Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_61_библиотеки_им_акад_М_И_Перельмана
.pdf
Рис. 9.6. Механізм виникнення нонсенс-мутації
Міссенс-мутації призводять до того, що зміст відповідного триплета
(кодона) змінюється. У цьому випадку заміна у кодоні одного нуклеотиду
на інший супроводжується амінокислотною заміною у полінуклеотидному
ланцюзі. Ступінь фенотипового прояву такої мутації залежить від того, яка
саме амінокислота стала на місце оригінальної. Значення буде мати також і
полярність амінокислоти та місце в поліпептидному лан
цюзі, де сталася
заміна (див. рис.9.7).
Рис. 9.7. Механізм виникнення міссенс-мутації
Мутації із зсувом рамки зчитування кодонів, обумовлені вставками
(інсерціями), випадінням (делеціями) одного чи кількох нуклеотидів,
нагадують нонсенс-мутації. Саме вони становлять значну частину усіх
спонтанних мутацій. Дуже часто нижче інсерції чи делеції виникає нова
рамка зчитування, внаслілок чого до вже синтезованої частини
поліпептидного ланцюга приєднується новий амінокислотний набір, який
не кодується даним геном. За
вдяки зсуву рамки зчитування може
порушуватись стоп-кодон, відтак синтезується довший поліпептид. У будь-
якому випадку зявляється нефункціональний білок.
9.5. Механізми виникнення хромосомних мутацій
Хромосомні мутації – це зміни структури хромосом, спричинені
утворенням хромосомних та хроматидних фрагментів, переміщенням їх та
возз’єднанням у нових комбінаціях.
241
https://t.me/medicina_free
Структурні перебудови хромосом можуть відбуватись у межах однієї
хромосоми, представленої в клітині одним, двома або декількома
гомологами, а також негомологічними хромосомами в межах окремих
каріотипів. Відповідно до цього у першому випадку структурні перебудови
називають внутрішньохромосомними, а в другому – міжхромосомними. До
внутрішньохромосомних перебудов, або мутацій, відносяться нестачі
(делеції, дефішенси), дуплікації, інверсії та інсерції, а до міжхромосомних
– трансло
кації (рис. 9.8).
Рис. 9.8. Механізм виникнення хромосомних мутацій: a – делеція,
b – дуплікація, c – інверсія, d – реципрокна транслокація
Нестачі (символ Df, від лат. deficit – не вистачає) характеризуються
втратою ділянки хромосоми.
До нестач відносяться делеції – коли втрачаються ділянки хромосоми
в середній її частині, де знаходиться цілий комплекс генів.
У випадку втрати кінцевої ділянки хромосоми виникає кінцева
делеція – дефішенси.
Коли делеція і дефішенси охоплюють невеликий фрагмент
хромосоми, це викликає змін
у ознаки. Великі делеції, як правило, летальні
і викликають загибель організму.
Дуплікації (символ Dp, від лат. duplex – подвоєний) – подвоєння
ділянки хромосом. Цей тип хромосомних мутацій являє собою пряму
протилежність нестач. Дуплікації виникають внаслідок двох розривів в
основній хромосомі і одного розриву в гомологічній хромосомі.
Видалений фрагмент хромос
омної нитки може своїми відкритими кінцями
об’єднуватись з відкритими кінцями розірваної гомологічної хромосоми. В
242
https://t.me/medicina_free
такому разі одна з двох гомологічних хромосом матиме надлишкову для
неї ДНК у вигляді дуплікації, а друга – буде характеризуватись нестачею.
Дуплікації відіграють важливу роль в еволюції. Вони збагачують
генотипи видів додатковими генами. Важливою перевагою дуплікацій є
стабільність успадковування обумовлених ними ознак без розщеплення в
наступних поколіннях.
Інверсії (символ In, від лат. inversion
– перегортання, перестановка) –
це тип внутрішньохромосомної перебудови, яка виникає у результаті
розриву хромосоми одночасно в двох місцях із збереженням внутрішньої
ділянки, яка з’єднується з цією ж хромосомою після обернення на 180°
(див. рис. 9.9). Внаслідок цього у відповідному фрагменті гени розмі-
щуються в оберненому порядку. Інверсії не впливають на фенотип
особини, але при цьо
му порушується коньюгація гомологічних хромосом в
мейозі та в анафазі І та утворюються інверсійні мости.
