Publicitate pe portal

Ce este o mutație genetică. Scurtă descriere a tipurilor de mutații. Patologia ereditară ca urmare a variabilității ereditare

Modificări ale secvențelor de nucleotide ADN.

Modificările necorectate ale structurii chimice a genelor, reproduse în cicluri succesive de replicare și manifestate la descendenți sub forma unor noi variante de trăsături, se numesc mutații genetice.

Modificările în structura ADN-ului care alcătuiesc o genă pot fi împărțite în trei grupuri. Mutațiile primului grup constau în înlocuirea unor baze cu altele. Ele reprezintă aproximativ 20% din modificările genice care apar spontan. Al doilea grup de mutații este cauzat de o schimbare a cadrului care are loc atunci când numărul de perechi de nucleotide din genă este schimbat. În cele din urmă, al treilea grup este reprezentat de mutații asociate cu o modificare a ordinii secvențelor de nucleotide în cadrul unei gene (inversie).

Mutații în funcție de tipul de înlocuire a bazelor azotate. Aceste mutații apar dintr-o serie de motive specifice. Una dintre ele poate fi o modificare a structurii unei baze care este deja inclusă în spirala ADN, care are loc întâmplător sau sub influența unor agenți chimici specifici. Dacă o astfel de formă alterată a bazei rămâne neobservată de enzimele de reparare, atunci în timpul următorului ciclu de replicare se poate atașa o altă nucleotidă la sine. Un exemplu este dezaminarea citozinei, care se transformă în uracil spontan sau sub influența acidului azotat (Fig. 3.18). Uracilul rezultat, neobservat de enzima ADN glicozilaza, în timpul replicării se combină cu adenina, care se atașează ulterior de nucleotida timidil. Ca rezultat, perechea C-G este înlocuită în ADN de perechea T-A (Fig. 3.19, eu). Dezaminarea citozinei metilate o transformă în timină (vezi Figura 3.18). Nucleotida timidil, fiind o componentă naturală a ADN-ului, nu este detectată ca o modificare de către enzimele de reparare și adaugă o nucleotidă adenil în timpul următoarei replici. Ca urmare, în loc de perechea C-G, perechea T-A apare și în molecula de ADN (Fig. 3.19, II).

Orez. 3.18. Dezaminarea spontană a citozinei

Un alt motiv pentru substituirea bazelor poate fi includerea eronată în lanțul de ADN sintetizat a unei nucleotide care poartă o formă modificată chimic a bazei sau a analogului acesteia. Dacă această eroare rămâne neobservată de enzimele de replicare și reparare, baza modificată este inclusă în procesul de replicare, ceea ce duce adesea la înlocuirea unei perechi cu alta. Un exemplu în acest sens este adăugarea unei nucleotide cu 5-bromoracil (5-BU), similar cu nucleotida timidil, la adenina lanțului matern în timpul replicării. În timpul replicării ulterioare, 5-BU se atașează mai ușor la sine nu adenina, ci guanina. Guanina în cursul dublării ulterioare formează o pereche complementară cu citozina. Ca rezultat, perechea A-T este înlocuită în molecula de ADN de perechea G-C (Fig. 3.20).


Orez. 3. 19. Mutații după tipul de substituție de bază

(deminarea bazelor azotate din lanțul ADN):

eu- conversia citozinei în uracil, înlocuirea perechii C-G cu o pereche T-A;

II - conversia metilului - citozină în timină, înlocuirea perechii C-G cu o pereche T-A

Din exemplele de mai sus, se poate observa că modificările în structura moleculei de ADN după tipul de substituție de bază au loc fie înainte, fie în timpul replicării, inițial într-un lanț polinucleotidic. Dacă astfel de modificări nu sunt corectate în timpul reparării, atunci în timpul replicării ulterioare ele devin proprietatea ambelor catene de ADN.

