מוטציות גנים יכולות להתרחש כתוצאה מכך. מוטציות גנים: סיבות, דוגמאות, סיווג

מוטציות הן שינויים ב-DNA של התא. להתעורר תחת השפעת אולטרה סגול, קרינה (קרני רנטגן) וכו'. הם עוברים בתורשה ומשמשים כחומר לברירה טבעית.

מוטציות גנים - שינוי במבנה של גן אחד. זהו שינוי ברצף הנוקלאוטידים: נשירה, החדרה, החלפה וכו'. לדוגמה, החלפת A ב-T. גורמים - הפרות במהלך הכפלה (שכפול) של DNA. דוגמאות: אנמיה חרמשית, פנילקטונוריה.

מוטציות כרומוזומליות- שינוי במבנה הכרומוזומים: אובדן אתר, הכפלת אתר, סיבוב אתר ב-180 מעלות, העברה של אתר לכרומוזום אחר (לא הומולוגי) וכו'. גורמים - הפרות במהלך המעבר. דוגמה: תסמונת בכי חתול.

מוטציות גנומיות- שינוי במספר הכרומוזומים. גורמים - הפרות בהתבדלות הכרומוזומים.

• פוליפלואידיות- שינויים מרובים (מספר פעמים, למשל, 12 → 24). זה לא קורה בבעלי חיים, בצמחים זה מוביל לגידול בגודל.
• אנופלואידיה- שינויים בכרומוזום אחד או שניים. לדוגמה, כרומוזום אחד נוסף עשרים ואחד מוביל לתסמונת דאון (עם סה"ככרומוזומים - 47).

מוטציות ציטופלסמיות- שינויים ב-DNA של מיטוכונדריה ופלסטידים. הם מועברים רק דרך הקו הנשי, כי. מיטוכונדריה ופלסטידים מזרעונים אינם נכנסים לזיגוטה. דוגמה בצמחים היא גיוון.

סומטי- מוטציות בתאים סומטיים (תאי הגוף; עשויים להיות ארבעה מהסוגים הנ"ל). במהלך רבייה מינית, הם אינם עוברים בתורשה. הם מועברים במהלך ריבוי וגטטיבי בצמחים, במהלך ניצנים וקיטוע ב-coelenterates (בהידרה).

המונחים הבאים, למעט שניים, משמשים לתיאור ההשלכות של הפרה של סידור הנוקלאוטידים באזור DNA השולט בסינתזת חלבון. הגדירו את שני המושגים הללו, "נופלים". רשימה כללית, ורשום את המספרים שמתחתם הם מצוינים.
1) הפרה של המבנה הראשוני של הפוליפפטיד
2) התבדלות כרומוזומים
3) שינוי בתפקודי החלבון
4) מוטציה בגנים
5) מעבר

תשובה

בחר את זה הכי הרבה אפשרות נכונה. אורגניזמים פוליפלואידים נובעים מ
1) מוטציות גנומיות

3) מוטציות בגנים
4) שונות קומבינטיבית

תשובה

קבע התאמה בין מאפיין השונות לסוגה: 1) ציטופלזמי, 2) קומבינטיבי
א) מתרחשת עם סטייה עצמאית של כרומוזומים במיוזה
ב) מתרחשת כתוצאה ממוטציות ב-DNA של המיטוכונדריה
ב) מתרחשת כתוצאה מהצלבת כרומוזומים
ד) מתבטאת כתוצאה ממוטציות ב-DNA פלסטידי
ד) מתרחשת כאשר גמטות נפגשות במקרה

תשובה

בחר אחת, האפשרות הנכונה ביותר. תסמונת דאון היא תוצאה של מוטציה
1) גנומי
2) ציטופלזמה
3) כרומוזומלי
4) רצסיבי

תשובה

1. קבע התאמה בין המאפיין של מוטציה לסוג שלה: 1) גן, 2) כרומוזומלי, 3) גנומי
א) שינוי ברצף הנוקלאוטידים במולקולת DNA
ב) שינוי במבנה הכרומוזומים
ג) שינוי במספר הכרומוזומים בגרעין
ד) פוליפלואידיות
ה) שינוי ברצף הגנים

תשובה

2. קבע התאמה בין מאפייני וסוגי המוטציות: 1) גן, 2) גנומי, 3) כרומוזומלי. רשמו את המספרים 1-3 בסדר המתאים לאותיות.
א) מחיקה של קטע של כרומוזום
ב) שינוי ברצף הנוקלאוטידים במולקולת DNA
ב) עלייה מרובה סט הפלואידיכרומוזומים
ד) אנופלואידיה
ה) שינוי ברצף הגנים בכרומוזום
ה) אובדן של נוקלאוטיד אחד

תשובה

בחר שלוש אפשרויות. במה מאופיינת מוטציה גנומית?
1) שינוי ברצף הנוקלאוטידים של ה-DNA
2) אובדן כרומוזום אחד בסט הדיפלואידי
3) עליה מרובה במספר הכרומוזומים
4) שינוי במבנה של חלבונים מסונתזים
5) הכפלת קטע של כרומוזום
6) שינוי במספר הכרומוזומים בקריוטיפ

תשובה

1. להלן רשימה של מאפיינים של שונות. כולם מלבד שניים משמשים לתיאור המאפיינים של השונות הגנומית. מצא שני מאפיינים ש"נושרים" מהסדרה הכללית, ורשום את המספרים שמתחתם הם מצוינים.
1) מוגבל על ידי הנורמה של התגובה של השלט
2) מספר הכרומוזומים גדל וכפולה של הפלואידים
3) מופיע כרומוזום X נוסף
4) יש אופי קבוצתי
5) יש אובדן של כרומוזום Y

תשובה

2. כל המאפיינים שלהלן מלבד שניים משמשים לתיאור מוטציות גנומיות. זהה שני מאפיינים ש"נופלים" מהרשימה הכללית, ורשום את המספרים שמתחתם הם מצוינים.
1) הפרה של ההתבדלות של כרומוזומים הומולוגיים במהלך חלוקת התא
2) הרס של ציר הביקוע
3) צימוד של כרומוזומים הומולוגיים
4) שינוי במספר הכרומוזומים
5) עלייה במספר הנוקלאוטידים בגנים

תשובה

3. כל המאפיינים שלהלן מלבד שניים משמשים לתיאור מוטציות גנומיות. זהה שני מאפיינים ש"נופלים" מהרשימה הכללית, ורשום את המספרים שמתחתם הם מצוינים.
1) שינוי ברצף הנוקלאוטידים במולקולת DNA
2) עליה מרובה במערך הכרומוזומים
3) ירידה במספר הכרומוזומים
4) שכפול של מקטע כרומוזומים
5) אי-ניתוק של כרומוזומים הומולוגיים

תשובה

בחר אחת, האפשרות הנכונה ביותר. מוטציות גנטיות רצסיביות משתנות
1) רצף השלבים של התפתחות הפרט
2) הרכב שלישיות בקטע DNA
3) קבוצה של כרומוזומים בתאים סומטיים
4) המבנה של אוטוזומים

תשובה

בחר אחת, האפשרות הנכונה ביותר. שונות ציטופלסמית קשורה לעובדה ש
1) החלוקה המיוטית מופרעת
2) DNA מיטוכונדריאלי מסוגל לעבור מוטציה
3) אללים חדשים מופיעים באוטוזומים
4) נוצרים גמטות שאינם מסוגלים להפריה

תשובה

1. להלן רשימה של מאפיינים של שונות. כולם למעט שניים משמשים לתיאור המאפיינים של שונות כרומוזומלית. מצא שני מאפיינים ש"נושרים" מהסדרה הכללית, ורשום את המספרים שמתחתם הם מצוינים.
1) איבוד של מקטע כרומוזומים
2) סיבוב של מקטע כרומוזום ב-180 מעלות
3) ירידה במספר הכרומוזומים בקריוטיפ
4) הופעת כרומוזום X נוסף
5) העברה של קטע כרומוזום לכרומוזום לא הומולוגי

תשובה

2. כל התכונות הבאות מלבד שתיים משמשות לתיאור מוטציה כרומוזומלית. זהה שני מונחים ש"נופלים" מהרשימה הכללית, ורשום את המספרים שמתחתם הם מצוינים.
1) מספר הכרומוזומים גדל ב-1-2
2) נוקלאוטיד אחד ב-DNA מוחלף באחר
3) קטע של כרומוזום אחד מועבר לאחר
4) היה איבוד של קטע מהכרומוזום
5) קטע של הכרומוזום מסובב ב-180°

תשובה

3. כל המאפיינים שלהלן מלבד שניים משמשים לתיאור וריאציה כרומוזומלית. מצא שני מאפיינים ש"נושרים" מהסדרה הכללית, ורשום את המספרים שמתחתם הם מצוינים.
1) הכפלה של מקטע של כרומוזום מספר פעמים
2) הופעת אוטוזום נוסף
3) שינוי ברצף הנוקלאוטידים
4) אובדן החלק הסופי של הכרומוזום
5) הפיכת הגן בכרומוזום ב-180 מעלות

תשובה

אנחנו יוצרים
1) הכפלת אותו חלק של הכרומוזום
2) ירידה במספר הכרומוזומים בתאי הנבט
3) עלייה במספר הכרומוזומים בתאים סומטיים

בחר אחת, האפשרות הנכונה ביותר. איזה סוג של מוטציה הוא שינוי במבנה ה-DNA במיטוכונדריה
1) גנומי
2) כרומוזומלי
3) ציטופלזמה
4) קומבינטיבי

תשובה

בחר אחת, האפשרות הנכונה ביותר. השונות של היופי הלילי ושל הלוע נקבע על ידי שונות
1) קומבינטיבי
2) כרומוזומלי
3) ציטופלזמה
4) גנטי

תשובה

1. להלן רשימה של מאפיינים של שונות. כולם מלבד שניים משמשים לתיאור מאפייני השונות הגנטית. מצא שני מאפיינים ש"נושרים" מהסדרה הכללית, ורשום את המספרים שמתחתם הם מצוינים.
1) עקב שילוב הגמטות במהלך ההפריה
2) עקב שינוי ברצף הנוקלאוטידים בשלישייה
3) נוצר במהלך ריקומבינציה של גנים במהלך מעבר
4) מאופיין בשינויים בתוך הגן
5) נוצר כאשר רצף הנוקלאוטידים משתנה

תשובה

2. כל המאפיינים הבאים, למעט שניים, הם הגורמים למוטציה בגנים. הגדירו את שני המושגים הללו ש"נופלים" מהרשימה הכללית, ורשמו את המספרים שמתחתם הם מצוינים.
1) צימוד של כרומוזומים הומולוגיים וחילופי גנים ביניהם
2) החלפה של נוקלאוטיד אחד ב-DNA באחר
3) שינוי ברצף החיבור של נוקלאוטידים
4) הופעת כרומוזום נוסף בגנוטיפ
5) איבוד של שלישייה אחת באזור ה-DNA המקודד למבנה הראשוני של החלבון

תשובה

3. כל המאפיינים שלהלן מלבד שניים משמשים לתיאור מוטציות גנים. זהה שני מאפיינים ש"נופלים" מהרשימה הכללית, ורשום את המספרים שמתחתם הם מצוינים.
1) החלפה של זוג נוקלאוטידים
2) התרחשות של קודון עצור בתוך הגן
3) הכפלת מספר הנוקלאוטידים הבודדים ב-DNA
4) עלייה במספר הכרומוזומים
5) איבוד של מקטע כרומוזומים

תשובה

4. כל המאפיינים שלהלן מלבד שניים משמשים לתיאור מוטציות גנים. זהה שני מאפיינים ש"נופלים" מהרשימה הכללית, ורשום את המספרים שמתחתם הם מצוינים.
1) הוספת שלישייה אחת ל-DNA
2) עלייה במספר האוטוזומים
3) שינוי ברצף הנוקלאוטידים ב-DNA
4) אובדן נוקלאוטידים בודדים ב-DNA
5) עלייה מרובה במספר הכרומוזומים

תשובה

5. כל המאפיינים הבאים, למעט שניים, אופייניים למוטציות גנים. זהה שני מאפיינים ש"נופלים" מהרשימה הכללית, ורשום את המספרים שמתחתם הם מצוינים.
1) הופעת צורות פוליפלואידיות
2) הכפלה אקראית של נוקלאוטידים בגן
3) אובדן שלישייה אחת בתהליך השכפול
4) היווצרות אללים חדשים של גן אחד
5) הפרה של הפער של כרומוזומים הומולוגיים במיוזה

תשובה

צורה 6:
1) קטע של כרומוזום אחד מועבר לאחר
2) מתרחשת בתהליך של שכפול DNA
3) יש אובדן של קטע מהכרומוזום

בחר אחת, האפשרות הנכונה ביותר. זני חיטה פוליפלואידים הם תוצאה של שונות
1) כרומוזומלי
2) שינוי
3) גן
4) גנומי

תשובה

בחר אחת, האפשרות הנכונה ביותר. ייצור זני חיטה פוליפלואידים על ידי מגדלים אפשרי עקב המוטציה
1) ציטופלזמה
2) גן
3) כרומוזומלי
4) גנומי

תשובה

קבע התאמה בין מאפיינים ומוטציות: 1) גנומי, 2) כרומוזומלי. כתוב את המספרים 1 ו-2 בסדר הנכון.
א) עליה מרובה במספר הכרומוזומים
ב) סיבוב של קטע של הכרומוזום ב-180 מעלות
ג) החלפת חלקים של כרומוזומים לא הומולוגיים
ד) אובדן האזור המרכזי של הכרומוזום
ד) שכפול של קטע בכרומוזום
ה) שינוי חוזר במספר הכרומוזומים

תשובה

בחר אחת, האפשרות הנכונה ביותר. הופעת אללים שונים של גן אחד מתרחשת כתוצאה מ
1) חלוקת תאים עקיפה
2) שונות שינוי
3) תהליך מוטציה
4) שונות קומבינטיבית

תשובה

כל המונחים המפורטים להלן מלבד שניים משמשים לסיווג מוטציות לפי שינויים בחומר הגנטי. זהה שני מונחים ש"נופלים" מהרשימה הכללית, ורשום את המספרים שמתחתם הם מצוינים.
1) גנומי
2) גנרטיבי
3) כרומוזומלי
4) ספונטני
5) גן

תשובה

קבע התאמה בין סוגי המוטציות ומאפייניהן ודוגמאות שלהן: 1) גנומי, 2) כרומוזומלי. רשמו את המספרים 1 ו-2 בסדר המתאים לאותיות.
א) אובדן או הופעה של כרומוזומים נוספים כתוצאה מהפרה של המיוזה
ב) להוביל להפרעה בתפקוד הגן
ג) דוגמה לכך היא פוליפלואידיות בפרוטוזואה ובצמחים
ד) הכפלה או אובדן של מקטע כרומוזומים
ד) תסמונת דאון היא דוגמה מצוינת.

