معلومة

2.5: الأنماط النووية تصف عدد الكروموسومات وهيكلها - علم الأحياء

2.5: الأنماط النووية تصف عدد الكروموسومات وهيكلها - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Karyograms هي صور للكروموسومات الحقيقية

كل نوع من أنواع حقيقيات النوى له جينومه النووي مقسمًا على عدد من الكروموسومات التي تميز هذا النوع. أ النمط النووي هي المجموعة الكاملة من الكروموسومات للفرد. حسب الاصطلاح ، يتم ترتيب الكروموسومات في النمط الموضح في الشكل ( PageIndex {15} ) وتسمى الصورة الناتجة كاريوجرام. يسمح مخطط karyogram لعالم الوراثة بتحديد النمط النووي للشخص - وصف مكتوب لكروموسوماته بما في ذلك أي شيء خارج عن المألوف.

الشكل ( PageIndex {15} ): مخطط كاريرا لنوع karytype لذكر بشري طبيعي (Wikipedia-NHGRI-PD)

تستخدم البقع والأصباغ الفلورية المختلفة لإنتاج أنماط نطاقات مميزة لتمييز جميع الكروموسومات الـ 23. يختلف عدد الكروموسومات باختلاف الأنواع ، ولكن يبدو أن هناك ارتباطًا ضئيلًا للغاية بين عدد الكروموسومات وإما مدى تعقيد الكائن الحي أو إجمالي كمية الحمض النووي الجيني الخاص به.

الصبغيات والكروموسومات الجنسية

في الشكل أعلاه ، لاحظ أن معظم الكروموسومات متزاوجة (نفس الطول وموقع السنترومير ونمط النطاقات). تسمى هذه الكروموسومات جسيمات جسمية. ومع ذلك ، لاحظ أن اثنين من الكروموسومات ، X و Y لا يتشابهان. وهذه هي الكروموسومات الجنسية. في البشر ، يمتلك الذكور واحدًا من كلٍ منهما بينما تمتلك الإناث اثنين من الكروموسومات X. الصبغيات هي تلك الكروموسومات الموجودة في نفس العدد عند الذكور والإناث بينما الكروموسومات الجنسية هي تلك التي لا توجد. عندما تم اكتشاف الكروموسومات الجنسية لأول مرة ، كانت وظيفتها غير معروفة واستخدم الاسم X للإشارة إلى هذا اللغز. تم تسمية العناصر التالية باسم Y ، ثم Z ، ثم W.

يرتبط مزيج الكروموسومات الجنسية داخل نوع ما بأفراد من الذكور أو الإناث. في الثدييات ، وذباب الفاكهة ، وبعض أجنة النباتات المزهرة ، يتطور أولئك الذين لديهم اثنين من الكروموسومات X إلى إناث بينما يتحول أولئك الذين لديهم X و Y إلى ذكور. في الطيور والعث والفراشات يكون الذكور ZZ والإناث ZW. نظرًا لأن الكروموسومات الجنسية نشأت عدة مرات أثناء التطور ، فإن الآلية (الآليات) الجزيئية التي تحدد من خلالها الجنس تختلف بين تلك الكائنات الحية. على سبيل المثال ، على الرغم من أن كلا من البشر وذبابة الفاكهة يمتلكان كروموسومات جنسية X و Y ، إلا أنهما لديهما آليات مختلفة لتحديد الجنس.

في الثدييات ، تطورت الكروموسومات الجنسية بعد اختلاف السلالة الأحادية عن النسب التي أدت إلى الثدييات المشيمية والجرابية. وبالتالي ، فإن كل أنواع الثدييات تقريبًا تستخدم نفس نظام تحديد الجنس. أثناء التطور الجنيني ، تتطور الغدد التناسلية إلى مبيض أو خصيتين. الجين موجود فقط على كروموسوم Y يسمى TDF يشفر البروتين الذي يجعل الغدد التناسلية تنضج في الخصيتين. لا تحتوي الأجنة XX على هذا الجين وتنضج الغدد التناسلية الخاصة بهم إلى مبايض بدلاً من ذلك (افتراضيًا). بمجرد تكوين الخصيتين تنتج الهرمونات الجنسية التي توجه بقية الجنين النامي ليصبح ذكرًا ، بينما ينتج المبيضان هرمونات جنسية مختلفة تعزز نمو الإناث. الخصيتان والمبايض هما أيضًا الأعضاء التي تنتج الأمشاج (الحيوانات المنوية أو البويضات).

كيف يتصرف كروموسوم الجنس أثناء الانقسام الاختزالي؟ حسنًا ، في هؤلاء الأفراد الذين لديهم اثنين من نفس الكروموسوم (أي متجانس الجنسين: XX إناث وذكور ZZ) زوج الكروموسومات ويفصل خلال الانقسام الاختزالي الأول كما تفعل الجسيمات الذاتية. أثناء الانقسام الاختزالي في ذكور XY أو إناث ZW (غير متجانسة الجنسين) تتزاوج الكروموسومات الجنسية مع بعضها البعض (الشكل ( PageIndex {16} )). في الثدييات ، تكون نتيجة ذلك أن جميع خلايا البويضة ستحمل كروموسوم X بينما تحمل خلايا الحيوانات المنوية إما كروموسوم X أو Y. سيحصل نصف النسل على اثنين من الكروموسومات X ويصبح أنثى بينما يتلقى النصف X و Y ويصبح ذكرًا.

الشكل ( PageIndex {16} ): الانقسام الاختزالي في الثدييات XY. المراحل الموضحة هي الطور الأول ، الطور الثاني ، والحيوانات المنوية الناضجة. لاحظ كيف أن نصف الحيوانات المنوية تحتوي على كروموسومات Y والنصف الآخر يحتوي على كروموسومات X. (الأصل- Harrington-CC: AN)

اختلال الصيغة الصبغية - التغييرات في عدد الكروموسوم

يمكن لتحليل الأنماط النووية تحديد تشوهات الكروموسومات ، بما في ذلك اختلال الصيغة الصبغية، وهو إضافة أو طرح كروموسوم من زوج من المتماثلات. وبشكل أكثر تحديدًا ، يسمى غياب عضو واحد من زوج من الكروموسومات المتجانسة أحادي (بقي واحد فقط). من ناحية أخرى ، في أ التثلث الصبغي، هناك ثلاثة ، بدلاً من اثنين (disomy) ، متجانسات لكروموسوم معين. يتم تمثيل أنواع مختلفة من اختلال الصيغة الصبغية أحيانًا بشكل رمزي ؛ لو 2 ن يرمز إلى العدد الطبيعي للكروموسومات في الخلية ، إذن 2n-1 يشير إلى monosomy و 2n + 1 يمثل التثلث الصبغي. إن إضافة أو فقدان كروموسوم كامل هو طفرة أو تغيير في النمط الجيني لخلية أو كائن حي.

أكثر أنواع اختلال الصيغة الصبغية شيوعًا في الإنسان هو التثلث الصبغي 21 (أي ثلاث نسخ من الكروموسوم 21) ، وهو أحد أسباب متلازمة داون. معظم (وليس كل) اختلال الصيغة الصبغية البشرية الأخرى قاتلة في مرحلة مبكرة من التطور الجنيني. لاحظ أن اختلال الصيغة الصبغية عادة ما يؤثر على مجموعة واحدة فقط من المتماثلات داخل النمط النووي ، وبالتالي يختلف عن تعدد الصبغيات، حيث يتم تكرار مجموعة الكروموسوم بأكملها (انظر أدناه). غالبًا ما يكون اختلال الصيغة الصبغية ضارًا ، بينما يبدو أن تعدد الصبغيات مفيد في بعض الكائنات الحية ، لا سيما العديد من أنواع النباتات الغذائية.

يمكن أن ينشأ اختلال الصيغة الصبغية بسبب أ عدم الانفصال الحدث ، وهو فشل زوج واحد على الأقل من الكروموسومات أو الكروماتيدات في الفصل أثناء الانقسام أو الانقسام الاختزالي. سيؤدي عدم الانفصال إلى توليد الأمشاج ذات الصبغيات الزائدة والمفقودة.

شذوذ الكروموسومات

تعتبر العيوب الهيكلية في الكروموسومات نوعًا آخر من التشوهات التي يمكن اكتشافها في الأنماط النووية (الشكل 2.17). وتشمل هذه العيوب عمليات الحذف الازدواجية، و انقلابات، والتي تنطوي جميعها على تغييرات في جزء من كروموسوم واحد. الإدخالات و الترجمة تتضمن اثنين من الكروموسومات غير المتجانسة. في الإدخال ، يتم نقل الحمض النووي من كروموسوم واحد إلى كروموسوم غير متماثل بطريقة أحادية الاتجاه. في النقل ، يكون نقل مقاطع الكروموسومات ثنائي الاتجاه ومتبادل - انتقال متبادل.

الشكل ( PageIndex {17} ): الانحرافات الهيكلية في الكروموسومات (Wikipedia-Zephyris-GFDL)

تؤثر العيوب الهيكلية على جزء فقط من الكروموسوم (مجموعة فرعية من الجينات) ، وبالتالي تميل إلى أن تكون أقل ضررًا من اختلال الصيغة الصبغية. في الواقع ، هناك العديد من الأمثلة على إعادة ترتيب الكروموسومات القديمة في جينومات الأنواع بما في ذلك جينومنا. قد يكون لتكرار بعض الأجزاء الصبغية الصغيرة ، على وجه الخصوص ، بعض المزايا التطورية من خلال توفير نسخ إضافية من بعض الجينات ، والتي يمكن أن تتطور بعد ذلك بطرق جديدة ، قد تكون مفيدة.

تنشأ تشوهات الكروموسومات بعدة طرق مختلفة ، يمكن إرجاع بعضها إلى أخطاء نادرة في العمليات الخلوية الطبيعية مثل تكرار الحمض النووي. كسر الكروموسوم يحدث أيضًا بشكل غير متكرر نتيجة الضرر المادي (مثل الإشعاع المؤين) ، وحركة بعض أنواع الينقولات ، وعوامل أخرى. أثناء إصلاح الكروموسوم المكسور ، يمكن إدخال عمليات الحذف والإدخال والانتقالات وحتى الانقلابات.


2.5: الأنماط النووية تصف عدد الكروموسومات وهيكلها - علم الأحياء

يشكل عزل الكروموسومات ومراقبتها المجهري أساس علم الوراثة الخلوية وهي الطريقة الأساسية التي يكتشف الأطباء من خلالها تشوهات الكروموسومات في البشر. أ النمط النووي هو عدد ومظهر الكروموسومات ، ويتضمن طولها ونمط النطاقات وموضع السنترومير. للحصول على عرض للنمط النووي الفردي & # 8217s ، يقوم علماء الخلايا بتصوير الكروموسومات ثم قص كل كروموسوم ولصقه في مخطط ، أو كاريوجرام، المعروف أيضًا باسم إيديوغرام (الشكل 1).

الشكل 1. هذا النمط النووي من أنثى الإنسان. لاحظ أن الكروموسومات المتجانسة لها نفس الحجم ولها نفس مواضع السنترومير وأنماط النطاقات. سيكون لدى الذكر البشري زوج كروموسوم XY بدلاً من XX الموضح. (الائتمان: أندرياس بلوزر وآخرون)

في نوع معين ، يمكن تحديد الكروموسومات من خلال عددها وحجمها وموضع السنترومير ونمط النطاقات. في النمط النووي البشري ، جسيمات جسمية أو & # 8220 كروموسومات الجسم & # 8221 (جميع الكروموسومات غير الجنسية) يتم تنظيمها بشكل عام بترتيب تقريبي للحجم من الأكبر (كروموسوم 1) إلى الأصغر (كروموسوم 22). الكروموسومات X و Y ليستا جسمية. ومع ذلك ، فإن الكروموسوم 21 هو في الواقع أقصر من الكروموسوم 22. وقد تم اكتشاف هذا بعد تسمية متلازمة داون بالتثلث الصبغي 21 ، مما يعكس كيف ينتج هذا المرض عن امتلاك كروموسوم 21 إضافي (ثلاثة في المجموع). لعدم الرغبة في تغيير اسم هذا المرض المهم ، احتفظ الكروموسوم 21 بترقيمه ، على الرغم من وصفه لأقصر مجموعة من الكروموسومات. يمكن تحديد الكروموسوم & # 8220arms & # 8221 الإسقاط من أي من طرفي السنترومير على أنه قصير أو طويل ، اعتمادًا على أطوالها النسبية. يتم اختصار الذراع القصيرة ص (لـ & # 8220petite & # 8221) ، بينما يتم اختصار الذراع الطويلة ف (لأنه يتبع & # 8220p & # 8221 أبجديًا). يتم تقسيم كل ذراع بشكل إضافي ويشار إليها برقم. باستخدام نظام التسمية هذا ، يمكن وصف المواقع على الكروموسومات باستمرار في الأدبيات العلمية.

يستخدم علماء الوراثة Karyograms لتحديد الانحرافات الصبغية

على الرغم من الإشارة إلى مندل على أنه & # 8220 والد علم الوراثة الحديث ، & # 8221 ، فقد أجرى تجاربه بدون أي من الأدوات التي يستخدمها علماء الوراثة اليوم بشكل روتيني. إحدى هذه التقنيات الخلوية القوية هي التنميط النووي ، وهي طريقة يمكن من خلالها التعرف على السمات المميزة للشذوذات الصبغية من خلية واحدة. لمراقبة النمط النووي للفرد ، يتم جمع خلايا الشخص (مثل خلايا الدم البيضاء) أولاً من عينة الدم أو الأنسجة الأخرى. في المختبر ، يتم تحفيز الخلايا المعزولة لبدء الانقسام النشط. ثم يتم تطبيق مادة كيميائية تسمى الكولشيسين على الخلايا لاحتجاز الكروموسومات المكثفة في الطور الطوري. ثم يتم تصنيع الخلايا لتنتفخ باستخدام محلول ناقص التوتر بحيث تتباعد الكروموسومات. أخيرًا ، يتم الاحتفاظ بالعينة في مثبت ويتم تطبيقها على شريحة.

يقوم عالم الوراثة بعد ذلك بتلطيخ الكروموسومات بأحد الأصباغ المتعددة لتصور أفضل لأنماط النطاقات المتميزة والقابلة للتكاثر لكل زوج كروموسوم. بعد التلوين ، يتم عرض الكروموسومات باستخدام مجهر المجال الساطع. اختيار البقعة الشائع هو بقعة جيمسا. ينتج عن تلطيخ Giemsa ما يقرب من 400-800 نطاق (من الحمض النووي الملفوف بإحكام والبروتينات المكثفة) مرتبة على طول جميع أزواج الكروموسومات الـ 23 التي يمكن لعالم الوراثة المتمرس تحديد كل نطاق. بالإضافة إلى أنماط النطاقات ، يتم تحديد الكروموسومات بشكل أكبر على أساس الحجم وموقع السنترومير. للحصول على التصوير الكلاسيكي للنمط النووي حيث يتم محاذاة أزواج الكروموسومات المتجانسة بالترتيب العددي من الأطول إلى الأقصر ، يحصل عالم الوراثة على صورة رقمية ، ويحدد كل كروموسوم ، ويرتب الكروموسومات يدويًا في هذا النمط (الشكل 1).

في أبسط صوره ، قد يكشف مخطط karyogram عن تشوهات وراثية يكون فيها الفرد لديه عدد كبير جدًا أو قليل جدًا من الكروموسومات لكل خلية. ومن الأمثلة على ذلك متلازمة داون ، والتي يتم تحديدها بواسطة نسخة ثالثة من الكروموسوم 21 ، ومتلازمة تيرنر ، والتي تتميز بوجود كروموسوم X واحد فقط في النساء بدلاً من الكروموسوم العاديين. يمكن لعلماء الوراثة أيضًا تحديد عمليات الحذف الكبيرة أو عمليات إدخال الحمض النووي. على سبيل المثال ، يتم تحديد متلازمة جاكوبسن - التي تتضمن سمات وجه مميزة بالإضافة إلى عيوب القلب والنزيف - من خلال حذف الكروموسوم 11. وأخيرًا ، يمكن للنمط النووي تحديد عمليات الانتقال ، والتي تحدث عندما تنكسر قطعة من المادة الوراثية من كروموسوم واحد وتعيد الالتصاق لكروموسوم آخر. تتورط الانتقالات في بعض أنواع السرطان ، بما في ذلك ابيضاض الدم النقوي المزمن.

خلال فترة Mendel & # 8217s ، كانت الوراثة مفهومًا مجردًا لا يمكن الاستدلال عليه إلا من خلال أداء تقاطعات ومراقبة السمات التي يعبر عنها الأبناء. من خلال مراقبة مخطط karyogram ، يمكن لعلماء الوراثة اليوم & # 8217s تصور التركيب الكروموسومي للفرد لتأكيد أو التنبؤ بالتشوهات الجينية في النسل ، حتى قبل الولادة.


محتويات

لوحظت الكروموسومات لأول مرة في الخلايا النباتية بواسطة كارل فيلهلم فون نجيلي في عام 1842. وقد وصف فالتر فليمنج ، مكتشف الانقسام الفتيلي ، سلوكها في الخلايا الحيوانية (السمندل) في عام 1882. صاغ الاسم عالم تشريح ألماني آخر ، هاينريش فون فالداير في 1888. إنها لاتينية جديدة من اليونانية القديمة κάρυον كاريونو "النواة" و "البذور" أو "النواة" و τύπος الأخطاء المطبعية، "الشكل العام")

حدثت المرحلة التالية بعد تطور علم الوراثة في أوائل القرن العشرين ، عندما تم تقدير أن الكروموسومات (التي يمكن ملاحظتها من خلال النمط النووي) كانت حاملة الجينات. يبدو أن Lev Delaunay [ru] في عام 1922 كان أول شخص حدد النمط النووي على أنه المظهر الظاهري للكروموسومات الجسدية ، على عكس محتوياتها الجينية. [6] [7] يمكن تتبع التاريخ اللاحق للمفهوم في أعمال سي دي دارلينجتون [8] ومايكل جي دي وايت. [2] [9]

استغرق التحقيق في النمط النووي البشري سنوات عديدة لتسوية السؤال الأساسي: كم عدد الكروموسومات التي تحتويها الخلية البشرية العادية ثنائية الصبغيات؟ [10] في عام 1912 ، أعلن هانز فون وينيوارت عن وجود 47 كروموسومًا في الحيوانات المنوية و 48 كروموسومًا في أووجونيا ، واختتمت آلية تحديد الجنس XX / XO. [11] الرسام في عام 1922 لم يكن متأكدًا مما إذا كان مضاعف البشر يبلغ 46 أو 48 ، في البداية يفضل 46 ، [12] لكنه راجع رأيه من 46 إلى 48 ، وأصر بشكل صحيح على أن البشر لديهم نظام XX / XY. [13] بالنظر إلى تقنيات العصر ، كانت هذه النتائج رائعة.

وجد جو هين تجيو العامل في مختبر ألبرت ليفان [14] أن عدد الكروموسومات هو 46 باستخدام التقنيات الجديدة المتاحة في ذلك الوقت:

  1. استخدام الخلايا في زراعة الأنسجة
  2. معالجة الخلايا في محلول ناقص التوتر ، مما يؤدي إلى تضخمها وينتشر الكروموسومات
  3. إيقاف الانقسام الفتيلي في الطور الفوقي بمحلول الكولشيسين
  4. سحق التحضير على الشريحة دفع الكروموسومات إلى مستوى واحد
  5. تقطيع صورة مجهرية وترتيب النتيجة في مخطط karyogram لا جدال فيه.

