Čo je génová mutácia. Stručný popis typov mutácií. Dedičná patológia v dôsledku dedičnej variability
Zmeny v nukleotidových sekvenciách DNA.
Nekorigované zmeny v chemickej štruktúre génov, reprodukované v postupných cykloch replikácie a prejavujúce sa u potomstva vo forme nových variantov vlastností, sú tzv. génové mutácie.
Zmeny v štruktúre DNA, ktorá tvorí gén, možno rozdeliť do troch skupín. Mutácie prvej skupiny spočívajú v nahradení niektorých báz inými. Tvoria asi 20 % spontánne sa vyskytujúcich zmien génov. Druhá skupina mutácií je spôsobená posunom rámca, ku ktorému dochádza pri zmene počtu nukleotidových párov v géne. Napokon tretiu skupinu predstavujú mutácie spojené so zmenou poradia nukleotidových sekvencií v rámci génu (inverzia).
Mutácie podľa typu náhrady dusíkatých zásad. Tieto mutácie sa vyskytujú z niekoľkých špecifických dôvodov. Jednou z nich môže byť zmena v štruktúre bázy, ktorá je už obsiahnutá v špirále DNA, ku ktorej dochádza náhodou alebo pod vplyvom špecifických chemických činidiel. Ak takto zmenená forma bázy zostane nepovšimnutá opravnými enzýmami, potom počas nasledujúceho replikačného cyklu môže na seba pripojiť ďalší nukleotid. Príkladom je deaminácia cytozínu, ktorý sa spontánne alebo vplyvom kyseliny dusitej mení na uracil (obr. 3.18). Výsledný uracil, ktorý si nevšimol enzým DNA glykozyláza, sa počas replikácie spojí s adenínom, ktorý následne pripojí tymidylnukleotid. Výsledkom je, že pár C-G je v DNA nahradený párom T-A (obr. 3.19, ja). Deaminácia metylovaného cytozínu ho premieňa na tymín (pozri obrázok 3.18). Tymidylnukleotid, ktorý je prirodzenou súčasťou DNA, nie je detekovaný ako zmena opravnými enzýmami a pridáva adenylnukleotid počas ďalšej replikácie. V dôsledku toho namiesto toho páry C-G v molekule DNA sa objavuje aj pár T-A (obr. 3.19, II).
Ryža. 3.18. Spontánna deaminácia cytozínu
Ďalším dôvodom pre substitúciu báz môže byť chybné začlenenie nukleotidu nesúceho chemicky modifikovanú formu bázy alebo jej analógu do syntetizovaného reťazca DNA. Ak táto chyba zostane nepovšimnutá replikačnými a opravnými enzýmami, zmenená báza je zahrnutá do procesu replikácie, čo často vedie k nahradeniu jedného páru druhým. Príkladom toho je pridanie nukleotidu s 5-brómuracilom (5-BU), podobne ako tymidylnukleotid, k adenínu materského reťazca počas replikácie. Počas následnej replikácie sa 5-BU ľahšie viaže na seba nie adenín, ale guanín. Guanín v priebehu ďalšieho zdvojenia tvorí komplementárny pár s cytozínom. V dôsledku toho je pár A-T nahradený v molekule DNA párom G-C (obr. 3.20).
Ryža. 3. 19. Mutácie podľa typu substitúcie bázy
(deaminácia dusíkatých báz v reťazci DNA):
ja- konverzia cytozínu na uracil, nahradenie páru C-G párom T-A;
II - konverzia metylu - cytozín na tymín, nahradenie páru C-G párom T-A
Z vyššie uvedených príkladov je možné vidieť, že zmeny v štruktúre molekuly DNA podľa typu substitúcie báz sa vyskytujú buď pred alebo počas replikácie, spočiatku v jednom polynukleotidovom reťazci. Ak takéto zmeny nie sú opravené počas opravy, potom sa počas následnej replikácie stanú vlastníctvom oboch reťazcov DNA.
