Hauptunterschied – Aneuploidie und Polyploidie

Aneuploidie und Polyploidie beschreiben die Veränderungen der Chromosomen- bzw. Chromosomensatznummer einer Zelle. Von verschiedenen Arten werden unterschiedlich viele Chromosomen geboren. Aneuploidie ist das Vorhandensein oder Fehlen von Chromosomen, die von der normalen Anzahl abweichen, was zu Chromosomenanomalien in der Zelle führt. Polyploidie ist der Erwerb eines oder mehrerer Chromosomensätze zusätzlich durch eine normale diploide Zelle. Die Hauptunterschied zwischen Aneuploidie und Polyploidie ist das Aneuploidie ist die numerische Veränderung der üblichen Chromosomen einer Zelle und Polyploidie ist die numerische Veränderung der üblichen Chromosomensätze einer Zelle.

Dieser Artikel befasst sich mit,

1. Was ist Aneuploidie? – Definition, Eigenschaften, Störungen 2. Was ist Polyploidie? – Definition, Eigenschaften, Beispiele 3. Was ist der Unterschied zwischen Aneuploidie und Polyploidie?

Was ist Aneuploidie?

Das Vorhandensein einer abnormalen Anzahl von Chromosomen in einer Zelle wird als Aneuploidie bezeichnet. Dies schließt das Vorhandensein zusätzlicher Chromosomen oder das Fehlen der üblichen Anzahl von Chromosomen ein. Aneuploidie verursacht beim Menschen genetische Störungen einschließlich Geburtsfehler. Es kann auch Krebs verursachen. Bei der Produktion von Gameten führt eine unsachgemäße Aufteilung der Chromosomen zwischen den Zellen zu Aneuploidie. Genetische Störungen, die sich aus der Aneuploidie ergeben, können in zwei unterteilt werden: autosomale Störungen und Geschlechtschromosomenstörungen.

Die menschliche Zelle enthält 46 Chromosomen – 22 homologe Paare und 2 Geschlechtschromosomen. Während der Meiose werden homologe Paare nacheinander in jede Zelle segregiert. Die beiden Geschlechtschromosomen sind auch auf zwei Tochterzellen aufgeteilt. Einige Paare bleiben jedoch nicht getrennt und befinden sich in einem Gameten. Der resultierende eine Gamete enthält dadurch zusätzliches Chromosom, während dem anderen ein Chromosom fehlt. Unter bestimmten Bedingungen können diese abnormalen Chromosomenzahlen toleriert werden. Einige können jedoch tödlich sein (Fehlgeburt).

Aneuploidie kann unter verschiedenen Terminologien wie Nullisomie, Monosomie, Disomie, Trisomie und Tetrasomie beschrieben werden. Nullisomie ist ein fehlendes homologes Chromosomenpaar. Monosomie ist das Fehlen eines Chromosoms in einem diploiden Kern. Disomy ist das Vorhandensein von zwei Kopien eines Chromosoms, was der normale Zustand menschlicher Körperzellen ist. Trisomie ist das Vorhandensein von drei Kopien eines Chromosoms. Tetrasomie/ Pentasomie ist eine seltene Erkrankung bei Autosomen, bei der vier oder fünf Chromosomenkopien vorliegen. Beim Menschen auftretende Chromosomenstörungen sind in Tabelle 1 beschrieben.

Tabelle 1: Chromosomenstörungen

Name: Anzahl der Chromosomen	Chromosomenstörungen
Nullisomie: 2n-2	Tödlicher Zustand beim Menschen
Monosomie: 2n-1	Geschlechtschromosomale Störung – Turner-Syndrom (45+X)
Disomie: n+1	Disomie verursacht Aneuploidie bei triploiden oder tetraploiden Organismen.
Trisomie: 2n+1	Autosomale Erkrankungen – Trisomie 16 (Fehlgeburt beim Fötus), Trisomie 21 – Down-Syndrom, Trisomie 18 – Edwards-Syndrom, Trisomie 13 – Patau-Syndrom. Geschlechtschromosomale Störungen – 47+XXX, Klinefelter-Syndrom (47+XXY) und 47+XYY
Tetrasomie/ Pentasomie: 2n+2 oder 2n+3	Störungen der Geschlechtschromosomen – XXXX, XXYY, XXXXX, XXXXY und XYYYY

Das Down-Syndrom ist die häufigste Form von Chromosomenstörungen bei lebendgeborenen Menschen. Das Erscheinungsbild der Chromosomen beim Karyotyp des Down-Syndroms ist in Abbildung 1 dargestellt. Das Syndrom besteht aus drei Kopien von Chromosom 21.

Abbildung 1: Down-Syndrom-Karyotyp

Somatischer Mosaikismus für Chromosom 21 kann in Neuronen des Gehirns aufgrund von Defekten neuronaler Vorläuferzellen bei der Zellteilung auftreten. Somatischer Mosaikismus tritt auch bei allen virtuellen Krebsarten auf, wie der chronischen lymphatischen Leukämie (CLL) bei Trisomie 12 und der akuten myeloischen Leukämie (AML) bei Trisomie 8. Aneuploidie kann durch Karyotypisierung nachgewiesen werden.

