Zadanie 19
Matura z biologii, maj 2024, poziom rozszerzony
Wymaganie: IV.6 — mutacje chromosomowe (translokacje, delecje), choroby genetyczne.
Treść zadania
Zadanie 19.
Przewlekła białaczka szpikowa to choroba o podłożu genetycznym. W komórkach macierzystych szpiku kostnego w wyniku mutacji powstają geny fuzyjne BCR-ABL1 i ABL1-BCR – jest to wynik wymiany fragmentów chromosomów 9 i 22. Gen BCR-ABL1 koduje kinazę tyrozynową, która stale fosforyluje białka komórki – mimo braku sygnałów stymulujących z zewnątrz. Komórki ulegają stałym, niekontrolowanym podziałom, a brak im zdolności do rozwoju nowotworowego.
Na schemacie w arkuszu CKE przedstawiono wzajemne przeniesienie fragmentów chromosomów 9 i 22, w którym powstają chromosom Filadelfia (zawierający fuzyjny gen BCR-ABL1) oraz zmieniony chromosom 9 (zawierający fuzyjny gen ABL1-BCR).
Na podstawie: J. Żołnierowicz i in., Patogeneza przewlekłej białaczki szpikowej – od genu do terapii celowanej, „Hematologia" 1(3), 2010.
Zadanie 19.1. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Przyczyną przewlekłej białaczki szpikowej jest
A. duplikacja.
B. inwersja.
C. translokacja.
D. transkrypcja.
Zadanie 19.2. (0–1)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące mutacji będącej przyczyną przewlekłej białaczki szpikowej są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
| 1. | Opisana mutacja powoduje zmiany w strukturze chromosomów oraz w ich liczbie. | P | F |
| 2. | Zmiany w strukturze chromosomów 9 i 22 – charakterystyczne dla przewlekłej białaczki szpikowej – są widoczne w kariotypie. | P | F |
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2405. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
19.1. C — translokacja (wzajemna, reciprocal translocation).
Uzasadnienie:
- Translokacja = przeniesienie fragmentu chromosomu do innego chromosomu.
- Wzajemna translokacja = wymiana fragmentów między dwoma niehomologicznymi chromosomami.
- W CML: fragment długiego ramienia chromosomu 9 (zawierający gen ABL1) → przemieszcza się na chromosom 22; fragment chromosomu 22 (z genem BCR) → na chromosom 9.
- Powstają geny fuzyjne BCR-ABL1 (na chr. 22 = Ph) i ABL1-BCR (na chr. 9).
Dlaczego nie inne opcje?:
- A. Duplikacja = pojawienie się dodatkowej kopii fragmentu. Nie ma jej tutaj.
- B. Inwersja = odwrócenie fragmentu o 180°. Nie ma jej.
- D. Delecja = utrata fragmentu. W CML fragmenty są wymieniane (nie tracone).
19.2.
| # | Stwierdzenie | Ocena |
|---|---|---|
| 1 | Mutacja zmienia strukturę oraz liczbę chromosomów | F |
| 2 | Zmiany w strukturze chromosomów 9 i 22 widoczne w kariotypie | P |
Uzasadnienia:
F — translokacja zmienia STRUKTURĘ chromosomów (skład, długość, organizację genów), ale NIE LICZBĘ. W CML pacjent ma nadal 46 chromosomów (jak zdrowi), tylko 22 i 9 są inne strukturalnie.
P — chromosom Filadelfia (Ph) jest mniejszy niż normalny chromosom 22 (bo stracił fragment) i tym samym widoczny w klasycznym kariotypie (barwienie barwnikiem Giemsa). To była pierwsza odkryta mutacja chromosomowa związana z nowotworem (1960, Nowell i Hungerford). Diagnostyka CML obejmuje:
- Kariotyp (cytogenetyka klasyczna): chromosom Ph.
- FISH (fluorescent in situ hybridization): wykrycie genu fuzyjnego.
- RT-PCR: detekcja mRNA BCR-ABL1.
Pułapka 19.1 — pomylenie translokacji z delecją. Translokacja = wymiana między chromosomami (oba zmienione, nic nie znika). Delecja = utrata fragmentu (jeden chromosom skrócony, fragment ginie).
Pułapka 19.2.1 — "zmiana liczby". Klucz: liczba chromosomów = 46 (norma). Translokacja zmienia strukturę, nie liczbę. Aneuploidia (np. trisomia 21 = Down) = zmiana liczby.
Pułapka 19.2.2 — niezauważenie że Ph jest widoczny. Tak, jest. Z chromosomu 22 ucina fragment + dodaje (mniejszy) z chromosomu 9 → chromosom 22 staje się mniejszy = zauważalny.