Ryža. 3.20. Základné substitučné mutácie
(Zahrnutie analógu dusíkatej bázy do replikácie DNA)
Dôsledkom nahradenia jedného páru komplementárnych nukleotidov iným je vytvorenie nového tripletu v nukleotidovej sekvencii DNA kódujúcej aminokyselinovú sekvenciu v peptidovom reťazci. To nemusí mať vplyv na štruktúru peptidu, ak je nový triplet „synonymom“ predchádzajúceho, t.j. bude kódovať rovnakú aminokyselinu. Napríklad aminokyselina valín je zakódovaná štyrmi tripletmi: CAA, CAG, CAT, CAC. Nahradením tretej bázy v niektorom z týchto tripletov sa nezmení jeho význam (degenerácia genetického kódu).
V prípade, že novovzniknutý triplet kóduje inú aminokyselinu, mení sa štruktúra peptidového reťazca a vlastnosti zodpovedajúceho proteínu. V závislosti od charakteru a miesta náhrady sa špecifické vlastnosti proteínu menia v rôznej miere. Sú známe prípady, kedy nahradenie len jednej aminokyseliny v peptide výrazne ovplyvní vlastnosti proteínu, čo sa prejaví zmenou komplexnejších znakov. Príkladom je zmena vlastností ľudského hemoglobínu pri kosáčikovitej anémii (obr. 3.21). V takomto hemoglobíne-(HbS) (na rozdiel od normálneho HbA) - v p-globínových reťazcoch na šiestej pozícii je kyselina glutámová nahradená valínom. Je to dôsledok nahradenia jednej z báz v trojici, ktorá šifruje kyselina glutámová(CTT alebo CTC). V dôsledku toho sa objaví trojitý kódovací valín (CAT alebo CAC). V tomto prípade nahradenie jednej aminokyseliny v peptide výrazne mení vlastnosti globínu, ktorý je súčasťou hemoglobínu (klesá jeho schopnosť viazať sa na 02), u človeka sa objavia príznaky kosáčikovitej anémie.
V niektorých prípadoch môže nahradenie jednej bázy inou viesť k objaveniu sa jedného z nezmyselných tripletov (ATT, ATC, ACT), ktorý nekóduje žiadnu aminokyselinu. Dôsledkom takejto náhrady bude prerušenie syntézy peptidového reťazca. Odhaduje sa, že nukleotidové substitúcie v jednom triplete vedú v 25 % prípadov k vytvoreniu synonymných tripletov; v 2-3 nezmyselných tripletoch, v 70-75% - k výskytu skutočných génových mutácií.
Substitučné mutácie báz teda môžu vzniknúť ako výsledok spontánnych zmien v štruktúre báz v jednom z reťazcov už existujúcej dvojzávitnice DNA, ako aj počas replikácie v novo syntetizovanom reťazci. Ak sa tieto zmeny počas opravy nekorigujú (alebo naopak nastanú počas opravy), zafixujú sa v oboch reťazcoch a následne sa budú reprodukovať v ďalších replikačných cykloch. Preto je dôležitým zdrojom takýchto mutácií porušenie procesov replikácie a opravy.
Mutácie s posunom v čítacom rámci. Tento typ mutácie tvorí významnú časť spontánnych mutácií. Vyskytujú sa v dôsledku straty alebo inzercie jedného alebo viacerých párov komplementárnych nukleotidov do nukleotidovej sekvencie DNA. Väčšina študovaných rámcových mutácií sa našla v sekvenciách pozostávajúcich z identických nukleotidov.
Zmena v počte nukleotidových párov v reťazci DNA je uľahčená účinkami na genetický materiál určitých chemických látok ako sú akridínové zlúčeniny. Deformáciou štruktúry dvojzávitnice DNA vedú k vloženiu ďalších báz alebo ich strate pri replikácii. Príkladom sú mutácie získané vo fágu T4 pri vystavení proflavínu. Spočívajú v zahrnutí alebo odstránení len jedného nukleotidového páru. Dôležitým dôvodom zmeny počtu nukleotidových párov v géne podľa typu veľkých delení (spadov) môže byť röntgenové ožiarenie. U ovocnej mušky je napríklad známa mutácia v géne, ktorý riadi farbu oka, ktorá je spôsobená ožiarením a pozostáva z delenia asi 100 párov nukleotidov.
