האנושות מתמודדת עם מספר עצום של שאלות, שרבות מהן עדיין נותרות ללא מענה. והקרובים ביותר לאדם קשורים לפיזיולוגיה שלו. שינוי מתמשך בתכונות התורשתיות של אורגניזם בהשפעת חיצוניים ו סביבה פנימית- מוטציה. גורם זה הוא גם חלק חשוב מהברירה הטבעית, מכיוון שהוא מקור לשונות טבעית.

לעתים קרובות, מגדלים פונים לאורגניזמים המשתנים. המדע מחלק את המוטציות למספר סוגים: גנומי, כרומוזומלי וגנטי.

גנטי הוא הנפוץ ביותר, והוא זה שאנו פוגשים לרוב. זה מורכב משינוי המבנה הראשוני, ולכן חומצות האמינו נקראות מה-mRNA. האחרונים מסודרים משלימים לאחת משרשרות ה-DNA (ביוסינתזה של חלבון: שעתוק ותרגום).

שם המוטציה חלו בתחילה שינויים פתאומיים. אבל רעיונות מודרניים לגבי תופעה זו התפתחו רק במאה ה-20. המונח "מוטציה" עצמו הוצג בשנת 1901 על ידי הוגו דה פריס, בוטנאי וגנטיקאי הולנדי, מדען שהידע והתצפיות שלו חשפו את חוקי מנדל. הוא זה שניסח קונספט מודרנימוטציות, וגם התפתחו תורת המוטציות, אבל בערך באותה תקופה הוא נוסח על ידי בן ארצו סרגיי קורז'ינסקי ב-1899.

בעיית המוטציות בגנטיקה המודרנית

אבל מדענים מודרניים הביאו הבהרות לגבי כל נקודה בתיאוריה.
מסתבר, ישנם שינויים מיוחדים המצטברים במהלך הדורות. עוד נודע שיש מוטציות בפנים, המורכבות מעיוות קל של המוצר המקורי. תקנות בנושא הופעה מחדשתכונות ביולוגיות חדשות מתייחסות אך ורק למוטציות גנים.

חשוב להבין שהקביעה עד כמה זה מזיק או מועיל תלויה במידה רבה בסביבה הגנוטיפית. גורמים סביבתיים רבים עלולים לשבש את סדר הגנים, התהליך הקבוע בקפדנות של רבייה עצמית שלהם.

בתהליך הברירה הטבעית, האדם רכש לא רק תכונות שימושיות, אבל גם לא הכי נוחים הקשורים למחלות. והמין האנושי משלם על מה שהוא מקבל מהטבע באמצעות הצטברות של סימפטומים פתולוגיים.

גורמים למוטציות בגנים

גורמים מוטגנים. לרוב המוטציות יש השפעה מזיקה על הגוף, משבשת תכונות המווסתות על ידי הברירה הטבעית. כל אורגניזם נוטה למוטציה, אך בהשפעת גורמים מוטגנים מספרם עולה בחדות. גורמים אלה כוללים: יינון, קרינה אולטרא - סגולה, טמפרטורה מוגברת, תרכובות רבות חומרים כימיים, כמו גם וירוסים.

גורמים אנטי-מוטגניים, כלומר גורמים המגנים על המנגנון התורשתי, יכולים לכלול בבטחה את ניוון הקוד הגנטי, הסרה של קטעים מיותרים שאינם נושאים מידע גנטי (אינטרונים), כמו גם את הגדיל הכפול של מולקולת ה-DNA.

סיווג מוטציות

1. שִׁכפוּל. במקרה זה, העתקה מתרחשת מנוקלאוטיד אחד בשרשרת אל קטע של שרשרת ה-DNA והגנים עצמם.
2. מְחִיקָה. במקרה זה, חלק מהחומר הגנטי הולך לאיבוד.
3. היפוך. עם שינוי זה, אזור מסוים מסתובב 180 מעלות.
4. הַכנָסָה. נצפית החדרה מנוקלאוטיד בודד לחלקי DNA וגן.

IN עולם מודרניאנו מתמודדים יותר ויותר עם ביטוי של שינוי סימנים שוניםגם בבעלי חיים וגם בבני אדם. מוטציות מרגשות לעתים קרובות מדענים ותיקים.

דוגמאות למוטציות גנים בבני אדם

1. פרוגריה. פרוגריה נחשבת לאחד הפגמים הגנטיים הנדירים ביותר. מוטציה זו מתבטאת בהזדקנות מוקדמת של הגוף. רוב החולים מתים לפני שהגיעו לגיל שלוש עשרה, ומעטים מצליחים להציל חיים עד גיל עשרים. מחלה זו מפתחת שבץ ומחלות לב, וזו הסיבה, לרוב, סיבת המוות היא התקף לב או שבץ.
2. תסמונת יונר טאן (YUT). תסמונת זו היא ספציפית בכך שהנפגעים נעים על ארבע. בדרך כלל, אנשי SUT משתמשים בדיבור הפשוט והפרימיטיבי ביותר וסובלים מאי ספיקת מוח מולדת.
3. היפרטריקוזיס. זה נקרא גם "תסמונת איש הזאב" או "תסמונת אברמס". התופעה הזומעקב ומתועד מאז ימי הביניים. אנשים הרגישים להיפרטריכוזיס מאופיינים בכמות העולה על הנורמה, במיוחד על הפנים, האוזניים והכתפיים.
4. כָּבֵד כשל חיסוני משולב . רָגִישׁ המחלה הזוכבר בלידה משוללים יעילים מערכת החיסוןשיש לאדם הממוצע. דייוויד וטר, שהביא את המחלה לידי ביטוי ב-1976, מת בגיל שלוש עשרה לאחר ניסיון לא מוצלח התערבות כירורגיתעל מנת לחזק את מערכת החיסון.
5. תסמונת מרפן. המחלה מתרחשת לעתים קרובות למדי ומלווה בהתפתחות לא פרופורציונלית של הגפיים וניידות יתר של המפרקים. הרבה פחות שכיחה היא סטייה המתבטאת בהתמזגות הצלעות, מה שגורם לבליטות או שקיעה. חזה. בעיה נפוצה עבור אלו הרגישים לתסמונת התחתית היא עקמומיות בעמוד השדרה.

מוטציה פירושה שינוי בכמות ובמבנה ה-DNAבתא או באורגניזם. במילים אחרות, מוטציה היא שינוי בגנוטיפ. תכונה של שינוי בגנוטיפ היא ששינוי זה כתוצאה ממיטוזה או מיוזה יכול להיות מועבר לדורות הבאים של תאים.

לרוב, משמעותן של מוטציות היא שינוי קטן ברצף של נוקלאוטידים ב-DNA (שינויים בגן אחד). אלה הם מה שנקרא. עם זאת, בנוסף אליהם, ישנם גם כאשר שינויים משפיעים על חלקים גדולים של DNA, או שינויים במספר הכרומוזומים.

כתוצאה ממוטציה, הגוף עלול לפתח לפתע תכונה חדשה.

הרעיון שמוטציה היא הגורם להופעת תכונות חדשות המועברות בדורות, הובע לראשונה על ידי הוגו דה פריס ב-1901. מאוחר יותר, מוטציות בדרוזופילה נחקרו על ידי טי מורגן ובית ספרו.

מוטציה - נזק או תועלת?

מוטציות המתרחשות בחלקים "לא משמעותיים" ("שקטים") של DNA אינן משנות את מאפייני האורגניזם ויכולות לעבור בקלות מדור לדור (ברירה טבעית לא תפעל עליהם). מוטציות כאלה יכולות להיחשב ניטרליות. מוטציות הן גם ניטרליות כאשר קטע של גן מוחלף באחד נרדף. במקרה זה, למרות שרצף הנוקלאוטידים באזור מסוים יהיה שונה, אותו חלבון (עם אותו רצף חומצות אמינו) יסונתז.

עם זאת, מוטציה יכולה להשפיע על גן משמעותי, לשנות את רצף חומצות האמינו של החלבון המסונתז, וכתוצאה מכך לגרום לשינוי במאפייני האורגניזם. בהמשך, אם ריכוז המוטציה באוכלוסייה מגיע לרמה מסוימת, הדבר יוביל לשינוי בתכונה האופיינית לכלל האוכלוסייה.

בטבע החי, מוטציות נוצרות כשגיאות ב-DNA, ולכן כולן מזיקות מראש. רוב המוטציות מפחיתות את הכדאיות של האורגניזם וגורמות מחלות שונות. מוטציות המתרחשות בתאים סומטיים אינן מועברות לדור הבא, אך כתוצאה מהמיטוזה נוצרים תאי בת המרכיבים רקמה מסוימת. לעתים קרובות מוטציות סומטיות מובילות להיווצרות של גידולים שונים ומחלות אחרות.

מוטציות המתרחשות בתאי נבט יכולות לעבור לדור הבא. בתנאים סביבתיים יציבים, כמעט כל השינויים בגנוטיפ מזיקים. אבל אם התנאים הסביבתיים ישתנו, עשוי להתברר שמוטציה מזיקה בעבר תהפוך למועילה.

לדוגמה, מוטציה הגורמת לכנפיים קצרות בחרק עשויה להזיק לאוכלוסייה שחיה באזורים שבהם אין רוח חזקה. מוטציה זו תהיה דומה לעיוות או למחלה. חרקים המחזיקים בו יתקשו למצוא שותפים להזדווגות. אבל אם יתחילו לנשוב רוחות חזקות יותר באזור (למשל, אזור יער נהרס כתוצאה משריפה), אז חרקים בעלי כנפיים ארוכות יעופו ברוח ויהיה להם קשה יותר לנוע. בתנאים כאלה, אנשים קצרי כנף עשויים להשיג יתרון. הם ימצאו בני זוג ומזון לעתים קרובות יותר מאשר כנפיים ארוכות. לאחר זמן מה, יהיו יותר מוטנטים קצרי כנף באוכלוסייה. לפיכך, המוטציה תתפוס ותהפוך לנורמלית.

מוטציות הן הבסיס לברירה הטבעית וזהו היתרון העיקרי שלהן. עבור הגוף, המספר העצום של מוטציות מזיק.

מדוע נוצרות מוטציות?

בטבע, מוטציות מתרחשות באופן אקראי וספונטני. כלומר, כל גן יכול לעבור מוטציה בכל עת. עם זאת, תדירות המוטציות משתנה בין אורגניזמים ותאים שונים. לדוגמה, זה קשור למשך מעגל החיים: ככל שהוא קצר יותר, כך מתרחשות מוטציות לעתים קרובות יותר. לפיכך, מוטציות מתרחשות הרבה יותר בחיידקים מאשר באורגניזמים אוקריוטיים.

מלבד מוטציות ספונטניות(מתרחש בתנאים טבעיים) יש מושרה(על ידי אדם בתנאי מעבדה או בתנאי סביבה לא נוחים) מוטציות.

ביסודו של דבר, מוטציות נוצרות כתוצאה משגיאות במהלך שכפול (הכפלה), תיקון DNA (שיקום), מעבר לא שוויוני, סטייה לא נכונה של כרומוזומים במיוזה וכו'.

כך קטעי DNA פגומים משוחזרים (מתוקנים) כל הזמן בתאים. אולם, אם מסיבות שונות מנגנוני התיקון ישבשו, אזי שגיאות ב-DNA יישארו ויצטברו.

התוצאה של שגיאת שכפול היא החלפת נוקלאוטיד אחד בשרשרת DNA באחר.

מה גורם למוטציות?

רמות מוגברות של מוטציות נגרמות על ידי קרני רנטגן, אולטרה סגול וקרני גמא. המוטגנים כוללים גם חלקיקי α ו-β, נויטרונים, קרינה קוסמית (כל אלה הם חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה).

מוטגן- זה משהו שיכול לגרום למוטציה.

בנוסף לקרינות שונות, לכימיקלים רבים יש השפעה מוטגנית: פורמלדהיד, קולכיצין, רכיבי טבק, חומרי הדברה, חומרים משמרים, תרופות מסוימות וכו'.

מוטציות גנים. הרעיון של מחלות גנים.

1. קביעת שונות. סיווג צורותיו.

שונות - כן רכוש כלליאורגניזמים חיים, המורכב משינוי מאפיינים תורשתיים במהלך אונטוגנזה (התפתחות אינדיבידואלית).

השונות של אורגניזמים מחולקת לשני סוגים גדולים:

1. פנוטיפי, לא משפיע על הגנוטיפ ולא עובר בתורשה;

2. גנוטיפ, משנה את הגנוטיפ ולכן מועבר בתורשה.

השונות הגנוטיפית מחולקת לשילוב ומוטציה.

שונות מוטציוניתכולל מוטציות גנומיות, כרומוזומליות וגנים.

מוטציות גנומיות מחולקות לפוליפלואידיות ולאנופלואידיות

מוטציות כרומוזומליות מחולקות למחיקות, כפילויות, היפוכים, טרנסלוקציות

2. שונות פנוטיפית. נורמת תגובה של תכונות שנקבעו גנטית. אופי הסתגלות של שינויים. פנוקופים.

שונות פנוטיפית (או לא תורשתית, שינוי) היא שינוי במאפיינים הפנוטיפיים של אורגניזם בהשפעת גורמים סביבתיים, מבלי לשנות את הגנוטיפ.

לדוגמה: צבע הפרווה של ארנב ההימלאיה תלוי בטמפרטורת סביבתו.

נורמת התגובה היא טווח השונות שבתוכו אותו גנוטיפ מסוגל לייצר פנוטיפים שונים.

1. נורמה רחבה של תגובה - כאשר התנודות של מאפיין מתרחשות בטווח רחב (לדוגמה: שיזוף, כמות חלב).

2. נורמת תגובה צרה - כאשר התנודות במאפיין אינן משמעותיות (לדוגמה: תכולת שומן בחלב).

3. נורמת תגובה חד משמעית - כאשר הסימן אינו משתנה בשום תנאי (לדוגמה: סוג דם, צבע עיניים, צורת עיניים).

האופי האדפטיבי של השינויים נעוץ בעובדה ששונות השינוי מאפשרת לגוף להסתגל לתנאי הסביבה המשתנים. לכן, שינויים תמיד שימושיים.

אם במהלך העובר הגוף נחשף גורמים שליליים, אז עשויים להופיע שינויים פנוטיפיים החורגים מנורמת התגובה ואינם בעלי אופי אדפטיבי; הם נקראים מורפוזות התפתחותיות. למשל, ילד נולד ללא גפיים או עם שפה שסועה.