תשובה

קבע התאמה בין קטגוריות המחלות התורשתיות והדוגמאות שלהן: 1) גן, 2) כרומוזומלי. רשמו את המספרים 1 ו-2 בסדר המתאים לאותיות.
א) המופיליה
ב) לבקנות
ב) עיוורון צבעים
ד) תסמונת "בכי של חתול".
ד) פנילקטונוריה

תשובה

מצא שלוש שגיאות בטקסט הנתון וציין את מספר המשפטים עם שגיאות.(1) מוטציות הן שינויים אקראיים ומתמשכים בגנוטיפ. (2) מוטציות גנים הן תוצאה של "טעויות" המתרחשות בתהליך הכפלת מולקולות ה-DNA. (3) מוטציות נקראות גנומיות, המובילות לשינוי במבנה הכרומוזומים. (4) צמחים תרבותיים רבים הם פוליפלואידים. (5) תאים פוליפלואידים מכילים אחד עד שלושה כרומוזומים נוספים. (6) צמחים פוליפלואידים מאופיינים בצמיחה חזקה יותר ובגודל גדול יותר. (7) פוליפלוידיה נמצא בשימוש נרחב הן בגידול צמחים והן בגידול בעלי חיים.

תשובה

נתח את הטבלה "סוגי שונות". עבור כל תא המסומן באות, בחר את המושג המתאים או את הדוגמה המתאימה מהרשימה המסופקת.
1) סומטי
2) גן
3) החלפה של נוקלאוטיד אחד באחר
4) שכפול של גן באזור של הכרומוזום
5) הוספה או אובדן של נוקלאוטידים
6) המופיליה
7) עיוורון צבעים
8) טריזומיה במערך הכרומוזומים

תשובה

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

ההמתנה להולדת ילד היא הזמן הנפלא ביותר עבור ההורים, אך גם המפחיד ביותר. רבים חוששים שהתינוק עלול להיוולד עם מוגבלות כלשהי, מוגבלות פיזית או נפשית.

המדע לא עומד מלכת, אפשר לבדוק את התינוק לא תקינות התפתחותית בזמן קצר בהריון. כמעט כל הבדיקות הללו יכולות להראות אם הכל בסדר עם הילד.

למה קורה שילדים שונים לגמרי יכולים להיוולד לאותם הורים - ילד בריא וילד עם מוגבלות? זה נקבע על ידי גנים. בלידת תינוק לא מפותח או ילד עם מוגבלות פיזית, מוטציות גנים הקשורות לשינוי במבנה ה-DNA משפיעות. בואו נדבר על זה ביתר פירוט. שקול כיצד זה קורה, מהן מוטציות גנים, והגורמים להן.

מהן מוטציות?

מוטציות הן שינויים פיזיולוגיים וביולוגיים בתאים במבנה ה-DNA. הסיבה עשויה להיות קרינה (בהריון אין לעשות צילומי רנטגן, לפציעות ושברים), קרניים אולטרה סגולות (חשיפה ארוכה לשמש במהלך ההריון או שהייה בחדר עם מנורות אולטרה סגול דולקות). כמו כן, מוטציות כאלה יכולות לעבור בירושה מאבות קדמונים. כולם מחולקים לסוגים.

מוטציות גנים עם שינוי במבנה הכרומוזומים או במספרם

אלו הן מוטציות שבהן מבנה ומספר הכרומוזומים משתנים. אזורים כרומוזומליים יכולים ליפול או להכפיל אותם, לעבור לאזור לא הומולוגי, להפוך מאה ושמונים מעלות מהנורמה.

הסיבות להופעת מוטציה כזו היא הפרה בהצלבה.

מוטציות גנים קשורות לשינוי במבנה הכרומוזומים או במספרם, הן הגורם הפרעות חמורותומחלה אצל הילד. מחלות כאלה הן חשוכות מרפא.

סוגי מוטציות כרומוזומליות

בסך הכל, מבחינים בשני סוגים של מוטציות כרומוזומליות בסיסיות: מספריות ומבניות. אנופלואידיות הן סוגים לפי מספר הכרומוזומים, כלומר כאשר מוטציות גנים קשורות לשינוי במספר הכרומוזומים. זוהי הופעתה של עוד או כמה מהאחרונים, אובדן של כל אחד מהם.

מוטציות גנים קשורות לשינוי במבנה במקרה שבו כרומוזומים נשברים ואז מתאחדים מחדש, תוך הפרה של התצורה הרגילה.

סוגי כרומוזומים מספריים

על פי מספר הכרומוזומים, מוטציות מחולקות לאנופלואידיה, כלומר מינים. שקול את העיקריים שבהם, גלה את ההבדל.

• טריזומיה

טריזומיה היא התרחשות של כרומוזום נוסף בקריוטיפ. התופעה השכיחה ביותר היא הופעת הכרומוזום העשרים ואחד. זה הופך לגורם לתסמונת דאון, או כפי שמכונה גם מחלה זו, טריזומיה של הכרומוזום העשרים ואחד.

תסמונת פטאו מתגלה בשלושה עשר, ובכרומוזום השמונה עשר הם מאובחנים, כולם טריזומיות אוטוזומליות. טריזומיות אחרות אינן קיימות, הן מתות ברחם ואובדות בהפלות ספונטניות. אותם אנשים שיש להם כרומוזומי מין נוספים (X, Y) הם ברי קיימא. ביטוי קליניהמוטציות הללו מעטות מאוד.

מוטציות גנים הקשורות לשינוי במספר מתרחשות בהתאם סיבות מסוימות. טריזומיה מתרחשת לרוב במהלך סטייה באנפאזה (מיוזיס 1). התוצאה של אי התאמה זו היא ששני הכרומוזומים נופלים רק לאחד משני תאי הבת, השני נשאר ריק.

לעתים רחוקות יותר, עלול להתרחש אי-ניתוק של כרומוזומים. תופעה זו נקראת הפרה בהתבדלות של כרומטידות אחיות. מתרחש במיוזה 2. זה בדיוק המקרה כאשר שני כרומוזומים זהים לחלוטין מתמקמים בגמטה אחת, וגורמים לזיגוטה טריזומית. אי-הפרדה מתרחשת ב שלבים מוקדמיםתהליך ריסוק ביצית שהופריה. כך נוצר שיבוט של תאים מוטנטים, שיכול לכסות חלק גדול יותר או קטן יותר מהרקמות. לפעמים זה בא לידי ביטוי קליני.

רבים מקשרים את הכרומוזום העשרים ואחד לגיל של אישה בהריון, אך גורם זה הוא עד היוםאין אישור חד משמעי. הסיבות לכך שהכרומוזומים אינם נפרדים נותרו לא ידועות.

• מונוזומיה

מונוזומיה היא היעדר כל אחד מהאוטוסומים. אם זה קורה, אז ברוב המקרים לא ניתן לשאת את העובר, יש לידה מוקדמתעַל דייטים מוקדמים. היוצא מן הכלל הוא מונוזומיה עקב הכרומוזום העשרים ואחד. הסיבה לכך שמתרחשת מונוזומיה יכולה להיות גם אי-התנתקות של כרומוזומים וגם אובדן של כרומוזום במהלך מסעו באנפאזה לתא.

עבור כרומוזומי מין, מונוזומיה מובילה להיווצרות עובר עם קריוטיפ XO. הביטוי הקליני של קריוטיפ כזה הוא תסמונת טרנר. בשמונים אחוז מהמקרים מתוך מאה, הופעת מונוזומיה על כרומוזום X נובעת מהפרה של מיוזה של אבי הילד. זה נובע מחוסר החיבור של כרומוזומי X ו-Y. בעיקרון, עובר עם קריוטיפ XO מת ברחם.

לפי כרומוזומי המין, הטריזומיה מחולקת לשלושה סוגים: 47 XXY, 47 XXX, 47 XYY. הוא טריזומיה 47XXY. עם קריוטיפ כזה, הסיכויים לשאת ילד מתחלקים בין חמישים לחמישים. הגורם לתסמונת זו עשוי להיות אי-ניתוק של כרומוזומי X או אי-ניתוק של X ו-Y של spermatogenesis. הקריוטיפים השני והשלישי יכולים להופיע רק אצל אחת מתוך אלף נשים בהריון, הם כמעט לא באים לידי ביטוי וברוב המקרים מתגלים על ידי מומחים ממש במקרה.

• פוליפלואידיות

אלו הן מוטציות גנים הקשורות לשינוי במערך הפלואידי של הכרומוזומים. ניתן להכפיל את הקבוצות הללו פי שלושה או פי ארבעה. טריפלואידיה מאובחנת לרוב רק כאשר התרחשה הפלה ספונטנית. היו כמה מקרים שבהם הצליחה האם ללדת תינוק כזה, אבל כולם מתו עוד לפני שהגיעו לגיל חודש. המנגנונים של מוטציות גנים במקרה של טריפלודיה נקבעים על ידי התבדרות מוחלטת ואי-דיברגנציה של כל קבוצות הכרומוזומים של תאי נבט נקביים או זכריים. כמו כן, הפריה כפולה של ביצית אחת יכולה לשמש כמנגנון. במקרה זה, השליה מתנוונת. לידה מחדש כזו נקראת החלקה ציסטית. ככלל, שינויים כאלה מובילים להתפתחות של הפרעות נפשיות ופיזיולוגיות אצל התינוק, הפסקת הריון.

אילו מוטציות גנים קשורות לשינוי במבנה הכרומוזומים

שינויים מבניים בכרומוזומים הם תוצאה של קרע (הרס) של הכרומוזום. כתוצאה מכך, כרומוזומים אלה מחוברים, ומפרים את המראה הקודם שלהם. שינויים אלה יכולים להיות לא מאוזנים ומאוזנים. למאוזן אין עודף או חוסר בחומר, ולכן הם לא מופיעים. הם יכולים להופיע רק אם היה גן שחשוב מבחינה תפקודית באתר ההרס של הכרומוזום. בְּ סט מאוזןעשויות להופיע גמטות לא מאוזנות. כתוצאה מכך, הפריית הביצית עם גמטה כזו עלולה לגרום להופעת עובר עם מערך כרומוזומים לא מאוזן. עם סט כזה, העובר מתפתח שורה שלמהמומים, סוגים חמורים של פתולוגיה מופיעים.

סוגי שינויים מבניים

מוטציות גנים מתרחשות ברמת היווצרות הגמטה. אי אפשר למנוע את התהליך הזה, כמו שאי אפשר לדעת בוודאות שזה יכול לקרות. ישנם מספר סוגים של שינויים מבניים.

• מחיקות

שינוי זה קשור לאובדן חלק מהכרומוזום. לאחר הפסקה כזו, הכרומוזום מתקצר, וחלקו הקרוע אובד במהלך חלוקת תאים נוספת. מחיקות ביניים הן המקרה כאשר כרומוזום אחד נשבר בכמה מקומות בו זמנית. כרומוזומים כאלה יוצרים בדרך כלל עובר שאינו בר-קיימא. אבל יש גם מקרים שבהם תינוקות שרדו, אבל בגלל קבוצה כזו של כרומוזומים, הם סבלו מתסמונת וולף-הירשהורן, "בכי של חתול".

• כפילויות

מוטציות גנים אלו מתרחשות ברמת הארגון של קטעי DNA כפולים. בעיקרון, שכפול לא יכול לגרום לפתולוגיות כאלה שגורמות למחיקה.

• טרנסלוקציות

טרנסלוקציה מתרחשת עקב העברה של חומר גנטי מכרומוזום אחד למשנהו. אם מתרחשת שבירה בו זמנית במספר כרומוזומים והם מחליפים מקטעים, אז זה גורם לטרנסלוקציה הדדית. לקריוטיפ של טרנסלוקציה כזו יש רק ארבעים ושישה כרומוזומים. הטרנסלוקציה עצמה מזוהה רק עם ניתוח ומחקר מפורט של הכרומוזום.

שינוי רצף הנוקלאוטידים

מוטציות גנים קשורות לשינוי ברצף הנוקלאוטידים, כאשר הן מתבטאות בשינוי של המבנים של חלקים מסוימים של ה-DNA. על פי ההשלכות, מוטציות כאלה מתחלקות לשני סוגים - ללא שינוי מסגרת ועם שינוי. כדי לדעת בדיוק את הסיבות לשינויים בקטעי DNA, עליך לשקול כל סוג בנפרד.

מוטציה ללא הסטת מסגרת

מוטציות גנים אלו קשורות לשינוי והחלפה של זוגות נוקלאוטידים במבנה ה-DNA. עם תחליפים כאלה, אורך ה-DNA לא הולך לאיבוד, אך ניתן לאבד חומצות אמינו ולהחליף אותן. קיימת אפשרות שמבנה החלבון יישמר, זה ישרת. הבה נבחן בפירוט את שני גרסאות הפיתוח: עם ובלי החלפה של חומצות אמינו.

