Хромосомы — это структуры внутри клеток, которые содержат гены человека.
Ген представляет собой сегмент дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и содержит код для определенного белка, который функционирует в одном или нескольких типах клеток в организме (обсуждение генетических вопросов приведено в see page Гены и хромосомы).
Каждая нормальная клетка человека, кроме сперматозоидов и яйцеклеток, имеет 23 пары хромосом, в общей сложности 46 хромосом. Сперматозоиды и яйцеклетки имеют только одну из каждой пары хромосом, в общей сложности 23. Каждая хромосома содержит от сотен до тысяч генов.
Половые хромосомы — это одна из 23 пар хромосом. Существует 2 половых хромосомы, называемых X и Y. Обычно у женщин две X-хромосомы (XX), а у мужчин обычно присутствует одна X-хромосома и одна Y-хромосома (XY).
Структура ДНК
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — это клеточный генетический материал, содержащийся в хромосомах в пределах ядра и митохондрий клетки. За исключением отдельных клеток (например, клеток спермы и яйцеклетки, а также эритроцитов), ядро клетки содержит 23 пары хромосом. В одной хромосоме содержится множество генов. Ген — это сегмент ДНК, который обеспечивает код для создания молекулы белка или РНК. Каждая молекула ДНК представляет собой длинную двойную спираль, похожую на винтовую лестницу. В этой структуре две нити, состоящие из молекул сахара (дезоксирибозы) и фосфатов, скреплены парами из четырех молекул, так называемых оснований, которые образуют ступени лестницы. В этих ступенях аденин находится в паре с тимином, а гуанин — в паре с цитозином. Каждая пара оснований удерживается вместе посредством водородной связи. Ген состоит из последовательности оснований. Последовательности трех оснований кодируют аминокислоту (аминокислоты являются строительными блоками белков) или другую информацию. |
Хромосомные отклонения
(См. также Хромосомные аномалии).
Хромосомные аномалии могут поражать любую хромосому, включая половые хромосомы. Хромосомные аномалии влияют на:
Количество хромосом
Структуру хромосом
Более крупные аномалии могут быть видны под микроскопом в исследовании, которое называется хромосомным анализом или кариотипированием. Более мелкие аномалии можно выявить с помощью специализированных генетических анализов, в котором хромосомы человека сканируют на предмет дополнительных или отсутствующих частей. Эти исследования включают хромосомный микроматричный анализ (ХМА) и флуоресцентную гибридизацию in situ (fluorescent in situ hybridization, FISH). (См. также Технологии секвенирования следующего поколения).
Количественные аномалии возникают, когда у человека имеется одна или более дополнительных копий хромосомы (например, одна дополнительная — это трисомия, а две — тетрасомия) или отсутствует хромосома (моносомия). Трисомия может затронуть любую из 23 парных хромосом, но наиболее распространена трисомия 21 (синдром Дауна), трисомия 13 и трисомия 18, которые поражают и мальчиков, и девочек. Эти аномалии видны под микроскопом при кариотипировании.
Чем старше беременная женщина, тем выше вероятность, что у ее плода будет целая лишняя или отсутствующая хромосома ( see table Каков риск рождения ребенка с хромосомным нарушением*?). Но это не относится к мужчинам. С возрастом у мужчины вероятность зачатия ребенка с хромосомной аномалией повышается лишь в незначительной мере.
Структурные аномалии возникают, когда часть хромосомы является аномальной. Иногда часть или вся хромосома неправильно соединяется с другой хромосомой (так называемая транслокация). Иногда части хромосомы отсутствуют (так называемая делеция, see heading on page Общие сведения о синдромах хромосомной делеции) или дублируются.
Некоторые хромосомные аномалии приводят к гибели эмбриона или плода до рождения. Другие аномалии вызывают такие нарушения, как умственная отсталость, небольшая длина тела, судорожные припадки, проблемы с сердцем или расщелина нёба.
Генные аномалии
Изменения в одной или нескольких парах оснований ДНК в гене (см. рисунок Структура ДНК) создает вариант этого гена, который может влиять на то, как ген функционирует. Эти изменения не влияют на структуру хромосомы и таким образом не видны при анализе кариотипа или при других хромосомных исследованиях. Требуется более специфический генетический анализ. Некоторые варианты в гене не вызывают никаких проблем, а некоторые вызывают немногочисленные или лишь незначительные проблемы. Другие варианты вызывают серьезные заболевания, среди которых серповидноклеточная анемия, муковисцидоз и мышечная дистрофия. Все чаще медицинские научные сотрудники находят конкретные генетические причины детских болезней.
Остается неясным, как возникает большинство вариантов, но считается, что большинство из них появляются спонтанно. Некоторые вещества или агенты в окружающей среде могут вызвать повреждения и вариации в генах. Эти вещества называются мутагенами. Мутагены, к которым, в частности, относятся радиация, ультрафиолетовый свет, некоторые препараты и химические вещества, могут вызывать некоторые виды рака и врожденные дефекты.
Вариант в генах сперматозоида или яйцеклетки может передаваться от родителя к ребенку. Варианты в генах других клеток могут вызывать заболевание, которое не передается детям (потому что сперматозоиды или яйцеклетки не поражаются). Наличие двух копий аномального гена может привести к серьезным болезням или состояниям, например, к развитию кистозного фиброза или болезни Тея-Сакса. Иногда заболевания могут возникать даже тогда, когда у человека есть только одна копия патологического гена.
Тестирование на хромосомные и генные нарушения
Оценка хромосом и генов человека может быть проведена путем анализа образца крови, а также клеток из других частей тела, например, из мазка с внутренней стороны щеки. Во время беременности для выявления некоторых генетических или хромосомных аномалий у плода врачи могут использовать клетки, полученные при амниоцентезе, или ворсинки хориона. Если плод имеет аномалии, то для выявления определенных врожденных пороков могут проводиться дополнительные анализы. Недавно был разработан скрининговый тест, в котором образец крови беременной женщины анализируют, чтобы определить, присутствует ли у ее плода повышенный риск развития определенных генетических нарушений. Этот тест основывается на том, что кровь матери содержит небольшое количество ДНК плода. Этот тест называется неинвазивным пренатальным скринингом (НИПС) или анализом внеклеточной ДНК плода. НИПС может использоваться для выявления повышенного риска трисомии 21 (синдрома Дауна), трисомии 13 или трисомии 18, а также некоторых других хромосомных нарушений, но не для постановки диагноза. Когда обнаруживается повышенный риск хромосомной аномалии, врачи обычно рекомендуют провести дополнительное обследование.
Профилактика
Хотя хромосомные и генные аномалии исправить нельзя, некоторые врожденные пороки иногда можно предотвратить, например, принимать фолат [фолиевую кислоту] для профилактики порока развития нервной трубки или проводить скрининг родителей на статус носительства некоторых генетических аномалий. Эмбрион, зачатый путем экстракорпорального оплодотворения (в пробирке) (ЭКО), также может быть проверен на наличие генетической аномалии, прежде чем будет перенесен в матку женщины (см. Преимплантационная генетическая диагностика).