تم العمل في عام 1955 ، وتم نشره في عام 1956. يشتمل النمط النووي للإنسان على 46 كروموسومًا فقط. [15] [16] تمتلك القردة العليا الأخرى 48 كروموسومًا. من المعروف الآن أن الكروموسوم البشري 2 هو نتيجة اندماج من طرف إلى طرف لاثنين من كروموسومات الأسلاف. [17] [18]

تحرير تلطيخ

أصبحت دراسة الأنماط النووية ممكنة عن طريق التلوين. عادة ، يتم وضع صبغة مناسبة ، مثل Giemsa ، [19] بعد أن يتم إيقاف الخلايا أثناء انقسام الخلية بواسطة محلول الكولشيسين عادةً في الطور الطوري أو الطور الأول عندما يتم تكثيفه بشكل كبير. من أجل أن تلتصق بقعة جيمسا بشكل صحيح ، يجب هضم جميع البروتينات الصبغية وإزالتها. بالنسبة للبشر ، يتم استخدام خلايا الدم البيضاء بشكل متكرر لأنه يتم حثها بسهولة على الانقسام والنمو في زراعة الأنسجة. [20] في بعض الأحيان يمكن إجراء الملاحظات على الخلايا غير المنقسمة (الطور البيني). يمكن تحديد جنس الجنين الذي لم يولد بعد بملاحظة خلايا الطور البيني (انظر التوسط السلوي وجسم بار).

تحرير الملاحظات

عادة ما تتم ملاحظة ومقارنة ست خصائص مختلفة للأنماط النووية: [21]

  1. الاختلافات في الأحجام المطلقة للكروموسومات. يمكن أن تختلف الكروموسومات في الحجم المطلق بمقدار عشرين ضعفًا بين الأجناس من نفس العائلة. على سبيل المثال ، البقوليات لوتس تينوس و Vicia faba لكل منها ستة أزواج من الكروموسومات ، حتى الآن خامسا فابا الكروموسومات أكبر بعدة مرات. ربما تعكس هذه الاختلافات كميات مختلفة من تكرار الحمض النووي.
  2. الاختلافات في موقع السنتروميرات. ربما جاءت هذه الاختلافات من خلال الترجمة.
  3. الاختلافات في الحجم النسبي للكروموسومات. ربما نشأت هذه الاختلافات من التبادل القطاعي للأطوال غير المتكافئة.
  4. الاختلافات في العدد الأساسي للكروموسومات. يمكن أن تكون هذه الاختلافات ناتجة عن عمليات نقل غير متكافئة متتالية أدت إلى إزالة جميع المواد الجينية الأساسية من الكروموسوم ، مما يسمح بفقدانها دون عقاب على الكائن الحي (فرضية الخلع) أو من خلال الاندماج. البشر لديهم زوج كروموسومات أقل من القردة العليا. يبدو أن الكروموسوم البشري 2 قد نتج عن اندماج اثنين من كروموسومات الأجداد ، وقد تم نقل العديد من جينات هذين الكروموسومين الأصليين إلى كروموسومات أخرى.
  5. الاختلافات في عدد وموقع الأقمار الصناعية. الأقمار الصناعية هي أجسام صغيرة متصلة بالكروموسوم بخيط رفيع.
  6. الاختلافات في درجة وتوزيع المناطق غير المتجانسة. بقع الهيتروكروماتين أغمق من البقع الحقيقية. هي معبأة الهيتروكروماتين بشكل أكثر إحكاما. يتكون الهيتروكروماتين أساسًا من تسلسل الحمض النووي غير النشط وراثيًا والمتكرر بالإضافة إلى احتوائه على كمية أكبر من أزواج Adenine-Thymine. عادة ما يكون Euchromatin تحت النسخ النشط والبقع أخف بكثير لأنه أقل تقاربًا مع بقعة giemsa. [22] تحتوي مناطق الكروماتين الحقيقي على كميات أكبر من أزواج الجوانين والسيتوزين. تسمى تقنية التلوين باستخدام تلطيخ giemsa G banding وبالتالي تنتج "G-Bands" النموذجية. [22]

لذلك قد يتضمن الحساب الكامل للنمط النووي عدد الكروموسومات ونوعها وشكلها ونطاقاتها ، بالإضافة إلى المعلومات الوراثية الخلوية الأخرى.

  1. بين الجنسين ،
  2. بين خط الجراثيم والسوما (بين الأمشاج وبقية الجسم) ،
  3. بين أفراد المجتمع (تعدد الأشكال الكروموسوم) ،
  4. في التخصص الجغرافي ، و
  5. في الفسيفساء أو الأفراد غير الطبيعيين. [9]

تحرير النمط النووي البشري

تحتوي الأنماط البشرية النموذجية على 22 زوجًا من الكروموسومات الجسمية وزوجًا واحدًا من الكروموسومات الجنسية (الجسيمات).تحتوي الأنماط النووية الأكثر شيوعًا للإناث على اثنين من الكروموسومات X ويُشار إليها بـ 46 ، وعادة ما يكون لدى الذكور XX كروموسوم X و Y يرمزان إلى 46 ، XY. ما يقرب من 1.7 ٪ من البشر هم من ثنائيي الجنس ، أحيانًا بسبب الاختلافات في الكروموسومات الجنسية. [23] [24] [ مصدر غير موثوق ]

بعض الاختلافات في النمط النووي ، سواء كانت وراثية أو جسيمات ، تسبب تشوهات في النمو.

على الرغم من أن تكرار ونسخ الحمض النووي معياري للغاية في حقيقيات النوى ، لا يمكن قول الشيء نفسه بالنسبة لأنماطها النووية ، والتي تكون شديدة التباين. هناك تباين بين الأنواع في عدد الكروموسومات ، وفي التنظيم التفصيلي ، على الرغم من بنائها من نفس الجزيئات الكبيرة. يوفر هذا الاختلاف الأساس لمجموعة من الدراسات في علم الخلايا التطوري.

في بعض الحالات ، هناك تباين كبير داخل الأنواع. في مراجعة ، استنتج جودفري وماسترز:

من وجهة نظرنا ، من غير المحتمل أن تكون إحدى العمليات أو الأخرى مسؤولة بشكل مستقل عن مجموعة واسعة من هياكل النمط النووي التي يتم ملاحظتها. ولكن ، عند استخدامها بالاقتران مع بيانات التطور الوراثي الأخرى ، قد يساعد الانشطار النووي في تفسير الاختلافات الدراماتيكية في الأرقام ثنائية الصيغة الصبغية بين الأنواع ذات الصلة الوثيقة ، والتي كانت في السابق غير قابلة للتفسير. [25]

على الرغم من معرفة الكثير عن الأنماط النووية على المستوى الوصفي ، ومن الواضح أن التغييرات في تنظيم النمط النووي كان لها تأثيرات على المسار التطوري للعديد من الأنواع ، إلا أنه من غير الواضح تمامًا ما قد تكون عليه الأهمية العامة.

لدينا فهم ضعيف جدًا لأسباب تطور النمط النووي ، على الرغم من العديد من التحقيقات الدقيقة. الأهمية العامة لتطور النمط النووي غامضة.

التغييرات أثناء التطوير تحرير

بدلاً من كبت الجينات المعتاد ، تدخل بعض الكائنات الحية للتخلص على نطاق واسع من الهيتروكروماتين ، أو أنواع أخرى من التعديل المرئي للنمط النووي.

  • القضاء على الكروموسوم. في بعض الأنواع ، كما هو الحال في العديد من الذباب الخيالي ، يتم التخلص من الكروموسومات بأكملها أثناء التطور. [27]
  • تناقص الكروماتين (الأب المؤسس: ثيودور بوفيري). في هذه العملية ، توجد في بعض مجدافيات الأرجل والديدان المستديرة مثل اسكاريس سووم، أجزاء من الكروموسومات يتم التخلص منها في خلايا معينة. هذه العملية عبارة عن إعادة ترتيب للجينوم منظم بعناية حيث يتم بناء تيلوميرات جديدة وفقدان بعض مناطق الكروماتين المتغايرة. [28] [29] في A. suum، كل سلائف الخلايا الجسدية تخضع لنقص الكروماتين. [30]. يحدث تعطيل كروموسوم X واحد أثناء التطور المبكر للثدييات (انظر جسم البر وتعويض الجرعة). في الثدييات المشيمية ، يكون التثبيط عشوائيًا بين الاثنين Xs وبالتالي فإن أنثى الثدييات عبارة عن فسيفساء فيما يتعلق بالكروموسومات X الخاصة بها. في العمليات الجراحية يكون دائمًا الأب X هو الذي يتم تعطيله. في إناث البشر ، تفلت حوالي 15٪ من الخلايا الجسدية من التعطيل ، [31] ويختلف عدد الجينات المصابة على الكروموسوم X المعطل بين الخلايا: في الخلايا الليفية يهرب حوالي 25٪ من الجينات الموجودة في جسم بار من التعطيل. [32]

عدد الكروموسومات في مجموعة تحرير

ومن الأمثلة الرائعة على التباين بين الأنواع وثيقة الصلة بالموضوع Muntjac ، الذي تم بحثه بواسطة Kurt Benirschke و Doris Wurster. الرقم الثنائي للمنتجق الصيني ، Muntiacus reevesi، وجد أنه 46 ، وكلها مركزية عن بُعد. عندما نظروا إلى النمط النووي للمنتجاك الهندي وثيق الصلة ، منتقك منتجق، لقد اندهشوا عندما وجدوا أنه يحتوي على أنثى = 6 ، ذكر = 7 كروموسومات. [33]

هم ببساطة لا يستطيعون تصديق ما رأوه. ظلوا صامتين لمدة عامين أو ثلاثة لأنهم اعتقدوا أن هناك خطأ ما في زراعة الأنسجة. لكن عندما حصلوا على عيّنتين أخريين أكدوا [النتائج التي توصلوا إليها].

عدد الكروموسومات في النمط النووي بين الأنواع غير المرتبطة (نسبيًا) متغير بشكل كبير. السجل المنخفض يحتفظ به الديدان الخيطية باراسكاريس أحادي التكافؤ، حيث العدد الفردي n = 1 والنملة: Myrmecia Pilosula. [34] سيكون الرقم القياسي العالي في مكان ما بين السرخس ، مع لسان الأفعى سرخس Ophioglossum في المقدمة بمتوسط ​​1262 كروموسوم. [35] قد تكون الحفش قصير الأنف هو أعلى نتيجة للحيوانات أسيبنسر بريفيروستروم عند 372 كروموسوم. [36] إن وجود الكروموسومات الزائدة أو B يعني أن عدد الكروموسومات يمكن أن يختلف حتى ضمن مجموعة سكانية مختلطة ومثال آخر ، على الرغم من أنه في هذه الحالة لن يتم اعتبارهم أفرادًا عاديين من السكان.

تعديل الرقم الأساسي

الرقم الأساسي ، FN، من النمط النووي هو عدد أذرع الكروموسومات الرئيسية المرئية لكل مجموعة من الكروموسومات. [37] [38] وهكذا ، FN ≤ ​​2 x 2n ، الاختلاف يعتمد على عدد الكروموسومات التي تعتبر ذات ذراع واحد (acrocentric أو عن بعد). يمتلك البشر FN = 82 ، [39] نظرًا لوجود خمسة أزواج من الكروموسوم acrocentric: 13 ، 14 ، 15 ، 21 ، و 22 (كروموسوم Y البشري هو أيضًا acrocentric). الرقم الجسدي الأساسي أو العدد الأساسي للصبغي الجسدي ، FNa [40] أو AN، [41] من النمط النووي هو عدد أذرع الكروموسومات الرئيسية المرئية لكل مجموعة من الجسيمات الذاتية (الكروموسومات غير المرتبطة بالجنس).

تحرير بلويدي

Ploidy هو عدد المجموعات الكاملة من الكروموسومات في الخلية.

    ، حيث يوجد أكثر من مجموعتين من الكروموسومات المتجانسة في الخلايا ، تحدث بشكل رئيسي في النباتات. لقد كان له أهمية كبيرة في تطور النبات وفقًا لستيبينز. [42] [43] [44] [45] قدرت Stebbins نسبة النباتات المزهرة متعددة الصبغيات بما يتراوح بين 30 و 35٪ ، ولكن المتوسط ​​أعلى بكثير في الحشائش ، حوالي 70٪. [46] تعد تعدد الصبغيات في النباتات السفلية (السراخس ، ذيل الحصان و psilotales) شائعة أيضًا ، وقد وصلت بعض أنواع السراخس إلى مستويات تعدد الصبغيات أعلى بكثير من أعلى المستويات المعروفة في النباتات المزهرة.

تعد تعدد الصبغيات في الحيوانات أقل شيوعًا ، لكنها كانت مهمة في بعض المجموعات. [47]

تُعرف السلسلة متعددة الصيغ الصبغية في الأنواع ذات الصلة والتي تتكون بالكامل من مضاعفات رقم أساسي واحد باسم euploid.

    ، حيث يكون أحد الجنسين ثنائي الصيغة الصبغية ، والآخر أحادي العدد. إنه ترتيب شائع في غشائيات الأجنحة ، وفي بعض المجموعات الأخرى. يحدث عندما تتوقف الخلايا في الأنسجة المتمايزة البالغة عن الانقسام عن طريق الانقسام الفتيلي ، لكن النواة تحتوي على أكثر من العدد الجسدي الأصلي للكروموسومات. [48] ​​في نهاية (الانتباذ البطاني أو التكرار الداخلي) تخضع الكروموسومات في نواة "الراحة" لعملية مضاعفة ، وتنفصل الكروموسومات الابنة عن بعضها البعض داخل متصلالغشاء النووي. [49]
    في كثير من الحالات ، تحتوي نوى الصبغيات الداخلية على عشرات الآلاف من الكروموسومات (والتي لا يمكن عدها بالضبط). لا تحتوي الخلايا دائمًا على مضاعفات دقيقة (قوى من اثنين) ، وهذا هو السبب في أن التعريف البسيط "زيادة في عدد مجموعات الكروموسومات الناتجة عن النسخ المتماثل دون انقسام الخلية" ليس دقيقًا تمامًا.
    قد تكون هذه العملية (التي تمت دراستها بشكل خاص في الحشرات وبعض النباتات العليا مثل الذرة) استراتيجية تنموية لزيادة إنتاجية الأنسجة النشطة للغاية في التخليق الحيوي. [50]
    تحدث هذه الظاهرة بشكل متقطع في جميع أنحاء مملكة حقيقيات النوى من الأوليات إلى البشر ، فهي متنوعة ومعقدة ، وتخدم التمايز والتشكل بعدة طرق. [51]
  • انظر palaeopolyploidy للتحقيق في ازدواج النمط النووي القديم.

تحرير اختلال الصيغة الصبغية

اختلال الصيغة الصبغية هو الحالة التي لا يكون فيها عدد الكروموسومات في الخلايا هو الرقم النموذجي للأنواع. قد يؤدي هذا إلى حدوث خلل في الكروموسوم مثل زيادة الكروموسوم أو فقد واحد أو أكثر من الكروموسومات. عادة ما تسبب الشذوذ في عدد الكروموسوم خلل في النمو. ومن الأمثلة على ذلك متلازمة داون ومتلازمة تيرنر.

قد يحدث اختلال الصيغة الصبغية أيضًا داخل مجموعة من الأنواع وثيقة الصلة. الأمثلة الكلاسيكية في النباتات هي الجنس كريبس، حيث تشكل الأرقام المشيمية (= أحادية العدد) المتسلسلة x = 3 و 4 و 5 و 6 و 7 و زعفران، حيث يتم تمثيل كل رقم من x = 3 إلى x = 15 بنوع واحد على الأقل. تُظهر الأدلة من مختلف الأنواع أن اتجاهات التطور قد سارت في اتجاهات مختلفة في مجموعات مختلفة. [52] في الرئيسيات ، تمتلك القردة العليا 24x2 كروموسوم بينما لدى البشر 23x2. يتكون الكروموسوم البشري 2 من اندماج كروموسومات الأسلاف ، مما يقلل العدد. [53]

تحرير تعدد الأشكال الكروموسومات

بعض الأنواع متعددة الأشكال لأشكال هيكلية كروموسوم مختلفة. [54] قد يرتبط الاختلاف الهيكلي بأعداد مختلفة من الكروموسومات في أفراد مختلفين ، والتي تحدث في خنفساء الدعسوقة وصمة عار الشيلوكور، بعض فرس النبي من الجنس أميليس, [ بحاجة لمصدر ] الزبابة الأوروبية سوركس أرينوس. [55] هناك بعض الأدلة من حالة الرخويات التايلانديين لابيلوس (ولد الكلب) على ساحل بريتاني ، حيث يتكيف الكروموسومان مع بيئات مختلفة. [56]

أشجار الأنواع تحرير

الدراسة التفصيلية لنطاقات الكروموسومات في الحشرات ذات الكروموسومات متعددة الخطوط يمكن أن تكشف عن العلاقات بين الأنواع ذات الصلة الوثيقة: المثال الكلاسيكي هو دراسة ربط الكروموسومات في درووفيليد هاواي بواسطة هامبتون إل كارسون.

في حوالي 6500 ميل مربع (17000 كم 2) ، تمتلك جزر هاواي المجموعة الأكثر تنوعًا من الذباب الفلاسفة في العالم ، والتي تعيش من الغابات المطيرة إلى المروج الفرعية. عادة ما يتم تخصيص ما يقرب من 800 نوع من أنواع drosophilid من هاواي إلى جنسين ، ذبابة الفاكهة و سكابتوميزا، في عائلة ذبابة الفاكهة.

أتاح الربط متعدد الخطوط لمجموعة `` جناح الصورة '' ، وهي المجموعة الأكثر دراسة من drosophilids في هاواي ، لكارسون العمل على الشجرة التطورية قبل وقت طويل من أن يكون تحليل الجينوم ممكنًا. بمعنى ما ، تكون الترتيبات الجينية مرئية في أنماط النطاقات لكل كروموسوم. تتيح إعادة ترتيب الكروموسومات ، وخاصة الانقلابات ، معرفة الأنواع وثيقة الصلة.

النتائج واضحة. عند رسم الانقلابات في شكل شجرة (وبمعزل عن جميع المعلومات الأخرى) ، تظهر "تدفق" واضح للأنواع من الجزر الأقدم إلى الجزر الأحدث. هناك أيضًا حالات استعمار تعود إلى الجزر القديمة ، وتخطي الجزر ، لكنها أقل تكرارًا. باستخدام التأريخ K-Ar ، تعود الجزر الحالية إلى 0.4 مليون سنة مضت (ميا) (ماونا كيا) إلى 10 أمتار (نيكر). أقدم عضو في أرخبيل هاواي لا يزال فوق البحر هو Kure Atoll ، والذي يمكن أن يعود تاريخه إلى 30 عامًا. الأرخبيل نفسه (الذي تنتجه صفيحة المحيط الهادئ التي تتحرك فوق بقعة ساخنة) كان موجودًا لفترة أطول ، على الأقل في العصر الطباشيري. الجزر السابقة الآن تحت البحر (جوت) تشكل سلسلة جبال الإمبراطور البحرية. [57]

كل من السكان الأصليين ذبابة الفاكهة و سكابتوميزا يبدو أن الأنواع في هاواي قد انحدرت من نوع أسلاف واحد استعمر الجزر ، ربما قبل 20 مليون سنة. تم تحفيز الإشعاع التكيفي اللاحق بسبب نقص المنافسة ومجموعة متنوعة من المنافذ. على الرغم من أنه من الممكن أن تستعمر أنثى حامل واحدة جزيرة ، فمن المرجح أن تكون مجموعة من نفس النوع. [58] [59] [60] [61]

هناك حيوانات ونباتات أخرى في أرخبيل هاواي خضعت لإشعاعات تكيفية مماثلة ، وإن كانت أقل إثارة. [62] [63]

تحرير نطاقات الكروموسوم

تعرض الكروموسومات نمطًا شريطيًا عند معالجتها ببعض البقع. العصابات هي خطوط متناوبة فاتحة وداكنة تظهر على طول الكروموسومات. تُستخدم أنماط النطاقات الفريدة لتحديد الكروموسومات وتشخيص الانحرافات الصبغية ، بما في ذلك تكسر الكروموسومات أو الفقد أو الازدواجية أو الانتقال أو الأجزاء المقلوبة. تنتج مجموعة من علاجات الكروموسوم المختلفة مجموعة من أنماط النطاقات: نطاقات G ، ونطاقات R ، ونطاقات C ، ونطاقات Q ، ونطاقات T ، ونطاقات NOR.

