MedViva.com

Мутационная изменчивость у человека:

• фенотипные проявления на организменном уровне

• классификация мутаций

• спонтанные и индуцированные мутации

Термин "мутация" ввел Г. де Фриз (1901) для характеристики случайных генетических изменений. Различают спонтанный и индуцированный мутационные процессы.

Индуцированный мутационный процесс – Это возникновение наследственных изменений под воздействием направленного действия факторов внешней и внутренней среды. Возникновение мутаций без установленных причин принято называть спонтанным мутационным процессом.

Мутации обусловлена ​​как влиянием на организм факторов внешней среды, так и его физиологическим состоянием.

Частота возникновения мутаций зависит от:

• генотипа организма;

• фазы онтогенеза;

• стат онтогенезуи;

• стадии гаметогенеза;

• митотического и мейотического циклов хромосом;

• химического строения отдельных участков хромосом и др..

Свойства мутаций:

• мутации возникают внезапно, скачкообразно;

• мутации наследуются, т.е. передаются от поколения к поколению;

• мутации ненаправленные – претерпевать мутации может любой локус (участок хромосомы), вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков;

• одни и те же мутации могут возникать повторно;

• за проявлением мутации могут быть полезными и вредными, доминантными и рецессивными.

Классификация мутаций:

Мутации можно объединить в группы – классифицировать по характеру проявления, по месту или уровню их возникновения.

Мутации по характеру проявления – бывают доминантными и рецессивными. Большинство из них рецессивные и не проявляются у гетерозигот. Как правило, мутации вредны, ибо нарушают четко сбалансированную систему биохимических превращений. Доминантные мутации проявляются сразу в гомо-и гетерозиготного организма, в основном такие особи нежизнеспособны и гибнут на ранних стадиях онтогенезу.Мутации часто снижают жизнестойкость или пло-дючисть. Мутации, которые резко влияют на жизнеспособность, частично или полностью останавливающие развитие, называют напивлетальнимы, а несовместимые с жизнью – летальными. У человека к таким мутациям относится рецессивный ген гемофилии.

Мутации по месту возникновения. Мутации, возникающие в соматических тканях, получили название соматических мутаций. Соматические клетки составляют популяцию, образованную при бесполом размножении (делении клеток). Соматические мутации обусловливают генотипически разнообразие тканей, часто не передаются по наследству и ограниченные тем индивидуумом, в котором они возникли. Соматические мутации возникают у диплоидных клетках, поэтому проявляются только при доминантными генами или с рецессивными, но в гомозиготном состоянии. Чем раньше в эмбриогенезе человека возникла мутация, тем больше участок соматических клеток отклоняется от нормы. И наоборот, чем позже в процессе развития организм испытывает мутационного воздействия, тем меньше и участок ткани, которая образуется из мутационной клетки. Например, окраска радужной оболочки глаза – белый или карий сегменты на голубой радужке – обусловлены соматической мутацией. Считают, что следствием соматических мутаций является раковое перерождение. Злокачественный рост вызывается канцерогенами, среди которых наиболее негативные – проникающая радиация и активные химические соединения (вещества). И хотя соматические мутации не наследуются, они снижают репродуктивные возможности организма, в котором виникли.Мутации, возникающие в гаметах или в клети ¬ нах, с которых они образуются, получили название генеративных или терминальных мутаций. Чем раньше в половых клетках возникает мутация, тем большей будет доля половых клеток, несущих новую мутацию. Верхний предел доли клеток, которые будут содержать индуцированную или спонтанную мутацию, составляет 50 процентов. Существует мнение, что наибольшее количество мутаций в половых клетках возникает в овоцита. Поскольку сперматогонии подвергаются постоянному делению, то среди них может происходить отбор против мутаций, обуславливающих вредный эффект, и частота мутаций снижается до времени половой зрелости. Женщина, наоборот, рождается почти со всеми мутантными изменениями, в линии половых клеток нет параллельного митотического отбора. Овоциты не только не испытывают митоза, они остаются малоактивными протяжении десятилетий, пока не станут яйцеклетками. За этот период овоциты стареют, становятся непропорционально чу ¬ ливим к спонтанной мутации.На половые клетки наибольшее влияние вызывают цезий-137, стронций-90 и углерод-14.Генеративни мутации при половом размножении передаются следующим поколениям. Доминантные мутации появляются уже в первом поколении, а рецессивные – только во втором и последующих поколениях, с переходом в гомозиготное состояние.