Orez. 3.20. Mutații de substituție a bazelor

(Includerea unui analog de bază azotat în replicarea ADN-ului)

Consecința înlocuirii unei perechi de nucleotide complementare cu alta este formarea unui nou triplet în secvența de nucleotide ADN care codifică secvența de aminoacizi din lanțul peptidic. Acest lucru poate să nu afecteze structura peptidei dacă noul triplet este un „sinonim” al celui precedent, adică. va codifica același aminoacid. De exemplu, aminoacidul valină este criptat de patru tripleți: CAA, CAG, CAT, CAC. Înlocuirea bazei a treia în oricare dintre aceste triplete nu îi va schimba sensul (degenerarea codului genetic).

În cazul în care tripletul nou apărut codifică un alt aminoacid, structura lanțului peptidic și proprietățile proteinei corespunzătoare se modifică. În funcție de natura și locul înlocuirii, proprietățile specifice ale proteinei se modifică în grade diferite. Sunt cunoscute cazuri când înlocuirea unui singur aminoacid într-o peptidă afectează semnificativ proprietățile proteinei, care se manifestă printr-o modificare a caracteristicilor mai complexe. Un exemplu este modificarea proprietăților hemoglobinei umane în anemia falciformă (Fig. 3.21). Într-o astfel de hemoglobină-(HbS) (spre deosebire de HbA normală) - în lanțurile de p-globină în poziția a șasea, acidul glutamic este înlocuit cu valină. Aceasta este o consecință a înlocuirii uneia dintre bazele din tripletul care criptează acid glutamic(CTT sau CTC). Ca rezultat, apare o valină de criptare triplet (CAT sau CAC). În acest caz, înlocuirea unui aminoacid în peptidă schimbă în mod semnificativ proprietățile globinei, care face parte din hemoglobină (capacitatea sa de a se lega de 02 scade), o persoană dezvoltă semne de anemie falciformă.

În unele cazuri, înlocuirea unei baze cu alta poate duce la apariția unuia dintre tripletele fără sens (ATT, ATC, ACT) care nu codifică niciun aminoacid. Consecința unei astfel de înlocuiri va fi întreruperea sintezei lanțului peptidic. Se estimează că substituțiile de nucleotide într-un triplet duc în 25% din cazuri la formarea de tripleți sinonimi; în 2-3 tripleți fără sens, în 70-75% - la apariția unor mutații genice adevărate.

Astfel, mutațiile de substituție a bazelor pot apărea atât ca urmare a modificărilor spontane ale structurii bazei într-una dintre catenele unei duble helix ADN deja existente, cât și în timpul replicării într-o catenă nou sintetizată. Dacă aceste modificări nu sunt corectate în timpul reparării (sau, dimpotrivă, apar în timpul reparării), ele sunt fixate în ambele lanțuri și vor fi apoi reproduse în următoarele cicluri de replicare. Prin urmare, o sursă importantă de astfel de mutații sunt încălcările proceselor de replicare și reparare.

Mutații cu o schimbare în cadrul de citire. Acest tip de mutație reprezintă o proporție semnificativă a mutațiilor spontane. Acestea apar din cauza pierderii sau inserării uneia sau mai multor perechi de nucleotide complementare în secvența de nucleotide ADN. Cele mai multe dintre mutațiile de deplasare a cadrelor studiate au fost găsite în secvențe constând din nucleotide identice.

Modificarea numărului de perechi de nucleotide din lanțul ADN este facilitată de efectele asupra materialului genetic al anumitor substanțe chimice, cum ar fi compușii de acridină. Prin deformarea structurii dublei helix a ADN-ului, acestea conduc la inserarea unor baze suplimentare sau la pierderea acestora în timpul replicării. Un exemplu sunt mutațiile obținute în fagul T4 atunci când este expus la proflavină. Ele constau în includerea sau îndepărtarea unei singure perechi de nucleotide. Un motiv important pentru modificarea numărului de perechi de nucleotide dintr-o genă în funcție de tipul de diviziuni mari (fallouts) poate fi iradierea cu raze X. La musca de fructe, de exemplu, se cunoaște o mutație a genei care controlează culoarea ochiului, care este cauzată de iradiere și constă dintr-o diviziune a aproximativ 100 de perechi de nucleotide.

