein Gen für die Alzheimer-Krankheit;

22 - Gene für die leichte Lambda-Kette von Immunglobulin

Das X-Chromosom scheint die Loci für Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase, Hämophilie A, Color Vision und Becker-Muskeldystrophie am langen Arm zu enthalten, und die Xg-Blutgruppe, Ichthyosis vulgaris, okularer Albinismus und X-chromosomale geistige Retardationsorte am kurzer Arm.

Das Y-Chromosom enthält männliche bestimmende 'SRY'-Gene, eine Komponente von TDF (Testis Determinator). Das Vorhandensein eines einzelnen Y-Chromosoms induziert die Entwicklung von Hoden. Die fötalen Hoden setzen Testosteron und den mullerianischen Regressionsfaktor frei, der durch lokales Handeln die Differenzierung der mesonephrischen Tubuli und Kanäle in das Kanalsystem der Hoden ermöglicht und gleichzeitig die Regression der paramesonephrischen Kanäle (mullerianisches System) unterstützt. Auf diese Weise induziert das Y-Chromosom durch Entwicklung von Ereignissen die Entwicklung der männlichen Gonaden, der Geschlechtskanäle und der äußeren Genitalien, die den männlichen Phänotyp exprimieren.

Bei einem „Hoden-Feminisierungs-Syndrom“ mit XY-Chromosomen scheint die Person jedoch perfekt weiblich mit Brüsten und weiblichen äußeren Genitalien zu sein, jedoch mit intraabdominalen Hoden. Aufgrund eines genetischen Defekts des Y-Chromosoms reagiert das Mullerian-System nicht mehr auf die Auswirkungen männlicher Hormone, die von den fötalen Hoden freigesetzt werden.

Ein normaler Mann zeigt eine XY-Chromosomenkonstitution; Wenn ein Individuum jedoch mehr als ein X-Chromosom mit einem einzigen Y-Chromosom besitzt (47, XXY; 48 XXXY), ist das Subjekt phänotypisch männlich und hat eine Dysgenese der Samenröhrchen (Klinefelter-Syndrom). Daher bietet das Y-Chromosom unabhängig von der Anzahl der X-Chromosomen starke männliche Bestimmungsgene. Das Vorhandensein von zusätzlichen X-Chromosomen beim Klinefelter-Syndrom führt jedoch zu einer verminderten Fruchtbarkeit und macht das Individuum etwas geistig zurückgeblieben.

Neben männlichen Bestimmungsgenen enthält das Y-Chromosom Gene für haarige Ohrmuscheln und HY-Antigene (Histokompatibilität). Die Länge des Y-Chromosoms variiert von Person zu Person und folgt dem Prinzip des Mendelismus. Aufgrund der Anwesenheit von HY-Antigen werden männliche Transplantate gelegentlich von Frauen desselben Stammes abgestoßen.

Eine normale Frau besitzt eine XX-Chromosomenkonstitution. In der frühen Embryogenese sind beide X-Chromosomen genetisch aktiv und induzieren die Entwicklung von Eierstöcken. Danach wird ein X-Chromosom heterochromatisch und genetisch inert und bleibt als Sexualchromatin oder Barr-Körper (Faculatives Heterochromatin) bestehen. Fötale Eierstöcke scheiden kein Hormon aus. In Abwesenheit von Hoden (mit oder ohne Eierstöcke) bildet das Wolffsche System (mesonephrisches) Regressionssystem und das Mullerische System (Paramesonephros) daher eine Unterscheidung in weibliche Geschlechtsorgane und weibliche äußere Genitalien.

In seltenen Fällen erscheint ein Individuum mit XX-Chromosomenkonstitution im Phänotyp männlich; Dies legt die Anwesenheit von Testis-bestimmenden Genen in einem der zwei X-Chromosomen nahe, die ihren Ursprung in Y haben. Diese seltene Vererbung ist bei einem Individuum aufgrund von Überschneidungen in der Gametogenese auf der väterlichen Seite möglich. Es wird merkwürdig beobachtet, dass Personen mit 45, XO-Chromosomenkonstitution am Leben bleiben können, die 45, YO-Kombination ist jedoch nicht lebensfähig.

Strukturelle Veränderung von Chromosomen (Abb. 11-12):

Streichung:

Es bedeutet den Verlust eines Chromosomensegments, das terminal oder interstitiell sein kann. Zwischenzeitliche Deletion, die aus zwei Brüchen resultiert, wird von einer Vereinigung der gebrochenen Enden gefolgt. Beim 'Cri du Chat'-Syndrom wird der terminale Teil des kurzen Arms von Chromosom 5 gelöscht.

Umzug:

Der Austausch von Segmenten zwischen nicht-homologen Chromosomen wird als Translokation bezeichnet. Der Translokationsprozess erfordert Brüche beider nicht-homologen Chromosomen, gefolgt von einer Reparatur, die zu einer abnormalen Anordnung führt. Eine Translokation führt möglicherweise nicht immer zu einem abnormalen Phänotyp, kann jedoch zur Bildung unausgeglichener Gameten führen und birgt ein hohes Risiko für abnormale Nachkommen.

Die wechselseitige Translokation zwischen zwei Paaren von nicht-homologen Chromosomen kann heterozygot sein, wenn nur eines der Chromosomen in einem Paar beteiligt ist, oder homozygot, wenn beide Mitglieder eines Chromosomenpaares Segmente untereinander ausgetauscht haben. Manchmal besteht die Translokation aus drei Brüchen, und ein gebrochener Teil eines Chromosoms wird in ein nichthomologes Chromosom eingeführt, wohingegen andere nichthomologe Chromosomen eine interstitielle Deletion aufweisen.

Robertsonsche Translokation oder zentrische Fusion ist eine spezielle Art von Translokation, bei der die Brüche an den Zentromeren der beiden Chromosomen auftreten und ganze Chromosomenarme ausgetauscht werden. Beim Mann handelt es sich normalerweise um zwei akrozentrische Chromosomen, z. B. zwischen den Gruppen D und G, 21/22 oder 21/21. Bei der D / G-Translokation wird der lange Arm des G-Chromosoms mit dem langen Arm des D-Chromosoms fusioniert, und das durch die Fusion der kurzen Arme der beiden Chromosomen gebildete Fragment geht verloren.

Die Mutter eines translozierten Down-Syndroms ist normalerweise ein Träger der D / G-Translokation mit nur 45 Chromosomen. Sie produziert vier Arten von Gameten - eine mit normalem D-Chromosom, eine mit normalem G-Chromosom, eine mit translatiertem D / G-Chromosom wie die Trägermutter und eine mit D / G-Chromosom und ein normales G-Chromosom.