أنواع النطاقات تحرير

يستخدم علم الوراثة الخلوية عدة تقنيات لتصور جوانب مختلفة من الكروموسومات: [20]

    يتم الحصول عليها بصبغة Giemsa بعد هضم الكروموسومات مع التربسين. ينتج عنه سلسلة من العصابات ذات الألوان الفاتحة والداكنة - تميل المناطق المظلمة إلى أن تكون متغايرة اللون ومتأخرة التكاثر وغنية بـ AT. تميل مناطق الضوء إلى أن تكون متجانسة اللون ، وتتكاثر مبكرًا وغنية بالـ GC. ستنتج هذه الطريقة عادة 300-400 نطاق في الجينوم البشري الطبيعي.
  • R-banding هو عكس G-banding (R تعني "معكوس"). المناطق المظلمة متجانسة اللون (مناطق غنية بالجوانين والسيتوزين) والمناطق الساطعة متغايرة اللون (مناطق غنية بالثيمين والأدينين).
  • C-banding: يرتبط Giemsa بالكروماتين التأسيسي ، لذا فهو يلوث السنتروميرات. الاسم مشتق من المركزية أو التكوينية الهيتروكروماتين. تخضع المستحضرات لتمسخ القلوية قبل تلطيخها مما يؤدي إلى تنقية شبه كاملة من الحمض النووي. بعد غسل المسبار ، يتم إعادة تشكيل الحمض النووي المتبقي مرة أخرى وتلطيخه بمحلول Giemsa المكون من الميثيلين اللازوردي والبنفسجي الميثيلين والأزرق الميثيلين والأيوزين. يربط الهيتروكروماتين الكثير من الصبغة ، بينما تمتص باقي الكروموسومات القليل منها فقط. أثبت الترابط C أنه مناسب بشكل خاص لتوصيف الكروموسومات النباتية.
  • Q-banding هو نمط فلوري تم الحصول عليه باستخدام quinacrine للتلوين. نمط النطاقات مشابه جدًا لتلك التي تظهر في G-banding. يمكن التعرف عليها من خلال مضان أصفر متفاوت الشدة. معظم جزء من الحمض النووي الملون هو الكروماتين المتغاير. Quinacrin (atebrin) يربط كلتا المنطقتين الغنيتين بـ AT و GC ، لكن فقط مركب AT-quinacrin-fluoresces. نظرًا لأن المناطق الغنية بـ AT أكثر شيوعًا في الهيتروكروماتين منه في كروماتين حقيقي ، يتم تمييز هذه المناطق بشكل تفضيلي. تعكس الكثافة المختلفة للنطاقات المفردة المحتويات المختلفة لـ AT. تؤدي الفلوروكرومات الأخرى مثل DAPI أو Hoechst 33258 أيضًا إلى أنماط مميزة وقابلة للتكاثر. كل واحد منهم ينتج نمطه المحدد. بمعنى آخر: خصائص الروابط وخصوصية الفلوروكرومات لا تستند حصريًا إلى تقاربها مع المناطق الغنية بـ AT. بدلاً من ذلك ، يؤثر توزيع AT وربط AT مع جزيئات أخرى مثل الهستونات ، على سبيل المثال ، على خصائص الارتباط للكرومات الفلورية.
  • T-banding: تصور التيلوميرات.
  • تلطيخ الفضة: تلطخ نترات الفضة البروتين المرتبط بالمنطقة النواة. ينتج عن هذا منطقة مظلمة حيث يتم ترسيب الفضة ، مما يدل على نشاط جينات الرنا الريباسي داخل NOR.

تحرير علم الوراثة الخلوية الكلاسيكي

في النمط النووي "الكلاسيكي" (مصور) ، صبغة ، في كثير من الأحيان Giemsa (G- النطاقات)يستخدم الميباكرين (quinacrine) في كثير من الأحيان لتلطيخ العصابات الموجودة على الكروموسومات. يعتبر Giemsa خاصًا بمجموعات الفوسفات في الحمض النووي. الكيناكرين يرتبط بالمناطق الغنية بالأدينين الثايمين. يحتوي كل كروموسوم على نمط نطاقات مميز يساعد على تحديد كل من الكروموسومات في الزوج سيكون لهما نفس نمط النطاقات.

يتم ترتيب الأنماط النووية بحيث يكون الذراع القصير للكروموسوم في الأعلى والذراع الطويل في الأسفل. بعض الأنماط النووية تسمي الأذرع القصيرة والطويلة ص و ف، على التوالى. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إعطاء المناطق المصبوغة بشكل مختلف والمناطق الفرعية تسميات عددية من القريبة إلى البعيدة على أذرع الكروموسوم. على سبيل المثال ، تتضمن متلازمة Cri du chat حذفًا للذراع القصير للكروموسوم 5. وهو مكتوب على الشكل 46 ، XX ، 5p-. المنطقة الحرجة لهذه المتلازمة هي حذف p15.2 (الموضع على الكروموسوم) ، والتي تتم كتابتها كـ 46 ، XX ، ديل (5) (ص 15.2). [64]

تحرير FISH متعدد الألوان (mFISH) والنمط النووي الطيفي (تقنية SKY)

تعد تقنية FISH متعددة الألوان والتنميط النووي الطيفي الأقدم تقنيات خلوية جزيئية تُستخدم في نفس الوقت لتصور جميع أزواج الكروموسومات في كائن حي بألوان مختلفة. تصنع المجسات ذات العلامات الفلورية لكل كروموسوم عن طريق وسم الحمض النووي الخاص بالكروموسوم مع الفلوروفورات المختلفة. نظرًا لوجود عدد محدود من الفلوروفورات المتميزة طيفيًا ، يتم استخدام طريقة وضع العلامات التوافقية لتوليد العديد من الألوان المختلفة. يتم التقاط مجموعات الفلوروفور وتحليلها بواسطة مجهر مضان باستخدام ما يصل إلى 7 مرشحات مضان ضيقة النطاق أو ، في حالة التنميط النووي الطيفي ، باستخدام مقياس تداخل متصل بمجهر مضان. في حالة صورة mFISH ، يتم استبدال كل مجموعة من الأشكال الفلورية من الصور الأصلية الناتجة بلون زائف في برنامج تحليل صور مخصص. وبالتالي ، يمكن تصور وتحديد الكروموسومات أو أقسام الكروموسومات ، مما يسمح بتحليل إعادة ترتيب الكروموسومات. [65] في حالة التنميط النووي الطيفي ، يخصص برنامج معالجة الصور لونًا زائفًا لكل مجموعة مختلفة طيفيًا ، مما يسمح بتصور الكروموسومات الملونة بشكل فردي. [66]

يستخدم FISH متعدد الألوان لتحديد الانحرافات الهيكلية للكروموسومات في الخلايا السرطانية وغيرها من الحالات المرضية عندما لا يكون ربط Giemsa أو التقنيات الأخرى دقيقة بما فيه الكفاية.

تحرير التنميط النووي الرقمي

التنميط النووي الرقمي هي تقنية تستخدم لتحديد عدد نسخ الحمض النووي على مقياس الجينوم. يتم عزل وتعداد التسلسلات القصيرة للحمض النووي من مواقع محددة في جميع أنحاء الجينوم. [67] تُعرف هذه الطريقة أيضًا باسم التنميط النووي الافتراضي.

يمكن أن تكون تشوهات الكروموسومات عددية ، كما هو الحال في وجود كروموسومات إضافية أو مفقودة ، أو هيكلية ، كما هو الحال في الكروموسوم المشتق ، أو عمليات النقل ، أو الانقلاب ، أو الحذف على نطاق واسع أو الازدواجية. غالبًا ما تحدث التشوهات العددية ، والمعروفة أيضًا باسم اختلال الصيغة الصبغية ، نتيجة عدم الانفصال أثناء الانقسام الاختزالي في تكوين تثلث الصبغي المشيج ، حيث توجد ثلاث نسخ من الكروموسوم بدلاً من النسختين المعتادتين ، وهي تشوهات عددية شائعة. غالبًا ما تنشأ التشوهات الهيكلية من أخطاء في إعادة التركيب المتماثل. يمكن أن يحدث كلا النوعين من التشوهات في الأمشاج ، وبالتالي سيكونان موجودين في جميع خلايا جسم الشخص المصاب ، أو يمكن أن يحدث أثناء الانقسام ويؤدي إلى فرد فسيفساء وراثي لديه بعض الخلايا الطبيعية وبعض الخلايا غير الطبيعية.

في البشر تحرير

تشمل تشوهات الكروموسومات التي تؤدي إلى المرض لدى البشر

    ينتج عن كروموسوم X واحد (45 ، X أو 45 ، X0). ، أكثر أمراض الكروموسومات الذكرية شيوعًا ، والمعروف باسم 47 ، XXY ، ناتج عن مرض إضافي X كروموسوم. ينتج عن تثلث الصبغي (ثلاث نسخ) من الكروموسوم 18. ، وهو مرض كروموسومي شائع ، وينتج عن تثلث الصبغي للكروموسوم 21. وينتج عن تثلث الصبغي للكروموسوم 13. ، ويعتقد أنه التثلث الصبغي الرابع الأكثر شيوعًا ، ولديه العديد من الأفراد المصابين لفترة طويلة ولكن فقط في شكل آخر غير التثلث الصبغي الكامل ، مثل متلازمة التثلث الصبغي 9p أو التثلث الصبغي 9 الفسيفسائي. غالبًا ما تعمل بشكل جيد ، ولكنها تميل إلى مشكلة في الكلام.
  • كما تم توثيق التثلث الصبغي 8 والتثلث الصبغي 16 ، على الرغم من أنهما لا يعيشان حتى الولادة بشكل عام.

تنشأ بعض الاضطرابات من فقدان جزء فقط من كروموسوم واحد ، بما في ذلك


ما هو النمط النووي غير الطبيعي

النمط النووي غير الطبيعي هو النمط النووي مع التغيرات في عدد الكروموسومات أو مظهرها.هذا النوع من النمط النووي أقل شيوعًا بين الأفراد من نوع معين وغالبًا ما يسبب اضطرابات وراثية. ثلاث آليات تؤدي إلى تشوهات في الجينوم.

تعديلات على عدد الكروموسوم

يحدث بسبب عدم انفصال الكروموسومات المتجانسة أثناء الطور الأول من الانقسام الاختزالي الأول أو عدم انفصال الكروماتيدات الشقيقة أثناء طور الانقسام الاختزالي الثاني. ينتج عن هذا التوزيع غير المتكافئ للكروموسومات بين الأمشاج. عند الإخصاب ، يمكن أن تسبب هذه الأمشاج اختلال الصيغة الصبغية. يسمى فقدان كروموسوم واحد في الجينوم monosomy (2n-1). معظم حالات monosomy مميتة في البشر باستثناء متلازمة Turner & # 8217s (monosomy XO). التثلث الصبغي (2n + 1) هو شكل آخر من أشكال اختلال الصيغة الصبغية يحدده وجود كروموسوم إضافي. يسبب التثلث الصبغي 21 متلازمة داون ، والتثلث الصبغي 13 يسبب متلازمة باتو ، والتثلث الصبغي 18 يسبب متلازمة إدوارد & # 8217s في البشر. يؤدي عدم ارتباط الكروموسومات الجنسية إلى متلازمة كلاينفيلتر (47 ، XXY) ، التثلث الصبغي Y: 47 ، XYY في الذكور ، والتثلث الصبغي X: 47 ، XXX في الإناث.

الشكل 2: غاميتس غير طبيعي محتمل

تعديلات في بنية الكروموسوم

يحدث هذا بسبب انعكاس أو حذف أو ازدواجية أو إزاحة أجزاء الكروموسوم. يؤدي حذف جزء صغير من الكروموسوم 5 إلى دردشة Cri du. الهش X هو حالة ازدواجية. ابيضاض الدم النقوي الحاد هو مثال لاضطراب انتقال الكروموسومات.


أكثر 6 أجناس بيولوجية شيوعًا في البشر

أعرب الكثير منكم عن اهتمامهم بمزيد من مقالاتي الشخصية ، المستندات التي أستخدمها بنفسي لدراسة موضوعات مختلفة والاستفادة مما يسمى & # 8220orangutan theory & # 8221 ، والتي تنص على إجبار نفسك على كتابة أفكارك ، أو التحدث بصوت عالٍ ، حتى لو كان جمهورك الوحيد من الرئيسيات الكبيرة في خيمة سيرك ، يحول عقلك إلى وضع منطقي يمنحك فهمًا أفضل لما تؤمن به ، بشكل متأصل وصريح. قررت مشاركة واحدة أخرى من المقالات قيد التقدم ، على الرغم من أنني قمت بتعديلها لقراءتها بشكل أفضل عبر الإنترنت كما لو كانت موجهة إلى جمهور المدونة عن طريق تغيير مقدار صغير من الإسهاب. مرة أخرى ، تمامًا مثل مقالتي السابقة حول المعتقدات الدينية التي تتجلى عبر الزمن والثقافة والمسافة الجغرافية ، هذا عمل قيد التقدم وسيتغير بشكل كبير بحلول الوقت الذي أقوم بختمه التعامل مع الموضوع. لم يكن مخصصًا في الأصل للاستهلاك العام لأن الغرض الوحيد منه بالنسبة لي هو فهم كيفية ارتباط المكونات المختلفة.

كانت هناك قصة إخبارية عن رجل يبلغ من العمر 66 عامًا اكتشف خلال رحلة إلى الطبيب أنه كان بالفعل امرأة. إذا لم تكن لديك & # 8217t خلفية تعليمية في علم الأحياء أو علم الوراثة ، أو لم تهتم أبدًا بالاستراتيجيات الإنجابية للحيوانات والنباتات المختلفة في الطبيعة ، فقد يبدو ذلك سخيفًا ، أو حتى مستحيلًا. بالطبع ، & # 8217s لا. 8217 هو أكثر شيوعًا مما يدركه عامة الناس.

ال مجلة الجمعية الملكية للطب يشير إلى أن إحدى أولى الحالات الحديثة جاءت من أولمبياد 1936 التي استضافها أدولف هتلر. سحق الأمريكي ستيلا والش ، المعروف باسم & # 8220Stella the Fella & # 8221 ، المنافسة. كانت دائمًا تتغير من تلقاء نفسها ولديها أنسجة عضلية وملامح وجه تشبه الرجل. قامت اللجنة الأولمبية بفحص وجد خلاله الأعضاء أن ستيلا كانت في الواقع من الذكور و أنثى. نوعا ما. كانت لديها أعضاء تناسلية ملتبسة وكان من المستحيل تحديد جنسها البيولوجي. ظل هذا سراً حتى وفاة Stella & # 8217s في عام 1980 عندما قُتلت & # 8220s في تبادل لإطلاق النار في عملية سطو مسلح على بنك في لوس أنجلوس & # 8221.

اليوم ، لدينا علم الوراثة والحمض النووي الذي يسمح لنا بفحص النمط النووي. نحن نعلم بلا شك أن البشر لا يولدون فقط ذكورًا وإناثًا. هناك على الأقل ستة الأجناس البيولوجية التي يمكن أن تؤدي إلى حياة طبيعية إلى حد ما. (يوجد في الواقع أكثر من ستة أشياء ولكنها تؤدي إلى إجهاض تلقائي حيث يعلم الجسم أن الجنين لن يكون قابلاً للحياة لذلك يتم طرده من النظام في عملية طبيعية تهدف إلى تقليل كمية العناصر الغذائية والتمثيل الغذائي المخصص للنمو غير. - ذرية قابلة للحياة.)

الأنماط الستة الأكثر شيوعًا

أنواع الأنماط البيولوجية الستة التي لا تؤدي إلى موت الجنين هي:

  • X & # 8211 تقريبًا 1 من 2000 إلى 1 من كل 5000 شخص (Turner & # 8217s)
  • XX & # 8211 الشكل الأكثر شيوعًا للإناث
  • XXY & # 8211 تقريبًا 1 من 500 إلى 1 من كل 1000 شخص (Klinefelter)
  • XY & # 8211 الشكل الأكثر شيوعًا للذكور
  • XYY & # 8211 تقريبًا 1 من 1،000 شخص
  • XXXY & # 8211 تقريبًا 1 من 18000 إلى 1 من كل 50000 ولادة

عندما تفكر في وجود 7 ملايين نسمة على هذا الكوكب ، فمن المؤكد تقريبًا أن هناك عشرات الملايين من الناس من غير الذكور أو الإناث. في كثير من الأحيان ، لا يدرك هؤلاء الأشخاص جنسهم الحقيقي. من المثير للاهتمام ملاحظة أن الجميع يفترض أنهم ، شخصيًا ، هم XY أو XX. أظهرت إحدى الدراسات في بريطانيا العظمى أن 97 من أصل 100 شخص كانوا XYY ليس لديهم أي فكرة. ظنوا أنهم ذكر تقليدي وليس لديهم علامات على خلاف ذلك.

حتى اليوم ، نفكر في شخص ما على أنه & # 8220man & # 8221 إذا كان يبدو ذكوريًا وك & # 8220woman & # 8221 إذا كان المظهر أنثويًا. إنه & # 8217s تعسفي تمامًا ويمكن أن يؤدي إلى بعض سوء الفهم الكبير لكيفية عمل العالم في الواقع يعمل.

من الممكن أن يكون لدماغك وجسمك وأنظمتك التناسلية جميعًا جنسين بيولوجيين مختلفين

ما يجعل الأمر أكثر تعقيدًا هو أنه لا يمكنك الاعتماد على النمط النووي وحده لتحديد الجنس البيولوجي. قبل بضع سنوات ، كانت هناك قصة عن صبي في سن المراهقة كان ، من جميع النواحي ، طبيعيًا تمامًا. لقد بدا رجلاً ، وكان يتصرف كذكر ، وكان لديه جهاز تناسلي ذكوري يعمل بكامل طاقته. أصبح فجأة مريضا للغاية. كان يمرض أكثر ويمكن أن يموت عندما تم اكتشافه أيضا كان لديه جهاز تناسلي أنثوي داخليًا. عندما تحيض مرة واحدة في الشهر ، لم يكن للدم الزائد مكان يذهب إليه لأنه لم يكن هناك مخرج خارجي متاح ، مما أدى إلى إعادة امتصاصه في جسده. كان هذا الصبي ذكرا. ومع ذلك ، كان أيضًا أنثى. إنه تبسيط جسيم أن تتصرف كما لو كان مجرد صبي. كان أكثر.

والأكثر ندرة هي حالات الكيميرا مثل ليديا فيرتشايلد ، الذين لديهم مجموعات متعددة من الحمض النووي في أجسامهم بحيث لا يكونوا الوالدين البيولوجيين لأطفالهم ، حتى عندما يتم تصورهم من خلال التكاثر المنتظم والولادة بشكل طبيعي تمامًا.

قضية رايلي جرانت

ثم ندخل إلى منطقة مثيرة للاهتمام حقًا. من الممكن أن يكون جسمك وعقلك وجهازك التناسلي جميعًا من جنسين بيولوجيين مختلفين ، أو في بعض الحالات ، جنسًا واحدًا بيولوجيًا ولكن سلكي فسيولوجيًا كجنس آخر. يبدو الأمر مجنونًا ولكنه يحدث بانتظام في التوزيع الإحصائي العادي ، لذا فهو ببساطة جزء من التكاثر البشري.

فكر في ذلك للحظة.