Orez. 3.21. Efectul pleiotrop al substituției unui singur aminoacid în lanțul β al hemoglobinei umane care duce la dezvoltarea anemiei falciforme.

Numar mare Mutațiile de tip inserție apar datorită includerii elementelor genetice mobile în secvența de nucleotide - transpozoni. transpozoni - acestea sunt secvențe de nucleotide destul de lungi încorporate în genomul celulelor eu- și procariote, capabile să-și schimbe spontan poziția (vezi Secțiunea 3.6.4.3). Cu o anumită probabilitate, inserțiile și diviziunile pot apărea ca urmare a erorilor de recombinare cu crossing over intragenic inegal (Fig. 3.22).

Orez. 3.22. Mutații de deplasare a cadrelor (schimb inegal cu crossing over intragenic):

eu- rupturi ale genelor alelelor în diferite zone și schimbul de fragmente între ele;

II- pierderea perechilor a 3-a și a 4-a de nucleotide, o schimbare a cadrului de citire;

III- dublarea perechilor a 3-a și a 4-a de nucleotide, deplasarea cadrului de citire

Orez. 3.23. Consecința unei modificări a numărului de perechi de nucleotide dintr-o moleculă de ADN

Schimbarea cadrului de citire ca urmare a inserției unei nucleotide în lanțul codogen duce la o modificare a compoziției peptidei criptate în acesta.

Cu continuitatea citirii și nesuprapunerea codului genetic, o modificare a numărului de nucleotide, de regulă, duce la o schimbare a cadrului de citire și la o schimbare a sensului informațiilor biologice înregistrate într-o anumită secvență ADN (Fig. 3.23). Cu toate acestea, dacă numărul de nucleotide inserate sau pierdute este un multiplu de trei, este posibil să nu apară deplasarea cadrului, dar va avea ca rezultat includerea aminoacizilor suplimentari sau pierderea unora dintre ei din lanțul polipeptidic. O posibilă consecință a deplasării cadrului este apariția tripleților fără sens, conducând la sinteza lanțurilor peptidice scurtate.

Mutații în funcție de tipul de inversare a secvențelor de nucleotide din genă. Acest tip de mutație apare din cauza unei rotiri de 180° a unui segment de ADN. De obicei, aceasta este precedată de formarea unei bucle de către molecula de ADN, în cadrul căreia replicarea are loc în direcția opusă celei corecte.

În cadrul regiunii inversate, citirea informațiilor este perturbată, ca urmare, secvența de aminoacizi a proteinei se modifică.

Mutații- modificari persistente ale aparatului genetic care apar brusc si conduc la modificari ale anumitor caracteristici ereditare ale organismului. Bazele doctrinei mutației au fost puse de botanistul și geneticianul olandez De Vries (1848-1935), care a propus acest termen. Principalele prevederi ale teoriei mutației sunt:

■ mutaţiile apar brusc;

■ modificările cauzate de mutaţii sunt stabile şi pot fi moştenite;

■ mutaţiile nu sunt direcţionate, adică pot fi benefice, dăunătoare sau neutre pentru organisme;

■ pot apărea în mod repetat aceleaşi mutaţii;

■ capacitatea de a forma mutaţii ε este o proprietate universală a tuturor organismelor vii.

Mutații după tipul de celule în care apar modificări:

generativ - apar în celulele germinale și sunt moștenite în timpul reproducerii sexuale;

somatic - apar în celule non-sexuale și sunt moștenite în timpul reproducerii vegetative sau asexuate.

Mutații prin influența asupra activității vitale:

mortal - provoacă moartea organismelor chiar înainte de momentul nașterii sau înainte de apariția capacității de reproducere;

subletal - reduce viabilitatea indivizilor;

neutru - în condiții normale nu afectează viabilitatea organismelor.