Die Nachkommen, die aus der letzten Gattung der Gameten gewonnen werden, haben 46 Chromosomen, sind jedoch für das Chromosom 21 trisomisch, wobei sich das Down-Syndrom manifestiert. Daher hat eine Trägermutter mit D / G-Translokation das Risiko, ein Kind mit Down-Syndrom zu bekommen. Wenn eine Mutter eine Translokation mit beiden Chromosomen 21 trägt, haben alle ihre Kinder das Down-Syndrom.

Inversion:

Ein Teil eines Chromosoms löst sich ab und vereinigt sich später mit demselben Chromosom in umgekehrter Position. Die Gene gehen nicht verloren, sondern werden an veränderten Loci platziert.

Iso-Chromosom:

Das Zentromer eines Chromosoms spaltet sich aufgrund einer abnormalen Anaphase (Mitose oder Meiose) quer und nicht in Längsrichtung. Dies gipfelt in der Bildung von zwei Chromosomen ungleicher Länge, die jeweils metazentrische Chromosomen mit einer Duplikation von Genen darstellen. Die resultierenden Chromosomen, die aus der Querspaltung des Zentromers stammen, werden als Iso-Chromosomen bezeichnet.

Vervielfältigung:

Es ist ein Prozess der Zugabe eines Teils des Chromosoms aus einem anderen homologen Chromosom mit Duplizierung von Genen. Beim Turner-Syndrom werden manchmal Verdoppelungseffekte von Genen durch Isosplitting eines X-Chromosoms beobachtet.

Ringchromosom:

Ein Ringchromosom wird beobachtet, wenn ein Chromosom an beiden Enden deletiert wird und dann die deletierten "klebrigen" Enden in Form eines Rings aneinander haften. Die Manifestation des Ringchromosoms hängt von der Deletion bestimmter Gene ab.

In der Zytogenese verwendete Symbole:

p - kurzer Arm des Chromosoms

q - langer Arm des Chromosoms

t - Umsiedlung; inv - Inversion

i-Iso-Chromosom;

r-Ringchromosom

+ oder -Sign: Wenn vor einem entsprechenden Symbol platziert, bedeutet dies das Hinzufügen oder Fehlen des gesamten Chromosoms. Beispielsweise kann das Trisomie-21-Down-Syndrom als 47, XY + 21 dargestellt werden.

Wenn + oder - Singins nach einem Symbol stehen, zeigen diese eine Zunahme oder Abnahme der Länge des Chromosoms an. Beispielsweise wird das Cri du Chat-Syndrom, das ein männliches Kind mit Deletion des kurzen Arms von Chromosom 5 betrifft, als 46, XY, 5p dargestellt.

In Philadelphia oder Ph 'Chromosom findet eine reziproke Translokation zwischen dem langen Arm der Bande 34 von Chromosom 9 und dem langen Arm der Bande 11 von Chromosom 22 statt. Daher ist der Karyotyp dieser Erkrankung -t (9; 22) (q34; ql 1).

Die Notation wird weiter verfeinert, um bestimmte Banden auf einem bestimmten Chromosom anzuzeigen.

Diagonale Linien über den Chromosomen oder deren Anzahl zeigt Mosaik an, z. XY / XX; XO / XX; XY / XXX; 45/46/47.

Gene:

Gene sind die Einheiten der Vererbung und bestehen aus einem Teil spezifischer DNA-Moleküle. Wie zuvor erwähnt, sind Gene innerhalb der Chromosomen in linearen Reihen mit einer genauen Sequenz und Anzahl von DNA-Basen angeordnet, die für verschiedene Gene unterschiedlich sind und einen definierten Anfang und eine definierte Terminierung aufweisen. Da ein einzelnes Chromosom eine Doppelhelix eines DNA-Moleküls in einer eng zusammengedrehten Form enthält, werden zahlreiche Gene oder Cistrons von einem einzelnen DNA-Molekül getragen.

Die Position eines Gens im Chromosom wird als Locus bezeichnet, der in Bezug auf das Zentromer gemessen wird. Normalerweise ändern die Gene die Loci nicht, außer in der Rekombination während des Überkreuzens oder in der Veränderung der chromosomalen Morphologie.

Die Gene, die identische Loci in einem Paar homologer Chromosomen einnehmen, werden Allelomorphe oder Allele genannt. Allgemein gesagt, allelische Gene regulieren unterschiedliche körperliche und biochemische Eigenschaften eines Individuums. Von der molekularen Ebene aus betrachtet, reguliert ein Paar allelischer Gene die Synthese einer Polypeptidkette.

Wenn Allel-Gene, die einen bestimmten Charakter oder eine bestimmte Eigenschaft, z. B. Höhe, regulieren, in dieselbe Richtung wirken (beide groß oder beide kurz), werden sie als homozygot bezeichnet. Wenn in entgegengesetzter Richtung gearbeitet wird (eines hoch und das andere kurz), sind die Allele heterozygot. Die meisten erblichen Merkmale sind polygen und werden durch die komplexe Interaktion zahlreicher Gene erzeugt und durch die Umgebung beeinflusst. Manchmal beeinflusst ein Paar Allel-Gene mehr als einen Charakter. Dies wird als Pleiotropie bezeichnet.

Chemische Struktur der DNA (Abb. 11-13):

1953 wurde von Wilkins, Watson und Crick bei der Röntgenbeugung festgestellt, dass das DNA-Molekül aus zwei Polynukleotidsträngen besteht, die in einer Doppelhelix angeordnet sind. Jeder Strang besteht aus einem Rückgrat aus alternativem Pentosezucker (D-2-Desoxyribose) und einem Phosphatmolekül, und die beiden Stränge werden durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den stickstoffhaltigen Basen zusammengehalten, die als Seitengruppe an die Zucker gebunden sind und in Richtung Zentrum zeigen der Helix.

Es gibt zwei Arten von Basen: Purin und Pyrimidin. Ein Purin in einem Strang paart immer mit einem Pyrimidin im anderen Strang. Purinbasen schließen Adenin (A) und Guanin (G) ein; Pyrimidinbasen schließen Thymin (T) und Cytosin (C) ein. Die Basenpaarung ist unter normalen Bedingungen (wenn sie in Ketoform vorliegt) spezifisch: -Adeninpaare mit Thymin mit zwei Wasserstoffbrückenbindungen und werden durch A = T dargestellt; Guanin paart mit Cytosin durch drei Wasserstoffbrückenbindungen und wird durch G = C dargestellt.