مثال على ذلك هو حالة رايلي غرانت ، التي تم توثيقها في الأخبار. جسد رايلي & # 8217s ذكر بيولوجيًا. أعتقد أن لديها كروموسوم XY قياسي. لديها جهاز تناسلي ذكر يعمل بشكل كامل. ومع ذلك ، لم يتطور دماغ Riley & # 8217s كذكر أثناء الحمل وتم تعيينه على أنه أنثى. نحن نعلم من التقدم في علم الأعصاب في العقود القليلة الماضية أن الاختلافات بين أدمغة الذكور والإناث موجودة ليس غير مهم & # 8211 يؤثر على كل شيء من إدراك اللون إلى الذوق ، والرائحة ، ورد الفعل العاطفي ، ومستويات التعاطف ، ومستويات العقلانية ، وتحمل الألم ، والتعبير الصوتي ، ومجموعة من العوامل الأخرى. من السهل رؤية ذلك على التصوير بالرنين المغناطيسي & # 8211 أدمغة الذكور والإناث تستجيب بشكل مختلف للمنبهات المختلفة. أكبر دراسة توثق مدى الاختلافات بين أدمغة الذكور والإناث تم إجراؤها من قبل الدكتور دانيال آمين ، الذي قام بتحليل 26000 شخص ووجد أن دماغ الذكر قد زاد من النشاط في المناطق & # 8220 المرتبطة بالإدراك البصري ، وتتبع الأشياء عبر الفضاء ، و التعرف على الشكل & # 8221 وهي أكبر حجمًا بنسبة 8٪ إلى 10٪ ، بينما يُظهر دماغ الأنثى نشاطًا عامًا أكبر ، بالإضافة إلى زيادة تدفق الدم في 112 من أصل 128 منطقة دماغية.

أدرك والدا Riley & # 8217s هذا عندما اكتشفوها وهي تبلغ من العمر عامين في الحمام ممسكين كليبرز بقضيبها قائلين ، & # 8220It & # 8217t لا يذهب إلى هناك. & # 8221 استمرت في الإصرار على أنها كانت فتاة. من المؤكد أن الكثير من الفحوصات الطبية في وقت لاحق ، اتضح أن هذا هو الحال. وهذا يعني ، في هذه الحالة ، أن رسم خرائط الجنس الفسيولوجي للدماغ يختلف عن الجنس البيولوجي للجسم. رايلي & # 8217s الدماغ يكون سلكي كأنثى على الرغم من وجود الكروموسومات XY. ليس هناك شك في ذلك. إنها حقيقة أساسية وعلمية لا جدال فيها. إنه ليس اضطرابًا عقليًا. هي ليست مرتبكة. دماغها من نفس بنية دماغ المرأة النموذجية. قبل قرن من الزمان ، كان من الممكن اعتبارها مجنونة أو مضطربة ، لكن فهمنا للنتائج المثيرة للبيولوجيا الآن يجعلنا نعرف أنها حالة حقيقية للغاية تستند إلى حقائق يمكن إثباتها.

في بعض الأحيان ، ولكن ليس دائمًا ، تحدث هذه الحالة لأن الجنين الذكر محصن ضد هرمون التستوستيرون. عندما يحدث هذا ، فإن هرمون التستوستيرون الذي يفرزه جسم الأم أثناء النمو لا يحفز الإشارة لتعيين الدماغ كذكر ، ويتم إنشاء عقل أنثوي ، على الرغم من حقيقة أن التعليمات الجينية من الكروموسومات مشغولة بصنع الجسم المادي الذكر. الطريقة الوحيدة لإزالة التنافر المعرفي ومنع الانتحار وتعاطي المخدرات ومجموعة من آليات التأقلم الأخرى التي تؤدي حتمًا إلى الموت والبؤس هي جراحة تغيير الجنس ، مما يجبر الجسم الخارجي على الاصطفاف مع الدماغ. هذا ، في الواقع ، يزيل التعرض المستمر للتنافر المعرفي المذكور ، ويؤدي إلى صحة بدنية وعقلية أكبر بكثير.

(هذا لا يعني أن كل من يريد جراحة تغيير الجنس هو شرعي حالة من عدم تطابق الدماغ والجسم. فبعضهم ببساطة غير صحي عقليًا ويركزون على فكرة كونهم متحولين جنسيًا كآلية للتكيف ، فقط للندم على التغيير لاحقًا. مظهر من مظاهر هذه الظاهرة هو ما يسمى & # 8220pretendbians & # 8221 & # 8211 الرجال الذين يصرون على أنهم نساء ، يرتدون ملابس نسائية ، ويظهرون كنساء ، لكنهم يرغبون بعد ذلك في الاحتفاظ بأجزاءهم البيولوجية الذكرية مع قولهم إنهم كذلك. السحاقيات اللواتي يرغبن في مواعدة مثليات أخرى. وهذا يشمل العلاقات الجنسية بين القضيب في المهبل. ثم يتم اتهام هؤلاء السحاقيات ، اللاتي لا يرغبن في ممارسة الجنس مع جسد ذكر بيولوجيًا ، بكونهن & # 8220transphobic & # 8221 و إنشاء & # 8211 هذا هو المصطلح الفعلي & # 8211 a & # 8220cotton سقف & # 8221 تلاعبًا بالكلمات التي تقترض من السقف الزجاجي في توظيف الإناث وبناء القطن لزوج نموذجي من الملابس الداخلية. # 8217s أمر مزعج معاد للنساء لأنه يشير إلى أن السحاقيات البيولوجية مدينون عاطفتهم الجسدية والعاطفية تجاه من يطلبها وغير قادر على تلبية احتياجاتهم. يشير أحد المؤلفين إلى هؤلاء & # 8220pretendbians & # 8221 كرجال منخرطون في شكل خادع ذاتي من & # 8220heterosexual kink & # 8221. على أية حال ، فإنهم يلحقون أضرارًا جسيمة بالجهود السياسية لـ فعلي الأشخاص المتحولين جنسياً ، مثل Riley Grants في العالم ، الذين يجب حمايتهم من التمييز الوظيفي ، ومنحهم إمكانية الوصول إلى موارد الصحة العقلية أثناء الانتقال ، ودعمهم في المدرسة أثناء الطفولة المبكرة عند بدء العلاج بالهرمونات لتصحيح ما هو حالة بيولوجية حقيقية للغاية. غالبًا ما يظهر الرجال والنساء الذين يقعون في هذا الشكل الزائف من التحولات الجنسية مجموعة من اضطرابات الصحة العقلية و / أو المزاج).

قضية ديفيد رايمر

حالة رايلي غرانت المقلوبة هي حالة ديفيد رايمر الموثقة جيدًا والمدروسة الآن. ولد ولداً عام 1965 ، أحد توأمين متطابقين. كان طبيعيًا تمامًا ، النمط النووي XY ، نظام تكاثر يعمل بكامل طاقته. أراد والداه أن يتم ختانه لكن الطبيب أفسد العملية بشدة لدرجة أنهم قرروا إخصائه وتحويل جسده إلى امرأة من خلال استخدام حقن الإستروجين عندما أدرك الوالدان أنه لن يكون لديه قضيب أبدًا أو يكون قادرًا على الاستمتاع بالجنس. العلاقات مع النساء. كان التفكير في ذلك الوقت هو الحماقة التي تم الكشف عنها الآن والمعروفة باسم & # 8220 القائمة الفارغة & # 8221 النظرية القائلة بأن البشر هم نتاج بيئتهم بالكامل ويمكننا التكيف مع أي شيء. الحقيقة هي أن الكثير من شخصيتنا متشابكة على المستوى الجيني.

على الرغم من وضع David في & # 8220frilly Dresses & # 8221 ، مما أجبره على اللعب بالألعاب الأنثوية ، والاتصال به & # 8220Brenda & # 8221 ، والاحتفاظ بالسر حتى لا يعرف أحد أنه ولد ولداً ، كان David & # 8217s يعرف بشكل أفضل. ظل يصر على أنه ليس فتاة. ظل يصر على أنه لا ينجذب إلى الرجال ، على الرغم من إخباره أنه ينبغي أن يكون كذلك كامرأة. وبحلول 13 عامًا ، كان قد نما إلى الانتحار بسبب التنافر المعرفي بين ما يقوله الناس له ورآه عندما نظر في المرآة وما يعرفه دماغه أنه نما بشكل كبير جدًا. في الرابعة عشرة من عمره ، قرر أن يعيش كرجل ، وبدأ في أخذ حقن هرمون التستوستيرون ، وإجراء جراحة تجميلية. تزوج امرأة وأصبح زوج أم لأطفالها. في وقت لاحق فقط اعترف والديه بما حدث له ، بعد أن قرر أخيرًا أنه على استعداد للعيش كرجل حتى لو لم يقبلوا ذلك.

لا شيء يمكن للأطباء فعله لتغيير حقيقة أن ديفيد كان ذكرًا ولا يمكنهم تغيير توجهه الجنسي على الرغم من إصرار الجميع من حوله على أنه فتاة وكان من المفترض أن يواعد الأولاد. عرف دماغه بشكل أفضل. لقد تم توصيله بطريقة محددة للغاية في الرحم ولا يمكن لأي قدر من الجراحة التجميلية الاختيارية أو العلاج بالهرمونات تغيير ذلك.

الجنس البيولوجي ليس هو نفسه الجنس

ما يسبب بعض الارتباك لدى عامة الناس هو استخدام الجنس البيولوجي والجنس كمصطلحات قابلة للتبادل. إنهم لا يشيرون إلى نفس الشيء.

  • الجنس البيولوجي & # 8211 يتم تحديدها عادةً بواسطة النمط النووي. يمكن أن يكون الدماغ والجسم والجهاز التناسلي من الجنسين ، في حالة الأشخاص المتحولين جنسياً الشرعيين ، حيث تشبه فسيولوجيا الدماغ تلك الخاصة بالجنس الآخر ، أو الوهم البيولوجي.
  • جنس تذكير أو تأنيث & # 8211 يستخدم في الغالب للسلوكيات الثقافية مثل اللباس والسلوكيات وعلامات الاحترام ، وما إلى ذلك ، التي تميز بين الجنسين ، والجنس نفسه ليس بنية اجتماعية بالكامل. كما ذكرنا سابقًا ، تشير أبحاث علم الأعصاب على مدى العقود القليلة الماضية من خلال قدر هائل من الأدلة على أن الجنس ليس & # 8220 قائمة فارغة & # 8221 يتم نقلها بالكامل من قبل الحضارة ، بل لديها بعض الخصائص المتأصلة التي تظهر بغض النظر عن التنشئة أو البيئة.

هذا هو السبب في أن بعض النشطاء المهمين يمكن أن يقولوا بجدية ، & # 8220 يمكنك أن تكون امرأة بقضيب & # 8221 ، بينما سينظر إليها معظم العالم وكأنهم فقدوا عقولهم. هم بطبيعتهم يستخدمون المصطلح & # 8220woman & # 8221 للإشارة إلى جنس تذكير أو تأنيث و لا الجنس البيولوجي. هذا الاختلاف في المفردات مسؤول فعليًا عن جميع النزاعات بين المجموعات حول القضايا في هذا المجال. إنهم لا يدركون أنهم يستخدمون عبارة للإشارة إلى شيئين منفصلين غالبًا ما يكونان متطابقين ، ولكن ليس دائمًا.

الحقيقة هي أن اللغة الإنجليزية غير ملائمة على الإطلاق لمعالجة هذه الظروف البيولوجية ، وفي بعض الحالات النفسية. على عكس العديد من المجتمعات القديمة ، فإننا نفتقر إلى المصطلحات اللازمة لعمل تمايز. يمكن للشخص المولود ذكراً بعقل أنثوي ولديه جراحة تغيير الجنس أن يصر على أنها امرأة & # 8211 وعقلياً ، هي & # 8211 لكنها يكون تختلف عن امرأة بيولوجية مكتملة التكوين. وهنا تكمن المشكلة. القبائل الهندية الأمريكية الأصلية ، ممالك الشرق الأوسط & # 8230 كانت لديهم كلمات لشرح هذه الأشياء لأنها أدركت الواقع بشكل أسرع قليلاً مما نعرفه في الغرب. ربما حان الوقت لإدراك أن أكثر من 99٪ منا هم ذكور أو إناث ، ولكن في عالم به بلايين من البشر ، فإن 1٪ من الناس هم من الأشخاص الذين يمثلون شيئًا آخر. إن محاولة دفعهم إلى نظام ثنائي عندما لا يكون الكون نفسه ثنائيًا في هذه المسألة هو شكل من أشكال النموذج العقلي المعروف باسم & # 8220greedy reductionism & # 8221. إنه يوصمهم لسمات جسدية حميدة تمامًا وتضر بنا من خلال جعلنا نتجاهل الواقع شيئًا يجب أن يكون لعنة للمفكر العقلاني.

أسئلة متابعة لمزيد من الدراسة

فيما يلي بعض الأسئلة التي ما زلت بحاجة إلى معالجتها وأخذها في الاعتبار:

  • في حالة الأفراد المتحولين جنسياً الشرعيين مع دماغ وجسم غير متطابقين ، فإن أفضل نتيجة للصحة العقلية هي البدء في عملية التصحيح والانتقال إلى تنافر إدراكي أقل في أقرب وقت ممكن ، قبل بداية سن البلوغ. ومع ذلك ، إذا تم ارتكاب خطأ ، يمكن أن يكون الضرر غير قابل للإصلاح. كيف يجب على المجتمع ، وخاصة الأطباء ، المضي قدمًا في هذه المعرفة؟
  • قام جون هوبكنز ، أحد أكثر المؤسسات الطبية احترامًا في العالم ، بإغلاق مركز تغيير الجنس في عام 1980 ورقم 8217 لأن رئيس قسم الطب النفسي آنذاك ، بول ماكهيو ، قرر أنه كان يساعد الأشخاص المضطربين عقليًا في تشويه أجسادهم بدلاً من ذلك. من معاملتهم للتعرف على الواقع. ومع ذلك ، وكما ذكرنا سابقًا ، فإن التقدم الهائل في علم الأعصاب يخبرنا الآن أن الجنس أصبح بالكامل تقريبًا & # 8220 ولا يتغير & # 8221 من الوقت الذي نترك فيه الرحم. إذا كنت مسؤولاً عن جون هوبكنز ، فهل تفكر في تغيير موقف المؤسسات في ضوء السنوات الخمس والعشرين الماضية من التقدم في التفاهم؟ لما و لما لا؟
  • هل يغير رأيك عندما تدرك أنه حتى إيران ، وهي واحدة من أكثر المجتمعات غير المنطقية وغير المنطقية على هذا الكوكب ، والتي غالبًا ما تتجاهل البيانات العلمية ، تتعرف على الحالة وتوفر جراحة تغيير الجنس للأفراد المتأثرين بهذه الحالة؟ نعم ، إنهم يفعلون ذلك تحت ستار الغباء المتمثل في التفكير في أن الرجال المثليين يريدون أن يصبحوا نساء ، وهو أمر لا علاقة له بالتحول الجنسي لأن الغالبية العظمى من الرجال المثليين يطلق عليهم اسم cisgendered (جنسهم البيولوجي يتماشى مع هويتهم الجنسية ) ولكن النتيجة العملية هي أنه يمكن لأي شخص أن ينتقل ، حتى لو كان لأسباب خاطئة.
  • هل كان لديك طفل متحول جنسيًا ، ما هو مسار عملك؟
  • بماذا ستشعر عاطفيًا ، إذا اكتشفت أنك لست ذكرًا أو أنثى XY أو XX؟ على سبيل المثال ، إذا كنت ذكرًا كان XYY؟ هل يهمك؟
  • بالنظر إلى أننا نعلم الآن أن البشر ليسوا من الذكور والإناث ، ألا يجب أن نتوصل إلى مصطلحات لوصف الأنماط الأربعة الأخرى التي تظهر بشكل شائع في الولادات؟ إذا كان الأمر كذلك ، فماذا نسميهم؟
  • ابحث عن الظاهرة الشيقة المتمثلة في أن التمييز ضد أولئك الذين ليسوا ذكرًا أو أنثى تقليديًا غالبًا ما يتم التعامل معهم باحترام ، وفقط إذا ، & # 8220pass & # 8221 وكانوا جذابين.بعبارة أخرى ، إن قوة رأس مال الجمال هائلة جدًا ، فهي تتجاوز التمييز المتأصل وتعوض عنه. نحن ، كأشخاص ، سوف نغفر أي شيء تقريبًا إذا كان الشخص جميلًا.
  • كما اكتشف الاقتصاديون الذين يقفون وراء سلسلة Freakonomics ، لماذا يستهلك الرجال من جنسين مختلفين سراً ضخم كميات من ما يسمى & # 8220she-male & # 8221 porn ، التي تنطوي على نساء جميلات مع كل من الثديين والقضيب ، لكن الرجال المثليين ليس لديهم أي رغبة تقريبًا في رؤية الشيء نفسه ويتم إيقافهم به؟ هناك شيء مفقود هنا وهو مفتاح فهم الكثير عن الدافع البيولوجي. إنه & # 8217s كبير جدًا ، وغريب ، من التباين.

في الوقت الحالي ، يحتاج هذا الموضوع إلى العودة إلى خزانة الملفات وإعادة النظر فيه في السنوات المقبلة حتى يتم مسحه بالكامل والانتهاء منه.


18 أسئلة سهلة لدراسة النمط النووي البشري والأمراض الجينية

يُطلق اسم النمط النووي على مجموعة الكروموسومات للفرد ، عادةً عندما يتم تصورها وتحديدها تحت المجهر. يحدث التصور بشكل عام عندما تمر الخلايا بالمراحل الأولية لانقسام الخلية ، لذلك يمكن رؤية الكروموسومات بالفعل مكررة ومكثفة.

اختلال الصيغة الصبغية

المزيد من الأسئلة والأجوبة ذات الحجم الصغير كما هو موضح أدناه

2. أي نوع من الأمراض الوراثية يمكن تحديده من خلال التحليل البصري لعدد الكروموسومات الموجودة في النمط النووي؟

يمكن أن يؤدي حساب وتحديد الكروموسومات في النمط النووي للفرد إلى تشخيص اختلال الصيغة الصبغية ، وهي أمراض ناتجة عن تغيير في عدد الكروموسومات بالنسبة إلى العدد الطبيعي في الأنواع.

3. لماذا يعد استخدام مادة مثل الكولشيسين أمرًا مثيرًا للاهتمام عند إعداد تحليل النمط النووي؟

الكولشيسين مادة تمنع تكون الأنابيب الدقيقة وبالتالي تمنع تكون ألياف المغزل في انقسام الخلايا. تحت تأثير هذا الدواء ، ينقطع الانقسام الخلوي عند الطور الطوري ولا يحدث الطور. لذلك ، فإن استخدام الكولشيسين في دراسة الأنماط النووية أمر مثير للاهتمام لأن الكروموسومات ستُظهر مكررة ومكثفة.

4. ما هو النمط النووي الموجود في متلازمة داون؟

متلازمة داون هي اختلال الصيغة الصبغية ، أي تغيير في عدد الكروموسومات داخل الخلايا مقارنة بالعدد الطبيعي للكروموسومات للأنواع. الأفراد المصابون لديهم كروموسوم إضافي 21 & # xa0 في خلاياهم بدلاً من زوج واحد فقط. لهذا السبب ، تسمى الحالة أيضًا تثلث الصبغي 21. الشخص المصاب لديه نمط نووي يحتوي على 47 كروموسوم: 45 + XY أو 45 + XX.

5. ما هو اختلال الصيغة الصبغية؟ ما هي الشروط التي تسببها اختلال الصيغة الصبغية؟

اختلال الصيغة الصبغية هو عدد غير طبيعي من الكروموسومات في خلايا الفرد.

الاختلالات الرئيسية للأنواع البشرية والظروف الخاصة بها هي: العدم (غياب أي زوج كروموسوم من الأنواع ، وغالبًا ما يتعارض مع الحياة) أحاديات الصبغي (غياب كروموسوم واحد من زوج ، على سبيل المثال ، متلازمة تيرنر ، 44 + X ) والتثلث الصبغي (كروموسوم إضافي ، على سبيل المثال ، متلازمة ثلاثية إكس ، 44 + XXX ، أو متلازمة إدواردز ، التثلث الصبغي 18 ، 45 + XY أو 45 + XX).