פנוקופיות הן מורפוזות התפתחותיות שקשה מאוד להבדיל משינויים תורשתיים (מחלות).

לדוגמה: אם אישה בהריון חלתה באדמת, ייתכן שיהיה לה ילד עם קטרקט. אבל פתולוגיה זו יכולה להופיע גם כתוצאה ממוטציה. במקרה הראשון אנחנו מדברים על פנוקופיה.

האבחנה של "פנוקופיה" חשובה לפרוגנוזה העתידית, שכן עם פנוקופיה החומר הגנטי אינו משתנה, כלומר, הוא נשאר תקין.

3. שונות קומבינטיבית. החשיבות של שונות קומבינטיבית בהבטחת המגוון הגנטי של אנשים.

שונות קומבינטיבית היא הופעת צאצאים של שילובים חדשים של גנים שלא היו להוריהם.

שונות קומבינטיבית קשורה ל:

עם מעבר לפרוזה מיוטית 1.

עם סטייה עצמאית של כרומוזומים הומולוגיים לאנפאזה של מיוזה 1.

עם שילוב אקראי של גמטות במהלך ההפריה.

חשיבות השונות המשולבת - מספקת מגוון גנטי של פרטים בתוך מין, שחשובה לברירה טבעית ולאבולוציה.

4. שונות מוטציונית. הוראות בסיסיות של תורת המוטציות.

הוגו דה פריס, מדען הולנדי, הציג את המונח "מוטציה" ב-1901.

מוטציה היא תופעה של שינויים לסירוגין, פתאומיים בתכונה תורשתית.

תהליך התרחשות המוטציות נקרא מוטגנזה, ואורגניזם שרוכש מאפיינים חדשים בתהליך המוטגנזה נקרא מוטציה.

הוראות בסיסיות של תורת המוטציות על פי הוגו דה פריס.

1. מוטציות מתרחשות בפתאומיות ללא כל מעברים.

2. הצורות המתקבלות די יציבות.

3. מוטציות הן שינויים איכותיים.

4. מוטציות מתרחשות בכיוונים שונים. הם יכולים להיות גם מועילים וגם מזיקים.

5. אותן מוטציות יכולות להתרחש שוב ושוב.

5. סיווג מוטציות.

א לפי מוצא.

1. מוטציות ספונטניות. מוטציות ספונטניות או טבעיות מתרחשות בתנאים טבעיים רגילים.

2. מוטציות המושרות. מוטציות מושרות או מלאכותיות מתרחשות כאשר הגוף נחשף לגורמים מוטגנים.

א. פיזי ( קרינה מייננת, קרני UV, טמפרטורה גבוהה וכו')

ב. כימיקלים (מלחי מתכות כבדות, חומצה חנקתית, רדיקלים חופשיים, פסולת ביתית ותעשייתית, תרופות).

II. לפי מקום מוצא.

א. מוטציות סומטיות נוצרות בתאים סומטיים והן עוברות בתורשה לצאצאי התאים שבהם הן הופיעו. הם אינם מועברים מדור לדור.

ב. מוטציות יוצרות מתרחשות בתאי נבט ומועברות מדור לדור.

III. לפי אופי השינויים הפנוטיפיים.

1. מוטציות מורפולוגיות, המאופיינות בשינויים במבנה של איבר או של האורגניזם בכללותו.

2. מוטציות פיזיולוגיות המתאפיינות ב שנה חמישיתאיבר או אורגניזם בכללותו.

3. מוטציות ביוכימיות הקשורות לשינויים במקרומולקולה.

IV. על ידי השפעה על חיוניות האורגניזם.

1. מוטציות קטלניות ב-100% מהמקרים מובילות למוות של האורגניזם עקב פגמים שאינם תואמים לחיים.

2. מוטציות חצי קטלניות מובילות למוות ב-50-90% מהמקרים. בדרך כלל, אורגניזמים עם מוטציות כאלה לא שורדים עד גיל הרבייה.

3. מוטציות קטלניות על תנאי, בתנאים מסוימים האורגניזם מת, אך בתנאים אחרים הוא שורד (גלקטוזמיה).

4. מוטציות מועילותלהגביר את החיוניות של האורגניזם ומשמשים לגידול.

V. לפי אופי השינויים בחומר התורשתי.

1. מוטציות גנים.

2. מוטציות כרומוזומליות.

6. מוטציות גנים, הגדרה. מנגנוני התרחשות של מוטציות גנים ספונטניות.

מוטציות גנים או מוטציות נקודתיות הן מוטציות המתרחשות בגנים ברמת הנוקלאוטידים, שבהן מבנה הגן משתנה, מולקולת ה-mRNA משתנה, רצף חומצות האמינו בחלבון משתנה ותכונה משתנה בגוף.

סוגי מוטציות גנים:

- missenseמוטציות - החלפת נוקלאוטיד 1 בשלישייה באחר תוביל להכללה של חומצת אמינו נוספת בשרשרת הפוליפפטידית של החלבון, שבדרך כלל לא אמורה להיות קיימת, וזה יוביל לשינויים בתכונות ובתפקודי החלבון.

דוגמה: החלפת חומצה גלוטמית בוואלין במולקולת ההמוגלובין.

CTT – חומצה גלוטמית, CAT – ולין

אם מתרחשת מוטציה כזו בגן המקודד לשרשרת ה-β של חלבון ההמוגלובין, אז ואלין נכלל בשרשרת ה-β במקום חומצה גלוטמית → כתוצאה ממוטציה כזו, התכונות והתפקודים של חלבון ההמוגלובין משתנים ו-HbS מופיע במקום HbA תקין, וכתוצאה מכך אדם מפתח אנמיה חרמשית (יוצרים שינויים בתאי דם אדומים).

- שְׁטוּיוֹתמוטציות - החלפת נוקלאוטיד 1 בשלישייה באחר תוביל לכך שהטריפלט המשמעותי מבחינה גנטית יהפוך לקודון סטופ, מה שמוביל להפסקת הסינתזה של שרשרת הפוליפפטיד של החלבון. דוגמה: UAC – טירוזין. UAA - קודון עצור.

מוטציות עם שינוי במסגרת הקריאה של מידע תורשתי.

אם, כתוצאה ממוטציה גנטית, מופיע מאפיין חדש באורגניזם (למשל, פולידקטיליה), אז הם נקראים ניאומורפיים.

אם כתוצאה ממוטציה גנטית הגוף מאבד תכונה (לדוגמה, ב-PKU אנזים נעלם), אז הם נקראים אמורפיים.

- סימסנסמוטציות - החלפת נוקלאוטיד בשלישייה מביאה להופעת שלישייה נרדפת המקודדת לאותו חלבון. זה נובע מהתנוונות של הקוד הגנטי. לדוגמא: CTT – גלוטמין CTT – גלוטמין.

מנגנוני התרחשות של מוטציות גנים (החלפה, החדרה, אובדן).

DNA מורכב מ-2 שרשראות פולינוקלאוטידים. ראשית, שינוי מתרחש בגדיל הראשון של ה-DNA - זהו מצב חצי-מוטציוני או "נזק דנ"א ראשוני. בכל שנייה מתרחש נזק DNA ראשוני אחד בתא.

כאשר הנזק עובר לגדיל השני של ה-DNA, הם אומרים שמוטציה תוקנה, כלומר, התרחשה "מוטציה מלאה".

נזק ראשוני ל-DNA מתרחש כאשר מנגנוני שכפול, שעתוק ומעבר מופרעים

7. תדירות מוטציות גנים. מוטציות הן ישירות והפוכות, דומיננטיות ורצסיביות.

בבני אדם, תדירות המוטציות = 1x10 –4 – 1x10 –7, כלומר, בממוצע, 20-30% מהגמטות האנושיות בכל דור הן מוטנטיות.

ב-Drusophila, תדירות המוטציות = 1x10 –5, כלומר, 1 גמטה מתוך 100 אלף נושאת מוטציה גנטית.

א. מוטציה ישירה (רצסיבי) היא מוטציה של גן ממצב דומיננטי למצב רצסיבי: A → a.

ב. מוטציה הפוכה (דומיננטית) היא מוטציה של גן ממצב רצסיבי למצב דומיננטי: a → A.

מוטציות גנים מתרחשות בכל האורגניזמים; גנים עוברים מוטציות בכיוונים שונים ובתדרים שונים. גנים שלעתים רחוקות עוברים מוטציה נקראים יציבים, וגנים שלעתים קרובות עוברים מוטציה נקראים משתנים.

8. חוק הסדרה ההומולוגית בשונות תורשתית N.I. Vavilov.

מוטציה מתרחשת במגוון כיוונים, כלומר. בטעות. עם זאת, תאונות אלו כפופות לדפוס שהתגלה ב-1920. ואבילוב. הוא ניסח את חוק הסדרות ההומולוגיות בשונות תורשתית.

"מינים וזנים קרובים גנטית מאופיינים בסדרות דומות של שונות תורשתית עם סדירות כזו, שבהכרת סדרת הצורות בתוך מין אחד, ניתן לחזות את קיומן של צורות מקבילות במינים ובזנים אחרים."

חוק זה מאפשר לנו לחזות נוכחות של תכונה מסוימת בפרטים בני סוגים שונים של אותה משפחה. לפיכך, נחזה נוכחות של תורמוס נטול אלקלואידים בטבע, משום במשפחת הקטניות ישנם סוגים של שעועית, אפונה ושעועית שאינם מכילים אלקלואידים.

ברפואה, חוק ואבילוב מאפשר שימוש בבעלי חיים קרובים גנטית לאדם כמודלים גנטיים. הם משמשים לניסויים לחקר מחלות גנטיות. לדוגמה, קטרקט נחקר בעכברים ובכלבים; המופיליה - בכלבים, חירשות מולדת - בעכברים, שרקנים, כלבים.

חוק ואבילוב מאפשר לנו לחזות את הופעתן של מוטציות מושרות שאינן ידועות למדע, אשר יכולות לשמש בגידול כדי ליצור צורות צמחים בעלות ערך לבני אדם.

9. מחסומי אנטי מוטציה של הגוף.

- דיוק של שכפול DNA.לפעמים מתרחשות שגיאות במהלך השכפול, ואז מופעלים מנגנוני תיקון עצמי שמטרתם לחסל את הנוקלאוטיד השגוי. האנזים DNA פולימראז ממלא תפקיד חשוב, ושיעור השגיאות מופחת פי 10 (מ-10 -5 ל-10 -6).

- ניוון של הקוד הגנטי. מספר שלישיות יכולות לקודד חומצת אמינו אחת, כך שהחלפת נוקלאוטיד אחד בשלישייה במקרים מסוימים אינה מעוותת מידע תורשתי. לדוגמה, CTT ו-CTC הם חומצה גלוטמית.

- חילוץכמה גנים האחראים על מקרומולקולות חשובות: rRNA, tRNA, חלבוני היסטון, כלומר. נוצרים עותקים רבים של גנים אלה. גנים אלו הם חלק מרצפים שחוזרים על עצמם בצורה מתונה.

- יתירות DNA- 99% הם מיותרים והגורם המוטגני נופל לעתים קרובות יותר לתוך 99% אלה של רצפים חסרי משמעות.

- זיווג כרומוזומיםבסט הדיפלואידי. במצב הטרוזיגוטי, מוטציות מזיקות רבות אינן מופיעות.

- גרירהתאי נבט מוטנטיים.

- תיקון DNA.

10. תיקון חומר גנטי. .

תיקון DNA הוא הסרת נזק ראשוני מה-DNA והחלפתו במבנים נורמליים.

ישנן שתי צורות של תיקון: אור וחושך

א. תיקון אור (או פוטו-ריאקטיבציה אנזימטית). אנזימי תיקון פעילים רק בנוכחות אור. צורת תיקון זו מכוונת להסרת נזקי DNA ראשוניים הנגרמים על ידי קרני UV.

בהשפעת קרני UV מופעלים בסיסים חנקניים של פירמידין ב-DNA, מה שמוביל ליצירת קשרים בין בסיסים חנקניים של פירמידין הנמצאים בסמוך באותה שרשרת DNA, כלומר נוצרים דימרים של פירמידין. לרוב נוצרים קשרים: T=T; T=C; C=C.

בדרך כלל אין דימרים של פירמידין ב-DNA. היווצרותם מובילה לעיוות של מידע תורשתי ולשיבוש המהלך התקין של שכפול ותעתוק, מה שמוביל לאחר מכן למוטציות בגנים.

המהות של photoreactivation: בגרעין יש אנזים מיוחד (photoreactivating) הפעיל רק בנוכחות אור; אנזים זה הורס דימרים של פירמידין, כלומר מפרק את הקשרים שנוצרו בין בסיסים חנקניים של פירמידין בהשפעת קרני UV.

תיקון כהה מתרחש בחושך ובאור, כלומר, פעילות האנזימים אינה תלויה בנוכחות האור. זה מחולק לתיקון פרה-רפליקטיבי ותיקון לאחר-רפליקטיבי.

תיקון טרום-שכפול מתרחש לפני שכפול ה-DNA, ואנזימים רבים מעורבים בתהליך זה:

o אנדונוקלאז

o Exonuclease

o DNA פולימראז

o DNA ligase

שלב 1. האנזים אנדונוקלאז מוצא את האזור הפגוע וחותך אותו.

שלב 2. האנזים exonuclease מסיר את האזור הפגוע מה-DNA (כריתה), וכתוצאה מכך נוצר פער.

שלב 3. האנזים DNA פולימראז מסנתז את החלק החסר. סינתזה מתרחשת על פי עקרון ההשלמה.

שלב 4. אנזימי ליגאז מחברים או תופרים את האזור המסונתז החדש לגדיל ה-DNA. בדרך זו, נזק ה-DNA המקורי מתוקן.

תיקון פוסט-רפליקטיבי.

נניח שיש נזק ראשוני ב-DNA.

שלב 1. מתחיל תהליך שכפול ה-DNA. האנזים DNA פולימראז מסנתז גדיל חדש שמשלים לחלוטין לגדיל הישן השלם.

שלב 2. האנזים DNA פולימראז מסנתז גדיל חדש נוסף, אך הוא עוקף את האזור בו נמצא הנזק. כתוצאה מכך נוצר פער בגדיל ה-DNA החדש השני.

שלב 3. בסוף השכפול, אנזים DNA פולימראז מסנתז את החלק החסר משלים לגדיל ה-DNA החדש.