Dies zeigt, dass während der DNA-Bestimmung die Trennung der beiden Stränge auf A = T-Ebene schneller ist als die auf G = C-Ebene. Wenn die Basen jedoch in Enolform vorliegen, kann Adenin mit Cytosin und Guanin mit Thymin paaren. Dies ist die Basis für die Mutation von Genen.

Die zwei DNA-Molekülstränge sind komplementär zueinander. Wenn die Basensequenz eines Strangs bekannt ist, kann die Basenzusammensetzung des anderen Strangs formuliert werden. Die Basensequenz und die Anzahl der Nukleotide der DNA sind spezifisch und unterscheiden sich in verschiedenen Genen. So existieren unzählige Formen von DNA in den Genen und speichern vielfältige genetische Informationen.

Funktionen des DNA-Moleküls:

DNA molecules possess the following potentialities:

(1) Self Replication

(2) Biosynthesis of RNA and proteins

(3) Recombination;

(4) Mutation.

Self Replication (Fig. 11-14):

During nuclear division the two strands of DNA molecule separate, and each strand acts as a template and organises the formation of a new complementary strand from a pool of nucleotides as a result of specific base pairing. In this way when the cells divide, the genetic information's are transmitted unchanged to each daughter cell. Both strands participate in the process of DNA replication, which takes places in S-phase (synthesis) of cell cycle. Replication involves several enzymes, such as DNA polymerase, DNA ligase and specific endonuclease.

Biosynthesis of RNA and Proteins:

DNA molecule also acts as a template for the synthesis of RNA, and the latter conveys the genetic message and deciphers the synthesis of specific polypeptide chain of proteins by linear linkage of amino acids. Therefore, the central dogma of molecular genetics includes DNA→RNA by a process of transcription, and RNA→ proteins by translation.

RNA (Ribose nucleic acid) differs from DNA basically in three ways: it possesses usually a single stranded polynucleotide chain; pentose sugar is D-ribose; out of four organic bases three are similar to DNA (Adenine, Guanine, Cytosine), and the fourth one is uracyl instead of thyamine. Therefore, during transcription from DNA to RNA adenine pairs with uracyl (A=U). RNA exists in three forms—messenger RNA (mRNA), ribosomal RNA (rRNA), and transfer RNA (tRNA). Polygenic DNA molecule acts as a template for all three varieties of RNA. Unlike DNA replication, only one of the two strands of DNA molecule acts as a template for RNA.

Polynucleotide chain of mRNA is formed within the nucleus by the side of any one strand of DNA molecule with the help of RNA polymerase. During synthesis of RNA, the two strands of DNA separate (Fig. 11-15). Strand selection of DNA, for RNA synthesis, takes place with the help of RNA polymerase I for rRNA, polymerase II for mRNA and polymerase III for tRNA. Messenger RNA thus formed conveys genetic message with complementary base sequence, and moves into the cytoplasm through the nuclear pores.

A number of cytoplasmic ribosomes (containing ribosomal RNA and proteins) are attached to the polynucleotide chain of mRNA. The ribosomes are the sites where polypeptide chains of proteins are formed by the linear linkage of different amino acids.

The amino acid sequence and number are specific for different proteins; these are determined by precise reading of the base sequence of mRNA in 5′ end to 3′ end direction. Twenty (20) amino acids are involved in the biosynthesis of proteins. Before the formation of peptide linkage, the amino acids are activated and attached to one end of specific transfer RNA molecule (tRNA). Base sequence of tRNA carrying activated amino acids identifies complementary base sequence of mRNA and is attached to the latter by hydrogen bonds until a polypeptide chain of protein is formed.

Therefore mRNA, rRNA, tRNA and a number of enzymes are actively involved at different steps of biosynthesis of protein. The complicated process of biosynthesis from the polynucleotide chain of mRNA to the polypeptide chain of protein is known as 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.

Es sind drei ungepaarte Basen bekannt, die an eine tRNA-Schleife gebunden sind
als Anti-Codons, die zu den komplementären Codons der mRNA passen. Während Codons vom 5'-Ende bis zum 3'-Ende gelesen werden, werden die Anticodons von 3'- bis 5'-Richtungen gelesen. Wie bereits erwähnt, trägt tRNA an einem Ende der Kette aktivierte Aminosäuren.

Der genetische Code für mRNA und die Aminosäuren, für die sie kodieren.

Codon gehorcht einigen Prinzipien:

(a) Codons sind nicht überlappend und folgen einer strengen Sequenz entlang des Polynukleotidstrangs von mRNA.

(b) Sie sind universell und auf alle Organismen anwendbar.

(c) Degenerative Codons - Wenn zwei oder mehr Codons für dieselbe Aminosäure stehen, werden sie als degenerativ bezeichnet. GUU, GUC, GUA, GUG-Code für Valine; UUU, UUC-Code für Phenylalanin; UUA und UUG stehen für Leucin. In den meisten Fällen bleiben die ersten beiden Basen unberührt und die Veränderung der dritten Base führt zu einer Degeneration.

(d) Mehrdeutiges oder falsches Codon spezifizieren unterschiedliche Aminosäuren. Unter normalen Bedingungen steht UUU für Phenylalanin, in Gegenwart von Streptomycin kann es jedoch für Leucin oder Isoleucin kodieren.

(e) Initiations- oder Startcodon - AUG codiert Methionin und fungiert als Startsignal bei der Synthese der Polypeptidkette. Die Sequenz von Aminosäuren in der Polypeptidkette ist als Primärstruktur des Proteins bekannt.

Die freie Aminogruppe an einem Ende der Kette ist als das N-terminale Ende bekannt, und die freie Carboxylgruppe am anderen Ende der Kette wird das С-terminale Ende genannt. Jede Aminosäure in der Kette wird als Rest bezeichnet. Der N-terminale Rest wird als erste Zahl und der C-terminale Rest als letzte Zahl der Aminosäuresequenz betrachtet.

Methionin im Startkomplex wird durch spezifische Enzyme so formyliert, dass die Peptidbindung nicht am N-terminalen Ende stattfindet. Die beiden Codons AUG und UGG stehen nur für eine einzelne Aminosäure. AUG für Methionin und UGG für Tryptophan.

(f) terminales oder Nicht-Sinn-Codon. Drei Codons wie UAG, UGA und UAA codieren nicht für Aminosäuren. Die terminalen Codons bedeuten den Abbruch der Polypeptidkette.

Derzeitiges Konzept der Genorganisation:

Wie bereits erwähnt, ist ein Gen ein Teil eines spezifischen DNA-Moleküls, das die Synthese einer Polypeptidkette reguliert. Ein typisches Gen besteht aus einem DNA-Strang, der eine Transkriptionseinheit und eine Promotorregion enthält.

