Генні мутації. Приклади генних мутацій. Види генних мутацій

Генні мутації. Приклади генних мутацій. Види генних мутацій

Мутації на генному рівні є молекулярними, не видимими у світловому мікроскопі структурними змінами ДНК. До них відносять будь-які трансформації дезоксирибонуклеїнової кислоти, незалежно від їх впливу на життєздатність і локалізації. Деякі види генних мутацій не впливають на функції і структуру відповідного поліпептида (білка). Однак велика частина таких трансформацій провокує синтез дефектного з 'єднання, що втратив здатність виконувати свої завдання. Далі розглянемо генні та хромосомні мутації більш детально.

Характеристика трансформації

Найбільш поширеними патологіями, які провокують генні мутації людини, є нейрофіброматоз, адрено-генітальний синдром, муковісцидоз, фенілкетонурія. У цей список можна також включити гемохроматоз, міопатії Дюшена-Беккера та інші. Це далеко не всі приклади генних мутацій. Їх клінічними ознаками виступають зазвичай порушення метаболізму (обмінного процесу). Генні мутації можуть полягати в:

  • Заміна у кодоні основи. Таке явище називають місенс-мутацією. При цьому в кодуючій частині відбувається заміна нуклеотиду, що, в свою чергу, призводить до зміни амінокислоти в білці.
  • Зміна кодона таким чином, що призупиняється зчитування інформації. Цей процес називають нонсенсмутацією. При заміні нуклеотиду в даному випадку відбувається формування стоп-кодона і припинення трансляції.
  • Порушення зчитування, зсуві рамки. Цей процес називають "фреймшифтом" ". При молекулярній зміні ДНК трансформуються триплети в ході трансляції поліпептидного ланцюжка.

Класифікація

У відповідності з типом молекулярної трансформації існують такі генні мутації:

  • Дуплікація. У цьому випадку відбувається повторне дублювання або подвоєння фрагмента ДНК від 1 нуклеотиду до генів.
  • Ділеція. У цьому випадку має місце втрата фрагмента ДНК від нуклеотиду до гена.
  • Інверсія. У цьому випадку відзначається поворот на 180 град. ділянки ДНК. Його розмір може бути як у два нуклеотиди, так і в цілий фрагмент, що складається з декількох генів.
  • Інсерція. У цьому випадку відбувається вставка ділянок ДНК від нуклеотиду до гена.

Молекулярні трансформації, що захоплюють від 1 до декількох ланок, розглядаються як точкові зміни.

Відмінні риси

Генні мутації мають ряд особливостей. У першу чергу слід зазначити їх здатність переходити у спадок. Крім того, мутації можуть спровокувати трансформацію генетичних відомостей. Деякі зміни можуть бути віднесені до так званих нейтральних. Такі генні мутації не провокують будь-яких порушень у фенотипі. Так, завдяки вродженості коду одна і та ж амінокислота може кодуватися двома триплетами, що мають відмінності тільки по 1 основі. Разом з тим певний ген може мутувати (трансформуватися) в кілька різних станів. Саме такого роду зміни провокують більшу частину спадкових патологій. Якщо наводити приклади генних мутацій, то можна звернутися до груп крові. Так, у елемента, що контролює їх системи АВ0, присутні три алелі: В, А і 0. Їх поєднання визначають групи крові. АВ0, що відноситься до системи, вважається класичним проявом трансформації нормальних ознак у людей.

Геномні трансформації

Ці трансформації мають свою класифікацію. У категорію геномних мутацій відносять зміни в плоїдності не змінених структурно хромосом і анеуплоїдії. Такі трансформації визначаються спеціальними методами. Анеуплоїдія являє собою зміну (збільшення - трисомію, зменшення - моносомію) кількості хромосом диплоїдного набору, некратне гаплоїдному. При кратному збільшенні числа говорять про поліплоїдію. Вони і велика частина анеуплоїдій у людей вважаються летальними змінами. Серед найбільш поширених геномних мутацій виділяють:

  • Моносомію. У цьому випадку присутня тільки одна з 2 гомологічних хромосом. На тлі такої трансформації здоровий ембріональний розвиток неможливий за будь-якою з аутосом. В якості єдиної сумісної з життям виступає моносомія по хромосомі Х. Вона провокує синдром Шерешевського-Тернера.
  • Трісомія. У даному випадку в каріотипі виявляється три гомологічні елементи. Приклади таких генних мутацій: синдроми Дауна, Едвардса, Патау.

Провокуючий фактор

Причиною, через яку розвивається анеуплоїдія, вважається нерозходження хромосом у процесі клітинного ділення на тлі формування статевих клітин або втрата елементів внаслідок анафазного відставання, в той час як при русі до полюса гомологічна ланка може відстати від негомологічної. Поняття "" нерозходження "" вказує на відсутність поділу хроматид або хромосом у мітозі або мейозі. Це порушення може призвести до мозаїцизму. У цьому випадку одна клітинна лінія буде нормальною, а інша - моносомною.

Нерозходження при мейозі

Таке явище вважається найбільш частим. Ті хромосоми, які повинні в нормі ділитися при мейозі, залишаються з 'єднаними. В анафазі вони відходять до одного клітинного полюса. У результаті формується 2 гамети. В одній з них присутня додаткова хромосома, а в іншій не дістає елемента. У процесі запліднення нормальної клітини з зайвою ланкою розвивається трисомія, гамети з відсутнім компонентом - моносомія. При формуванні моносомної зіготи по якомусь аутосомному елементу розвиток припиняється на початкових етапах.

Хромосомні мутації

Ці трансформації - це структурні зміни елементів. Як правило, вони візуалізуються в світловий мікроскоп. У хромосомні мутації зазвичай залучається від десятків до сотень генів. Це провокує зміни в нормальному диплоїдному наборі. Як правило, такі аберації не викликають трансформації послідовності в ДНК. Однак при зміні кількості генних копій розвивається генетичний дисбаланс через нестачу або надлишок матеріалу. Існує дві великі категорії даних трансформацій. Зокрема, виділяють внутрішньо- та міжхромосомні мутації.

Вплив середовища

Люди еволюціонували як групи ізольованих популяцій. Вони досить довго проживали в однакових умовах середовища. Мова, зокрема, йде про характер харчування, кліматогеографічні характеристики, культурні традиції, збудників патологій та інше. Все це призвело до закріплення специфічних для кожної популяції поєднань алелей, що були найбільш відповідними для умов проживання. Однак внаслідок інтенсивного розширення ареалу, міграцій, переселення стали виникати ситуації, коли колишні в одному середовищі корисні поєднання певних генів в іншому перестали забезпечувати нормальне функціонування ряду систем організму. У зв 'язку з цим частина спадкової мінливості обумовлюється несприятливим комплексом непатологічних елементів. Таким чином, в якості причини генних мутацій в даному випадку виступають зміни зовнішнього середовища, умов проживання. Це, в свою чергу, стало основою для розвитку ряду спадкових захворювань.

Природний відбір

З часом еволюція протікала в більш специфічних видах. Це також сприяло розширенню спадкового розмаїття. Так, зберігалися ті ознаки, які могли зникати у тварин, і навпаки, відзначалося те, що залишалося у звірів. Під час природного відбору люди набували також і небажаних ознак, які мали пряме відношення до хвороб. Наприклад, у людини в процесі розвитку з 'явилися гени, здатні визначати чутливість до поліомієліту або дифтерійного токсину. Ставши Homo sapiens, біологічний вид людей в деякому роді "" заплатив за свою розумність "" накопиченням і патологічних трансформацій. Дане положення вважається основою однієї з базових концепцій навчання про генні мутації.