Ошибки мейоза и их последствия

В ходе мейоза могут происходить следующие нарушения в распределении генетического материала:

- неравный кроссинговер с образованием гамет - носителей хромосомных делеций или дупликаций;

- хромосомное или хроматидное нерасхождение с образованием нулисомных или дисомных гамет;

- анафазное отставание с образованием нулисомных гамет;

- неразделение гаметоцитов с образованием диплоидных гамет;

- поперечное расщепление центромеры с образованием изохромосом.

Неравный кроссинговер является результатом неправильной конъюгации гомологичных хромосом и, как следствие, обмена негомологичными участками между несестринскими хроматидами бивалента. В результате неравного кроссинговера возникают хромосомы с удвоенным участком (дупликацией) и с отсутствием одного из участков (делецией), а образованные гаметы являются носителями хромосомных мутаций, [например: 23,X(Y),lp- и (23,X(Y),lp+ приведут к образованию зигот с частичной моносомией и трисомией - 46,XX(XY), 1р и46,ХХ(ХУ),1р+].

Хромосомное нерасхождение может происходить в анафазе I, когда обе гомологичные хромосомы отходят к одному и тому же полюсу и, как следствие, попадают в один и тот же гаметоцит II-го порядка. Хроматидное нерасхождение имеет место в анафазе II, когда, по различным причинам, не происходит расщепления центромеры и обе хроматиды одной хромосомы отходят вместе к одному полюсу. В обоих случаях образуются гаметы с хромосомными анеуплоидиями - дисомией и нулисомией, которые, участвуя в оплодотворении, приведут к образованию аномальных зигот: трисомных и моносомных.

Анафазное отставание хромосомы или хроматиды является следствием отставания одной из хромосом в мейозе I или хроматиды - в мейозе II в процессе миграции к полюсам (опоздавшая хромосома/хроматида остается за пределами ядра в цитоплазме и далее расщепляется. В результате анафазного отставания образуются нулисомные гаметы.

Неразделение гаметоцитов происходит в случае, если за делением ядра не следует деление цитоплазмы и оба ядра остаются в одной клетке, которая, таким образом будет диплоидной. Образованные диплоидные гаметы (2n), участвуя в оплодотворении, дадут начало триплоидным зиготам (3n).

Поперечное расщепление центромеры, вызванное нарушениями центромерной ДНК или аномальной сборкой центромерных белков, может произойти в анафазе II. В результате образуются гаметы с изохромосомами 23,ip (с удвоенным генетическим материалом плеча р данной хромосомы и без генетического материала плеча q) или 23,iq (с удвоенным генетическим материалом плеча q данной хромосомы и без генетического материала плеча р), которые, участвуя в оплодотворении, дадут начало зиготам с частичной моносомией и трисомией.

Таким образом, все ошибки в распределении генетического материала в мейозе приводят к образованию анеуплоидных гамет, а после оплодотворения - к образованию анеуплоидных зигот (моносомных и трисомных), которые являются причиной репродуктивных нарушений (стерильности, спонтанных абортов, мертворождений или врожденных аномалий), нарушений роста и развития (пренатального и постнатального), умственного отставания и т.д.

Ошибки оплодотворения

Двойное оплодотворение - возможно в случае, когда в процессе овуляции образуются две яйцеклетки, которые, будучи оплодотворенными двумя сперматозоидами, дают начало двум зиготам; зиготы, в дальнейшем могут развиваться независимо или совместно, образуя, в последнем случае, одну эмбриональную структуру, называемую химерой; если образующие химеру зиготы одного генетического пола, то отклонений в репродуктивном развитии обычно не наблюдается, в то время как, если зиготы имеют разный генетический пол, то кариотип организма будет XX/XY с вытекающими из этого нарушениями в дифференцировке пола - истинный гермафродитизм.

Диспермия - наблюдается тогда, когда одна яйцеклетка оплодотворяется двумя сперматозоидами, приводя к образованию триплоидных зигот (69,ХХХ или 69,XXY или 69,XYY).

Дигиния или диандрия - процесс слияния нормальной гаплоидной гаметы с диплоидной (яйцеклеткой или сперматозоидом); образованные триплоидные зиготы развиваются с серьезными нарушениями, как правило, несовместимыми с жизнью.

ЛЕКЦИЯ 3

ГЕНЫ ЧЕЛОВЕКА