Классификация мутагенных факторов:

♦ физические (рентгеновское и ионизирующее излучения, температура, УФЛ и др.);

♦ химические (формалин, нитриты, нитраты, аналоги азотистых оснований, иприт, лекарства, алкоголь, никотин и др.);

♦ биологические (вирусы, бактерии, токсины паразитов).

 

Эти факторы вызывают разнообразные изменения генетического материала:

􀂙 разрывы в молекулах ДНК,

􀂙 Т-Т димеры в молекулах ДНК,

􀂙 разрушают нити веретена деления,

􀂙 нарушают процесс кроссинговера,

􀂙 приводят к образованию в организме свободных радикалов.

 

III. Классификация мутаций.

По причинам их вызвавшим:

􀂾 спонтанные (самопроизвольные) мутации происходят под действием естественных мутагенных факторов внешней среды без вмешательства человека.

􀂾 индуцированные мутации - результат направленного воздействия определенных мутагенных факторов (в 1925 г. Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов получили мутации у дрожжей под действием ионизирующей радиации).

 

По мутировавшим клеткам:

􀂾 генеративные мутации происходят в половых клетках, передаются по наследству при половом размножении и проявляются у дочернего организма;

􀂾 соматические мутации происходят в соматических клетках, передаются по наследству только при вегетативном размножении и проявляются у родительского и дочернего организмов.

 

По исходу для организма мутации бывают:

􀂾 отрицательные - летальные (несовместимы с жизнью);

􀂾 полулетальные (снижают жизнеспособность организма);

􀂾 нейтральные (не влияют на жизнедеятельность);

􀂾 положительные (повышают жизнеспособность) - возникают редко, но имеют большое значение для эволюции.

 

По изменениям генетического материала:

1. Геномные м утации обусловлены изменениями числа хромосом. Они обнаруживаются цитогенетическими методами. Всегда проявляются фенотипически.

Полиплоидия - кратное гаплоидному набору увеличение числа хромоcом (3n, 4n, 5n,...). Полиплоидия используется в селекции растений и приводит к повышению урожайности. У млекопитающих и человека это летальные мутации.

Гаплоидия (1n) - одинарный набор хромосом, например, у трутней пчел. Жизнеспособность гаплоидов снижается, так как у них проявляются все рецессивные гены, содержащиеся в единственном числе. Для млекопитающих и человека - летальная мутация.

Анеуплоидия - некратное гаплоидному уменьшение или увеличение числа хромосом (2n±1, 2n±2, и т. д.).

Разновидности анеуплоидии:

􀂾 трисомия - 3 гомологичных хромосомы в кариотипе (2n+1):

• синдром трисомии Х. Частота встречаемости 1:800- 1:1000. Кариотип 47, ХХХ. Женщина с мужеподобным телосложением. Недоразвиты первичные и вторичные половые признаки. Иногда наблюдается умственная отсталость. Повышен риск шизофрении;

• синдром Кляйнфельтера. Частота - 1:400-1:500. Кариотип 47,ХХУ; 48,ХХХУ. Фенотип мужской. Женское телосложение. Высокий рост, длинные руки и ноги. Слабо развит волосяной покров. Интеллект снижен. Недоразвиты первичные и вторичные половые признаки, бесплодие. Иногда эффективно раннее гормональное лечение.

􀂾 моносомия - в диплоидном наборе одна из пары гомологичных хромосом, например, синдром Шерешевского-Тернера: Частота - 1:2000-1:3000. Кариотип 45, Х0. Фенотип женский. Рост 135-145 см, крыловидная кожная складка шеи, низко расположены уши, недоразвиты первичные и вторичные половые признаки. В 25% случаев - пороки сердца и почек. Интеллект не страдает. Бесплодие. Эффективно раннее гормональное лечение.

 

Моносомии по первым крупным парам хромосом для человека - летальные мутации.

􀂾 нулисомия - отсутствие пары хромосом в кариотипе (летальная мутация).

 

2. Хромосомные мутации (аберрации) - изменения структуры хромосом (выявляются цитогенетическим методом).

 

К внутрихромосомным мутациям относятся перестройки внутри одной хромосомы.

􀂾 делеция (нехватка) - выпадение части хромосомы (делеция участка короткого плеча 5-ой хромосомы у человека (5p-) - синдром кошачьего крика). При делеции обоих плеч хромосомы (удаляются теломеры) наблюдается замыкание оставшейся структуры в кольцо - кольцевые хромосомы. При выпадении центромерного участка образуются дицентрические хромосомы.

􀂾 дупликация - удвоение участка хромосомы. Результатом дупликации во II хромосоме дрозофилы может служить появление полосковидных глаз.

􀂾 инверсия - отрыв участка хромосомы, поворот его на 180^о и прикрепление к месту отрыва. При этом наблюдается нарушение порядка расположения генов.

 

Межхромосомные мутации происходят между негомологичными хромосомами.

Транслокация - обмен сегментами между негомологичными хромосомами. Различают транслокации:

􀂾 реципрокные (2 хромосомы обмениваются сегментами);

􀂾 нереципрокные (сегменты одной хромосомы переносятся в другую);

􀂾 робертсоновские (две акроцентрические хромосомы соединяются своими центромерными районами).

Делеции и дупликации проявляются фенотипически всегда, так как изменяется набор генов и наблюдаются частичные моносомии при нехватках и частичные трисомии - при дупликациях.

Инверсии и транслокации фенотипически проявляются не всегда; они могут быть сбалансированными, когда не происходит ни увеличения, ни уменьшения генетического материала и сохраняется общий баланс генов в геноме.

При инверсиях и транслокациях затрудняется конъюгация гомологичных хромосом, что является причиной нарушения распределения генетического материала между дочерними клетками.

 

3. Генные мутации (трансгенации) - изменения структуры гена. Выявляются биохимическими методами и методами рекомбинантной ДНК.

Мутации структурных генов:

􀂙 "сдвиг рамки считывания" - вставка или выпадение нуклеотидов (в зависимости от места вставки или выпадения изменяется меньшее или большее число кодонов);

􀂙 транзиция - замена оснований пуринового на пуриновое, или пиримидинового на пиримидиновое, например: А ↔ Г, Ц ↔ Т; при этом изменяется тот кодон, в котором про-изошла транзиция;

􀂙 трансверсия - замена пуринового основания на пиримидиновое или пиримидинового на пуриновое. Например: А ↔ Ц, Г ↔ Т; изменяется тот кодон, в котором произошла трансверсия.