Ryža. 3.21. Pleiotropný účinok substitúcie jednej aminokyseliny v β-reťazci ľudského hemoglobínu vedúci k rozvoju kosáčikovitej anémie
Veľký počet mutácií podľa typu inzertov vzniká v dôsledku zahrnutia mobilných genetických prvkov do nukleotidovej sekvencie - transpozóny. transpozóny - ide o pomerne dlhé nukleotidové sekvencie zabudované do genómov eu- a prokaryotických buniek, ktoré sú schopné spontánne meniť svoju polohu (pozri časť 3.6.4.3). S určitou pravdepodobnosťou môže dôjsť k inzercii a deleniu v dôsledku rekombinačných chýb s nerovnakým intragénnym krížením (obr. 3.22).
Ryža. 3.22. Frameshift mutácie (nerovnaká výmena s intragénnym prekrížením):
ja- zlomy alelových génov v rôznych oblastiach a výmena fragmentov medzi nimi;
II- strata 3. a 4. páru nukleotidov, posun v čítacom rámci;
III- zdvojenie 3. a 4. páru nukleotidov, posun čítacieho rámca
Ryža. 3.23. Dôsledok zmeny počtu nukleotidových párov v molekule DNA
Posun čítacieho rámca v dôsledku inzercie jedného nukleotidu do kodogénneho reťazca vedie k zmene zloženia peptidu v ňom zakódovaného.
Pri kontinuite čítania a neprekrývaní sa genetického kódu vedie zmena počtu nukleotidov spravidla k posunu čítacieho rámca a zmene významu biologickej informácie zaznamenanej v danej sekvencii DNA (obr. 3.23). Ak je však počet vložených alebo stratených nukleotidov násobkom troch, posun rámcov nemusí nastať, ale bude mať za následok zahrnutie ďalších aminokyselín alebo stratu niektorých z nich z polypeptidového reťazca. Možným dôsledkom posunu rámca je výskyt nezmyselných tripletov, čo vedie k syntéze skrátených peptidových reťazcov.
Mutácie podľa typu inverzie nukleotidových sekvencií v géne. K tomuto typu mutácie dochádza v dôsledku otočenia segmentu DNA o 180°. Zvyčajne tomu predchádza vytvorenie slučky molekulou DNA, v rámci ktorej replikácia prebieha opačným smerom ako tá správna.
V rámci obrátenej oblasti je čítanie informácií narušené, v dôsledku čoho sa mení aminokyselinová sekvencia proteínu.
Mutácie- pretrvávajúce zmeny v genetickom aparáte, ktoré sa vyskytujú náhle a vedú k zmenám niektorých dedičných vlastností organizmu. Základy doktríny mutácie položil holandský botanik a genetik De Vries (1848-1935), ktorý tento termín navrhol. Hlavné ustanovenia teórie mutácií sú:
■ mutácie sa vyskytujú náhle;
■ zmeny spôsobené mutáciami sú stabilné a možno ich zdediť;
■ mutácie nie sú riadené, to znamená, že môžu byť prospešné, škodlivé alebo neutrálne pre organizmy;
■ rovnaké mutácie sa môžu vyskytovať opakovane;
■ schopnosť vytvárať mutácie ε je univerzálnou vlastnosťou všetkých živých organizmov.
Mutácie podľa typu buniek, v ktorých dochádza k zmenám:
generatívny - vznikajú v zárodočných bunkách a dedia sa pri pohlavnom rozmnožovaní;
somatická - vznikajú v nepohlavných bunkách a dedia sa počas vegetatívneho alebo nepohlavného rozmnožovania.
Mutácie vplyvom na životnú aktivitu:
smrteľné - spôsobiť smrť organizmov ešte pred okamihom narodenia alebo pred nástupom schopnosti rozmnožovania;
subletálny - znížiť životaschopnosť jednotlivcov;
neutrálny - za normálnych podmienok neovplyvňujú životaschopnosť organizmov.
