Mutacje to zmiany w DNA komórki. Powstają pod wpływem ultrafioletu, promieniowania (promieni rentgenowskich) itp. Są dziedziczone i służą jako materiał do doboru naturalnego.
Mutacje genów - zmiana w strukturze jednego genu. Jest to zmiana w sekwencji nukleotydów: wypadnięcie, wstawienie, zastąpienie itp. Na przykład zastąpienie A przez T. Przyczyny - naruszenia podczas podwajania (replikacji) DNA. Przykłady: niedokrwistość sierpowatokrwinkowa, fenyloketonuria.
Mutacje chromosomalne- zmiana struktury chromosomów: utrata miejsca, podwojenie miejsca, obrót miejsca o 180 stopni, przeniesienie miejsca na inny (niehomologiczny) chromosom itp. Przyczyny - naruszenia podczas przejazdu. Przykład: syndrom płaczu kota.
Mutacje genomowe- zmiana liczby chromosomów. Przyczyny - naruszenia rozbieżności chromosomów.
- poliploidia- wielokrotne zmiany (kilka razy, na przykład 12 → 24). Nie występuje u zwierząt, u roślin prowadzi do wzrostu wielkości.
- Aneuploidia- zmiany na jednym lub dwóch chromosomach. Na przykład jeden dodatkowy chromosom dwudziesty pierwszy prowadzi do zespołu Downa (z całkowity chromosomy - 47).
Mutacje cytoplazmatyczne- zmiany w DNA mitochondriów i plastydów. Są przenoszone tylko przez linię żeńską, ponieważ. mitochondria i plastydy z plemników nie dostają się do zygoty. Przykładem roślin jest różnorodność.
Somatyczny- mutacje w komórkach somatycznych (komórkach ciała; mogą być cztery z powyższych typów). Podczas rozmnażania płciowego nie są dziedziczone. Przenoszone są podczas rozmnażania wegetatywnego u roślin, podczas pączkowania i fragmentacji w koelenteratach (u hydry).
Następujące terminy, z wyjątkiem dwóch, są używane do opisania konsekwencji naruszenia układu nukleotydów w regionie DNA, który kontroluje syntezę białek. Zdefiniuj te dwa pojęcia, „wypadając”. ogólna lista i zapisz cyfry, pod którymi są wskazane.
1) naruszenie pierwotnej struktury polipeptydu
2) rozbieżność chromosomów
3) zmiana funkcji białek
4) mutacja genu
5) przeprawa
Odpowiedź
Wybierz najbardziej poprawna opcja. Organizmy poliploidalne powstają z
1) mutacje genomowe
3) mutacje genów
4) zmienność kombinowana
Odpowiedź
Ustal zgodność między cechą zmienności a jej typem: 1) cytoplazmatyczny, 2) kombinatywny
A) występuje z niezależną dywergencją chromosomów w mejozie
B) powstaje w wyniku mutacji w DNA mitochondriów
B) występuje w wyniku krzyżowania chromosomów
D) objawia się w wyniku mutacji w plastydowym DNA
D) występuje, gdy gamety spotykają się przypadkowo
Odpowiedź
Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Zespół Downa jest wynikiem mutacji
1) genomowy
2) cytoplazmatyczny
3) chromosomalny
4) recesywny
Odpowiedź
1. Ustalić zgodność między charakterystyką mutacji a jej typem: 1) genetyczna, 2) chromosomalna, 3) genomowa
A) zmiana sekwencji nukleotydów w cząsteczce DNA
B) zmiana struktury chromosomów
C) zmiana liczby chromosomów w jądrze
D) poliploidalność
E) zmiana sekwencji genów
Odpowiedź
2. Ustal zgodność między cechami i typami mutacji: 1) genowa, 2) genomowa, 3) chromosomalna. Zapisz cyfry 1-3 w kolejności odpowiadającej literom.
A) usunięcie odcinka chromosomu
B) zmiana sekwencji nukleotydów w cząsteczce DNA
B) wielokrotny wzrost zbiór haploidalny chromosomy
D) aneuploidia
E) zmiana sekwencji genów w chromosomie
E) utrata jednego nukleotydu
Odpowiedź
Wybierz trzy opcje. Czym charakteryzuje się mutacja genomowa?
1) zmiana sekwencji nukleotydów DNA
2) utrata jednego chromosomu w zestawie diploidalnym
3) wielokrotny wzrost liczby chromosomów
4) zmiana struktury syntetyzowanych białek
5) podwojenie odcinka chromosomu
6) zmiana liczby chromosomów w kariotypie
Odpowiedź
1. Poniżej znajduje się lista cech zmienności. Wszystkie z wyjątkiem dwóch są używane do opisu cech zmienności genomowej. Znajdź dwie cechy, które „wypadają” z ogólnej serii i zapisz liczby, pod którymi są wskazane.
1) ograniczone normą reakcji znaku
2) zwiększa się liczba chromosomów i wielokrotność haploidalności
3) pojawia się dodatkowy chromosom X
4) ma charakter grupowy
5) następuje utrata chromosomu Y
Odpowiedź
2. Do opisu mutacji genomowych używa się wszystkich poniższych cech z wyjątkiem dwóch. Zidentyfikuj dwie cechy, które „wypadają” z ogólnej listy, i zapisz liczby, pod którymi są wskazane.