מוטציה להחלפת חומצות אמינו

שינויים בשיירי חומצות אמינו בפוליפפטידים נקראים מוטציות מיסנס. יש ארבע שרשראות במולקולת ההמוגלובין האנושית - שתיים "a" (היא ממוקמת בכרומוזום השישה עשר) ושתיים "b" (מקודדות בכרומוזום האחד עשר). אם "ב" - השרשרת תקינה, והיא מכילה מאה ארבעים ושש שאריות חומצות אמינו, והשישית היא גלוטמין, אז ההמוגלובין יהיה תקין. במקרה זה, חומצה גלוטמית חייבת להיות מקודדת על ידי שלישיית GAA. אם עקב מוטציה, GAA מוחלף ב-GTA, אז במקום חומצה גלוטמית נוצר ואלין במולקולת ההמוגלובין. כך, במקום המוגלובין HbA תקין, יופיע המוגלובין HbS אחר. לפיכך, החלפה של חומצת אמינו אחת ונוקלאוטיד אחד תגרום למחלה קשה - אנמיה חרמשית.

מחלה זו מתבטאת בכך שתאי דם אדומים הופכים לצורת מגל. בצורה זו, הם אינם מסוגלים לספק חמצן כרגיל. אם פועל ברמה התאיתלהומוזיגוטים יש את הנוסחה HbS/HbS, זה מוביל למוות של הילד ילדות מוקדמת. אם הנוסחה היא HbA / HbS, אז לאריתרוציטים יש צורה חלשה של שינוי. לשינוי קל שכזה יש איכות שימושית - עמידות הגוף למלריה. באותן מדינות שבהן קיימת סכנה לחלות במלריה כמו בסיביר עם הצטננות, לשינוי זה יש איכות מיטיבה.

מוטציה ללא החלפת חומצות אמינו

החלפות נוקלאוטידים ללא חילופי חומצות אמינו נקראות מוטציות Seimsense. אם ה-GAA מוחלף ב-GAG באזור ה-DNA המקודד לשרשרת "b", אז בשל העובדה שהוא יהיה עודף, החלפה של חומצה גלוטמית לא יכולה להתרחש. מבנה השרשרת לא ישתנה, לא יהיו שינויים באריתרוציטים.

מוטציות בשינוי מסגרת

מוטציות גנים כאלה קשורות לשינוי באורך ה-DNA. האורך יכול להיות קצר יותר או ארוך יותר, בהתאם לאובדן או הרווח של זוגות נוקלאוטידים. כך, כל המבנה של החלבון ישתנה לחלוטין.

דיכוי אינטראגני עלול להתרחש. תופעה זו מתרחשת כאשר יש מקום לשתי מוטציות לבטל זו את זו. זה הרגע שבו מוסיפים זוג נוקלאוטידים לאחר שאחד מהם אבד, ולהיפך.

מוטציות שטויות

זֶה קבוצה מיוחדתמוטציות. זה מתרחש לעתים רחוקות, במקרה שלו, הופעת קודונים לעצור. זה יכול לקרות גם עם אובדן של זוגות נוקלאוטידים וגם עם הוספה שלהם. כאשר מופיעים קודוני עצירה, סינתזת הפוליפפטיד נעצרת לחלוטין. זה יכול ליצור אללים אפס. אף אחד מהחלבונים לא יתאים לזה.

יש דבר כזה דיכוי בין-גני. זוהי תופעה כזו כאשר המוטציה של גנים מסוימים מדכאת מוטציות באחרים.

האם יש שינויים במהלך ההריון?

ניתן לזהות ברוב המקרים מוטציות גנים הקשורות לשינוי במספר הכרומוזומים. כדי לברר אם יש לעובר מומים ופתולוגיות, בדיקה נקבעת בשבועות הראשונים להריון (מעשרה עד שלושה עשר שבועות). מדובר בסדרה של בדיקות פשוטות: דגימת דם מאצבע ווריד, אולטרסאונד. עַל בדיקת אולטרסאונדהעובר נבדק בהתאם לפרמטרים של כל הגפיים, האף והראש. פרמטרים אלו, עם אי עמידה חזקה בנורמות, מצביעים על כך שלתינוק יש ליקויים התפתחותיים. אבחנה זו מאושרת או מופרכת על סמך תוצאות בדיקת דם.

כמו כן, בפיקוח צמוד של רופאים נמצאות אמהות לעתיד, שתינוקותיהן עלולים לפתח מוטציות ברמת הגן, העוברות בתורשה. כלומר, מדובר בנשים שאצל קרוביהן היו מקרים של לידת ילד עם מוגבלות נפשית או פיזית, תסמונת דאון מזוהה, פטאו ומחלות גנטיות נוספות.

מוטציות גנים מתרחשות ברמה המולקולרית ובדרך כלל משפיעות על נוקלאוטיד אחד או יותר בתוך גן בודד. סוג זה של מוטציה ניתן לחלק לשתי קבוצות גדולות. הראשון שבהם גורם לשינוי במסגרת הקריאה. הקבוצה השנייה כוללת מוטציות גנים הקשורות להחלפת זוגות בסיסים. האחרונים מהווים לא יותר מ-20% מהמוטציות הספונטניות, 80% הנותרים מהמוטציות מתרחשות כתוצאה ממחיקות והחדרות שונות.

מוטציות בשינוי מסגרת הם הוספות או מחיקות של זוג בסיסים אחד או יותר. בהתאם לאתר ההפרה, מספר אחד או אחר של קודונים משתנה. בהתאם לכך, חומצות אמינו נוספות עשויות להופיע בחלבון או רצף שלהן עשוי להשתנות. רוב המוטציות מסוג זה נמצאות במולקולות DNA המורכבות מבסיסים זהים.

סוגי החלפה שווא :

מעבריםמורכב בהחלפת פורין אחד בבסיס פורין או פירמידין אחד בבסיס פירמידין

טרנסורסיות, שבו בסיס פורין משתנה לבסיס פירמידין או להיפך.

המשמעות של מוטציות גנים לקיום של אורגניזם אינה זהה. שינויים שונים ברצף הנוקלאוטידים של ה-DNA באים לידי ביטוי בצורה שונה בפנוטיפ. חלק מה"מוטציות השקטות" אינן משפיעות על המבנה והתפקוד של החלבון. דוגמה למוטציה כזו היא החלפת נוקלאוטידים שאינה מביאה להחלפת חומצות אמינו.

על ידי ערך פונקציונלילזהות מוטציות בגנים

מוביל לאובדן מוחלט של תפקוד;

כתוצאה מכך מתרחשים שינויים כמותיים ב-mRNA ומוצרי חלבון ראשוניים;

דומיננטי-שלילי, משנה את התכונות של מולקולות חלבון באופן שיש להן השפעה מזיקה על הפעילות החיונית של התאים.

מה שנקרא לֹא מוטציות בחוש , הקשורים להופעת קודונים מסיימים הגורמים לעצירה בסינתזת החלבון. יתרה מכך, ככל שהמוטציות קרובות יותר לקצה ה-5 אינץ' של הגן (לתחילת השעתוק), כך מולקולות החלבון יהיו קצרות יותר. מחיקות או הוספות (תוספות) שאינן כפולות של שלושה נוקלאוטידים, ולכן גורמות ל- שינוי מסגרת הקריאה, יכול גם להוביל להפסקה מוקדמת של סינתזת חלבון או להיווצרות חלבון חסר משמעות שמתכלה במהירות.

מוטציות של Missense הקשורים להחלפת נוקלאוטידים בחלק המקודד של הגן. מתבטא באופן פנוטי כתחליף חומצת אמינו בחלבון. בהתאם לאופי חומצות האמינו ולמשמעות התפקודית של האזור הפגוע, קיים אובדן מלא או חלקי של הפעילות התפקודית של החלבון.

שחבור מוטציות משפיעים על אתרים במפגש של אקסונים ואינטרונים ומלווים בכריתה של האקסון ויצירת חלבון מואצל, או כריתה של אזור האינטרונים ותרגום של חלבון שהשתנה חסרת משמעות. ככלל, מוטציות כאלה גורמות למהלך חמור של המחלה.

מוטציות רגולטוריות קשורה להפרה כמותית באזורי הרגולציה של הגן. הם אינם מובילים לשינויים במבנה ובתפקוד של חלבונים. הביטוי הפנוטיפי של מוטציות כאלה נקבע על פי רמת הסף של ריכוז החלבון שבו עדיין נשמר תפקודו.

מוטציות דינמיות או מוטציות הַרחָבָה מייצגים עלייה פתולוגית במספר חזרות הטרינוקלאוטידים הממוקמות בחלקים המקודדים והרגולטוריים של הגן. רצפי טרינוקלאוטידים רבים מאופיינים ברמת שונות של אוכלוסיה גבוהה. הפרעה פנוטיפית מתבטאת כאשר חריגה מרמה קריטית מסוימת מבחינת מספר החזרות.

מוטציות כרומוזומליות

סוג זה של מוטציה משלב הפרעות כרומוזומליות הקשורות לשינויים במבני הכרומוזומים (סטיות כרומוזומליות).

ניתן לסווג סטיות כרומוזומליות באמצעות גישות שונות. תלוי באיזו נקודה במחזור התא - לפני או אחרי שהתרחשו סידורים מחדש של שכפול הכרומוזומים - מבדילים סטיות כרומוזומלי ו כרומטיד סוגים. סטיות מהסוג הכרומוזומלי מתרחשות בשלב הפרה-סינתטי - שלב G 1, כאשר הכרומוזום מיוצג על ידי מבנה חד-גדילי. סטיות מסוג כרומטידים מתרחשות לאחר שכפול הכרומוזומים בשלבי S ו-G2 ומשפיעות על המבנה של אחת הכרומטידים. כתוצאה מכך, הכרומוזום בשלב המטאפאזה מכיל כרומטיד אחד שונה ואחד נורמלי.

אם הסידור מחדש התרחש לאחר שכפול והשפיע על שתי הכרומטידות, א איזוכרומטיד סְטִיָה. מבחינה מורפולוגית, אין להבחין בין סטיות מהסוג הכרומוזומלי, אם כי ממקורן הן שייכות לסוג הכרומטידי. בין סטיות של סוגי כרומוזומליים וכרומטידים, יש פָּשׁוּט ו לְהַחלִיף סטיות. הם מבוססים על הפרעות של כרומוזום אחד או יותר. סטיות פשוטות - שברים (מחיקות) - נובעות משבירה פשוטה בכרומוזום. בכל מקרה נוצרים 2 סוגים של שברים - צנטריים ואצנטריים. ישנן מחיקות או שברים סופניים (טרמינליים) ואינטרסטיציאליים (חלקים אמצעיים של כרומוזומים).

סטייות החליפין מגוונות מאוד. הם מבוססים על חילופי מקטעים של כרומוזומים (או כרומטידים) בין כרומוזומים שונים (חילופי בין כרומוזומליים) או בתוך כרומוזום אחד (חילופי תוך כרומוזומליים) במהלך חלוקה מחדש של החומר הגנטי. ישנם שני סוגים של סידורי החלפה מחדש: סימטרי ואסימטרי. חילופים אסימטריים מובילים להיווצרות כרומוזומים פולצנטריים ושברים אצנטריים. עם חילופים סימטריים, משולבים שברים אצנטריים עם צנטריים, וכתוצאה מכך הכרומוזומים המעורבים בסטיית החליפין נשארים מונוצנטריים.

חילופים תוך כרומוזומליים יכולים להתרחש הן בתוך אחת (חילופי פנים זרועות) והן בין שתי הזרועות של הכרומוזום (חילופי בין זרועות). בנוסף, החלפות יכולות להיות פשוטות או מורכבות כאשר מעורבים מספר כרומוזומים. כתוצאה מכך, יכולות להיווצר תצורות חריגות ומורכבות למדי של כרומוזומים. כל החלפה (סימטרית ואסימטרית, בין כרומוזומלית ותוך כרומוזומלית) יכולה להיות שלם (הדדי נים) אוֹ לא שלם (לא הדדי נים) . בהחלפה מלאה, כל האזורים הפגועים מחוברים, ועם החלפה לא שלמה, חלקם עלולים להישאר עם אזור פגום פתוח.

מוטציות גנומיות

מוטציות גנומיות משנות את מספר הכרומוזומים. שינויים כאלה מתרחשים בדרך כלל כאשר התפלגות הכרומוזומים בתאי הבת מופרעת.

ישנם שני סוגים עיקריים של מוטציות גנומיות:

פוליפלואידיות ומונופלואידיות.

אנופלואידיה.

בְּ פוליפלואידיות מספר קבוצות הכרומוזומים הלא-הומולוגיים בקריוטיפ שונה משניים (3n; 4n וכו'). זוהי תוצאה של הפרעות במחזור המיטוטי, כאשר הכפלת הכרומוזומים מתרחשת ללא חלוקה לאחר מכן של הגרעין והתא. אחת הסיבות לתופעה זו עשויה להיות אנדומיטוזיס, שבה המנגנון האכרומטי בתא נחסם והממברנה הגרעינית נשמרת לאורך כל המחזור המיטוטי. וריאציה של אנדומיטוזיס היא אנדורדופליקציה - שכפול מחדש של כרומוזומים המתרחש מחוץ לחלוקת התא. עם אנדורופליקציה, שתי תקופות S עוקבות של המחזור המיטוטי חוזרות על עצמן, כביכול. כתוצאה מכך, קבוצה כפולה (טטרפלואידית) של כרומוזומים תיצפה במיטוזה שלאחר מכן. מוטציות כאלה מובילות לרוב למוות של העובר במהלך העובר. טריפלואידיה נמצאת ב-4% וטטרפלואידיה בכ-1% מכלל ההפלות. אנשים עם קריוטיפים כאלה מאופיינים במומים רבים, כולל מבנה גוף א-סימטרי, דמנציה והרמפרודיטיזם. עוברים טטרפלואידים מתים בשלבים המוקדמים של ההריון, בעוד שעוברים עם תאים טריפלואידים שורדים מדי פעם, אך רק אם הם מכילים תאים בעלי קריוטיפ תקין במקביל לטריפלואידים. תסמונת טריפלואידית (69, XXY) התגלתה לראשונה בבני אדם בשנות ה-60. המאה ה -20 כ-60 מקרים של טריפלואידיה בילדים תוארו בספרות. משך חייהם המרבי היה 7 ימים.