Mutácie za zmenami v dedičnom aparáte
Génové mutácie - pretrvávajúce zmeny v jednotlivých génoch spôsobené porušením nukleotidovej sekvencie v molekulách nukleových kyselín. Tieto mutácie vznikajú v dôsledku straty určitých nukleotidov, objavenia sa ďalších a zmeny v poradí ich usporiadania. Porušenia v štruktúre DNA vedú k mutáciám iba vtedy, keď nedôjde k oprave.
Rôzne génové mutácie:
1 ) dominantný, subdominantný /(prejavuje sa čiastočne) a recesívny
2 ) strata nukleotidov(vymazanie), zdvojenie nukleotidov(duplikácie), preusporiadanie nukleotidov(inverzia), zmena páru báz(prechody a prechody).
Význam génových mutácií spočíva v tom, že tvoria väčšinu mutácií, s ktorými je spojená evolúcia. organický svet a výber. Tiež génové mutácie sú príčinou takej skupiny dedičných chorôb, ako sú gény. Genetické choroby sú spôsobené pôsobením mutantného génu a ich patogenéza je spojená s produktmi jedného génu (absencia proteínu, enzýmu alebo štrukturálne poruchy). Príkladom génových chorôb je hemofília, farbosleposť, albinizmus, fenylketonúria, galaktozémia, kosáčikovitá anémia atď.
Chromozomálne mutácie (aberácie) - ide o mutácie vyplývajúce z preskupenia chromozómov. Sú dôsledkom rozpadu chromozómov s tvorbou fragmentov, ktoré sa potom spájajú. Môžu sa vyskytovať tak v rámci toho istého chromozómu, ako aj medzi homológnymi a nehomologickými chromozómami.
Rôzne chromozomálne mutácie:
■ chyba (vymazanie) vzniká v dôsledku straty určitého miesta chromozómom;
■ zdvojnásobenie (duplicita) je spojená so zahrnutím extra duplikujúceho sa segmentu chromozómu;
■ zvrat (inverzia) sa pozoruje, keď sa chromozómy zlomia a rozvinú miesto o 180 °;
■ prevod (premiestnenie) - úsek chromozómu jedného páru je pripojený k nehomologickému chromozómu.
Chromozomálne mutácie spôsobujú najmä závažné anomálie, ktoré sú nezlučiteľné so životom (nedostatok a zvrat), sú hlavným zdrojom nárastu génov (zdvojenie) a zvyšujú variabilitu organizmov v dôsledku génovej rekombinácie (prenosu).
Genomické mutácie sú mutácie spojené so zmenou počtu sád chromozómov. Hlavné typy genómových mutácií sú:
1) polyploidia - zvýšenie počtu chromozómových sád;
2) zníženie počtu chromozómových sád;
3) aneuploidia (alebo heteroploidia) - zmena počtu chromozómov jednotlivých párov
polysémia - zvýšenie počtu chromozómov o jeden - trizómiu, o dva (tetrasómia) alebo viac chromozómov;
monozómia - zníženie počtu chromozómov o jeden;
nulatómia - úplná absencia jedného páru chromozómov.
Genómová mutácia je jedným z mechanizmov speciácie (polyploidia). používajú sa na vytvorenie polyploidných odrôd, ktoré sú produktívnejšie, na získanie foriem, ktoré sú homozygotné pre všetky gény (zníženie počtu sád chromozómov). Genomické mutácie znižujú životaschopnosť organizmov, spôsobujú takú skupinu dedičných chorôb ako chromozomálne. Chromozomálne choroby - ide o dedičné ochorenia spôsobené kvantitatívnymi (polyploidie, aneuploidie) alebo štrukturálnymi (delécie, inverzie a pod.) preskupeniami chromozómov (napríklad syndróm „mačacieho plaču“ (46, 5), Downov syndróm (47, 21+), Edwards syndróm (47 ,18+), Turnerov syndróm (45, XO), Patauov syndróm (47,13+), Klinefelterov syndróm (47, XXY) atď.).
Dedičná informácia bunky je zaznamenaná vo forme nukleotidovej sekvencie DNA. Existujú mechanizmy na ochranu DNA pred vonkajšími vplyvmi, aby nedošlo k poškodeniu genetickej informácie, avšak takéto porušenia sa vyskytujú pravidelne, tzv. mutácie.
Mutácie- zmeny, ktoré vznikli v genetickej informácii bunky, tieto zmeny môžu mať rôzny rozsah a delia sa na typy.
Typy mutácií
Genomické mutácie- zmeny týkajúce sa počtu celých chromozómov v genóme.
Chromozomálne mutácie- zmeny týkajúce sa oblastí v rámci toho istého chromozómu.
Génové mutácie- zmeny vyskytujúce sa v rámci jedného génu.
V dôsledku genómových mutácií dochádza k zmene počtu chromozómov v rámci genómu. Je to spôsobené poruchou deliaceho vretienka, takže homológne chromozómy sa nerozchádzajú do rôznych pólov bunky.
Výsledkom je, že jedna bunka získa dvakrát toľko chromozómov, ako by mala (obr. 1):
Ryža. 1. Genomická mutácia
Haploidná sada chromozómov zostáva rovnaká, mení sa len počet sád homológnych chromozómov (2n).
V prírode sú takéto mutácie často fixované v potomstve, vyskytujú sa najčastejšie v rastlinách, ale aj hubách a riasach (obr. 2).
Ryža. 2. Vyššie rastliny, huby, riasy
Takéto organizmy sa nazývajú polyploidné, polyploidné rastliny môžu obsahovať tri až sto haploidných súborov. Na rozdiel od väčšiny mutácií polyploidia telu najčastejšie prospieva, polyploidní jedinci sú väčší ako normálni. Mnohé kultivary rastlín sú polyploidné (obr. 3).
Ryža. 3. Polyploidné plodiny
Človek môže umelo vyvolať polyploidiu ovplyvnením rastlín kolchicínom (obr. 4).
Ryža. 4. Kolchicín
Kolchicín ničí vlákna vretienka a vedie k tvorbe polyploidných genómov.
Niekedy pri delení môže dôjsť k non-disjunkcii v meióze nie u všetkých, ale len u niektorých chromozómov, takéto mutácie sa nazývajú aneuploidné. Napríklad pre človeka je charakteristická mutácia trizómie 21: v tomto prípade sa dvadsiaty prvý pár chromozómov nerozchádza, v dôsledku čoho dieťa nedostane dva dvadsiate prvé chromozómy, ale tri. To vedie k rozvoju Downovho syndrómu (obr. 5), v dôsledku ktorého je dieťa mentálne a telesne postihnuté a sterilné.
Ryža. 5. Downov syndróm
Rozmanitosťou genómových mutácií je aj rozdelenie jedného chromozómu na dva a splynutie dvoch chromozómov do jedného.
Chromozomálne mutácie sú rozdelené do typov:
- vymazanie- strata chromozómového segmentu (obr. 6).
Ryža. 6. Vymazanie
- duplicita- duplikácia niektorej časti chromozómov (obr. 7).
Ryža. 7. Duplikácia
- inverzia- rotácia chromozómovej oblasti o 180 0, v dôsledku čoho sú gény v tejto oblasti umiestnené v opačnom poradí oproti norme (obr. 8).
Ryža. 8. Inverzia
- premiestnenie- presun akejkoľvek časti chromozómu na iné miesto (obr. 9).
Ryža. 9. Translokácia
Pri deléciách a duplikáciách sa mení celkové množstvo genetického materiálu, miera fenotypovej manifestácie týchto mutácií závisí od veľkosti zmenených oblastí, ako aj od toho, ako dôležité gény sa do týchto oblastí dostali.
Pri inverziách a translokáciách sa množstvo genetického materiálu nemení, mení sa len jeho umiestnenie. Takéto mutácie sú evolučne nevyhnutné, keďže mutanti sa už často nemôžu krížiť s pôvodnými jedincami.