1) naruszenie rozbieżności chromosomów homologicznych podczas podziału komórki
2) zniszczenie wrzeciona rozszczepienia
3) koniugacja homologicznych chromosomów
4) zmiana liczby chromosomów
5) wzrost liczby nukleotydów w genach
Odpowiedź
3. Wszystkie z poniższych cech z wyjątkiem dwóch są używane do opisu mutacji genomowych. Zidentyfikuj dwie cechy, które „wypadają” z ogólnej listy, i zapisz liczby, pod którymi są wskazane.
1) zmiana sekwencji nukleotydów w cząsteczce DNA
2) wielokrotny wzrost zestawu chromosomów
3) spadek liczby chromosomów
4) duplikacja segmentu chromosomu
5) nondysjunkcja chromosomów homologicznych
Odpowiedź
Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Recesywne mutacje genów zmieniają się
1) kolejność etapów indywidualnego rozwoju
2) skład trojaczków w segmencie DNA
3) zestaw chromosomów w komórkach somatycznych
4) budowa autosomów
Odpowiedź
Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Zmienność cytoplazmatyczna wiąże się z tym, że
1) podział mejotyczny jest zaburzony
2) mitochondrialne DNA jest zdolne do mutacji
3) w autosomach pojawiają się nowe allele
4) powstają gamety niezdolne do zapłodnienia
Odpowiedź
1. Poniżej znajduje się lista cech zmienności. Wszystkie z wyjątkiem dwóch są używane do opisania cech zmienności chromosomalnej. Znajdź dwie cechy, które „wypadają” z ogólnej serii i zapisz liczby, pod którymi są wskazane.
1) utrata segmentu chromosomu
2) obrót segmentu chromosomu o 180 stopni
3) zmniejszenie liczby chromosomów w kariotypie
4) pojawienie się dodatkowego chromosomu X
5) przeniesienie segmentu chromosomu do chromosomu niehomologicznego
Odpowiedź
2. Do opisania mutacji chromosomalnych używa się wszystkich poniższych cech z wyjątkiem dwóch. Zidentyfikuj dwa terminy, które „wypadają” z ogólnej listy i zapisz liczby, pod którymi są wskazane.
1) liczba chromosomów wzrosła o 1-2
2) jeden nukleotyd w DNA zostaje zastąpiony innym
3) część jednego chromosomu zostaje przeniesiona do innego
4) nastąpiła utrata części chromosomu
5) segment chromosomu jest obrócony o 180°
Odpowiedź
3. Wszystkie z poniższych cech z wyjątkiem dwóch są używane do opisania zmienności chromosomalnej. Znajdź dwie cechy, które „wypadają” z ogólnej serii i zapisz liczby, pod którymi są wskazane.
1) kilkukrotne zwielokrotnienie segmentu chromosomu
2) pojawienie się dodatkowego autosomu
3) zmiana sekwencji nukleotydów
4) utrata końcowej części chromosomu
5) obrót genu w chromosomie o 180 stopni
Odpowiedź
TWORZYMY
1) podwojenie tej samej części chromosomu
2) zmniejszenie liczby chromosomów w komórkach rozrodczych
3) wzrost liczby chromosomów w komórkach somatycznych
Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Jakim rodzajem mutacji jest zmiana struktury DNA w mitochondriach
1) genomowy
2) chromosomalny
3) cytoplazmatyczny
4) kombinowany
Odpowiedź
Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Różnorodność nocnego piękna i lwiej paszczy zależy od zmienności
1) kombinowany
2) chromosomalny
3) cytoplazmatyczny
4) genetyczne
Odpowiedź
1. Poniżej znajduje się lista cech zmienności. Wszystkie z wyjątkiem dwóch są używane do opisu cech zmienności genetycznej. Znajdź dwie cechy, które „wypadają” z ogólnej serii i zapisz liczby, pod którymi są wskazane.
1) ze względu na połączenie gamet podczas zapłodnienia
2) z powodu zmiany sekwencji nukleotydów w tryplecie
3) powstaje podczas rekombinacji genów podczas crossing-over
4) charakteryzuje się zmianami w obrębie genu
5) powstaje, gdy zmienia się sekwencja nukleotydów
Odpowiedź
2. Wszystkie poniższe cechy, z wyjątkiem dwóch, są przyczyną mutacji genu. Zdefiniuj te dwa pojęcia, które „wypadają” z ogólnej listy i zapisz liczby, pod którymi są wskazane.
1) koniugacja homologicznych chromosomów i wymiana genów między nimi
2) zamiana jednego nukleotydu w DNA na inny
3) zmiana kolejności łączenia nukleotydów
4) pojawienie się dodatkowego chromosomu w genotypie
5) utrata jednego trypletu w regionie DNA kodującym pierwotną strukturę białka
Odpowiedź
3. Do opisu mutacji genów używa się wszystkich poniższych cech z wyjątkiem dwóch. Zidentyfikuj dwie cechy, które „wypadają” z ogólnej listy, i zapisz liczby, pod którymi są wskazane.