אנופלואידיה - ירידה או עלייה הפלואידית לא פיפולה במספר הכרומוזומים (2n + 1; 2n + 2; 2n-1 וכו') - מתרחשת כתוצאה מהתנהגות לא תקינה של כרומוזומים הומולוגיים במיוזה או כרומטידות אחיות במיטוזה.

אם הכרומוזומים אינם מתפצלים, באחד משלבי הגמטוגנזה, עשויים להופיע כרומוזומים נוספים בתאי נבט. כתוצאה מכך, לאחר היתוך עם גמטות הפלואידיות רגילות, זיגוטים 2n +1 - או טריזומיהעל כל אחד מהכרומוזומים. אם יש כרומוזום אחד פחות בגמטה, אז במהלך ההפריה שלאחר מכן נוצרת זיגוטה 2 n - 1, או מונוזומית אחד הכרומוזומים. אי-הפרדה יכולה להשפיע לא על אחד, אלא על כמה זוגות של כרומוזומים, מה שמוביל לטריזומיה או מונוזומיה עבור מספר כרומוזומים. לעתים קרובות, כרומוזומים נוספים גורמים לדיכאון התפתחותי או למוות של האדם הנושא אותם.

T E M A מס' 6 סוגי תורשה בבני אדם

סימנים מנדלים

כל האורגניזמים האוקריוטיים מאופיינים בדפוסי ההורשה הכלליים של תכונות שהתגלו על ידי ג' מנדל. כדי ללמוד אותם, יש צורך להיזכר במונחים ובמושגים הבסיסיים המשמשים בגנטיקה. ההנחה העיקרית של מנדל, שאותה הוכיח בניסויים המפורסמים שלו על אפונת גינה, היא שכל תכונה נקבעת על ידי צמד נטיות תורשתיות, שנקראו מאוחר יותר גנים אללים. עם התפתחותה של תורת התורשה הכרומוזומלית, התברר כי גנים אללים ממוקמים באותם לוקוסים של כרומוזומים הומולוגיים ומקודדים לאותה תכונה. זוג גנים אללים יכול להיות זהה (AA) או (aa), אז אומרים שהפרט הוא הומוזיגוט לתכונה זו. אם הגנים האללים בזוג שונים (Aa), אז הפרט הוא הטרוזיגוטי לתכונה זו. מכלול הגנים של אורגניזם נקרא הגנוטיפ. נכון, לעתים קרובות גנוטיפ מובן כזוג אחד או יותר של גנים אללים שאחראים לאותה תכונה. מכלול המאפיינים של אורגניזם נתון נקרא פנוטיפ, הפנוטיפ נוצר כתוצאה מהאינטראקציה של הגנוטיפ עם הסביבה החיצונית.

ג' מנדל הציג את המושגים של גנים דומיננטיים ורצסיביים. את האלל שקובע את הפנוטיפ של ההטרוזיגוט, הוא כינה דומיננטי. לדוגמה, גן A בהטרוזיגוטה Aa . האלל השני, שאינו מתבטא במצב ההטרוזיגוטי, נקרא על ידו רצסיבי. במקרה שלנו, מדובר בגן א.

דפוסי ההורשה העיקריים של תכונות על פי מנדל (חוק האחידות של כלאיים מהדור הראשון, פיצול למחלקות פנוטיפיות של כלאיים מהדור השני ושילוב עצמאי של גנים) מתממשים בשל קיומו של חוק הטוהר של גמטות. המהות של האחרון היא שזוג גנים אללים שקובע אחד או סימן אחר: א) לעולם אינו מתערבב; ב) בתהליך הגמטוגנזה הוא מתפצל לגמטות שונות, כלומר, גן אחד מזוג אללי נכנס לכל אחד מהם. מבחינה ציטולוגית, זה מסופק על ידי מיוזה: גנים אללים נמצאים בכרומוזומים הומולוגיים, אשר באנפאזה של מיוזה מתפצלים לקטבים שונים ונכנסים לגמטות שונות.

הגנטיקה האנושית מבוססת על עקרונות כלליים שנגזרו תחילה ממחקר על צמחים ובעלי חיים. כמוהם, לאדם יש מנדליאנים, כלומר. שלטים שעברו בירושה לפי החוקים שקבע ג' מנדל. עבור בני אדם, כמו גם עבור אוקריוטים אחרים, כל סוגי ההורשה אופייניים: אוטוזומלית דומיננטית, אוטוזומלית רצסיבית, הורשה של תכונות הקשורות לכרומוזומי המין, ובשל האינטראקציה של גנים לא אללים. ג' מנדל פיתח גם את השיטה העיקרית של הגנטיקה - ההיברידולוגית. הוא מבוסס על חציית פרטים מאותו מין עם תכונות חלופיות וניתוח כמותי של המעמדות הפנוטיפיים המתקבלים. באופן טבעי, לא ניתן להשתמש בשיטה זו בגנטיקה אנושית.

תיאור ראשון דומיננטי אוטוזומליתורשה של חריגות בבני אדם ניתנה בשנת 1905 על ידי פארבי. אילן היוחסין נערך עבור משפחה בעלת אצבעות קצרות (ברכידקטיה). בחולים מתקצרים פלנגות האצבעות והבהונות ומצטמצמים חלקית, בנוסף, כתוצאה מקיצור הגפיים הם מאופיינים בקומה נמוכה. התכונה מועברת מאחד ההורים לכמחצית מהילדים, ללא קשר למין. ניתוח של אילן היוחסין של משפחות אחרות מצביע על כך שברכידקטליה נעדרת בקרב צאצאיהם של הורים שאינם נשאים של גן זה. מכיוון שתכונה לא יכולה להתקיים בצורה סמויה, לכן היא דומיננטית. והביטויים שלו, ללא קשר למגדר, מאפשרים לנו להסיק שהוא אינו קשור למין. בהתבסס על האמור לעיל, אנו יכולים להסיק כי ברכידקטליה נקבעת על ידי גן הממוקם באוטוסומים והיא פתולוגיה דומיננטית.

השימוש בשיטה הגנאלוגית איפשר לזהות תכונות דומיננטיות שאינן קשורות למין בבני אדם. אלו הם צבע עיניים כהה, שיער מתולתל, גשר גבנון, אף ישר (קצה האף נראה ישר), גומה בסנטר, התקרחות מוקדמת אצל גברים, יד ימין, יכולת לגלגל את הלשון לצינור. , תלתל לבן מעל המצח, "שפה הבסבורגית" - לסת תחתונהצר, בולט, שפה תחתונה צנוחה ופה פתוח למחצה. על פי הסוג האוטוזומלי הדומיננטי, כמה סימנים פתולוגיים של אדם עוברים גם בתורשה: פולידקטיליה או פולידקטיליזם (כאשר יש 6 עד 9 אצבעות על היד או הרגל), סינדקטיליה (איחוי של רקמות רכות או עצם של הפלנגות של שני או יותר אצבעות), ברכידקטליה (תת התפתחות של הפלנגות הדיסטליות של האצבעות, מה שמוביל לאצבעות קצרות), ארכנודקטיליה (אצבעות "עכביש" מוארכות מאוד, אחד התסמינים של תסמונת מרפן), כמה צורות של קוצר ראייה. רוב הנשאים של אנומליה אוטוזומלית דומיננטית הם הטרוזיגוטים. לפעמים קורה ששני נשאים של אותה אנומליה דומיננטית מתחתנים ומביאים ילדים לעולם. אז רבע מהם יהיו הומוזיגוטים לאלל הדומיננטי המוטנטי (AA) . מקרים רבים מ פרקטיקה רפואיתמצביעים על כך שההומוזיגוטים לאנומליות דומיננטיות מושפעות בצורה חמורה יותר מהטרוזיגוטים. לדוגמה, בנישואים בין שני נשאים של ברכידקטליה, נולד ילד שלא רק היו חסרות אצבעות ואצבעות, אלא גם סובל ממספר רב של עיוותים בשלד. הוא נפטר בגיל שנה. ילד נוסף במשפחה זו היה הטרוזיגוטי והיו לו את התסמינים הרגילים של ברכידקטליה.

אוטוזומלית רצסיביתתכונות מנדליות בבני אדם נקבעות על ידי גנים הממוקמים באוטוסומים ויכולות להופיע בצאצאים בנישואים של שני הטרוזיגוטים, שני הומוזיגוטים רצסיביים או הטרוזיגוטים והומוזיגוטים רצסיביים. מחקרים מראים שרוב הנישואים עם צאצאים רצסיביים מתרחשים בין הטרוזיגוטים נורמליים באופן פנוטיפי (Aa x Aa) . בצאצאים של נישואים כאלה, הגנוטיפים AA, Aa ו-aa יוצג ביחס של 1:2:1, והסבירות שהילד ייפגע תהיה 25%. בדפוס אוטוזומלי רצסיבי, שיער חלק רך, אף עקום, עיניים בהירות, עור דק וקבוצת דם ראשונה שלילית ל-Rh, מחלות מטבוליות רבות: פנילקטונוריה, גלקטוזמיה, היסטידינמיה וכו', וכן קסרודרמה פיגמנטוזה.

Xeroderma pigmentosa, אחת המחלות הרצסיביות, משכה את תשומת הלב של ביולוגים מולקולריים יחסית לאחרונה. פתולוגיה זו נובעת מחוסר יכולת של תאי העור של המטופל לתקן נזקי DNA הנגרמים מקרינה אולטרה סגולה. כתוצאה מכך מתפתחת דלקת בעור, בעיקר בפנים, ואחריה ניוון. לבסוף, סרטן העור מתפתח, המוביל למוות אם אינו מטופל. בחולים עם מחלה רצסיבית נדירה, מידת הקרבה בין ההורים לרוב גבוהה משמעותית מהרמה הממוצעת באוכלוסייה. ככלל, ההורים יורשים את הגן הזה מאב קדמון משותף והם הטרוזיגוטים. הרוב המכריע של החולים במחלות אוטוזומליות רצסיביות הם ילדים של שני הטרוזיגוטים.

בנוסף לסוגי תורשה אוטוזומליים דומיננטיים ואוטוזומליים רצסיביים בבני אדם, מתגלה גם דומיננטיות לא מלאה. , קידוד ודומיננטיות יתר.

דומיננטיות לא מלאהקשור לביטוי ביניים של התכונה במצב ההטרוזיגוטי של אללים (Aa) . לדוגמה, אף גדול נקבע על ידי שני אללים AA, אף קטן - אללים aa, אף רגיל בגודל בינוני - Aa . לפי סוג הדומיננטיות הבלתי שלמה בבני אדם, הבליטה של ​​השפתיים וגודל הפה והעיניים, המרחק בין העיניים עובר בתורשה.

קודומיננטיות- זוהי אינטראקציה כזו של גנים אללים, שבה שני גנים דומיננטיים נמצאים במצב הטרוזיגוטי ופועלים יחדיו בו זמנית, כלומר כל אלל קובע את התכונה שלו. הכי נוח לשקול קו-דומיננטיות באמצעות הדוגמה של תורשה של קבוצות דם.

קבוצות הדם של מערכת AB0 נקבעות על ידי שלושה אללים: A, B ו-0. יתרה מכך, אללים A ו-B הם דומיננטיים, והאלל 0 הוא רצסיבי. השילוב הזוגי של שלושת האללים הללו בגנוטיפ נותן ארבעה סוגי דם. גנים אללים הקובעים קבוצות דם ממוקמים בזוג התשיעי של כרומוזומים אנושיים ומסומנים בהתאמה: I A, I in ו- I °. קבוצת הדם הראשונה נקבעת על ידי נוכחותם של שני אללים רצסיביים I° I° בגנוטיפ. באופן פנוטיפי, זה מתבטא בנוכחות של נוגדני אלפא ובטא בסרום הדם. ניתן לקבוע את קבוצת הדם השנייה לפי שני אללים דומיננטיים I A I A אם אדם הוא הומוזיגוט, או לפי אללים I A I° אם הוא הטרוזיגוטי. באופן פנוטיפי, קבוצת הדם השנייה מתבטאת בנוכחות אנטיגנים מקבוצה A על פני אריתרוציטים ובנוכחות של נוגדני בטא בסרום הדם. הקבוצה השלישית נקבעת על פי תפקוד האלל B. ובמקרה זה, הגנוטיפ יכול להיות הטרוזיגוטי (I in I °) או הומוזיגוט (I in I c). באופן פנוטיפי, אצל אנשים עם קבוצת הדם השלישית, אנטיגנים B מתגלים על פני השטח של אריתרוציטים, ושברי חלבון בדם מכילים נוגדני אלפא. אנשים עם קבוצת הדם הרביעית משלבים שני אללים AB דומיננטיים (I A I c) בגנוטיפ, ושניהם מתפקדים: פני האריתרוציטים נושאים את שני האנטיגנים (A ו-B), וסרום הדם אינו מכיל את חלבוני הסרום המתאימים אלפא ובטא כדי למנוע צבירה. לפיכך, אנשים עם קבוצת הדם הרביעית הם דוגמאות לקודומיננטיות, מכיוון שיש להם שני גנים אללים דומיננטיים הפועלים בו זמנית.

תופעה דומיננטיות יתרבשל העובדה שבמקרים מסוימים גנים דומיננטיים במצב ההטרוזיגוטי בולטים יותר מאשר במצב ההומוזיגוטי. מושג זה מתאם להשפעה של הטרוזיס וקשור לתכונות מורכבות כמו כדאיות, תוחלת חיים כוללת וכו'.

לפיכך, בבני אדם, כמו באיקריוטים אחרים, ידועים כל סוגי האינטראקציה של גנים אללים ומספר רב של תכונות מנדליות שנקבעות על ידי אינטראקציות אלו. באמצעות חוקי הירושה המנדלים, ניתן לחשב את ההסתברות ללדת ילדים עם תכונות דוגמנות מסוימות.

הגישה המתודולוגית הנוחה ביותר לניתוח תורשת תכונות במספר דורות היא השיטה הגנאלוגית המבוססת על בניית אילן יוחסין.

