En el núcleo de las células biológicas existe una sustancia llamada cromatina que se tiñe fácilmente con colorantes básicos. Los cromosomas son sólo otra forma de cromatina. Su composición es la misma, pero existen algunas diferencias debido a las diferentes configuraciones. Los cromosomas se forman a partir de espirales de cromatina durante la mitosis celular. La cromatina de las células procarióticas utilizada para el análisis químico contiene ADN desnudo, es decir, no conectado a otras moléculas. Sin embargo, los cromosomas eucariotas son mucho más complejos, compuestos por cuatro tipos de moléculas: ADN, ARN, histonas (proteínas básicas de bajo peso molecular ricas en lisina y arginina), y al menos cinco tipos diferentes) y proteínas no histonas (ácidas). . La proporción de ADN a histonas es cercana a 1:1.
El número de cromosomas en las células somáticas humanas normales es de 23 pares, con una forma y estructura determinada. Las anomalías en la estructura morfológica o la cantidad de cromosomas se denominan anomalías cromosómicas y las enfermedades causadas por anomalías cromosómicas son enfermedades cromosómicas. Actualmente existen más de 100 enfermedades cromosómicas, que muchas veces pueden provocar clínicamente abortos, neoplasias malignas congénitas, malformaciones congénitas múltiples, cáncer, etc. La incidencia de anomalías cromosómicas no es infrecuente y alcanza entre 0,5 y 0,7 en la población general de recién nacidos. Por ejemplo, basándose en un promedio de 3.000 recién nacidos nacidos en nuestro hospital cada año, puede haber entre 15 y 20 casos de anomalías cromosómicas. Alrededor del 50 al 60% de los abortos espontáneos tempranos son causados por anomalías cromosómicas. Las causas comunes de anomalías cromosómicas son la radiación ionizante, la exposición a sustancias químicas, las infecciones microbianas y la genética. El propósito del examen cromosómico clínico es detectar anomalías cromosómicas y diagnosticar enfermedades causadas por anomalías cromosómicas.
El examen cromosómico implica cultivar sangre periférica a 37°C durante 72 horas bajo la acción del factor estimulante del crecimiento celular fitohemaglutinina (PHA), para obtener un gran número de células en división, y luego añadir colchicina para detener la células en división Durante la metafase, se realizan observaciones cromosómicas. Luego, las células se expanden por hipotonicidad para reducir el entrelazamiento y la superposición entre los cromosomas. Finalmente, las células se fijaron sobre un portaobjetos de vidrio con metanol y ácido acético glacial, y se observó al microscopio la estructura y número de cromosomas. El cariotipo de un varón normal es de 44 autosomas más 2 cromosomas sexuales, X e Y, que a menudo se expresan como 46, XY en los informes de los exámenes. Los autosomas de las mujeres normales son los mismos que los de los hombres, y los cromosomas sexuales son 2 XX, a menudo representados por 46, XX. 46 representa el número total de cromosomas y cualquier número mayor o menor que 46 es anormal. Los cromosomas sexuales faltantes generalmente se indican con una o.
Cada célula del cuerpo humano tiene 23 pares de cromosomas, incluidos 22 pares de autosomas y 1 par de cromosomas sexuales, incluidos el cromosoma X y el cromosoma Y. Un óvulo fertilizado con un par de cromosomas X se convierte en una hembra, mientras que un óvulo fertilizado con un cromosoma X y un cromosoma Y se convierte en un macho. De esta forma, la composición cromosómica sexual normal es XX para las mujeres y XY para los hombres. Esto significa que los gametocitos producidos por la meiosis en las células femeninas contienen un cromosoma X; la mitad de los espermatozoides producidos por los hombres contienen cromosomas X y la otra mitad contiene cromosomas Y. Los cromosomas de los espermatozoides y los óvulos transportan genes genéticos y registran la información genética transmitida de padres a hijos. Asimismo, las enfermedades genéticas también pueden desarrollarse cuando los cromosomas sexuales son anormales. Las anomalías cromosómicas representan aproximadamente de 2 a 21 casos de infertilidad masculina, especialmente la oligozoospermia y la azoospermia.
El par de cromosomas sexuales de las células individuales masculinas de los mamíferos es xy; el de la femenina es XX.
Los cromosomas sexuales de las aves son diferentes a los de los mamíferos: los machos son ZZ y las hembras son ZW.