שלב 4. לאחר מכן, אנזים הליגאז מחבר את הקטע המסונתז החדש לגדיל ה-DNA שבו היה פער. לפיכך, הנזק הראשוני ב-DNA לא עבר לגדיל חדש אחר, כלומר, המוטציה לא תוקנה.

לאחר מכן, ניתן לבטל נזק DNA ראשוני במהלך תיקון טרום-שכפול.

11. מוטציות הקשורות בתיקון DNA לקוי ותפקידן בפתולוגיה.

היכולת לתקן באורגניזמים פותחה והתגבשה במהלך האבולוציה. ככל שפעילות אנזימי התיקון גבוהה יותר, החומר התורשתי יציב יותר. הגנים המקבילים אחראים על אנזימי התיקון, כך שאם מתרחשת מוטציה בגנים אלו, פעילות אנזימי התיקון פוחתת. במקרה זה, אדם מפתח מחלות תורשתיות קשות הקשורות לירידה בפעילות של אנזימי תיקון.

יש יותר מ-100 מחלות כאלה בבני אדם. חלקן:

אנמיה של פנקוני- ירידה במספר תאי הדם האדומים, אובדן שמיעה, הפרעות במערכת הלב וכלי הדם, דפורמציה של האצבעות, מיקרוצפליה.

תסמונת בלום - משקל לידה נמוך של היילוד, גדילה איטית, רגישות מוגברת ל זיהום ויראלי, סיכון מוגבר לסרטן. סימן אופייני: בשהייה קצרה באור השמש מופיעה פיגמנטציה בצורת פרפר על עור הפנים (הרחבת נימי הדם).

Xeroderma pigmentosum– כוויות מופיעות על העור מאור, שמתדרדרות עד מהרה לסרטן העור (אצל חולים כאלה סרטן מופיע פי 20,000 יותר). חולים נאלצים לחיות תחת תאורה מלאכותית.

שכיחות המחלה היא 1:250,000 (אירופה, ארה"ב) ו-1:40,000 (יפן)

שני סוגים של פרוגריה- הזדקנות מוקדמת של הגוף.

12. מחלות גנים, מנגנוני התפתחותן, תורשה, תדירות התרחשותן.

מחלות גנים (או מחלות מולקולריות) מיוצגות באופן נרחב למדי בבני אדם, יש יותר מ-1000 מהן.

קבוצה מיוחדתביניהם פגמים מטבוליים מולדים. מחלות אלו תוארו לראשונה על ידי א. גארוד ב-1902. הסימפטומים של מחלות אלה שונים, אבל תמיד יש הפרה של הטרנספורמציה של חומרים בגוף. במקרה זה, חלק מהחומרים יהיו בעודף, אחרים במחסור. לדוגמה, חומר (A) נכנס לגוף והופך עוד יותר בפעולת אנזימים לחומר (B). לאחר מכן, חומר (B) אמור להפוך לחומר (C), אך הדבר נמנע על ידי חסימת מוטציה

(), כתוצאה מכך, חומר (C) יהיה במחסור, וחומר (B) יהיה עודף.

דוגמאות למחלות מסוימות הנגרמות על ידי ליקויים מטבוליים מולדים.

PKU(פנילקטונוריה, דמנציה מולדת). מחלה גנטית, העוברת בתורשה באופן אוטוזומלי רצסיבי, מתרחשת בשכיחות של 1:10,000. פנילאלנין היא חומצת אמינו חיונית לבניית מולקולות חלבון ובנוסף משמשת כמבשר להורמונים בלוטת התריס(תירוקסין), אדרנלין ומלנין. חומצת האמינו פנילאלנין בתאי הכבד חייבת להפוך על ידי אנזים (פנילאלנין-4-הידרוקסילאז) לטירוזין. אם האנזים האחראי לשינוי זה נעדר או פעילותו מופחתת, תכולת הפנילאלנין בדם תגדל בחדות, ותכולת הטירוזין תפחת. עודף של פנילאלנין בדם מוביל להופעת נגזרותיו (פנילאצטיות, פניללקטיות, פנילפירוביות וחומצות קטון אחרות), המופרשות בשתן וגם בעלות השפעה רעילה על תאי מערכת העצבים המרכזית. מערכת עצבים, מה שמוביל לדמנציה.

עם אבחון בזמן והעברת התינוק לתזונה נטולת פנילאלנין, ניתן למנוע את התפתחות המחלה.

לבקנות נפוץ.מחלה גנטית עוברת בתורשה באופן אוטוזומלי רצסיבי. בדרך כלל, חומצת האמינו טירוזין מעורבת בסינתזה של פיגמנטים של רקמות. אם מתרחשת בלוק מוטציה, האנזים נעדר או פעילותו מופחתת, אזי פיגמנטים של רקמות אינם מסונתזים. במקרים אלו העור לבן חלבי, השיער בהיר מאוד, עקב חוסר פיגמנט ברשתית, כלי הדם נראים, העיניים אדמדמות-ורודות, ו רגישות מוגברתאל האור.

אלקפנונוריה. מחלה גנטית, העוברת בתורשה באופן אוטוזומלי רצסיבי, מתרחשת בשכיחות של 3-5:1,000,000. המחלה קשורה להפרה של ההמרה של חומצה הומוגנית, וכתוצאה מכך חומצה זו מצטברת בגוף. מופרשת בשתן, חומצה זו מובילה להתפתחות של מחלות כליות; בנוסף, שתן בסיסי עם אנומליה זו מתכהה במהירות. המחלה מתבטאת גם בצביעה של רקמת סחוס, ודלקת פרקים מתפתחת בגיל מבוגר. לפיכך, המחלה מלווה בפגיעה בכליות ובמפרקים.

מחלות גנים הקשורות להפרעות במטבוליזם של פחמימות.

גלקטוזמיה. מחלה גנטית, העוברת בתורשה בצורה אוטוזומלית רצסיבית, מתרחשת בשכיחות של 1:35,000-40,000 ילדים.

הדם של יילוד מכיל את החד-סוכר גלקטוז, הנוצר במהלך פירוק דו-סוכר החלב. לקטוזעבור גלוקוז ו גלקטוז. גלקטוז אינו נספג ישירות בגוף; יש להמיר אותו על ידי אנזים מיוחד לצורה מתעכלת - גלוקוז-1-פוספט.

מחלה תורשתיתגלקטוזמיה נגרמת כתוצאה מתפקוד לקוי של הגן השולט בסינתזה של חלבון האנזים ההופך את הגלקטוז לצורה ניתנת לעיכול. בדמם של ילדים חולים יהיה מעט מאוד מהאנזים הזה והרבה גלקטוז, שנקבע בניתוח ביוכימי.

אם האבחנה נעשית בימים הראשונים לאחר לידת הילד, אזי הוא ניזון מפורמולות שאינן מכילות סוכר חלב, והילד מתפתח כרגיל. אחרת, הילד גדל חלש נפש.

סיסטיק פיברוזיס. מחלה גנטית, העוברת בתורשה באופן אוטוזומלי רצסיבי, מתרחשת בשכיחות של 1:2,000-2,500. המחלה קשורה למוטציה בגן האחראית לחלבון הנשא המוטבע בממברנת הפלזמה של התאים. חלבון זה מווסת את חדירות הממברנה ליוני Na ו-Ca. אם נפגעת החדירות של יונים אלו בתאי הבלוטות האקסוקריניות, הבלוטות מתחילות לייצר הפרשה סמיכה וצמיגה שסוגרת את צינורות הבלוטות האקסוקריניות.

יש ריאתי ו צורת מעייםסיסטיק פיברוזיס.

תסמונת מרפן.מחלה גנטית עוברת בתורשה באופן אוטוזומלי דומיננטי. קשור להפרעה בחילוף החומרים של חלבון פיברילין ברקמת החיבור, המתבטאת במכלול של סימפטומים: אצבעות "עכביש" (ארכנודקטילי), קומה גבוהה, תת-סבוב של העדשה, מומים בלב וכלי דם, שחרור מוגבר של אדרנלין לתוך דם, כפיפה, חזה שקוע, קשת כף הרגל גבוהה, חולשה ברצועות וגידים וכו'. זה תואר לראשונה בשנת 1896 על ידי רופא הילדים הצרפתי אנטוניו מרפן.

הרצאה 10 מוטציות מבניות של כרומוזומים.

1. מוטציות מבניות של כרומוזומים (סטיות כרומוזומליות).

נבדלים בין הסוגים הבאים של סטיות כרומוזומליות.

- מחיקות

– כפילויות

– היפוכים

- כרומוזומי הטבעת

- טרנסלוקציות

- טרמפוזיציות

עם מוטציות אלו משתנה מבנה הכרומוזומים, סדר הגנים בכרומוזומים משתנה ומינון הגנים בגנוטיפ. מוטציות אלו מתרחשות בכל האורגניזמים, הן:

ספונטני (נגרם על ידי גורם בעל אופי לא ידוע) ומושרה (טבעו של הגורם שגרם למוטציה ידוע)

סומטי (המשפיע על החומר התורשתי של תאים סומטיים) וגנרטיבי (שינויים בחומר התורשתי של גמטות)

שימושי ומזיק (האחרון נפוץ הרבה יותר)

מאוזן (מערכת הגנוטיפ לא משתנה, כלומר הפנוטיפ לא משתנה) ולא מאוזנת (מערכת הגנוטיפ משתנה, כלומר גם הפנוטיפ משתנה

אם מוטציה משפיעה על שני כרומוזומים, הם מדברים על סידורים בין-כרומוזומליים.

אם המוטציה משפיעה על כרומוזום 1, אנו מדברים על סידורים תוך כרומוזומליים.

2. מנגנוני התרחשות של מוטציות מבניות של כרומוזומים.

השערת "ניתוק-חיבור". הוא האמין כי הפסקות מתרחשות בכרומוזום אחד או יותר. נוצרים חלקי כרומוזומים, אשר מחוברים לאחר מכן, אך ברצף אחר. אם השבירה מתרחשת לפני שכפול ה-DNA, אז 2 כרומטידות מעורבות בתהליך זה - אלה איזוכרומטידפער אם מתרחשת הפסקה לאחר שכפול ה-DNA, אז כרומטיד 1 מעורב בתהליך - זה כרומטידפער

ההשערה השנייה: תהליך הדומה למעבר מתרחש בין כרומוזומים לא הומולוגיים, כלומר. לא הומולוגיכרומוזומים מחליפים חלקים.

3. מחיקות, מהותן, צורותיהן, אפקט פנוטיפי. פסאודו דומיננטיות..

מחיקה (מחסור) היא אובדן של קטע בכרומוזום.

שבירה אחת עלולה להתרחש בכרומוזום, והוא יאבד את האזור הסופי, אשר ייהרס על ידי אנזימים (מחסור)

ייתכנו שני הפסקות בכרומוזום עם אובדן האזור המרכזי, שגם ייהרס על ידי אנזימים (מחיקה בין תשתיות).

במצב ההומוזיגוטי, מחיקות הן תמיד קטלניות; במצב ההטרוזיגוטי הן מתבטאות כפגמים התפתחותיים מרובים.

זיהוי מחיקה:

צביעה דיפרנציאלית של כרומוזומים

לפי צורת הלולאה, שנוצרת במהלך צימוד כרומוזומים הומולוגיים בפרופאזה של מיוזה 1. הלולאה מתרחשת על כרומוזום תקין.

המחיקה נחקרה לראשונה בזבוב התסיסנית, וכתוצאה מכך אובדן קטע של כרומוזום X. במצב ההומוזיגוטי מוטציה זו קטלנית, ובמצב ההטרוזיגוטי היא מתבטאת באופן פנוטיפי כחריץ בכנף (Notch mutation). בעת ניתוח מוטציה זו, זוהתה תופעה מיוחדת, אשר נקראה פסאודו-דומיננטיות. במקרה זה, האלל הרצסיבי בא לידי ביטוי באופן פנוטיפי, שכן האזור של הכרומוזום עם האלל הדומיננטי אובד עקב מחיקה.

בבני אדם, מחיקות מתרחשות לרוב בכרומוזומים 1 עד 18. לדוגמה, מחיקה של הזרוע הקצרה של הכרומוזום החמישי במצב הטרוזיגוטי מתבטאת באופן פנוטיפי כתסמונת "לבכות את החתול". ילד נולד עם מספר רב של פתולוגיות, חי בין 5 ימים לחודש (לעיתים רחוקות מאוד עד 10 שנים), הבכי שלו דומה למיאו חד של חתול.

מחיקה אינטרסטיציאלית יכולה להתרחש בכרומוזום 21 או 22 של תאי גזע המטופואטיים. במצב הטרוזיגוטי, היא מתבטאת באופן פנוטיפי כאנמיה מזיקה.

4. כפילויות, היפוכים, כרום טבעת. מנגנון התרחשות. ביטוי פנוטיפי.

שִׁכפוּל– הכפלה של קטע בכרומוזום (ניתן לחזור על קטע זה פעמים רבות). שכפולים יכולים להיות ישירים או הפוכים.

עם מוטציות אלו, מינון הגנים בגנוטיפ עולה, ובמצב ההומוזיגוטי מוטציות אלו קטלניות. במצב הטרוזיגוטי, הם מתבטאים בליקויים התפתחותיים מרובים. עם זאת, ייתכן שהמוטציות הללו מילאו תפקיד במהלך האבולוציה. ייתכן שמשפחות הגנים של המוגלובין נוצרו בדרך זו.

אולי רצפים חוזרים ונשנים של נוקלאוטידים DNA הופיעו כתוצאה מכפילויות.

איתור כפילויות:

איור של לולאה בפרופאזה של מיוזה 1. הלולאה נוצרת על כרומוזום שעבר מוטציה.

היפוך -לקרוע קטע של כרומוזום, לסובב אותו ב-180 מעלות ולחבר אותו למקום הישן. בזמן היפוכים מינון הגנים אינו משתנה, אך סדר הגנים בכרומוזום משתנה, כלומר. קבוצת הקלאץ' משתנה. אין היפוך סוף.

במצב ההומוזיגוטי, היפוכים הם קטלניים; במצב ההטרוזיגוטי הם מתבטאים כמומים התפתחותיים מרובים.

זיהוי היפוכים:

צביעה דיפרנציאלית.

איור בצורת שתי לולאות הממוקמות הפוך בפרוזה של מיוזה 1.