Мутации по характеру изменения наследственного материала:

1. Изменения, обусловленные заменой одного или нескольких нуклеотидов в пределах одного гена, называют генными, или точечными мутациями. Они обусловливают изменения как в строении белков, так и функциональной активности белковой молекулы.

2. Изменения структуры хромосом называют хромосомными мутациями или аберрациями. Такие мутации могут возникнуть в результате потери части хромосомы (делеция), удвоение части хромосомы (дупликация), отрыва и поворота части хромосомы на 180 ° (инверсия). Если изменение затрагивает жизненно важных участков гена, то такая мутация приведет к смерти. Так, потеря небольшой участка 21-й хромосомы у человека вызывает тяжелое заболевание крови – острый лейкоз. В отдельных случаях оторванная участок хромосомы может присоединиться к негомологичной хромосоме (транслокация), что приведет к новой комбинации генов и изменения их взаимодействия.

3. Изменения кариотипа, кратные или некратные гаплоидному числу хромосом называют геномными мутациями. Вследствие нарушения расхождения пары гомологичных хромосом во время мейоза в одной из образованных гамет содержится на одну хромосому меньше, а в другой на одну хромосому больше, чем при нормальном гаплоидного набора. Слияние такой аномальной гаметы с нормальной гаплоидные гаметы при оплодотворении приводит к образованию зиготы с мен ¬ шой или несколькими хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для этого вида.

Соматические мутации

• генные

• геномные

• хромосомные аберрации

Соматические мутации – Это изменения наследственного харак ¬ теру в соматических клетках, возникающих на разных этапах развития особи. Они часто не передаются по наследству, а остаются, пока живет организм, потерпевшего мутационного воздействия.

Геномные, хромосомные и генные аберрации в соматических клетках является следствием действия мутагенных факторов. У человека это этиологические факторы наследственных болезней. Заболевания, обусловленные геномными (изменение числа хромосом) и хромосомными (изменение структуры хромосом) мутациями, называются хромосомными болезнями. Изменение числа хромосом определяется удвоением или уменьшением всего набора хромосом. Это приводит к полиплоидии или гаплоидии (соответственно). Лишние или удаления одной или нескольких хромосом приводит к гетероплоидия или анеуплоидии. Изменение структуры хромосом – это перестройки или аберрации. При этом нарушается сбалансированность набора генов и нормальное развитие организма. Как следствие хромосомного дисбаланса происходит внутриутробная гибель эмбриона или плода, возникают врожденные пороки развития. Чем большее количество хромосомного материала претерпела мутационного эффекта, тем раньше заболевания появится в онтогенезе и тем весомее будут нарушения физического и психического развития особи. Характерная черта хромосомного дисбаланса – множественность пороков развития различных органов и систем.

Хромосомные болезни составляют около 0,5-1% всех наследственных болезней человека.

Генные, или точечные мутации – Это результат молекулярных изменений на уровне ДНК. У человека они вызывают генные болезни. У человека описаны следующие виды генных мутаций, которые приводят к развитию наследственных болезней: нисенс, нонсенс, смещение рамки считывания, делеции, вставки (инсерции), нарушения сплайсинга, увеличение числа (экспансии) тринуклеотидних повторов. Мутации участков, транскрибируются (которые определяют аминокислотную последовательность в молекуле белка, который синтезируется), приводят к синтезу аномального продукта. Мутации участков, транскрибируются, могут привести к умень ¬ ния скорости синтеза белка.

Фенотипически генные мутации проявляются на молекулярном, клеточном, тканевом и органном уровнях. Число генных болезней составляет около 3500-4500. Генные мутации разделяют на односайтови и Мультипоиск. Односайтови – это такие, которые касаются изменений одного сайта (участка), Мультипоиск – охватывают где ¬ несколько сайтов генного локуса. Различают генные мутации прямые и обратные. Прямые мутации – это мутации, которые инактивируют гены дикого типа и предопределяют появление мутантного типа. Обратные мутации, или обратные, – изменения в восходящей формы от мутантной.

Большинство генов устойчивы к мутациям, но отдельные гены зазанають мутаций достаточно часто.

Соматические мутации обуславливают генотипически разнообразие тканей одной особи и части не передаются по наследству при половом размножении. При бесполом размножении, если организм развивается из одной клетки или группы клеток, в которых возникла мутация, – такие изменения могут передаваться потомкам. Соматические мутации ис ¬ ристовують у организмов, которые размножаются вегетативно. Соматические мутации составляют основу селекции культурных растений, в частности цитрусовых.