אינטראקציה בין גנים

עד כה, התייחסנו רק לתכונות הנשלטות באופן מונוגני. עם זאת, הביטוי הפנוטיפי של גן אחד מושפע בדרך כלל מגנים אחרים. לעתים קרובות, תכונות נוצרות בהשתתפות מספר גנים, שהאינטראקציה ביניהם באה לידי ביטוי בפנוטיפ.

דוגמה לאינטראקציה מורכבת של גנים היא דפוסי ההורשה של מערכת פקטור Rh: Rh פלוס (Rh +) ו-Rh מינוס (Rh-). בשנת 1939, כשבדקו את נסיוב הדם של אישה שילדה עובר מת והייתה לו היסטוריה של עירוי של קבוצת הדם התואמת AB0 של בעלה, נמצאו נוגדנים מיוחדים הדומים לאלו שהושגו על ידי חיסון חיות ניסוי עם מקוק רזוס. אריתרוציטים. הנוגדנים המתגלים אצל המטופל נקראים נוגדני Rh, וסוג הדם שלה הוא Rh שלילי. קבוצת הדם החיובית ל-Rh נקבעת על ידי נוכחות על פני השטח של אריתרוציטים של קבוצה מיוחדת של אנטיגנים המקודדים על ידי גנים מבניים הנושאים מידע על פוליפפטידים ממברניים. הגנים הקובעים את גורם ה-Rh נמצאים בזוג הראשון של הכרומוזומים האנושיים. סוג דם Rh חיובי הוא דומיננטי, Rh שלילי - רצסיבי. אנשים חיוביים ל-Rh יכולים להיות הטרוזיגוטיים (Rh + /Rh-) או הומוזיגוטים (Rh + /Rh +). Rh-negative - רק הומוזיגוטי (Rh-/Rh-).

מאוחר יותר התברר כי לאנטיגנים ונוגדנים של גורם Rh מבנה מורכב ומורכב משלושה מרכיבים. באופן קונבנציונלי, אנטיגנים של גורם Rh מסומנים באותיות האלפבית הלטיני C, D, E. בהתבסס על ניתוח נתונים גנטיים על תורשה של גורם Rh במשפחות ואוכלוסיות, גובשה השערה שכל מרכיב של גורם Rh נקבע על ידי הגן שלו, שגנים אלה מקושרים יחד ללוקוס אחד ויש להם אופרטור או פרומוטור משותף המווסת את הביטוי הכמותי שלהם. מכיוון שאנטיגנים מסומנים באותיות C, D, E, אותן אותיות קטנות מציינות את הגנים האחראים לסינתזה של הרכיב המתאים.

מחקרים גנטיים במשפחות מראים אפשרות של מעבר בין שלושה גנים במוקד גורם Rh בהטרוזיגוטים. מחקרי אוכלוסיה חשפו מגוון פנוטיפים: CDE, CDe, cDE, cDe, CdE, Cde, cdE, cde. יחסי הגומלין בין הגנים הקובעים את גורם ה-Rh מורכבים. ככל הנראה, הגורם העיקרי הקובע את אנטיגן Rh הוא אנטיגן D. יש לו אימונוגניות הרבה יותר גדולה מאנטיגנים C ו-E. /d. בהטרוזיגוטים CDe/Cde ו-Cde/cDe עם שילוב של גנים Cde ב-Rh, הביטוי של פקטור D משתנה, וכתוצאה מכך היווצרות הפנוטיפ D u עם תגובה חלשה להחדרת אנטיגנים חיוביים ל-Rh. כתוצאה מכך, ניתן לווסת את עבודת הגנים במוקד Rh בצורה כמותית, והביטוי הפנוטיפי של גורם Rh באנשים חיוביים ל-Rh שונה: גדול או פחות.

אי התאמה של גורם Rh בין העובר לאם עלולה לגרום להתפתחות פתולוגיה בעובר או להפלה ספונטנית בשלבים המוקדמים של ההריון. בעזרת שיטות רגישות מיוחדות, נמצא כי במהלך הלידה יכול להיכנס למחזור הדם של האם כ-1 מ"ל של דם עוברי. אם האם Rh-שלילית והעובר חיובי ל-Rh, אז לאחר הלידה הראשונה, האם תהיה רגישה לאנטיגנים Rh-positive. בהריונות שלאחר מכן עם עובר שאינו תואם Rh, כמות הנוגדנים האנטי-Rh בדמה יכולה לעלות באופן דרמטי, ובהשפעת פעולתם ההרסנית, העובר מפתח תמונה קלינית אופיינית של פתולוגיה המוליטית, המתבטאת באנמיה, צהבת או נפט.

בגנטיקה הקלאסית, הנחקרים ביותר הם שלושה סוגי אינטראקציה של גנים לא אללים: אפיסטאזיס, השלמה ופולימריזם. הם קובעים רבות מהתכונות המועברות בתורשה של אדם.

אפיסטאזיס- זהו סוג של אינטראקציה של גנים לא אללים, שבו זוג אחד של גנים אללים מדכא את הפעולה של זוג אחר. יש אפיסטאזיס דומיננטי ורצסיבי. אפיסטאזיס דומיננטי מתבטא בעובדה שהאלל הדומיננטי בהומוזיגוטי (AA) או הטרוזיגוטי (Aa) מצב מדכא את הביטוי של זוג אללים אחר. באפיסטזיס רצסיבי, הגן המעכב נמצא במצב הומוזיגוטי רצסיבי (aa) מונע את ביטוי הגן האפיסטי. גן מדכא נקרא מדכא או מעכב, וגן מדוכא נקרא היפוסטטי. סוג זה של אינטראקציה אופייני ביותר לגנים המעורבים בוויסות האונטוגניות ומערכות החיסון האנושיות.

דוגמה לאפיסטזיס רצסיבי בבני אדם היא "תופעת בומביי". בהודו תוארה משפחה שבה להורים הייתה קבוצת הדם השנייה (A0) והראשונה (00), ולילדיהם הייתה קבוצת הדם הרביעית (AB) והראשונה (00). כדי שלילד במשפחה כזו יהיה סוג דם AB, על האם להיות בעל סוג דם B, אך לא 0. מאוחר יותר נמצא כי למערכת קבוצת הדם AB0 יש גנים רצסיביים משנים שבמצב ההומוזיגוטי, לדכא את הביטוי של אנטיגנים על פני השטח של אריתרוציטים. לדוגמה, לאדם עם קבוצת דם שלישית צריך להיות אנטיגן מקבוצה B על פני האריתרוציטים, אך גן מדכא אפיסטטי במצב הומוזיגוטי רצסיבי (h/h) מדכא את פעולת גן B, כך שהאנטיגנים המתאימים הם לא נוצר, וסוג דם 0 מופיע באופן פנוטיפי. לוקוס הגן המדכא אינו מקושר ללוקוס AB0. גנים מדכאים עוברים בתורשה ללא תלות בגנים הקובעים את קבוצות הדם של ABO. לתופעת בומביי יש שכיחות של 1 ל-13,000 בקרב הינדים דוברי מהראטי המתגוררים בסביבת בומביי. הוא מופץ גם כבידוד באי ראוניון. ככל הנראה, הסימן נקבע על ידי הפרה של אחד האנזימים המעורבים בסינתזה של האנטיגן.

השלמה- זהו סוג של אינטראקציה שבה מספר גנים לא אללים אחראים לתכונה, ו שילוב שונהאללים דומיננטיים ורצסיביים בזוגותיהם משנים את הביטוי הפנוטיפי של התכונה. אבל בכל המקרים, כאשר הגנים ממוקמים בזוגות שונים של כרומוזומים, הפיצולים מבוססים על החוקים הדיגיטליים שקבע מנדל.

לכן, כדי שאדם יהיה בעל שמיעה תקינה, יש צורך בפעילות מתואמת של כמה זוגות גנים, שכל אחד מהם יכול להיות מיוצג על ידי אללים דומיננטיים או רצסיביים. שמיעה תקינה מתפתחת רק אם לכל אחד מהגנים הללו יש לפחות אלל דומיננטי אחד בקבוצה הדיפלואידית של הכרומוזומים. אם לפחות זוג אחד של אללים מיוצג על ידי הומוזיגוט רצסיבי, אזי האדם יהיה חירש. הבה נסביר את מה שנאמר באמצעות דוגמה פשוטה. הבה נניח ששמיעה תקינה נוצרת על ידי זוג גנים. במקרה זה, לאנשים עם שמיעה תקינה יש את הגנוטיפים AABB, AABb, AaBB, AaBb. חירשות תורשתית נקבעת לפי גנוטיפים: aabb, Aabb, AAbb, aaBb, aaBB . בעזרת חוקי מנדל להצלבה די-היברידית, קל לחשב שהורים חירשים (aaBB x AAbb) יכולים להביא ילדים עם שמיעה תקינה (AaBb), ובדרך כלל הורים שומעים עם השילוב המתאים של גנוטיפים AaBb x AaBb עם רמת הסתברות גבוהה ( יותר מ-40%) - ילדים חירשים.

פולימריזם- התניה של תכונה מסוימת על ידי מספר זוגות של גנים לא אללים בעלי אותה השפעה. גנים כאלה נקראים פולימריים. אם מספר האללים הדומיננטיים משפיע על חומרת התכונה, הפולימר נקרא מצטבר. ככל שהאללים הדומיננטיים יותר, כך התכונה חזקה יותר. לפי סוג הפולימר המצטבר, תכונות שניתן לכמת עוברות בדרך כלל בתורשה: צבע עור, צבע שיער, גובה.

צבע העור והשיער של האדם, כמו גם צבע הקשתית של העיניים, מספק את הפיגמנט מלנין. יוצר את צבע המבנה, מגן על הגוף מפני חשיפה לקרניים אולטרה סגולות. ישנם שני סוגים של מלנין: אומלנין (שחור וחום כהה) ופאומלנין (צהוב ואדום). מלנין מסונתז בתאים מחומצת האמינו טירוזין במספר שלבים. הסינתזה מווסתת בדרכים רבות ותלויה, במיוחד, בקצב חלוקת התא. כאשר מיטוזת התא מואצת, נוצר פאומלנין בבסיס השערה, ואאומלנין נוצר כאשר הוא מאט. מתוארות כמה צורות של ניוון ממאיר של תאי אפיתל בעור, המלווה בהצטברות של מלנין (מלנומה).

כל צבעי השיער, למעט האדום, יוצרים סדרה רציפה מכהה לבהיר (המקבילה לירידה בריכוז המלנין) ועוברים בירושה פוליגנית לפי סוג הפולימר המצטבר. הוא האמין כי הבדלים אלה נובעים משינויים כמותיים גרידא בתכולת האומלנין. צבע השיער האדום תלוי בנוכחות הפאומלנין. צבע השיער משתנה בדרך כלל עם הגיל ומתייצב עם תחילת ההתבגרות.

צבע קשתית העין נקבע על ידי מספר גורמים. מצד אחד, זה תלוי בנוכחות של גרגירי מלנין, ומצד שני, באופי החזר האור. הצבעים השחורים והחום נובעים מתאי הפיגמנט הרבים בשכבה הקדמית של הקשתית. בעיניים בהירות, תכולת הפיגמנטים נמוכה בהרבה. הדומיננטיות של הכחול באור המוחזר מהשכבה הקדמית של הקשתית, שאינה מכילה פיגמנט, מוסברת על ידי האפקט האופטי. תכולת פיגמנט שונה קובעת את כל טווח צבע העיניים.

בהתאם לסוג הפולימר המצטבר, גם פיגמנטציה של העור האנושי עוברת בתורשה. בהתבסס על מחקרים גנטיים של משפחות שלחבריהן עוצמת פיגמנטציה שונה של העור, ההנחה היא שצבע עורו של אדם נקבע על ידי שלושה או ארבעה זוגות של גנים.

הכרה בעקרון האינטראקציה של גנים מעידה על כך שכל הגנים קשורים זה בזה בפעולה שלהם. אם גן אחד משפיע על העבודה של גנים אחרים, אז זה יכול להשפיע על הביטוי של לא רק אחד, אלא גם כמה תכונות. הפעולה המרובה הזו של גן נקראת פליאוטרופיה. הדוגמה הבולטת ביותר להשפעה הפליוטרופית של גן בבני אדם היא תסמונת מרפן, הפתולוגיה האוטוזומלית הדומיננטית שכבר הוזכרה. אצבעות ארכנודקטיליות ("עכביש") היא אחד התסמינים של תסמונת מרפן. תסמינים נוספים הם קומה גבוהה עקב התארכות חמורה של הגפיים, תנועתיות יתר במפרקים המובילה לקוצר ראייה, תת-לוקסציה של העדשה ומפרצת אבי העורקים. התסמונת מופיעה בתדירות שווה בקרב גברים ונשים. תסמינים אלו מבוססים על פגם התפתחותי רקמת חיבור, המתרחשת בשלבים המוקדמים של אונטוגניה ומובילה לביטויים פנוטיפיים מרובים.

לפתולוגיות תורשתיות רבות יש השפעה פליאוטרופית. שלבים מסוימים של חילוף החומרים מסופקים על ידי גנים. תוצרים של תגובות מטבוליות, בתורם, מווסתות ואולי שולטים בתגובות מטבוליות אחרות. לכן, הפרעות מטבוליות בשלב אחד יבואו לידי ביטוי בשלבים הבאים, כך שפגיעה בביטוי של גן אחד תשפיע על מספר תכונות אלמנטריות.

תורשה וסביבה

הביטוי הפנוטיפי של תכונה נקבע על ידי הגנים האחראים לתכונה זו, האינטראקציה של אלו הקובעים עם גנים ותנאים אחרים. סביבה חיצונית. לכן, מידת הביטוי הפנוטיפי של תכונה דטרמיניסטית ( כושר ביטוי) יכול לשנות: להגדיל או להקטין. עבור תכונות דומיננטיות רבות, אופייני שהגן בא לידי ביטוי בכל ההטרוזיגוטים, אך בדרגות שונות. מחלות דומיננטיות רבות מראות שונות אינדיבידואלית משמעותית הן בגיל ההופעה והן בחומרת הביטוי, הן בתוך אותה משפחה והן בין משפחות.