Bibliografia
- Mamontov S.G., Zakharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I. Biológia, 11. ročník. Všeobecná biológia. úroveň profilu. - 5. vydanie, stereotypné. - Drop, 2010.
- Beljajev D.K. Všeobecná biológia. Základná úroveň. - 11. vydanie, stereotypné. - M.: Vzdelávanie, 2012.
- Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Všeobecná biológia, ročníky 10-11. - M.: Drop, 2005.
- Agafonova I.B., Zakharova E.T., Sivoglazov V.I. Biológia 10-11 trieda. Všeobecná biológia. Základná úroveň. - 6. vyd., dod. - Drop, 2010.
- Internetový portál "genetics.prep74.ru" ()
- Internetový portál "shporiforall.ru" ()
- Internetový portál "licey.net" ()
Domáca úloha
- Kde sú mutácie genómu najčastejšie?
- Čo sú to polyploidné organizmy?
- Aké sú typy chromozomálnych mutácií?
Ľudstvo čelí obrovské množstvo otázky, z ktorých mnohé stále zostávajú nezodpovedané. A človeku najbližšie - súvisí s jeho fyziológiou. Pretrvávajúca zmena dedičných vlastností organizmu pod vplyvom vonkajšieho a vnútorného prostredia je mutácia. Taktiež je tento faktor dôležitou súčasťou prírodného výberu, pretože je zdrojom prirodzenej variability.
Pomerne často sa chovatelia uchyľujú k mutácii organizmov. Veda delí mutácie na niekoľko typov: genómové, chromozomálne a génové.
Genetická je najbežnejšia a práve s ňou sa človek musí stretávať najčastejšie. Spočíva v zmene primárnej štruktúry, a teda aminokyselín načítaných z mRNA. Posledne menované sa zoraďujú komplementárne k jednému z reťazcov DNA (biosyntéza proteínov: transkripcia a translácia).
Názov mutácie mal spočiatku nejaké kŕčovité zmeny. Moderné predstavy o tomto fenoméne sa však rozvinuli až v 20. storočí. Samotný pojem „mutácia“ zaviedol v roku 1901 Hugo De Vries, holandský botanik a genetik, vedec, ktorého poznatky a pozorovania odhalili Mendelove zákony. Bol to on, kto sformuloval moderný koncept mutácie a tiež vyvinul teóriu mutácií, ale približne v rovnakom období ju sformuloval náš krajan Sergej Korzhinsky v roku 1899.
Problém mutácií v modernej genetike
Moderní vedci však objasnili každý bod teórie.
Ako sa ukázalo, existujú zvláštne zmeny, ktoré sa hromadia počas života generácií. Tiež sa zistilo, že existujú tvárové mutácie, ktoré spočívajú v miernom skreslení pôvodného produktu. Ustanovenie o opätovnom objavení sa nových biologických znakov sa vzťahuje výlučne na génové mutácie.
Je dôležité pochopiť, že určenie toho, aké škodlivé alebo prospešné to je, závisí vo veľkej miere od genotypového prostredia. Mnoho faktorov prostredia je schopných narušiť usporiadanosť génov, prísne stanovený proces ich samoreprodukcie.
V procese a prirodzenom výbere človek získal nielen užitočné funkcie, ale nie najpriaznivejšie, súvisiace s chorobami. A ľudský druh platí za to, čo dostáva od prírody hromadením patologických znakov.
Príčiny génových mutácií
mutagénne faktory. Väčšina mutácií má škodlivý vplyv na telo, porušuje vlastnosti regulované prirodzeným výberom. Každý organizmus je predisponovaný k mutácii, ale pod vplyvom mutagénnych faktorov sa ich počet dramaticky zvyšuje. Medzi tieto faktory patria: ionizujúce, ultrafialové žiarenie, zvýšená teplota, mnohé zlúčeniny chemikálií, ako aj vírusy.
Degeneráciu genetického kódu, odstránenie nepotrebných úsekov, ktoré nenesú genetickú informáciu (intróny), ako aj dvojvlákno DNA molekuly možno bezpečne pripísať antimutagénnym faktorom, teda faktorom chrániacim dedičný aparát.