ישנם 2 סוגים של היפוכים:

היפוך פרצנטרי, שאינו משפיע על הצנטרומר, כי הפסקות מתרחשות בתוך זרוע אחת של כרומוזומים

היפוך פריצנטרי, המשפיע על הצנטרומר, כי הפסקות מתרחשות משני צידי הצנטרומר.

עם היפוך פריצנטרי, תצורת הכרומוזום עשויה להשתנות (אם קצוות המקטעים המסובבים אינם סימטריים). וזה הופך את הצימוד הבא לבלתי אפשרי.

הביטוי הפנוטיפי של היפוכים הוא הקל ביותר בהשוואה לסטיות כרומוזומליות אחרות. אם הומוזיגוטים רצסיביים מתים, אז הטרוזיגוטים חווים לרוב אי פוריות.

כרומוזומי הטבעת. בדרך כלל, אין כרומוזומי טבעת בקריוטיפ האנושי. הם יכולים להופיע כאשר הגוף נחשף לגורמים מוטגנים, במיוחד קרינה רדיואקטיבית.

במקרה זה, 2 הפסקות מתרחשות בכרומוזום, והקטע שנוצר נסגר לטבעת. אם כרומוזום טבעת מכיל צנטרומר, אז נוצרת טבעת צנטרית. אם אין צנטרומר, נוצרת טבעת אצנטרית; היא נהרסת על ידי אנזימים ואינה עוברת בתורשה.

כרומוזומי הטבעת מזוהים על ידי קריוטיפינג.

במצב ההומוזיגוטי, מוטציות אלו קטלניות, ובמצב ההטרוזיגוטי הן מופיעות באופן פנוטיפי כמחיקות.

כרומוזומי הטבעת הם סמנים לחשיפה לקרינה. ככל שמינון הקרינה גבוה יותר, כך יש יותר כרומוזומי טבעת, והפרוגנוזה גרועה יותר.

5. טרנסלוקציות, מהותן. טרנסלוקציות הדדיות, מאפייניהן ומשמעותן הרפואית. טרנסלוקציות רוברטסוניות ותפקידן בפתולוגיה תורשתית.

טרנסלוקציה היא תנועה של קטע של כרומוזום. יש טרנסלוקציות הדדיות (הדדיות) ולא הדדיות (טרנספוזיציה).

טרנסלוקציות הדדיות מתרחשות כאשר שני כרומוזומים לא הומולוגיים מחליפים את החלקים שלהם.

קבוצה מיוחדת של טרנסלוקציות הן טרנסלוקציות רוברטסוניות (היתוכים צנטריים). כרומוזומים אקרוצנטריים נפגעים - הם מאבדים את זרועותיהם הקצרות, וזרועותיהם הארוכות מחוברות.

הסיבה ל-4-5% מהמקרים של לידת ילד שנולד היא טרנסלוקציות רוברטסוניות. במקרה זה, הזרוע הארוכה של כרומוזום 21 עוברת לאחד הכרומוזומים של קבוצה D (13, 14, 15, כרומוזום 14 מעורב לעתים קרובות).

סוגי ביציות זיגוטה זרע השלכות

14 + 14, 21 14,14,21 מונוזומיה 21 (קטלנית)

14/21,21 + 14, 21 14/21,21,14,21 טריזומיה 21 (למטה)

21 + 14, 21 21,14,21, מונוזומיה 14 (קטלנית)

14,14/21 + 14, 21 14,14/21,14,21 טריזומיה 14 (קטלנית)

14/21 + 14, 21 14/21,14,21 בריא מבחינה פנוטיפית

כפי שאנו יכולים לראות, אישה עם טרנסלוקציה רוברטסונית יכולה ללדת ילד בריא.

אובדן הזרועות הקצרות אינו משפיע על דבר, מכיוון שהאזורים היוצרים גרעין נמצאים שם, והם נמצאים גם בכרומוזומים אחרים.

לחולה עם צורת טרנסלוקציה של תסמונת דאון יש 46 כרומוזומים בתאים שלו. בשחלה לאחר הטרנסלוקציה יהיו 45 כרומוזומים. עם זאת, עם מוטציה מאוזנת, לאישה יהיו 45 כרומוזומים.

זיהוי של טרנסלוקציות:

צביעה דיפרנציאלית.

דמות של צלב בפרופאזה של מיוזה 1.

6. טרנספוזיציות. אלמנטים גנטיים ניידים. מנגנוני תנועה דרך הגנום ומשמעות.

אם טרנסלוקציות אינן הדדיות, אז הן מדברות על טרנספוזיציה.

קבוצה מיוחדת של טרנספוזונים הם Mobile Genetic Elements (MGEs), או גנים קופצים, שנמצאים בכל האורגניזמים. בזבוב התסיסנית הם מהווים 5% מהגנום. בבני אדם, MGEs מקובצים למשפחת ALU.

MGEs מורכבים מ-300-400 נוקלאוטידים, שחוזרים על עצמם 300 אלף פעמים בגנום האנושי.

בקצוות ה-MGE יש חזרות נוקלאוטידים המורכבות מ-50-100 נוקלאוטידים. החזרות יכולות להיות קדימה או לאחור. נראה שחזרות נוקלאוטידים משפיעות על תנועת MGE.

ישנן שתי אפשרויות לתנועת MGE בכל הגנום.

1. שימוש בתהליך של תמלול הפוך. זה מצריך את האנזים הפוך טרנסקריפטאז (revertase). אפשרות זו מתרחשת במספר שלבים:

ב-DNA, האנזים RNA פולימראז (שם אחר הוא transcriptase) מסנתז mRNA,

ב-mRNA, האנזים טרנסקריפטאז הפוך מסנתז גדיל אחד של DNA,

אנזים DNA פולימראז מבטיח את הסינתזה של הגדיל השני של ה-DNA,

הפרגמנט המסונתז נסגר לטבעת,

טבעת ה-DNA מוכנסת לכרומוזום אחר או למיקום אחר באותו כרומוזום.

2. שימוש באנזים טרנספוזאז, שחותך את ה-MGE ומעביר אותו לכרומוזום אחר או למקום אחר באותו כרומוזום

במהלך האבולוציה, MGE מילא תפקיד חיובי, כי הם ביצעו העברת מידע גנטי ממין אחד של אורגניזמים לאחר. תפקיד חשוב בכך מילאו נגיפי רטרו, המכילים RNA כחומר תורשתי ומכילים גם טרנסקריפטאז הפוך.

MGEs נעים לאורך הגנום לעתים רחוקות מאוד, תנועה אחת לכל מאות אלפי אירועים בתא (תדירות תנועה 1 x 10-5).

בכל אורגניזם ספציפי MGE תפקיד חיוביאל תשחק כי עוברים דרך הגנום, הם משנים את תפקוד הגנים וגורמים למוטציות גנטיות וכרומוזומליות.

7. מוטגנזה מושרה. גורמים מוטגנים פיזיים, כימיים וביולוגיים.

מוטציות המושרות מתרחשות כאשר גורמים מוטגנים פועלים על הגוף, המחולקים ל-3 קבוצות:

פיזית (UVL, קרינת רנטגן וקרינה, שדות אלקטרומגנטיים, טמפרטורות גבוהות).

לפיכך, קרינה מייננת יכולה לפעול ישירות על מולקולות ה-DNA וה-RNA, ולגרום בהן נזק (מוטציות גנים). ההשפעה העקיפה של זה

מוטגן על המנגנון התורשתי של תאים מורכב ביצירת חומרים גנוטוקסיים (H 2 O 2, OH -, O 2 -,).

גורמים מוטגנים כימיים. ישנם למעלה מ-2 מיליון כימיקלים שיכולים לגרום למוטציות. אלה הם מלחים של מתכות כבדות, אנלוגים כימיים של בסיסים חנקניים (5-ברומורציל), תרכובות אלקילציות (CH 3, C 2 H 5).

8. מוטציות קרינה. סכנה גנטיתזיהום סביבתי.

מוטציות קרינה הן מוטציות הנגרמות על ידי קרינה. בשנת 1927, הגנטיקאי האמריקני היינריך מהלר הראה לראשונה כי הקרנה בקרני רנטגן מובילה לעלייה משמעותית בתדירות המוטציות בתסיסנית. עבודה זו סימנה את תחילתו של כיוון חדש בביולוגיה - גנטיקה של קרינה. הודות לעבודות רבות שבוצעו בעשורים האחרונים, אנו יודעים כיום שכאשר חלקיקים אלמנטריים (קוונטה, אלקטרונים, פרוטונים וניטרונים) נכנסים לגרעין, מולקולות מים מיוננות עם היווצרות של רדיקלים חופשיים (OH -, O 2 -). בעלות פעילות כימית רבה, הם גורמים לשבירות DNA, נזק לנוקלאוטידים או הרס שלהם; כל זה מוביל להתרחשות של מוטציות.

מכיוון שהאדם הוא מערכת פתוחה, יכולים להיכנס גורמים שונים של זיהום סביבתי גוף האדם. רבים מהגורמים הללו יכולים לשנות או לפגוע בחומר התורשתי של תאים חיים. ההשלכות של גורמים אלה חמורות עד כדי כך שהאנושות לא יכולה להתעלם מזיהום סביבתי.

9. מוטגנזה וקרצינוגנזה.

תיאוריית המוטציות של סרטן הוצעה לראשונה על ידי הוגו דה פריס בשנת 1901. כיום, קיימות תיאוריות רבות של קרצינוגנזה.

אחת מהן היא תורת הגנים של קרצינוגנזה. ידוע שהגנום האנושי מכיל יותר מ-60 אונקוגנים שיכולים לווסת חלוקת תא. הם נמצאים במצב לא פעיל בצורה של פרוטו-אונקוגנים. בהשפעת גורמים מוטגנים שונים, פרוטו-אונקוגנים מופעלים והופכים לאונקוגנים, הגורמים לשגשוג אינטנסיבי של תאים ולהתפתחות גידולים.

הרצאה 11 מוטציות במספר כרומוזומים. הפלואידיה, פוליפלואידה,

אנופלואידיה.

1. מהות המוטציות במספר הכרומוזומים, הסיבות ומנגנוני ההתרחשות.

כל סוג של אורגניזם מאופיין בקריוטיפ משלו. הקביעות של הקריוטיפ לאורך מספר דורות נשמרת באמצעות תהליכי מיטוזה ומיוזה. לפעמים במהלך מיטוזה או מיוזה הפרדת הכרומוזומים מופרעת, וכתוצאה מכך נוצרים תאים עם מספר שונה של כרומוזומים. בתאים, מספר קבוצות הפלואידיות שלמות של כרומוזומים יכול להשתנות, ובמקרה זה מוטציות כגון:

הפלואידיה - קבוצה אחת של כרומוזומים (n)

פוליפלואידיה - עלייה במספר הכרומוזומים המהווה כפולה של הסט הפלואידי (3n, 4n וכו')

אנופלואידיה היא שינוי במספר הכרומוזומים הבודדים (46 +1).

מערך הכרומוזומים יכול להשתנות גם בתאים סומטיים וגם בתאי נבט.

גורמים להפרעות בהפרש כרומוזומים:

צמיגות ציטופלזמה מוגברת

שינוי בקוטביות התא

תפקוד לקוי של הציר.

כל הסיבות הללו מובילות למה שמכונה "פיגור אנפאזה".

המשמעות היא שבמהלך אנפאזה של מיטוזה או מיוזה, הכרומוזומים מתפזרים בצורה לא אחידה, כלומר. כרומוזום כלשהו או קבוצת כרומוזומים אינם עומדים בקצב של שאר הכרומוזומים ואובדים לאחד מתאי הבת.

2. הפלואידיה, אופי שינויי קריוטיפ, שכיחות, ביטוי פנוטיפי.

הפלואידיה היא הפחתה במספר הכרומוזומים בתאי האורגניזם להפלואיד. בתאים יורדים בחדות מספר הכרומוזומים ומינון הגנים, כלומר מערכת הגנוטיפ משתנה, כלומר גם הפנוטיפ משתנה.

הקודם123456789הבא

ניתן לחלק את כל המוטציות הקשורות לשינויים במספר ובמבנה של כרומוזומים לשלוש קבוצות:

• סטיות כרומוזומליות הנגרמות על ידי שינויים במבנה הכרומוזומים,
• מוטציות גנומיות הנגרמות משינויים במספר הכרומוזומים,
• Mixoploidy היא מוטציה הנגרמת על ידי נוכחות של שיבוטים של תאים עם ערכות כרומוזומים שונות.

סטיות כרומוזומליות. סטיות כרומוזומליות (מוטציות כרומוזומליות) הן שינויים במבנה הכרומוזומים. הם, ככלל, תוצאה של מעבר לא שוויוני במהלך המיוזה. סטיות כרומוזומים נובעות גם משברים בכרומוזומים הנגרמות מקרינה מייננת, מוטגנים כימיים מסוימים, וירוסים וגורמים מוטגנים אחרים. סטיות כרומוזומליות יכולות להיות לא מאוזנות או מאוזנות.

מוטציות לא מאוזנות גורמות לאובדן או רווח של חומר גנטי ולשינויים במספר הגנים או בפעילותם. זה מוביל לשינוי בפנוטיפ.

סידורים כרומוזומליים שאינם מובילים לשינויים בגנים או בפעילותם ואינם משנים את הפנוטיפ נקראים מאוזנים. עם זאת, סטייה כרומוזומלית משבשת את צימוד הכרומוזומים ומעבר במהלך המיוזה, וכתוצאה מכך גמטות עם מוטציות כרומוזומליות לא מאוזנות. נשאים של סטיות כרומוזומליות מאוזנות עלולים לחוות אי פוריות, תדירות גבוהה של הפלות ספונטניות, סיכון גבוהלידת ילדים עם מחלות כרומוזומליות.

ניתן להבחין בין הסוגים הבאים של מוטציות כרומוזומליות:

1. מחיקה, או חוסר, היא אובדן של קטע בכרומוזום.

2. שכפול – הכפלה של חתך כרומוזומים.

3. היפוך - סיבוב של חתך כרומוזום עד 1800 (באחד ממקטעי הכרומוזומים ממוקמים גנים ברצף הפוך לעומת נורמלי). אם כתוצאה מההיפוך, כמות החומר הכרומוזומלי לא משתנה ואין השפעת מיקום, הרי שהפרטים בריאים מבחינה פנוטיפית. היפוך פריצנטרי של כרומוזום 9 שכיח ואינו מוביל לשינוי בפנוטיפ. עם היפוכים אחרים, צימוד והצלבה עלולים להיות מופרעים, מה שמוביל לשבירה של כרומוזומים ויצירת גמטות לא מאוזנות.