6. بشكل عام ، ما هو سبب اختلال الصيغة الصبغية؟

بشكل عام ، يحدث اختلال الصيغة الصبغية بسبب ضعف تشكيلة الكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي. على سبيل المثال ، تحدث عندما لا تنفصل الكروموسومات المتجانسة للزوج 21 ، وبالتالي ، تتشكل الأمشاج مع اثنين من الكروموسومات 21 والأمشاج بدون الكروموسومات 21. إذا كانت الأمشاج ذات الكروموسومين 21 تخصب مشيجًا طبيعيًا من الجنس الآخر ، فإن البيضة الملقحة ستقدم التثلث الصبغي (ثلاثة كروموسومات 21). إذا كانت الأمشاج التي لا تحتوي على الكروموسومات 21 تخصب مشيجًا طبيعيًا من الجنس الآخر ، فسوف ينتج عنها زيجوت مع صبغي أحادي (كروموسوم واحد فقط 21).

تسمى العيوب في فصل الكروموسومات أثناء الانقسام الخلوي عدم الارتباط الكروموسومات. أثناء الانقسام الاختزالي ، قد تحدث عدم تقاطعات أثناء الطور الأول (عدم انفصال الكروموسومات المتجانسة) وكذلك أثناء الطور الثاني (عدم انفصال الكروماتيدات الشقيقة).

7. هل كل الأمراض الوراثية ناتجة عن تغيير في عدد كروموسومات الخلايا؟

إلى جانب اختلال الصيغة الصبغية ، هناك أمراض وراثية أخرى ، وتشوهات صبغية أخرى ، وكذلك طفرات جينية.

حدد أي سؤال لمشاركته على Facebook أو Twitter

ما عليك سوى تحديد (أو النقر المزدوج) سؤالاً لمشاركته. تحدى أصدقائك على Facebook و Twitter.

شذوذ الكروموسومات

8. كيف يتم تصنيف الأمراض الوراثية؟

تصنف الأمراض الوراثية على أنها تشوهات صبغية وطفرات جينية.

من بين تشوهات الكروموسومات اختلال الصيغة الصبغية ، وهي أمراض ناتجة عن تغيرات في العدد الطبيعي (euploidy) من الكروموسومات للأنواع. مثال على اختلال الصيغة الصبغية هو متلازمة داون أو التثلث الصبغي 21 ، حيث توجد ثلاث نسخ من الكروموسوم 21 بدلاً من الزوج الطبيعي. تشمل مجموعة تشوهات الكروموسومات أيضًا عمليات الحذف (عدم وجود جزء من الكروموسوم) ، والانعكاسات (التي ينكسر فيها الكروموسوم وتعيد قطعه الاتصال عكسيًا) ، وعمليات النقل (أجزاء من الكروموسوم تتبادل المواضع).

تشتمل مجموعة الطفرات الجينية على عمليات الحذف (غائب واحد أو أكثر من نوكليوتيدات الحمض النووي) والاستبدالات والإدخال.

الطفرات الجينية

9. ما هي الطفرات الجينية؟

الطفرات الجينية هي تغييرات في المادة الجينية (مقارنة بالحالة الطبيعية للأنواع) تنطوي على تعديلات في التسلسل الطبيعي للنيوكليوتيدات للجين ولكن بدون تغييرات بنيوية أو عددية في الكروموسومات.

قد تكون هذه التعديلات عبارة عن عمليات حذف (فقدان النيوكليوتيدات) ، أو الاستبدالات (تبادل النيوكليوتيدات مع نيوكليوتيدات أخرى مختلفة) أو عمليات إدخال (وضع نيوكليوتيدات إضافية في جزيء الحمض النووي).

10. هل كل طفرة جينية تسبب تغييرا في البروتين الذي يقننه الجين عادة؟

لا تسبب كل طفرة جينية تغييرًا في تكوين البروتين الذي يقننه الجين. نظرًا لانحلال الكود الجيني ، مما يعني أن بعض الأحماض الأمينية يتم تقنينها بواسطة أكثر من ثلاثي نيوكليوتيد DNA مختلف ، إذا كانت الطفرة تستبدل بالصدفة واحدًا أو أكثر من النيوكليوتيدات لثلاثة توائم ، ولا يزال الثلاثي المكون حديثًا يقنن نفس الأحماض الأمينية المقننة بالثلاثية الأصلية ، لن يكون هناك تعديل في البروتين الذي ينتجه الجين.

11. كيف تؤثر الطفرات الجينية على التنوع البيولوجي؟

الطفرات الجينية الواسعة جدًا أو المتكررة جدًا تكون ضارة بشكل عام للأفراد والأنواع. غالبًا ما تسبب هذه الطفرات تغيرات نمطية أو عيوبًا كبيرة لا تتوافق مع بقاء الجسم واستمرارية النوع.

ومع ذلك ، فإن الطفرات الجينية الصغيرة التي لا تسبب ظهور تغييرات قاتلة تتراكم باستمرار في التراث الجيني للأنواع. تضيف هذه الطفرات تدريجياً إلى بعضها البعض ، مما ينتج عنه تغيرات نمطية صغيرة في الأفراد. تتعرض هذه التغييرات الصغيرة للانتقاء الطبيعي للبيئة ويتم الحفاظ على تلك الأكثر ملاءمة للبقاء والتكاثر (يتم التخلص من الباقي ، حيث يواجه حاملوها صعوبة في البقاء والتكاثر). بهذه الطريقة ، تدمج العمليات المشتركة لتراكم الطفرات الصغيرة والانتقاء الطبيعي ميزات جديدة في الأنواع. بل إنها قد تؤدي إلى نشوء أنواع جديدة (تكوين أنواع جديدة) وتعزيز التنوع البيولوجي.

(من الواضح أن الطفرات الجينية التي تنتقل عن طريق الخلايا التي تنتج أفرادًا جددًا ، من خلال التكاثر الجنسي أو اللاجنسي ، لها تأثير تطوري فقط).

العوامل المطفرة

12. ما هي العوامل المطفرة؟

العوامل أو المطفرات هي عوامل فيزيائية أو كيميائية أو بيولوجية يمكن أن تسبب تغيرات في جزيئات الحمض النووي.

من أمثلة العوامل المطفرة المعروفة أو المعروفة: أشعة إكس ، وألفا ، وبيتا ، وجاما ، والأشعة فوق البنفسجية ، وحمض النيتروز ، والعديد من الأصباغ ، وبعض المحليات ، وبعض مبيدات الأعشاب ، والعديد من مواد التبغ ، وبعض الفيروسات ، مثل فيروس الورم الحليمي البشري ، إلخ. يمكن أن تعمل الشظايا المعروفة باسم الينقولات أيضًا كمطفرات عند دمجها في جزيئات DNA أخرى.

13. كيف ترتبط العوامل المطفرة بحدوث السرطان بين السكان؟ هل السرطان مرض ينتقل إلى نسل الإنسان؟

يزيد تعرض السكان لعوامل مطفرة (على سبيل المثال ، الأشخاص الذين يعيشون في المنطقة المحيطة بمحطة تشيرنوبيل للطاقة النووية والذين تعرضوا للإشعاع من الانهيار النووي في عام 1986) من حدوث السرطان لدى هؤلاء السكان. يحدث هذا لأن العوامل المطفرة تزيد من معدل الطفرات واحتمال تكاثر الخلايا الطافرة بطريقة مرضية (السرطان).

السرطان بحد ذاته ليس مرضا ينتقل وراثيا. ومع ذلك ، فإن الاستعدادات الجينية لتطور السرطان يمكن أن تكون موروثة.

14. كيف تعمل إنزيمات إصلاح الجهاز الجيني؟

توجد إنزيمات داخل الخلايا تكتشف الأخطاء أو التغيرات في جزيئات الحمض النووي وتبدأ في إصلاح تلك الأخطاء. أولاً ، تقوم الإنزيمات المعروفة باسم نوكليازات التقييد ، المتخصصة في قطع جزيئات الحمض النووي (المستخدمة أيضًا في الهندسة الوراثية) ، بقطع الجزء المصاب من الحمض النووي. بعد ذلك ، تبني إنزيمات البوليميراز التسلسل الصحيح للنيوكليوتيدات التي تتوافق مع القطعة المصابة ، باستخدام سلسلة DNA المكملة للسلسلة المصابة كقالب. أخيرًا ، التسلسل الصحيح الجديد مرتبط في الحمض النووي قيد الإصلاح بواسطة إنزيمات محددة.

أمراض وراثية

15. ما هي بعض الأمراض أو التشوهات الجينية التي تسببها الجينات المتنحية؟

من أمثلة الأمراض الوراثية المتنحية: التليف الكيسي ، المهق ، بيلة الفينيل كيتون ، الجالاكتوز في الدم ومرض تاي ساكس.

16. ما هي بعض الأمراض أو التشوهات الجينية التي تسببها الجينات السائدة؟ لماذا تعتبر الأمراض الوراثية السائدة الشديدة أكثر ندرة من الأمراض المتنحية؟

ومن أمثلة الأمراض الوراثية السائدة: مرض هنتنغتون (أو رقص هنتنغتون) ، والورم الليفي العصبي ، وفرط كوليسترول الدم ، ومرض الكلى المتعدد الكيسات.

تعد الأمراض السائدة الوراثية الجسدية الحادة والمبكرة أكثر ندرة من الأمراض الصبغية المتنحية لأنه في هذه المجموعة الأخيرة قد يكون الأليل المصاب مختبئًا في أفراد متغاير الزيجوت وينتقل إلى النسل حتى يصبح متماثل الزيجوت (المظهر الفعلي للمرض). في الأمراض السائدة الشديدة ، يُظهر الفرد متغاير الزيجوت الحالة وغالبًا ما يموت دون أن يكون له ذرية. (تظهر بعض الأمراض الوراثية لاحقًا ، مثل داء هنتنغتون في هذه الحالات ، تكون الإصابة أعلى لأن العديد من الأفراد لديهم أطفال قبل أن يعرفوا أنهم حاملون للجين السائد).

17. ما هو زواج الأقارب؟ لماذا يكون ظهور المرض الوراثي أكثر احتمالا في نسل زواج الأقارب؟

زواج الأقارب هو الزواج بين الأقارب ، أي الأشخاص الذين لديهم أسلاف مشتركون مقربون.

يزيد زواج الأقارب من احتمال الإصابة بأمراض وراثية متنحية بين الأبناء حيث أنه من الشائع أن يكون الأشخاص من نفس النسب الجينية حاملين متغاير الزيجوت للأليلات التي تصيب الأمراض الوراثية المتنحية.

18. كيف يتم عادة التشخيص المبكر للأمراض الوراثية؟

يمكن تشخيص الأمراض الوراثية خلال فترة ما قبل الولادة من خلال تحليل النمط النووي ، في حالة اختلال الصيغة الصبغية ، أو عن طريق تحليل الحمض النووي ، في حالة الأمراض الأخرى.

يتم إجراء الاختبار عن طريق إزالة المادة التي تحتوي على خلايا الجنين عن طريق بزل السلى (استخراج السائل الأمنيوسي) أو بزل الحبل السري (ثقب الحبل السري) أو حتى عن طريق خزعة الزغابات المشيمية (التي يمكن إجراؤها في وقت مبكر من الحمل).

التصوير بالموجات فوق الصوتية هو إجراء تشخيصي لبعض الأمراض الوراثية التي تنتج اختلافات مورفولوجية أثناء التطور الجنيني. تعد دراسة أشجار العائلة الوراثية أيضًا طريقة إضافية مهمة في التشخيص المبكر للعديد من الأمراض الوراثية.

الآن بعد أن انتهيت من دراسة النمط النووي والأمراض الجينية ، فهذه هي خياراتك:


محتويات

لوحظت الكروموسومات لأول مرة في الخلايا النباتية بواسطة كارل فيلهلم فون نجيلي في عام 1842. وقد وصف فالتر فليمنج ، مكتشف الانقسام الفتيلي ، سلوكها في الخلايا الحيوانية (السمندل) في عام 1882. صاغ الاسم عالم تشريح ألماني آخر ، هاينريش فون فالداير في 1888. إنها لاتينية جديدة من اليونانية القديمة κάρυον كاريونو "النواة" و "البذور" أو "النواة" و τύπος الأخطاء المطبعية، "الشكل العام")

حدثت المرحلة التالية بعد تطور علم الوراثة في أوائل القرن العشرين ، عندما تم تقدير أن الكروموسومات (التي يمكن ملاحظتها من خلال النمط النووي) كانت حاملة الجينات. يبدو أن Lev Delaunay [ru] في عام 1922 كان أول شخص حدد النمط النووي على أنه المظهر الظاهري للكروموسومات الجسدية ، على عكس محتوياتها الجينية. [6] [7] يمكن تتبع التاريخ اللاحق للمفهوم في أعمال سي دي دارلينجتون [8] ومايكل جي دي وايت. [2] [9]

استغرق التحقيق في النمط النووي البشري سنوات عديدة لتسوية السؤال الأساسي: كم عدد الكروموسومات التي تحتويها الخلية البشرية العادية ثنائية الصبغيات؟ [10] في عام 1912 ، أعلن هانز فون وينيوارت عن وجود 47 كروموسومًا في الحيوانات المنوية و 48 كروموسومًا في أووجونيا ، واختتمت آلية تحديد الجنس XX / XO. [11] الرسام في عام 1922 لم يكن متأكدًا مما إذا كان مضاعف البشر يبلغ 46 أو 48 ، في البداية يفضل 46 ، [12] لكنه راجع رأيه من 46 إلى 48 ، وأصر بشكل صحيح على أن البشر لديهم نظام XX / XY. [13] بالنظر إلى تقنيات العصر ، كانت هذه النتائج رائعة.

وجد جو هين تجيو العامل في مختبر ألبرت ليفان [14] أن عدد الكروموسومات هو 46 باستخدام التقنيات الجديدة المتاحة في ذلك الوقت:

  1. استخدام الخلايا في زراعة الأنسجة
  2. معالجة الخلايا في محلول ناقص التوتر ، مما يؤدي إلى تضخمها وينتشر الكروموسومات
  3. إيقاف الانقسام الفتيلي في الطور الفوقي بمحلول الكولشيسين
  4. سحق التحضير على الشريحة دفع الكروموسومات إلى مستوى واحد
  5. تقطيع صورة مجهرية وترتيب النتيجة في مخطط karyogram لا جدال فيه.

تم العمل في عام 1955 ، وتم نشره في عام 1956. يشتمل النمط النووي للإنسان على 46 كروموسومًا فقط. [15] [16] تمتلك القردة العليا الأخرى 48 كروموسومًا. من المعروف الآن أن الكروموسوم البشري 2 هو نتيجة اندماج من طرف إلى طرف لاثنين من كروموسومات الأسلاف. [17] [18]

تحرير تلطيخ

أصبحت دراسة الأنماط النووية ممكنة عن طريق التلوين. عادة ، يتم وضع صبغة مناسبة ، مثل Giemsa ، [19] بعد أن يتم إيقاف الخلايا أثناء انقسام الخلية بواسطة محلول الكولشيسين عادةً في الطور الطوري أو الطور الأول عندما يتم تكثيفه بشكل كبير. من أجل أن تلتصق بقعة جيمسا بشكل صحيح ، يجب هضم جميع البروتينات الصبغية وإزالتها. بالنسبة للبشر ، يتم استخدام خلايا الدم البيضاء بشكل متكرر لأنه يتم حثها بسهولة على الانقسام والنمو في زراعة الأنسجة. [20] في بعض الأحيان يمكن إجراء الملاحظات على الخلايا غير المنقسمة (الطور البيني). يمكن تحديد جنس الجنين الذي لم يولد بعد بملاحظة خلايا الطور البيني (انظر التوسط السلوي وجسم بار).

تحرير الملاحظات

عادة ما تتم ملاحظة ومقارنة ست خصائص مختلفة للأنماط النووية: [21]

  1. الاختلافات في الأحجام المطلقة للكروموسومات. يمكن أن تختلف الكروموسومات في الحجم المطلق بمقدار عشرين ضعفًا بين الأجناس من نفس العائلة. على سبيل المثال ، البقوليات لوتس تينوس و Vicia faba لكل منها ستة أزواج من الكروموسومات ، حتى الآن خامسا فابا الكروموسومات أكبر بعدة مرات. ربما تعكس هذه الاختلافات كميات مختلفة من تكرار الحمض النووي.
  2. الاختلافات في موقع السنتروميرات. ربما جاءت هذه الاختلافات من خلال الترجمة.
  3. الاختلافات في الحجم النسبي للكروموسومات. ربما نشأت هذه الاختلافات من التبادل القطاعي للأطوال غير المتكافئة.
  4. الاختلافات في العدد الأساسي للكروموسومات. يمكن أن تكون هذه الاختلافات ناتجة عن عمليات نقل غير متكافئة متتالية أدت إلى إزالة جميع المواد الجينية الأساسية من الكروموسوم ، مما يسمح بفقدانها دون عقاب على الكائن الحي (فرضية الخلع) أو من خلال الاندماج. البشر لديهم زوج كروموسومات أقل من القردة العليا. يبدو أن الكروموسوم البشري 2 قد نتج عن اندماج اثنين من كروموسومات الأجداد ، وقد تم نقل العديد من جينات هذين الكروموسومين الأصليين إلى كروموسومات أخرى.
  5. الاختلافات في عدد وموقع الأقمار الصناعية. الأقمار الصناعية هي أجسام صغيرة متصلة بالكروموسوم بخيط رفيع.
  6. الاختلافات في درجة وتوزيع المناطق غير المتجانسة. بقع الهيتروكروماتين أغمق من البقع الحقيقية. هي معبأة الهيتروكروماتين بشكل أكثر إحكاما. يتكون الهيتروكروماتين أساسًا من تسلسل الحمض النووي غير النشط وراثيًا والمتكرر بالإضافة إلى احتوائه على كمية أكبر من أزواج Adenine-Thymine. عادة ما يكون Euchromatin تحت النسخ النشط والبقع أخف بكثير لأنه أقل تقاربًا مع بقعة giemsa. [22] تحتوي مناطق الكروماتين الحقيقي على كميات أكبر من أزواج الجوانين والسيتوزين. تسمى تقنية التلوين باستخدام تلطيخ giemsa G banding وبالتالي تنتج "G-Bands" النموذجية. [22]

لذلك قد يتضمن الحساب الكامل للنمط النووي عدد الكروموسومات ونوعها وشكلها ونطاقاتها ، بالإضافة إلى المعلومات الوراثية الخلوية الأخرى.

  1. بين الجنسين ،
  2. بين خط الجراثيم والسوما (بين الأمشاج وبقية الجسم) ،
  3. بين أفراد المجتمع (تعدد الأشكال الكروموسوم) ،
  4. في التخصص الجغرافي ، و
  5. في الفسيفساء أو الأفراد غير الطبيعيين. [9]

تحرير النمط النووي البشري

تحتوي الأنماط البشرية النموذجية على 22 زوجًا من الكروموسومات الجسمية وزوجًا واحدًا من الكروموسومات الجنسية (الجسيمات). تحتوي الأنماط النووية الأكثر شيوعًا للإناث على اثنين من الكروموسومات X ويُشار إليها بـ 46 ، وعادة ما يكون لدى الذكور XX كروموسوم X و Y يرمزان إلى 46 ، XY. ما يقرب من 1.7 ٪ من البشر هم من ثنائيي الجنس ، أحيانًا بسبب الاختلافات في الكروموسومات الجنسية. [23] [24] [ مصدر غير موثوق ]

بعض الاختلافات في النمط النووي ، سواء كانت وراثية أو جسيمات ، تسبب تشوهات في النمو.

على الرغم من أن تكرار ونسخ الحمض النووي معياري للغاية في حقيقيات النوى ، لا يمكن قول الشيء نفسه بالنسبة لأنماطها النووية ، والتي تكون شديدة التباين. هناك تباين بين الأنواع في عدد الكروموسومات ، وفي التنظيم التفصيلي ، على الرغم من بنائها من نفس الجزيئات الكبيرة. يوفر هذا الاختلاف الأساس لمجموعة من الدراسات في علم الخلايا التطوري.

