Классификация мутаций

1. По характеру проявления в гетерозиготном состоянии – доминантные (проявляются в гетерозиготном состоянии) и рецессивные (проявляются только в гомозиготном состоянии).

2. В зависимости от причины – спонтанные (без видимых причин) и индуцированные (вызванные направленным действием какого-то фактора).

3. В зависимости от локализации в клетке – ядерные и цитоплазматические.

4. По отношению к возможности наследования – генеративные (в половой клетке) и соматические (возникшие в соматической телесной клетке). Соматические мутации у видов, размножающихся половым способом, по наследству не передаются. Но для данного индивида они не безразличны (например, родимые пятна, пятна на радужке, раковая опухоль).

5. Функциональная (в зависимости от исхода) – полезные, вредные (в том числе летальные) и нейтральные (безразличные).

6. По характеру изменения генома – генные (изменение структуры гена), хромосомные (изменение строения хромосом) и геномные (изменение числа хромосом).

Генные мутации

В основе генных мутаций лежит изменение в строении молекулы ДНК. Все они могут быть объединены в три группы.

1. Замена одних азотистых оснований на другие. Например, при дезаминировании (цитозин превращается в тимин) или при ошибочном включении нуклеотида в процессе репликации ДНК.

2. Сдвиг рамки считывания – в результате выпадения или вставки какого-то нуклеотида в синтезируемую цепь.

ААА ЦГТ ААЦ фен – ала – лей

ААА АЦГ ТАА фен – цис – иле

кодогенная цепь ДНК полипептид

3. Изменение порядка нуклеотидов в пределах гена (при повороте на 180⁰ участка цепи ДНК).

Хромосомные мутации

В основе хромосомных мутаций лежат изменения в строении хромосом. Они подразделяются на внутри- и межхромосомные.

• Внутрихромосомные:

а) дефишенси – отрыв концевого участка хромосомы;

б) делеция – выпадение срединного участка хромосомы;

в) дупликация – удвоение участка хромосомы;

г) инверсия – поворот участка хромосомы на 180^о. Инверсия может быть перицентрической (захватывает центромеру) и парацентрической (в пределах одного какого-то плеча).

• Межхромосомные:

а) транслокация – в основе лежит отрыв участка одной хромосомы и присоединение его к другой хромосоме. Разновидности транслокаций: реципрокная (взаимный обмен плечами) и робертсоновская – центрическое разделение или слияние отдельных хромосом.

Предполагают, что в процессе превращения обезьяны (шимпанзе) в человека имело место слияние двух акроцентрических хромосом в одну метацентрическую.

б) транспозиция – перемещение небольших участков генетического материала в пределах как одной хромосомы, так и всего кариотипа.

Хромосомные болезни человека

Встречаются в 1% случаев среди всех новорожденных, в 7% - среди мертворожденных и в 42% самопроизвольных выкидышей.

В настоящее время описано более 100 хромосомных заболеваний человека. Они делятся на две группы: аутосомные (нарушения со стороны аутосом) и гетерохромосомные (нарушения со стороны половых хромосом).

В 1971 г. на Международном генетическом конгрессе в Париже была введена единая международная цитогенетическая номенклатура.

Согласно этой номенклатуре, кариотип нормальной женщины записывается – 46, ХХ; кариотип нормального мужчины – 46, ХY.

Гетерохромосомные болезни

Синдром Шерешевского-Тернера – 45, X (моносомия по половой хромосоме).

Пол – женский. Частота – 7 случаев на 10000 новорожденных девочек.

Низкий рост, короткая шея, крыловидная складка на шее (от затылка к предплечью). Бесплодие (недоразвитие яичников). Инфантилизм, снижение интеллекта.

Синдром Клайнфельтера – 47, XXY (легкая степень) или 48, XXXY (тяжелая степень).

Пол – мужской. Частота – 20-25 случаев на 10000 новорожденных мальчиков.

Узкие плечи, широкий таз, евнухоидный тип (отложение жира по женскому типу). Бесплодие (недоразвитие семенников). Умственная отсталость.

Синдром полисомии по Х-хромосоме – 47, ХХХ и 48, ХХХХ.

Пол – женский. Частота – 4 случая на 10000 новорожденных девочек.

Фенотип – разнообразный, могут даже давать потомство. Патологические признаки тем выраженнее, чем больше число Х-хромосом.

Синдром добавочной Y-хромосомы – 47, XYY.

Пол – мужской. Частота – 10 случаев на 10000 новорожденных мальчиков.

Фенотип: высокий рост, длинные руки, длинные веретенообразные пальцы, умственная отсталость, во многих случаях агрессивное или преступное поведение. Степень умственной отсталости увеличивается с числом Y-хромосом.

33. Спонтанные и индуцированные мутации. Мутагенные факторы, их классификация и примеры.

Мутаций делят на спонтанные и индуцированные. Спон­танными называют мутации, возникшие под влиянием неизвестных природ­ных факторов, чаще всего как результат ошибок при репликации ДНК. Ин­дуцированные мутации вызваны специальными направленными воздейст­виями, повышающими мутационный процесс.

Наследственные различия у микроорганизмов, растений, животных и человека, в том числе наследственные болезни и уродства, появились в ре­зультате мутаций. Как уже было сказано, спонтанные мутации — явление довольно редкое (10^-6—Ю-⁷). Применение мутагенных агентов значительно повышает частоту мутаций.

Факторы, способные индуцировать мутационный эффект, получили наз­вание мутагенных. Установлено, что любые факторы внешней и внут­ренней среды, которые могут нарушить гомеостаз, способны вызвать мута­цию. Главнейшими мутагенными факторами являются: химические соедине­ния, различные виды излучений, биологические факторы.

33. Цитоплазматическая наследственность: определение, классификация, примеры.

Цитоплазматической называется наследственность, обусловленная молекулами ДНК или РНК, находящимися в цитоплазме автономно или в составе органелл. Гены цитоплазмы получили название плазмагенов, их совокупность называют плазмон.

Соответственно различают цитоплазматическую наследственность пластидную, митохондриальную, центриолярную.

Пластидная наследственность

В растениях – это ген пестролистности. (Имеются белые участки, лишенные хлорофилла.)

У хламидомонады – ген, определяющий устойчивость к стрептомицину.

Митохондриальная наследственность

У дрожжевых клеток – устойчивость к антибиотикам.

У растений – мужская половая стерильность (не дают мужских гамет), например, у кукурузы.

У человека (предположительно) – такие пороки развития, как сращение нижних конечностей, расщепление позвоночника.

Центриолярная наследственность

Примеры признаков пока не установлены.

Примеры.

У дрозофилы есть раса с повышенной чувствительностью к СО₂. – В клетках этой расы имеются вирусы, они и определяют данное свойство.

Некоторые инфузории-туфельки выделяют вещества, губительно действующие на других особей того же вида («киллеры»). – В их клетках – бактерии.

У мышей существует раса с наследственной предрасположенностью к раку молочной железы. Передача происходит через материнское молоко, а оно содержит вирусы. (Если исключить питание этим молоком, все будет в порядке, и наоборот, если другую расу вскармливать этим молоком, возникнет предрасположенность у этой расы.)