Was ist Polyploidie?

Das Bestehen aus mehr als zwei homologen Chromosomensätzen in einer Zelle wird als Polyploidie bezeichnet. Der Mensch ist ein diploider Organismus, besteht aus zwei homologen Chromosomensätzen. Bei Farnen und Blütenpflanzen wird jedoch häufig Polyploidie beobachtet. Epulopiscium fishelsoni sind große Bakterien mit mehr als zwei Chromosomensätzen in ihrem Zytoplasma. Endoplolyploidie ist die Polyploidie in diploiden menschlichen Muskelzellen, Leber und Knochenmark.

Polyploidie kann aufgrund von Anomalien bei der Zellteilung auftreten, sowohl während der Mitose als auch der Metaphase I in der Meiose. Es ist beim Menschen selten, außer in differenzierten Geweben. Aber Triploidie, bezeichnet als 69, XXX und Tetraploidie, bezeichnet als 92, XXXX treten beim Menschen auf. Triploidie kann entweder digyny oder diandry sein. Digyny tritt aufgrund von zwei haploiden Sätzen von der Mutter auf. Diandry tritt aufgrund von zwei haploiden Sätzen des Vaters auf. Polyploidie beim Menschen endet in den meisten Fällen mit einer Fehlgeburt.

Die Behandlung der Samen mit einer Chemikalie namens Colchicin induziert Polyploidie bei Pflanzen. Die Polyploidie von Nutzpflanzen kann entweder verwendet werden, um die Sterilität von Hybridarten zu überwinden oder in einigen Fällen sterile Früchte zu erzielen. Beispiele für Kulturen für Polyploidie sind in Tabelle 2 enthalten.

Tabelle 2: Beispiele für die Polyploidie-Kulturen

Polyploidie	Beispiele
Triploid	Wassermelone, Apfel, Zitrus, Banane, Ingwer
Tetraploid	Erdnuss, Tabak, Durum, Baumwolle, Raps, Kinnow
Hexaploid	Brotweizen, Hafer, Kiwis, Chrysantheme
Oktaploid	Zuckerrohr, Erdbeere, Stiefmütterchen, Dahlie
Dodekaploid	Einige Hybriden von Zuckerrohr

Terminologie

Autopolyploidie

Als Autopolyploidie wird Polyploidie bezeichnet, die sich aus den Chromosomen einer einzelnen Spezies ableitet. Es tritt aufgrund der natürlichen Genomverdoppelung auf. Beispiel: Kartoffel, Banane, Apfel

Allopolyploidie

Polyploidie von verschiedenen Arten abgeleitet. Bsp: Triticale (6n) wird aus Weizen (4n) und Roggen (2n) gewonnen, Kohl

Paläopolyploidie

Antike Genomduplikationen durch Mutationen und Gentranslokationen. Beispiel: Backhefe, Reis

Abbildung 2: Die Korrelation zwischen Chromosomensätzen

Unterschied zwischen Aneuploidie und Polyploidie

Definition

Aneuploidie: Aneuploidie ist das Vorhandensein einer abnormalen Anzahl von Chromosomen.

Polyploidie: Polyploidie ist das Vorhandensein von mehr als zwei homologen Chromosomensätzen.

Vorkommen beim Menschen

Aneuploidie: Es ist häufiger beim Menschen.

Polyploidie: Beim Menschen ist es selten.

Typen

Aneuploidie: Nullisomie, Monosomie, Disomie, Trisomie und Tetrasomie.

Polyploidie: Triploid, Tetraploid, Hexaploid, Octaploid, Dodekaploid usw.

Einfluss auf den Menschen

Aneuploidie: Es verursacht Chromosomenstörungen. Einige der Störungen sind tödlich.

Polyploidie: Triploide und tetraploide Situationen sind tödlich.

Menschliche Körperzellen

Aneuploidie: Chronische lymphatische Leukämie (CLL) bei Trisomie 12, Akute myeloische Leukämie (AML) bei Trisomie 8, somatischer Mosaik für Chromosom 21 in Neuronenzellen im Gehirn.

Polyploidie: Differenzierte Zellen wie Leber, Muskel und Knochenmark.

Abschluss

Aneuploidie wird in Chromosomenzahlen beschrieben. Es verursacht Anomalien in den Chromosomen des Menschen. Einige von ihnen sind erträglich, während andere eine Fehlgeburt erleiden. Polyploidie ist die abnorme Anzahl von Chromosomensätzen. Triploid und tetraploid sind die möglichen Situationen beim Menschen. Aber beide erleiden eine Fehlgeburt. Daher besteht der Hauptunterschied zwischen Aneuploidie und Polyploidie in der abnormalen Anzahl von Chromosomen und den Chromosomensätzen.

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Bild mit freundlicher Genehmigung: 1. "Down-Syndrom Karyotyp" Mit freundlicher Genehmigung: National Human Genome Research Institute - Human Genome Project, (Public Domain) über Commons Wikimedia 2. "Haploid, diploid, triploid, tetraploid.svg". Von Von Haploid_vs_diploid.svg: Ehambergderivative Arbeit: Ehamberg (Vortrag) – Haploid_vs_diploid.svg (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia