Kromosomska motnja. Spremembe strukturne organizacije kromosomov. Kromosomske mutacije

Vse mutacije, povezane s spremembo števila in kromosomske strukturelahko razdelimo v tri skupine:

Kromosomske aberacije zaradi sprememb v strukturi kromosomov,

Genomske mutacije, ki jih povzroča sprememba števila kromosomov,

· Mixoploidija - mutacije zaradi prisotnosti različnih kromosomskih sklopov celičnih klonov.

Kromosomske aberacije. Kromosomske aberacije (kromosomske mutacije) so spremembe v strukturi kromosomov. Praviloma so posledica neenakega prehajanja v mejozi. Kromosomske aberacije povzročajo tudi prelomi kromosomov, ki jih povzročajo ionizirajoča sevanja, nekateri kemični mutageni, virusi in drugi mutageni dejavniki. Kromosomske aberacije so lahko neuravnotežene in uravnotežene.

Z neuravnoteženimi mutacijami pride do izgube ali povečanja genskega materiala, spremeni se število genov ali njihova aktivnost. To vodi do spremembe fenotipa.

Kromosomske preureditve, ki ne vodijo do spremembe genov ali njihove aktivnosti in ne spremenijo fenotipa, se imenujejo uravnotežene. Vendar kromosomska aberacija moti konjugacijo in prehajanje kromosomov v mejozi, kar povzroči gamete z neuravnoteženimi kromosomskimi mutacijami. Nosilci uravnoteženih kromosomskih aberacij imajo lahko neplodnost, visoko incidenco spontanih splavov in veliko tveganje za otroke s kromosomskimi boleznimi.

Razlikujejo se naslednje vrste kromosomskih mutacij

1. Delecija ali pomanjkanje je izguba kromosomskega odseka.

2. Podvajanje - podvajanje odseka kromosoma.

3. Inverzija - rotacija kromosomskega odseka za 180 0 (v enem od odsekov kromosoma se geni nahajajo v zaporedju, ki je nasprotno običajnemu). Če se zaradi inverzije količina kromosomskega materiala ne spremeni in ni nobenega položaja, potem so posamezniki fenotipsko zdravi. Pogosto najdemo pericentrično inverzijo kromosoma 9, kar ne vodi do spremembe fenotipa. Z drugimi inverzijami lahko pride do motenj konjugacije in križanja, kar vodi do prekinitev kromosomov in nastanka neuravnoteženih spolnih celic.

4. Obročasti kromosom - nastane, ko se izgubita dva telomerna fragmenta. Lepljivi konci kromosoma se združijo in tvorijo obroč.

Ta mutacija je lahko uravnotežena ali neuravnotežena (odvisno od količine izgubljenega kromosomskega materiala).

5. Izokromosomi - izguba enega kraka kromosoma in podvajanje drugega. Kot rezultat nastane metacentrični kromosom z dvema enakima krakoma. Izokromosom vzdolž dolge roke kromosoma X je pogostejši. Kariotip je zapisan: 46, X, i (Xq). Izokromosom X opazimo v 15% vseh primerov sindroma Shereshevsky-Turner.

6. Translokacija - prenos kromosomskega odseka v nehomologni kromosom v drugo vezno skupino. Obstaja več vrst premestitev:

a) Vzajemne translokacije - medsebojna izmenjava regij med dvema nehomolognima kromosomoma.

V populacijah je pogostnost vzajemnih translokacij 1: 500. Iz nejasnih razlogov je vzajemna translokacija pogostejša in vključuje dolge krake kromosomov 11 in 22. Nosilci uravnoteženih vzajemnih translokacij pogosto spontano splavijo ali rodijo otroke z več prirojenimi malformacijami. Genetsko tveganje pri nosilcih takšnih translokacij znaša od 1 do 10%.

b) Nevzajemne translokacije (transpozicije) - premik dela kromosoma znotraj istega kromosoma ali v drug kromosom brez medsebojne izmenjave.

c) posebna vrsta premestitve - robertsonovske premestitve (ali centrične združitve).

Opazimo ga med katerima koli akrocentričnimi kromosomi iz skupine D (13, 14 in 15 parov) in G (21 in 22 parov). S centrično fuzijo dva homologna ali nehomologna kromosoma izgubita kratka kraka in eno centromero, dolga kraka pa sta povezana. Namesto dveh kromosomov nastane eden, ki vsebuje genski material dolgih krakov dveh kromosomov. Tako so nosilci Robertsonovih translokacij zdravi, vendar imajo večjo pogostost spontanih splavov in veliko tveganje za otroke s kromosomskimi boleznimi. Pogostost robertsonskih translokacij v populaciji je 1: 1000.

Včasih je eden od staršev nosilec uravnotežene translokacije, pri kateri pride do centrične fuzije dveh homolognih kromosomov skupine D ali G. Pri takih ljudeh nastaneta dve vrsti spolnih celic. Na primer, pri premestitvi 21q21q nastanejo spolne celice:

2) 0 - tj. spolne celice brez kromosoma 21

Po oploditvi z normalno gameto nastaneta dve vrsti zigot: 1) 21, 21q21q - translokacijska oblika Downovega sindroma, 2) 21,0 - monosomija kromosoma 21, smrtna mutacija. Verjetnost bolnega otroka je 100%.

P 21q21q x 21,21

zdrava nosilna norma

uravnoteženo

Gamete 21/21; 0 21

F 1 21,21q21q 21,0

downov sindrom smrtonosen

7. Centrična ločitev je nasprotje centrične fuzije. En kromosom se deli na dva.

Delecije in podvajanja spremenijo število genov v telesu. Inverzije, translokacije, transpozicije spremenijo lokacijo genov na kromosomih.