Рис. 9.9. Схема інверсії
Інверсії відіграють важливу роль в еволюції видів. Популяції,
генофонд яких насичений життєздатними інверсіями, характеризуються
високою адаптивною здатністю.
Інсерції (символ Is, від лат. insercio – переношу) – це тип
внутрішньохромосомних перебудов, за яких фрагменти хромосомної нитки
з одного місця переносяться в інше місце хромосоми, зберігаючи вихідний
порядок розміщення генів у межах кожного фрагмента, тобто переміщені
фрагменти не обертаються на 180°, як це відбувається при утворенні
інверсій. Інсерції, як і інверсії, бувають летальними і життєздатними.
Транслокації (символ Т, від лат. префіксу trans – через, за, пере і
location – розміщення) – це тип міжхромосомних перебудов, які виникають
внаслідок поодиноких чи парних розривів хромосомних ниток і
переміщення та возз’єднання фрагментів у комбінаціях з негомологічними
хромосомами. Або це може бути обмін ділянками між негомологічними
хромосомами.
243
https://t.me/medicina_free
Рис. 9.10. Каріограма чоловіка із
Робертсонівською транслокацією 45, ХУ, rob
(13;14) p10p10
Джерело ілюстрації: Медична
генетика:Підручник/Кол.авт.; За ред.О.Я. Гречаніної. –
К.:Медицина, 2007. – 536с.
Рис. 9.11. Каріограма жінки із
Робертсонівською транслокацією
45, ХX, rob (13;14) p1.1p1.1
Джерело
ілюстрації: Медична
генетика:Підручник/Кол.авт.; За ред.О.Я.
Гречаніної. – К.:Медицина, 2007. – 536с.
Рис.9.12. Каріограма хлопчика із синдромом
котячого крику 46, ХУ, 5р
–
Джерело ілюстрації: Медична
генетика:Підручник/Кол.авт.; За ред. О.Я. Гречаніної. –
К.:Медицина, 2007. – 536с.
Рис. 9.13. Каріограма дівчинки із
синдромом Патау 47, ХХ,+13
Джерело ілюстрації: Медична
генетика:Підручник/Кол.авт.; За ред. О.Я.
Гречаніної. – К.:Медицина, 2007. – 536с.
9.6. Геномні мутації
Кожний таксономічний вид організмів характеризується притаманною
йому постійною кількістю хромосом. У метафазній стадії мітотичного
поділу легко виявити всі морфологічні ознаки окремих хромосом, можна
точно підрахувати їхню кількість, визначити розміри, центромерний і
плечовий індекси та сфотографувати.
Таксономія – класифікація складноорганізованих систем органічного
світу.
У соматичних клітинах різних видів організмів кількість хромосом
удвічі більша, ніж у гаметах. Парні хромосоми морфологічно однакові,
244
https://t.me/medicina_free
алельні гени у них локалізовані в однакових місцях і називаються такі
хромосоми гомологічними (від грецького δμολογία – відповідність,
подібність). Отже, в гаметах кожна хромосома представлена лише одним
гомологом. Таким чином, кожний ген генотипу в складі гамети
представлений лише в одному екземплярі.
Якщо кожному виду організмів притаманна своя, постійна кількість
хромосом, то очевидно, що кожний вид має характеризуватись сталою
кількі
стю геномів у його клітинах. Організм, у клітинах якого
локалізується одинарний набір хромосом, називається гаплоїдом, два
повних набора гомологічних хромосом – диплоїдом, а більше двох –
поліплоїдом.
Поліплоїдією називають геномну мутацію, яка обумовлена зміною
кількості хромосом у клітинах, а також процес виникнення або створення
геномних мутантів.
Поліплоїдія – явище, широко поширене в природі, особливо серед
рослинних організ
мів. Наприклад, поліплоїдний ряд пшениці має серію
видів, які чітко розрізняються за кількістю хромосом:
диплоїдні види (2n = 14); тетраплоїдні види (2n = 28); гексаплоїдні
види (2n = 42).
