Вопрос 14. Мутационная генетическая изменчивость. Генные мутации. Характеристика мутаций ядерных генов . Причины и механизмы возникновения генных мутация. Гены и здоровье человека.

Мутационная изменчивость — изменчивость, вызванная действием на организм мутагенов, вследствие чего возникают мутации (реорганизация репродуктивных структур клетки). Мутагены бывают физические, химические и биологические.

Мутации – это изменения в ДНК клетки. Возникают под действием ультрафиолета, радиации (рентгеновских лучей) и т.п. Передаются по наследству, служат материалом для естественного отбора. отличия от модификаций.

Генные мутации – изменение строения одного гена. Это изменение в последовательности нуклеотидов: выпадение, вставка, замена и т.п. Например, замена А на Т. Причины – нарушения при удвоении (репликации) ДНК. Примеры: серповидноклеточная анемия, фенилкетонурия.

Молекулярный механизм и причины возникновения генных му­таций. Изучение молекулярной природы генных мутаций пока­зало наличие в структуре ДНК следующих типов изменений, соответствующих участкам отдельных генов: 1) замена (транзи-ции и трансверсии) одних нуклеотидов на другие; 2) вставка или добавление отдельных нуклеотидов в цепочку ДНК; 3) делеция (потеря) отдельных нуклеотидов; 4) делеции групп оснований; 5) инверсия — поворот на 180е отдельных оснований; 6) транспози­ции — перенос пар оснований внутри гена на новое место.

По характеру влияния на процессы транскрипции и трансля­ции выделяют три основные категории генных мутаций:

1)миссенс-мутации (транзиции, трансверсии). Возни­кают при замене нуклеотида внутри кодона. Это приводит к вставке на определенном месте в цепи полипептида иной амино­кислоты. В результате может измениться физиологическая роль белка, что создает фон для действия естественного отбора;

2) нонсенс-мутации (транзиции, трансверсии) — по-

явление внутри гена концевых кодонов за счет замены отдель­ных оснований в пределах кодонов. В результате процесс транс­ляции обрывается в месте появления терминального кодона;

3) мутации сдвига рамки чтения. Возникают при появлении внутри гена вставок оснований и делеций. Это приводит к изменению смыслового прочтения информации гена в процессах синтеза белка вследствие новых комбинаций основа­ний в триплетах, так как триплеты после выпадения или вставки приобретают новый, состав кодона из-за сдвига на одно основа­ние. В результате вся цепь полипептида после генной мутации в ДНК получает иные аминокислоты. Мутации, возникающие у животных, имеют разную судьбу. Часть прямых мутаций может нивелироваться обратными изменениями генов. В результате об­ратных мутаций полностью или частично восстанавливается ак­тивность мутантного гена. Обратные мутации возникают редко.

Гены - участок молекулы ДНК, который отвечает за построение одного белка или РНК организма. Гены отвечают за врожденные особенности, психотип и здоровье ребенка.

Вопрос 15. Хромосомы – структурные компоненты ядра. Структура и функции хромосом, их в клеточном и митотическом цикле. Хромосомы и здоровье человека.

Хромосомы – могут находится в двух структурно-функциональных состояниях: конденсированном (спирализованном) и деконденсированном (деспирализованном). В неделящейся клетке хромосомы не видны, обнаруживаются лишь глыбки и гранулы хроматина, как так хромосомы частично или полностью деконденсируются. Ко времени деления клетки происходит конденсация хроматина и при митозе хромосомы хорошо видны. Хроматин представляет собой комплекс ДНК и белков. В составе хроматина два типа белков: гистоновые и негистоновые. Молекулы гистонов образуют группы – нуклеосомы. Каждая нуклеосома состоит из 8 белковых молекул. С каждой нуклеосомой связан участок ДНК, спирально оплетающий его с наружи.

Участки хромосомы, интенсивно воспринимающие красители, получили название гетерохроматические, слабо окрашиваемые участки – эухроматические. Предполагается, что эухроматин содержит в себе гены, а гетерохроматин выполняет по преимуществу структурную функцию. В хромосомах различают первичную перетяжку, делящую хромосому на два плеча.