Strona arkusza CKE z trescia zadania
Klucz pojęciowy — mutacje chromosomowe
| Typ | Opis | Przykład |
|---|---|---|
| Delecja | Utrata fragmentu | Cri-du-chat (5p-) |
| Duplikacja | Dodatkowa kopia | Triploidia 21p (Down częściowy) |
| Inwersja | Obrócenie fragmentu o 180° | Inwersja chr. 9 (często bezobjawowa) |
| Translokacja | Przeniesienie do innego chromosomu | Ph chromosome (BCR-ABL1) → CML |
| Translokacja Robertsona | Połączenie dwóch akrocentrycznych | Mutacje rodzinne |
Aneuploidia (zmiana liczby): trisomia 21 (Down), trisomia 18 (Edwards), monosomia X (Turnera). To inna kategoria mutacji.
Mechanizm: translokacja BCR-ABL1
Stan normalny: chromosom 9 zawiera gen ABL1 (kinaza tyrozynowa, ważna w sygnalizacji). Chromosom 22 zawiera gen BCR (breakpoint cluster region).
Translokacja t(9;22): fragmenty chromosomów 9 i 22 wymieniają się.
- Fragment chromosomu 9 z ABL1 → przyłączony do chromosomu 22.
- Fragment chromosomu 22 z BCR → przyłączony do chromosomu 9.
Powstają fuzyjne geny:
- BCR-ABL1 (na chromosomie Filadelfia = Ph = chr. 22 zmodyfikowany).
- ABL1-BCR (na chromosomie 9 zmodyfikowanym, mniej istotne).
Białko BCR-ABL = konstytutywnie aktywna kinaza tyrozynowa (zawsze włączona, niezależnie od sygnałów). Stymuluje stałe podziały komórek macierzystych szpiku.
Skutek: niekontrolowane podziały → leukocyty patologiczne → przewlekła białaczka szpikowa (CML).
Mechanizm: kariotyp + chromosom Filadelfia
Kariotyp = uporządkowane ułożenie chromosomów w pary, od największego do najmniejszego, według wyglądu (centromer, prążkowanie).
W zdrowym kariotypie:
- 23 pary chromosomów (46 łącznie).
- 22 autosomy + chromosomy płciowe (XX lub XY).
W CML z Ph+:
- Liczba chromosomów = 46 (niezmieniona!).
- Chromosom 22 jest mniejszy niż normalnie (= chromosom Filadelfia).
- Jeden z chromosomów 9 jest większy (przyjął fragment z 22).
Diagnoza wizualnie w mikroskopie świetlnym po barwieniu Giemsa lub FISH.
Punktacja CKE
- 19.1. 1 pkt — C (translokacja).
- 19.2. 1 pkt — oba stwierdzenia poprawne (F, P).
- Suma: 2 pkt.
Po co to umieć
CML to najbardziej zrewolucjonizowana choroba w historii medycyny:
- 1960 — odkrycie chromosomu Ph (Nowell i Hungerford, Filadelfia).
- 1973 — Janet Rowley odkrywa, że Ph to wynik translokacji t(9;22).
- 1982-86 — identyfikacja genów BCR + ABL1, mechanizmu fuzji.
- 1990 — wykazanie, że BCR-ABL wystarczy do wywołania CML u myszy.
- 2001 — imatinib (Glivec) — pierwszy lek celowany: inhibitor kinazy BCR-ABL. CML z choroby śmiertelnej staje się przewlekłą, kontrolowalną.
Przeżywalność CML:
- Przed imatinibem: 3-5 lat życia.
- Z imatinibem: 90%+ pacjentów żyje 10+ lat. Większość ma normalną długość życia.
Imatinib = wzór nowoczesnej medycyny precyzyjnej (precision medicine) — lek “celowany” na konkretną cząsteczkę w komórce nowotworowej. Otworzył erę inhibitorów kinaz tyrozynowych (TKI) w onkologii.
Inne nowotwory z fuzjami:
- APL (ostra białaczka promielocytowa): t(15;17) PML-RARα → leczenie kwasem retinowym.
- Mięsak Ewinga: t(11;22) EWS-FLI1.
- Chłoniak Burkitta: t(8;14) MYC-IGH.
Translokacje są konstytutywnymi sygnaturami wielu nowotworów = ważne dla diagnostyki + celowanej terapii.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „genetyka, mutacje chromosomowe, translokacja, chromosom Filadelfia, białaczka, BCR-ABL" zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl