Геномные мутации.

Геномные мутации - это мутации, которые приводят к добавлению либо утрате одной, нескольких или полного гаплоидного набора хромосом (рис. 118, Б). Разные виды геномных мутаций называют гетероплоидией и полиплоидией.

Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом. У полиплоидных организмов гаплоидный набор хромосом n в клетках повторяется не 2, как у диплоидов, а значительно большее число раз (3n, 4п, 5п и до 12n). Полиплоидия - следствие нарушения хода митоза или мейоза: при разрушении веретена деления удвоившиеся хромосомы не расходятся, а остаются внутри неразделившейся клетки. В результате возникают гаметы с числом хромосом 2n. При слиянии такой гаметы с нормальной (n) потомок будет иметь тройной набор хромосом. Если геномная мутация происходит не в половых, а в соматических клетках, то в организме возникают клоны (линии) полиплоидных клеток. Нередко темпы деления этих клеток опережают темпы деления нормальных диплоидных клеток (2n). В этом случае быстро делящаяся линия полиплоидных клеток образует злокачественную опухоль. Если она не будет удалена или разрушена, то за счет быстрого деления полиплоидные клетки вытеснят нормальные. Так развиваются многие формы рака.

Анеуплоидия — наследственное изменение, при котором число хромосом в клетках не кратно основному набору. Может выражаться, например, в наличии добавочной хромосомы или в нехватке какой-либо хромосомы. Анеуплоидия может возникнуть, если в анафазе I мейоза гомологичные хромосомы одной или нескольких пар не разойдутся. В этом случае оба члена пары направляются к одному и тому же полюсу клетки, и тогда мейоз приводит к образованию гамет, содержащих на одну или несколько хромосом больше или меньше, чем в норме. Это явление известно под названием нерасхождение.

29. Структурные перестройки хромосом: виды, механизмы образования. Делеции, дупликации, инверсии, инсерции, транслокации.

хромосомные аберрации, тип мутаций, которые изменяют структуру хромосом. Возникают спонтанно, но чаще под влиянием мутагенов. Различают Хромосомные Перестройки затрагивающие одну хромосому — делеции, дефишенси (концевые нехватки хромосом), дупликации, инверсии, и межхромосомные перестройки — транслокации, в основе которых лежит обмен участками между негомологичными хромосомами. Особые типы X. п. представляют собой -«слияние» негомологичных хромосом (т. н. робертсоновские транслокации — образование одной метацентрической хромосомы при объединении двух акроцентрических хромосом в области центромеры), образование двух негомологичных хромосом с центромерами из одной (т. н. изохромосомы, получающиеся вследствие разрыва мета- или субметацентрической хромосомы в области центромеры и имеющие затем одинаковые плечи) и образование кольцевых хромосом из нормальных «палочковидных». X. п. могут вызывать изменение морфологических признаков организма, напр. у дрозофилы один из мутантных фенотипов (уменьшение числа фасеток глаза) обусловлен дупликацией участка Х-хромосомы, другой (вырезки на крыльях) — нехваткой участка этой же хромосомы, снижение жизнеспособности, а иногда и гибель организма (гомозиготы по X. п. часто нежизнеспособны). X. п. играют определённую роль в эволюционном процессе (важное значение приписывают дупликациям и инверсиям участков хромосом, робертсонов-ским транслокациям). С различными целями X. п. используют в генетическом анализе (напр., делеции — для картирования мутантных аллелей нормальных генов). Анализ частоты X. п. в культуре клеток при действии изучаемого фактора позволяет быстро оценить его мутагенность. Как правило, X. п. выявляют и анализируют цитологически (хотя существуют генетические методы их исследования).

Делеции (от лат. deletio — уничтожение) — хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка хромосомы. Делеция может быть следствием разрыва хромосомы или результатом неравного кроссинговера. По положению утерянного участка хромосомы делеции классифицируют на внутренние (интерстициальные) и концевые (терминальные).

Дупликация (лат. duplicatio — удвоение) — разновидность хромосомных перестроек, при которой участок хромосомы оказывается удвоенным. Может произойти в результате неравного кроссинговера, ошибки при гомологичной рекомбинации, ретротранспозиции

Инверсия — изменение структуры хромосомы, вызванное поворотом на 180° одного из внутренних её участков.

Инсерция - тип хромосомной перестройки, заключающийся в появлении вставки в каком-либо участке нуклеотидной последовательности.

Транслока́ ция — тип хромосомных мутаций, при которых происходит перенос участка хромосомы на негомологичную хромосому. Отдельно выделяют реципрокные транслокации, при которых происходит взаимный обмен участками между хромосомами, и Робертсоновские транслокации, или центрические слияния, при которых происходит слияние акроцентрических хромосом с полной или частичной утратой материала коротких плеч.

30. Генные мутации: транзиции, трансверсии, сдвиг рамки считывания, нонсенс -, миссенс - и сейсменс - мутации.

Нейтральная мутации (молчащая мутация) — мутация не имеет фенотипи-ческого выражения (например, в результате вырожденности генетического кода).

Миссенс-мутация — замена нуклеотида в кодирующей части гена — приводит к замене аминокислоты в полипептиде.

Нонсенс-мутация — замена нуклеотида в кодирующей части гена — приводит к образованию кодона-терминатора (стоп-кодона) и прекращению трансляции.

Регуляторная мутация — мутация в 5'- или З'-нетранслируемых областях гена, такая мутация нарушает экспрессию гена.

Динамические мутации — мутации, обусловленные увеличением числа три-нуклеотидных повторов в функционально значимых частях гена. Такие мутации могут привести к торможению или блокаде транскрипции, приобретению белковыми молекулами свойств, нарушающих их нормальный метаболизм.

Сейменс-мутация вырожденный кодон замещается на другой. поскольку нас 20 аминокислот, а число кодонов 3^4=64, следовательно несколько кодонов выделяет одну аминокислоту -вырожденность кодонов и замена одного вырожденного кодона на другой вырожденный кодон не приводит к изменению белка

сдвиг рамки считывания- вставка или выпадение нескольких нуклиновых кислот, что приводит к изменению во всей дальнейшей последовательности кодонов

Транзиции - тип мутаций, заключающихся в замене азотистого основания в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). При Т. одно пуриновое основание заменяется на др. пуриновое (аденин на тимин, или наоборот), а пиримидиновое основание на др. пиримидиновое (гуанин на цитозин, или наоборот).

Трансверсии - тип мутаций, заключающихся в замене азотистого основания в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). При Т. пуриновое основание (аденин, тимин) заменяется пиримидиновым (гуанин, цитозин) или пиримидиновое основание — пуриновым.

31.Физические, химические и биологические мутагены

Мутагены - физические, химические и биологические факторы, вызывающие мутации - стойкие наследственные изменения, нарушения в структуре генов, структуре и количестве хромосом.