El ornitorrinco tiene 5 pares de cromosomas sexuales y 25 géneros. Editar este párrafo | Volver a la historia En 1879, fue descubierto mediante experimentos del biólogo alemán Art Fleming (1843 ~ 1905).
En 1883, los estudiosos estadounidenses propusieron la teoría de que los genes están en los cromosomas.
1888 fue nombrado oficialmente cromosoma.
En 1902, los biólogos estadounidenses Sutton y Boveri descubrieron que los cromosomas se emparejan observando la meiosis celular y especularon que los genes se encuentran en los cromosomas.
En 1928, Morgan demostró que los cromosomas son los portadores de genes heredados y ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina.
En 1956, Zhuang Youxing y otros señalaron claramente que cada célula humana tiene 46 cromosomas, y que los 46 cromosomas están emparejados en 23 pares según su tamaño y forma. Los pares del primero al 22 se denominan autosomas, comunes tanto a hombres como a mujeres, y el par 23 son cromosomas sexuales. Edite este párrafo | Vuelva a los primeros tres elementos clave. Para garantizar que los cromosomas permanezcan estables a lo largo de las generaciones de células, deben tener la capacidad de replicarse de forma independiente, garantizar la integridad de la replicación y distribuir uniformemente el material genético. Las secuencias estructurales asociadas con estas habilidades son:
1. Secuencia de ADN autorreplicante:
Se descubrió por primera vez en la levadura a finales de los años 1970. Las secuencias de ADN autorreplicantes tienen un origen de replicación, lo que asegura que los cromosomas puedan replicarse durante el ciclo celular, asegurando así la estabilidad y continuidad de los cromosomas en la transmisión de generación en generación.
2 Secuencia de ADN centromérica:
La secuencia de ADN centromérica está relacionada con la segregación cromosómica. Las secuencias de ADN centromérico aseguran que los cromosomas se distribuyan uniformemente entre las dos células hijas durante la división celular.
Características de las secuencias de ADN centroméricas: (1) Por un lado, sus funciones están altamente conservadas en todos los eucariotas, por otro lado, incluso entre especies estrechamente relacionadas, sus secuencias también son diversas; (2) Los centrómeros de la mayoría de los organismos están compuestos de secuencias en tándem altamente repetitivas. Sin embargo, en la región central de los centrómeros, se producen con mucha frecuencia deleciones, amplificaciones y mutaciones de secuencias repetidas. Actualmente, varios estudios indican que no se requieren secuencias repetidas para la actividad del centrómero. (3) Algunos científicos han propuesto que la estructura secundaria o incluso la estructura de orden superior del ADN es un factor que determina la posición y función del centrómero, es decir, la independencia secuencial de la función.
3. Secuencia de ADN de los telómeros:
Es la secuencia corta de repetición directa y secuencia altamente repetida del TTAGGG humano. La función del ADN telomérico es asegurar la independencia y estabilidad genética de los cromosomas.
La división cromosómica se divide en tres tipos; 1. La división del reloj madre, que generalmente ocurre en la etapa inicial de los óvulos fertilizados, es el proceso en el que los humanos se dividen a partir de un óvulo fertilizado en 23 pares de cromosomas, que Significa que estos 23 pares de cromosomas pueden dividirse en varios tejidos y órganos según el modelo de la madre. Si el primero se deriva del hígado, entonces todos los segmentos genéticos que contiene están activados, mientras que la información de fabricación de otros órganos está desactivada. Durante este proceso, los cromosomas maternos se dividen cuatro veces (en una progresión geométrica). La segunda es la división del reloj hijo, en la que los 23 pares de cromosomas humanos que se dividen según el modelo de la madre se abren por separado durante el proceso de "división del reloj madre", y cada uno de ellos divide los órganos subyacentes según su propio "Plan de descendencia", para que cada órgano salga y comience a realizar sus respectivas funciones. Durante este proceso, los cromosomas del submodelo se dividirán 24 veces (el número de divisiones varía en diferentes especies, pero un principio general es dividir según el número de cromosomas). En tercer lugar, Zhongsun se dividió en un cuerpo humano independiente. En el proceso de crecimiento y desarrollo, todavía quedan algunas cosas orgánicas y funcionales que no han aparecido y deben ser reabiertas y divididas nuevamente. Por ejemplo, a un niño de siete años se le caen los dientes, los adolescentes son fértiles, determinadas enfermedades genéticas brotan en un momento determinado, etc.