4. כרומוזום הטבעת - מתרחש כאשר שני שברים טלומרים אובדים. הקצוות הדביקים של הכרומוזום מתחברים יחד ליצירת טבעת.

מוטציה זו יכולה להיות מאוזנת או לא מאוזנת (בהתאם לכמות החומר הכרומוזומלי שאבד).

5. איזוכרומוזומים - איבוד של זרוע כרומוזום אחת ושכפול של השני. כתוצאה מכך, נוצר כרומוזום מטאצנטרי, בעל שתי זרועות זהות. האיזוכרומוזום הנפוץ ביותר בזרוע הארוכה של כרומוזום X. הקריוטיפ נרשם: 46,Х,i(Xq). איזוכרומוזום X נצפה ב-15% מכלל המקרים של תסמונת שרשבסקי-טרנר.

6. טרנסלוקציה - העברה של חתך כרומוזום לכרומוזום לא הומולוגי, לקבוצת הצמדה אחרת. ישנם מספר סוגים של טרנסלוקציות:

א) טרנסלוקציות הדדיות - החלפה הדדית של מקטעים בין שני כרומוזומים לא הומולוגיים.

באוכלוסיות, תדירות טרנסלוקציות הדדיות היא 1:500. מסיבות לא ידועות, טרנסלוקציה הדדית המערבת את הזרועות הארוכות של כרומוזומים 11 ו-22 שכיחה יותר. נשאים של טרנסלוקציות הדדיות מאוזנות חווים לעיתים קרובות הפלות ספונטניות או לידת ילדים עם מספר רב של מומים מולדיםהתפתחות. הסיכון הגנטי בנשאים של טרנסלוקציות כאלה נע בין 1 ל-10%.

ב) טרנסלוקציות לא הדדיות (טרנספוזיציות) - תנועה של קטע של כרומוזום או בתוך אותו כרומוזום או לכרומוזום אחר ללא החלפה הדדית.

ג) סוג מיוחד של טרנסלוקציה הוא טרנסלוקציה רוברטסונית (או מיזוג מרכזי).

הוא נצפה בין כל שני כרומוזומים אקרוצנטריים מקבוצה D (13, 14 ו-15 זוגות) ו-G (21 ו-22 זוגות). בהיתוך צנטרי, שני כרומוזומים הומולוגיים או לא הומולוגיים מאבדים את זרועותיהם הקצרות וצנטרומר אחד, והזרועות הארוכות מצטרפות. במקום שני כרומוזומים נוצר אחד המכיל את החומר הגנטי של הזרועות הארוכות של שני כרומוזומים. לפיכך, נשאים של טרנסלוקציות רוברטסוניות בריאים, אך יש להם תדירות מוגברת של הפלות ספונטניות וסיכון גבוה ללדת ילדים עם מחלות כרומוזומליות. התדירות של טרנסלוקציות רוברטסוניות באוכלוסייה היא 1:1000.

לפעמים אחד ההורים הוא נשא של טרנסלוקציה מאוזנת, שבה יש מיזוג מרכזי של שני כרומוזומים הומולוגיים מקבוצה D או G. אצל אנשים כאלה נוצרים שני סוגים של גמטות. לדוגמה, במהלך טרנסלוקציה נוצרים גמטות 21q21q:

2) 0 - כלומר. גמט ללא כרומוזום 21

לאחר הפריה עם גמטה תקינה, נוצרים שני סוגים של זיגוטים: 1)21, 21q21q - צורת טרנסלוקציה של תסמונת דאון, 2)21.0 - כרומוזום מונוזומיה 21, מוטציה קטלנית. ההסתברות ללדת ילד חולה היא 100%.

Р 21q21q x 21.21

נשא בריא תקין

מְאוּזָן

גמטות 21/21; 0 21

F1 21.21q21q 21.0

תסמונת דאון קטלנית

7. הפרדה צנטרית היא תופעה הפוכה של מיזוג מרכזי. כרומוזום אחד מחולק לשניים.

מחיקות ושכפולים משנים את מספר הגנים באורגניזם. היפוכים, טרנסלוקציות וטרנספוזיציות משנות את מיקומם של גנים בכרומוזומים.

9. כרומוזום סמן הוא כרומוזום נוסף (או ליתר דיוק, שבר של כרומוזום עם צנטרומר). בדרך כלל זה נראה כמו כרומוזום אקרוצנטרי קצר מאוד, לעתים רחוקות יותר - בצורת טבעת. אם כרומוזום הסמן מכיל רק הטרוכרומטין, אז הפנוטיפ לא משתנה. אם הוא מכיל euchromatin (גנים מבוטאים), אז זה קשור להתפתחות של מחלה כרומוזומלית (בדומה לשכפול של כל חלק בכרומוזום).

המשמעות של מוטציות כרומוזומליות באבולוציה.מוטציות כרומוזומליות ממלאות תפקיד גדול באבולוציה. בתהליך האבולוציה, סידור מחדש פעיל של מערך הכרומוזומים מתרחש באמצעות היפוכים, טרנסלוקציות רוברטסוניות ואחרות. ככל שאורגניזמים רחוקים יותר זה מזה, כך מערך הכרומוזומים שלהם שונה יותר.

מוטציות גנומיות.מוטציות גנומיות הן שינויים במספר הכרומוזומים. ישנם שני סוגים של מוטציות גנומיות:

1) פוליפלוידיה,

2) הטרופלואידיה (אנופלואידיה).

פוליפלואידיה– עלייה במספר הכרומוזומים בכמות שהיא כפולה של הסט הפלואידי (3n, 4n...). טריפלואידיה (3n=69 כרומוזומים) וטטרפלואידיה (4n=92 כרומוזומים) תוארו בבני אדם.

סיבות אפשריות להיווצרות פוליפלואידיות.

1) פוליפלואידיה יכולה להיות תוצאה של אי-ניתוק של כל הכרומוזומים במהלך מיוזה באחד ההורים. כתוצאה מכך, נוצר דיפלואיד תא מין(2n). לאחר הפריה על ידי גמטה רגילה, יווצר טריפלואיד (3n).

2) הפריה של ביצית על ידי שני זרעונים (דיספרמיה).

3) אפשר גם לזיגוטה דיפלואידית להתמזג עם גוף מנחה, מה שמוביל ליצירת זיגוטה טריפלואידית

4) ניתן להבחין במוטציה סומטית - אי-ניתוק של כל הכרומוזומים במהלך חלוקת תאים עובריים (הפרעה מיטוטית). זה מוביל להופעת טטרפלואיד (4 n) - צורה שלמה או פסיפס.

טריפלואידיה (איור ___) היא סיבה שכיחה להפלות ספונטניות. זהו אירוע נדיר ביותר ביילודים. רוב הטריפלואידים מתים זמן קצר לאחר הלידה.

טריפלואידים, בעלי שתי קבוצות כרומוזומים של האב וקבוצת כרומוזומים אחת של האם, ככלל, יוצרים שומה הידטידיפורמית. זהו עובר שבו נוצרים איברים חוץ-עובריים (כוריון, שליה, מי שפיר), והעובריובלסט כמעט אינו מתפתח. שומות Hydatidiform מופלות, ואפשרות היווצרות של גידול ממאיר של הכוריון - choriocarcinoma. במקרים נדירים נוצר העובר וההריון מסתיים בלידת טריפלואיד לא בר-קיימא עם מומים מולדים מרובים. אופייני במקרים כאלה הוא עלייה במסת השליה וניוון ציסטי של הווילי הכוריוני.

בטריפלואידים, עם שני קבוצות כרומוזומים מהאם וקבוצת כרומוזומים אחת מהאב, העובר מתפתח בעיקר. התפתחות איברים חוץ-עובריים נפגעת. לכן, טריפלואידים כאלה מופלים מוקדם.

באמצעות טריפלואידים כדוגמה, נצפות פעילויות תפקודיות שונות של הגנום האבהי והאימהי בתקופת ההתפתחות העוברית. תופעה זו נקראת הטבעה גנומית. באופן כללי, יש לציין כי להתפתחות עוברית תקינה של האדם, הגנום של האם והגנום של האב נחוצים לחלוטין. התפתחות פרתנוגנטית של בני אדם (ויונקים אחרים) היא בלתי אפשרית.

טטרפלואידיה (4n) היא תופעה נדירה ביותר בבני אדם. נמצא בעיקר בחומרים מהפלות ספונטניות.

הטרופלואידיה (או אנופלואידיה) - עליה או ירידה במספר הכרומוזומים ב-1.2 או יותר. סוגי הטרופלואידיה: מונוזומיה, נוליזומיה, פוליזומיה (תלת, טטרה, פנטזומיה).

א) מונוזומיה - היעדר כרומוזום אחד (2n-1)

ב) נוליזומיה - היעדר זוג אחד של כרומוזומים (2n-2)

ג) טריזומיה - כרומוזום אחד נוסף (2n+1)

ד) טטרזומיה - שני כרומוזומים נוספים (2n+2)

ה) פנטזומיה - שלושה כרומוזומים נוספים (2n+3)

הקודם123456789הבא

מוטציות כרומוזומליות, סיווגן: מחיקות, כפילויות, היפוכים, טרנסלוקציות. גורמים ומנגנוני התרחשות. משמעות בהתפתחות מצבים פתולוגיים אנושיים.

שינויים במבנה של כרומוזום, ככלל, מבוססים על הפרה ראשונית של שלמותו - הפסקות, המלווים בסידורים שונים הנקראים מוטציות כרומוזומליות.

הפסקות כרומוזומים מתרחשות באופן טבעי במהלך המעבר, כאשר הם מלווים בחילופי קטעים מתאימים בין הומולוגים.

שיבוש מעבר, שבו כרומוזומים מחליפים חומר גנטי לא שווה, מוביל להופעתם של קבוצות הצמדה חדשות, שבהן חלקים בודדים נושרים - חלוקה -או כפול - כפילויות. עם סידורים מחדש כאלה, מספר הגנים בקבוצת ההצמדה משתנה.

שברים בכרומוזומים יכולים להתרחש גם בהשפעת גורמים מוטגנים שונים, בעיקר פיזיקליים (קרינה מייננת וסוגים אחרים), תרכובות כימיות מסוימות ווירוסים.

הפרה של שלמות הכרומוזום יכולה להיות מלווה בסיבוב של הקטע שלו הממוקם בין שתי הפסקות ב-180 מעלות - היפוך.תלוי אם זה כולל האיזור הזהאזור centromere או לא, להבחין פריצנטריו היפוכים פרצנטריים.

שבר כרומוזום שהופרד ממנו במהלך השבירה יכול ללכת לאיבוד על ידי התא במהלך המיטוזה הבאה אם ​​אין לו צנטרומר.

לעתים קרובות יותר, שבר כזה מחובר לאחד הכרומוזומים - מעבר - מקום.אפשר לחבר שבר לכרומוזום שלו, אבל במקום חדש - טרַנספּוֹזִיצִיָה. לפיכך, סוגים שונים של היפוכים וטרנסלוקציות מאופיינים בשינויים בלקליזציה של הגנים.

לפיכך, שינויים בארגון הכרומוזומלי, שלרוב משפיעים לרעה על הכדאיות של התא והאורגניזם, בהסתברות מסוימת יכולים להיות מבטיחים, לעבור בתורשה במספר דורות של תאים ואורגניזמים וליצור את התנאים המוקדמים לאבולוציה של ארגון כרומוזומלי של חומר תורשתי.

מוטציות גנומיות, סיבות ומנגנונים להתרחשותן.

סיווג ומשמעות. מנגנוני אנטי מוטציה.

מוטציות גנומיות כוללות הפלואידיה, פוליפלואידה ואנופלואידיה.

אנופלואידיה היא שינוי במספר הכרומוזומים הבודדים - היעדר (מונוזומיה) או נוכחות של כרומוזומים נוספים (טריזומיה, טטרזומיה, בכלל פוליזומיים), כלומר.

סט כרומוזומים לא מאוזן. תאים עם מספר שונה של כרומוזומים מופיעים כתוצאה מהפרעות בתהליך המיטוזה או המיוזה, ולכן הם מבחינים בין מיטוטי למיוטי.

גורמים למוטציות

מוטציות מחולקות לספונטניות ומושראות. מוטציות ספונטניות מתרחשות באופן ספונטני לאורך חייו של אורגניזם בתנאי סביבה רגילים בתדירות של בערך נוקלאוטיד אחד ליצירת תא.

מוטציות המושרות הן שינויים תורשתיים בגנום הנוצרים כתוצאה מהשפעות מוטגניות מסוימות בתנאים מלאכותיים (ניסיוניים) או בהשפעות סביבתיות שליליות.

מוטציות מופיעות ללא הרף במהלך תהליכים המתרחשים בתא חי.

התהליכים העיקריים המובילים להתרחשות של מוטציות הם שכפול DNA, הפרעות בתיקון DNA ורקומבינציה גנטית.

קשר בין מוטציות לשכפול DNA

שינויים כימיים ספונטניים רבים בנוקלאוטידים מובילים למוטציות המתרחשות במהלך השכפול.

לדוגמה, עקב דהמינציה של ציטוזין מולו, אורציל יכול להיכלל בשרשרת ה-DNA (נוצר זוג U-G במקום הקנוני זוגות C-G). במהלך שכפול ה-DNA, אדנין נכלל בשרשרת החדשה מול uracil, שנוצרת זוג U-A, ובמהלך השכפול הבא הוא מוחלף בזוג T-A, כלומר מתרחש מעבר (החלפה נקודתית של פירמידין בפירמידין אחר או פורין בפורין אחר).

קשר בין מוטציות לרקומבינציה של DNA

מבין התהליכים הקשורים לרקומבינציה, מעבר לא שוויוני מוביל לרוב למוטציות.

זה מתרחש בדרך כלל במקרים שבהם יש כמה עותקים משוכפלים של הגן המקורי על הכרומוזום ששמרו על רצף נוקלאוטידים דומה. כתוצאה מהצלבה לא שוויונית, מתרחשת כפילות באחד הכרומוזומים הרקומביננטיים, ומחיקה מתרחשת בשני.

קשר בין מוטציות לתיקון DNA

נזק ספונטני ל-DNA שכיח למדי ומתרחש בכל תא.