Die Transkriptionseinheit besteht aus mehreren Segmenten von Exons, die die Bildung von Proteinen bestimmen, getrennt durch Intronsegmente, die nicht in Proteine ​​übersetzt werden. Aus der DNA wird eine prä-mRNA gebildet, und anschließend werden die Introns durch einen posttranskriptionellen Spleißvorgang im Zellkern eliminiert, so dass die endgültige mRNA, die in das Cytoplasma gelangt, nur aus Exons besteht.

Die Promotorregion liegt am 5'-Ende der Transkriptionseinheit des Gens. Es enthält verschiedene DNA-Segmente, die der Transkriptionseinheit vom 3'-Ende bis zum 5'-Ende in Form von Specifier-, Quantifier- und Regulator-Segmenten vorangehen. Die Basissequenz des angegebenen Segments enthält TATA (allgemein als TATA Box bezeichnet), die dafür sorgt, dass die Transkription einen richtigen Punkt startet. Z-DNA ist ein Segment der Promotorregion, das die gewebespezifische Expression bestimmen kann.

2. Posttranslationale Modifikation. Nachdem die Polypeptidkette durch mRNA, rRNA und tRNA translatiert ist, wird das endgültige Proteinprodukt durch eine Kombination von Reaktionen modifiziert, die Hydroxylierung, Carboxylierung, Glykosylierung oder Phosphorylierung von Aminosäureresten umfassen. Ein größeres Polypeptid wird durch Spaltung von Peptidbindungen in eine kleinere Form umgewandelt; Danach wird das Protein in seine komplexe Konfiguration gefaltet.

Eine typische eukaryontische Zelle synthetisiert im Laufe ihres Lebens etwa 10.000 verschiedene Proteine. Von den Genen synthetisierte Proteine ​​können eine von drei Arten sein: Enzyme, Strukturproteine ​​und regulatorische Proteine.

3. Die zytogenetischen Analysen in Molen eines Mols, einem Tumor oder Trophoblastikum, deuten darauf hin, dass die abnormale Eizelle ihren eigenen Nucleus verliert und von zwei Spermien befruchtet wird. So enthält die Zygote zwei männliche Pronuklei, zwischen denen sich mindestens ein X-Chromosom befindet. In kompletter molarer Schwangerschaft entwickeln sich trophoblastische Membranen, Embryonen treten jedoch nicht auf. Genomische Prägungen legen nahe, dass die mütterlichen Chromosomen die Embryoblastenentwicklung regulieren und die väterlichen Chromosomen die trophoblastische Entwicklung regulieren.

Rekombination:

Während der Kreuzung in der Meiose findet ein Austausch von genetischem Material zwischen homologen Chromosomen statt. Dies führt zur Rekombination oder zum Mischen von Genen. Eines der beiden Ereignisse könnte beim Übergang beobachtet werden. Die zwei verschiedenen Gene, die sich ursprünglich auf demselben Chromosom eines bestimmten Chromosomenpaares befanden, könnten voneinander getrennt sein und danach auf beide homogenen Chromosomen verteilt werden; oder eines der beiden Gene, die sich ursprünglich in jedem homologen Chromosom befanden, könnte auf demselben Chromosom zusammengefasst sein.

Wenn sich zwei verschiedene Gene auf demselben Chromosomenpaar befinden, spricht man von einer Verknüpfung. Es ist wahrscheinlicher, dass Kreuzungen zwischen den Genen auf einem bestimmten Chromosom auftreten, die weit voneinander entfernt sind als die Gene, die nahe beieinander liegen. Man kann die Verwandtschaftsabstände zwischen Genen auf jedem Chromosom beurteilen, indem die Häufigkeit bestimmt wird, mit der ein Übergang zwischen diesen Genen stattfindet. Der genetische Abstand zwischen zwei Orten auf einem bestimmten Chromosom wird in Centimorgan (cM) ausgedrückt. Zwei Loci liegen im Abstand von 1 cm, wenn eine Überkreuzwahrscheinlichkeit von 1% bei der Meiose besteht. Es wird geschätzt, dass durchschnittlich 30 bis 35 Überkreuzungen pro Zelle während der Meiose bei Männern auftreten und vielleicht doppelt so viele während der Meiose bei Frauen.

Durch Bestimmen der Häufigkeit der Rekombination aufgrund von Überkreuzungen zwischen den Nachkommen ist es möglich, eine Verbindungskarte im Menschen mit der Gruppierung von Genen auf bestimmten Chromosomen zu rahmen. (Vide supra, in Genlokalisierung auf Chromosomen)

Die Rekombination von DNA-Fragmenten kann experimentell untersucht werden, indem die Fusion von Zellen aus zwei verschiedenen Spezies ermöglicht wird und dann in Kultur gesetzt wird. Die fusionierten Zellhybride enthalten chromosomale Konstitution beider Spezies und tauschen DNA-Segmente aus, wenn sie regenerieren und sich teilen. Alle diese Regenerationsprozesse beinhalten einen zufälligen Austausch von DNA-Sequenzen, und schließlich wird die Proteinsynthese gegenüber den vor fusionierten Vorfahrenzellen signifikant verändert.

Im Jahr 1972 berichteten Jackson et al. beschrieben die biochemischen Methoden zum Schneiden von DNA-Molekülen aus zwei verschiedenen Organismen unter Verwendung von Restriktionsenzymen und Rekombinieren der Fragmente, um biologisch funktionelle Hybrid-DNA-Moleküle herzustellen.

Anschließend gelang es den Wissenschaftlern, die Gene für beide Insulinketten erfolgreich in einen Escherichia coli-Stamm einzuführen, und nach Isolierung und Reinigung wurden die A- und B-Ketten durch Disulfidbindungen verbunden, um Humaninsulin herzustellen. Mit der Entdeckung der "rekombinanten DNA" -Technologie werden eine Reihe essentieller Substanzen wie Humaninsulin, Interferon, menschliches Wachstumshormon, Calcitonin und viele andere kommerziell hergestellt.

Mutation:

Eine Änderung eines Basenpaares des DNA-Moleküls wird als Genmutation (Punktmutation) bezeichnet. Da Gene für die Proteinsynthese durch Transkription von DNA in RNA und Translation von RNA in Protein verantwortlich sind, kann die Mutation die folgenden verschiedenen Auswirkungen auf das entsprechende Protein haben:

(a) Das geänderte Triplettcodon kann für dieselbe Aminosäure kodieren, ohne dass das resultierende Protein verändert wird. Etwa 20 bis 25% aller möglichen Einzelbasisänderungen gehören zu diesem Typ.