Correspondiente a los tres tipos de divisiones, debe haber tres medios para controlar la aparición de divisiones. Mother Bell es un "sistema de control de punto final (también llamado telómero)". El desencadenante inicial de esta división es el mundo exterior, como las bacterias que flotan en el aire. Mientras no haya contacto con alimentos o sustancias susceptibles, nunca se dividirán (consulte la entrada de Baidu "Gemelos"). Una vez en contacto, la campana madre comienza a romperse bajo la influencia de los puntos finales. La división del reloj está controlada por los puntos finales del cromosoma del reloj y es independiente de los estímulos externos. La división cromosómica de Zhongsun está controlada por algunas proteínas correspondientes al cromosoma externo. Su función es únicamente abrir este segmento que contiene cierta información en un momento determinado.
Esta visión cree que los cromosomas son el reloj biológico del cuerpo. Por eso llamamos al primer óvulo fertilizado "reloj madre", los 23 pares de cromosomas que se separan del reloj madre se llaman relojes hijos, y los cromosomas contenidos en los diversos tejidos y órganos creados por estos 23 pares de cromosomas se llaman "reloj solar". relojes". Cambiar los cromosomas del reloj hijo y del reloj solar no puede cambiar la herencia. Sólo cambiar los genes del reloj madre puede provocar una "mutación".
Los cromosomas pueden portar "genes genéticos" pero no pueden transmitir "información abierta". Toda la información que activa un segmento genético se divide o copia mediante la acción de proteínas en los puntos finales cromosómicos o extracromosómicamente. La división es un cromosoma completo, la duplicación es un segmento genético de un cromosoma.
El descubrimiento de los cromosomas sexuales
La evidencia de la teoría de los cromosomas genéticos proviene de experimentos como la relación entre el comportamiento genético de algunos genes especiales y la transmisión de los cromosomas sexuales. En los eucariotas superiores, los cromosomas sexuales son diferentes entre los sexos. El descubrimiento de los cromosomas sexuales proporcionó evidencia experimental para la teoría de Sutton-Bovery.
Antes de Mendel (1891), el citólogo alemán Henkin (H) había realizado experimentos con mosquitos de insectos hemípteros y descubrió que las células masculinas contenían 11 pares de cromosomas durante la meiosis y un cromosoma único no apareado. Durante la primera meiosis, se mueve hacia un polo y no tiene nombre. Posteriormente, el cromosoma "X" se encontró en machos de otras especies.
En 1900, McClung, C.E) y otros descubrieron los cromosomas que determinan el sexo. La mayoría de los materiales que utilizan son saltamontes y otros insectos ortópteros. En 1902, Maclean descubrió un cromosoma especial llamado cromosoma accesorio. En el momento de la fecundación determina el sexo del insecto. En 1906, Wilson, E.B.) observó que las hembras de otro insecto hemíptero tenían 6 pares de cromosomas, mientras que los machos tenían sólo 5 pares. Además, Wilson lo llama cromosoma X, pero las mujeres tienen un par de cromosomas sexuales y los hombres tienen el tipo XO.
En 1905, Stevens (N) descubrió que el número de cromosomas en un escarabajo en el gusano molitor de la harina era el mismo, pero un par en el macho era diferente en tamaño y un par en la hembra. La otra hembra no se encuentra por ningún lado, lo que Stevens llama el cromosoma Y. Lo mismo se encontró en las moscas de la fruta. Drosophila melanogaster* *tiene cuatro pares de cromosomas y un par en el macho es heteromórfico. En 1914, Seiler (J) demostró que todos los cromosomas de las polillas macho son isomórficos, mientras que en las polillas hembra hay un par de cromosomas heteromórficos. Descubrieron los cromosomas sexuales basándose en la correlación entre la presencia de cromosomas extraños y el género, y ahora su inferencia ha sido completamente confirmada. Estrictamente hablando, la existencia de cromosomas anormales es sólo una pista, no una evidencia. Sólo por la existencia de cromosomas anormales no se puede decir que sean cromosomas sexuales. Se necesitan experimentos para demostrar la presencia de genes importantes que determinan el sexo en este cromosoma antes de poder llegar a una conclusión final. Edita este párrafo|Vuelve al principio y descubre el misterio del cromosoma X. El 17 de marzo de 2005, un artículo publicado en la revista Nature afirmaba que el análisis exhaustivo del cromosoma X humano estaba básicamente completado. La secuenciación detallada del cromosoma X se completó bajo la dirección del Centro de Investigación Wellcome Trust Sanger en el Reino Unido y por más de 250 investigadores genómicos de muchas universidades famosas de todo el mundo como parte del Proyecto Genoma Humano.