Найменша гаплоїдна кількість хромосом кожного поліплоїдного ряду
називається його основним кількісним числом і позначається буквою Х. У
пшениці основна кількі
сть хромосом поліплоїдного ряду Х = 7. Ця
сукупність хромосом основного кількісного поліплоїдного ряду
називається геномом. Відповідно диплоїдні пшениці складаються із двох
геномів, тетраплоїдні – із чотирьох.
Рис. 9.14. Поліплоїди – організми із зміненою кількістю хромосом
у клітинах
До геномних мутацій відносяться: гаплоїдія, гетероплоїдія і еуплоїдія.
Гаплоїдія (від грецького άπλόος – єдиний, простий та είδος – вид,
вигляд) – це геномна мутація, у результаті якої виникають гаплоїди –
організми з редукованим (одинарним) числом хромосом. У клітинах
гаплоїдів міститься половина соматичного набору хромосом, тобто така ж
кількість хромосом, як у нормальних статевих клітинах – гаметах.
Гаплоїдні мутації використовують в селекції вищих рослин.
245
https://t.me/medicina_free
Еуплоїдія – геномна мутація, в результаті якої виникають еуплоїди –
організми, у клітинах яких містяться більше двох гаплоїдних наборів
хромосом одного виду або виникає об’єднання і кратне збільшення
хромосомних наборів різних видів. У межах еуплоїдів розрізняють
аутополіплоїдію та алополіплоїдію.
Аутополіплоїдія – це процес виникнення аутополіплоїдів –
організмів, у клітинах яких міститься більше двох гаплоїдних наборів
хромосом, притаманних даному виду. Залежно від кілько
сті хромосомних
гаплоїдних наборів розрізняють триплоїди, у клітинах яких міститься
кратна трьом кількість хромосом (3n), тетраплоїди (4n), пентаплоїди (5n),
гексаплоїди (6n) і т.д.
Аутополіплоїдія обумовлює зміну морфологічних ознак і
властивостей, які притаманні диплоїдним рослинам. До аутотетраплоїдів
відносяться картопля, виноград, яблуні, груші, хризантеми тощо.
Алополіплоїдія виникає, коли між собою спонтанно схрещуються
особини, які належать до різних таксономічних видів спорідненого
походжен
ня. Гібридні нащадки виявляються неплідними.
Гетероплоїдами або анеуплоїдами називають організми, у яких
кількість хромосом виявилась не кратною до кількості їхнього гаплоїдного
набору.
Зазначимо, що анеуплоїди утворюються у разі збільшення або
зменшення кількості хромосом у складі геному, а полісомиками називають
диплоїдні організми, в каріотипах яки
х котрась із хромосом представлена
одним, трьома чи більшою кількістю екземплярів натомість двох
очікуваних.
Анеуплоїдія залежно від втрати або отримання зайвої хромосоми
поділяється на гіпоплоїдію і гіперплоїдію.
Рис. 9.15. Каріограма жінки із синдромом
Дауна 47, ХХ,+21
Джерело ілюстрації: Медична
генетика:Підручник/Кол.авт.; За ред.О.Я.
Гречаніної. – К.:Медицина, 2007. – 536с.
Рис. 9.16. Каріограма чоловіка із
синдромом Кляйнфельтера
47, ХХУ
Джерело ілюстрації: Медична
генетика:Підручник/Кол.авт.; За ред.О.Я.
Гречаніної. – К.:Медицина, 2007. – 536с.
246
https://t.me/medicina_free
Рис. 9.17. Каріограма жінки із синдромом
Шершевського-Тернера
45, Х0
Джерело ілюстрації: Медична
генетика:Підручник/Кол.авт.; За ред.О.Я.
Гречаніної. – К.:Медицина, 2007. – 536с.
Рис. 9.18. Каріограма кобили із
трисомією за 31 хромосомою
65, ХХ, +31
Джерело ілюстрації: Медична
генетика:Підручник/Кол.авт.; За ред.О.Я.
Гречаніної. – К.:Медицина, 2007. – 536с.
Гіпоплоїди – це організми, в клітинах яких кількість хромосом
зменшилась на одну або декілька одиниць.
Моносомія – втрата однієї хромосоми набору (2n-1). Гіперплоїди –
це організми, в клітинах яких кількість хромосом збільшилась на одну або
декілька одиниць.