Mutații din spatele modificărilor în aparatul ereditar

Mutații genetice - modificări persistente ale genelor individuale cauzate de o încălcare a secvenței de nucleotide în moleculele de acid nucleic. Aceste mutații apar ca urmare a pierderii anumitor nucleotide, apariției altora în plus și a modificării ordinii aranjamentului lor. Încălcări ale structurii ADN-ului duc la mutații numai atunci când nu există nicio reparație.

Varietate de mutații genetice:

1 ) dominant, subdominant /(manifestată parțial) și recesiv

2 ) pierdere de nucleotide(ștergere), dublarea nucleotidelor(duplicări), reordonarea nucleotidelor(inversiunea), schimbarea perechii de baze(tranziții și transversiuni).

Semnificația mutațiilor genetice constă în faptul că ele alcătuiesc majoritatea mutațiilor cu care este asociată evoluția. lumea organicăși selecție. De asemenea, mutațiile genetice sunt cauza unui astfel de grup de boli ereditare precum genele. Boli genetice sunt cauzate de acțiunea unei gene mutante, iar patogeneza lor este asociată cu produsele unei gene (absența unei proteine, a unei enzime sau a tulburărilor structurale). Un exemplu de boli genetice este hemofilia, daltonismul, albinismul, fenilcetonuria, galactozemia, anemia cu celule falciforme etc.

Mutații cromozomiale (aberatii) - acestea sunt mutații rezultate din rearanjarea cromozomilor. Ele sunt o consecință a ruperii cromozomilor cu formarea de fragmente, care sunt apoi combinate. Ele pot apărea atât în ​​interiorul aceluiași cromozom, cât și între cromozomi omologi și neomologi.

Varietate de mutații cromozomiale:

■ defect (ştergere) apare ca urmare a pierderii unui anumit situs de către cromozom;

■ dublare (duplicare) este asociată cu includerea unui segment suplimentar duplicat al cromozomului;

■ inversare (inversiune) se observă când cromozomii se sparg și se desfășoară locul cu 180 °;

■ transfer (translocare) - o secțiune a unui cromozom dintr-o pereche este atașată la un cromozom neomolog.

Mutațiile cromozomiale provoacă în principal anomalii severe care sunt incompatibile cu viața (lipsă și inversare), sunt principala sursă de creștere a genelor (dublare) și cresc variabilitatea organismelor datorită recombinării (transferului) genelor.

Mutații genomice sunt mutații asociate cu o modificare a numărului de seturi de cromozomi. Principalele tipuri de mutații genomice sunt:

1) poliploidie - creșterea numărului de seturi de cromozomi;

2) o scădere a numărului de seturi de cromozomi;

3) aneuploidie (sau heteroploidie) - o modificare a numărului de cromozomi ale perechilor individuale

polisemie - o creștere a numărului de cromozomi cu unul - trisomie, cu doi (tetrasomie) sau mai mulți cromozomi;

monosomie - scaderea numarului de cromozomi cu unu;

zerosomie - absența completă a unei perechi de cromozomi.

Mutația genomică este unul dintre mecanismele speciației (poliploidie). sunt folosite pentru a crea soiuri poliploide mai productive, pentru a obține forme homozigote pentru toate genele (reducerea numărului de seturi de cromozomi). Mutațiile genomice reduc viabilitatea organismelor, provoacă un astfel de grup de boli ereditare ca cromozomiale. boli cromozomiale - acestea sunt boli ereditare cauzate de rearanjamente cantitative (poliploidii, aneuploidii) sau structurale (deleții, inversiuni etc.) ale cromozomilor (de exemplu, sindromul „plânsul pisicii” (46, 5), sindromul Down (47, 21+), Edwards. sindromul (47 ,18+), sindromul Turner (45, XO), sindromul Patau (47.13+), sindromul Klinefelter (47, XXY), etc.).

Informația ereditară a unei celule este înregistrată sub forma unei secvențe de nucleotide ADN. Există mecanisme pentru a proteja ADN-ul de influențele externe pentru a evita deteriorarea informațiilor genetice, cu toate acestea, astfel de încălcări apar în mod regulat, sunt numite mutatii.

Mutații- modificări care au apărut în informația genetică a celulei, aceste modificări pot avea o scară diferită și sunt împărțite în tipuri.

Tipuri de mutații

Mutații genomice- modificări ale numărului de cromozomi întregi din genom.

Mutații cromozomiale- modificări legate de regiunile din cadrul aceluiași cromozom.

Mutații genetice- modificări care apar în cadrul unei singure gene.

Ca urmare a mutațiilor genomice, există o schimbare a numărului de cromozomi din genom. Acest lucru se datorează unei funcționări defectuoase a axului de diviziune, astfel încât cromozomii omologi nu diverg către diferiți poli ai celulei.

Ca rezultat, o celulă dobândește de două ori mai mulți cromozomi decât ar trebui (Fig. 1):

Orez. 1. Mutația genomică

Setul haploid de cromozomi rămâne același, se modifică doar numărul de seturi de cromozomi omologi (2n).

În natură, astfel de mutații sunt adesea fixate la descendenți, ele apar cel mai adesea la plante, precum și la ciuperci și alge (Fig. 2).

Orez. 2. Plante superioare, ciuperci, alge

Astfel de organisme sunt numite poliploide, plantele poliploide pot conține de la trei până la o sută de seturi haploide. Spre deosebire de majoritatea mutațiilor, poliploidia beneficiază cel mai adesea organismul, indivizii poliploizi sunt mai mari decât cei normali. Multe soiuri de plante sunt poliploide (Fig. 3).

Orez. 3. Plante de cultură poliploide

O persoană poate induce artificial poliploidie influențând plantele cu colchicină (Fig. 4).

Orez. 4. Colchicina

Colchicina distruge fibrele fusului și duce la formarea genomilor poliploizi.

Uneori, în timpul diviziunii, nedisjuncția în meioză poate apărea nu pentru toți, ci numai pentru unii cromozomi, astfel de mutații sunt numite aneuploid. De exemplu, o mutație a trisomiei 21 este caracteristică unei persoane: în acest caz, perechea a douăzeci și unu de cromozomi nu diverge, ca urmare, copilul primește nu doi cromozomi douăzeci și unu, ci trei. Aceasta duce la dezvoltarea sindromului Down (Fig. 5), în urma căruia copilul este handicapat psihic și fizic și steril.

Orez. 5. Sindromul Down

O varietate de mutații genomice este, de asemenea, diviziunea unui cromozom în două și fuziunea a doi cromozomi într-unul singur.

Mutațiile cromozomiale sunt împărțite în tipuri:

- ştergere- pierderea unui segment de cromozom (Fig. 6).

Orez. 6. Ștergere

- duplicare- duplicarea unei părți a cromozomilor (Fig. 7).

Orez. 7. Dublare

- inversiune- rotaţia unei regiuni cromozomiale cu 180 0, în urma căreia genele din această regiune sunt situate într-o secvenţă inversă faţă de normă (Fig. 8).

Orez. 8. Inversiunea

- translocare- mutarea oricărei părți a cromozomului în alt loc (Fig. 9).

Orez. 9. Translocarea

Cu ștergeri și duplicări, cantitatea totală de material genetic se modifică, gradul de manifestare fenotipică a acestor mutații depinde de dimensiunea zonelor modificate, precum și de cât de importante au ajuns genele în aceste zone.

În timpul inversiilor și translocațiilor, cantitatea de material genetic nu se modifică, se schimbă doar locația acestuia. Astfel de mutații sunt necesare din punct de vedere evolutiv, deoarece mutanții adesea nu se mai pot încrucișa cu indivizii originali.

Bibliografie

  1. Mamontov S.G., Zaharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I. Biologie, clasa a XI-a. Biologie generală. nivel de profil. - Ediția a 5-a, stereotip. - Dropia, 2010.
  2. Belyaev D.K. Biologie generală. Un nivel de bază de. - ediția a 11-a, stereotip. - M.: Educație, 2012.
  3. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Biologie generală, clasele 10-11. - M.: Dropia, 2005.
  4. Agafonova I.B., Zakharova E.T., Sivoglazov V.I. Biologie clasa 10-11. Biologie generală. Un nivel de bază de. - Ed. a VI-a, add. - Dropia, 2010.
  1. Portalul de internet „genetics.prep74.ru” ()
  2. Portalul de internet „shporiforall.ru” ()
  3. Portalul de internet „licey.net” ()

Teme pentru acasă

  1. Unde sunt cele mai frecvente mutații ale genomului?
  2. Ce sunt organismele poliploide?
  3. Care sunt tipurile de mutații cromozomiale?

Omenirea se confruntă sumă uriașăîntrebări, dintre care multe rămân încă fără răspuns. Și cel mai apropiat de o persoană - legat de fiziologia sa. O schimbare persistentă a proprietăților ereditare ale unui organism sub influența mediului extern și intern este o mutație. De asemenea, acest factor este o parte importantă a selecției naturale, deoarece este o sursă de variabilitate naturală.

Destul de des crescătorii recurg la mutația organismelor. Știința împarte mutațiile în mai multe tipuri: genomice, cromozomiale și genice.

Genetica este cea mai comună și cu ea trebuie să se confrunte cel mai des. Constă în modificarea structurii primare și, prin urmare, a aminoacizilor citiți din ARNm. Acestea din urmă se aliniază complementar uneia dintre catenele de ADN (biosinteza proteinelor: transcripție și translație).

Numele mutației a avut inițial orice modificări spasmodice. Dar ideile moderne despre acest fenomen s-au dezvoltat abia în secolul al XX-lea. Termenul „mutație” în sine a fost introdus în 1901 de către Hugo De Vries, un botanist și genetician olandez, un om de știință ale cărui cunoștințe și observații au relevat legile lui Mendel. El a formulat conceptul modern de mutație și a dezvoltat, de asemenea, teoria mutației, dar în aceeași perioadă a fost formulată de compatriotul nostru Serghei Korzhinsky în 1899.

Problema mutațiilor în genetica modernă

Dar oamenii de știință moderni au făcut clarificări cu privire la fiecare punct al teoriei.
După cum sa dovedit, există schimbări speciale care se acumulează pe parcursul vieții generațiilor. De asemenea, a devenit cunoscut faptul că există mutații ale feței, constând într-o ușoară distorsiune a produsului original. Prevederea privind reapariția noilor trăsături biologice se aplică exclusiv mutațiilor genetice.

Este important să înțelegem că determinarea cât de dăunătoare sau benefică este depinde în mare măsură de mediul genotipic. Mulți factori de mediu sunt capabili să perturbe ordinea genelor, procesul strict stabilit de auto-reproducere.

În procesul și selecția naturală, omul a dobândit nu numai caracteristici utile, dar nu cea mai favorabilă, legată de boli. Iar specia umană plătește pentru ceea ce primește de la natură prin acumularea de semne patologice.

Cauzele mutațiilor genetice

factori mutageni. Majoritatea mutațiilor au un efect dăunător asupra organismului, încălcând trăsăturile reglementate de selecția naturală. Fiecare organism este predispus la mutație, dar sub influența factorilor mutageni, numărul acestora crește dramatic. Acești factori includ: radiații ionizante, ultraviolete, temperatură ridicată, mulți compuși ai substanțelor chimice, precum și viruși.

Factorii antimutagenici, adică factorii de protecție a aparatului ereditar, pot fi atribuiți în siguranță degenerarii codului genetic, eliminării secțiunilor inutile care nu poartă informații genetice (introni), precum și dublului caten al ADN-ului. a moleculei.

Clasificarea mutațiilor

1. duplicare. În acest caz, copiarea are loc de la o nucleotidă din lanț la un fragment al lanțului de ADN și genele în sine.
2. ştergere. În acest caz, există o pierdere a unei părți a materialului genetic.
3. Inversiunea. Cu această schimbare, o anumită zonă este rotită cu 180 de grade.
4. Inserare. Se observă inserția de la o nucleotidă în părți de ADN și genă.

LA lumea modernă ne confruntăm din ce în ce mai mult cu manifestarea unor modificări ale diferitelor semne atât la animale, cât și la om. Adesea, mutațiile excită oamenii de știință experimentați.

Exemple de mutații genetice la om

1. Progeria. Progeria este considerată a fi unul dintre cele mai rare defecte genetice. Această mutație se manifestă prin îmbătrânirea prematură a corpului. Majoritatea pacienților mor înainte de a împlini vârsta de treisprezece ani și puțini reușesc să-și salveze viața până la vârsta de douăzeci de ani. Această boală dezvoltă accidente vasculare cerebrale și boli de inimă, și de aceea, cel mai adesea, cauza morții este infarctul sau accidentul vascular cerebral.
2. Sindromul Yuner Tan (UTS). Acest sindrom este specific prin faptul că cei supuși acestuia se mișcă în patru picioare. De obicei, oamenii SYT folosesc cel mai simplu și primitiv vorbire și suferă de deficiență congenitală a creierului.
3. Hipertricoza. Se mai numește și „sindromul vârcolacului” sau „sindromul Abrams”. Acest fenomen a fost urmărit și documentat încă din Evul Mediu. Persoanele predispuse la hipertricoză se caracterizează printr-o cantitate care depășește norma, în special aceasta se aplică feței, urechilor și umerilor.
4. Imunodeficiență combinată severă. Afectați de această boală, deja la naștere, sunt lipsiți de sistemul imunitar eficient pe care îl are omul obișnuit. David Vetter, care a făcut boala faimoasă în 1976, a murit la vârsta de treisprezece ani, după o încercare nereușită de intervenție chirurgicală de întărire a sistemului imunitar.
5. sindromul Marfan. Boala este destul de comună și este însoțită de dezvoltarea disproporționată a membrelor, mobilitate excesivă a articulațiilor. Mult mai puțin obișnuită este o abatere exprimată prin fuziunea coastelor, ducând fie la bombarea, fie la scufundarea toracelui. O problemă comună pentru persoanele cu sindromul gogoșilor este curbura coloanei vertebrale.

Cauzele mutațiilor

Mutațiile sunt împărțite în spontanși induse. Mutațiile spontane apar spontan pe parcursul vieții unui organism în condiții normale. mediu inconjurator cu o frecvenţă de aproximativ - per nucleotidă per generaţie de celule .

Mutațiile induse sunt numite modificări ereditare ale genomului care apar ca urmare a anumitor efecte mutagene în condiții artificiale (experimentale) sau sub influențe negative ale mediului.

Mutațiile apar în mod constant în cursul proceselor care au loc într-o celulă vie. Principalele procese care conduc la apariția mutațiilor sunt replicarea ADN-ului, repararea afectată a ADN-ului și recombinarea genetică.

Asocierea mutațiilor cu replicarea ADN-ului

Multe modificări chimice spontane ale nucleotidelor duc la mutații care apar în timpul replicării. De exemplu, din cauza dezaminării citozinei, uracilul poate fi inclus în lanțul de ADN opus acestuia (se formează o pereche U-G în locul perechii canonice C-G). În timpul replicării ADN-ului opus uracilului, adenina este inclusă în noul lanț, se formează o pereche U-A, iar în timpul replicării următoare este înlocuită de cuplu T-A, adică are loc o tranziție (înlocuirea punctuală a unei pirimidine cu o altă pirimidină sau a unei purine cu o altă purină).

Asocierea mutațiilor cu recombinarea ADN-ului

Dintre procesele asociate cu recombinarea, încrucișarea inegală duce cel mai adesea la mutații. De obicei, apare atunci când există mai multe copii duplicate ale genei originale pe cromozom care păstrează o secvență de nucleotide similară. Ca urmare a încrucișării inegale, are loc o duplicare într-unul dintre cromozomii recombinanți și o ștergere în celălalt.

Asocierea mutațiilor cu repararea ADN-ului

Deteriorarea spontană a ADN-ului este destul de comună și astfel de evenimente au loc în fiecare celulă. Pentru a elimina consecințele unei astfel de daune, există mecanisme speciale de reparare (de exemplu, o secțiune eronată a ADN-ului este tăiată și cea originală este restaurată în acest loc). Mutațiile apar numai atunci când mecanismul de reparare din anumite motive nu funcționează sau nu poate face față eliminării daunelor. Mutațiile care apar în genele care codifică proteinele responsabile de reparare pot duce la o creștere multiplă (efect mutator) sau scădere (efect antimutator) a ratei de mutație a altor gene. Astfel, mutațiile în genele multor enzime ale sistemului de reparare prin excizie duc la o creștere bruscă a frecvenței mutațiilor somatice la om, iar aceasta, la rândul său, duce la dezvoltarea xerodermei pigmentoase și a tumorilor maligne ale tegumentului.

Mutageni

Există factori care pot crește semnificativ frecvența mutațiilor - factori mutageni. Acestea includ:

  • mutageni chimici - substanțe care provoacă mutații,
  • mutageni fizici - radiații ionizante, inclusiv radiații naturale de fond, radiații ultraviolete, temperatură ridicată etc.,
  • mutageni biologici - de exemplu retrovirusuri, retrotranspozoni.

Clasificarea mutațiilor

Există mai multe clasificări ale mutațiilor în funcție de diferite criterii. Möller a propus să împartă mutațiile în funcție de natura schimbării în funcționarea genei hipomorfă(alelele modificate acționează în aceeași direcție ca alelele de tip sălbatic; este sintetizat doar mai puțin produs proteic), amorf(o mutație arată ca o pierdere completă a funcției genei, de exemplu, o mutație albîn Drosophila) antimorfă(trăsătura mutantă se schimbă, de exemplu, culoarea unui sâmbure de porumb se schimbă de la violet la maro) și neomorf.

În literatura educațională modernă, este folosită și o clasificare mai formală, bazată pe natura modificărilor în structura genelor individuale, a cromozomilor și a genomului în ansamblu. În cadrul acestei clasificări, se disting următoarele tipuri de mutații:

  • genomic;
  • cromozomiale;
  • genetic.

Consecințele mutațiilor pentru celulă și organism

Mutațiile care afectează activitatea unei celule într-un organism multicelular duc adesea la distrugerea celulei (în special, la moarte celulară programată, apoptoză). Dacă mecanismele de apărare intra și extracelulară nu recunosc mutația și celula suferă diviziune, atunci gena mutantă va fi transmisă tuturor descendenților celulei și, cel mai adesea, duce la faptul că toate aceste celule încep să funcționeze diferit. .

În plus, frecvența de mutație a diferitelor gene și a diferitelor regiuni din cadrul aceleiași gene diferă în mod natural. Se știe, de asemenea, că organismele superioare folosesc mutații „țintite” (adică care apar în anumite regiuni ale ADN-ului) în mecanismele imunității. Cu ajutorul lor, se creează o varietate de clone de limfocite, printre care, ca urmare, există întotdeauna celule capabile să ofere un răspuns imun la o nouă boală necunoscută organismului. Limfocitele adecvate sunt selectate pozitiv, rezultând memoria imunologică. (Iuri Ceaikovski vorbește și despre alte tipuri de mutații dirijate.)