Геномные мутации.

Геномные мутации - это изменение числа хромосом.Различают два вида геномных мутаций:

1. полиплоидию,

2. гетероплоидию (анеуплоидию).

Полиплоидия – увеличение числа хромосом на величину кратную гаплоидному набору (3n, 4n...). У человека описана триплоидия (3n=69 хромосом) и тетраплоидия (4n= 92 хромосомы).

Гетероплоидия (или анеуплоидия) - увеличение или уменьшение числа хромосом на 1,2 или большее число. Виды гетероплоидии: моносомия, нулисомия, полисомии (три-, тетра-, пентасомии).

Норма (2n) ХХ ХХ ХХ

1 2 3

Мы видим по две хромосомы каждой пары в гипотетической клетке с 6 хромосомами или 3 парами.

а) Моносомия - отсутствие одной хромосомы (2n-1)

ХХ ХХ Х-

1 2 3

б) Нулисомия - отсутствие одной пары хромосом (2n-2)

ХХ ХХ --

1 2 3

в)Трисомия - одна лишняя хромосома (2n+1)

ХХХ ХХ ХХ

1 2 3

г)Тетрасомия - две лишнее хромосомы (2n+2)

ХХХХ ХХ ХХ

1 2 3

д) Пентасомия - (2n+3)

ХХХХХ ХХ ХХ

1 2 3

Причины формирования геномных мутаций.

1) Наиболее важным механизмом является нерасхождение хромосом при митозе или мейозе. Хромосо­мы, которые в норме должны разделиться во время клеточного деле­ния, остаются соединенными вместе и в анафазе отходят к одному полюсу. Это может произойти в ходе митотического деления, но ча­ще наблюдается во время мейоза. У человека акроцентрические хромосомы имеют тенденцию чаще вовле­каться в нерасхождение. Мейотическое нерасхождение было открыто впервые Бриджесом (1916)у дрозофилы. На каждую гамету с одной добавоч­ной хромосомой приходится другая, без одной хромосомы. После оп­лодотворения гаметой с нормальным набором хромосом зигота оказы­вается либо трисомной (с лишней хромосомой), либо моносомной (не хватает одной хромосомы). Ниже приведены некоторые примеры нерасхождения.

Схема нормального мейоза

у мужчин у женщин

46,ХУ 46,ХХ

23,Х 23,У 23,Х 23,Х

Мейоз с нерасхождением половых хромосом у мужчины

46,ХУ

24,ХУ 22,-

После слияния с яйцеклеткой (23,Х) образуются зиготы 47,ХХУ (синдром Клайнфельтера) или 45,ХО ( синдром Шерешевского- Тернера).

Мейоз с нерасхождением половых хромосом у женщин

46,ХХ

24,ХХ 22,-

После оплодотворения нормальными сперматозоидами (23,Х) образуются зиготы 47,ХХХ (трисомия Х) или 45,ХО (синдром Шерешевского-Тернера). После оплодотворения сперматозоидами (23,У) образуются зиготы 47,ХХУ (синдром Клайнфельтера) или 45,УО (летальная мутация).

Нерасхождение 21 хромосомы при мейозе у женщины.

Р21,21 х 21,21

гаметы 21,21 0 21

F1 21,21,21 21,0

синдром Дауна летальная мутация

Если хромосомы не расходятся при митозе в процессе дробления или других стадий эмбрионального развития, то образуются мозаики. Схема образования мозаичной формы синдрома Дауна.

21,21

21,21 21,21

21,21 21,21 21.0 21,21,21

нормальный клон клетокмоносомия по клетки с

21 хромосоме, трисомией по

летальная му- 21 хромосоме

тация, клетки

погибают.

В результате такой мутации образуется мозаик типа 46,ХХ/ 47,ХХ,+21 или

46,ХХ/ 47,ХХ,+21. Чем позже в эмбриональном развитии нарушится митоз, тем меньше образуется аномальных клеток.

2.Вторым механизмом, обусловливающим геномные мутации, яв­ляется утрата отдельной хромосомы вследствие "анафазного отстава­ния": во время движения в анафазе одна хромосома может отстать от всех других. Она не включается в ядро и разрушается ферментами цитоплазмы. Утрата хромосомы ведет к мозаицизму, при котором имеется одна трисомная и одна нормальная клеточная популяция.

Аномальное число хромосом в клетке (анеуплоидия) увеличи­вает риск последующих нарушений, таких как потеря хромосом вслед­ствие анафазного отставания в последующих клеточных делениях.

3. Рождение больных детей у родителей с хромосомными болезнями (синдромы Клайнфельтера, полисомии Х и др.). У родителей с трисомией образуется равное число нормальных или аномальных гамет. Теоретически вероятность рождения ребенка с геномной мутацией составляет 50%. Однако, это фактически встречается реже (приблизительно в 10%), т.к. анеуплоиды характеризуются сниженной жизнеспособностью и фертильностью.

Причины формирования полиплоидии.

1. Полиплоидия может быть следствием нерасхождения всех хромосом при мейозе у одного из родителей. В результате образуется диплоидная половая клетка (2n). После оплодотворения нормальной гаметой сформируется триплоид (3n).

2. Может наблюдаться соматическая мутация - нерасхождение всех хромосом при делении клеток эмбриона (нарушение митоза). Это приводит к появлению тетраплоида (4 n) полного или мозаичной формы.

3. Возможно также слияние диплоидной зиготы с направительным тельцем или оплодотворение яйцеклетки двумя сперматозоидами.