1) zamiana pary nukleotydów
2) występowanie kodonu stop w obrębie genu
3) podwojenie liczby pojedynczych nukleotydów w DNA
4) wzrost liczby chromosomów
5) utrata segmentu chromosomu
Odpowiedź
4. Do opisu mutacji genów używa się wszystkich poniższych cech z wyjątkiem dwóch. Zidentyfikuj dwie cechy, które „wypadają” z ogólnej listy, i zapisz liczby, pod którymi są wskazane.
1) dodanie jednego trypletu do DNA
2) wzrost liczby autosomów
3) zmiana sekwencji nukleotydów w DNA
4) utrata poszczególnych nukleotydów w DNA
5) wielokrotny wzrost liczby chromosomów
Odpowiedź
5. Wszystkie poniższe cechy, z wyjątkiem dwóch, są typowe dla mutacji genowych. Zidentyfikuj dwie cechy, które „wypadają” z ogólnej listy, i zapisz liczby, pod którymi są wskazane.
1) pojawienie się form poliploidalnych
2) przypadkowe podwojenie nukleotydów w genie
3) utrata jednego trypletu w procesie replikacji
4) powstawanie nowych alleli jednego genu
5) naruszenie rozbieżności chromosomów homologicznych w mejozie
Odpowiedź
KSZTAŁTOWANIE 6:
1) segment jednego chromosomu jest przenoszony do drugiego
2) zachodzi w procesie replikacji DNA
3) następuje utrata części chromosomu
Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Poliploidalne odmiany pszenicy są wynikiem zmienności
1) chromosomalny
2) modyfikacja
3) gen
4) genomowy
Odpowiedź
Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Produkcja poliploidalnych odmian pszenicy przez hodowców jest możliwa dzięki mutacji
1) cytoplazmatyczny
2) gen
3) chromosomalny
4) genomowy
Odpowiedź
Ustal zgodność między cechami a mutacjami: 1) genomowymi, 2) chromosomalnymi. Wpisz cyfry 1 i 2 we właściwej kolejności.
A) wielokrotny wzrost liczby chromosomów
B) obrót segmentu chromosomu o 180 stopni
C) wymiana skrawków niehomologicznych chromosomów
D) utrata centralnego regionu chromosomu
D) duplikacja odcinka chromosomu
E) powtarzająca się zmiana liczby chromosomów
Odpowiedź
Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Pojawienie się różnych alleli jednego genu następuje w wyniku
1) pośredni podział komórek
2) zmienność modyfikacji
3) proces mutacji
4) zmienność kombinowana
Odpowiedź
Wszystkie z wyjątkiem dwóch terminów wymienionych poniżej są używane do klasyfikowania mutacji na podstawie zmian w materiale genetycznym. Zidentyfikuj dwa terminy, które „wypadają” z ogólnej listy i zapisz liczby, pod którymi są wskazane.
1) genomowy
2) generatywny
3) chromosomalny
4) spontaniczny
5) gen
Odpowiedź
Ustal zgodność między typami mutacji i ich charakterystyką oraz przykłady: 1) genomowa, 2) chromosomalna. Zapisz cyfry 1 i 2 w kolejności odpowiadającej literom.
A) utrata lub pojawienie się dodatkowych chromosomów w wyniku naruszenia mejozy
B) prowadzą do zakłócenia funkcjonowania genu
C) przykładem jest poliploidia u pierwotniaków i roślin
D) podwojenie lub utrata segmentu chromosomu
D) Doskonałym przykładem jest zespół Downa.
Odpowiedź
Ustal zgodność między kategoriami chorób dziedzicznych i ich przykładami: 1) gen, 2) chromosom. Zapisz cyfry 1 i 2 w kolejności odpowiadającej literom.
a) hemofilia
B) bielactwo
B) daltonizm
D) syndrom „kociego płaczu”.
D) fenyloketonurię
Odpowiedź
Znajdź trzy błędy w podanym tekście i wskaż numery zdań z błędami.(1) Mutacje to przypadkowe, trwałe zmiany w genotypie. (2) Mutacje genów są wynikiem „błędów”, które występują w procesie podwajania cząsteczek DNA. (3) Mutacje nazywane są genomowymi, które prowadzą do zmiany struktury chromosomów. (4) Wiele roślin uprawnych to poliploidy. (5) Komórki poliploidalne zawierają jeden do trzech dodatkowych chromosomów. (6) Rośliny poliploidalne charakteryzują się silniejszym wzrostem i większymi rozmiarami. (7) Poliploidia jest szeroko stosowana zarówno w hodowli roślin, jak i hodowli zwierząt.
Odpowiedź
Przeanalizuj tabelę „Rodzaje zmienności”. Dla każdej komórki oznaczonej literą wybierz z podanej listy odpowiednie pojęcie lub odpowiedni przykład.
1) somatyczne
2) gen
3) zastąpienie jednego nukleotydu innym
4) duplikacja genu w regionie chromosomu
5) dodanie lub utrata nukleotydów
6) hemofilia
7) daltonizm
8) trisomia w zestawie chromosomów
Odpowiedź
© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019
Oczekiwanie na narodziny dziecka to dla rodziców najwspanialszy czas, ale i najbardziej przerażający. Wiele osób martwi się, że dziecko może urodzić się z jakimś upośledzeniem fizycznym lub umysłowym.