(b) In etwa 70 bis 75% Fällen kann eine einzelne Basenmutation für eine andere Aminosäure kodieren und zur Synthese eines veränderten Proteins führen, das einen verringerten oder vollständigen Verlust der biologischen Aktivität bewirkt.

(c) In etwa 2 bis 4% Fällen einer einzelnen Basenmutation kann das Triplett die Beendigung einer Peptidkette signalisieren, die nicht in der Lage ist, ihre normale biologische Aktivität aufrechtzuerhalten.

(d) In seltenen Fällen kann mehr als eine einzelne Base in der DNA-Sequenz an einer Genmutation beteiligt sein. Infolgedessen kann der Spiegel eines bestimmten Enzyms reduziert werden, da es nicht mit reduzierter Aktivität synthetisiert oder synthetisiert wird. Manchmal kann eine Genmutation zu einer erhöhten Synthese von Enzymen mit erhöhter Aktivität führen.

(e) In einigen Fällen von genetischen Erkrankungen kann ein spezifisches Protein synthetisiert werden, das Protein bleibt jedoch funktionell inaktiv. Dies geschieht in den meisten Fällen von Hämophillie.

Normalerweise findet die Basenpaarung bei der Replikation oder Transkription in Ketoform statt, wobei die Kombinationen A = T (in DNA), A = U (in RNA), G = C sind. Bei einer Genmutation kommt es jedoch zu einer Basenpaarung in enol von, in der Kombinationen A = C, G = T (in DNA), G = U (in RNA) sind. Eine solche ungewöhnliche Paarung wird als Tautomerisierung bezeichnet.

Die Mutation kann spontan sein oder durch verschiedene chemische oder physikalische Agenzien ausgelöst werden, z. B. Senfgas, Strahlung von Röntgenstrahlen, Gammastrahlen von Radium und anderen radioaktiven Atomen. Mutante Gene können vererbt werden oder zufällig erscheinen. Eines der typischen Beispiele für eine Genmutation wird bei Sichelzellanämie beobachtet, bei der die Beta-Kette von erwachsenem Hämoglobin mit 146 Aminosäuren anstelle von Glutaminsäure Valin in der 6. Position besitzt.

RNA-gerichtete DNA-Synthese:

Temin hat 1972 aus der Untersuchung von RNA-Viren vorgeschlagen, dass der Fluss genetischer Informationen gelegentlich in umgekehrter Richtung von RNA zu DNA mit Hilfe der reversen Transkriptase erfolgt. Solche Viren sind als Retroviren bekannt, die sich bei Einführung in die Wirtszelle mit der spezifischen Region des Strangs von Kern-DNA durch einen Rekombinationsprozess integrieren.

Dies bildet die Grundlage für die Untersuchung von Onkogenen. Bestimmte DNA-Regionen in normalen Zellen dienen als Template für die Synthese von RNA, und diese dient wiederum als Template für die Synthese von DNA, die anschließend in die Kern-DNA eingebaut wird. Die resultierende Amplifikation bestimmter DNA-Regionen hilft bei der Differenzierung von Embryonen und möglicherweise bei der Pathogenese von Krebs.

Arten von Genen:

1. Das dominante Gen drückt sein physikalisches oder biochemisches Merkmal aus, wenn die Allel-Gene für das Merkmal entweder homozygot oder heterozygot sind. Dies folgt marmorianischen Vererbungsmustern und kann aus dem Stammbaum der Familie abgelesen werden. Die Größe wird durch das dominante Gen verursacht. Die genetische Konstitution eines großen Individuums kann T: T oder T: t sein (T für groß, t für Kürze). Die meisten dominanten Merkmale werden im heterozygoten Zustand ausgedrückt (Abb. 11-17).

Genetische Störungen, die durch Mutation autosomal dominanter Gene verursacht werden, weisen folgende Eigenschaften auf:

(a) Das Merkmal wird von einer Generation zur anderen weitergegeben. Es hat eine vertikale Übertragung. Jede betroffene Person hat normalerweise einen betroffenen Elternteil. Manchmal tritt die Störung plötzlich in einer Generation auf. Dies kann aus einer neuen Mutation resultieren. oder wenn der Elternteil mit einem anormalen Gen in einem frühen Leben starb, bevor sich die Krankheit manifestieren konnte, kann die Vorgeschichte der Affektion des Elternteils fehlen. Dies ist in Huntington Chorea so, wo die Krankheit im mittleren Erwachsenenalter ausgedrückt wird.

(b) Wenn einer der Elternteile betroffen ist, beträgt das Risiko, ein betroffenes Kind zu haben, 50%.

(c) Da das Merkmal autosomal ist, können beide Geschlechter gleichermaßen betroffen sein. Einige autosomale Gene werden bevorzugt in einem Geschlecht exprimiert. Diese werden geschlechtsbeschränkte Gene genannt. Gicht und voralterische Glatze betreffen vorwiegend die Männer.

(d) Wenn die betroffene Person eine normale Person heiratet, ist die Hälfte ihrer Kinder betroffen.

(e) Der Ausdruck der abnormen Merkmale kann bei verschiedenen Mitgliedern derselben Familie variieren. Zum Beispiel zeigt ein Mitglied in Polydaktie einen kleinen, warzenähnlichen Fortsatz an der Handseite, während ein anderes Mitglied einen vollständigen Extrafinger aufweist. Manchmal exprimiert ein Gen, wenn es nicht eindringt, es überhaupt nicht. Wenn ein Kind und ein Großelternteil dieselbe Krankheit haben und die mittlere Generation keine Manifestation zeigt, soll der Zustand eine Generation übersprungen haben.

(f) Die nicht betroffenen Familienmitglieder übertragen die Eigenschaft nicht weiter.

2. Co-dominante Gene:

Wenn beide Allel-Gene dominant sind, jedoch von zwei verschiedenen Typen sind, können beide Eigenschaften gleichzeitig Ausdruck haben. In ABO-Blutgruppen dominieren sowohl A-Gen als auch Gen; Wenn sie identische Loci in Homologus-Chromosomen besetzen, wird die AB-Blutgruppe exprimiert (Abb. 11-18).

3. Rezessive Gene:

Drückt das Merkmal nur im homozygoten Zustand aus, dh wenn beide Allele für dieses Merkmal rezessiv sind (Abb. 11-19). Daher ist die genetische Konstitution eines kurzen Individuums nach den Mendelschen Prinzipien t: t (t für Kürze).

Krankheiten, die durch Mutation autosomal rezessiver Gene verursacht werden, weisen die folgenden Merkmale auf:

(a) Die Krankheit wird von einem Paar übertragen, die beide Träger eines anormalen Gens sind, aber selbst gesund sind, da das andere Allel normal ist.