כדי למנוע את ההשלכות של נזק כזה, ישנם מנגנוני תיקון מיוחדים (לדוגמה, קטע שגוי של DNA נחתך ומשחזר את המקור במקום הזה). מוטציות מתרחשות רק כאשר מנגנון התיקון מסיבה כלשהי אינו פועל או אינו יכול להתמודד עם ביטול הנזק.

מוטציות המתרחשות בגנים המקודדים לחלבונים האחראים לתיקון עלולות להוביל לעלייה מרובה (אפקט מוטטור) או לירידה (אפקט אנטי-מוטטור) בתדירות המוטציה של גנים אחרים. לפיכך, מוטציות בגנים של אנזימים רבים של מערכת תיקון הכריתה מובילות לעלייה חדה בתדירות המוטציות הסומטיות בבני אדם, וזה, בתורו, מוביל להתפתחות של xeroderma pigmentosum ו גידולים ממאיריםמכסים.

סיווגי מוטציות

ישנם מספר סיווגים של מוטציות על סמך קריטריונים שונים.

מולר הציע לחלק מוטציות לפי אופי השינוי בתפקוד הגן להיפומורפי (האללים המשתנים פועלים באותו כיוון כמו האללים הפראיים; רק פחות תוצר חלבון מסונתז), אמורפי (המוטציה נראית כמו אובדן מוחלט של תפקוד הגנים, למשל, המוטציה הלבנה ב-Drosophila), אנטי-מורפית (התכונה המוטנטית משתנה, למשל, צבע גרגר התירס משתנה מסגול לחום) ונאומורפית.

ספרות חינוכית מודרנית משתמשת גם בסיווג רשמי יותר המבוסס על אופי השינויים במבנה של גנים בודדים, כרומוזומים והגנום בכללותו.

בתוך סיווג זה, מובחנים הסוגים הבאים של מוטציות:

גנומי;

כרומוזומלי;

גֵנֵטִי:

גנומי: - פוליפלואידיזציהשינוי במספר הכרומוזומים שאינו כפול של הסט הפלואידי.

בהתאם למקורם של קבוצות כרומוזומים בקרב פוליפלואידים, מבחינים בין אלופוליפלואידים, שיש להם קבוצות כרומוזומים המתקבלות בהכלאה ממינים שונים, לבין אוטופוליפלואידים, שבהם מספר קבוצות הכרומוזומים של הגנום שלהם גדל.

עם כרומוזומלימוטציות גורמות לסידור מחדש גדול במבנה של כרומוזומים בודדים.

שונות מוטציונית. סיווג מוטציות

במקרה זה, יש אובדן (מחיקה) או הכפלה של חלק (כפול) מהחומר הגנטי של כרומוזום אחד או יותר, שינוי בכיוון של מקטעי כרומוזומים בכרומוזומים בודדים (היפוך), וכן העברה של חלק מהחומר הגנטי מכרומוזום אחד למשנהו (טרנסלוקציה) (מקרה קיצוני - איחוד כרומוזומים שלמים.

על הגןרמת השינויים במבנה ה-DNA הראשוני של גנים בהשפעת מוטציות פחות משמעותית מאשר עם מוטציות כרומוזומליות, עם זאת, מוטציות גנים שכיחות יותר.

כתוצאה ממוטציות גנים, החלפות, מחיקות והחדרות של נוקלאוטיד אחד או יותר, מתרחשות טרנסלוקציות, כפילויות והיפוכים של חלקים שונים של הגן. במקרה שבו רק נוקלאוטיד אחד משתנה עקב מוטציה, מדברים על מוטציות נקודתיות

מנגנוני אנטי מוטציהלספק זיהוי, חיסול או דיכוי של פעילות אונקוגני. מנגנונים אנטי-מוטציוניים מתממשים בהשתתפות מדכאי גידולים ומערכות תיקון DNA.

האדם כמושא למחקר גנטי.

שיטה ציטוגנטית; משמעותו לאבחון של תסמונות כרומוזומליות. כללים לחיבור אידיוגרמות אנשים בריאים. אידיוגרמות לתסמונות כרומוזומליות (אוטוזומליות וגונוזומליות).

האדם, כמושא למחקר גנטי, הוא מורכב:

• לא ניתן לאמץ את השיטה ההיברידולוגית.
• שינוי דור איטי.
• מספר קטן של ילדים.
• מספר גדול של כרומוזומים

שיטה ציטיגנטית (מבוססת על חקר הקריוטיפ).

הקריוטיפ נחקר על לוחות מטאפאזה בתרבית של לימפה בדם. השיטה מאפשרת לאבחן מחלות כרומוזומליות המופיעות כתוצאה ממוטציות גנומיות וכרומוזומליות.

בקרה ציטולוגית הכרחית לאבחון של מחלות כרומוזומליות הקשורות לאנספלואידיה ומוטציות כרומוזומליות. הנפוצות ביותר הן מחלת דאון (טריזומיה בכרומוזום ה-21), תסמונת קלינפלטר (47 XXY), תסמונת שרשבסקי-טרנר (45 XX) וכו'.

אובדן קטע מאחד הכרומוזומים ההומולוגיים של הזוג ה-21 מוביל למחלת דם - לוקמיה מיאלואידית כרונית.

בְּ מחקרים ציטולוגייםבגרעינים הבין-פאזיים של תאים סומטיים, ניתן לזהות את מה שנקרא גוף בארי, או כרומטין מין.

התברר שכרומטין מין קיים בדרך כלל אצל נשים ונעדר אצל גברים. זוהי תוצאה של הטרוכרומטיזציה של אחד משני כרומוזומי X בנשים. בהכרת תכונה זו, ניתן לזהות מין ולזהות מספר חריג של כרומוזומי X.

גילוי מחלות תורשתיות רבות אפשרי עוד לפני לידת ילד.

שיטת האבחון הטרום לידתי מורכבת מהשגת מי שפיר, היכן ממוקמים תאי עובר, ובהמשך קביעה ביוכימית וציטולוגית של אנומליות תורשתיות אפשריות. זה מאפשר לבצע אבחנה שלבים מוקדמיםהריון ולהחליט אם להמשיך או להפסיק אותו

שיטה ביוכימית לחקר הגנטיקה האנושית; משמעותו לאבחון של מחלות מטבוליות תורשתיות. תפקידם של שינויים תעתיקים, פוסט-תמלילים ופוסט-תרגום בוויסות חילוף החומרים התאי.

חפש הרצאות

סיווג מוטציות. המאפיינים שלהם.

שינויים תורשתיים בחומר הגנטי נקראים כיום מוטציות. מוטציות- שינויים פתאומיים בחומר הגנטי, המובילים לשינויים במאפיינים מסוימים של אורגניזמים.

מוטציות לפי מקום מוצאן:

מוֹלִיד- מקורו בתאי נבט . הם אינם משפיעים על המאפיינים של אורגניזם נתון, אלא מופיעים רק בדור הבא.

סומטי -הנובעים בתאים סומטיים . מוטציות אלו מופיעות באורגניזם זה ואינן מועברות לצאצאים במהלך רבייה מינית (כתם שחור על רקע צמר חום בכבשים אסטרחן).

מוטציות לפי ערך אדפטיבי:

מוֹעִיל- הגדלת הכדאיות של פרטים.

מַזִיק:

קָטלָנִי- גרימת מוות של פרטים;

קטלני למחצה- הפחתת הכדאיות של אדם (אצל גברים, הגן להמופיליה הרצסיבי הוא קטלני למחצה, ונשים הומוזיגוטיות אינן בנות קיימא).

ניטראלי -לא משפיע על הכדאיות של אנשים.

סיווג זה מותנה מאוד, שכן אותה מוטציה יכולה להיות מועילה בתנאים מסוימים ומזיקה באחרים.

מוטציות על פי אופי הביטוי:

דוֹמִינָנטִי, מה שעלול להפוך את הבעלים של המוטציות הללו לבלתי בנות קיימא ולגרום למותם בשלבים המוקדמים של האונטוגנזה (אם המוטציות מזיקות);

רצסיבי- מוטציות שאינן מופיעות בהטרוזיגוטים, ולכן נשארות באוכלוסיה לאורך זמן ויוצרות מאגר של שונות תורשתית (כאשר תנאי הסביבה משתנים, נשאים של מוטציות כאלה יכולים להשיג יתרון במאבק על הקיום).

מוטציות לפי מידת הביטוי הפנוטיפי:

גָדוֹל- מוטציות גלויות בבירור שמשנות מאוד את הפנוטיפ (פרחים כפולים);

קָטָן- מוטציות שלמעשה אינן נותנות ביטויים פנוטיפיים (הארכה קלה של סוככי האוזן).

מוטציות שמשנות את מצב הגן:

יָשָׁר- מעבר של גן מסוג פראי למצב חדש;

לַהֲפוֹך- מעבר של גן ממצב מוטנטי לסוג פראי.

מוטציות לפי אופי המראה שלהן:

ספּוֹנטָנִי- מוטציות שנוצרו באופן טבעיבהשפעת גורמים סביבתיים;

מושרה- מוטציות הנגרמות באופן מלאכותי על ידי פעולת גורמים מוטגנים.

מוטציות בהתאם לאופי השינוי הגנוטיפ:

גן - מוטציות המתבטאות בשינויים במבנה של חלקים בודדים של DNA

2. כרומוזומליות - מוטציות המאופיינות בשינויים במבנה של כרומוזומים בודדים.

3. Genomic - מוטציות המאופיינות בשינוי במספר הכרומוזומים

מוטציות לפי מקום ביטוין:

1. גרעיני

א. כרומוזומלי

ב. נקודה - Gennaya מוּטָצִיָה, שהוא תחליף (כתוצאה ממעבר או טרנסורסיה), החדרה או איבוד של נוקלאוטיד אחד.

גנומי

2. ציטופלזמה – מוטציות הקשורות ל מוטציותגנים לא גרעיניים הממוקמים ב-DNA המיטוכונדריאלי וב-DNA פלסטידי - כלורופלסטים.

מוטציות גנים, מנגנוני התרחשות. הרעיון של מחלות גנים.

מוטציות גנים נוצרות כתוצאה משגיאות בשכפול, ריקומבינציה ותיקון של חומר גן.

הם מופיעים פתאום; הם תורשתיים, לא מכוונים; כל לוקוס גן יכול לעבור מוטציה, ולגרום לשינויים בסימנים קלים וחיוניים כאחד; אותן מוטציות יכולות להתרחש שוב ושוב.

לרוב, מוטציות גנים מתרחשות כתוצאה מ:

1. החלפת נוקלאוטידים אחד או יותר באחרים;

2. הכנסת נוקלאוטידים;

3. אובדן נוקלאוטידים;

4. הכפלת נוקלאוטידים;

5. שינויים בסדר חילופי נוקלאוטידים.

סוגי מוטציות גנים:

נקודה - אובדן, החדרה, החלפת נוקלאוטיד;

2. מוטציה דינמית - עלייה במספר השלשות החוזרות בגן (אטקסיה של פרידרייך);

3. שכפול - הכפלה של שברי DNA;

4. היפוך – סיבוב של קטע DNA בגודל 2 נוקלאוטידים;

5. החדרה - תנועה של שברי DNA;

6. מוטציה קטלנית - מובילה למוות

מוטציית Missense - מתרחש קודון המתאים לחומצת אמינו אחרת (אנמיה חרמשית);

8. מוטציית נונסנס – מוטציה עם תחליף נוקלאוטיד בחלק המקודד של גן, המובילה ליצירת קודון סטופ;

9. מוטציה רגולטורית - שינויים באזורי 5' או 3' הלא מתורגמים של גן משבשים את הביטוי שלו;

10. מוטציות שחבור הן החלפות נקודתיות של נוקלאוטידים בגבול האקסון-אינטררון, והחבור נחסם.

מחלות גנים הן מחלות המתעוררות כתוצאה ממוטציות גנים.

מוטציות והסיווג שלהן

לדוגמה, מחלת תאי חרמש, p. טחול,

מוטציות כרומוזומליות

מוטציות כרומוזומליות- מוטציות, גורם לשינוימבני כרומוזומים (מדריך 23)

1. מוטציות תוך כרומוזומליות:

א. מחיקה (del-)- אובדן חלק מהכרומוזום (АВСD ® AB);

ב. היפוך (inv)- סיבוב של קטע כרומוזום ב-180˚ (ABCD ® ACBD)

• פריצנטרי -פער בכתפי q ו-p;
• פרצנטרי - פער בכתף ​​אחת;

שִׁכפוּל(דופ+) - הכפלה של אותו חתך כרומוזום; (ABCD ® ABCBCD);

ד. איזוכרומוזום (i)–חיבור זרועות pp ו-qq

ה. כרומוזום הטבעת (r)–אובדן טלומרים וסגירת כרומוזומים לטבעת אחת.

2. מוטציות בין כרומוזומליות:

מעבר - מקום(ט) - העברה של מקטע או כרומוזום שלם לאחר (הומולוגי או לא הומולוגי)

הדדי (מאוזן) -החלפה הדדית של מקטעים בין שני כרומוזומים לא הומולוגיים;

2. לא הדדי (לא מאוזן) –תנועה של קטע של כרומוזום בתוך אותו כרומוזום או לכרומוזום אחר;

3. רוברטסון (שוד) –מיזוג מרכזי של זרועות q של שני כרומוזומים אקרוצנטריים.

מוטציות גנומיות.

גנומימוטציות נקראות מוטציות שגורמות לשינוי במספר הכרומוזומים בתא.

מוטציות גנומיות נוצרות כתוצאה מהפרעות במיטוזה או במיוזה, המובילות לסטייה לא אחידה של הכרומוזומים לקטבי התא, או להכפלת הכרומוזומים, אך ללא חלוקה של הציטופלזמה.

בהתאם לאופי השינוי במספר הכרומוזומים, ישנם:

1. הפלואידיה- הפחתה במספר קבוצות הפלואידיות שלמות של כרומוזומים.

פוליפלואידיה- עלייה במספר קבוצות הפלואידיות שלמות של כרומוזומים. פוליפלואידיה נצפית לעתים קרובות יותר בפרוטוזואה ובצמחים. בהתאם למספר קבוצות הפלואידים של כרומוזומים הכלולים בתאים, הם נבדלים: טריפלואידים (3n), טטרפלואידים (4n) וכו'. הם יכולים להיות:

• אוטופוליפלואידים- פוליפלואידים הנובעים מהכפלה של גנומים של מין אחד;
• אלופוליפלואידים- פוליפלואידים הנובעים מהכפלה של גנומים של מינים שונים (אופייני להכלאות בין-ספציפיות).