El Dr. Francis S. Collins, director del Instituto Nacional del Genoma Humano, una filial de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), dijo: "Los resultados de la investigación detallada sobre el cromosoma X representan un nuevo hito". en el progreso de la biología y la medicina El nuevo estudio confirma que hay 1.098 genes que codifican proteínas en el cromosoma X; curiosamente, sólo 54 de estos 1.098 genes tienen funciones correspondientes en el correspondiente cromosoma Y...
La investigación cromosómica es la base de la investigación genética clínica. Los resultados de la secuenciación muestran que el cromosoma X contiene hasta 1100 genes. Sorprendentemente, hay más de 100 enfermedades relacionadas con él, como el cromosoma X frágil, la hemofilia, el autismo y la obesidad muscular. distrofia, leucemia, etc. ¡Parece que este cromosoma nunca será subestimado!
La otra mitad del cromosoma X es el cromosoma Y humano. También se completó la secuenciación del cromosoma Y se descubrió que lo es. No es tan frágil como se pensaba anteriormente. Hay un gen determinante del "testículo" en el cromosoma Y, que es muy importante para la determinación del género. Actualmente, existen más de una docena de enfermedades relacionadas con el cromosoma Y.
Editar este párrafo | Volver al inicio Enfermedades relacionadas con los cromosomas Si se compara el genoma humano con un libro pesado, este libro consta de 23 capítulos, cada capítulo tiene su propia historia. Hasta el momento, los autosomas secuenciados incluyen los cromosomas 5, 6, 7, 9, 10, 13, 14, 16, 19, 20, 21 y 22. Las enfermedades cromosómicas se caracterizan por grandes defectos o duplicaciones en genes, provocando anomalías evidentes en el desarrollo de la inteligencia y la apariencia del paciente e incluso en muchos órganos del cuerpo, como el síndrome de Down y las microdeleciones. Editar este párrafo | Volver al inicio Nuevos avances en la investigación de secuenciación del genoma La investigación del genoma, representada por el Proyecto Internacional del Genoma Humano, es un "tema candente" en la investigación biotecnológica actual. La finalización del borrador del genoma humano presagia una nueva era: la era posgenómica. Los animales cuyos genomas han sido secuenciados hasta ahora incluyen Caenorhabditis elegans (1998), Drosophila melanogaster (2000), perro (2004) y pollo (2004). Investigadores chinos han completado de forma independiente la secuenciación completa del genoma del arroz, gusanos de seda, pollos, insectos chupadores de sangre y otras especies. Edite este párrafo | Vuelva al inicio y consulte las indicaciones clínicas 1. Personas con disfunción reproductiva
Al menos de 7 a 10 mujeres con disfunción reproductiva como infertilidad, abortos múltiples, teratomas, etc. son portadoras de anomalías cromosómicas. Anomalías estructurales cromosómicas comunes, como translocaciones e inversiones equilibradas, y anomalías cuantitativas, como 45, XO o 47 XXXY causadas por la falta de un cromosoma X en las mujeres o un cromosoma Y adicional. Translocaciones e inversiones equilibradas, debido a que no hay pérdida de genes, los propios portadores a menudo no padecen la enfermedad, pero las anomalías cromosómicas de sus células germinales pueden causar infertilidad, abortos espontáneos, teratogénesis y otras disfunciones reproductivas. Un número anormal de cromosomas sexuales no sólo conduce a la infertilidad, sino que también a menudo conduce a características sexuales secundarias anormales.
2. Personas con características sexuales secundarias anormales
Comunes en mujeres, como amenorrea primaria, pobre desarrollo sexual, baja estatura, cúbito valgo, pecho en escudo y retraso mental leve, pequeño o ausencia de vello púbico y axilar, línea del cabello baja, infertilidad, etc. , considere si hay una anomalía en el cromosoma X. Las anomalías comunes del cromosoma X incluyen el síndrome de Turner y el cromosoma X en anillo. Las pacientes con síndrome de Turner tienen un cromosoma X menos que las mujeres normales y tienen un cariotipo de 45, XO. Por alguna razón, los pacientes con cromosomas X circulares rompen ambos extremos del cromosoma X al mismo tiempo y los vuelven a unir en los puntos rotos. Cuanto más pequeño es el cromosoma circular, más graves son los síntomas clínicos. La detección temprana de estas anomalías y el tratamiento adecuado pueden mejorar hasta cierto punto las características sexuales secundarias y también pueden conducir a la fertilidad.