9. Markerski kromosom je dodaten kromosom (ali bolje rečeno fragment kromosoma s centromero). Običajno je videti kot zelo kratek akrocentrični kromosom, redkeje - obročast. Če označevalni kromosom vsebuje samo heterokromatin, se fenotip ne spremeni. Če vsebuje evhromatin (izraženi geni), je to povezano z razvojem kromosomske bolezni (podobno kot podvajanje katerega koli dela kromosoma).

Pomen kromosomskih mutacij v evoluciji.Kromosomske mutacije igrajo veliko vlogo pri evoluciji. V procesu evolucije pride do aktivne prerazporeditve kompleta kromosomov z inverzijami, Robertsonovimi translokacijami in drugimi. Bolj ko so organizmi drug od drugega, bolj se razlikuje njihov kromosomski sklop.

Genomske mutacije.Genomske mutacije so spremembe števila kromosomov. Obstajata dve vrsti genomskih mutacij:

1) poliploidija,

2) heteroploidija (aneuploidija).

Poliploidija- povečanje števila kromosomov za večkratnik haploidnega niza (3n, 4n ...). Pri ljudeh sta opisani triploidija (3n \u003d 69 kromosomov) in tetraploidija (4n \u003d 92 kromosomov).

Možni razlogi za nastanek poliploidije.

1) Poliploidija je lahko posledica nedejunkcije vseh kromosomov med mejozo pri enem od staršev. Posledično nastane diploidna zarodna celica (2n). Po oploditvi z normalno gameto bo nastal triploid (3n).

2) Oploditev jajčeca z dvema spermatozoidoma (dispermija).

3) Možno je tudi združiti diploidno zigoto s smernim telesom, kar vodi do nastanka triploidne zigote

4) Opaziti je lahko somatsko mutacijo - nedisjunkcija vseh kromosomov med celično delitvijo zarodka (kršitev mitoze). To vodi do pojava tetraploidne (4 n) - polne ali mozaične oblike.

Triploidija (slika ___) je pogost vzrok za spontani splav. To je pri novorojenčkih izjemno redko. Večina triploidov umre kmalu po rojstvu.

Triploidi, ki imajo dva kromosomska niza očeta in en kromosomski niz matere, praviloma tvorijo cistični mol. To je zarodek, v katerem se tvorijo zunaj embrionalni organi (horion, placenta, amnion), embrioblast pa se praktično ne razvije. Moli mehurčkov se prekinejo, možen je nastanek malignega tumorja horiona - horiokarcinoma. V redkih primerih se embrioblast oblikuje in nosečnost se konča z rojstvom neživega triploida z več prirojenimi malformacijami. V takih primerih je značilno povečanje mase posteljice in cistična degeneracija horionskih resic.

V triploidih, ki imajo dva kromosomska sklopa matere in en kromosomski sklop očeta, se razvije pretežno embrioblast. Moten je razvoj zunaj embrionalnih organov. Zato se takšni triploidi zgodaj prekinejo.

Na primeru triploidov v embrionalnem obdobju razvoja opažamo različne funkcionalne aktivnosti očetovskega in materinskega genoma. Ta pojav je bil imenovan genomski vtis... Na splošno je treba opozoriti, da sta genom matere in genom očeta nujno potrebna za normalen razvoj človeškega zarodka. Partenogenetski razvoj ljudi (in drugih sesalcev) je nemogoč.

Tetraploidija (4n) je pri ljudeh izjemno redka. Največ jih najdemo v materialih za spontani splav.

Heteroploidija (ali aneuploidija) - povečanje ali zmanjšanje števila kromosomov za 1,2 oz več... Vrste heteroploidije: monosomija, nulizomija, polisomija (tri-, tetra-, pentasomija).

a) Monosomija - odsotnost enega kromosoma (2n-1)

b) Nulisomija - odsotnost enega para kromosomov (2n-2)

c) Trisomija - en dodaten kromosom (2n + 1)

d) Tetrasomija - dva dodatna kromosoma (2n + 2)

e) Pentasomija - trije dodatni kromosomi (2n + 3)

Mutacije so spremembe v DNK celice. Nastanejo pod vplivom ultravijoličnega sevanja, sevanja (rentgenskih žarkov) itd. Podedovani so, služijo kot material za naravna selekcija.

Genske mutacije - sprememba strukture enega gena. To je sprememba zaporedja nukleotidov: osip, vstavitev, zamenjava itd. Na primer, zamenjava A s T. Vzroki - kršitve med podvajanjem (replikacijo) DNA. Primeri: srpastocelična anemija, fenilketonurija.

Kromosomske mutacije - sprememba strukture kromosomov: izguba mesta, podvojitev mesta, vrtenje mesta za 180 stopinj, prenos mesta na drug (nehomologni) kromosom itd. Razlogi so kršitve med prehodom. Primer: sindrom mačjega joka.

Genomske mutacije - sprememba števila kromosomov. Razlogi so kršitve med neskladjem kromosomov.

Poliploidija - več sprememb (večkrat, na primer 12 → 24). Pri živalih se ne pojavi; pri rastlinah vodi do povečanja velikosti.
Aneuploidija - spremembe za en ali dva kromosoma. Na primer, en dodaten enaindvajseti kromosom vodi v Downov sindrom (medtem ko je skupno število kromosomov 47).

Citoplazmatske mutacije - spremembe DNK mitohondrijev in plastid. Prenaša se samo po ženski liniji, tk. mitohondriji in plastide iz sperme ne vstopijo v zigoto. Primer pri rastlinah je pestrost.

Somatsko - mutacije v somatskih celicah (telesne celice; od zgoraj navedenih vrst so lahko štiri). S spolnim razmnoževanjem se ne podedujejo. Prenašajo se med vegetativnim razmnoževanjem v rastlinah, med brstenjem in drobljenjem v koelenteratih (v hidri).

Spodnji koncepti, razen dveh, se uporabljajo za opis posledic porušitve razporeditve nukleotidov v DNA regiji, ki nadzoruje sintezo beljakovin. Opredelite ta dva pojma, ki "izpadeta" s splošnega seznama, in zapišite številke, pod katerimi sta navedena.
1) kršitev primarne strukture polipeptida
2) neskladnost kromosomov
3) spremembe v delovanju beljakovin
4) genska mutacija
5) prečkanje

Odgovorite

Izberite tisto, ki je najbolj pravilna. Poliploidni organizmi so posledica
1) genomske mutacije

3) genske mutacije
4) kombinacijska variabilnost

Odgovorite

Ugotovite ujemanje med značilnostjo variabilnosti in njenim tipom: 1) citoplazemska, 2) kombinacijska
A) se pojavi z neodvisno divergenco kromosomov v mejozi
B) nastane kot posledica mutacij mitohondrijske DNA
C) nastane kot posledica križanja kromosomov
D) se kaže kot posledica mutacij v plastidni DNA
D) se pojavi, ko se gamete po naključju srečajo

Odgovorite

Izberite tisto, ki je najbolj pravilna. Downov sindrom je posledica mutacije
1) genomska
2) citoplazemska
3) kromosomska
4) recesivno

Odgovorite

1. Ugotovite ujemanje med značilnostmi mutacije in njenim tipom: 1) gen, 2) kromosom, 3) genom
A) sprememba zaporedja nukleotidov v molekuli DNA
B) sprememba strukture kromosomov
C) sprememba števila kromosomov v jedru
D) poliploidija
E) spreminjanje zaporedja lokacije genov

Odgovorite

2. Ugotovite ujemanje med značilnostmi in vrstami mutacij: 1) genska, 2) genomska, 3) kromosomska. Številke 1-3 zapišite v vrstnem redu, ki ustreza črkam.
A) izbris kromosomskega odseka
B) sprememba zaporedja nukleotidov v molekuli DNA
C) večkratno povečanje haploidnega nabora kromosomov
D) aneuploidija
E) spreminjanje zaporedja genov v kromosomu
E) izguba enega nukleotida

Odgovorite

Izberite tri možnosti. Kaj je značilnost genomske mutacije?
1) sprememba nukleotidnega zaporedja DNA
2) izguba enega kromosoma v diploidnem nizu
3) večkratno povečanje števila kromosomov
4) spremembe v strukturi sintetiziranih beljakovin
5) podvojitev kromosomskega odseka
6) sprememba števila kromosomov v kariotipu

Odgovorite

1. Spodaj je seznam značilnosti spremenljivosti. Vsi, razen dveh, se uporabljajo za opis značilnosti genomskih variacij. Poiščite dve značilnosti, ki "padeta" iz splošnega obsega, in zapišite številke, pod katerimi sta navedeni.
1) omejena z normalno reakcijo lastnosti
2) število kromosomov se poveča in večkratniki haploida
3) pojavi se dodaten X-kromosom
4) ima skupinski značaj
5) pride do izgube Y kromosoma

Odgovorite

2. Vse spodnje značilnosti, razen dveh, se uporabljajo za opis genomskih mutacij. Ugotovite dve značilnosti, ki "izpadeta" s splošnega seznama, in zapišite številke, pod katerimi sta navedeni.
1) kršitev razhajanja homolognih kromosomov med delitvijo celic
2) uničenje cepitvenega vretena
3) konjugacija homolognih kromosomov
4) sprememba števila kromosomov
5) povečanje števila nukleotidov v genih

Odgovorite

3. Vse spodnje značilnosti, razen dveh, se uporabljajo za opis genomskih mutacij. Ugotovite dve značilnosti, ki "izpadeta" s splošnega seznama, in zapišite številke, pod katerimi sta navedeni.
1) sprememba zaporedja nukleotidov v molekuli DNA
2) kratkratno povečanje kompleta kromosomov
3) zmanjšanje števila kromosomov
4) podvajanje kromosomskega odseka
5) nedisunkcija homolognih kromosomov

Odgovorite

Izberite tisto, ki je najbolj pravilna. Recesivne genske mutacije se spremenijo
1) zaporedje stopenj individualnega razvoja
2) sestava trojčkov v območju DNA
3) niz kromosomov v somatskih celicah
4) zgradba avtosomov

Odgovorite

Izberite tisto, ki je najbolj pravilna. Citoplazemska variabilnost je povezana z dejstvom, da
1) mejotska delitev je motena
2) mitohondrijska DNA lahko mutira
3) v avtosomih se pojavijo novi aleli
4) nastanejo spolne celice, ki niso sposobne oploditve

Odgovorite

1. Spodaj je seznam značilnosti spremenljivosti. Vsi, razen dveh, se uporabljajo za opis značilnosti kromosomskih variacij. Poiščite dve značilnosti, ki "padeta" iz splošnega obsega, in zapišite številke, pod katerimi sta navedeni.
1) izguba kromosomskega odseka
2) vrtenje kromosomskega odseka za 180 stopinj
3) zmanjšanje števila kromosomov v kariotipu
4) videz dodatnega X kromosoma
5) prenos kromosomskega odseka v nehomologni kromosom

Odgovorite

2. Vsi naslednji znaki, razen dveh, se uporabljajo za opis kromosomske mutacije. Določite dva izraza, ki "izpadeta" s splošnega seznama, in zapišite številke, pod katerimi sta navedena.
1) število kromosomov se je povečalo za 1-2
2) en nukleotid v DNA se nadomesti z drugim
3) del enega kromosoma se prenese v drugega
4) prišlo je do izgube odseka kromosoma
5) odsek kromosoma je obrnjen za 180 °

Odgovorite

3. Vse spodnje značilnosti, razen dveh, se uporabljajo za opis kromosomske variacije. Poiščite dve značilnosti, ki "padeta" iz splošnega obsega, in zapišite številke, pod katerimi sta navedeni.
1) večkratno pomnožitev kromosomskega odseka
2) videz dodatnega avtosoma
3) spreminjanje zaporedja nukleotidov
4) izguba konca kromosoma
5) rotacija gena v kromosomu za 180 stopinj

Odgovorite

OBLIKUJEMO
1) podvajanje istega odseka kromosoma
2) zmanjšanje števila kromosomov v zarodnih celicah
3) povečanje števila kromosomov v somatskih celicah

Izberite tisto, ki je najbolj pravilna. Kakšne vrste mutacij so spremembe v strukturi DNA v mitohondrijih?
1) genomska
2) kromosomska
3) citoplazemska
4) kombinacijski

Odgovorite

Izberite tisto, ki je najbolj pravilna. Raznolikost nočne lepote in snapdragona je odvisna od variabilnosti
1) kombinacijski
2) kromosomska
3) citoplazemska
4) genetski

Odgovorite

1. Spodaj je seznam značilnosti spremenljivosti. Vsi, razen dveh, se uporabljajo za opis značilnosti genskih variacij. Poiščite dve značilnosti, ki "padeta" iz splošnega obsega, in zapišite številke, pod katerimi sta navedeni.
1) zaradi kombinacije spolnih celic med oploditvijo
2) je posledica spremembe zaporedja nukleotidov v tripletu
3) nastane z rekombinacijo genov med križanjem
4) za katero so značilne spremembe v genu
5) nastane, ko se nukleotidno zaporedje spremeni

Odgovorite

2. Vse spodnje značilnosti so odgovorne za gensko mutacijo, razen dveh. Opredelite ta dva pojma, ki "izpadeta" s splošnega seznama, in zapišite številke, pod katerimi sta navedena.
1) konjugacija homolognih kromosomov in izmenjava genov med njimi
2) nadomestitev enega nukleotida v DNA z drugim
3) spreminjanje zaporedja nukleotidne povezave
4) pojav dodatnega kromosoma v genotipu
5) izguba enega tripleta v območju DNA, ki kodira primarno strukturo beljakovine

Odgovorite

3. Vse spodnje značilnosti, razen dveh, se uporabljajo za opis genskih mutacij. Ugotovite dve značilnosti, ki "izpadeta" s splošnega seznama, in zapišite številke, pod katerimi sta navedeni.
1) zamenjava para nukleotidov
2) pojav stop kodona znotraj gena
3) podvojitev števila posameznih nukleotidov v DNA
4) povečanje števila kromosomov
5) izguba kromosomskega odseka

Odgovorite

4. Vse spodnje značilnosti, razen dveh, se uporabljajo za opis genskih mutacij. Ugotovite dve značilnosti, ki "izpadeta" s splošnega seznama, in zapišite številke, pod katerimi sta navedeni.
1) dodajanje ene triplet DNK
2) povečanje števila avtosomov
3) spreminjanje zaporedja nukleotidov v DNA
4) izguba posameznih nukleotidov v DNA
5) večkratno povečanje števila kromosomov

Odgovorite

5. Vse spodnje značilnosti, razen dveh, so značilne za genske mutacije. Ugotovite dve značilnosti, ki "izpadeta" s splošnega seznama, in zapišite številke, pod katerimi sta navedeni.
1) pojav poliploidnih oblik
2) naključno podvojitev nukleotidov v genu
3) izguba ene trojke med replikacijo
4) tvorba novih alelov enega gena
5) kršitev razhajanja homolognih kromosomov v mejozi

Odgovorite

OBLIKA 6:
1) del enega kromosoma se prenese v drugega
2) nastane v procesu replikacije DNA
3) pride do izgube dela kromosoma

Izberite tisto, ki je najbolj pravilna. Poliploidne sorte pšenice so posledica spremenljivosti
1) kromosomska
2) sprememba
3) gen
4) genomska

Odgovorite

Izberite tisto, ki je najbolj pravilna. Rejci lahko zaradi mutacije pridobijo poliploidne sorte pšenice
1) citoplazemska
2) gen
3) kromosomska
4) genomska

Odgovorite

Vzpostavite skladnost med značilnostmi in mutacijami: 1) genomska, 2) kromosomska. Zapišite številki 1 in 2 v pravilnem vrstnem redu.
A) večkratno povečanje števila kromosomov
B) vrtenje kromosomskega odseka za 180 stopinj
C) izmenjava odsekov nehomolognih kromosomov
D) izguba osrednji del kromosomi
D) podvajanje kromosomskega odseka
E) večkratna sprememba števila kromosomov

Odgovorite

Izberite tisto, ki je najbolj pravilna. Posledično se pojavi pojav različnih alelov istega gena
1) posredna delitev celic
2) spremenljivost spremenljivosti
3) proces mutacije
4) kombinacijska variabilnost

Odgovorite

Vsi spodaj navedeni izrazi, razen dveh, se uporabljajo za razvrščanje mutacij glede na spremembe v genskem materialu. Določite dva izraza, ki "izpadeta" s splošnega seznama, in zapišite številke, pod katerimi sta navedena.
1) genomska
2) generativni
3) kromosomska
4) spontano
5) gen

Odgovorite

Vzpostavite skladnost med vrstami mutacij in njihovimi značilnostmi ter primeri: 1) genomska, 2) kromosomska. Zapišite številki 1 in 2 v vrstnem redu, ki ustreza črkam.
A) izguba ali pojav dodatnih kromosomov zaradi kršitve mejoze
B) vodijo do disfunkcije gena
C) primer je poliploidija v praživalih in rastlinah
D) podvojitev ali izguba kromosomskega odseka
E) Downov sindrom je odličen primer.

Odgovorite

Vzpostavite ujemanje med kategorijami dednih bolezni in njihovimi primeri: 1) gen, 2) kromosom. Zapišite številki 1 in 2 v vrstnem redu, ki ustreza črkam.
A) hemofilija
B) albinizem
C) barvna slepota
D) sindrom "mačjega joka"
E) fenilketonurija

Odgovorite

V navedenem besedilu poiščite tri napake in navedite številke stavkov z napakami. (1) Mutacije so naključne, trajne spremembe genotipa. (2) Genske mutacije so posledica "napak", ki se pojavijo med podvajanjem molekul DNA. (3) Genomske mutacije so tiste, ki spremenijo strukturo kromosomov. (4) Mnoge gojene rastline so poliploidi. (5) Poliploidne celice vsebujejo en do tri dodatne kromosome. (6) Poliploidne rastline so močnejše in večje. (7) Poliploidija se pogosto uporablja tako v reji rastlin kot v reji živali.

Odgovorite

Analizirajte tabelo "Vrste variabilnosti". Za vsako celico, označeno s črko, izberite ustrezen koncept ali ustrezen primer s priloženega seznama.
1) somatsko
2) gen
3) nadomestitev enega nukleotida z drugim
4) podvajanje gena v regiji kromosoma
5) dodajanje ali spuščanje nukleotidov
6) hemofilija
7) barvna slepota
8) trisomija v kompletu kromosomov

Odgovorite

Mutacijska variabilnost se pojavi v primeru pojava mutacij - trajnih sprememb genotipa (t. I. Molekul DNA), ki lahko vplivajo na celotne kromosome, njihove dele ali posamezne gene.

Mutacije so lahko koristne, škodljive ali nevtralne. V skladu s sodobno klasifikacijo mutacije običajno delimo v naslednje skupine.

1. Genomske mutacije - povezano s spremembo števila kromosomov. Posebej zanimiva je POLIPLOIDIJA - večkratno povečanje števila kromosomov, tj. namesto 2n kromosomskega nabora se prikaže niz 3n, 4n, 5n in več. Pojav poliploidije je povezan s kršitvijo mehanizma delitve celic. Zlasti nedisunkcija homolognih kromosomov med prvo delitvijo mejoze povzroči nastanek spolnih celic z 2n nizom kromosomov.

Poliploidija je razširjena pri rastlinah in veliko redkeje pri živalih (askarije, sviloprejke in nekatere dvoživke). Za poliploidne organizme so praviloma značilne večje velikosti, povečane s sintezo organskih snovi, zaradi česar so še posebej dragocene za plemensko delo.

Sprememba števila kromosomov, povezana z dodajanjem ali izgubo posameznih kromosomov, se imenuje aneuploidija. Mutacijo aneuploidije lahko zapišemo kot 2n-1, 2n + 1, 2n-2 itd. Aneuploidija je skupna vsem živalim in rastlinam. Pri ljudeh so številne bolezni povezane z aneuploidijo. Na primer, Downova bolezen je povezana s prisotnostjo dodatnega kromosoma v 21. paru.

2. Kromosomske mutacije - to je preureditev kromosomov, sprememba njihove strukture. Posamezne odseke kromosomov lahko izgubimo, podvojimo in spremenimo svoj položaj.

To je mogoče shematsko prikazati na naslednji način:

ABCDE normalni genski red

Podvajanje kromosoma ABBCDE

ABDE izguba ene strani

ABEDC vrtenje za 180 stopinj

ABCFG izmenjava regij z nehomolognim kromosomom

Tako kot genomske mutacije imajo tudi kromosomske mutacije veliko vlogo v evolucijskih procesih.

3. Genske mutacije povezana s spremembo sestave ali zaporedja nukleotidov DNA znotraj gena. Genske mutacije so najpomembnejše med vsemi kategorijami mutacij.

Sinteza beljakovin temelji na ujemanju med razporeditvijo nukleotidov v genu in vrstnim redom aminokislin v beljakovinski molekuli. Pojav genskih mutacij (spremembe sestave in zaporedja nukleotidov) spremeni sestavo ustreznih encimskih proteinov in posledično fenotipske spremembe. Mutacije lahko vplivajo na vse značilnosti morfologije, fiziologije in biokemije organizmov. Mnoge dedne človeške bolezni povzročajo tudi genske mutacije.

Mutacije in vivo so redke - ena mutacija določenega gena na 1000-100000 celic. Toda proces mutacije je v teku, mutacije se v genotipih nenehno kopičijo. In če upoštevamo, da je število genov v telesu veliko, potem lahko rečemo, da je v genotipih vseh živih organizmov precejšnje število genskih mutacij.

Mutacije so največji biološki dejavnik, ki določa izjemno dedno spremenljivost organizmov, ki je material za evolucijo.

Vzroki za mutacije so lahko naravne motnje v celičnem metabolizmu (spontane mutacije) in delovanje različnih dejavnikov zunanje okolje (inducirane mutacije). Dejavniki, ki povzročajo mutacije, se imenujejo mutageni. Mutageni so lahko fizični dejavniki - sevanje, temperatura .... Biološki mutageni vključujejo viruse, ki lahko prenašajo gene med organizmi, ne le bližnjih, temveč tudi oddaljenih sistematičnih skupin.

Človekova gospodarska dejavnost je v biosfero prinesla ogromno mutagenih snovi.

Večina mutacij je neugodnih za življenje posameznika, včasih pa se pojavijo takšne mutacije, ki bi lahko zanimale rejce. Trenutno so razvite metode usmerjene mutageneze.

1. Po naravi spremembe fenotipa so mutacije lahko biokemične, fiziološke, anatomske in morfološke.

2. Glede na stopnjo prilagodljivosti mutacije delimo na koristne in škodljive. Škodljivo - lahko je smrtno in povzroči smrt organizma tudi v razvoju zarodka.

Mutacije so pogosteje škodljive, saj so lastnosti običajno rezultat selekcije in prilagajanja organizma okolju. Mutacija vedno spremeni prilagoditev. Obseg uporabnosti ali neuporabnosti določa čas. Če mutacija organizmu omogoči, da se bolje prilagodi, mu da novo priložnost za preživetje, potem ga z izbiro "pobere" in fiksira v populaciji.

3. Mutacije so naprej in nazaj. Slednji so veliko manj pogosti. Običajno je neposredna mutacija povezana z okvaro genske funkcije. Verjetnost sekundarne mutacije v nasprotni smeri na isti točki je zelo majhna, pogosteje mutirajo drugi geni.

Mutacije so pogosto recesivne, saj se dominantne pojavijo takoj in jih z izbiro zlahka "zavržemo".

4. Po naravi spremembe genotipa se mutacije delijo na genske, kromosomske in genomske.

Genske ali točkovne mutacije so sprememba nukleotida v enem genu v molekuli DNA, ki vodi do nastanka nenormalnega gena in s tem do nenormalne strukture beljakovin in razvoja nenormalne lastnosti. Genska mutacija je posledica "napake" pri replikaciji DNA.

Rezultat genske mutacije pri ljudeh so bolezni, kot so anemija srpastih celic, fenilketonurija, barvna slepota, hemofilija. Zaradi genske mutacije se pojavijo novi aleli genov, kar je pomembno za evolucijski proces.

Kromosomske mutacije - spremembe v strukturi kromosomov, kromosomske preureditve. Razlikujemo glavne vrste kromosomskih mutacij:

a) delecija - izguba dela kromosoma;

b) translokacija - prenos dela kromosomov v drug nehomologni kromosom, kot rezultat - sprememba vezne skupine genov;

c) inverzija - zasuk kromosomskega odseka za 180 °;

d) podvajanje - podvajanje genov v določenem delu kromosoma.

Kromosomske mutacije spremenijo delovanje genov in igrajo vlogo pri razvoju vrste.

Genomske mutacije so spremembe števila kromosomov v celici, pojav dodatnega kromosoma ali izguba kromosoma kot posledica kršitve mejoze. Večkratno povečanje števila kromosomov imenujemo poliploidija (Zn, 4 / g itd.). Ta vrsta mutacije je pogosta pri rastlinah. Številne gojene rastline so v primerjavi s svojimi divjimi predniki poliploidne. Povečanje kromosomov za enega ali dva pri živalih povzroči razvojne nepravilnosti ali smrt organizma. Primer: Downov sindrom pri ljudeh - trisomija 21. para, v celici je 47 kromosomov. Mutacije je mogoče ustvariti umetno z uporabo sevanja, rentgenskih žarkov, ultravijoličnega sevanja, kemičnih snovi in \u200b\u200btoplote.

Zakon homoloških nizov N.I. Vavilov. Ruski znanstvenik-biolog N.I. Vavilov je ugotovil naravo mutacij pri sorodnih vrstah: "Za genere in vrste, ki so si gensko blizu, je značilna podobna vrsta dedne spremenljivosti s tako natančnostjo, da je ob poznavanju številnih oblik znotraj ene vrste mogoče predvideti iskanje vzporednih oblik pri drugih vrstah in rodov. "

Odkritje zakona je olajšalo iskanje dednih odstopanj. Ob poznavanju variabilnosti in mutacij ene vrste lahko predvidevamo možnost njihovega pojavljanja pri sorodnih vrstah, kar je pomembno pri vzreji.

Kromosomske mutacije (imenovane tudi prerazporeditve, aberacije) nastanejo zaradi nepravilne delitve celic in spremenijo strukturo samega kromosoma. Najpogosteje se to zgodi spontano in nepredvidljivo pod vplivom zunanjih dejavnikov. Pogovorimo se o vrstah kromosomskih mutacij v genih in njihovih vzrokih. Povedali vam bomo, kaj je kromosomska mutacija in kakšne posledice nastanejo za telo zaradi takšnih sprememb.

Kromosomska mutacija Je spontana anomalija z enim kromosomom ali s sodelovanjem več njih. Spremembe, ki so se zgodile, so:

znotraj enega samega kromosoma jih imenujemo intrakromosomski;
interkromosomsko, ko si posamezni kromosomi med seboj izmenjajo določene drobce.

Kaj se lahko zgodi z nosilcem informacij v prvem primeru? Zaradi izgube kromosomske regije se embriogeneza poslabša in pojavijo se različne nepravilnosti, ki vodijo do duševne nerazvitosti otroka ali telesnih deformacij (srčne napake, kršitev strukture grla in drugih organov). Če pride do preloma kromosoma, po katerem je raztrgan fragment vgrajen na svoje mesto, vendar že obrnjen za 180 ° - govorijo o inverziji. Vrstni red genov se spremeni. Druga intrakromosomska mutacija je podvajanje. V tem procesu se del kromosoma podvoji ali pa se večkrat podvoji, kar vodi do več napak v duševnem in fizičnem razvoju.

Če si dva kromosoma izmenjata fragmente, se pojav imenuje "vzajemna translokacija". Če je fragment enega kromosoma vstavljen v drugega, se to imenuje "nevzajemna translokacija". "Centrična fuzija" pomeni povezovanje para kromosomov v območju njihovih centromer z izgubo sosednjih regij. Z mutacijo v obliki prečne rupture sosednji kromosomi se imenujejo izokromosomi. Takšne spremembe nimajo zunanjih manifestacij pri rojenih potomcih, temveč jih naredijo nosilce nenormalnih kromosomov, kar lahko vpliva na pojav nepravilnosti v prihodnjih generacijah. Vse vrste kromosomskih mutacij so določene v genih in so podedovane.

Glavni vzroki mutacij kromosomov

Natančni vzroki kromosomskih mutacij v vsakem primeru ga ni mogoče z gotovostjo poimenovati. Na splošno so mutacije DNK orodje naravne selekcije in nepogrešljiv pogoj za evolucijo. Lahko imajo pozitivno nevtralno oz negativni pomen in so podedovani. Vsi mutageni, ki lahko povzročijo spremembe v kromosomih, so običajno razdeljeni na 3 vrste:

biološki (bakterije, virusi);
kemikalije (soli težke kovine, fenoli, alkoholi in drugi kemične snovi);
fizično (radioaktivno in ultravijolično sevanje, prenizke in visoke temperature, elektromagnetno polje).

Lahko pride tudi do spontanih kromosomskih preureditev, brez vpliva oteževalnih dejavnikov, vendar so taki primeri izjemno redki. To se zgodi pod vplivom notranjih in zunanjih pogojev (tako imenovani mutacijski pritisk okolja). Ta naključnost vodi do sprememb genov in njihove nove porazdelitve v genomu. Nadaljnjo sposobnost preživetja organizmov s posledičnimi spremembami določa sposobnost prilagajanja na preživetje, ki je del naravne selekcije. Na primer za osebo mutacijski procesi pogosto postanejo vir različnih dednih bolezni, včasih nezdružljivih z življenjem.

Kakšna je razlika med genskimi, genomskimi in kromosomskimi mutacijami

Mutacije v kromosomih, genih in genomu so pogosto povezane med seboj. Gen se imenuje mutacijaki se pojavljajo znotraj gena, kromosomske - znotraj kromosoma. Mutacije, ki spreminjajo število kromosomov, imenujemo genomske.

Te spremembe so združene v splošni koncept "kromosomskih nepravilnosti"; imajo splošno klasifikacijo, ki jih deli na aneuploidijo in poliploidijo.

Znanost skupaj pozna približno tisoč kromosomskih in genomskih anomalij, vključno z različnimi sindromi (približno 300 vrst). To so kromosomske bolezni (nazorni primer je Downov sindrom) in intrauterine patologije, ki vodijo do splavov, in somatske bolezni.

Kromosomske bolezni

O svoji manifestaciji govorijo, ko se odkrijejo resne prirojene genetsko pogojene bolezni, ki se kažejo v prirojenih malformacijah. Takšne bolezni kažejo na najobsežnejše spremembe v DNK.

Do okvare lahko pride v kateri koli fazi, celo v trenutku spočetja, s fuzijo običajnih starševskih celic. Znanstveniki na ta mehanizem še niso mogli vplivati \u200b\u200bin ga preprečiti. To vprašanje ni v celoti preučeno.

Pri ljudeh so kromosomske mutacije pogosto negativne, kar se kaže v pojavu splavov, mrtvorojenosti, manifestaciji deformacij in nepravilnosti v intelektu, pojavu gensko določenih tumorjev. Vse take bolezni običajno razdeljeni v 2 skupini:

Ali je mogoče kromosomske nepravilnosti pozdraviti ali preprečiti?

V prihodnosti si znanost postavlja nalogo, da se nauči posegati v strukturo celic in po potrebi spremeniti človeško DNK, toda trenutno je to nemogoče. Kot takšno ne obstaja zdravljenje kromosomskih bolezni; razvite so bile le metode perinatalne diagnoze (prenatalni pregled ploda). S to metodo je mogoče prepoznati Downov in Edwardsov sindrom ter prirojene malformacije organov nerojenega otroka.

Na podlagi podatkov o pregledu zdravnik skupaj s starši sprejme odločitev o podaljšanju oz prekinitev trenutne nosečnosti... Če patologija kaže na možnost posega, se lahko rehabilitacija ploda izvede tudi na stopnji intrauterinega razvoja, vključno z operacijo, ki odstrani napako.

Bodoči starši lahko že v fazi načrtovanja nosečnosti obiščejo genski posvet, ki obstaja skoraj v vseh mestih. To je še posebej potrebno, če so v družini enega ali obeh sorodniki. s hudimi dednimi boleznimi... Genetik bo sestavil njihov rodovnik in priporočil študijo - celoten nabor kromosomov.

Zdravniki menijo, da je takšna analiza genov potrebna za vsak par, ki načrtuje dojenčka. Je poceni, vsestranska in hitra metoda za ugotavljanje prisotnosti večine kromosomskih bolezni katere koli vrste. Za bodoče starše samo darovati morate kri. Tisti, ki že imajo v družini otroka z gensko boleznijo, morajo to storiti brez ponovne nosečnosti.

Spremembe v strukturi kromosomov vključujejo delecije, translokacije, inverzije, podvajanja, vstavitve.

Črtanja to so spremembe v strukturi kromosomov v obliki odsotnosti njegovega mesta. V tem primeru je možen razvoj preprostega izbrisa ali izbrisa s podvajanjem odseka drugega kromosoma.

V slednjem primeru je razlog za spremembo strukture kromosoma praviloma križanje v mejozi v translokacijskem nosilcu, kar vodi do pojava neuravnotežene vzajemne kromosomske translokacije. Delecije so lahko lokalizirane na koncu ali v notranjosti kromosoma in so običajno povezane z duševno zaostalostjo in razvojnimi napakami. Majhne delecije v telomerni regiji so razmeroma pogoste pri nespecifični duševni zaostalosti v kombinaciji z razvojnimi mikroanomalijami. Delecije je mogoče zaznati med rutinskim pridobivanjem kromosomov, mikrodelecije pa je mogoče prepoznati le z mikroskopskim pregledom v profazi. V primerih submikroskopskih delecij lahko manjkajoče območje zaznamo le z molekularnimi sondami ali analizo DNA.

Mikrodelecije so opredeljeni kot majhne kromosomske delecije, ki jih je mogoče prepoznati le v visokokakovostnih izdelkih v metafazi. Te izbrise so pogostejše pri več genih; diagnoza pri bolniku se domneva na podlagi nenavadnih fenotipskih manifestacij, ki so, kot kaže, povezane z eno samo mutacijo. Sindromi Williams, Langer-Gidion, Prader-Willi, Rubinstein-Teibi, Smith-Magenis, Miller-Dicker, Alagill, Di Georgie povzročajo mikrodelecije. Submikroskopske delecije so pri mikroskopskem pregledu nevidne in jih zaznamo le z uporabo posebnih metod raziskovanja DNA. Delecije prepoznamo po pomanjkanju madežev ali fluorescenci.

Translokacije predstavljajo spremembo strukture kromosomov v obliki prenosa kromosomskega materiala iz enega v drugega. Ločimo Robertsonovo in vzajemno premestitev. Pogostost je 1: 500 novorojenčkov. Translokacije se lahko podedujejo od staršev ali nastanejo novo, če ni patologije pri drugih družinskih članih.

Robertsonijeve translokacije vključujejo dva akrocentrična kromosoma, ki se združita blizu regije centromere in posledično izgubijo nefunkcionalne in zelo okrnjene kratke roke. Po translokaciji je kromosom sestavljen iz dolgih krakov, ki sta sestavljena iz dveh spojenih kromosomov. Tako ima kariotip le 45 kromosomov. Negativne posledice kratke izgube ramen niso znane. Čeprav imajo nosilci robertsonske translokacije ponavadi običajen fenotip, obstaja večje tveganje za splav in rojstvo nenormalnih potomcev.

Vzajemne translokacije so posledica razgradnje nehomolognih kromosomov v kombinaciji z vzajemno izmenjavo izgubljenih segmentov. Nosilci vzajemne translokacije imajo običajno normalen fenotip, vendar imajo tudi povečano tveganje za potomstvo s kromosomskimi nepravilnostmi in splavi zaradi nenormalne segregacije kromosomov v zarodnih celicah.

Inverzije - spremembe v strukturi kromosomov, ki se pojavijo, ko se lomi na dveh točkah. Odlomljeni del se obrne in pritrdi na prelom. Inverzije se pojavijo pri 1: 100 novorojenčkih in so lahko peri- ali paracentrične. Pri pericentričnih inverzijah pride do zlomov na dveh nasprotnih krakih in del kromosoma, ki vsebuje centromero, se zavrti. Takšne inverzije se običajno zaznajo v povezavi s spremembo položaja centromere. Nasprotno pa pri paracentričnih inverzijah sodeluje le predel na enem ramenu. Nosilci inverzije imajo običajno normalen fenotip, vendar imajo lahko povečano tveganje za spontane splave in potomce s kromosomskimi nepravilnostmi.

Obročasti kromosomi so redki, vendar je njihova tvorba možna iz katerega koli človeškega kromosoma. Pred oblikovanjem obroča na vsakem koncu sledijo izbrisi. Nato se konci "prilepijo", da nastane obroč. Fenotipske manifestacije v obročastih kromosomih segajo od duševne zaostalosti in več razvojnih anomalij do običajnih ali minimalnih sprememb, odvisno od količine "izgubljenega" kromosomskega materiala. Če obroč nadomesti običajni kromosom, to povzroči razvoj delne monosomije. Fenotipske manifestacije v teh primerih so pogosto analogne spremembam, ki jih opazimo pri izbrisih. Če obroč dodamo normalnim kromosomom, se pojavijo fenotipski znaki delne trisomije.

Podvajanje imenuje se presežna količina genskega materiala, ki pripada enemu kromosomu. Podvajanja so lahko posledica patološke segregacije pri nosilcih translokacij ali inverzij.

Vstavki (vstavki) so spremembe v strukturi kromosomov, do katerih pride, ko pride do loma na dveh točkah, medtem ko je odlomljeno mesto vgrajeno v območje preloma na drugem delu kromosoma. Za vstavitev so potrebne tri prelomne točke. Ta postopek lahko vključuje en ali dva kromosoma.

Telomerne, subtelomerne delecije. Ker se kromosomi med mejozo tesno prepletajo, so majhni deleti in podvajanja v regiji bližje koncem razmeroma pogosti. Subtelomerne kromosomske preureditve pogosteje (5–10%) najdemo pri otrocih z zmerno ali hudo duševno zaostalostjo nejasne etiologije brez izrazitih dismorfnih znakov.

Submikroskopske subtelomerne delecije (manj kot 2-3 Mb) so drugi najpogostejši vzrok duševne zaostalosti po trisomiji 21. Klinične manifestacije Ta sprememba v strukturi kromosomov pri nekaterih od teh otrok vključuje zaostajanje v prenatalni rasti (približno 40% primerov) in družinsko anamnezo duševne zaostalosti (50% primerov). Drugi simptomi se pojavijo pri približno 30% bolnikov in vključujejo mikrocefalijo, hipertelorizem, okvare nosu, ušes ali rok, kriptorhizem in nizko rast. Ko so izključeni drugi vzroki za razvojno zakasnitev, priporočamo FISH z uporabo več telomernih sond v metafazi.

Članek je pripravil in uredil: kirurg