9.2. Мутации

Мутация - это скачкообразно возникающее и стойко сохраняющееся количественное и/или качественное изменение наследственного аппарата клетки (генов, хромосом или всего хромосомного комплекса - генома). Мутации обусловлены действием мутагенов - разнообразных физических, химических и биологических факторов, вызывающих мутации.

Генные мутации обусловлены изменениями молекулярной структуры отдельных генов. Они ответственны за превращение одних аллелей в другие. Генные мутации, как правило, сопровождаются изменениями специфической последовательности пуриновых и пиримидиновых оснований того или иного участка ДНК, заменой в цепи ДНК одних нуклеотидов на другие, либо выпадением или вставкой отдельных каких-либо нуклеотидов и т.д.

По своему фенотипическому проявлению мутации могут сильно отличаться. Это, прежде всего, зависит от того, какие участки ДНК подвергаются мутациям (например, входящих или не входящих в активный центр фермента, и т. д.).

Генные мутации обычно проявляются биохимическими нарушениями либо клинически. Например, различные виды гемоглобина (Нb) отличаются друг от друга порядком расположения аминокислот в молекуле. Замена в -цепи НbА молекулы глютаминовой кислоты на молекулу валина приводит к изменению свойств Нb и появлению НbS, ответственного за преждевременное разрушение эритроцитов, уменьшение их функциональной активности, продолжительности жизни и, в целом, за развитие серповидноклеточной анемии.

Хромосомные мутации обусловлены перестройкой (изменением структуры) хромосом (поворотом участка хромосомы на 180^о - инверсией; выпадением участка хромосомы - делецией; обменом сегментами между хромосомами - транслокацией; дупликацией хромосомы – удвоением отдельного участка хромосомы).

Геномные мутации обусловлены изменением числа хромосом в наборе, не сопровождающемся нарушением их структуры. Они бывают полиплоидными и анеуплоидными.

Анеуплоидии представляют наиболее распространенный класс геномных мутаций, лежащих в основе развития хромосомных болезней.

Мутации могут касаться как соматических, так и половых хромосом.

Соматические мутации оказывают влияние на судьбу индивидуума, половые мутации сказываются на судьбе потомства и не передаются следующему поколению через половые клетки и передаются в ряду поколений.

Мутантные гены, как и нормальные, делят на доминантные и рецессивные. Доминантный ген проявляет себя в потомстве всегда, рецессивный - только в гомозиготном состоянии.

Мутация бывает летальной (смертельной) и не летальной (не смертельной) для своего носителя. Летальные гены являются в основном рецессивными. Летальный доминантный ген приводит к быстрому удалению организма из популяции. В потомстве сохраняются лишь те доминантные гены, которые вызывают не смертельные изменения.

Мутации могут быть полезными и вредными (патологическими). Первые ослабляют патологию, повышают жизнеспособность организма, его плодовитость и способность приспосабливаться к изменяющимся условиям. Вторые, ускоряют развитие и усиливают патологию, снижают жизнеспособность, плодовитость организма и ограничивают его способность приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям внешней и внутренней среды.

Мутации могут быть спонтанными (встречаются реже) и индуцированными (возникают чаще).

Спонтанные мутации возникают в процессе индивидуального развития организма, особенно в процессе его старения. Они формируются как результаты ошибок самовоспроизведения (репликации) генетических структур под влиянием образующихся различных эндогенных как известных метаболитов, так и других недостаточно изученных факторов.

Индуцированные мутации возникают от воздействия на генетические структуры разнообразных экзогенных факторов (физических, химических и биологических). Среди физических факторов большее значение имеют ионизирующие (рентгеновское) и ультрафиолетовое излучения, лазерное и СВЧ - воздействия. Среди химических факторов имеют значение неорганические (например MnCl₃) и, особенно, органические соединения (фенол, красители, антибиотики, пестициды, стероидные гормоны, кофеин, теофиллин и многие другие). Среди биологических факторов наибольшее значение имеют вирусы, особенно, содержащие РНК. Хотя мутации могут вызывать и ДНК-содержащие вирусы и различные другие микроорганизмы.