Nauka nie stoi w miejscu, możliwe jest sprawdzenie dziecka pod kątem nieprawidłowości rozwojowych w krótkim czasie ciąży. Prawie wszystkie te testy mogą pokazać, czy wszystko jest w porządku z dzieckiem.
Dlaczego tak się dzieje, że tym samym rodzicom mogą urodzić się zupełnie inne dzieci – dziecko zdrowe i dziecko niepełnosprawne? Decydują o tym geny. Na urodzenie dziecka niedorozwiniętego lub niepełnosprawnego fizycznie wpływają mutacje genów związane ze zmianą struktury DNA. Porozmawiajmy o tym bardziej szczegółowo. Zastanów się, jak to się dzieje, jakie są mutacje genów i jakie są ich przyczyny.
Co to są mutacje?
Mutacje to fizjologiczne i biologiczne zmiany w komórkach w strukturze DNA. Przyczyną może być promieniowanie (w czasie ciąży nie należy wykonywać zdjęć rentgenowskich w przypadku urazów i złamań), promienie ultrafioletowe (długa ekspozycja na słońce w czasie ciąży lub przebywanie w pomieszczeniu z włączonymi lampami ultrafioletowymi). Ponadto takie mutacje można odziedziczyć po przodkach. Wszystkie są podzielone na typy.
Mutacje genów ze zmianą struktury chromosomów lub ich liczby
Są to mutacje, w których zmienia się struktura i liczba chromosomów. Regiony chromosomalne mogą wypaść lub podwoić się, przejść do strefy niehomologicznej, odwrócić się o sto osiemdziesiąt stopni od normy.
Przyczyną pojawienia się takiej mutacji jest naruszenie krzyżowania.
Przyczyną są mutacje genów związane ze zmianą struktury chromosomów lub ich liczby poważne zaburzenia i choroby dziecka. Takie choroby są nieuleczalne.
Rodzaje mutacji chromosomalnych
W sumie wyróżnia się dwa typy podstawowych mutacji chromosomowych: numeryczne i strukturalne. Aneuploidie są typami według liczby chromosomów, to znaczy, gdy mutacje genów są związane ze zmianą liczby chromosomów. Jest to pojawienie się dodatkowego lub kilku z tych ostatnich, utrata któregokolwiek z nich.
Mutacje genów są związane ze zmianą struktury w przypadku, gdy chromosomy pękają, a następnie łączą się ponownie, naruszając normalną konfigurację.
Rodzaje chromosomów numerycznych
W zależności od liczby chromosomów mutacje dzielą się na aneuploidie, czyli gatunki. Rozważ główne, znajdź różnicę.
- trisomia
Trisomia to pojawienie się dodatkowego chromosomu w kariotypie. Najczęstszym zjawiskiem jest pojawienie się chromosomu dwudziestego pierwszego. Staje się przyczyną zespołu Downa lub, jak nazywa się tę chorobę, trisomii chromosomu dwudziestego pierwszego.
Zespół Patau jest wykrywany na chromosomie trzynastym, a na chromosomie osiemnastym są diagnozowane.Wszystkie są to trisomie autosomalne. Inne trisomie nie są zdolne do życia, umierają w łonie matki i giną w spontanicznych poronieniach. Te osoby, które mają dodatkowe chromosomy płciowe (X, Y), są zdolne do życia. Objaw kliniczny te mutacje są bardzo nieliczne.
Mutacje genów związane ze zmianą liczby występują zgodnie z pewne powody. Trisomia najczęściej występuje podczas dywergencji w anafazie (mejoza 1). Rezultatem tej rozbieżności jest to, że oba chromosomy mieszczą się tylko w jednej z dwóch komórek potomnych, druga pozostaje pusta.
Rzadziej może wystąpić nondysjunkcja chromosomów. Zjawisko to nazywane jest naruszeniem rozbieżności chromatyd siostrzanych. Występuje w mejozie 2. Dokładnie tak jest, gdy dwa całkowicie identyczne chromosomy osadzają się w jednej gamecie, powodując trisomiczną zygotę. Nondysjunkcja występuje w wczesne stadia proces miażdżenia zapłodnionego jaja. W ten sposób powstaje klon zmutowanych komórek, który może pokryć większą lub mniejszą część tkanek. Czasami objawia się klinicznie.
Wielu kojarzy dwudziesty pierwszy chromosom z wiekiem kobiety w ciąży, ale ten czynnik zależy od Dzisiaj nie ma jednoznacznego potwierdzenia. Powody, dla których chromosomy się nie rozdzielają, pozostają nieznane.
- monosomia
Monosomia to brak któregokolwiek z autosomów. Jeśli tak się stanie, to w większości przypadków płód nie może zostać poniesiony, są przedwczesny poród NA wczesne daty. Wyjątkiem jest monosomia spowodowana chromosomem dwudziestym pierwszym. Przyczyną występowania monosomii może być zarówno brak połączenia chromosomów, jak i utrata chromosomu podczas jego podróży w anafazie do komórki.
W przypadku chromosomów płciowych monosomia prowadzi do powstania płodu z kariotypem XO. Manifestacją kliniczną takiego kariotypu jest zespół Turnera. W osiemdziesięciu procentach przypadków na sto pojawienie się monosomii na chromosomie X jest spowodowane naruszeniem mejozy ojca dziecka. Wynika to z nondysjunkcji chromosomów X i Y. Zasadniczo płód z kariotypem XO umiera w łonie matki.