במקרים מסוימים, התכונה עשויה שלא להתבטא באופן פנוטיפי כלל, למרות הקביעה הגנוטיפית מראש. תדירות הביטוי הפנוטיפי של גן נתון בין הנשאים שלו נקראת חדירהוהוא מבוטא באחוזים. החדירה מלאה אם ​​התכונה באה לידי ביטוי בכל הנשאים של גן נתון (100%), ולא שלמה אם התכונה באה לידי ביטוי רק בחלק מהנשאים. במקרה של חדירה לא מלאה, לפעמים מדלגים על דור אחד במהלך העברת תכונה, אם כי פרט שנשלל ממנה, אם לשפוט לפי אילן היוחסין, צריך להיות הטרוזיגוטי. חדירה היא מושג סטטיסטי. הערכת ערכו תלויה לרוב בשיטות הבדיקה בהן נעשה שימוש.

גנטיקה מינית

מתוך 46 הכרומוזומים (23 זוגות) בקריוטיפ האנושי, 22 זוגות זהים בגברים ובנשים (אוטוזומים), וזוג אחד, הנקרא זוג המין, שונה במינים שונים: בנשים - XX, בגברים - XY. כרומוזומי מין נמצאים בכל תא סומטי של אדם. כאשר גמטות נוצרות במהלך המיוזה, כרומוזומי מין הומולוגיים מתפצלים לתאי נבט שונים. כתוצאה מכך, כל תא ביצית, בנוסף ל-22 אוטוזומים, נושא כרומוזום מין אחד X. לכל הזרעונים יש גם קבוצה הפלואידית של כרומוזומים, מתוכם 22 הם אוטוזומים, ואחד הוא מין. חצי מהזרעונים מכילים X, החצי השני כרומוזום Y.

מכיוון שכרומוזומי המין הנשי זהים וכל הביצים נושאות את כרומוזום ה-X, המין הנשי בבני אדם נקרא הומוגמטי. המין הזכרי, בשל ההבדל בכרומוזומי המין (X או Y) בזרעונים, נקרא הטרוגמטי.

מינו של אדם נקבע בזמן ההפריה. לאישה יש סוג אחד של גמטות - X, לגבר - שני סוגי גמטות: X ו-Y, ולפי חוקי המיוזה הם נוצרים בפרופורציות שוות. במהלך ההפריה, קבוצות הכרומוזומים של הגמטות מתאחדות. נזכיר שהזיגוטה מכילה 22 זוגות של אוטוזומים וזוג אחד של כרומוזומי מין. אם הביצית מופרית על ידי זרע עם כרומוזום X, אזי לזיגוטה יהיו זוג כרומוזומי מין XX, ממנו תתפתח ילדה. אם ההפריה הופקה על ידי זרע עם כרומוזום Y, אז קבוצת כרומוזומי המין בזיגוטה היא XY. זיגוטה כזו תוליד את הגוף הגברי. לפיכך, המין של הילד שטרם נולד נקבע על ידי גבר הטרוגמטי לכרומוזומי מין. יחס המינים בלידה, לפי הסטטיסטיקה, מתאים ל-1:1 בקירוב.

קביעת מין כרומוזומלית אינה הרמה היחידה של בידול מיני. תפקיד חשוב בתהליך זה בבני אדם ממלא הרגולציה ההורמונלית, המתרחשת בעזרת הורמוני המין, המסונתזים על ידי הגונדות.

הנחת איברי המין האנושיים מתחילה בעובר בן חמישה שבועות. תאים ראשוניים של מסלול הנבט נודדים משק החלמון אל יסודות הגונדות, אשר מתרבים במיטוזה, מתמיינים לגוניה והופכים למבשרים של גמטות. בעוברים משני המינים, ההגירה מתנהלת באותו אופן. אם כרומוזום Y קיים בתאי ראשי הגונדות, האשכים מתחילים להתפתח, ותחילת ההתמיינות קשורה לתפקוד האזור האוכרומטי של כרומוזום Y. אם כרומוזום Y נעדר, השחלות מתפתחות, המתאים לסוג הנשי.

האדם מטבעו הוא דו מיני. יסודות מערכת הרבייה זהים בעוברים של שני המינים. אם הפעילות של כרומוזום Y - מדוכאת, אזי היסודות של איברי המין מתפתחים בהתאם לסוג הנשי. בְּ היעדרות מוחלטתמכל מרכיבי היווצרות המין הגברי נוצרים איברי המין הנשיים.

סוג המאפיינים המיניים המשניים נובע מהתמיינות הגונדות. אברי הרבייה נוצרים מתעלות מולריאן וזאב. אצל נקבות, הצינורות מולריים מתפתחים לתוך חצוצרותורחם, וניוון וולף. אצל זכרים, הצינורות הוולפיים מתפתחים לצינורות הזרע ושלפוחיות הזרע. בהשפעת הגונדוטרופין הכוריוני של האם, תאי הליידיג השוכבים באשכים העובריים מסנתזים הורמונים סטרואידים (טסטוסטרון), המעורבים בוויסות התפתחות הפרט בהתאם לסוג הגברי. במקביל, הורמון המעכב את ההתמיינות של צינורות מולריאן מסונתז באשכים בתאי סרטולי. זכרים נורמליים מתפתחים רק אם כל ההורמונים הפועלים על יסודות אברי המין החיצוניים והפנימיים "פועלים" ב זמן מסוייםבמקום הנתון.

נכון להיום, תוארו כ-20 פגמים שונים בגנים, אשר, עם קריוטיפ תקין (XY) לכרומוזומי המין, מובילים להפרה של ההבחנה בין מאפיינים מיניים חיצוניים ופנימיים (הרמפרודיטיס). מוטציות אלו קשורות להפרה של: א) סינתזה של הורמוני מין; ב) רגישות הקולטנים אליהם; ג) עבודתם של אנזימים המעורבים בסינתזה של גורמים רגולטוריים וכו'.

תורשה של תכונות הקשורות למין

כרומוזומי X ו-Y הם הומולוגיים, מכיוון שיש להם אזורים הומולוגיים משותפים שבהם גנים אללים ממוקמים. עם זאת, למרות ההומולוגיה של לוקוסים בודדים, כרומוזומים אלה שונים במורפולוגיה. ואכן, בנוסף לאזורים משותפים, הם נושאים קבוצה גדולה של גנים שונים. כרומוזום X מכיל גנים שאינם נמצאים על כרומוזום Y, ומספר גנים של כרומוזום Y נעדרים בכרומוזום X. לפיכך, אצל גברים, בכרומוזומי המין, לגנים מסוימים אין אלל שני בכרומוזום ההומולוגי. במקרה זה, התכונה נקבעת לא על ידי זוג גנים אללים, כמו תכונה מנדלית רגילה, אלא על ידי אלל אחד בלבד. מצב דומה של הגן נקרא hemizygous, והסימנים, שהתפתחותם נובעת מאלל בודד הממוקם באחד מכרומוזומי המין האלטרנטיביים, נקראים מקושרים למין. הוא מתפתח בעיקר באחד משני המינים ועובר באופן שונה אצל גברים ונשים.

תכונות הקשורות לכרומוזום X יכולות להיות רצסיביות או דומיננטיות. רצסיביים כוללים: המופיליה, עיוורון צבעים (חוסר יכולת להבחין בין אדום לירוק), ניוון עצב אופטיומיופתיה של דושן. לדומיננטי - רככת, לא ניתן לטיפול בוויטמין D, ו אמייל כההשיניים.

שקול תורשה מקושרת X באמצעות הגן להמופיליה הרצסיבית כדוגמה. אצל גבר, לגן המופיליה הממוקם על כרומוזום X אין אלל על כרומוזום Y, כלומר, הוא נמצא במצב ההמיזיגוטי. לכן, למרות העובדה שהתכונה היא רצסיבית, אצל גברים היא באה לידי ביטוי:

נ- גן רגיל לקרישת דם

h - גן המופיליה;

X h Y - גבר עם המופיליה;

X N Y - האיש בריא.

אצל נשים, התכונה נקבעת על ידי זוג גנים אללים על כרומוזומי המין XX, ולכן המופיליה יכולה להופיע רק במצב הומוזיגוטי:

X N X N - האישה בריאה.

X N X h - אישה הטרוזיגטית, נשאית של הגן להמופיליה, בריאה,

X h X h - אישה עם המופיליה.

חוקי ההעברה של תכונות הקשורות לכרומוזומי X נחקרו לראשונה על ידי טי מורגן.

בנוסף לתכונות מקושרות X, לזכרים יש גם תכונות מקושרות Y. הם נקראים הולנדיים. הגנים הקובעים אותם ממוקמים באותם אזורים של כרומוזומי Y שאין להם אנלוגים בכרומוזומי X. תכונות הולנדיות נקבעות גם על ידי אלל אחד בלבד, ומכיוון שהגנים שלהם נמצאים רק בכרומוזום Y, הם מתגלים בגברים ומועברים מאב לבן, או יותר נכון, לכל הבנים. הסימנים ההולנדריים כוללים: שעירות של האוזניים, רצועות בין אצבעות הרגליים, איכטיוזיס (לעור יש פסים עמוקים ודומה לקשקשי דגים).

אזורים הומולוגיים של כרומוזומי X ו-Y מכילים גנים אללים בעלי סבירות שווה להתרחש אצל זכרים ונקבות.

בין הסימנים שהם מגדירים הם עיוורון צבעים כללי (חוסר ראיית צבעים) ו-xeroderma pigmentosa. שתי התכונות הללו הן רצסיביות. תכונות הקשורות לגנים אללים הממוקמים בכרומוזומי X ו-Y עוברות בתורשה על פי חוקי מנדליה הקלאסיים.

תורשה מוגבלת ונשלטת על ידי מין

הסימנים של אדם, אשר הירושה שלו קשורה איכשהו למין, מחולקים למספר קטגוריות.

אחת הקטגוריות היא סימנים, הופצוע רצפה. התפתחותם נובעת מגנים הממוקמים באוטוסומים של שני המינים, אך מתבטאים רק במין אחד. לדוגמה, הגנים הקובעים את רוחב האגן של האישה ממוקמים באוטוסומים, שהועברו בירושה מאבא ומאם, אך מופיעים רק בנשים. כך גם לגבי גיל ההתבגרות של בנות. בין סימנים זכריים, מוגבל על ידי מין, אתה יכול לתת שם לכמות ופיזור השיער על הגוף.

קטגוריה נוספת כוללת מוּכָּרקי נשלטת מין, או תלוי מין. התפתחותן של תכונות סומטיות נובעת מגנים הממוקמים באוטוזומים, הם מופיעים אצל גברים ונשים, אך בדרכים שונות. למשל, אצל גברים התקרחות מוקדמת היא תכונה דומיננטית, היא מתבטאת הן בהומוזיגוטים דומיננטיים (Aa) והן בהטרוזיגוטים (Aa). אצל נשים, תכונה זו היא רצסיבית, היא מופיעה רק בהומוזיגוטים רצסיביים (aa) . לכן, גברים קירחים הם הרבה יותר מנשים. גאוט היא דוגמה נוספת, אצל גברים החדירה שלו גבוהה יותר: 80% לעומת 12% אצל נשים. המשמעות היא שגברים נוטים יותר לחלות בצנית. כושר ההבעה של תכונות מבוקרות מין נקבעת על ידי הורמוני המין. לדוגמה, סוג קול השירה (בס, בריטון, טנור, סופרן, מצו-סופרן ואלט) נשלט על ידי החוקה המינית. החל מגיל ההתבגרות, התכונה נמצאת תחת השפעת הורמוני המין.

קישור של גנים ומפות של כרומוזומים

תיאוריית הכרומוזומים של התורשה נוסחה והוכחה בניסוי על ידי טי מורגן ומשתפי הפעולה שלו. לפי תיאוריה זו, הגנים ממוקמים על כרומוזומים ומסודרים בהם באופן ליניארי. גנים הממוקמים על אותו כרומוזום נקראים מקושרים, עוברים בתורשה יחד ויוצרים קבוצת קישור. מספר קבוצות ההצמדה מתאים למספר זוגות הכרומוזומים ההומולוגיים. לאדם יש 46 כרומוזומים: 22 זוגות של אוטוזומים וזוג אחד של כרומוזומי מין (XX או XY), לכן, לנשים יש 23 קבוצות הצמדה, ולגברים יש 24, שכן כרומוזומי המין הזכריים (XY) אינם הומולוגיים לחלוטין זה לזה. . לכל אחד מכרומוזומי המין הזכריים יש גנים האופייניים רק ל-X ורק לכרומוזום Y, התואמים לקבוצות ההצמדה של כרומוזומי X ו-Y.

גנים הממוקמים על אותו כרומוזום ויוצרים קבוצת קישור אינם מקושרים באופן מוחלט. בזיגוטן הפרופזה של החלוקה המיוטית הראשונה, הכרומוזומים ההומולוגיים מתמזגים זה לזה ויוצרים דו-ערכיים, ואז בפצ'יטן מתרחשת חילופי הצלבה בין הכרומטידות של הכרומוזומים ההומולוגיים. קרוסאובר הוא חובה. זה מתבצע בכל זוג של כרומוזומים הומולוגיים. ככל שהגנים ממוקמים רחוק יותר זה מזה על הכרומוזום, כך מתרחשת מעבר ביניהם לעתים קרובות יותר. בשל תהליך זה גובר המגוון של שילוב הגנים בגמטות. לדוגמה, זוג כרומוזומים הומולוגיים מכילים גנים AB ו-ab מקושרים. בפרופאזה של מיוזה, כרומוזומים הומולוגיים מצומדים ויוצרים דו ערכי: AB ab

אם לא מתרחשת מעבר בין גנים A ו-B, אז כתוצאה ממיוזה נוצרים שני סוגים של גמטות לא מוצלבות: AB ו-ab. אם ההצלבה מתרחשת, אזי יתקבלו גמטות מוצלבות: Ab ו-aB, כלומר, קבוצות ההצמדה ישתנו. ככל שהגנים A ו-B מרוחקים יותר זה מזה, כך עולה ההסתברות להיווצרות ובהתאם לכך מספר הגמטות המוצלבות.

אם הגנים בכרומוזום גדול ממוקמים במרחק מספיק אחד מהשני ומתרחשים הצלבות רבות ביניהם במהלך המיוזה, אז הם יכולים לעבור בירושה באופן עצמאי.

גילוי המעבר אפשר לטי מורגן ולבית ספרו בשני העשורים הראשונים של המאה ה-20 לפתח את העיקרון של בניית מפות גנטיות של כרומוזומים. תופעת ההצמדה שימשה אותם לקביעת לוקליזציה של גנים הממוקמים על אותו כרומוזום וליצירת מפות גנים לזבוב הפירות Drosophila melanogaster. במפות גנטיות, גנים מסודרים באופן ליניארי אחד אחרי השני במרחק מסוים. המרחק בין הגנים נקבע באחוזים מהמעבר, או במורגנידים (1% מהחצייה שווה למורגניד אחד).

כדי לבנות מפות גנטיות בצמחים ובבעלי חיים, מתבצעים ניתוח הצלבות, בהם מספיק פשוט לחשב את אחוז הפרטים שנוצרו כתוצאה מהצלבה ולבנות מפה גנטית לשלושה גנים מקושרים. בבני אדם, ניתוח של קישור גנים בשיטות קלאסיות הוא בלתי אפשרי, שכן נישואים ניסיוניים הם בלתי אפשריים. לכן, כדי ללמוד קבוצות הצמדה ולמפות כרומוזומים אנושיים, נעשה שימוש בשיטות אחרות, בעיקר גנאלוגיות, המבוססות על ניתוח אילן יוחסין.

T E M A מס' 7 מחלות תורשתיות של בני אדם

בעיית בריאות האדם והגנטיקה קשורות זו בזו. מדענים גנטיים מנסים לענות על השאלה מדוע אנשים מסוימים נוטים למחלות שונות, בעוד שאחרים נשארים בריאים בתנאים אלה או אפילו גרועים יותר. הדבר נובע בעיקר מהתורשה של כל אדם, כלומר. תכונות הגנים שלו הכלואים בכרומוזומים.

בשנים האחרונות חל קצב התפתחות מהיר של הגנטיקה האנושית והגנטיקה הרפואית. הדבר נובע מסיבות רבות ומעל לכל, עלייה חדה בחלקה של הפתולוגיה התורשתית במבנה התחלואה והתמותה של האוכלוסייה. הסטטיסטיקה מראה שמתוך 1000 יילודים, 35-40 סובלים מסוגים שונים של מחלות תורשתיות, ובתמותה של ילדים מתחת לגיל 5 שנים, מחלות כרומוזומליות מהוות 2-3%, מחלות גנים - 8-10%, מחלות מולטי-פקטוריאליות. - 35-40%. מדי שנה בארצנו נולדים 180 אלף ילדים עם מחלות תורשתיות. ליותר ממחציתם יש מומים מולדים, כ-35 אלף. - מחלות כרומוזומליות ויותר מ-35 אלף - מחלות גנים. יש לציין כי מספר המחלות התורשתיות בבני אדם גדל מדי שנה, צורות חדשות של פתולוגיה תורשתית מצוינות. בשנת 1956 היו ידועות 700 צורות של מחלות תורשתיות, ועד שנת 1986 עלה מספרן ל-2000. בשנת 1992 עלה מספר המחלות והסימנים התורשתיים הידועים ל-5710.

כל המחלות התורשתיות מחולקות לשלוש קבוצות:

גנטי (מונוגני - בלב הפתולוגיה נמצא זוג אחד של גנים אללים)

כרומוזומלי

מחלות עם נטייה תורשתית (מולטי-פקטוריאלית).

מחלות גנים אנושיים

מחלות גנטיות הן קבוצה גדולה של מחלות הנובעות מפגיעה ב-DNA ברמת הגן.

השכיחות הכללית של מחלות גנים באוכלוסייה היא 1-2%. באופן קונבנציונלי, השכיחות של מחלות גנים נחשבת גבוהה אם היא מתרחשת בשכיחות של מקרה אחד לכל 10,000 יילודים, בינוני - 1 לכל 10,000-40,000, ולאחר מכן - נמוך.

צורות מונוגניות של מחלות גנים עוברות בתורשה בהתאם לחוקי ג' מנדל. לפי סוג ההורשה, הם מחולקים לאוטוזומלי דומיננטי, אוטוזומלי רצסיבי ומקושרים לכרומוזומי X או Y.

רוב פתולוגיות הגנים נגרמות על ידי מוטציות בגנים מבניים המבצעים את תפקידם באמצעות סינתזה של פוליפפטידים - חלבונים. כל מוטציה של גן מובילה לשינוי במבנה או בכמות החלבון.

תחילתה של כל מחלת גנים קשורה להשפעה העיקרית של האלל המוטנטי. התכנית העיקרית של מחלות גנים כוללת מספר קישורים:

אלל מוטנטי;

מוצר ראשוני שונה;

שרשרת התהליכים הביוכימיים הבאים של התא;

1. אורגניזם.

כתוצאה ממוטציה בגנים ברמה המולקולרית, האפשרויות הבאות אפשריות:

סינתזת חלבון לא תקינה;

ייצור כמות עודפת של תוצר גנטי;

חוסר ייצור של המוצר העיקרי;

ייצור של כמות מופחתת של מוצר ראשוני רגיל.

לא מסתיים ברמה המולקולרית ב קישורים ראשיים, הפתוגנזה של מחלות גנים נמשכת ברמה התאית. במחלות שונות, נקודת היישום של פעולת הגן המוטנטי יכולה להיות הן מבני תאים בודדים - ליזוזומים, ממברנות, מיטוכונדריה ואיברים אנושיים. ביטויים קליניים של מחלות גנים, חומרת וקצב התפתחותן תלויים במאפייני הגנוטיפ של האורגניזם (גנים משנים, מינון גנים, משך הגן המוטנטי, הומו- והטרוזיגוטיות וכו'), גיל החולה, סביבתי תנאים (תזונה, קירור, מתח, עייפות) וגורמים נוספים.

תכונה של מחלות גנים (כמו גם בכלל כל מחלות תורשתיות) היא ההטרוגניות שלהן. המשמעות היא שאותו ביטוי פנוטיפי של מחלה יכול לנבוע ממוטציות בגנים שונים או מוטציות שונות בתוך אותו גן.

מחלות גנטיות בבני אדם כוללות מחלות מטבוליות רבות. הם עשויים להיות קשורים לחילוף חומרים לקוי של פחמימות, שומנים, סטרואידים, פורינים ופירמידינים, בילירובין, מתכות וכו'. עדיין אין סיווג אחיד של מחלות מטבוליות תורשתיות. הקבוצה המדעית של ארגון הבריאות העולמי הציעה את הסיווג הבא:

1) מחלות של מטבוליזם של חומצות אמינו (פנילקטונוריה, אלקפטונוריה וכו');

הפרעות תורשתיות של חילוף החומרים של פחמימות (גללוגוסמיה, גליקוגן

מחלה וכו');

מחלות הקשורות לפגיעה בחילוף החומרים השומנים (מחלת נימן)

פיק, מחלת גושה וכו');

הפרעות תורשתיות של חילוף החומרים של סטרואידים;

מחלות תורשתיות של חילוף החומרים של פורין ופירימידין (גאוט,

תסמונת לש-ניאן וכו');

6) מחלות של הפרעות מטבוליות של רקמת החיבור (מחלת מרפן,

mucopolysaccharidoses וכו');

7) הפרעות תורשתיות של המה ופורפירין (המוגלובינופתיות וכו');

מחלות הקשורות לפגיעה בחילוף החומרים באריתרוציטים (המוליטי

אנמיה וכו');

הפרעות תורשתיות של חילוף החומרים של בילירובין;

מחלות תורשתיות של מטבוליזם מתכות (מחלת Konovalov-Wilson

תסמונות תורשתיות של תת ספיגה במערכת העיכול

מערכת (סיסטיק פיברוזיס, אי סבילות ללקטוז וכו').

שקול את מחלות הגנים הנפוצות ביותר והנחקרות ביותר מבחינה גנטית כיום.

הגנום של אורגניזמים חיים יציב יחסית, דבר הכרחי כדי לשמר את מבנה המינים והמשכיות ההתפתחות. על מנת לשמור על יציבות בתא, הם פועלים מערכות שונותתיקון המתקן הפרעות במבנה ה-DNA. עם זאת, אם שינויים במבנה ה-DNA לא נשמרו כלל, מינים לא יכלו להסתגל לתנאי הסביבה המשתנים ולהתפתח. ביצירת פוטנציאל אבולוציוני, כלומר. רמה הכרחית של שונות תורשתית, התפקיד העיקרי שייך למוטציות.

התנאי " מוּטָצִיָה"G. de Vries ביצירתו הקלאסית" תורת המוטציות” (1901-1903) תיאר את התופעה של שינוי פתאומי, לסירוגין בתכונה. הוא ציין מספר תכונות של שונות מוטציות:

• מוטציה היא מצב חדש מבחינה איכותית של תכונה;
• צורות מוטציות הן קבועות;
• אותן מוטציות יכולות להתרחש שוב ושוב;
• מוטציות יכולות להיות מועילות או מזיקות;
• זיהוי מוטציות תלוי במספר הפרטים המנותחים.

בלב התרחשות של מוטציה עומד שינוי במבנה ה-DNA או הכרומוזומים, ולכן מוטציות עוברות בתורשה בדורות הבאים. השונות המוטציונית היא אוניברסלית; זה מתרחש בכל בעלי החיים, גבוה יותר ו צמחים נמוכים יותר, חיידקים ווירוסים.

באופן קונבנציונלי, תהליך המוטציה מחולק לספונטניות ומושרה. הראשון ממשיך בהשפעת גורמים טבעיים (חיצוניים או פנימיים), השני - עם השפעה ממוקדת על התא. תדירות המוטגנזה הספונטנית נמוכה מאוד. בבני אדם, הוא נמצא בטווח של 10 -5 - 10 -3 לגן לדור. מבחינת הגנום זה אומר שלכל אחד מאיתנו יש בממוצע גן אחד שלא היה להורים שלנו.

רוב המוטציות הן רצסיביות, וזה מאוד חשוב בגלל מוטציות מפרות את הנורמה הקבועה (סוג פראי) ולכן הן מזיקות. עם זאת, האופי הרצסיבי של האללים המוטנטים מאפשר להם זאת הרבה זמןמתמידים באוכלוסיה במצב הטרוזיגוטי ומתבטאים כתוצאה משונות קומבינטיבית. אם למוטציה שנוצרה יש השפעה מועילה על התפתחות האורגניזם, היא תימשך ברירה טבעיתומתפשט בכל האוכלוסייה.

לפי אופי הפעולה של הגן המוטנטימוטציות מתחלקות ל-3 סוגים:

• מורפולוגי,
• פִיסִיוֹלוֹגִי,
• ביוכימי.

מוטציות מורפולוגיותלשנות את היווצרות איברים ותהליכי גדילה בבעלי חיים וצמחים. מוטציות בצבע העיניים, צורת הכנף, צבע הגוף וצורת הזיפים ב-Drosophila יכולות לשמש דוגמה לסוג זה של שינוי; קצר רגליים בכבשים, גמדות בצמחים, קצר אצבעות (ברכידקטליה) בבני אדם וכו'.

מוטציות פיזיולוגיותבדרך כלל מורידים את הכדאיות של פרטים, ביניהם יש הרבה מוטציות קטלניות וחצי קטלניות. דוגמאות למוטציות פיזיולוגיות הן מוטציות בדרכי הנשימה בשמרים, מוטציות של כלורופיל בצמחים והמופיליה בבני אדם.

ל מוטציות ביוכימיותכוללים כאלה המעכבים או משבשים את הסינתזה של מסוימות חומרים כימיים, בדרך כלל כתוצאה מהיעדר אנזים הכרחי. סוג זה כולל מוטציות אוקסוטרופיות של חיידקים, שקובעות את חוסר היכולת של התא לסנתז חומר כלשהו (לדוגמה, חומצת אמינו). אורגניזמים כאלה מסוגלים לחיות רק בנוכחות חומר זה בסביבה. בבני אדם התוצאה של מוטציה ביוכימית היא מחלה תורשתית קשה - פנילקטונוריה, הנובעת מהיעדר אנזים המסנתז טירוזין מפנילאלנין, וכתוצאה מכך פנילאלנין מצטבר בדם. אם הנוכחות של פגם זה לא מבוססת בזמן ופנילאלנין אינו נשלל מהתזונה של יילודים, אז הגוף מאוים במוות עקב פגיעה חמורה בהתפתחות המוח.

מוטציות יכולות להיות מוֹלִידו סומטי. הראשונים מופיעים בתאי המין, השניים בתאי הגוף. ערכם האבולוציוני שונה וקשור לשיטת הרבייה.

מוטציות גנרטיביותעשוי להתקיים ב שלבים שוניםפיתוח תאי מין. ככל שהם מתעוררים מוקדם יותר, יותר גמטות ישאו אותם, ולכן הסיכוי להעברה לצאצאים יגדל. מצב דומה מתרחש במקרה של מוטציה סומטית. ככל שזה מתרחש מוקדם יותר, כך יותר תאים ישאו אותו. אנשים עם חלקים שהשתנו בגוף נקראים פסיפסים, או כימרות. לדוגמה, ב-Drosophila נצפית פסיפס בצבע העיניים: על רקע צבע אדום, כתוצאה ממוטציה, מופיעים כתמים לבנים (היבטים נטולי פיגמנט).

אורגניזמים המתרבים רק מינית מוטציות סומטיותאין ערך לאבולוציה ולא לבחירה, tk. הם אינם עוברים בירושה. בצמחים שיכולים להתרבות וגטטיבית, מוטציות סומטיות יכולות להפוך לחומר לבחירה. לדוגמה, מוטציות ניצנים שנותנות זרעים שונה (ספורט). מספורט כזה I.V. Michurin, בשיטת ההשתלה, קיבל זן תפוח חדש אנטונובקה 600 גרם.

