在遗传学中,不分离是指在细胞分裂过程中染色体分离失败,导致子细胞含有异常数量的染色体(非整倍体)。它是指姐妹染色单体或同源染色体在有丝分裂、减数分裂I或减数分裂II期间不适当分离。过量或缺失的染色体会改变细胞功能,可能是致命的。
每当细胞分裂其染色体时,就可能发生不分离。这发生在正常细胞分裂(有丝分裂)和配子产生(减数分裂)期间。
DNA在细胞分裂前复制。在中期,染色体排列在细胞的中间平面上,姐妹染色单体的着丝粒附着在微管上。在后期,微管将姐妹染色单体拉向相反的方向。在不分离的情况下,姐妹染色单体粘在一起,所以两者都被拉到一边。一个子细胞得到两个姐妹染色单体,而另一个子细胞一个也得不到。生物体利用有丝分裂自我生长和修复,因此不分离影响受影响的母细胞的所有后代,但不是生物体中的所有细胞,除非它发生在受精卵的第一次分裂中。
与有丝分裂一样,在减数分裂中,DNA在配子形成之前复制。然而,细胞分裂两次以产生单倍体子细胞。当单倍体精子和卵子在受精时结合,一个正常的二倍体合子形成。当同源染色体不能分离时,第一次分裂(减数分裂I)期间可能发生不分离。当在第二次分裂(减数分裂II)期间发生不分离时,姐妹染色单体无法分离。在任何一种情况下,发育中的胚胎中的所有细胞都将是非整倍体。
当主轴组件检查点(SAC)的某些方面出现故障时,会发生不分离。SAC是一种分子复合体,在纺锤体上排列所有染色体之前,它在后期保持细胞。一旦定位被确认,SAC停止抑制后期促进复合物(APC),因此同源染色体分离。有时拓扑异构酶II或分离酶失活,导致染色体粘在一起。其他时候,错误在于condensin,一种在中期板上组装染色体的蛋白质复合物。当将染色体连接在一起的内聚蛋白复合体随着时间的推移降解时,也可能出现问题。
不分离的两个主要危险因素是年龄和化学接触。在人类,减数分裂中的不分离在卵子生产中比在精子生产中更常见。原因是人类卵母细胞在完成减数分裂I之前,从出生前到排卵期,一直处于停滞状态。将复制的染色体连接在一起的粘着蛋白复合体最终会降解,因此当细胞最终分裂时,微管和动粒可能无法正确连接。精子是连续产生的,所以黏着蛋白复合体的问题很少。
已知会增加非整倍体风险的化学物质包括香烟烟雾、酒精、苯以及杀虫剂西维因和氰戊菊酯。
有丝分裂不分离可导致体细胞镶嵌和某些类型的癌症,如视网膜母细胞瘤。减数分裂中的不分离导致染色体丢失(单体)或额外的单染色体(三体)。在人类中,唯一可存活的单体是特纳综合征,该综合征导致X染色体单体。所有常染色体(非性别)染色体的单体都是致命的。性染色体三体是XXY或Klinefelter综合征、XXX或X三体和XYY综合征。常染色体三体包括21三体或唐氏综合征、18三体或爱德华兹综合征、13三体或帕托综合征。除了性染色体或13、18或21号染色体外,染色体三体几乎总是导致流产。镶嵌是一个例外,正常细胞的存在可能会补偿三体细胞。
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