Ze względu na chromosomy płci trisomię dzieli się na trzy typy: 47 XXY, 47 XXX, 47 XYY. to trisomia 47XXY. Przy takim kariotypie szanse na urodzenie dziecka są podzielone od pięćdziesięciu do pięćdziesięciu. Przyczyną tego zespołu może być nierozłączność chromosomów X lub nierozłączność X i Y spermatogenezy. Drugi i trzeci kariotyp mogą wystąpić tylko u jednej na tysiąc kobiet w ciąży, praktycznie się nie ujawniają iw większości przypadków są odkrywane przez specjalistów zupełnie przypadkowo.
- poliploidalność
Są to mutacje genów związane ze zmianą haploidalnego zestawu chromosomów. Zestawy te można potroić lub poczwórnie. Triploidię najczęściej diagnozuje się dopiero w przypadku samoistnego poronienia. Było kilka przypadków, kiedy matce udało się urodzić takie dziecko, ale wszystkie zmarły przed osiągnięciem nawet miesiąca życia. Mechanizmy mutacji genów w przypadku triplodii są określone przez całkowitą rozbieżność i brak rozbieżności wszystkich zestawów chromosomów żeńskich lub męskich komórek rozrodczych. Również podwójne zapłodnienie jednego jaja może służyć jako mechanizm. W takim przypadku łożysko ulega degeneracji. Takie odrodzenie nazywa się poślizgiem torbielowatym. Z reguły takie zmiany prowadzą do rozwoju zaburzeń psychicznych i fizjologicznych u dziecka, przerwania ciąży.
Jakie mutacje genów są związane ze zmianą struktury chromosomów
Zmiany strukturalne w chromosomach są wynikiem pęknięcia (zniszczenia) chromosomu. W rezultacie te chromosomy są połączone, naruszając ich dawny wygląd. Te modyfikacje mogą być niezrównoważone i zrównoważone. Zbalansowane nie mają nadmiaru lub braku materiału, więc nie pojawiają się. Mogą pojawić się tylko wtedy, gdy w miejscu zniszczenia chromosomu znajdował się gen, który jest funkcjonalnie ważny. Na zrównoważony zestaw mogą pojawić się niezrównoważone gamety. W rezultacie zapłodnienie komórki jajowej taką gametą może spowodować pojawienie się płodu z niezrównoważonym zestawem chromosomów. Przy takim zestawie płód rozwija się cała linia wady rozwojowe, pojawiają się ciężkie typy patologii.
Rodzaje modyfikacji strukturalnych
Mutacje genów zachodzą na poziomie powstawania gamet. Nie da się temu procesowi zapobiec, tak jak nie można mieć pewności, że może się on wydarzyć. Istnieje kilka rodzajów modyfikacji strukturalnych.
- usunięcia
Zmiana ta jest związana z utratą części chromosomu. Po takim zerwaniu chromosom ulega skróceniu, a jego oderwana część ginie w trakcie dalszego podziału komórki. Delecje śródmiąższowe mają miejsce, gdy jeden chromosom pęka w kilku miejscach jednocześnie. Takie chromosomy zwykle tworzą niezdolny do życia płód. Ale zdarzają się również przypadki, gdy dzieci przeżyły, ale z powodu takiego zestawu chromosomów miały zespół Wolfa-Hirshhorna, „koci płacz”.
- duplikaty
Te mutacje genów występują na poziomie organizacji podwojonych odcinków DNA. Zasadniczo duplikacja nie może powodować takich patologii, które powodują delecje.
- translokacje
Translokacja zachodzi w wyniku przeniesienia materiału genetycznego z jednego chromosomu na drugi. Jeśli pęknięcie występuje jednocześnie w kilku chromosomach i wymieniają się segmentami, powoduje to translokację wzajemną. Kariotyp takiej translokacji ma tylko czterdzieści sześć chromosomów. Sama translokacja jest wykrywana tylko dzięki szczegółowej analizie i badaniu chromosomu.
Zmiana sekwencji nukleotydów
Mutacje genów są związane ze zmianą sekwencji nukleotydów, gdy wyrażają się w modyfikacji struktur niektórych odcinków DNA. Zgodnie z konsekwencjami takie mutacje dzielą się na dwa typy - bez przesunięcia ramki iz przesunięciem. Aby dokładnie poznać przyczyny zmian w sekcjach DNA, należy rozważyć każdy typ z osobna.
Mutacja bez przesunięcia ramki
Te mutacje genów są związane ze zmianą i zamianą par nukleotydów w strukturze DNA. Przy takich podstawieniach długość DNA nie jest tracona, ale aminokwasy mogą zostać utracone i zastąpione. Istnieje możliwość, że struktura białka zostanie zachowana, to posłuży Rozważmy szczegółowo oba warianty rozwoju: z wymianą aminokwasów i bez.
Mutacja podstawienia aminokwasu
Zmiany reszt aminokwasowych w polipeptydach nazywane są mutacjami zmiany sensu. W cząsteczce ludzkiej hemoglobiny są cztery łańcuchy - dwa „a” (znajduje się na chromosomie szesnastym) i dwa „b” (kodujące na chromosomie jedenastym). Jeśli „b” - łańcuch jest normalny i zawiera sto czterdzieści sześć reszt aminokwasowych, a szósta to glutamina, to hemoglobina będzie normalna. W tym przypadku kwas glutaminowy musi być kodowany przez triplet GAA. Jeśli w wyniku mutacji GAA zostanie zastąpiony przez GTA, to zamiast kwasu glutaminowego w cząsteczce hemoglobiny powstaje walina. W ten sposób zamiast normalnej hemoglobiny HbA pojawi się inna hemoglobina HbS. Zatem zastąpienie jednego aminokwasu i jednego nukleotydu spowoduje poważną poważną chorobę - anemię sierpowatą.
Choroba ta objawia się tym, że krwinki czerwone przybierają kształt sierpa. W tej postaci nie są w stanie normalnie dostarczać tlenu. Jeśli na poziom komórki homozygoty mają wzór HbS/HbS, co prowadzi do śmierci dziecka już na samym początku wczesne dzieciństwo. Jeśli wzór to HbA / HbS, to erytrocyty mają słabą formę zmiany. Taka niewielka zmiana ma użyteczną cechę - odporność organizmu na malarię. W krajach, w których istnieje niebezpieczeństwo zarażenia się malarią tak samo jak na Syberii przy przeziębieniu, zmiana ta ma korzystny charakter.
Mutacja bez podstawienia aminokwasu
Substytucje nukleotydów bez wymiany aminokwasów nazywane są mutacjami Seimsense. Jeśli GAA zostanie zastąpiony przez GAG w regionie DNA kodującym łańcuch „b”, to z uwagi na to, że będzie go w nadmiarze, zamiana kwasu glutaminowego nie może nastąpić. Struktura łańcucha nie ulegnie zmianie, nie będzie żadnych modyfikacji w erytrocytach.
Mutacje zmiany ramki odczytu
Takie mutacje genów są związane ze zmianą długości DNA. Długość może być krótsza lub dłuższa, w zależności od utraty lub wzmocnienia par nukleotydów. W ten sposób cała struktura białka zostanie całkowicie zmieniona.
Może wystąpić supresja wewnątrzgenowa. Zjawisko to występuje, gdy jest miejsce na to, aby dwie mutacje wzajemnie się znosiły. Jest to moment, w którym para nukleotydów zostaje dodana po utracie jednego i odwrotnie.
Bezsensowne mutacje
Ten specjalna grupa mutacje. Występuje rzadko, w jego przypadku pojawienie się kodonów stop. Może się to zdarzyć zarówno z utratą par nukleotydów, jak iz ich dodaniem. Kiedy pojawiają się kodony stop, synteza polipeptydu zatrzymuje się całkowicie. To może tworzyć allele zerowe. Żadne z białek nie będzie do tego pasować.
Istnieje coś takiego jak supresja międzygenowa. Jest to takie zjawisko, gdy mutacja jednych genów tłumi mutacje w innych.
Czy są jakieś zmiany w czasie ciąży?
W większości przypadków można zidentyfikować mutacje genów związane ze zmianą liczby chromosomów. Aby dowiedzieć się, czy płód ma wady rozwojowe i patologie, badania przesiewowe są przepisywane w pierwszych tygodniach ciąży (od dziesięciu do trzynastu tygodni). To seria prostych badań: pobranie krwi z palca i żyły, USG. NA badanie ultrasonograficzne płód jest badany zgodnie z parametrami wszystkich kończyn, nosa i głowy. Parametry te, przy silnym niezgodności z normami, wskazują na wady rozwojowe dziecka. Ta diagnoza jest potwierdzona lub odrzucona na podstawie wyników badania krwi.
Pod ścisłym nadzorem lekarzy znajdują się również przyszłe mamy, u których dzieci mogą rozwinąć się mutacje na poziomie genów, które są dziedziczone. Oznacza to, że są to kobiety, u których krewnych wystąpiły przypadki narodzin dziecka niepełnosprawnego umysłowo lub fizycznie, zidentyfikowano zespół Downa, Patau i inne choroby genetyczne.
Mutacje genów występują na poziomie molekularnym i zwykle wpływają na jeden lub więcej nukleotydów w obrębie pojedynczego genu. Ten typ mutacji można podzielić na dwie duże grupy. Pierwszy z nich powoduje przesunięcie ramki odczytu. Druga grupa obejmuje mutacje genów związane z zamianą par zasad. Te ostatnie stanowią nie więcej niż 20% spontanicznych mutacji, pozostałe 80% mutacji powstaje w wyniku różnych delecji i insercji.
Mutacje zmiany ramki odczytu są insercjami lub delecjami jednej lub więcej par zasad. W zależności od miejsca naruszenia zmienia się jedna lub druga liczba kodonów. W związku z tym w białku mogą pojawić się dodatkowe aminokwasy lub może zmienić się ich sekwencja. Większość mutacji tego typu znajduje się w cząsteczkach DNA składających się z identycznych zasad.
Rodzaje zamienników próżny :
Przejścia polegają na zastąpieniu jednej puryny zasadą purynową lub jednej pirymidyny zasadą pirymidynową
Transwersje, w którym zasada purynowa zmienia się w zasadę pirymidynową lub odwrotnie.
