
- •1. Изменчивость, ее виды и типы.
- •2. Фенотипическая изменчивость: модификационная и онтогенетическая. Свойства модификаций. Норма реакции.
- •3. Комбинативная изменчивость и ее механизмы. Значение комбинативной изменчивости в обеспечении генетической гетерогенности людей и в развитии заболеваний.
- •4. Мутационная изменчивость. Механизмы возникновения мутаций.
- •5. Классификация и характеристика мутаций. Классификация мутаций
- •6. Мутагенез, тератогенез и канцерогенез. Генетическая опасность загрязнения окружающей среды мутагенами.
- •7. Устойчивость и репарация генетического материала. Роль нарушений механизмов репараций в патологии человека.
4. Мутационная изменчивость. Механизмы возникновения мутаций.
Мутационная изменчивость - это такой тип изменчивости, при которой происходит скачкообразное, прерывистое изменение наследственного признака. Мутации - это внезапно возникающие стойкие изменения генетического аппарата, включающие как переход генов из одного аллельного состояния в другое, так и различные изменения структуры генов, числа и структуры хромосом, плазмогенов цитоплазмы.
Термин мутация впервые был предложен де Фризом в его труде «Мутационная теория» (1901-1903). Основные положения этой теории:
1. Мутации возникают внезапно, новые формы вполне устойчивы.
2. Мутации являются качественными изменениями.
3. Мутации могут быть полезными и вредными.
4. Одни и те же мутации могут возникать повторно.
5. Классификация и характеристика мутаций. Классификация мутаций
N п/п |
Классифицирующий фактор |
Название мутаций |
I |
По мутировавшим клеткам |
1. Генеративные 2. Соматические |
II |
По характеру изменения генотипа |
1. Генные (точковые) 2. Хромосомные перестройки (дефишенсы, делеции, дупликации и инверсии) 3. Межхромосомные перестройки (транслокации) 4. Геномные мутации (полиплоидия, анеуплоидия) 5. Цитоплазматические мутации |
III |
По адаптивному значению |
1. Полезные 2.Вредные (полулетальные, летальные) 3. Нейтральные |
IY |
По причине, вызвавшей мутацию |
1. Спонтанные 2. Индуцированные |
Соматические мутации по своей природе ничем не отличаются от генеративных, но их эволюционная ценность различна и определяется типом размножения организма. Соматические мутации играют роль у организмов с бесполым размножением. Так, у вегетативно размножающихся плодовых и ягодных растений соматическая мутация может дать растения с новым мутантным признаком. Наследование соматических мутаций в настоящее время приобретает важное значение для изучения причин возникновения рака у человека. Предполагают, что для злокачественных опухолей превращение нормальной клетки в раковую происходит по типу соматических мутаций.
Генные или точковые мутации - это цитологически невидимые изменения хромосом. Генные мутации могут быть как доминантными, так и рецессивными. Молекулярные механизмы генных мутаций проявляются в изменении порядка нуклеотидных пар в молекуле нуклеиновой кислоты в отдельных сайтах. Сущность локальных внутригенных изменений может быть сведена к четырем типам нуклеотидных перестроек:
Замена пары оснований в молекуле ДНК: а) Транзиция: замена пуриновых оснований на пуриновые или пиримидиновых на примидиновые; б) Трансверзия: замена пуриновых оснований на пиримидиновые.
Делеция (выпадение) одной пары или группы оснований в молекуле ДНК;
Вставка одной пары или группы оснований в молекуле ДНК;
Дупликация – повтор нуклеотидной пары;
Перестановка положения нуклеотидов внутри гена.
Изменения в молекулярной структуре гена ведут к новым формам списывания с него генетической информации, нужной для протекания биохимических процессов в клетке, и приводит к появлению новых свойств в клетке и организме в целом. По-видимому, точковые мутации являются наиболее важными для эволюции.
По влиянию на характер кодируемых полипептидов точковые мутации могут быть представлены в виде трех классов:
1. Миссенс-мутации - возникают при замене нуклеотида внутри кодона и обусловливают подстановку в определенном месте в цепи полипептида одной неверной аминокислоты. Физиологическая роль белка изменяется, что создает поле для естественного отбора. Это основной класс точковых, внутригенных мутаций, которые появляются в естественном мутагенезе под воздействием радиации и химических мутагенов.
2. Нонсенс-мутации - появление внутри гена терминальных кодонов за счет изменения отдельных оснований в пределах кодонов. В результате процесс трансляции обрывается в месте появления терминального кодона. Ген оказывается способным кодировать только обрывки полипептида до места появления терминального кодона.
3. Мутации сдвига рамки чтения возникают при появлении внутри гена вставок и делеций. В этом случае после измененного сайта изменяется все смысловое содержание гена. Это вызывается новой комбинацией нуклеотидов в триплетах, поскольку триплеты после выпадения или вставки приобретают новый состав в силу сдвига на один нуклеотид. В результате вся цепь полипептида после места точковой мутации приобретает другие неверные аминокислоты.
Хромосомные перестройки возникают в результате разрыва участков хромосомы и их перекомбинаций. Различают:
Дефишенси и делеции – нехватка, соответственно концевого и срединного участка хромосомы;
Дупликации - удвоение или умножение тех или иных участков хромосомы;
Инверсии - изменение линейного расположения генов в хромосоме вследствие переворота на 180 отдельных участков хромосомы.
Межхромосомные перестройки связаны с обменом участками между негомологичными хромосомами. Такие перестройки получили название транслокации.
Геномные мутации затрагивают геном клетки и вызывают изменение числа хромосом в геноме. Это может происходить за счет увеличения или уменьшения числа гаплоидных наборов или отдельных хромосом. К геномным мутациям относят полиплоидию и анеуплоидию.
Полиплоидия - геномная мутация, состоящая в увеличении числа хромосом, кратному гаплоидному. Клетки с разным числом гаплоидных наборов хромосом называются: 3n - триплоидами, 4n - тетраплоидами и т.д. Полиплоидия приводит к изменению признаков организма: увеличению плодовитости размеров клеток, биомассы. Используется в селекции растений. Полиплоидия известна и у животных, например, у инфузорий, тутового шелкопряда, земноводных.
Анеуплоидия - изменение числа хромосом, некратное гаплоидному набору: 2n + 1; 2n - 1; 2n - 2; 2n +2. У человека такие мутации вызывают патологии: синдром трисомии по Х-хромосоме, трисомия по 21-й хромосоме (болезнь Дауна), моносомия по Х-хромосоме и т.д. Явление анеуплоидии показывает, что нарушение числа хромосом приводит к изменению в строении и снижению жизнеспособности организма.