في بعض الحالات ، هناك تباين كبير داخل الأنواع. في مراجعة ، استنتج جودفري وماسترز:

من وجهة نظرنا ، من غير المحتمل أن تكون إحدى العمليات أو الأخرى مسؤولة بشكل مستقل عن مجموعة واسعة من هياكل النمط النووي التي يتم ملاحظتها. ولكن ، عند استخدامها بالاقتران مع بيانات التطور الوراثي الأخرى ، قد يساعد الانشطار النووي في تفسير الاختلافات الدراماتيكية في الأرقام ثنائية الصيغة الصبغية بين الأنواع ذات الصلة الوثيقة ، والتي كانت في السابق غير قابلة للتفسير. [25]

على الرغم من معرفة الكثير عن الأنماط النووية على المستوى الوصفي ، ومن الواضح أن التغييرات في تنظيم النمط النووي كان لها تأثيرات على المسار التطوري للعديد من الأنواع ، إلا أنه من غير الواضح تمامًا ما قد تكون عليه الأهمية العامة.

لدينا فهم ضعيف جدًا لأسباب تطور النمط النووي ، على الرغم من العديد من التحقيقات الدقيقة. الأهمية العامة لتطور النمط النووي غامضة.

التغييرات أثناء التطوير تحرير

بدلاً من كبت الجينات المعتاد ، تدخل بعض الكائنات الحية للتخلص على نطاق واسع من الهيتروكروماتين ، أو أنواع أخرى من التعديل المرئي للنمط النووي.

  • القضاء على الكروموسوم. في بعض الأنواع ، كما هو الحال في العديد من الذباب الخيالي ، يتم التخلص من الكروموسومات بأكملها أثناء التطور. [27]
  • تناقص الكروماتين (الأب المؤسس: ثيودور بوفيري). في هذه العملية ، توجد في بعض مجدافيات الأرجل والديدان المستديرة مثل اسكاريس سووم، أجزاء من الكروموسومات يتم التخلص منها في خلايا معينة. هذه العملية عبارة عن إعادة ترتيب للجينوم منظم بعناية حيث يتم بناء تيلوميرات جديدة وفقدان بعض مناطق الكروماتين المتغايرة. [28] [29] في A. suum، كل سلائف الخلايا الجسدية تخضع لنقص الكروماتين. [30]. يحدث تعطيل كروموسوم X واحد أثناء التطور المبكر للثدييات (انظر جسم البر وتعويض الجرعة). في الثدييات المشيمية ، يكون التثبيط عشوائيًا بين الاثنين Xs وبالتالي فإن أنثى الثدييات عبارة عن فسيفساء فيما يتعلق بالكروموسومات X الخاصة بها. في العمليات الجراحية يكون دائمًا الأب X هو الذي يتم تعطيله. في إناث البشر ، تفلت حوالي 15٪ من الخلايا الجسدية من التعطيل ، [31] ويختلف عدد الجينات المصابة على الكروموسوم X المعطل بين الخلايا: في الخلايا الليفية يهرب حوالي 25٪ من الجينات الموجودة في جسم بار من التعطيل. [32]

عدد الكروموسومات في مجموعة تحرير

ومن الأمثلة الرائعة على التباين بين الأنواع وثيقة الصلة بالموضوع Muntjac ، الذي تم بحثه بواسطة Kurt Benirschke و Doris Wurster. الرقم الثنائي للمنتجق الصيني ، Muntiacus reevesi، وجد أنه 46 ، وكلها مركزية عن بُعد. عندما نظروا إلى النمط النووي للمنتجاك الهندي وثيق الصلة ، منتقك منتجق، لقد اندهشوا عندما وجدوا أنه يحتوي على أنثى = 6 ، ذكر = 7 كروموسومات. [33]

هم ببساطة لا يستطيعون تصديق ما رأوه. ظلوا صامتين لمدة عامين أو ثلاثة لأنهم اعتقدوا أن هناك خطأ ما في زراعة الأنسجة. لكن عندما حصلوا على عيّنتين أخريين أكدوا [النتائج التي توصلوا إليها].

عدد الكروموسومات في النمط النووي بين الأنواع غير المرتبطة (نسبيًا) متغير بشكل كبير. السجل المنخفض يحتفظ به الديدان الخيطية باراسكاريس أحادي التكافؤ، حيث العدد الفردي n = 1 والنملة: Myrmecia Pilosula. [34] سيكون الرقم القياسي العالي في مكان ما بين السرخس ، مع لسان الأفعى سرخس Ophioglossum في المقدمة بمتوسط ​​1262 كروموسوم. [35] قد تكون الحفش قصير الأنف هو أعلى نتيجة للحيوانات أسيبنسر بريفيروستروم عند 372 كروموسوم. [36] إن وجود الكروموسومات الزائدة أو B يعني أن عدد الكروموسومات يمكن أن يختلف حتى ضمن مجموعة سكانية مختلطة ومثال آخر ، على الرغم من أنه في هذه الحالة لن يتم اعتبارهم أفرادًا عاديين من السكان.

تعديل الرقم الأساسي

الرقم الأساسي ، FN، من النمط النووي هو عدد أذرع الكروموسومات الرئيسية المرئية لكل مجموعة من الكروموسومات. [37] [38] وهكذا ، FN ≤ ​​2 x 2n ، الاختلاف يعتمد على عدد الكروموسومات التي تعتبر ذات ذراع واحد (acrocentric أو عن بعد). يمتلك البشر FN = 82 ، [39] نظرًا لوجود خمسة أزواج من الكروموسوم acrocentric: 13 ، 14 ، 15 ، 21 ، و 22 (كروموسوم Y البشري هو أيضًا acrocentric). الرقم الجسدي الأساسي أو العدد الأساسي للصبغي الجسدي ، FNa [40] أو AN، [41] من النمط النووي هو عدد أذرع الكروموسومات الرئيسية المرئية لكل مجموعة من الجسيمات الذاتية (الكروموسومات غير المرتبطة بالجنس).

تحرير بلويدي

Ploidy هو عدد المجموعات الكاملة من الكروموسومات في الخلية.

    ، حيث يوجد أكثر من مجموعتين من الكروموسومات المتجانسة في الخلايا ، تحدث بشكل رئيسي في النباتات. لقد كان له أهمية كبيرة في تطور النبات وفقًا لستيبينز. [42] [43] [44] [45] قدرت Stebbins نسبة النباتات المزهرة متعددة الصبغيات بما يتراوح بين 30 و 35٪ ، ولكن المتوسط ​​أعلى بكثير في الحشائش ، حوالي 70٪. [46] تعد تعدد الصبغيات في النباتات السفلية (السراخس ، ذيل الحصان و psilotales) شائعة أيضًا ، وقد وصلت بعض أنواع السراخس إلى مستويات تعدد الصبغيات أعلى بكثير من أعلى المستويات المعروفة في النباتات المزهرة.

تعد تعدد الصبغيات في الحيوانات أقل شيوعًا ، لكنها كانت مهمة في بعض المجموعات. [47]

تُعرف السلسلة متعددة الصيغ الصبغية في الأنواع ذات الصلة والتي تتكون بالكامل من مضاعفات رقم أساسي واحد باسم euploid.

    ، حيث يكون أحد الجنسين ثنائي الصيغة الصبغية ، والآخر أحادي العدد. إنه ترتيب شائع في غشائيات الأجنحة ، وفي بعض المجموعات الأخرى. يحدث عندما تتوقف الخلايا في الأنسجة المتمايزة البالغة عن الانقسام عن طريق الانقسام الفتيلي ، لكن النواة تحتوي على أكثر من العدد الجسدي الأصلي للكروموسومات. [48] ​​في نهاية (الانتباذ البطاني أو التكرار الداخلي) تخضع الكروموسومات في نواة "الراحة" لعملية مضاعفة ، وتنفصل الكروموسومات الابنة عن بعضها البعض داخل متصلالغشاء النووي. [49]
    في كثير من الحالات ، تحتوي نوى الصبغيات الداخلية على عشرات الآلاف من الكروموسومات (والتي لا يمكن عدها بالضبط). لا تحتوي الخلايا دائمًا على مضاعفات دقيقة (قوى من اثنين) ، وهذا هو السبب في أن التعريف البسيط "زيادة في عدد مجموعات الكروموسومات الناتجة عن النسخ المتماثل دون انقسام الخلية" ليس دقيقًا تمامًا.
    قد تكون هذه العملية (التي تمت دراستها بشكل خاص في الحشرات وبعض النباتات العليا مثل الذرة) استراتيجية تنموية لزيادة إنتاجية الأنسجة النشطة للغاية في التخليق الحيوي. [50]
    تحدث هذه الظاهرة بشكل متقطع في جميع أنحاء مملكة حقيقيات النوى من الأوليات إلى البشر ، فهي متنوعة ومعقدة ، وتخدم التمايز والتشكل بعدة طرق. [51]
  • انظر palaeopolyploidy للتحقيق في ازدواج النمط النووي القديم.

تحرير اختلال الصيغة الصبغية

اختلال الصيغة الصبغية هو الحالة التي لا يكون فيها عدد الكروموسومات في الخلايا هو الرقم النموذجي للأنواع. قد يؤدي هذا إلى حدوث خلل في الكروموسوم مثل زيادة الكروموسوم أو فقد واحد أو أكثر من الكروموسومات. عادة ما تسبب الشذوذ في عدد الكروموسوم خلل في النمو. ومن الأمثلة على ذلك متلازمة داون ومتلازمة تيرنر.

قد يحدث اختلال الصيغة الصبغية أيضًا داخل مجموعة من الأنواع وثيقة الصلة. الأمثلة الكلاسيكية في النباتات هي الجنس كريبس، حيث تشكل الأرقام المشيمية (= أحادية العدد) المتسلسلة x = 3 و 4 و 5 و 6 و 7 و زعفران، حيث يتم تمثيل كل رقم من x = 3 إلى x = 15 بنوع واحد على الأقل. تُظهر الأدلة من مختلف الأنواع أن اتجاهات التطور قد سارت في اتجاهات مختلفة في مجموعات مختلفة. [52] في الرئيسيات ، تمتلك القردة العليا 24x2 كروموسوم بينما لدى البشر 23x2. يتكون الكروموسوم البشري 2 من اندماج كروموسومات الأسلاف ، مما يقلل العدد. [53]

تحرير تعدد الأشكال الكروموسومات

بعض الأنواع متعددة الأشكال لأشكال هيكلية كروموسوم مختلفة. [54] قد يرتبط الاختلاف الهيكلي بأعداد مختلفة من الكروموسومات في أفراد مختلفين ، والتي تحدث في خنفساء الدعسوقة وصمة عار الشيلوكور، بعض فرس النبي من الجنس أميليس, [ بحاجة لمصدر ] الزبابة الأوروبية سوركس أرينوس. [55] هناك بعض الأدلة من حالة الرخويات التايلانديين لابيلوس (ولد الكلب) على ساحل بريتاني ، حيث يتكيف الكروموسومان مع بيئات مختلفة. [56]

أشجار الأنواع تحرير

الدراسة التفصيلية لنطاقات الكروموسومات في الحشرات ذات الكروموسومات متعددة الخطوط يمكن أن تكشف عن العلاقات بين الأنواع ذات الصلة الوثيقة: المثال الكلاسيكي هو دراسة ربط الكروموسومات في درووفيليد هاواي بواسطة هامبتون إل كارسون.

في حوالي 6500 ميل مربع (17000 كم 2) ، تمتلك جزر هاواي المجموعة الأكثر تنوعًا من الذباب الفلاسفة في العالم ، والتي تعيش من الغابات المطيرة إلى المروج الفرعية. عادة ما يتم تخصيص ما يقرب من 800 نوع من أنواع drosophilid من هاواي إلى جنسين ، ذبابة الفاكهة و سكابتوميزا، في عائلة ذبابة الفاكهة.

أتاح الربط متعدد الخطوط لمجموعة `` جناح الصورة '' ، وهي المجموعة الأكثر دراسة من drosophilids في هاواي ، لكارسون العمل على الشجرة التطورية قبل وقت طويل من أن يكون تحليل الجينوم ممكنًا. بمعنى ما ، تكون الترتيبات الجينية مرئية في أنماط النطاقات لكل كروموسوم. تتيح إعادة ترتيب الكروموسومات ، وخاصة الانقلابات ، معرفة الأنواع وثيقة الصلة.

النتائج واضحة. عند رسم الانقلابات في شكل شجرة (وبمعزل عن جميع المعلومات الأخرى) ، تظهر "تدفق" واضح للأنواع من الجزر الأقدم إلى الجزر الأحدث. هناك أيضًا حالات استعمار تعود إلى الجزر القديمة ، وتخطي الجزر ، لكنها أقل تكرارًا. باستخدام التأريخ K-Ar ، تعود الجزر الحالية إلى 0.4 مليون سنة مضت (ميا) (ماونا كيا) إلى 10 أمتار (نيكر). أقدم عضو في أرخبيل هاواي لا يزال فوق البحر هو Kure Atoll ، والذي يمكن أن يعود تاريخه إلى 30 عامًا. الأرخبيل نفسه (الذي تنتجه صفيحة المحيط الهادئ التي تتحرك فوق بقعة ساخنة) كان موجودًا لفترة أطول ، على الأقل في العصر الطباشيري. الجزر السابقة الآن تحت البحر (جوت) تشكل سلسلة جبال الإمبراطور البحرية. [57]

كل من السكان الأصليين ذبابة الفاكهة و سكابتوميزا يبدو أن الأنواع في هاواي قد انحدرت من نوع أسلاف واحد استعمر الجزر ، ربما قبل 20 مليون سنة. تم تحفيز الإشعاع التكيفي اللاحق بسبب نقص المنافسة ومجموعة متنوعة من المنافذ. على الرغم من أنه من الممكن أن تستعمر أنثى حامل واحدة جزيرة ، فمن المرجح أن تكون مجموعة من نفس النوع. [58] [59] [60] [61]

هناك حيوانات ونباتات أخرى في أرخبيل هاواي خضعت لإشعاعات تكيفية مماثلة ، وإن كانت أقل إثارة. [62] [63]

تحرير نطاقات الكروموسوم

تعرض الكروموسومات نمطًا شريطيًا عند معالجتها ببعض البقع. العصابات هي خطوط متناوبة فاتحة وداكنة تظهر على طول الكروموسومات. تُستخدم أنماط النطاقات الفريدة لتحديد الكروموسومات وتشخيص الانحرافات الصبغية ، بما في ذلك تكسر الكروموسومات أو الفقد أو الازدواجية أو الانتقال أو الأجزاء المقلوبة. تنتج مجموعة من علاجات الكروموسوم المختلفة مجموعة من أنماط النطاقات: نطاقات G ، ونطاقات R ، ونطاقات C ، ونطاقات Q ، ونطاقات T ، ونطاقات NOR.

أنواع النطاقات تحرير

يستخدم علم الوراثة الخلوية عدة تقنيات لتصور جوانب مختلفة من الكروموسومات: [20]

    يتم الحصول عليها بصبغة Giemsa بعد هضم الكروموسومات مع التربسين. ينتج عنه سلسلة من العصابات ذات الألوان الفاتحة والداكنة - تميل المناطق المظلمة إلى أن تكون متغايرة اللون ومتأخرة التكاثر وغنية بـ AT. تميل مناطق الضوء إلى أن تكون متجانسة اللون ، وتتكاثر مبكرًا وغنية بالـ GC. ستنتج هذه الطريقة عادة 300-400 نطاق في الجينوم البشري الطبيعي.
  • R-banding هو عكس G-banding (R تعني "معكوس"). المناطق المظلمة متجانسة اللون (مناطق غنية بالجوانين والسيتوزين) والمناطق الساطعة متغايرة اللون (مناطق غنية بالثيمين والأدينين).
  • C-banding: يرتبط Giemsa بالكروماتين التأسيسي ، لذا فهو يلوث السنتروميرات. الاسم مشتق من المركزية أو التكوينية الهيتروكروماتين. تخضع المستحضرات لتمسخ القلوية قبل تلطيخها مما يؤدي إلى تنقية شبه كاملة من الحمض النووي. بعد غسل المسبار ، يتم إعادة تشكيل الحمض النووي المتبقي مرة أخرى وتلطيخه بمحلول Giemsa المكون من الميثيلين اللازوردي والبنفسجي الميثيلين والأزرق الميثيلين والأيوزين. يربط الهيتروكروماتين الكثير من الصبغة ، بينما تمتص باقي الكروموسومات القليل منها فقط. أثبت الترابط C أنه مناسب بشكل خاص لتوصيف الكروموسومات النباتية.
  • Q-banding هو نمط فلوري تم الحصول عليه باستخدام quinacrine للتلوين. نمط النطاقات مشابه جدًا لتلك التي تظهر في G-banding. يمكن التعرف عليها من خلال مضان أصفر متفاوت الشدة. معظم جزء من الحمض النووي الملون هو الكروماتين المتغاير. Quinacrin (atebrin) يربط كلتا المنطقتين الغنيتين بـ AT و GC ، لكن فقط مركب AT-quinacrin-fluoresces. نظرًا لأن المناطق الغنية بـ AT أكثر شيوعًا في الهيتروكروماتين منه في كروماتين حقيقي ، يتم تمييز هذه المناطق بشكل تفضيلي. تعكس الكثافة المختلفة للنطاقات المفردة المحتويات المختلفة لـ AT. تؤدي الفلوروكرومات الأخرى مثل DAPI أو Hoechst 33258 أيضًا إلى أنماط مميزة وقابلة للتكاثر. كل واحد منهم ينتج نمطه المحدد. بمعنى آخر: خصائص الروابط وخصوصية الفلوروكرومات لا تستند حصريًا إلى تقاربها مع المناطق الغنية بـ AT. بدلاً من ذلك ، يؤثر توزيع AT وربط AT مع جزيئات أخرى مثل الهستونات ، على سبيل المثال ، على خصائص الارتباط للكرومات الفلورية.
  • T-banding: تصور التيلوميرات.
  • تلطيخ الفضة: تلطخ نترات الفضة البروتين المرتبط بالمنطقة النواة. ينتج عن هذا منطقة مظلمة حيث يتم ترسيب الفضة ، مما يدل على نشاط جينات الرنا الريباسي داخل NOR.

تحرير علم الوراثة الخلوية الكلاسيكي

في النمط النووي "الكلاسيكي" (مصور) ، صبغة ، في كثير من الأحيان Giemsa (G- النطاقات)يستخدم الميباكرين (quinacrine) في كثير من الأحيان لتلطيخ العصابات الموجودة على الكروموسومات. يعتبر Giemsa خاصًا بمجموعات الفوسفات في الحمض النووي. الكيناكرين يرتبط بالمناطق الغنية بالأدينين الثايمين. يحتوي كل كروموسوم على نمط نطاقات مميز يساعد على تحديد كل من الكروموسومات في الزوج سيكون لهما نفس نمط النطاقات.