Klasifikácia mutácií
1. duplicita. V tomto prípade dochádza ku kopírovaniu z jedného nukleotidu v reťazci do fragmentu reťazca DNA a samotných génov.
2. vymazanie. V tomto prípade dochádza k strate časti genetického materiálu.
3. Inverzia. Pri tejto zmene sa určitá oblasť otočí o 180 stupňov.
4. Vkladanie. Pozoruje sa inzercia z jedného nukleotidu do častí DNA a génu.
V modernom svetečoraz častejšie sa stretávame s prejavmi zmien rôznych znakov tak u zvierat, ako aj u ľudí. Mutácie často vzrušujú skúsených vedcov.
Príklady génových mutácií u ľudí
1. Progéria. Progéria je považovaná za jednu z najvzácnejších genetických chýb. Táto mutácia sa prejavuje predčasným starnutím organizmu. Väčšina pacientov zomiera pred dovŕšením trinásteho roku života a málokomu sa podarí zachrániť si život do dvadsiatky. Pri tejto chorobe dochádza k mŕtviciam a srdcovým chorobám, a preto je príčinou smrti najčastejšie infarkt alebo mozgová príhoda.
2. Yuner Tan syndróm (UTS). Tento syndróm je špecifický tým, že osoby, ktoré sú mu vystavené, sa pohybujú po štyroch. Ľudia so SYT zvyčajne používajú najjednoduchšiu, primitívnu reč a trpia vrodeným nedostatkom mozgu.
3. Hypertrichóza. Nazýva sa aj „syndróm vlkolaka“ alebo „Abramsov syndróm“. Tento jav bol vysledovaný a zdokumentovaný už od stredoveku. Ľudia náchylní na hypertrichózu sa vyznačujú množstvom presahujúcim normu, najmä to platí pre tvár, uši a ramená.
4. Ťažká kombinovaná imunodeficiencia. Postihnutí touto chorobou sú už pri narodení zbavení účinného imunitného systému, ktorý má bežný človek. David Vetter, ktorý túto chorobu preslávil v roku 1976, zomrel ako trinásťročný po neúspešnom pokuse o operáciu na posilnenie imunity.
5. Marfanov syndróm. Ochorenie je pomerne časté a je sprevádzané neúmerným vývojom končatín, nadmernou pohyblivosťou kĺbov. Oveľa menej častá je odchýlka vyjadrená fúziou rebier, čo má za následok buď vydutie alebo pokles hrudníka. Častým problémom ľudí so syndrómom šišky je zakrivenie chrbtice.
Príčiny mutácií
Mutácie sa delia na spontánny a vyvolané. Spontánne mutácie sa vyskytujú spontánne počas celého života organizmu za normálnych podmienok. životné prostredie s frekvenciou približne na nukleotid na generáciu bunky.
Indukované mutácie nazývame dedičné zmeny v genóme, ku ktorým dochádza v dôsledku určitých mutagénnych účinkov v umelých (experimentálnych) podmienkach alebo pri nepriaznivých vplyvoch prostredia.
Mutácie sa objavujú neustále v priebehu procesov prebiehajúcich v živej bunke. Hlavnými procesmi vedúcimi k výskytu mutácií sú replikácia DNA, narušená oprava DNA a genetická rekombinácia.
Asociácia mutácií s replikáciou DNA
Výsledkom mnohých spontánnych chemických zmien v nukleotidoch sú mutácie, ktoré sa vyskytujú počas replikácie. Napríklad v dôsledku deaminácie cytozínu môže byť uracil zahrnutý do reťazca DNA oproti nemu (namiesto kanonického páru C-G sa vytvorí pár U-G). Keď sa DNA replikuje opačným uracilom, adenín sa začlení do nového reťazca, vytvorí sa pár UA a pri ďalšej replikácii sa nahradí párom TA, čiže dôjde k prechodu (bodové nahradenie pyrimidínu iným pyrimidínom alebo purínom s ďalší purín).