Первичная перетяжка (центромера) – наименее спирализованная часть хромосомы. На ней располагается кинетохор, к которому при делении клетки нити веретина. В зависимости от места расположения центромеры различают три типа хромосом: метацентрические, субметацентрические и акроцентрические. Метацентрические хромосомы имеют равной или почти равной величины плечи, у субметацентрических плечи неравной величины, акрометацентрические имеют палочковидную форму с очень короткими, почти незаметным вторым плечом.

Концы плеч хромосом получили название теломеров, это специализированные участки, которые препятствуют соединению хромосом между собой или с их фрагментами. В норме теломеры сохраняют хромосому как дискретную индивидуальную единицу т.е. обеспечивает её индивидуальность. Некоторые хромосомы имеют глубокие вторичные перетяжки, отделяющие участки хромосом, называемые спутниками. Спутники отвечают за образование ядрышек.

Общий набор хромосом – это кариотип, является генетическим критерием вида. В нём выделяют:

• Аутосомы – соматические хромосомы;

• Половые хромосомы.

Всего у человека 46 хромосом. У женщин 44 аутосомы + ХХ половые. У мужчин 44 аутосомы + ХУ половые. В сперматозоиде 22 аутосомы + Х или У половые хромосомы.

Правило кариотипа:

• Постоянство числа и форм;

• Правило парности;

• Правило индивидуальности хромосом;

• Правило непрерывности хромосом.

С нарушением хоть одного из этих правил возникают хромосомные мутации.

Функция хромосом заключается:

• В хранении наследственной информации. Хромосомы являются носителями генетической информации.

• В передаче наследственной информации. Наследственная информация передается путем репликации молекулы ДНК.

• В реализации наследственной информации. Благодаря воспроизводству того или иного типа и-РНК и соответственно того или иного типа белка осуществляется контроль над всеми процессами жизнедеятельности клетки и всего организма.

Вопрос 16. Хромосомные мутации инструмент комбинативной генотипической изменчивости: изменение дозы генов, перераспределение генов между хромосомами, изменение положения гено в хромосоме. Типы хромосомных мутаций.

Хромосомные мутации (аберрации) характеризуются изменением структуры отдельных хромосом. При них последовательность нуклеотидов в генах обычно не меняется, но изменение числа или положения генов при аберрациях может привести к генетическому дисбалансу, что пагубно сказывается на нормальном развитии организма.

Виды аберраций и их механизмы представлены на рисунке.

Различают внутрихромосомные, межхромосомные и изохромосомные аберрации. Внутрихромосомные аберрации — аберрации в пределах одной хромосомы. К ним относятся делеции, инверсии и дупликации.

Делеция — утрата одного из участков хромосомы (внутреннего или терминального), что может стать причиной нарушения эмбриогенеза и формирования множественных аномалий развития (например, делеция в регионе короткого плеча хромосомы 5, обозначаемая как , приводит к недоразвитию гортани, ВПР сердца, отставанию умственного развития). Этот симптомокомплекс обозначен как синдром кошачьего крика, поскольку у больных детей из-за аномалии гортани плач напоминает кошачье мяуканье.

Инверсия — встраивание фрагмента хромосомы на прежнее место после поворота на 180°. В результате нарушается порядок расположения генов.

Дупликация — удвоение (или умножение) какого-либо участка хромосомы (например, трисомия по короткому плечу хромосомы 9 приводит к появлению множественных ВПР, включая микроцефалию, задержку физического, психического и интеллектуального развития).

Межхромосомные аберрации — обмен фрагментами между негомологичными хромосомами. Они получили название транслокаций. Различают три варианта транслокаций: реципрокные (обмен фрагментами двух хромосом), нереципрокные (перенос фрагмента одной хромосомы на другую), робертсоновские (соединение двух акроцентрических хромосом в районе их центромер с потерей коротких плеч, в результате образуется одна метацентри-ческая хромосома вместо двух акроцентрических).

Изохромосомные аберрации — образование одинаковых, но зеркальных фрагментов двух разных хромосом, содержащих одни и те же наборы генов. Это происходит в результате поперечного разрыва хроматид через центромеры (отсюда другое название — центрическое соединение).