يتم ترتيب الأنماط النووية بحيث يكون الذراع القصير للكروموسوم في الأعلى والذراع الطويل في الأسفل. بعض الأنماط النووية تسمي الأذرع القصيرة والطويلة ص و ف، على التوالى. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إعطاء المناطق المصبوغة بشكل مختلف والمناطق الفرعية تسميات عددية من القريبة إلى البعيدة على أذرع الكروموسوم. على سبيل المثال ، تتضمن متلازمة Cri du chat حذفًا للذراع القصير للكروموسوم 5. وهو مكتوب على الشكل 46 ، XX ، 5p-. المنطقة الحرجة لهذه المتلازمة هي حذف p15.2 (الموضع على الكروموسوم) ، والتي تتم كتابتها كـ 46 ، XX ، ديل (5) (ص 15.2). [64]

تحرير FISH متعدد الألوان (mFISH) والنمط النووي الطيفي (تقنية SKY)

تعد تقنية FISH متعددة الألوان والتنميط النووي الطيفي الأقدم تقنيات خلوية جزيئية تُستخدم في نفس الوقت لتصور جميع أزواج الكروموسومات في كائن حي بألوان مختلفة. تصنع المجسات ذات العلامات الفلورية لكل كروموسوم عن طريق وسم الحمض النووي الخاص بالكروموسوم مع الفلوروفورات المختلفة. نظرًا لوجود عدد محدود من الفلوروفورات المتميزة طيفيًا ، يتم استخدام طريقة وضع العلامات التوافقية لتوليد العديد من الألوان المختلفة. يتم التقاط مجموعات الفلوروفور وتحليلها بواسطة مجهر مضان باستخدام ما يصل إلى 7 مرشحات مضان ضيقة النطاق أو ، في حالة التنميط النووي الطيفي ، باستخدام مقياس تداخل متصل بمجهر مضان. في حالة صورة mFISH ، يتم استبدال كل مجموعة من الأشكال الفلورية من الصور الأصلية الناتجة بلون زائف في برنامج تحليل صور مخصص. وبالتالي ، يمكن تصور وتحديد الكروموسومات أو أقسام الكروموسومات ، مما يسمح بتحليل إعادة ترتيب الكروموسومات. [65] في حالة التنميط النووي الطيفي ، يخصص برنامج معالجة الصور لونًا زائفًا لكل مجموعة مختلفة طيفيًا ، مما يسمح بتصور الكروموسومات الملونة بشكل فردي. [66]

يستخدم FISH متعدد الألوان لتحديد الانحرافات الهيكلية للكروموسومات في الخلايا السرطانية وغيرها من الحالات المرضية عندما لا يكون ربط Giemsa أو التقنيات الأخرى دقيقة بما فيه الكفاية.

تحرير التنميط النووي الرقمي

التنميط النووي الرقمي هي تقنية تستخدم لتحديد عدد نسخ الحمض النووي على مقياس الجينوم. يتم عزل وتعداد التسلسلات القصيرة للحمض النووي من مواقع محددة في جميع أنحاء الجينوم. [67] تُعرف هذه الطريقة أيضًا باسم التنميط النووي الافتراضي.

يمكن أن تكون تشوهات الكروموسومات عددية ، كما هو الحال في وجود كروموسومات إضافية أو مفقودة ، أو هيكلية ، كما هو الحال في الكروموسوم المشتق ، أو عمليات النقل ، أو الانقلاب ، أو الحذف على نطاق واسع أو الازدواجية. غالبًا ما تحدث التشوهات العددية ، والمعروفة أيضًا باسم اختلال الصيغة الصبغية ، نتيجة عدم الانفصال أثناء الانقسام الاختزالي في تكوين تثلث الصبغي المشيج ، حيث توجد ثلاث نسخ من الكروموسوم بدلاً من النسختين المعتادتين ، وهي تشوهات عددية شائعة. غالبًا ما تنشأ التشوهات الهيكلية من أخطاء في إعادة التركيب المتماثل. يمكن أن يحدث كلا النوعين من التشوهات في الأمشاج ، وبالتالي سيكونان موجودين في جميع خلايا جسم الشخص المصاب ، أو يمكن أن يحدث أثناء الانقسام ويؤدي إلى فرد فسيفساء وراثي لديه بعض الخلايا الطبيعية وبعض الخلايا غير الطبيعية.

في البشر تحرير

تشمل تشوهات الكروموسومات التي تؤدي إلى المرض لدى البشر

    ينتج عن كروموسوم X واحد (45 ، X أو 45 ، X0). ، أكثر أمراض الكروموسومات الذكرية شيوعًا ، والمعروف باسم 47 ، XXY ، ناتج عن مرض إضافي X كروموسوم. ينتج عن تثلث الصبغي (ثلاث نسخ) من الكروموسوم 18. ، وهو مرض كروموسومي شائع ، وينتج عن تثلث الصبغي للكروموسوم 21. وينتج عن تثلث الصبغي للكروموسوم 13. ، ويعتقد أنه التثلث الصبغي الرابع الأكثر شيوعًا ، ولديه العديد من الأفراد المصابين لفترة طويلة ولكن فقط في شكل آخر غير التثلث الصبغي الكامل ، مثل متلازمة التثلث الصبغي 9p أو التثلث الصبغي 9 الفسيفسائي. غالبًا ما تعمل بشكل جيد ، ولكنها تميل إلى مشكلة في الكلام.
  • كما تم توثيق التثلث الصبغي 8 والتثلث الصبغي 16 ، على الرغم من أنهما لا يعيشان حتى الولادة بشكل عام.

تنشأ بعض الاضطرابات من فقدان جزء فقط من كروموسوم واحد ، بما في ذلك


الكروموسومات

يبدأ هذا الدرس بمقارنة كروموسومات بدائيات النوى وكروموسومات حقيقيات النوى ومقدمة لمفهوم النوى ثنائية الصبغية وحيدة الصبغية. يقدم النشاط الثاني استخدام قواعد البيانات لمقارنة أعداد الكروموسومات للأنواع المختلفة وموقع الجينات داخل الأنواع المختلفة ، بما في ذلك السيتوكروم أوكسيديز ج. النشاط الأخير هو مقابلة قصيرة مع John Cairnes الذي طور التصوير الشعاعي الذاتي لقياس طول الكروموسوم ووصف أولاً بنية الكروموسومات البكتيرية.

وصف الدرس

توجيه الأسئلة

  • كيف يتم ترتيب الحمض النووي في بدائيات النوى وحقيقيات النوى؟
  • كم عدد الكروموسومات الموجودة في حقيقيات النوى؟

نشاط 1 كروموسومات بدائيات النوى وحقيقيات النوى

هيكل كروموسومات بدائيات النوى وحقيقيات النوى. شاهد المقدمة القصيرة التالية حول بنية ووظيفة الكروموسومات حقيقية النواة.

ادرس هذه البطاقات التعليمية للنقاط الرئيسية حول الجينات والكروموسومات.

النشاط 2: قواعد البيانات وعدد الكروموسومات في الأنواع المختلفة

انقر فوق الروابط الموجودة على كل من الأسماء ذات الحدين أدناه لمعرفة حجم الجينوم لهذه الأنواع ومقارنة أرقام الكروموسومات ثنائية الصبغيات.

روابط متصفح الجينوم لخمسة أنواع

ترتبط الارتباطات التشعبية الموجودة على كل اسم بصفحة النمط النووي في محرك بحث قاعدة بيانات Ensembl.org من Wellcome Sanger ، وترتبط الارتباطات التشعبية الموجودة على كل اسم بصفحة النمط النووي في متصفح قاعدة بيانات Ensembl.org من Wellcome Sanger.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/browse/ يمكن استخدام هذه الصفحة للعثور على أحجام الجينوم في الدليل

http://www.ensembl.org هذا متصفح أفضل للجينوم ، ويمكنك حتى التكبير لرؤية الأزواج الأساسية. كما أن لديها نباتات وأنواع لافقارية على http://ensemblgenomes.org/

شاهد هذا الفيديو وفكر في السؤال ،

& quot ؛ هل ستخلق قواعد البيانات هذه وتقنيات التسلسل الجديدة اليوم عالماً أفضل للغد؟ & quot

النشاط 3 جون كيرنز والتصوير الشعاعي الذاتي

توضح هذه الرسوم البيانية كيف تم تطوير نموذج تكرار الحمض النووي في خلية بدائية النواة لشرح العملية. لم تكن هذه العملية ملحوظة حتى أجرى جون كيرنز تجاربه. تستند الرسومات على الفهم النظري ،

يُظهر الرسم البياني الموجود على اليسار تمثيلًا تخطيطيًا لنظرية تكرار الحمض النووي في كروموسومات بدائيات النوى ويظهر التصوير الشعاعي الذاتي الذي أنتجه جون كيرنز على اليمين جزيء من الحمض النووي للإشريكية القولونية. تدعم البيانات التجريبية النظرية.


الصور: ندوة CSHL 1963

في ورقته البحثية لعام 1963 & quot؛ الكروموسوم البكتيري وطريقة تكاثره كما يتضح من التصوير الشعاعي الذاتي & quot ، أظهر كيرنز بواسطة التصوير الشعاعي الذاتي أن الحمض النووي لبكتيريا Escherichia coli كان جزيءًا واحدًا يتم نسخه في موضع متحرك (شوكة النسخ المتماثل) حيث يتم تصنيع الخيوط.

عند إجراء مقابلة حول هذه التجارب ، علق كيرنز ، & quot ، قلت لنفسي ، أنا أعرف التصوير الشعاعي الذاتي ، فلماذا لا أرى ما إذا كان بإمكاني قياس طول هذه الجزيئات باستخدام هذه التقنية؟ وقمنا ببعض العمليات الحسابية الصغيرة وقرروا أنه يجب أن يكون ذلك ممكنًا وسيستغرق تصوير الفيلم شهرين فقط. وهذا ما فعلته في Cold Spring Harbour & quot

من الجدير بالذكر أن التصوير الشعاعي الذاتي أصبح أداة أساسية في تسلسل الجينات في الثمانينيات ولا يزال قيد الاستخدام اليوم في شكل معدل في المختبرات الجينية حول العالم.


بيانات موسعة الشكل. 1 قياس CIN عبر أنواع الأورام.

أ، رسم تخطيطي لتحليلات تعديلات رقم النسخ الخاصة بالأليل. على اليسار ، ملفات تعريف SCNA عبر الجينوم لعينتين من الورم (الأحمر ، أليل أزرق ، أليل B) ، مع قيم رقم نسخة خاصة بالأليل الخام لـ SNPs متغايرة الزيجوت تظهر كنقاط وحالات عدد صحيح مستنتج من الأليل المحدد على النحو خطوط. تتم الإشارة إلى استنساخ SCNAs عبر العينتين من خلال مسار بين ملفي SCNA ، مع الإشارة إلى SCNAs النسيلي باللون الرمادي ، SCNAs الفرعي باللون الأصفر وكلا من SCNAs النسيلي وتحت النسيلي باللون الأصفر والرمادي المتقطع. يتم قياس جميع مخططات ملف تعريف SCNA في الشكل بعدد نقاط البيانات لكل كروموسوم. أعلى اليمين ، نهج تلخيص توقيت SCNA (نسيلي مقابل subclonal) من الورم. أسفل اليمين ، ملف تعريف SCNA الصحيح عبر جينوم MRCA المستنتج استنادًا إلى ملفات تعريف SCNA الصحيحة لعينتي الورم. ب, ج، مراحل متعددة العينات (ب) واستدعاء SCNA بالنسبة إلى ploidy (ج). ب، التدريج متعدد العينات هو الطريقة التي استخدمناها للحصول على ملفات تعريف عدد النسخ الخاصة بالأليل. سمح لنا ذلك بتحديد اختلال التوازن الأليلي غير المكتشف سابقًا (المربعات الصفراء) ، واختلال التوازن الأليلي تحت النسيلي المتطابق و SCNAs الموازية (الصناديق الأرجوانية). ج، الرسوم التوضيحية للكروموسومات والتسميات لمختلف SCNAs. نظرًا لأن SCNAs يتم الإبلاغ عنها بالنسبة إلى ploidy ، يتم توفير الرسوم التوضيحية للحالات ثنائية الصيغة الصبغية وثلاثية الصيغة الصبغية ورباعية الصيغة الصبغية. الذكاء الاصطناعي ، اختلال التوازن الأليلي. د, ه، خصائص أتراب عموم السرطان. يتم تلخيص مجموعة العينات المتعددة لعموم السرطان لدينا حسب نوع الورم في مخططات الشريط هذه ، مما يشير إلى العدد الإجمالي للمرضى (د) مع رسم الشريط الملون وفقًا لعدد العينات التي يساهم بها كل ورم وعينات الورم (ه) مع رسم الشريط الملون حسب نوع العينة.

البيانات الموسعة الشكل 2 يرتبط SCNA عبر أنواع الأورام.

أ، تشير مخططات التشتت ، لكل نوع من أنواع الورم ، إلى الارتباط بين عدد العينات ونسبة الجينوم المتأثر بـ SCNAs subclonal. ρ و ص القيم مأخوذة من اختبارات ارتباط سبيرمان. ب، تظهر المخططات المبعثرة متوسط ​​النقاء لكل ورم مقابل نسبة الجينوم المتأثر بـ SCNA تحت النسيلي. ρ و ص القيم مأخوذة من اختبارات ارتباط سبيرمان. ج، مقارنة نسبة الجينوم المتأثر بـ SCNAs النسيلي وتحت النسيلي. يشار إلى القيمة المتوسطة لكل نوع من أنواع الورم. يشير حجم النقاط إلى عدد الأورام في نوع الورم المقابل. تشير النقاط الحمراء إلى أنواع الورم مع وجود فروق ذات دلالة إحصائية في نسبة الجينوم المتأثر بـ SCNAs النسيلي مقابل SCNAs الفرعية. طالب على الوجهين ر- تم استخدام الاختبار لمقارنة نسب الجينوم المتأثر بـ SCNAs النسيلي وتحت النسيلي. أج، تم تضمين أنواع الأورام مع عينات الورم من 10 مرضى على الأقل: سرطان المثانة البولية (BLCA ، ن = 26) ، ER + سرطان الثدي (ER + BRCA ، ن = 19) ، HER2 + سرطان الثدي (HER2 + BRCA ، ن = 18) ، سرطان الثدي الثلاثي السلبي (TN BRCA ، ن = 17) ، سرطان القولون والمستقيم (COAD ، ن = 13) ، ورم غدي المريء (ESCA ، ن = 22) ، ورم دبقي (ن = 12) ، سرطان الخلايا الكلوية الصافية (KIRC ، ن = 54) ، سرطان الغدة الرئوية (LUAD ، ن = 84) ، سرطان الخلايا الحرشفية في الرئة (LUSC ، ن = 31) ، سرطان البروستاتا (PRAD ، ن = 10) ، سرطان الجلد (SKCM ، ن = 30) وسرطان بطانة الرحم (UCEC ، ن = 27). د، نتائج تحليل الانحدار الخطي بين سرطان الثدي LUAD و HER2 + لنسبة الجينوم الخاضع لـ SCNAs الفرعية مع عدد العينات من كل ورم ومتوسط ​​نقاء العينة لكل ورم.

البيانات الموسعة الشكل 3 ترتبط SCNAs NSCLC مع التعبير الجيني لدورة الخلية وخصائص الخلية السرطانية.

أ, ب، مخططات مبعثرة تقارن متوسط ​​التعبير الجيني لدورة الخلية في أورام LUAD (ن = 36) ، أورام LUSC (ن = 15) وأورام NSCLC الأخرى (ن = 7) مع النسبة الإجمالية للجينوم المتأثر بـ SCNAs. كل نقطة ملونة حسب نوع الورم. (أ) ونسبة الجينوم المتأثر بـ SCNAs النسيلي (ب). ج، نسبة الجينوم المتأثر بـ SCNAs تحت النسيلي. د، نسبة SCNAs التي هي subclonal. أد, ρ و ص القيم مأخوذة من اختبارات ارتباط سبيرمان. الارتباط بين خصائص الخلايا السرطانية وإحصاءات SCNA لـ LUAD (ن = 53) ، LUSC (ن = 27) و NSCLC- أخرى (ن = 3). هح، تتم مقارنة درجات مؤشر الانقسامية لكل ورم مقابل مجموع SCNAs (ه) ، SCNAs نسيلي (F) ، SCNAs subclonal (ز) ونسبة SCNAs التي هي subclonal (ح) في كل ورم. كل نقطة ملونة حسب نوع الورم. ρ و ص القيم مأخوذة من اختبارات ارتباط سبيرمان. أنال، الارتباط بين حجم الورم ومقاييس SCNA. لكل ورم تتوفر فيه كل من الشرائح الرقمية ومعلومات حجم الورم (ن = 83) ، أجرينا اختبارات ارتباط سبيرمان لمقارنة حجم الورم مع النسبة الإجمالية للجينوم المتأثر بـ SCNAs (أنا) ، نسبة الجينوم المتأثر بـ SCNAs النسيلي (ي) ، نسبة الجينوم المتأثر بـ SCNAs تحت النسيلي (ك) ونسبة SCNAs التي هي subclonal (ل). صصفة تعكس القيم ص القيم من نماذج الانحدار الخطي التي تتضمن عدد العينات وكذلك حجم الورم المقدر وقياس SCNA الذي تم فحصه. مص، الارتباطات بين خصائص الخلايا السرطانية وإحصاءات SCNA لـ LUAD (ن = 53) ، LUSC (ن = 27) و NSCLC- أخرى (ن = 3). تتم مقارنة درجات داء النوى لكل ورم مع نسبة الجينوم المتأثر بـ SCNAs (م) ، SCNAs نسيلي (ن) أو SCNAs subclonal (ا) ونسبة SCNAs التي هي subclonal (ص) في كل ورم. كل نقطة ملونة حسب نوع الورم. تمثل الخطوط الوسيط لكل مجموعة. es ، حجم التأثير.

بيانات موسعة الشكل. 4 WGD عبر أنواع الأورام.

أ، مؤامرات شريطية تشير إلى عدد ونسبة الأورام من كل نوع من أنواع الورم التي تظهر WGD. يشار إلى أورام WGD تحت الاستنساخ باللون الأزرق. ب، مخططات Beeswarm التي تقارن نسبة الجينوم المتأثر بـ SCNAs النسيلي أو تحت النسيلي واختلال التوازن الأليلي تحت النسيلي (MSAI) في أورام WGD والأورام غير WGD. تشير الأشرطة السوداء إلى متوسط ​​كل توزيع. طالب على الوجهين ر- تم استخدام الاختبارات لكل مقارنة. ج، مقارنة نسبة الجينوم المتأثر بـ SCNAs النسيلي أو الفرعي في عينات WGD المتطابقة وغير WGD من الأورام ذات WGD الفرعي. تشير القضبان ، لكل مريض مصاب بـ WGD تحت النسيل ، إلى الفرق بين النسبة المتوسطة للجينوم المتأثر بـ SCNAs في عينات WGD وعينات غير WGD. تقارن مخططات دفء النحل الداخلية نسبة الجينوم المتأثر بأنواع مختلفة من SCNAs في عينات WGD وعينات غير WGD. تمثل الأشرطة السوداء في المؤامرات الدافئة متوسطات كل مجموعة. دF، تأثير درجة OG-TSG على متوسط ​​تغييرات رقم النسخة على مستوى الذراع. تُظهر المخططات المبعثرة متوسط ​​تغيير مستوى الذراع الفرعي من MRCA في غير WGD (د ن = 171) ، WGD (ه ن = 194) و WGD فرعي (F ن = 29) الأورام مقابل علامة OG – TSG للذراع. تشير المناطق المظللة إلى مجال الثقة 95٪. ρ و ص القيم مأخوذة من اختبارات ارتباط سبيرمان. ز، مخطط مبعثر يوضح متوسط ​​عدد النسخ النسيلي (MRCA) في المجموعة الكاملة (ن = 394) مقابل حجم ذراع الكروموسوم. حي، تُظهر المخططات المبعثرة متوسط ​​تغير مستوى الذراع الفرعي من MRCA في غير WGD (ح ن = 171) ، WGD (أنا ن = 194) و WGD فرعي (ي ن = 29) الأورام مقابل حجم الكروموسوم. تشير المناطق المظللة إلى مجال الثقة 95٪. ρ و ص القيم مأخوذة من اختبارات ارتباط سبيرمان.

البيانات الموسعة الشكل. 5 نمذجة سلسلة ماركوف لتطور النمط النووي.