(b) Das Übertragungsmuster erscheint in der Stammbaumanalyse horizontal, da häufig Geschwister betroffen sind, während die Eltern normal sind.

(c) Das Risiko, dass ein betroffenes Kind (mit der doppelten Dosis des abnormalen Gens) ein Trägerpaar hat, beträgt 25%. Daher würden die meisten Trägerpaare, wenn sie richtig beraten werden, nicht das Risiko eingehen, ein weiteres betroffenes Baby zu bekommen, es sei denn, es sind vorgeburtliche Diagnostikeinrichtungen für das Merkmal verfügbar.

(d) Die meisten metabolischen Anomalien werden als autosomal-rezessive Merkmale vererbt. Der heterozygote Status eines Trägerpaares (mit einem betroffenen Kind) kann bei mehreren angeborenen Stoffwechselfehlern biochemisch nachgewiesen werden. Die Enzymkonzentrationen in den Heterozygoten liegen etwa 50% unter der Kontrolle.

(e) Da es sich um eine autosomale Erkrankung handelt, sind beide Geschlechter gleichermaßen betroffen.

(f) Die Eltern von Individuen, die von autosomal-rezessiven Merkmalen betroffen sind, sind oft miteinander verwandt, da die Ehen zwischen nahen Blutsverwandten (Cousinehen) eher die gleichen Gene eines gemeinsamen Vorfahren tragen. Je seltener eine rezessive Erkrankung ist, desto größer ist die Häufigkeit der Blutsverwandtschaft zwischen den Eltern der betroffenen Personen.

(g) Wenn zwei Personen, die wegen einer rezessiven Erkrankung homozygot sind, heiraten und Kinder bekommen, wären alle ihre Kinder betroffen. Dies ist jedoch nicht in jedem Fall so. In einer Familie waren beide Eltern Albinos (rezessive Störung), aber ihre Kinder waren normal; Die sorgfältige Untersuchung des Vaters ergab, dass er eine andere Art von Albinismus hatte als seine Frau.

4. Trägergen:

Das heterozygote rezessive Gen fungiert als Träger, der in nachfolgenden Generationen exprimiert werden kann. Wenn beide Elternteile heterozygot sind (T: t), können die Möglichkeiten der Größe des Nachwuchses so sein, dass von vier Kindern drei groß und eines klein sind, im Verhältnis von 3: 1. Ein großes Kind ist homozygot und die beiden anderen sind heterozygot.

5. Geschlechtsgebundene Gene:

Die Gene, die sich auf dem X-Chromosom oder Y-Chromosom befinden, werden als geschlechtsgebundene Gene bezeichnet. Mutationen von X-verknüpften Genen sind häufiger und werden meist als rezessive Merkmale ausgedrückt.

Х-gebundene rezessive Merkmale (Abb. 11-20):

Hämophilie, partielle Farbenblindheit, Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Mangel, Duchenne-Muskeldystrophie sind Beispiele für X-chromosomal-mutierte rezessive Gene. Diese Merkmale zeigen die folgenden Eigenschaften:

(a) Die Frau (XX) wird Träger der Krankheit, wenn ein X-Chromosom ein abnormales Gen enthält, während das Allel-Gen eines anderen X-Chromosoms normal ist. Die Frauen exprimieren die Krankheit also nicht im heterozygoten Zustand. Wenn das abnormale Gen jedoch den nicht-homologen Teil eines einzelnen X-Chromosoms eines Mannes (XY) umfasst, wird die Krankheit in diesem Individuum exprimiert, da das defekte Gen kein entsprechendes Allel im Y-Chromosom zur Gegenwirkung hat. Daher wird der betroffene Mann als hemizygot bezeichnet. Grob gesagt sind in X-gebundenen rezessiven Merkmalen die Frauen die Träger und die Männer die Opfer der Krankheit.

(b) Wenn Mutter ein Träger ist und der Vater gesund ist, sind 50% der Söhne von der Krankheit betroffen und die restlichen 50% sind normal. 50% der Töchter sind Träger der Krankheit und der Rest ist frei. Wenn ein Junge hämophil ist, sollte seine Mutter daher Träger sein, und 50% seiner Schwestern sind Träger der Krankheit. Der gesunde Bruder oder die trägerfreie Schwester eines hämophilen Menschen überträgt die Krankheit jedoch nicht auf die nächste Generation.

(c) Wenn die Mutter Trägerin ist und der Vater hämophil ist, sind die Hälfte der Söhne betroffen und die Hälfte ist gesund. Die Hälfte der Töchter ist betroffen und die Hälfte ist Trägerin. Dies zeigt, dass Frauen in einer solchen elterlichen Kombination betroffen sein können, aber die Möglichkeit ist gering, da der hämophile Mann in der Regel früh stirbt, bevor er die Elternschaft erreicht. Die obige Kombination zeigt weiterhin, dass es keine Übertragung von Mann zu Mann gibt.

(d) Wenn sich die betroffenen Männer nicht fortpflanzen, neigt das Stammbaummuster eines X-chromosomal-rezessiven Merkmals dazu, schief zu sein, da das Merkmal auf die Söhne der Trägerschwestern der betroffenen Männer übertragen wird.

(e) In seltenen Fällen kann eine Frau ein X-chromosomal-rezessives Merkmal aufweisen. Dies kann wie folgt erklärt werden:

(i) Sie könnte eine Turner-Frau (XO) sein;

(ii) Das körperlich weibliche Erscheinungsbild ist auf die Hodenfeminisierung mit XY-Chromosomen zurückzuführen.

(iii) Die betroffene Frau kann eine Trägermutter und einen betroffenen Vater haben. oder eine Trägermutter und einen normalen Vater mit neuer Mutation, die das X-Chromosom beeinflusst.

X-gebundene dominante Merkmale:

Diese werden bei Vitamin D-resistenten Rachitis und der Xg-Blutgruppe beobachtet. Die Merkmale dominanter Merkmale sind wie folgt:

(a) Ein betroffener Mann überträgt die Krankheit an alle seine Töchter, aber nicht an seine Söhne.

(b) Sowohl Männer als auch Frauen sind betroffen, aber die Krankheit ist bei Frauen weniger schwerwiegend.

Y-Verbundene Vererbung:

Dies wird auch als holandrische Erbschaft bezeichnet, bei der nur Männer betroffen sind. Der betroffene Mann überträgt die Eigenschaft an alle seine Söhne und an keine seiner Töchter. Die Übertragung von Mann zu Mann deutet auf eine Vererbung durch Y-Bindung hin.

Haarige Ohrmuschel und HY-Histokompatibilitätsantigen manifestieren holandrische Vererbung.