Znaczenie mutacji genów dla żywotności organizmu nie jest takie samo. Różne zmiany w sekwencji nukleotydów DNA manifestują się różnie w fenotypie. Niektóre „ciche mutacje” nie wpływają na strukturę i funkcję białka. Przykładem takiej mutacji jest substytucja nukleotydu, która nie skutkuje substytucją aminokwasu.
Przez wartość funkcjonalna zidentyfikować mutacje genów
prowadzące do całkowitej utraty funkcji;
w wyniku czego zachodzą zmiany ilościowe w mRNA i pierwotnych produktach białkowych;
dominujący-negatywny, zmieniający właściwości cząsteczek białka w taki sposób, że mają one szkodliwy wpływ na aktywność życiową komórek.
Tak zwany nie mutacje zmysłów , związane z pojawieniem się kodonów terminatorowych, które powodują zatrzymanie syntezy białek. Co więcej, im bliżej końca 5” genu (początku transkrypcji) znajdują się mutacje, tym krótsze będą cząsteczki białka. Delecje lub insercje (inserty), które nie są wielokrotnością trzech nukleotydów, a zatem powodują przesunięcia ramki odczytu, może również prowadzić do przedwczesnego zakończenia syntezy białek lub do powstania bezsensownego białka, które ulega szybkiej degradacji.
Mutacje zmiany sensu związane z zamianą nukleotydów w części kodującej genu. Fenotypowo objawia się jako podstawienie aminokwasu w białku. W zależności od charakteru aminokwasów i znaczenia funkcjonalnego uszkodzonego obszaru, następuje całkowita lub częściowa utrata funkcjonalnej aktywności białka.
Mutacje splicingowe wpływają na miejsca na styku eksonów i intronów i towarzyszy im albo wycięcie eksonu i utworzenie delegowanego białka, albo wycięcie regionu intronu i translacja bezsensownego zmienionego białka. Z reguły takie mutacje powodują ciężki przebieg choroby.
Mutacje regulacyjne związane z ilościowym naruszeniem w regionach regulatorowych genu. Nie prowadzą do zmian w strukturze i funkcji białek. Fenotypowa manifestacja takich mutacji jest określona przez progowy poziom stężenia białka, przy którym jego funkcja jest nadal zachowana.
Dynamiczne mutacje lub mutacje ekspansja reprezentują patologiczny wzrost liczby powtórzeń trinukleotydów zlokalizowanych w części kodującej i regulatorowej genu. Wiele sekwencji trinukleotydowych charakteryzuje się wysokim poziomem zmienności populacji. Zaburzenie fenotypowe objawia się przekroczeniem pewnego poziomu krytycznego w zakresie liczby powtórzeń.
Mutacje chromosomalne
Ten typ mutacji łączy w sobie zaburzenia chromosomalne związane ze zmianami w strukturze chromosomów (aberracje chromosomowe).
Aberracje chromosomowe można klasyfikować za pomocą różnych podejść. W zależności od tego, w którym momencie cyklu komórkowego – przed lub po wystąpieniu rearanżacji replikacji chromosomów – wyróżnia się aberracje chromosomalny I chromatyda typy. Aberracje typu chromosomalnego występują na etapie przedsyntetycznym - faza G 1, kiedy chromosom jest reprezentowany przez strukturę jednoniciową. Aberracje typu chromatydowego występują po replikacji chromosomów w fazach S i G2 i wpływają na strukturę jednej z chromatyd. W rezultacie chromosom na etapie metafazy zawiera jedną zmienioną i jedną normalną chromatydę.
Jeśli przegrupowanie nastąpiło po replikacji i wpłynęło na obie chromatydy, a izochromatyd aberracja. Morfologicznie jest nie do odróżnienia od aberracji typu chromosomalnego, chociaż z pochodzenia należą one do typu chromatyd. Wśród aberracji typu chromosomalnego i chromatydowego są prosty I giełda aberracje. Opierają się na zaburzeniach jednego lub więcej chromosomów. Proste aberracje - fragmenty (delecje) - wynikają z prostego pęknięcia w chromosomie. W każdym przypadku powstają 2 rodzaje fragmentów - centryczny i acentryczny. Istnieją delecje lub fragmenty końcowe (końcowe) i śródmiąższowe (środkowe sekcje chromosomów).
Aberracje giełdowe są bardzo zróżnicowane. Polegają one na wymianie fragmentów chromosomów (lub chromatyd) pomiędzy różnymi chromosomami (wymiana międzychromosomalna) lub w obrębie jednego chromosomu (wymiana wewnątrzchromosomalna) podczas redystrybucji materiału genetycznego. Istnieją dwa rodzaje przegrupowań wymiany: symetryczne i asymetryczne. Asymetryczne wymiany prowadzą do powstania chromosomów policentrycznych i fragmentów acentrycznych. Przy wymianach symetrycznych fragmenty acentryczne łączą się z fragmentami centrycznymi, w wyniku czego chromosomy zaangażowane w aberrację wymiany pozostają monocentryczne.