הטרופלואידיה (אנופלואידיה) - עליה או ירידה מרובה במספר הכרומוזומים. לרוב, יש ירידה או עלייה במספר הכרומוזומים באחד (לעתים קרובות יותר שניים או יותר). בשל אי-התנתקות של כל זוג של כרומוזומים הומולוגיים במיוזה, אחד הגמטות המתקבלות מכיל כרומוזום אחד פחות, והשני יותר. היתוך של גמטות כאלה עם גמטה הפלואידית רגילה במהלך ההפריה מוביל ליצירת זיגוטה בעלת מספר קטן או גדול יותר של כרומוזומים בהשוואה לסט הדיפלואידי האופייני למין נתון.

בין aneuploid יש:

• טריזומיה- אורגניזמים עם קבוצה של כרומוזומים 2n+1;
• מונוזומיה- אורגניזמים עם קבוצה של כרומוזומים 2n -1;
• נולוסומיה- אורגניזמים עם קבוצת כרומוזומים 2n-2.

לדוגמה, תסמונת דאון בבני אדם מתרחשת כתוצאה מטריזומיה על זוג הכרומוזומים ה-21.

©2015-2018 poisk-ru.ru
כל הזכויות שייכות למחבריהם.

שונות מוטציונית. סיווג מוטציות. מוטציות סומטיות וגנרטיביות. הרעיון של מחלות כרומוזומליות וגנים.

מוטציה היא שינוי ספונטני בחומר הגנטי. מוטציות מתרחשות בהשפעת גורמים מוטגנים:
א) פיזית (קרינה, טמפרטורה, קרינה אלקטרומגנטית);
ב) כימיקלים (חומרים הגורמים להרעלת הגוף: אלכוהול, ניקוטין, קולכיצין, פורמלדהיד);
ב) ביולוגי (וירוסים, חיידקים).
ישנם מספר סיווגים של מוטציות.

סיווג 1.
מוטציות יכולות להיות מועילות, מזיקות או ניטרליות. מוטציות מועילות: מוטציות המובילות לעמידות מוגברת של הגוף (התנגדות של תיקנים לחומרי הדברה). מוטציות מזיקות: חירשות, עיוורון צבעים. מוטציות ניטרליות: מוטציות אינן משפיעות על הכדאיות של האורגניזם (צבע עיניים, סוג דם).

סיווג 2.
מוטציות הן סומטיות ומחוללות. סומטי (לרוב הם אינם עוברים בתורשה) מתרחשים בתאים סומטיים ומשפיעים רק על חלק מהגוף. הם יעברו בירושה לדורות הבאים במהלך ריבוי וגטטיבי. Generative (הם עוברים בירושה, כי

מתרחשים בתאי נבט): מוטציות אלו מתרחשות בתאי נבט. מוטציות גנרטיביות מחולקות לגרעיניות וחוץ-גרעיניות (או מיטוכונדריות).
סיווג 3.
בהתבסס על אופי השינויים בגנוטיפ, המוטציות מחולקות לגנים, כרומוזומליים וגנומיים.
מוטציות גנים (מוטציות נקודתיות) מתרחשות כתוצאה מאובדן נוקלאוטיד, החדרת נוקלאוטיד או החלפה של נוקלאוטיד אחד באחר.

מוטציות אלו עלולות להוביל למחלות גנים: עיוורון צבעים, המופיליה. לפיכך, מוטציות גנים מובילות להופעת תכונות חדשות.

22. שונות מוטציונית. סיווג מוטציות. הרעיון של מחלות כרומוזומליות וגנים.

מוטציות כרומוזומליות קשורות לשינויים במבנה הכרומוזומים. יכולה להתרחש מחיקה - איבוד קטע כרומוזום, שכפול - הכפלת קטע כרומוזום, היפוך - סיבוב של קטע כרומוזום עד 1800, טרנסלוקציה - העברה של חלק או כרומוזום שלם לכרומוזום אחר. הסיבה לכך עשויה להיות קרע של כרומטידות ושיקום שלהן בשילובים חדשים.
מוטציות גנומיות מובילות לשינויים במספר הכרומוזומים. מבחינים בין אנאופלואידיה לפוליפלואידית. אנופלואידיה קשורה לשינוי במספר הכרומוזומים על ידי מספר כרומוזומים (1, 2, 3):
א) נוסחה כללית מונוזומיה 2n-1 (45, X0), מחלה – תסמונת שרשבסקי-טרנר.

ב) מחלת הנוסחה הכללית של טריזומיה 2n+1 (47, XXX או 47, XXX) - תסמונת קלינפלטר.
ב) פוליזומיה
פוליפלואידיה היא שינוי במספר הכרומוזומים שהוא כפולה של הסט הפלואידי (לדוגמה: 3n 69).
אורגניזמים יכולים להיות אוטופלואידים (אותם כרומוזומים) או אלופלואידים (קבוצות שונות של כרומוזומים).

לכרומוזומליכוללים מחלות הנגרמות על ידי מוטציות גנומיות או שינויים מבנייםכרומוזומים בודדים.

מחלות כרומוזומליות נוצרות כתוצאה ממוטציות בתאי הנבט של אחד ההורים. לא יותר מ-3-5% מהם עוברים מדור לדור. הפרעות כרומוזומליות מהוות כ-50% מההפלות הספונטניות ו-7% מכלל הלידות המת.

כל המחלות הכרומוזומליות מחולקות בדרך כלל לשתי קבוצות: חריגות במספר הכרומוזומים והפרעות במבנה הכרומוזומים.

הפרעות במספר הכרומוזומים

מחלות הנגרמות כתוצאה מהפרה של מספר הכרומוזומים האוטוזומים (לא מיניים)

תסמונת דאון - טריזומיה על כרומוזום 21, הסימנים כוללים: דמנציה, פיגור בגדילה, מראה אופייני, שינויים בדרמטוגליפים;

תסמונת פטאו - טריזומיה על כרומוזום 13, המאופיינת במומים מרובים, אידיוטיות, לעתים קרובות - פולידקטיה, חריגות מבניות של איברי המין, חירשות; כמעט כל החולים אינם חיים עד שנה אחת;

תסמונת אדוארדס - טריזומיה 18, לסת תחתונהופתח הפה קטן, חרכי העין צרים וקצרים, האוזניים מעוותות; 60% מהילדים מתים לפני גיל 3 חודשים, רק 10% שורדים עד שנה, הסיבה העיקרית היא עצירת נשימה והפרעה בלב.

מחלות הקשורות להפרה של מספר כרומוזומי המין

תסמונת שרשבסקי-טרנר - היעדר כרומוזום X אחד בנשים (45 XO) עקב הפרה של התבדלות כרומוזומי המין; הסימנים כוללים קומה נמוכה, אינפנטיליזם מיני ועקרות, הפרעות סומטיות שונות (מיקרוגנטיה, צוואר קצר וכו');

פוליזומיה על כרומוזום X - כולל טריזומיה (קריוטות 47, XXX), טטרזומיה (48, XXXX), פנטזומיה (49, XXXXX), ישנה ירידה קלה באינטליגנציה, סבירות מוגברת לפתח פסיכוזה וסכיזופרניה עם סוג לא חיובי של קוּרס;

פוליזומי כרומוזום Y - כמו פוליזומי כרומוזום X, כולל טריזומיה (קריוטות 47, XYY), טטרזומיה (48, XYYY), פנטזומיה (49, XYYYY), גם ביטויים קליניים דומים לפוליזומיה של כרומוזום X;

תסמונת קלינפלטר - פוליזומיה על כרומוזומי X ו-Y אצל בנים (47, XXY; 48, XXYY וכו'), סימנים: סוג מבנה של eunuchoid, גינקומסטיה, צמיחת שיער ירודה בפנים, בתי השחיועל הערווה, אינפנטיליזם מיני, עקרות; ההתפתחות הנפשית בפיגור, אבל לפעמים האינטליגנציה היא נורמלית.

מחלות הנגרמות על ידי פוליפלואידיות

טריפלואידיה, טטרפלואידיה וכו'.

ד.; הסיבה היא שיבוש בתהליך המיוזה כתוצאה ממוטציה, כתוצאה מכך תא המין הבת מקבל במקום הפלואיד (23) קבוצה דיפלואידית (46) של כרומוזומים, כלומר 69 כרומוזומים (אצל גברים הקריוטיפ הוא 69, XYY, בנשים - 69, XXX); כמעט תמיד קטלני לפני הלידה.

הפרעות במבנה הכרומוזומים

מאמר ראשי: סידורים כרומוזומליים

טרנסלוקציות הן סידורי החלפה מחדש בין כרומוזומים לא הומולוגיים.

מחיקות הן אובדן של קטע בכרומוזום.

לדוגמה, תסמונת "בכי של החתול" קשורה למחיקה של הזרוע הקצרה של כרומוזום 5. הסימן שלו הוא בכי יוצא דופן של ילדים, המזכיר מיאו או בכי של חתול. זה נובע מפתולוגיה של הגרון או מיתרי הקול.

האופייני ביותר, בנוסף ל"בכי של חתול", הוא תת-התפתחות נפשית ופיזית, מיקרוצפליה (ראש קטן באופן חריג).

היפוכים הם סיבובים של חתך כרומוזום ב-180 מעלות.

כפילות הן הכפלות של חתך כרומוזומים.

איזוכרומוזומיה - כרומוזומים עם חומר גנטי חוזר בשתי הזרועות.

הופעת כרומוזומי הטבעת היא חיבור של שתי מחיקות סופניות בשתי זרועות הכרומוזום

מחלות גניםהיא קבוצה גדולה של מחלות המתעוררות כתוצאה מפגיעה ב-DNA ברמת הגן.

המונח משמש ביחס למחלות מונוגניות, בניגוד לקבוצה הרחבה יותר - מחלות תורשתיות

מחלות תורשתיות הן מחלות, שהתרחשותן והתפתחותן קשורות לפגמים במנגנון הפרוגרמטי של תאים, העוברים בתורשה דרך גמטות

גורם למחלות

מחלות תורשתיות מבוססות על הפרעות (מוטציות) של מידע תורשתי - כרומוזומלי, גן ומיטוכונדריה.

מכאן הסיווג של מחלות תורשתיות

הקודם12345678910111213141516הבא

מוטציות גנים (שינויים ברצפי נוקלאוטידים של DNA)

שינויים לא מתוקנים במבנה הכימי של גנים, המשוכפלים במחזורי שכפול עוקבים ומתבטאים בצאצאים בצורה של גרסאות חדשות של תכונות, נקראים מוטציות גנים.

ניתן לחלק שינויים במבנה ה-DNA היוצר גן לשלוש קבוצות.

מוטציות של הקבוצה הראשונה הן החלפת בסיס אחד באחר. הם מהווים כ-20% משינויי הגנים המתרחשים באופן ספונטני.

2. קבוצת המוטציות השנייה נגרמת על ידי שינוי מסגרת קריאה, המתרחש כאשר מספר זוגות הנוקלאוטידים בגן משתנה.

3. הקבוצה השלישית מורכבת ממוטציות, קשור לשינוי בסדר רצפי הנוקלאוטידים בתוך גן(היפוכים).

מוטציות לפי סוג החלפה של בסיסים חנקניים. מוטציות אלו מתרחשות ממספר סיבות ספציפיות. אחד מהם עשוי להיות שינוי במבנה של בסיס שכבר נכלל בסליל ה-DNA המתרחש בטעות או בהשפעת חומרים כימיים ספציפיים. אם צורה כה שונה של הבסיס נותרת בלתי מזוהה על ידי אנזימי תיקון, אז במהלך מחזור השכפול הבא הוא יכול לצרף נוקלאוטיד אחר לעצמו.

סיבה נוספת להחלפת בסיס עשויה להיות הכללה שגויה בשרשרת ה-DNA המסונתז של נוקלאוטיד הנושא צורה כימית של הבסיס או האנלוג שלו.

אם שגיאה זו לא מזוהה על ידי אנזימי שכפול ותיקון, הבסיס שהשתנה נכלל בתהליך השכפול, שלעתים קרובות מוביל להחלפה של זוג אחד באחר.

מהדוגמאות לעיל ברור ש ששינויים במבנה של מולקולת ה-DNA, כגון החלפות בסיס, מתרחשים לפני או במהלך תהליך השכפול, בתחילה בשרשרת פולינוקלאוטידים אחת. אם שינויים כאלה אינם מתוקנים במהלך התיקון, אז במהלך השכפול שלאחר מכן הם הופכים לנכס של שני גדילי ה-DNA.

במקרה שבו הטריפלט החדש שהופיע מצפין חומצת אמינו אחרת, המבנה של שרשרת הפפטידים ותכונות החלבון המתאים משתנים.

בהתאם לאופי ולמיקום של ההחלפה המתרחשת, התכונות הספציפיות של החלבון משתנות מעלות משתנות. ישנם מקרים בהם החלפה של חומצת אמינו אחת בלבד בפפטיד משפיעה באופן משמעותי על תכונות החלבון, המתבטאת בשינויים במאפיינים מורכבים יותר.

דוגמה לכך היא השינוי בתכונות ההמוגלובין האנושי באנמיה חרמשית(אורז.

3.21). בהמוגלובין כזה (HbS) (בניגוד ל-HbA רגיל) - בשרשרות ה-p-גלובין במיקום השישי חומצה גלוטמית מוחלפת בוואלין.

זו תוצאה של החלפת אחד הבסיסים בשלישייה המקודדת חומצה גלוטמית (CTT או TTC). התוצאה היא טריפלט שמצפין valine (CAT או TsAT).

סיווג מוטציות

במקרה זה, החלפת חומצת אמינו אחת בפפטיד משנה משמעותית את תכונות הגלובין, שהוא חלק מההמוגלובין (היכולת שלו להיקשר ל-O2 יורדת), והאדם מפתח סימנים של אנמיה חרמשית.

במקרים מסוימים, החלפת בסיס אחד באחר עלולה להוביל להופעת אחת מהטריפלטות השטויות (ATT, ATC, ACC), שאינה מקודדת חומצת אמינו כלשהי.

התוצאה של החלפה כזו תהיה הפרעה בסינתזה של שרשרת הפפטידים. ההערכה היא שתחליפי נוקלאוטידים בשלישייה אחת מובילים ליצירת שלישיות נרדפות ב-25% מהמקרים; ב-2-3 - שלישיות חסרות משמעות, ב-70-75% - התרחשות של מוטציות גנים אמיתיות.