In der Ahnentafel verwendete Symbole (Abb. 11-21):

Autosomal dominante Vererbung (Abb. 11-22)

Einige Beispiele autosomal dominanter Merkmale -

ich. Achondroplasie;

ii. Osteogenesis imperfecta;

iii. Brachydaktylie, Polydaktylie, Syndaktylie;

iv. Echte Pophyrie mit Portweinharn durch Porphyrine;

v. Geschlechtsbeschränkung, Gicht und Glatze, die vorwiegend vor senile Männer betreffen;

vi. Chorea Huntington, erschienen bei etwa 50 Jahren oder danach;

vii. Angioneurotisches Ödem;

viii. Familiäre Hypercholesterinämie;

ix. Diabetes insipidus;

x. Marfan-Syndrom, manifestiert durch verlängerte Extremitäten, Luxation der Augenlinse und kardiovaskuläre Anomalien;

xi. Nagelpatella-Syndrom, manifestiert durch Dystrophie der Nägel, Abwesenheit von Patella und Nephropathie;

xii. Multiple Neurofibromatose;

xiii. Polyposis-Spule

Einige Beispiele für X-chromosomale rezessive Merkmale

ich. Hämophilita -Dies ist auf funktionell defektes antihämophiles Globulin zurückzuführen.

ii. Partielle Farbenblindheit - Es wird als Unfähigkeit ausgedrückt, zwischen Rot und Grün zu unterscheiden.

iii. Duchenne-Muskeldystrophie.

iv. Glucose-6-phosphat-dehydrogenase-mangel -Die Manifestation äußert sich in hämolytischer Anämie, wenn sie mit Primaquin, Phenacetin, Nitrofurantoin, einigen Sulfonamiden und Acetylsalicylsäure behandelt wird.

v. Hodenfeminisierung.

vi. Hunter-Syndrom - Dieses Syndrom ist auf ein unzureichendes Enzym Induronosulfat-Sulfatase zurückzuführen und äußert sich in Merkmalen des Hurler-Syndroms mit Ausnahme der Hornhauttrübung.

Autosomal-rezessive Vererbung (Abb. 11-22) 23):

Einige Beispiele autosomal-rezessiver Merkmale -

(1) angeborene Stoffwechselfehler;

ich. Akatalasie aufgrund eines unzureichenden Enzyms Katalase; es führt zu oraler Sepsis;

ii. Albinismus, eine vollständige Depigmentierung der Haut aufgrund eines Mangels an Tyrosinase;

iii. Alkaptonurie, bei der Betroffene aufgrund der Anwesenheit von Homogentisinsäure dunkel gefärbten Urin ausscheiden. Ursache ist das Fehlen des Enzyms Homogentisinsäureoxidase.

iv. Galactosaämie, die auf einen Mangel an Galactose-I-phosphat-Uridyltransferase zurückzuführen ist und sich durch Erbrechen und Diarrhoe infolge einer Unverträglichkeit gegen Galactose manifestiert; es folgen geistige Retardierung, Katarakte und Leberzirrhose;

v. Hurler-Syndrom, verursacht durch defizientes Enzym Iduronidase und manifestiert sich in geistiger Behinderung, Skelettanomalien, Hepatosplenomegalie und Hornhauttrübung.

vi. Phenylketonurie, mangels Phenylalaninhydroxylase und manifestiert sich in geistiger Behinderung, feuchter Haut und Epilepsie;

vii. Tay-sachs-Krankheit aufgrund fehlender Hexosaminidase und manifestiert sich in geistiger Behinderung, Blindheit und neurologischen Anomalien.

(2) Hämoglobinopathien:

ich. In der Sichelzellanämie enthält die Beta-Kette anstelle von Glutaminsäure Valin in der 6. Position. Heterozygote Sichelzellmerkmale sind resistenter gegen den Anfall von Malaria.

ii. Thalassämie major wird in Homozygoten und Thalassämie in Heterozygoten ausgedrückt.

(3) Immunglobinopathien:

ich. Einige der immunologischen Störungen können auf autosomal-rezessive Merkmale zurückzuführen sein.

X-chromosomale rezessive Vererbung (Abb. 11-24):

Genetische Faktoren bei einigen häufigen Krankheiten:

Diabetes Mellitus:

Früh einsetzender Diabetes (Juvenile-IDDM) ist genetisch prädisponierter als spät beginnender Diabetes. Einige Forscher vermuten, dass es autosomal-rezessive Vererbung besitzt, während andere glauben, dass es multifaktorielle Vererbung hat. Bei genetisch prädisponierten Individuen werden Prediabetiker durch erhöhten Serumspiegel von Inselzellantikörpern erkannt.

Essentieller Bluthochdruck:

Es gibt zwei Schulen über die Arten der Vererbung; Eine Schule weist darauf hin, dass sie eine multifaktorielle Vererbung besitzt, während andere Schulen der Meinung sind, dass sie auf die Mutation eines einzelnen dominanten Gens zurückzuführen ist.

Ischämische Herzkrankheiten:

Eine frühzeitige ischämische Herzerkrankung ist auf familiäre Hypercholesterinämie zurückzuführen, die als autosomal-dominantes Merkmal vererbt wird. Bei der Mehrzahl der Betroffenen ist die Erkrankung multifaktoriell mit einer Erblichkeit von etwa 65%.

Magengeschwür:

Zwölffingerdarmgeschwür tritt häufiger bei Personen mit einer О-Blutgruppe und bei Nicht-Sekretoren der ABO-Substanz auf. Vierzig Prozent der Magengeschwüre besitzen eine erbliche Veranlagung.

Schizophrenie:

Es wird multifatorisch vererbt mit einer Erblichkeit von etwa 85%. Einige glauben, dass es als autosomal dominante Merkmale vererbt wird.

Einige in der Genetik verwendete Terminologie

(1) Genom:

Das Genom zeigt den vollständigen Satz von Genen an, haploide in den Gameten und diploide in den somatischen Zellen eines Individuums.

(2) Genotyp:

Es ist die genetische Konstitution eines Individuums, die zum Zeitpunkt der Befruchtung festgelegt ist. Der Genotyp eines großen Individuums kann T: T (homozygot) oder T: t (heterozygot) sein, das durch Stammbaumanalyse untersucht werden kann.

(3) Phänotyp:

Es bedeutet physikalische oder biochemische Expression des Genotyps. Phänotyp ist potenziell variabel und ist das Ergebnis einer Interaktion zwischen dem Genotyp und der Umgebung, in der sich das Individuum entwickelt und wächst. Es kann also vorkommen, dass eine Person mit einem T: T-Genotyp eine geringe Höhe hat. Dies ist vermutlich auf einige endokrine oder ernährungsbedingte Störungen zurückzuführen, die die Wirkung des Genotyps unterdrücken.