Полісомія – додавання однієї хромосоми (2n+1). Частковий випадок
полісомії – трисомія, коли замість двох гомологічних хромосом стає три.
Нулісомія – відсутність обох гомологів якоїсь з пар хромосом.
Поліплоїдія викори
стовується в рибництві, для отримання швидкого
росту триплоїдів.
Гетероплоїдія вивчена у людини. Дуже рідко народжуються і живуть
трисомики. Синдром, або хвороба, Дауна зумовлений трисомією за 21-ою
хромосомою, зустрічається один випадок на 700-800 народжених.
9.7. Аналіз мутацій та методи їх обліку
Для патологічної генетики домашніх тварин першочерговий інтерес
представляють хромосомні аномалії. Вони виявляються майже в 25 % усіх
спонтанних абортів. Доведено, що у свиней гине 25-40 % зигот, у великої
рогатої худоби – 15-20, а у корів з частими перегулами – навіть до 40-60, у
овець – 29-47 %. Виходячи з цих даних очевидно, що в 5-10 % вагітностей
зигота уражається хромосомною аномалією, 90 % таких вагітностей
переривається на р
анніх термінах (у першій третині).
247
https://t.me/medicina_free
Особливий вид транслокації – так звані робертсонівські транслокації.
Вони утворюються у результаті злиття в ділянці центромери двох
центрометричних хромосом, внаслідок чого утворюється метацентрична
хромосома. Механізм схожого типу хромосомних перебудов був
інтерпретований У.Р. Робертсоном.
Найбільш часте порушення хромосом у великої рогатої худоби –
робертсонівська транслокація першої і двадцять дев’ятої (1/29) аутосом
(нестатевих хромосом). Цю мутацію вперше виявив Г
уставсон у 1964 р.
Більшість дослідників відмічають зниження плодючості на 3,5-10 % у
худоби з транслокацією 1/29. За деякими даними, корови з цією аномалією
мають нижчу продуктивність.
Відомо понад 24 різних типи центричного злиття. В основному, у
кожній породі є якийсь один тип транслокації, а у симентальської худоби
описано чотири типи. Тому досить важливо виявляти бугаїв-плідників із
генетичними патоло
гіями і вилучати їх із селекційного процесу.
У зарубіжній науково-методичній літературі галузь ветеринарної
науки, яка займається попередженням передачі патогенних генів від
одного покоління до іншого, називається генетичною гігієною. В.С.
Коновалов інтерпретує цей термін значно ширше і вважає доцільним
вживати термін "генетична безпека".
Генетична безпека – це комплекс організаційно-т
ехнологічних
заходів, спрямованих на попередження руйнування генетичного апарата
клітини за рахунок потрапляння в природне середовище мутагенів.
Насамперед, питання генетичної безпеки стосується самої людини,
оскільки остання, будучи кінцевою ланкою ланцюга, завершує в собі
процес нагромадження мутагенів та токсинів, накопичених у рослинах і
тваринах, які використовують як продукти харчування. Статистик
а
свідчить, що наслідки їхньої комплексної дії на організм людини є дуже
значними.
Відомо, що зараз на планеті народжується близько 10 % дітей з
патологією генетичного апарату. Із них у 6,3 % новонароджених
спостерігаються хромосомні аномалії, а саме: аномалія статевих хромосом
досягає 2,2 %, трисомія аутосом – 1,5 %, структурні перебудови – 2,5 %.
Практика тваринництва показує, що численні багаторічні
дослідження, спрямовані на одержання нових форм тварин за допомогою
різних мутаційних змін не за
вершуються успіхом. Головною причиною
цих невдач є значні зрушення гомеостазу (гомеостаз генетичний –
здатність популяції підтримувати свою динамічну рівновагу).
Поряд з тим, незначні зміни генетичної інформації, якщо вони не
характеризуються летальною дією, закріплюються у генофонді популяцій.
Наприклад, мутацію "вкорочені кінцівки" у овець зберіг один
австралій
ський фермер, який зрозумів, що стадо з такою ознакою не
потребує високих огорож.
З метою обчислення частоти виникнення хромосомних мутацій у
популяції, використовують формулу:
248
https://t.me/medicina_free
m
P
N
M
2
(9.1)
де: Р
m
– частота виникнення мутацій;
М – кількість виявлених мутаційних фенотипів;
N – загальна кількість обстежених організмів.