לכן, מוטציות החלפת בסיס יכולות להתרחש או כתוצאה משינויים ספונטניים במבנה הבסיס באחד הגדילים של סליל כפול DNA קיים, או במהלך שכפול בגדיל מסונתז חדש.

אם שינויים אלה אינם מתוקנים במהלך תהליך התיקון (או, להיפך, מתעוררים במהלך התיקון), הם קבועים בשתי השרשראות ולאחר מכן ישוחזרו במחזורי שכפול שלאחר מכן. לכן, מקור חשוב למוטציות כאלה הוא שיבוש בתהליכי השכפול והתיקון.

2. מוטציות משמרת מסגרת.סוג זה של מוטציה מהווה חלק ניכר מהמוטציות הספונטניות.

הם מתרחשים כתוצאה מאובדן או החדרה של זוג אחד או יותר של נוקלאוטידים משלימים לרצף הנוקלאוטידים של ה-DNA. רוב המוטציות של שינוי המסגרת שנחקרו נמצאות ברצפים המורכבים מנוקלאוטידים זהים.

שינוי במספר זוגות הנוקלאוטידים בשרשרת ה-DNA מוקל על ידי השפעות של כימיקלים מסוימים, כגון תרכובות אקרידין, על החומר הגנטי.

על ידי עיוות המבנה של הסליל הכפול של ה-DNA, הם מובילים להחדרת בסיסים נוספים או לאובדן שלהם במהלך השכפול.

סיבה חשובה לשינויים במספר זוגות הנוקלאוטידים בגן בהתאם לסוג החלוקים הגדולים (ההפסדים) יכולה להיות הקרנת רנטגן. בזבוב הפירות, למשל, ידועה מוטציה של הגן השולט על צבע העיניים, הנגרמת מהקרנה ומורכבת מחלוקה של כ-100 זוגות נוקלאוטידים.

3.21. אפקט פליאוטרופי של החלפה של חומצת אמינו אחת בשרשרת ה-β של המוגלובין אנושי המוביל להתפתחות אנמיה חרמשית

מספר רב של מוטציות מסוג החדרה מתרחשות עקב הכללת אלמנטים גנטיים ניידים ברצף הנוקלאוטידים - טרנספוזונים. טרנספוזונים -אלו הם רצפי נוקלאוטידים ארוכים למדי המוטבעים בגנום של תאים איו ופרוקריוטיים, המסוגלים לשנות באופן ספונטני את מיקומם (ראה.

סָעִיף 3.6.4.3). בהסתברות מסוימת, הוספות וביקועים יכולים להיווצר כתוצאה משגיאות רקומבינציה במהלך מעבר תוך-גני לא שווה (איור 3.22).

אורז. 3.22. מוטציות של שינוי מסגרת (החלפה לא שוויונית במהלך מעבר תוך-גני):

אני- שבירה של גנים אללים באזורים שונים וחילופי שברים ביניהם;

II- אובדן הזוגות השלישי והרביעי של נוקלאוטידים, שינוי מסגרת קריאה;

III-הכפלת הזוגות השלישי והרביעי של נוקלאוטידים, שינוי מסגרת קריאה

3.23. תוצאה של שינוי מספר זוגות הנוקלאוטידים במולקולת DNA

שינוי במסגרת הקריאה כתוצאה מהחדרת נוקלאוטיד אחד לשרשרת הקודוגנית מוביל לשינוי בהרכב הפפטיד המוצפן בה.

בהתחשב בהמשכיות הקריאה ואי החפיפה של הקוד הגנטי, שינוי במספר הנוקלאוטידים, ככלל, מוביל לשינוי במסגרת הקריאה ולשינוי במשמעות המידע הביולוגי הנרשם ברצף DNA נתון. (תאנה.

3.23). עם זאת, אם מספר הנוקלאוטידים המוכנסים או שאבדו הוא כפולה של שלושה, ייתכן שלא תתרחש שינוי מסגרת, אך הדבר יוביל להכללה של חומצות אמינו נוספות או לאובדן של חלק מהן משרשרת הפוליפפטיד. תוצאה אפשרית של שינוי המסגרת היא הופעת שלישיות שטויות, המובילות לסינתזה של שרשראות פפטידים מקוצרות.

מוטציות כגון היפוך של רצפי נוקלאוטידים בגן. סוג זה של מוטציה מתרחש עקב סיבוב של קטע DNA ב-180 מעלות. בדרך כלל קודמת לכך היווצרות לולאה על ידי מולקולת ה-DNA, שבתוכה השכפול ממשיך בכיוון ההפוך לכיוון הנכון.

בתוך האזור ההפוך, קריאת המידע משתבשת, וכתוצאה מכך מתרחש שינוי ברצף חומצות האמינו של החלבון.

ראה עוד:

שונות מוטציוניתהנגרמת על ידי התרחשות של מוטציות. מוטציות הן שינויים פתאומיים, פתאומיים בחומר התורשתי שעובר בירושה. מוטציות מאופיינות במספר תכונות:

שונות מוטציונית. שיטות לסיווג מוטציות

להתעורר פתאום, עווית;

2. שינויים בחומר התורשתי מתרחשים בצורה לא מכוונת - כל גן יכול לעבור מוטציה, מה שמוביל לשינוי בכל תכונה;

לפי הפנוטיפ שלהם הם יכולים להיות דומיננטיים או רצסיביים;

4. עוברים בירושה.

על פי רמת השיבוש של החומר התורשתי, מוטציות מסווגות לגנים, כרומוזומליים וגנומיים.

גֵנֵטִימוטציות קשורות לשינויים במבנה הגנים (מבנה מולקולת ה-DNA). הפרה של מבנה הגן יכולה להיגרם על ידי: א) החלפה, ב) החדרה, ג) אובדן נוקלאוטיד.

כאשר נוקלאוטיד מוחלף במולקולת DNA, חומצת אמינו אחת במולקולת החלבון מוחלפת. זה מוביל לסינתזה של חלבון עם תכונות משתנות. החדרה או מחיקה של נוקלאוטיד מובילה לשינוי בכל רצף חומצות האמינו במולקולת החלבון.

מוטציות גנים הן הגורם להתפתחות של מחלות מטבוליות רבות (פנילקטונוריה, אנמיה חרמשית, לבקנות).

כרומוזומלימוטציות קשורות לשינויים במבנה הכרומוזומים. מוטציות כרומוזומליות מחולקות לאינטרכרומוזומליות ואינטרכרומוזומליות. מוטציות תוך כרומוזומליות כוללות:

א) מחיקה - איבוד של קטע בכרומוזום.

למחיקה של החלק הסופי של כרומוזום יש שם משלה - חסרים. בבני אדם, מחיקה של הזרוע הקצרה של כרומוזום 5 נקראת תסמונת "בכי של החתול".

ב) שכפול - הכפלת חתך כרומוזום.

ג) היפוך - סיבוב של חתך כרומוזום ב-180°.

מוטציות בין-כרומוזומליות כוללות טרנסלוקציה - העברה של אזור כרומוזום לכרומוזום לא הומולוגי.

א ב ג ד ה ו- כרומוזום מקורי;

ABEF- מחיקה;

CDEF- התרסה;

ABCDDEF- כפילות;

ACBDEF- היפוך;

ABDEFMN- מעבר - מקום.

גנומימוטציות קשורות לשינויים במספר הכרומוזומים בקריוטיפ.

הגנום הוא התוכן של חומר תורשתי במערך הפלואידי של הכרומוזומים. שִׂיא:

א) פוליפלואידיות - זוהי עלייה במספר הכרומוזומים שהיא כפולה של הסט הפלואידי (3n, 4n, 6n וכו'). פוליפלואידיה מחולקת לאופוליפלואידיה ואלופוליפלואידית.

אוטופוליפלואידיה- עליה מרובה במספר קבוצות הכרומוזומים ממין אחד.

הוא נמצא באופן נרחב בצמחים ומשמש בגידול לפיתוח זנים חדשים של צמחים, שכן לפוליפלואידים יש יותר מידות גדולות, הם עמידים יותר לתנאי סביבה שליליים. פוליפלואידים הם: שיפון (זנים טטרפלואידים), שעורה, חיטה, תפוח, אגס, חרציות ועוד רבים אחרים.התרחשות של פוליפלואידים קשורה להפרה של מיוזה. הקולכיצין המוטגן, הורס את הציר, מוביל לפוליפלואידיות.

אלופוליפלואידיה- עלייה במספר קבוצות הכרומוזומים של שני מינים שונים.

Allopolyploidy משמש כדי להתגבר על אי פוריות של כלאיים בין-ספציפיים (היברידית כרוב-צנונית).

ב) הטרופלואידיות - זהו שינוי במספר הכרומוזומים שאינו כפול של הפלואידי (2n+1 - טריזומיה, 2n-1 - מונוזומיה). הפרות של הפרדת כרומוזומים במהלך המיוזה מובילות לשינוי במספר הכרומוזומים באורגניזם.

- תסמונת דאון היא טריזומיה 21;

- תסמונת שרשבסקי-טרנר - מונוזומיה על כרומוזום X: X0 באישה;

- תסמונת קלינפלטר - טריזומיה של כרומוזום מין: כרומוזום X נוסף בגברים - XXY).

הטרופלואידיה מובילה לשיבוש הקורס התפתחות תקינהאורגניזם, שינויים במבנה שלו וירידה בחיוניות.

תאריך פרסום: 2014-11-19; קראו: 1226 | הפרת זכויות יוצרים בדף

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0.001 שניות)...

מוּטָצִיָה(מהמילה הלטינית "mutatio" - שינוי) הוא שינוי מתמשך בגנוטיפ שהתרחש בהשפעת גורמים פנימיים או חיצוניים. יש מוטציות כרומוזומליות, גנים וגנומיות.

מהם הגורמים למוטציות?

• תנאים סביבתיים לא נוחים, תנאים שנוצרו בניסוי. מוטציות כאלה נקראות מושרה.
• כמה תהליכים המתרחשים בתא חי של אורגניזם. לדוגמה: הפרעת תיקון DNA, שכפול DNA, רקומבינציה גנטית.

מוטגנים הם גורמים הגורמים למוטציות. מחולקים ל:

• פיזית - דעיכה רדיואקטיבית, ואולטרה סגול, טמפרטורה גבוהה מדי או נמוכה מדי.
• כימיקלים - חומרי הפחתה וחמצון, אלקלואידים, חומרי אלקילציה, נגזרות של אוריאה ניטרו, חומרי הדברה, ממיסים אורגניים, כמה תרופות.
• ביולוגי - כמה וירוסים, מוצרים מטבוליים (מטבוליזם), אנטיגנים של מיקרואורגניזמים שונים.

תכונות בסיסיות של מוטציות

• הועבר בירושה.
• נגרמת ממגוון גורמים פנימיים וחיצוניים.
• הם מופיעים בצורה עוויתית ופתאומית, לפעמים שוב ושוב.
• כל גן יכול לעבור מוטציה.

מה הם?

• מוטציות גנומיות הן שינויים המתאפיינים באובדן או הוספה של כרומוזום אחד (או כמה) או מערך הפלואיד שלם. ישנם שני סוגים של מוטציות כאלה - פוליפלואידיות והטרופלואידיות.

פוליפלואידיההוא שינוי במספר הכרומוזומים שהוא כפולה של הסט הפלואידי. נדיר ביותר בבעלי חיים. ישנם שני סוגים של פוליפלוידיה אפשריים בבני אדם: טריפלואידיה וטטרפלואידיה. ילדים שנולדו עם מוטציות כאלה חיים בדרך כלל לא יותר מחודש, ולעתים קרובות יותר מתים בשלב ההתפתחות העוברית.

הטרופלואידיה(או aneuploidy) הוא שינוי במספר הכרומוזומים שאינו כפול של מערך ההלוגן. כתוצאה ממוטציה זו, אנשים נולדים עם מספר לא תקין של כרומוזומים - פוליסומיים ומונוזומים. בערך 20-30 אחוז מהמונוזומיה מתים בימים הראשונים התפתחות תוך רחמית. בין הלידות יש אנשים עם תסמונת שרשבסקי-טרנר. מוטציות גנומיות בעולם הצומח והחי הן גם מגוונות.

• - אלו הם שינויים המתרחשים כאשר מבנה הכרומוזומים מסודר מחדש. במקרה זה, ישנה העברה, אובדן או הכפלה של חלק מהחומר הגנטי של מספר כרומוזומים או אחד, וכן שינוי בכיוון של מקטעים כרומוזומליים בכרומוזומים בודדים. במקרים נדירים, איחוד כרומוזומים אפשרי.

• מוטציות גנים. כתוצאה ממוטציות כאלה, מתרחשות החדרות, מחיקות או החלפות של מספר נוקלאוטידים או אחד, כמו גם היפוך או שכפול חלקים שוניםגֵן. ההשפעות של מוטציות מסוג גנים מגוונות. רובם רצסיביים, כלומר אינם באים לידי ביטוי בשום צורה.

מוטציות מחולקות גם לסומטיות וגנרטיביות

• - בכל תאים בגוף, למעט גמטות. לדוגמה, כאשר תא צמח עובר מוטציה, שממנו אמור להתפתח ניצן לאחר מכן, ולאחר מכן יורה, כל התאים שלו יהיו מוטנטיים. אז, על שיח דומדמניות אדומות עשוי להופיע ענף עם גרגרי יער שחורים או לבנים.

• מוטציות גנרטיביות הן שינויים בתאי הנבט הראשוניים או בגמטות שנוצרו מהם. הנכסים שלהם מועברים לדור הבא.

על פי אופי ההשפעה על מוטציות, ישנם:

• קטלני - הבעלים של שינויים כאלה מתים במהלך השלב או זמן קצר למדי לאחר הלידה. אלה כמעט כל המוטציות הגנומיות.
• קטלני למחצה (לדוגמה, המופיליה) - מאופיין ב הידרדרות חדהפעולה של כל מערכות בגוף. ברוב המקרים, מוטציות חצי קטלניות מובילות למוות זמן קצר לאחר מכן.
• מוטציות מועילות הן הבסיס לאבולוציה; הן מובילות להופעת תכונות הנחוץ לגוף. לאחר שהוקמו, מאפיינים אלו יכולים לגרום להיווצרות תת-מין או מין חדש.