Мутагены — факторы, увеличивающие вероятность появления мутаций.
Мутагенами могут быть:
· химические вещества (кислоты, щелочи и т. п.);
· температурные воздействия;
· УФ-излучение;
· радиация;
· вирусы.
Канцерогены — факторы, повышающие вероятность возникновения злокачественных новообразований (опухолей) в организме животных и человека.
По характеру изменения генома различают мутации:
· генные (точечные)
· хромосомные
· геномные
ГЕННЫЕ МУТАЦИИ
Генные, или точечные мутации -- результат изменения нуклеотидной последовательности в молекуле ДНК в пределах одного гена.
Если такая мутация происходит в гене, это приводит к изменению последовательности иРНК. А изменение последовательности иРНК может привести к изменению последовательности аминокислот в полипептидной цепи. В результате синтезируется другой белок, а в организме изменяется какой-либо признак.
Это наиболее распространённый вид мутаций и важнейший источник наследственной изменчивости организмов.
Существуют разные типы генных мутаций, связанных с добавлением, выпадением или перестановкой нуклеотидов в гене:
· дупликации — повторение участка гена,
· вставки — появление в последовательности лишней пары нуклеотидов,
· делеции --выпадение одной или более пар нуклеотидов,
· замены нуклеотидных пар — AT -><- ГЦ; AT -><- ЦГ; или AT -><- ТА,
· инверсии — переворот участка гена на 180°.
Эффекты генных мутаций чрезвычайно разнообразны.
|
|
|
Большая часть из них — нейтральные мутации.
ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ
Хромосомные мутации — это изменения в структуре хромосом. Как правило, их можно выявить и изучить под световым микроскопом.
Известны хромосомные перестройки разных типов:
· делеция — выпадение участка хромосомы в средней её части;
· дупликация — двух- или многократное повторение генов, локализованных в определённом участке хромосомы;
· инверсия — поворот участка хромосомы на 180°, в результате чего в этом участке гены расположены в последовательности, обратной по сравнению с обычной;
· транслокация — изменение положения какого-либо участка хромосомы в хромосомном наборе. К наиболее распространённому типу транслокаций относится обмен участками между двумя негомологичными хромосомами. Участок хромосомы может изменить своё положение и без обмена, оставаясь в той же хромосоме или включаясь в какую-то другую.
ГЕНОМНЫЕ МУТАЦИИ
К геномным мутациям относится изменение числа хромосом:
· анеуплоидия;
· полиплоидия.
Анеуплоидия — увеличение или уменьшение числа хромосом в генотипе.
Она возникает при нерасхождении хромосом в мейозе или хроматид в митозе.
Анеуплоиды встречаются у растений и животных и характеризуются низкой жизнеспособностью.
|
|
|
Вследствие нерасхождения какой-либо пары гомологичных хромосом в мейозе одна из образовавшихся гамет содержит на одну хромосому меньше, а другая на одну хромосому больше, чем в нормальном гаплоидном наборе. При слиянии с другой гаметой возникает зигота с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для вида. Пример — трисомия 21 (лишняя 21-я хромосома), приводящая к синдрому Дауна (рис. 3).
Рис. 3. Синдром Дауна
Полиплоидия — это кратное увеличение гаплоидного набора хромосом (Зn, 4n и т. д.).
Чаще всего появляется при нарушении расхождения хромосом к полюсам клетки в мейозе или митозе под действием мутагенных факторов.
Она широко распространена у растений и простейших и крайне редко встречается у животных.
С увеличением числа хромосомных наборов в кариотипе возрастает надёжность генетической системы, уменьшается вероятность снижения жизнеспособности в случае мутаций. Поэтому полиплоидия нередко влечёт за собой повышение жизнеспособности, плодовитости и других жизненных свойств (рис. 4).
Рис. 4. Обычное и полиплоидное растение энотеры
В растениеводстве это свойство используют, искусственно получая полиплоидные сорта культурных растений, отличающиеся высокой продуктивностью.
|
|
|
У высших животных полиплоидия, как правило, не встречается (известны исключения среди амфибий, у скальных ящериц).
Наследственные заболевания
В диплоидном организме большинство новых мутаций фенотипически не проявляется, поскольку они рецессивны. Это очень важно для существования вида, так как в большинстве своём вновь возникающие мутации оказываются вредными. Однако их рецессивный характер позволяет им длительное время сохраняться у особей вида в гетерозиготном состоянии без вреда для организма и проявиться в будущем при переходе в гомозиготное состояние.
Наследственные заболевания:
· сцепленные с полом (гены в половых хромосомах — дальтонизм, гемофилия);
Синдром Клайнфельтера — патология, которая характеризуется наличием у мальчиков лишней X хромосомы (минимум одной), в результате чего нарушается их половое созревание. Заболевание в 1942 г. впервые было описано Клайнфельтером. У некоторых мальчиков может быть 3, 4 или 5 Х-хромосом с одной Y-хромосомой. При увеличении числа Х-хромосом также возрастает тяжесть пороков развития и умственной отсталости. Например, вариант набора хромосом 43 ХХХХV имеет столько характерных особенностей, что диагностировать его возможно в детском возрасте (рис. 5).
|
|
|
· Рис. 5. Синдром Клайнфельтера
· аутосомно-доминантные (в аутосомах, Аа и АА): чаще проявляются → больше подвергаются естественному отбору;
· аутосомно-рецессивные (в аутосомах, только аа): реже проявляются → меньше подвергаются естественному отбору → дольше сохраняются в популяциях; чаще проявляются при близкородственных скрещиваниях (изолированные популяции, этнические и религиозные группы, правящие династии и т. п.).
Многие аутосомно-рецессивные заболевания связаны с нарушение обмена веществ.
Например, фенилкетонурия — 1 на 1000 случаев. Отсутствует фермент, превращающий аминокислоту фенилаланин в тирозин → накопление фенилаланина → поражение нервной системы → слабоумие (рис. 6).
Рис. 6. Больной фенилкетонурией
Лейциноз — тяжелое наследственное заболевание, которое связанно с нарушением аминокислотного обмена, имеет аутосомно-рецессивный тип наследования. Заболевание более известно как болезнь кленового сиропа. Заболевание получило такое название из-за специфического запаха мочи, который имеет схожесть с запахом сиропа из клёна. При данной патологии организм ребёнка неспособен усваивать аминокислоты: лейцин, изолейцин, валин. Специфический запах моча приобретает из-за наличия вещества, образующегося из лейцина.
Вместе с тем известен ряд случаев, когда изменение лишь одного основания в определённом гене оказывает заметное влияние на фенотип (генная мутация).
Одним из примеров генной мутации служит серповидноклеточная анемия. Рецессивный аллель, вызывающий в гомозиготном состоянии это наследственное заболевание, выражается в замене всего одного аминокислотного остатка в β-цепи молекулы гемоглобина (глутаминовая кислота → валин). Это приводит к тому, что в крови эритроциты с таким гемоглобином деформируются (из округлых становятся серповидными) и быстро разрушаются (рис. 7). При этом развивается острая анемия и наблюдается снижение количества кислорода, переносимого кровью. Анемия вызывает физическую слабость, нарушения деятельности сердца и почек и может привести к ранней смерти людей, гомозиготных по мутантному аллелю.
Рис. 7. Нормальный эритроцит и эритроцит при серповидноклеточной анемии
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 453; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!