3. Genitales externos hermafroditas
Para pacientes con genitales externos ambiguos, como hipospadias del pene e hipertrofia del clítoris que parece un pene, a menudo es difícil determinar correctamente el género en función de la apariencia de los genitales. Las pruebas de cromosomas sexuales pueden ayudar a confirmar el diagnóstico. Según los resultados del examen cromosómico y otros exámenes clínicos, el hermafroditismo se puede dividir en hermafroditismo verdadero, pseudohermafroditismo y síndrome de inversión sexual.
1. Hermafroditismo verdadero: Los genitales internos son bisexuales, es decir, en el cuerpo hay testículos, conductos deferentes, ovarios y trompas de Falopio. El examen cromosómico muestra dos tipos: 1,46,XX/46,XY, es decir, hay dos líneas celulares en un organismo y la proporción de cada célula determina la orientación sexual. La razón es: los espermatozoides X y los espermatozoides Y fertilizan dos óvulos al mismo tiempo, o los espermatozoides X y los espermatozoides Y fertilizan el óvulo y el cuerpo polar que se acaban de formar y aún no han sido expulsados del cuerpo. 2. El cariotipo es 46,XX, pero algunos genes o fragmentos del cromosoma Y se localizan fácilmente en el cromosoma X, o los genes autosómicos están mutados y tienen la función del cromosoma Y.
2. Pseudohermafroditismo: Se divide a su vez en pseudohermafroditismo femenino y pseudohermafroditismo masculino. El pseudohermafroditismo femenino se manifiesta como genitales internos femeninos, incluidos el útero, los ovarios y las trompas de Falopio, y la prueba cromosómica es 46,XX. Los genitales internos del pseudohermafroditismo masculino son masculinos, es decir, las gónadas son testículos y el cariotipo es 46, XY.
3. Síndrome de inversión de sexo: es decir, el cariotipo es opuesto al fenotipo. Por ejemplo, el cariotipo es cariotipo femenino 46, XX, pero el fenotipo es masculino; XX. XY, pero se comporta como una mujer. Las principales manifestaciones clínicas de los varones 46.XX son displasia testicular, criptorquidia, hipospadias del pene, pocos o ningún esperma y pueden tener laringe y barba. El vello escaso en las axilas tiene una tasa de incidencia de 1/20.000 personas.
46. Las principales manifestaciones clínicas de las mujeres XY son estatura alta, ovarios en forma de cordón, ausencia de útero, ceguera vaginal, amenorrea primaria y mamas poco desarrolladas.
4. Los niños con malformaciones múltiples congénitas y retraso mental y las enfermedades cromosómicas de sus padres se manifiestan como malformaciones múltiples y retraso mental. Las manifestaciones clínicas comunes incluyen cabeza pequeña, cabello escaso, ojos muy espaciados, orejas de implantación baja, cuello corto, nariz corta, hipoplasia de los genitales externos, paladar hendido, hipotonía o hipertonía, epilepsia, perforación palmar, atresia anal, estatura baja y trastornos del desarrollo. retraso, pequeñas hendiduras en los ojos y línea del cabello baja. Las pruebas cromosómicas pueden detectar anomalías como la trisomía 21.
5. Temperamento anormal.
Los hombres altos, feroces y agresivos pueden tener anomalías en los cromosomas sexuales. Por ejemplo, con el síndrome XYY, el examen cromosómico muestra que los hombres tienen un cromosoma Y más que los hombres normales, con un cariotipo de 47, XYY. La mayoría de los pacientes tienen fenotipos normales, es decir, están sanos y a menudo son fértiles, pero el número de descendientes masculinos también es 47 y la probabilidad de XYY es mayor de lo normal. La incidencia de esta enfermedad representa 1/750 de la población masculina general. Los hombres con cuerpos delgados, extremidades delgadas, penes pequeños, testículos poco desarrollados y azoospermia a veces pueden ir acompañados de anomalías mentales. Se necesita una prueba cromosómica para determinar si tienen síndrome de Coriolis. Los pacientes con esta enfermedad tienen un cromosoma X más que los hombres normales y su cariotipo es 47,XXY. La tasa de incidencia es de 65.438 0/800 en hombres en general, 65.438 0/65.438 0 en hombres con retraso mental y 65.438 0/65.438 00 en hombres infértiles.