Мутации, их классификация, механизмы возникновения. Ген как единица изменчивости. Генные мутации и их классификация. Причины и механизмы возникновения генных мутаций.

 

Мутации:

По характеру возникновения – спонтанные и индуцированные

По локализации – соматические и генеративные

По адаптивному значению – летальные и витальные

По направлению – доминантные и рецессивные

Мутагены: биологические (вирусы) химические (пищевые добавки, лекарства) физические (ионизирующие излучения)

 

Генные

Эффект проявления:

- Аминокислота заменяется на стоп-кодон – НОНСЕНС

- Аминокислота заменяется на другую аминокислоту – МИССЕНС

- Одна и та же аминокислота заменяется на другую, но кодирующую тот же триплет – САММИССЕНС

Со сдвигом рамки:

- Потеря участка хромосомы – ДЕЛЕЦИЯ

- Удвоение участка хромосомы – ДУПЛИКАЦИЯ

- Вставка участка хромосомы – ВСТАВКА

Без сдвига рамки:

- Поворот участка хромосомы на 180 градусов – ИНВЕРСИЯ

 

Хромосомные

Внутрихромосомные

Межхромосомные

Обмен участками НЕ гомологичных хромосом – РЕЦИПРОКНЫЕ

Обмен участками гомологичных хромосом – НЕ РЕЦИПРОКНЫЕ

Слияние в центромерах – РОБЕРТСОНОВСКИЕ

 

Геномные

Полиплоидия – увеличение количества хромосом в следующих поколениях В КРАТНОЕ ЧИСЛО РАЗ.

Анеуплоидия – изменение количества хромосом в НЕКРАТНОЕ ЧСИЛО РАЗ.

Моносомия – отсутствие одной хромосомы

Трисомия – появление дополнительной хромосомы

Полисомия – появление 2 и более дополнительных хромосом

Нулесомия – отсутствие 1 пары хромосом

 

Хромосомы – структурные компоненты ядра. Структурная организация хроматина. Морфология хромосом. Нуклеосомная модель строения хромосом. Этапы упаковки хромасом. Понятие о кариотипе. Правила хромосомных наборов.

Хромосома – постоянный компонент ядра, отличающийся особой структурой, индивидуальностью, функцией и способностью к самовоспроизведению, что обеспечивает их преемственность, а тем самым и передачу наследственной информации от одного поколения растительных и животных организмов к другому.

Центромера - особым образом организованный участок хромосомы, общий для обеих сестринских хроматид. Центромера делит тело хромосомы на два плеча. В зависимости от расположения первичной перетяжки различают следующие типы хромосом:

равноплечие (метацентрические), когда Центромера расположена посередине, а плечи примерно равной длины;

неравноплечие (субметацентрические), когда Центромера смещена от середины хромосомы, а плечи неравной длины;

палочковидные (акроцентрические), когда центромера смещена к одному концу хромосомы и одно плечо очень короткое.

Существуют еще точковые (телоцентрические) хромосомы, у них одно плечо отсутствует, но в кариотипе (хромосомном наборе) человека их нет. В некоторых хромосомах могут быть вторичные перетяжки, отделяющие от тела хромосомы участок, называемый спутником.

Структурная организация хроматина. Сохраняя преемственность в ряду клеточных поколений, хроматин в зависимости от периода и фазы клеточного цикла меняет свою организацию. В интерфазе при световой микроскопии он выявляется в виде глыбок, рассеянных в нуклеоплазме ядра. При переходе клетки к митозу, особенно в метафазе, хроматин приобретает вид хорошо различимых отдельных интенсивно окрашенных телец — хромосом.

Интерфазную и метафазную формы существования хроматина расценивают как два полярных варианта его структурной организации, связанных в митотическом цикле взаимопереходами. В пользу такой оценки свидетельствуют данные электронной микроскопии о том, что в основе как интерфазной, так и метафазной формы лежит одна и та же элементарная нитчатая структура. В процессе электронно-микроскопических и физико-химических исследований в составе интерфазного хроматина и метафазных хромосом были выявлены нити (фибриллы) диаметром 3,0—5,0, 10, 20—30 нм. Диаметр двойной спирали ДНК составляет примерно 2 нм, диаметр нитчатой структуры интерфазного хроматина равен 100—200, а диаметр одной из сестринских хроматид метафазной хромосомы — 500— 600 нм.

Этапы упаковки хромосом. Упаковка молекулы ДНК в хромосоме имеет 4 уровня (см. рисунок):
1. нуклеосомы, нуклеосомная нить
2. соленоидная спираль
3. петли
4. розетки

Двойная спираль ДНК «намотанная» вокруг комплекса из 4-х пар белковых молекул образует «бусину» - нуклеосому. Нуклеосомы, связанные между собой участками молекулы ДНК, составляют нить, которая в свою очередь закручена в форме соленоида (это по одной из существующих моделей), один виток — 6 нуклеосом. Эта структура на следующем уровне упаковки образует петли. В таком виде, в форме петель, ДНК присутствует в ядре клетки на этапе роста клетки, синтеза её компонентов, в т. ч. удвоения ДНК.
Однако на разных стадиях жизни клетки конденсация хроматина разная. В период роста клетки хроматин в ядре не конденсирован, компактность его расположения при этом отличается для разных участков хромосомы.
Когда же происходит процесс деления клетки, хроматин всё более уплотняется и петли, о которых говорилось выше, образуют «розетки», плотно уложенные одна к другой (тоже по одной из существующих моделей), по 18 петель на кольцо. В результате этого хроматин принимает вид конденсированных хромосом.

Кариотип — совокупность признаков (число, размеры, форма и т.д.) полного набора хромосом, присущий клеткам данного организма.

Общий набор хромосом – это кариотип, является генетическим критерием вида. В нём выделяют:

· Аутосомы – соматические хромосомы;

· Половые хромосомы.

Всего у человека 46 хромосом. У женщин 44 Аутосомы + ХХ половые. У мужчин 44 Аутосомы + ХУ половые. В сперматозоиде 22 аутосомы + Х или У половые хромосомы.

Правило кариотипа:

· Постоянство числа и форм;

· Правило парности;

· Правило индивидуальности хромосом;

· Правило непрерывности хромосом.

Для изучения кариотипа человека обычно используют клетки костного мозга и культуры фибробластов или лейкоцитов периферической крови, так как эти клетки легче всего получать. Для того чтобы легче было разобраться в сложном комплексе хромосом, составляющих кариотип, их располагают в виде идиограммы.