המוטציות מגוונות לא רק בהן ביטוי פנוטיפיאלא גם על ידי השינויים המתרחשים בגנוטיפ. הבחנה מוטציות גֵנֵטִי, כרומוזומליו גנומי.

מוטציות גנים

מוטציות גניםלשנות את המבנה של גנים בודדים. ביניהם, חלק משמעותי הוא מוטציות נקודתיות, שבו השינוי משפיע על זוג נוקלאוטידים אחד. לרוב, מוטציות נקודתיות כרוכות בהחלפת נוקלאוטידים. מוטציות כאלה הן משני סוגים: מעברים והעברות. במהלך מעברים בזוג נוקלאוטידים, פורין מוחלף בפורין או פירמידין בפירמידין, כלומר. הכיוון המרחבי של הבסיסים אינו משתנה. בטרנסברסיות, פורין מוחלף בפירמידין או פירמידין בפורין, המשנה את האוריינטציה המרחבית של הבסיסים.

לפי אופי ההשפעה של החלפת בסיס על מבנה החלבון המקודד על ידי הגןישנן שלוש מחלקות של מוטציות: מוטציות חסרות, מוטציות אי-ננסות ומוטציות זהות.

מוטציות חסרותלשנות את משמעות הקודון, מה שמוביל להופעה של חומצת אמינו אחת שגויה בחלבון. יכולות להיות לכך השלכות חמורות מאוד. למשל, מחלה תורשתית קשה - אנמיה חרמשית, אחת מצורות האנמיה, נגרמת מהחלפה של חומצת אמינו בודדת באחת משרשרות ההמוגלובין.

מוטציית אי-ננסנס- זוהי הופעתו (כתוצאה מהחלפת בסיס אחד) של קודון הטרמינטור בתוך הגן. אם מערכת העמימות התרגום (ראה לעיל) לא תופעל, תהליך סינתזת החלבון יופסק, והגן יוכל לסנתז רק קטע מהפוליפפטיד (חלבון מופל).

בְּ מוטציות זהותיותהחלפה של בסיס אחד מובילה להופעת קודון-מילה נרדפת. במקרה זה, אין שינוי בקוד הגנטי, ומסונתז חלבון תקין.

בנוסף להחלפת נוקלאוטידים, מוטציות נקודתיות יכולות להיגרם על ידי החדרה או מחיקה של זוג אחד של נוקלאוטידים. הפרות אלו מובילות לשינוי במסגרת הקריאה, בהתאמה, שינויים קוד גנטיוהחלבון המשתנה מסונתז.

מוטציות גנים כוללות שכפול ואובדן של חלקים קטנים של הגן, כמו גם הוספות- החדרת חומר גנטי נוסף שמקורו הוא לרוב אלמנטים גנטיים ניידים. מוטציות גנים הן הסיבה לקיום פסאודוגנים- עותקים לא פעילים של גנים מתפקדים חסרי ביטוי, כלומר. לא נוצר חלבון פונקציונלי. בפסאודוגנים, מוטציות יכולות להצטבר. תהליך התפתחות הגידול קשור להפעלה של פסאודוגנים.

ישנן שתי סיבות עיקריות להופעת מוטציות גנים: שגיאות בתהליכי שכפול DNA, רקומבינציה ותיקון (שגיאות של שלושה Ps) ופעולה של גורמים מוטגנים. דוגמה לשגיאות בפעולת מערכות אנזימים במהלך התהליכים הנ"ל היא זיווג בסיסים לא קנוני. זה נצפה כאשר בסיסים מינוריים, אנלוגים של אלה רגילים, כלולים במולקולת ה-DNA. לדוגמה, במקום תימין, ניתן לכלול bromuracil, אשר משתלב די בקלות עם גואנין. בשל כך, צמד ה-AT מוחלף ב-GC.

תחת פעולתם של מוטגנים, יכולה להתרחש הפיכת בסיס אחד למשנהו. לדוגמה, חומצה חנקתית הופכת ציטוזין לאורציל על ידי דמינציה. IN המחזור הבאשכפול, הוא מתחבר לאדנין וזוג ה-GC המקורי מוחלף ב-AT.

מוטציות כרומוזומליות

שינויים חמורים יותר בחומר הגנטי מתרחשים במקרה של מוטציות כרומוזומליות. הם נקראים סטיות כרומוזומליות, או סידורים כרומוזומליים מחדש. סידורים מחדש יכולים להשפיע על כרומוזום אחד (תוך-כרומוזומלי) או על כמה (בין-כרומוזומלי).

סידורים תוך כרומוזומליים יכולים להיות משלושה סוגים: אובדן (חוסר) של מקטע כרומוזומים; שכפול של חלק מהכרומוזום (כפול); סיבוב של מקטע כרומוזום ב-180° (היפוך). סידורים בין כרומוזומליים כוללים טרנסלוקציות- תנועה של קטע של כרומוזום אחד לכרומוזום אחר שאינו הומולוגי לו.

אובדן חלק פנימי של כרומוזום שאינו משפיע על טלומרים נקרא מחיקות, ואובדן קטע הסיום - מחסור ב. החלק הקרוע של הכרומוזום, אם הוא נטול צנטרומר, אובד. ניתן לזהות את שני סוגי החסר לפי אופי הצימוד של כרומוזומים הומולוגיים במיוזה. במקרה של מחיקה סופנית, הומלוג אחד קצר יותר מהשני. בְּ חוסר פנימיההומלוג הרגיל יוצר לולאה כנגד האתר ההומולוגי האבוד.

חוסרים מובילים לאובדן חלק מהמידע הגנטי, ולכן הם מזיקים לגוף. מידת הנזק תלויה בגודל האתר האבוד ובהרכב הגנים שלו. הומוזיגוטים של חוסר הם לעתים רחוקות קיימא. בְּ אורגניזמים נמוכים יותרהשפעת המחסור בולטת פחות מאשר באלה הגבוהות יותר. בקטריופאג'ים יכולים לאבד חלק ניכר מהגנום שלהם, להחליף את החלק האבוד של ה-DNA הזר, ובמקביל לשמור על פעילות תפקודית. ברמות הגבוהות, אפילו להטרוזיגוטיות למחסור יש גבולות. לפיכך, ב-Drusophila, לאובדן של אחד ההומולוגיות של אזור הכולל יותר מ-50 דיסקים יש השפעה קטלנית, למרות העובדה שההומולוג השני תקין.

אדם קשור בחוסר של מספר מחלות תורשתיות: צורה חמורה של לוקמיה (כרומוזום 21), תסמונת בכי חתול בילודים (כרומוזום 5) וכו'.

ניתן להשתמש בחסרים למיפוי גנטי על ידי יצירת קשר בין אובדן של אזור מסוים בכרומוזום לבין תכונות מורפולוגיותיחידים.

שִׁכפוּלנקרא שכפול של כל חלק בכרומוזום של מערכת כרומוזומים רגילה. ככלל, כפילויות מובילות לעלייה בתכונה הנשלטת על ידי גן הנמצא באזור זה. למשל, הכפלת הגן בתסיסנית בַּר, הגורם להפחתה במספר ההיבטים העינים, מוביל לירידה נוספת במספרם.

כפילויות מתגלות בקלות ציטולוגית על ידי הפרה של התבנית המבנית של כרומוזומי ענק, ומבחינה גנטית ניתן לזהות אותן על ידי היעדר פנוטיפ רצסיבי בעת חצייה.

היפוך- סיבוב האתר ב-180 מעלות - משנה את סדר הגנים בכרומוזום. זהו סוג נפוץ מאוד של מוטציה כרומוזומלית. במיוחד רבים מהם נמצאו בגנום של תסיסנית, כירונומוס, טריידסקנטיה. ישנם שני סוגים של היפוכים: פאראצנטרי ופריצנטרי. הראשונים משפיעים רק על זרוע אחת של הכרומוזום, מבלי לגעת באזור הצנטרומרי ומבלי לשנות את צורת הכרומוזומים. היפוכים פריצנטריים לוכדים את אזור הצנטרומר, הכולל מקטעים משתי זרועות הכרומוזומים, ולכן הם יכולים לשנות באופן משמעותי את צורת הכרומוזום (אם ההפסקות מתרחשות במרחקים שונים מהצנטרומר).

בפרוזה של מיוזה, ניתן לזהות היפוך הטרוזיגוטי על ידי לולאה אופיינית, שבעזרתה משחזרת המשלימות של האזורים הנורמליים וההפוכים של שני הומולוגים. אם מתרחש דיבור בודד באזור היפוך, אז זה מוביל להיווצרות כרומוזומים לא תקינים: דיצנטרי(עם שני צנטרומרים) ו אקצנטרי(ללא צנטרומר). אם לאזור ההפוך יש אורך משמעותי, אזי יכולה להתרחש מעבר כפול, וכתוצאה מכך נוצרים מוצרים ברי קיימא. בנוכחות של היפוכים כפולים באזור אחד של הכרומוזום, המעבר מדוכא בדרך כלל, ולכן הם נקראים "לוקרים מוצלבים" ומסומנים באות C. תכונה זו של היפוכים משמשת כאשר ניתוח גנטי, למשל, כאשר לוקחים בחשבון את תדירות המוטציות (שיטות חשבונאות כמותית למוטציות מאת ג' מלר).

סידורים בין כרומוזומליים - טרנסלוקציות, אם יש להן אופי של החלפה הדדית של מקטעים בין כרומוזומים לא הומולוגיים, נקראות הֲדָדִי. אם ההפסקה משפיעה על כרומוזום אחד והקטע המנותק מחובר לכרומוזום אחר, אז זה - טרנסלוקציה לא הדדית. הכרומוזומים המתקבלים יתפקדו כרגיל במהלך חלוקת התא אם לכל אחד מהם יש צנטרומר אחד. הטרוזיגוטיות עבור טרנסלוקציות משנה מאוד את תהליך הצימוד במיוזה, מאז משיכה הומולוגית נחווית לא על ידי שני כרומוזומים, אלא על ידי ארבעה. במקום דו-וולנטיים, נוצרים מרובעים, שיכולים להיות בעלי תצורה שונה בצורת צלבים, טבעות וכו'. ההתבדלות השגויה שלהם מובילה לעיתים קרובות להיווצרות גמטות לא-קיימא.

בטרנסלוקציות הומוזיגוטיות, הכרומוזומים מתנהגים כרגיל, ונוצרות קבוצות קישור חדשות. אם הם נשמרים על ידי בחירה, אז גזעים חדשים של כרומוזומים מתעוררים. לפיכך, טרנסלוקציות יכולות להוות גורם יעיל בהתייחסות, כפי שקורה בכמה מיני בעלי חיים (עקרבים, תיקנים) וצמחים (דטורה, אדמונית, נר הלילה). במין Paeonia californica, כל הכרומוזומים מעורבים בתהליך הטרנסלוקציה, ונוצר קומפלקס צימוד בודד במיוזה: 5 זוגות של כרומוזומים יוצרים טבעת (צימוד מקצה לקצה).

כחלק מהסיווג הפורמלי, ישנם:

מוטציות גנומיות - שינוי במספר הכרומוזומים;
מוטציות כרומוזומליות - סידור מחדש של המבנה של כרומוזומים בודדים;
מוטציות גנים - ו/או רצפים חלקי מרכיביםגנים (נוקלאוטידים) במבנה ה-DNA, שהתוצאה שלהם היא שינוי בכמות ובאיכות של מוצרי החלבון המתאימים.

מוטציות גנים מתרחשות על ידי החלפה, מחיקה (אובדן), טרנסלוקציה (תנועה), שכפול (הכפלה), היפוך (שינוי) של נוקלאוטידים בתוך גנים בודדים. במקרה כשמדובר בטרנספורמציות בתוך נוקלאוטיד בודד, משתמשים במונח מוטציה נקודתית.

טרנספורמציות נוקלאוטידים כאלה גורמות להופעת שלושה קודים מוטנטיים:

עם משמעות שונה (מוטציות missense), כאשר בפוליפפטיד המקודד על ידי גן זה, חומצת אמינו אחת מוחלפת באחרת;
עם משמעות ללא שינוי (מוטציות ניטרליות) - החלפת נוקלאוטידים אינה מלווה בהחלפת חומצות אמינו ואין לה השפעה ניכרת על המבנה או התפקוד של החלבון המקביל;
חסרי משמעות (מוטציות שטויות), שעלולות לגרום להפסקת שרשרת פוליפפטיד ולהיות בעלת ההשפעה המזיקה הגדולה ביותר.

מוטציות בחלקים שונים של הגן

אם ניקח בחשבון גן מעמדה של ארגון מבני ותפקודי, אזי ניתן לחלק את הנשירה, ההחדרות, ההחלפות והתנועות של נוקלאוטידים המתרחשים בו לשתי קבוצות:

1. מוטציות באזורי הוויסות של הגן (בחלק הפרומוטור ובאתר הפוליאדנילציה), הגורמות לשינויים כמותיים במוצרים המקבילים ומתבטאות קלינית בהתאם לרמת החלבונים המגבילה, אך תפקודם עדיין נשמר;

2. מוטציות באזורי הקידוד של הגן:
באקסונים - גורמים להפסקה מוקדמת של סינתזת חלבון;
באינטרונים - הם יכולים ליצור אתרי שחבור חדשים, שכתוצאה מכך מחליפים את המקוריים (הרגילים);
באתרי שחבור (בצומת של אקסונים ואינטרונים) - מובילים לתרגום של חלבונים חסרי משמעות.

כדי למנוע את ההשלכות של סוג זה של נזק, ישנם מנגנוני תיקון מיוחדים. המהות של זה היא להסיר את הקטע השגוי של ה-DNA, ולאחר מכן את המקורי משוחזר במקום הזה. רק במקרה שמנגנון התיקון לא פעל או לא התמודד עם הנזק מתרחשת מוטציה.