Zadanie 19
Matura z biologii, maj 2024, poziom rozszerzony
Wymaganie: XIV. Genetyka klasyczna. 2. Zmienność organizmów. Zdający: 6) przedstawia rodzaje aberracji chromosomowych (strukturalnych […]) oraz określa ich skutki.
Treść zadania
Zadanie 19.
Przewlekła białaczka szpikowa to choroba o podłożu genetycznym. W komórce macierzystej szpiku kostnego w wyniku mutacji powstaje fuzyjny gen składający się z fragmentów dwóch genów: BCR oraz ABL1. Funkcja genu BCR jest nieznana. Gen ABL1 koduje enzym – kinazę tyrozynową, która fosforyluje różne białka i wpływa w ten sposób na procesy komórkowe. Komórka szpiku kostnego z fuzją genów BCR i ABL1 nie podlega wewnątrzkomórkowym procesom regulującym podziały komórkowe i dzieli się w sposób niekontrolowany, co prowadzi do rozwoju nowotworu.
Na schemacie w arkuszu CKE przedstawiono strukturę chromosomów przed mutacją (chromosom 9 z genem ABL1, chromosom 22 z genem BCR) i po mutacji (zmieniony chromosom 9 z genem ABL1-BCR oraz chromosom Philadelphia z genem BCR-ABL1).
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. Transkrypcja = synteza RNA na matrycy DNA (etap ekspresji genu), a nie mutacja.
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 innymi aberracjami. Translokacja = przeniesienie fragmentu na inny chromosom (tu wymiana między chromosomami 9 i 22). Duplikacja = podwojenie fragmentu, inwersja = odwrócenie fragmentu w obrębie chromosomu. Transkrypcja nie jest mutacją.
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 fragmentu | Np. duplikacja fragmentu chromosomu 17 w części przypadków choroby Charcota-Marie-Tootha (typ 1A) |
| Inwersja | Obrócenie fragmentu o 180° | Inwersja chr. 9 (często bezobjawowa) |
| Translokacja | Przeniesienie do innego chromosomu | Ph chromosome (BCR-ABL1) → CML |
| Translokacja Robertsona | Połączenie dwóch chromosomów akrocentrycznych | Przyczyna części rodzinnych przypadków zespołu Downa |
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 — historia badań i leczenia:
- 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 — jeden z pierwszych leków celowanych: inhibitor kinazy BCR-ABL. U większości chorych pozwala długotrwale kontrolować chorobę.
Imatinib to przykład leku „celowanego” na konkretną cząsteczkę w komórce nowotworowej; zapoczątkował szerokie stosowanie inhibitorów kinaz tyrozynowych w onkologii.
Inne nowotwory z charakterystycznymi translokacjami:
- 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.
Charakterystyczne translokacje pomagają w rozpoznawaniu wielu nowotworów i w doborze leczenia celowanego.
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