В такому випадку фактично підраховують кількість випадків, про які
відомо, але ці дані не завжди є достовірними і повними.
Це так званий прямий метод, який можна застосувати як для
визначення частоти домінантної мутації, детермінованої одним геном, так і
в разі геномних і хромосомних мутацій. Однак цей показник буде
заниженим, оскільки враховуються лише ті особини – носії мутацій, які
залишилися живими. У людей і тварин багато хромосомних і геномних
мутацій є летальними.
Контрольні запитання
1. Дайте визначення понять мутація, модифікація, спадкова,
неспадкова мінливість, геном.
2. Класифікуйте мутації за місцем виникнення.
3. Охарактеризуйте особливості геномних мутацій.
4. Назвіть механізми виникнення хромосомних мутацій.
5. В чому суть генетичної безпеки?
6. Поясніть причини робертсонівських транслокацій.
7. Що є причиною мутацій?
8. Класифікуйте мутагени.
Приклади розв’язування задач
Задача 1. В одній популяції свійських тварин кількість змін, що
спричиняють порушення нормального розвитку (хромосомні мутації),
становить близько 8 на 1000 новонароджених. Обчисліть частоту
виникнення хромосомних мутацій у даній популяції.
Розв'язування
Щоб визначити частоту виникнення мутацій, слід обчислити кількість
тих випадків, у яких дана аномалія не відбувається — у батьків та інших
особин в популяції. Частоту мутацій можна обчислити за формулою:
m
P
N
M
2
Відповідь. Частота мутацій становить 0,004.
Задача 2. Японські генетики вперше одержали триплоїдний кавун за
допомогою гібридизації диплоїдної і тетраплоїдної форм. Вони
відрізнялися високою врожайністю, приємним смаком і ароматом, але не
утворювали насіння. Чому?
Розв'язування-відповідь. Триплоїди безплідні, тому що в них
порушена коньюгація гомологічних хромосом під час гаметогенезу.
249
https://t.me/medicina_free
Задача 3. Вірус тютюнової мозаїки (ВТМ) синтезує ділянку білка з
такою послідовністю амінокислотних залишків: ала – тре – сер – глу – мет.
Під впливом мутагену цитозин у результаті дезамінування перетворюється
в урацил. Яку будову матиме ділянка ВТМ за умови, що всі Ц-нуклеотиди
зазнали вказаного хімічного перетворення? Пам'ятайте, що ВТМ замість
ДНК містить РНК.
Розв'язування: Білок: ала – тре – сер – глу – мет. і РНК: ГЦУ – АЦУ –
УЦА – ГАА – АУГ. Внаслідок впливу нітритної кислоти РНК змінить свою
стуктуру на:
ГУУ – АУУ – УУА – ГАА – АУГ і кодуватиме білок: вал – іле – лей –
глу – мет.
Відповідь. Склад білка після мутації: валін – ізолейцин –лейцин –
глутамін – метіонін.
Задачі для самостійного розв’язування
9.1.1. *Чи можна вважати триплоїдні клітини ендосперму зернівок злаків
поліплоїдними?
9.1.2. *Заповніть табл. 9.1. і вкажіть зміни кількості хромосом в результаті
мутаційної мінливості організмів:
Таблиця 9.1. Зміна кількості хромосом в результаті
мутаційної мінливості організмів
Види
організмів
Диплоїд-
ний
н
аб
і
р
Гаплоїд-
ний
н
аб
і
р
Кількість х
р
омосом
Нулісомік Моносомік Трисомік Поліплоїд
Велика рогата
худоба
60 30
Кінь 64 32
Вівця 54 27
Свиня 38 19
Курка 78 39
Гуска 82 41
Шимпанзе 48 24
Людина 46 23
Собака 78 39
Кіт 38 19
9.1.3. *Які зміни стануться у будові білка, якщо у фрагменті молекули
іРНК (складу АГА-ГЦА-УЦУ-ЦУА) третій нуклеотид зміниться на
гуанін, а сьомий – на аденін? Запишіть відповідні для кожного
250
https://t.me/medicina_free
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана