25. Мутации. Патологические эффекты мутаций.

Мутация — стойкое (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками данной клетки или организма) изменение генотипа, происходящие под влиянием внешней или внутренней среды. Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза.

Патологические эффекты хромосомных и геномных мутаций проявляются на всех стадиях онтогенеза, поскольку вызывают нарушения общего генетического баланса, скоординированности в работе генов и системности регуляции. Они проявляются в двух взаимосвязанных вариантах: летальности и врожденных пороках развития. Летальный исход хромосомных мутаций - один из главных факторов внутриутробной гибели, достаточно высокой у человека. Многочисленные цитогенетические исследования материала спонтанных абортов, выкидышей и мертворожденных позволяют объективно судить об эффектах разных типов хромосомных аномалий во внутриутробном периоде индивидуального развития. Суммарный вклад хромосомных мутаций во внутриутробную гибель у человека составляет 45 %.

Функциональная классификация.

Вредные – снижают жизнеспособность организмов.

Летальные – приводят к гибели организмов.

Нейтральные – существенно не отражающиеся на жизнедеятельности организмов.

По месту возникновения

Соматические – в клетках тела. Наследуется потомками только при их делении.

Генеративные – возникают в половых клетках

Спонтанные и индуцированные мутации

Спонтанные – возникают под действием неизвестных факторов внутренней среды генотипа, чаще результат ошибки репликации ДНК.

Индуцированные – возникают под действием мутагенных факторов, как внешних так и внутренних.

26. Мутогенез. Мутагенные факторы. Классификация

Мутагенез — это внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК (мутаций). Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез.

Естественный, или спонтанный, мутагенез происходит вследствие воздействия на генетический материал живых организмов мутагенных факторов окружающей среды, таких как ультрафиолет, радиация, химические мутагены.

Искусственный мутагенез широко используют для изучения белков и улучшения их свойств.

Мутагенные факторы - факторы способные индуцировать изменения в структурах организма. Мутагенные факторы должны обладать определенными свойствами: легко проникать в клетки, достигать ядра, оказывать влияние на химическую структуру хромосом. По своей природе мутагенные факторы делятся на 3 группы: 1.Физические мутагены, к которым относятся все виды ионизирующих излучений, УФ-лучи, фотоны, температурные, механические воздействия. 2. Химические мутагены к которым относятся многочисленные хим. соединения промышленной, сельскохозяйственной, фармацевтической химии, средства бытовой и пищевой химии. 3. Биологические мутагены к которым относятся вирусы, токсины паразитов, плесневых грибов.

Геномные мутации. Они связаны с изменением числа хромосом в клетках организма. К геномным мутациям относятся: полиплоидия и анеуплоидия. Полиплоидия – это увеличение числа хромосом, кратно гаплоидному набору. Полиплоидные организмы имеют хромосомные наборы 3п, 4п, 5п и более. У человека полиплоидия приводит к гибели зародышей на различных стадиях эмбриогенеза. Анеуплоидия это изменение числа хромосом в хромосомном наборе клеток по отдельным парам гомологичных хромосом. Виды анеуплоидии: Моносомия- уменьшение хромосомного набора на 1 зромосому (2n-1). Трисомия – увеличение хромосомного набора на 1 хромосому (2n+1). Тетрасомия (двойная трисомия) увеличение хром. набора на 2 хром-ы (2n+2). Полисомия увеличение хром.набора на 3 и более число хромосом. Нуллисомия уменьшение хром.набора на 2 хромосомы (2n -2).

Хромосомные мутации (аберрации) Они связаны с нарушениями структуры отдельных хромосом. В основе структурных перестроек хромосом лежат разрывы ДНК, происходящие во время кроссинговер в мейозе при гаметообразовании или под воздествием мутагенных факторов как следствие радиационного, химического и биологического мутагенеза. Хромосомные мутации подразделяются на несколько видов: Внутрихромосомные перестройки. Делеции (нехватки) потери фрагментов хромосом. Дупликации удвоение фрагментов хромосом. Инверсии повороты фрагментов на 180 градусов с последующим встраиванием их в хромосому противоположными концами. Межхромосомные перестройки. Транслокации - обмены фрагментами между хромосомами-реципрокные транслокации или переносы фрагментов с одной хромосомы на другую, негомологичную – транспозиции. Хроматидно-хомосомные обмены. Такие обмены нарушают нормальную конъюгацию гомологичных хромосом в профазе первого мейоза и приводят к сложным перестройкам хромосом в гаметах.

Генные мутации (трансгенации) это нарушения, происходящие в структуре генов. Причина заключается в изменениях нуклеотидного ДНК. По молекулярному механизму таких изменений генные мутации подразделяются на несколько видов. 1.Замены нуклеотидов, 2.Выпадения нуклеотидов, 3.Вставки нуклеотидов. Генные мутации приводят к изменениям в структуре кодонов генетического кода и сопровождаются соответствующими изменениями в аминокислотном составе полипептидов. Генные мутации реализуются также при нарушениях в системе репарации ДНК.