أ، قائمة المعلمات المستخدمة لنمذجة سلسلة ماركوف. ب، مخططات لسلسلة ماركوف المبسطة لكل ذراع كروموسوم ومخططات شريطية للتوزيعات الاحتمالية الناتجة لرقم النسخ على مستوى الذراع. جه، توضح مخططات Beeswarm الفرق في درجة الانحراف على أساس كل ورم لغير WGD (ن = 171) ، WGD (ن = 194) و WGD فرعي (ن = 29) أورام. تشير الأشرطة الأفقية السوداء إلى متوسط ​​التوزيع. إقران الطالب ثنائي الذيل ر- تم إجراء الاختبارات بين درجات الانحراف للنموذج الأول والثاني المتضمنة في كل مقارنة. es ، حجم التأثير. ج، مقارنة بين النموذج غير الموزون (المحايد) والنموذج الموزون الذي يتضمن درجات OG-TSG. د، مقارنة بين النموذج غير الموزون والنموذج بدرجات OG-TSG المختلطة. ه، مقارنة بين النموذج الموزون الذي يتضمن درجات OG-TSG والنموذج مع درجات OG-TSG المختلطة. F, ز، لكل سياق (غير WGD أو WGD أو WGD فرعي) ، فإن النسبة المئوية للعينات التي يتفوق فيها النموذج المرجح OG-TSG على النموذج غير الموزون (F) أو نموذج مخلوط (ز) معروض. حي، تحليل المتانة لنموذج سلسلة ماركوف لتطور النمط النووي. توضح الرسوم البيانية الأداء النسبي للتكرارات الثلاثة للنموذج بقيم متفاوتة لـ ز مع إدخال WGD غير WGD (pGD = 0) ، WGD (pGD = 0.005) ومدخل WGD فرعي (pGD = 0.012). تم تشغيل النموذج ذو الدرجات المختلطة لعشرة تباديل عشوائي مختلف للكروموسومات. ك, ل، توضح الرسوم البيانية أداء ثلاث تكرارات للنموذج مع تغيير قيم pGD (pGD = 0.003 بوصة ك و pGD = 0.007 بوصة ل) مع بيانات WGD. م, ن، توضح الرسوم البيانية أداء ثلاث تكرارات للنموذج مع تغيير قيم pGD (pGD = 0.01 بوصة م و pGD = 0.014 بوصة ن) مع بيانات WGD فرعي. اف، تُظهر الرسوم البيانية أداء التكرارات الثلاثة للنموذج عند تغيير القياس مع بيانات الإدخال غير WGD و WGD و subclonal WGD.

البيانات الموسعة الشكل. 6 مناظر SCNA الفرعية Subclonal عبر أنواع الأورام.

أح، تم تحليل أنواع الأورام التالية: سرطان المثانة البولية (أ ن = 26) ، ER + سرطان الثدي (ب ن = 19) ، HER2 + سرطان الثدي (ج ن = 18) ، سرطان الثدي الثلاثي السلبي (د ن = 17) ، ورم غدي القولون والمستقيم (ه ن = 13) ، ورم غدي المريء (F ن = 22) ، ورم دبقي (ز ن = 12) و KIRC (ح ن = 54). ن الأرقام تمثل الأورام. تظهر المخططات عبر الجينوم SCNAs النسيلي وتحت النسيلي. داخل كل نوع ورم لكل كروموسوم ، يتم عرض البيانات التالية (من أعلى إلى أسفل): نسبة المرضى الذين لديهم مكاسب أو تضخمات. يشير الخط الأسود إلى النسبة الإجمالية للمرضى الذين لديهم مكاسب / تضخيم ، تشير الخطوط أو الظلال الصفراء والرمادية إلى نسبة المرضى الذين يعانون من مكاسب تحت النسل ونسيلي ، على التوالي. تم اشتقاق MRCA عن طريق تحليل النشوء والتطور (انظر الطرق ، "إعادة بناء الأسلاف واستدلال تطور السلالات"). لكل موضع ، تتم الإشارة إلى تواتر المكاسب (الأحمر) والخسائر (الأزرق) الموجودة في MRCAs للأورام. أحداث GISTIC2.0. تشير هذه المسارات إلى الأحداث البؤرية لـ SCNA التي تم تحديدها بواسطة GISTIC2.0 (انظر الطرق ، "تعريف ذروة GISTIC2.0" و "تعريف ذروة توافق GISTIC2.0") والأحداث المتكررة على مستوى الذراع (انظر الطرق ، "SCNA على مستوى الذراع تعريف'). نسبة المرضى الذين يعانون من حالات الخسارة / LOH. يشير الخط الأسود إلى النسبة الإجمالية للمرضى الذين يعانون من فقدان / أحداث LOH ، تشير الخطوط أو الظلال الصفراء والرمادية إلى نسبة المرضى الذين يعانون من فقدان نسيلي وتحت نسيلي ، على التوالي. تشير الخطوط السوداء والصفراء والرمادية إلى عتبات الأهمية للخسارة الكلية / LOH ، وفقدان نسيلي / LOH وفقدان نسيلي / LOH ، على التوالي. نسبة المرضى الذين يعانون من اختلال التوازن الأليلي تحت النسيلي المتطابق (MSAI) الناشئ عن أنماط الفردانية المميزة التي تم تحديدها من خلال مراحل متعددة العينات. يشير الخط الأحمر إلى عتبة الأهمية التي يحددها اختبار التقليب عند مستوى 0.05 (انظر الطرق ، "اختبار التقليب لتكرار SCNA عبر الأورام").

البيانات الموسعة الشكل. 7 مناظر SCNA الفرعية Subclonal عبر أنواع الأورام.

أه، تم تحليل أنواع الأورام التالية: LUAD (أ ن = 84) ، LUSC (ب ن = 31) ، ورم غدي في البروستاتا (ج ن = 10) ، SKCM (د ن = 30) وسرطان بطانة الرحم (ه ن = 27). تظهر المخططات عبر الجينوم SCNAs النسيلي وتحت النسيلي. داخل كل نوع ورم لكل كروموسوم ، يتم عرض البيانات التالية (من أعلى إلى أسفل): نسبة المرضى الذين لديهم مكاسب أو تضخمات. يشير الخط الأسود إلى النسبة الإجمالية للمرضى الذين لديهم مكاسب / تضخيم ، تشير الخطوط أو الظلال الصفراء والرمادية إلى نسبة المرضى الذين يعانون من مكاسب تحت النسل ونسيلي ، على التوالي. تم اشتقاق MRCA عن طريق تحليل النشوء والتطور (انظر الطرق ، "إعادة بناء الأسلاف واستدلال تطور السلالات"). لكل موضع ، تتم الإشارة إلى تواتر المكاسب (الأحمر) والخسائر (الأزرق) الموجودة في MRCAs للأورام. أحداث GISTIC2.0. تشير هذه المسارات إلى الأحداث البؤرية لـ SCNA التي تم تحديدها بواسطة GISTIC2.0 (انظر الطرق ، "تعريف ذروة GISTIC2.0" و "تعريف ذروة توافق GISTIC2.0") والأحداث المتكررة على مستوى الذراع (انظر الطرق ، "SCNA على مستوى الذراع تعريف'). نسبة المرضى الذين يعانون من حالات الخسارة / LOH. يشير الخط الأسود إلى النسبة الإجمالية للمرضى الذين يعانون من فقدان / أحداث LOH ، تشير الخطوط أو الظلال الصفراء والرمادية إلى نسبة المرضى الذين يعانون من فقدان نسيلي وتحت نسيلي ، على التوالي. تشير الخطوط السوداء والصفراء والرمادية إلى عتبات الأهمية للخسارة الكلية / LOH ، وفقدان نسيلي / LOH وفقدان نسيلي / LOH ، على التوالي. نسبة المرضى الذين يعانون من اختلال التوازن الأليلي تحت النسيلي المتطابق (MSAI) الناشئ عن أنماط الفردانية المتميزة التي تم تحديدها من خلال مراحل متعددة العينات. يشير الخط الأحمر إلى عتبة الأهمية التي يحددها اختبار التقليب عند مستوى 0.05 (انظر الطرق ، "اختبار التقليب لتكرار SCNA عبر الأورام").

البيانات الموسعة الشكل. 8 SCNA المتكرر عبر أنواع الأورام.

أ, ب، الفرق في المكاسب والخسائر في مكاسب منطقة ذروة الإجماع (أحمر ، ن = 255) وخسائر (أزرق ، ن = 149) (أ) ومكاسب ذراع الكروموسوم (أحمر ، ن = 95) وخسائر (أزرق ، ن = 200) في جميع أنواع الأورام (ب). تشير الأشرطة الأفقية السوداء إلى متوسط ​​التوزيع. تم إجراء اختبار الأهمية باستخدام الطالب غير المزاوج ر-اختبار. ج، تصنيف أحداث الكروموسومات على مستوى الذراع حسب التوقيت. على اليسار ، خريطة حرارية للنسبة المئوية لحدوث الاستنساخ لجميع الأحداث في كل نوع من أنواع الورم. يشير البسط داخل كل خلية ، في هذا النوع من الورم ، إلى العدد الإجمالي للتكرارات الفرعية لهذا الحدث ، ويشير المقام إلى العدد الإجمالي لكل من التكرارات الاستنساخية والفرعية لهذا الحدث في هذا النوع من الورم. يشير تظليل كل خلية في خريطة الحرارة إلى النسبة المئوية للتكرارات الفرعية للحدث داخل نوع الورم مع اللون البرتقالي الذي يشير إلى استنساخ فرعي أعلى ويشير اللون الرمادي إلى استنساخ أعلى. تشير حدود كل خلية إلى تصنيف هذا الحدث في نوع الورم على أنه إما مبكر (حد رمادي) أو متوسط ​​(بدون حدود) أو متأخر (حد برتقالي). يمينًا ، مخطط شريطي للأحداث على مستوى الذراع مرتبة حسب النسبة المئوية المتوسطة لوقائع التكرارات الفرعية عبر أنواع الأورام (المحور السفلي). يتم تلوين الحانات التي تمثل أحداث الكسب باللون الأحمر وأحداث الخسارة باللون الأزرق. تشير الخطوط السوداء الأفقية إلى فصل الأحداث إلى فئات سرطانية مبكرة ومتوسطة ومتأخرة ، وفقًا للثلاثي من متوسط ​​نسبة SCNAs التي هي subclonal. تشير النقاط المتمركزة على نفس مواضع المحاور إلى إجمالي عدد الأحداث لكل حدث خسارة أو كسب عبر أنواع الأورام (المحور العلوي). د، إثراء أحداث ذروة الإجماع المبكرة والمتوسطة والمتأخرة بالجينات المعروفة المرتبطة بالسرطان. خريطة الحرارة تشير إلى النتيجة ص القيم من الاختبارات الدقيقة التي أجراها فيشر على الوجهين والتي تقارن تداخل الجينات في ذروات الإجماع المبكرة والمتوسطة والمتأخرة مع الجينات المسرطنة والجينات الكابتة للورم التي تم الإبلاغ عنها سابقًا. تم التحقيق في قمم الكسب فيما يتعلق بالجينات الورمية ، بينما تم التحقيق في قمم الخسارة فيما يتعلق بالجينات الكابتة للورم. تداخلات كبيرة (Benjamini-Hochberg-Adjust ص & lt 0.05) بعلامة النجمة (انظر الطرق ، "الجينات المرتبطة بالسرطان وإثراء الموقع الهش"). ه، إثراء أحداث ذروة الإجماع المبكرة والمتوسطة والمتأخرة بالمواقع الهشة للكروموسوم. خريطة الحرارة تشير إلى النتيجة ص قيم من اختبارات فيشر الدقيقة التي تقارن تداخل العصابات الخلوية الموجودة في قمم الإجماع المبكرة والمتوسطة والمتأخرة مع عصابات خلوية من مواقع كروموسوم هشة تم الإبلاغ عنها سابقًا. تداخلات كبيرة (Benjamini-Hochberg-Adjust ص & lt 0.05) بعلامة النجمة (انظر الطرق ، "الجينات المرتبطة بالسرطان وإثراء الموقع الهش"). F، انتشار SNVs و indels في الجينات المرتبطة بالسرطان. خريطة حرارية تعرض نسبة العينات من كل نوع ورم مع SNV أو indel في الجين المقابل المرتبط بالسرطان. تشير العلامات النجمية الصفراء إلى مكان وجود SNVs و indels بشكل نسلي في 75٪ من الأورام في نوع الورم المقابل.

البيانات الموسعة الشكل. 9 التطور المتوازي المتكرر و LOH عبر الجينوم.

أ، مؤامرة عبر الجينوم تُظهر تواتر أحداث الكسب / التضخيم المتوازية باللون الأحمر وتكرار أحداث LOH الموازية باللون الأزرق. تشير الخطوط الحمراء المتقطعة إلى عتبة الأهمية التي يحددها اختبار التقليب. ب، مثال على التطور المتوازي على الكروموسوم 1 في CRUK0005. سجل2[ص] وتردد B-allele (BAF) والتعبير الخاص بالأليل (ASE) موضحة للكروموسوم 1 في العينات 3 و 4. على شجرة النشوء والتطور ، نشير إلى الفروع التي تم فيها تحديد المكاسب المتوازية للكروموسوم 1. ج، ربط عدم التجانس داخل الورم (ITH) لكل جين على مستويات الحمض النووي والحمض النووي الريبي. يوضح مخطط التشتت أن النسبة المئوية للجينات المعبر عنها مع عدم تجانس الحمض النووي داخل الورم النوعي للأليل يرتبط مع النسبة المئوية للجينات المعبر عنها مع عدم تجانس الحمض النووي الريبي داخل الورم النوعي للأليل. تم تضمين فقط 43 ورمًا ، والتي قمنا بإقران تسلسل الإكسوم متعدد العينات وبيانات تسلسل الحمض النووي الريبي متعدد العينات ، في هذا التحليل. د، انتشار نسخ أحادية العدد في أورام WGD. مؤامرة عبر الجينوم تُظهر تواتر الخسارة لنسخة أحادية العدد في أورام WGD على مستوى النطاق الخلوي. يظهر الخسارة النسيليّة لنسخة أحادية الصيغة الصبغية باللون الرمادي. يظهر الخسارة الفرعية للنسخة أحادية الصيغة الصبغية باللون البرتقالي. يشير الخط الأسود الصلب إلى التردد الكلي ، بما في ذلك الأحداث النسيليّة والفرعيّة ، من الخسارة لنسخة أحادية الصيغة الصبغية. لا يتم عرض HLA LOH حيث يمكن فقط تحليل المجموعة الفرعية للتسلسل الكامل للإكسوم من مجموعتنا باستخدام أداة المعلوماتية الحيوية LOHHLA (انظر الطرق ، "اكتشاف HLA LOH"). ه، انتشار LOH في أورام WGD. تُظهر هذه المؤامرة عبر الجينوم على مستوى النطاق الخلوي نسبة الأورام مع LOH. يشير الخط الأسود الصلب إلى النسبة الإجمالية للأورام التي تحتوي على LOH تحت النسيلي أو النسيلي ، ويشير التظليل الأصفر إلى نسبة الأورام مع WGD في المجموعة التي لديها LOH فرعي في هذه العصابات الخلوية. ترسم الخطوط الرمادية المتقطعة الحدود بين الكروموسومات المنفصلة. F، انتشار HLA LOH عبر أنواع الأورام. نشير لكل نوع من أنواع الورم إلى عدد ونسبة الأورام التي لوحظ فيها HLA LOH. تظهر الأشرطة الرمادية الداكنة والبرتقالية الأورام التي لوحظ فيها HLA LOH بشكل نسيلي أو تحت نسيلي ، على التوالي ، تظهر الأشرطة ذات اللون الرمادي الفاتح أورامًا لم يلاحظ وجود HLA LOH فيها.

البيانات الموسعة الشكل. 10 SCNAs في العينات النقيلية.

أ، مؤامرة Beeswarm تشير إلى النسبة الإجمالية للجينوم المتأثر إما بـ SCNAs النسيلي أو الفرعي في عينات الورم الأولية (النقاط الحمراء) أو العينات النقيلية (النقاط الزرقاء). تشير الأشرطة السوداء إلى متوسط ​​التوزيع. طالب على الوجهين غير مقيد ر- تم استخدام الاختبار في هذه المقارنة ص يتم عرض حجم (نطاقات) القيمة والتأثير. ب، الفرق في النسبة المئوية للجينوم المتأثر بـ SCNAs بين عينات الورم النقيلي والأولي (ن = 152). يوضح مخطط الشلال ما إذا كانت نسبة أكبر أو أقل من الجينوم قد تأثرت بإجمالي SCNAs في العينة (العينات) الأولية أو النقيلية من الأورام مع عينة ورم أولية واحدة على الأقل وعينة نقيلية واحدة على الأقل. تشير الأشرطة الأرجوانية إلى أن نسبة أكبر من الجينوم قد تأثرت بإجمالي SCNAs في العينة النقيلية وتشير الأشرطة الوردية إلى أن نسبة أكبر تأثرت في عينة الورم الأولية. طالب على الوجهين يقترن ر- تم استخدام الاختبار لهذه المقارنة. ج، تشير مخططات Beeswarm ، لكل ورم أولي وعينة نقيلية ، إلى نسبة الجينوم المتأثر بـ SCNAs. هذه هي نفس العينات المدرجة في تحليل أ. تشير الأشرطة السوداء إلى متوسط ​​التوزيع. على الوجهين unpaired’s Student ر- تم استخدام الاختبارات لكل مقارنة ص يشار إلى القيم في الجزء العلوي من كل قطعة. د، تشير مخططات Beeswarm لكل ورم أولي وعينة نقيلية إلى نسبة SCNAs التي هي subclonal. هذه هي نفس العينات المدرجة في تحليل أ. تظهر الأشرطة السوداء وسيط التوزيع. على الوجهين unpaired’s Student ر- تم استخدام الاختبارات لكل مقارنة ص يشار إلى القيم في الجزء العلوي من كل قطعة. ه، الورم الأولي المشترك والخاص و LOH النقيلي. يتم فصل المخططات الشريطية حسب نوع الورم مع كل شريط مكدس يمثل LOH المحدد في عينة ورم واحدة مع كل من عينات الورم الأولية والنقيلة. يتم تلوين كل شريط وفقًا لنسبة LOH المحددة في ذلك الورم والتي يتم مشاركتها بين الورم الأولي والعينات النقيلية (الأزرق) ، ونسبة LOH الموجودة فقط في عينات الورم الأولية (الخضراء) أو نسبة LOH الموجودة فقط في النقيلي عينات (حمراء). تُظهر الخطوط الأفقية الرمادية القيمة المتوسطة لنسبة LOH المشتركة بين عينات الورم الأولي والنقائل لكل نوع من أنواع الورم. Fأنا، أحداث الكروموسومات على مستوى الذراع المخصب في عينات النقائل. قمنا بتضمين أنواع الأورام الأربعة فقط مع أورام gt10 مع عينات الورم الأولية المقترنة - النقيلي: LUAD (F) ، ER + سرطان الثدي (ز) ، HER2 + سرطان الثدي (ح) و KIRC (أنا). في كل لوحة ، يتم عرض جميع أذرع الكروموسوم. تُظهر المخططات الشريطية عدد الأورام التي تحتوي على SCNA على مستوى الذراع في كل نوع من أنواع الأورام. يشير لون القضبان إلى ما إذا كان هذا الحدث على مستوى الذراع قد تم إثراءه أو استنفاده أو الحفاظ عليه في العينة النقيلية عند مقارنته بعينة الورم الأولية المقابلة من مرض نفس المريض. تمثل القضبان التي تواجه اليمين أشرطة كسب SCNAs التي تواجه اليسار تمثل خسارة SCNAs. تشير الكتل المستطيلة بين مخططات الشريط إلى ما إذا كانت الأحداث على مستوى الذراع أحداثًا متكررة. تمثل الكتل البرتقالية أحداثًا متكررة من النسخ الفرعية تمثل الكتل الرمادية كتل أحداث استنساخية متكررة تكون رمادية جزئيًا وبرتقالية جزئيًا تمثل أحداثًا متكررة نسبيًا وتحت الاستنساخ. تشير العلامات النجمية إلى ما إذا كان الحدث على مستوى الذراع قد تم إثرائه بشكل كبير في العينات النقيلية في التحليل الثنائي المشترك (اختبار ذو الحدين على الوجهين) وغير الزوجي (اختبار بنسب متساوية أو معطاة) التحليل الأولي للورم النقيلي.


شاهد الفيديو: فحص الكروموسومات - الأطباء السبعة (ديسمبر 2022).