Asociácia mutácií s rekombináciou DNA
Z procesov spojených s rekombináciou vedie nerovnomerné kríženie najčastejšie k mutáciám. Zvyčajne sa vyskytuje, keď je na chromozóme niekoľko duplikovaných kópií pôvodného génu, ktoré si zachovávajú podobnú nukleotidovú sekvenciu. V dôsledku nerovnakého prekríženia dochádza v jednom z rekombinantných chromozómov k duplikácii a v druhom k delécii.
Asociácia mutácií s opravou DNA
Spontánne poškodenie DNA je celkom bežné a takéto udalosti sa dejú v každej bunke. Na odstránenie následkov takéhoto poškodenia existujú špeciálne opravné mechanizmy (napríklad sa vyreže chybný úsek DNA a na tomto mieste sa obnoví pôvodný). K mutáciám dochádza len vtedy, keď opravný mechanizmus z nejakého dôvodu nefunguje alebo si nevie poradiť s odstránením poškodenia. Mutácie, ktoré sa vyskytujú v génoch kódujúcich proteíny zodpovedné za opravu, môžu viesť k viacnásobnému zvýšeniu (účinok mutátora) alebo zníženiu (účinok antimutátora) v rýchlosti mutácií iných génov. Mutácie v génoch mnohých enzýmov systému na opravu excízie teda vedú k prudkému zvýšeniu frekvencie somatických mutácií u ľudí, čo zase vedie k rozvoju xeroderma pigmentosum a malígnym nádorom kože.
Mutagény
Existujú faktory, ktoré môžu výrazne zvýšiť frekvenciu mutácií – mutagénne faktory. Tie obsahujú:
- chemické mutagény – látky, ktoré spôsobujú mutácie,
- fyzikálne mutagény – ionizujúce žiarenie vrátane prirodzeného žiarenia pozadia, ultrafialové žiarenie, vysoká teplota atď.
- biologické mutagény - napríklad retrovírusy, retrotranspozóny.
Klasifikácia mutácií
Existuje niekoľko klasifikácií mutácií podľa rôznych kritérií. Möller navrhol rozdeliť mutácie podľa charakteru zmeny vo fungovaní génu na hypomorfný(zmenené alely pôsobia rovnakým smerom ako alely divokého typu; syntetizuje sa len menej proteínového produktu), amorfný(mutácia vyzerá ako úplná strata funkcie génu, napríklad mutácia biely v Drosophila) antimorfný(zmutovaná črta sa mení, napr. farba kukuričného zrna sa mení z fialovej na hnedú) a neomorfný.
V modernej náučnej literatúre sa používa aj formálnejšia klasifikácia založená na povahe zmien v štruktúre jednotlivých génov, chromozómov a genómu ako celku. V rámci tejto klasifikácie sa rozlišujú tieto typy mutácií:
- genomický;
- chromozomálne;
- genetické.
Dôsledky mutácií pre bunku a organizmus
Mutácie, ktoré zhoršujú aktivitu bunky v mnohobunkovom organizme, často vedú k deštrukcii bunky (najmä k programovanej bunkovej smrti, apoptóze). Ak intra- a extracelulárne obranné mechanizmy nerozpoznajú mutáciu a bunka prejde delením, potom sa mutantný gén prenesie na všetkých potomkov bunky a najčastejšie to vedie k tomu, že všetky tieto bunky začnú fungovať inak. .
Okrem toho sa prirodzene líši frekvencia mutácií rôznych génov a rôznych oblastí v rámci toho istého génu. Je tiež známe, že vyššie organizmy využívajú „cielené“ (t. j. vyskytujúce sa v určitých oblastiach DNA) mutácie v mechanizmoch imunity. S ich pomocou sa vytvárajú rôzne klony lymfocytov, medzi ktorými sa v dôsledku toho vždy nájdu bunky schopné poskytnúť imunitnú odpoveď na nové, telu neznáme ochorenie. Vhodné lymfocyty sú pozitívne selektované, čo vedie k imunologickej pamäti. (Jurij Čajkovskij hovorí aj o iných typoch riadených mutácií.)