(4) Phänokopie:

Manchmal führt eine Änderung der Umgebung zu einem neuen Phänotyp, der dem Erscheinungsbild eines bestimmten Genotyps sehr ähnlich ist. Eine solche Form des Phänotyps ist als Phänokopie bekannt.

Springende Gene oder Transposons:

Hierbei handelt es sich um Gruppen von genetischen Elementen, die sich wirklich von Ort zu Ort bewegen können und dadurch die Funktion der genetischen Zielregion modifizieren oder unterdrücken. Zu den springenden Genen zählen Pseudogene, Retroviren und Onkogene sowie DNA-Sequenzen, die springen. Jedes springende Gen hat an beiden Enden eine kurze, ähnliche terminale Wiederholung der Basen.

Jeder hat die Eigenschaft, eine spezifische Sequenz auf der Ziel-DNA zu erkennen, und erzeugt eine direkte Wiederholung derselben. Bei der Zielsequenz erzeugen die beweglichen Gene asymmetrische Brüche an den gegenüberliegenden Strängen des DNA-Duplex und werden dann in die Zielstelle integriert.

Die Transposons kontrollieren die Mutation und Rekombination und können für die Amplifikation von Genen verantwortlich sein. Der funktionelle Status der springenden Gene ist noch nicht eindeutig.

Genetische Beratung:

Wann immer eine Person oder ein Paar mit einer genetischen Störung Rat sucht, ist der genetische Berater mit drei Problemen konfrontiert.

a) die genaue (genetische oder umweltbedingte) Diagnose durch klinische Untersuchungen und Laboruntersuchungen zu ermitteln;

(b) um die Prognose und den Wert möglicher Behandlungen zu besprechen;

c) das Risiko eines erneuten Auftretens der Erkrankung in einer Familie zu ermitteln und gegebenenfalls den Trägernachweis zu untersuchen.

Chromosomenstudien und Karyotypen sind unter den folgenden Bedingungen angegeben:

(i) bei Säuglingen mit angeborenen Anomalien, an denen mehr als ein System beteiligt ist;

(ii) bei anormaler sexueller Entwicklung;

(iii) Unfruchtbarkeit, wiederkehrende Abtreibungen usw.

Wenn chromosomale Defekte (numerisch oder strukturell) mit abnormalen Phänotypen nachgewiesen werden, ist die Behandlung, falls vorhanden, symtomatisch und nicht kurativ.

Diskussion über das Rezidivrisiko in einer Familie:

(1) Wenn beide Elternteile normale Chromosomen haben, obwohl das Kind von einer Chromosomenanomalie betroffen ist (z. B. Trisomie 21-Mongol), können die Eltern sicher sein, dass die Wahrscheinlichkeit eines erneuten Auftretens derselben Erkrankung, die zukünftige Kinder betrifft, geringer ist, da dies die Ursache ist Von dieser Abnormalität ist keine Disjunktion in der Gametogenese, insbesondere bei älteren Müttern, und das Phänomen ist meist zufällig.

Wenn jedoch der Karyotyp des mongolischen Babys Translokation zwischen G- und D-Chromosomen zeigt (46) und der Karyotyp der gesunden Mutter ausgeglichene translozierte Chromosomen zeigt, sollten die Eltern darauf hingewiesen werden, dass sich ein ähnliches mongolisches Baby in späteren Schwangerschaften häufiger entwickeln kann.

(2) Bei Betroffenen mit einem heterozygoten autosomal dominanten Gen (etwa Achondroplasie) beträgt das Rezidivrisiko bei den Nachkommen 1 zu 2 (50%), vorausgesetzt das dominante Gen ist vollständig penetrant.

(3) Wenn bei autosomal rezessiven Erkrankungen beide Elternteile mit einem heterozygoten rezessiven Gen für das gleiche Merkmal gesund sind, besteht die Chance eines erneuten Auftretens (beispielsweise Phenylketonurie) unter den Nachkommen zwischen 1 und 4. Jeder von uns trägt etwa 3 bis 8 schädliche rezessive Gene, aber die Chance der Expression einer autosomal rezessiven Störung ist selten, außer in konsanguinen Ehen. Wenn ein Phenylketonuric-Vater mit seinem ersten Cousin verheiratet wird, beträgt die Chance des betroffenen Kindes etwa 1 zu 12, während in der Ehe mit einer nicht verwandten Person die Chance etwa 1 zu 10.000 beträgt.

(4) Bei einer geschlechtsgebundenen rezessiven Erkrankung (zum Beispiel Hämophilie) sollte ein Junge betroffen sein, dessen gesunde Mutter Trägerin sein sollte und 50% seiner Schwester Träger der Krankheit sind. Die Trägererkennung ist eine wichtige Aufgabe des genetischen Beraters. Wenn ein X-verbundener betroffener Mann (zum Beispiel eine teilweise Farbenblindheit) Kinder hervorbringt, sind alle Töchter Träger und alle Söhne sind normal.

(5) Manchmal sucht der Einzelne Rat, ob er an Diabetes mellitus erkrankt ist, da seine Eltern beide an Diabetes leiden (autosomal rezessive Störung).

In einem solchen Fall liefert der Antikörpertiter der Anti-Inselzellen des Serums neben der Blutglucoseanalyse des Individuums Auskunft darüber, ob er Prä-Diabetiker ist. Es wird ihm empfohlen, sich an eine Diät zu halten.

Erkennung von Trägern:

Die Träger können auf folgende Weise nachgewiesen werden:

Biochemische Tests:

(1) geringe Katalase bei Akatalasie;

(2) erhöhter Serumspiegel der Kreatinkinase bei Duchenne-Muskeldystrophie;

(3) reduziert Faktor VIII bei Hämophilie A;

(4) reduzierter Faktor IX bei Hämophilie B;

(5) Reduzierte Erythrozytenglukose-6- Phosphat bei G-6-PD-Mangel.

Amniozentase:

(1) vorgeburtliche Bestimmung des fetalen Geschlechts durch Sex-Chromatin-Studie;

(2) Lecithin-Sphingomyelin-Verhältnis von Fruchtwasser zum Nachweis der fötalen Lungenreife;

(3) Alpha-Fetoproteinspiegel von Fruchtwasser zum Nachweis von Anenzephalie und offener Spina bifida.

Foetoscope:

Die Verwendung von Foetoscope zum Sammeln von fötalem Blut aus Nabelschnurgefäßen hilft bei der pränatalen Diagnose von Sichelzellanämie und Beta-Thalassämie.