Wymiany wewnątrzchromosomalne mogą zachodzić zarówno w obrębie jednego (wymiana wewnątrzramienna), jak i między obydwoma ramionami chromosomu (wymiana międzyramienna). Ponadto wymiany mogą być proste lub złożone, gdy zaangażowanych jest wiele chromosomów. W rezultacie mogą tworzyć się niezwykłe i dość złożone konfiguracje chromosomów. Każda wymiana (symetryczna i asymetryczna, międzychromosomalna i wewnątrzchromosomalna) może być kompletny (wzajemny nim) Lub niekompletny (nieodwrotny nim) . Przy pełnej wymianie wszystkie uszkodzone obszary są połączone, a przy niepełnej wymianie niektóre z nich mogą pozostać z otwartym uszkodzonym obszarem.
Mutacje genomowe
Mutacje genomowe zmieniają liczbę chromosomów. Do takich zmian dochodzi najczęściej wtedy, gdy zaburzona jest dystrybucja chromosomów w komórkach potomnych.
Istnieją dwa główne typy mutacji genomowych:
Poliploidia i monoploidia.
Aneuploidia.
Na poliploidalność liczba zestawów niehomologicznych chromosomów w kariotypie różni się od dwóch (3n; 4n itd.). Jest to wynikiem zaburzeń cyklu mitotycznego, kiedy następuje podwojenie chromosomów bez późniejszego podziału jądra i komórki. Jedną z przyczyn tego zjawiska może być endomitoza, w której dochodzi do zablokowania aparatu achromatycznego w komórce i zachowania błony jądrowej przez cały cykl mitotyczny. Odmianą endomitozy jest endoreduplikacja - reduplikacja chromosomów, która zachodzi poza podziałem komórki. W przypadku endoreduplikacji niejako powtarzają się dwa kolejne okresy S cyklu mitotycznego. W wyniku tego w kolejnej mitozie zostanie zaobserwowany podwójny (tetraploidalny) zestaw chromosomów. Takie mutacje najczęściej prowadzą do śmierci płodu podczas embriogenezy. Triploidię stwierdza się w 4%, a tetraploidalność w około 1% wszystkich poronień. Osoby z takim kariotypem charakteryzują się licznymi wadami rozwojowymi, w tym asymetryczną budową ciała, otępieniem i hermafrodytyzmem. Zarodki tetraploidalne umierają we wczesnych stadiach ciąży, podczas gdy zarodki z komórkami triploidalnymi czasami przeżywają, ale tylko wtedy, gdy zawierają komórki o prawidłowym kariotypie jednocześnie z komórkami triploidalnymi. Zespół triploidii (69, XXY) został po raz pierwszy odkryty u ludzi w latach 60. XX wieku. XX wiek W literaturze opisano około 60 przypadków triploidii u dzieci. Maksymalny czas ich życia wynosił 7 dni.
Aneuploidia - niekrotny haploidalny spadek lub wzrost liczby chromosomów (2n + 1; 2n + 2; 2n-1 itd.) - występuje w wyniku nieprawidłowego zachowania chromosomów homologicznych w mejozie lub siostrzanych chromatyd w mitozie.
Jeśli chromosomy nie rozchodzą się, na jednym z etapów gametogenezy w komórkach rozrodczych mogą pojawić się dodatkowe chromosomy. W rezultacie, po późniejszej fuzji z normalnymi haploidalnymi gametami, zygoty 2n +1 - lub trisomia na dowolnym chromosomie. Jeśli w gamecie jest jeden chromosom mniej, to podczas kolejnego zapłodnienia powstaje zygota 2 n - 1, lub monosomowy jeden z chromosomów Nondysjunkcja może dotyczyć nie jednej, ale kilku par chromosomów, prowadząc do trisomii lub monosomii kilku chromosomów. Często dodatkowe chromosomy powodują depresję rozwojową lub śmierć osobnika, który je nosi.
T E M A Nr 6 Rodzaje dziedziczenia u ludzi
Znaki mendlowskie
Wszystkie organizmy eukariotyczne charakteryzują się ogólnymi wzorcami dziedziczenia cech odkrytymi przez G. Mendla. Aby je przestudiować, konieczne jest przypomnienie podstawowych terminów i pojęć używanych w genetyce. Głównym postulatem Mendla, który udowodnił w swoich słynnych eksperymentach na groszku ogrodowym, jest to, że każda cecha jest zdeterminowana przez parę dziedzicznych skłonności, zwanych później genami allelicznymi. Wraz z rozwojem chromosomalnej teorii dziedziczności stało się jasne, że geny alleliczne znajdują się w tych samych loci homologicznych chromosomów i kodują tę samą cechę. Para genów allelicznych może być taka sama (AA) lub (aa), wówczas mówi się, że osobnik jest homozygotyczny pod względem tej cechy. Jeśli geny alleliczne w parze są różne (Aa), wówczas osobnik jest heterozygotą pod względem tej cechy. Całość genów organizmu nazywana jest genotypem. To prawda, że często genotyp jest rozumiany jako jedna lub więcej par genów allelicznych odpowiedzialnych za tę samą cechę. Całość cech danego organizmu nazywa się fenotypem, fenotyp powstaje w wyniku interakcji genotypu ze środowiskiem zewnętrznym.
G. Mendel wprowadził pojęcia genów dominujących i recesywnych. Allel, który określa fenotyp heterozygoty, nazwał dominującym. Na przykład gen A w heterozygocie Aa . Drugi allel, który nie objawia się w stanie heterozygotycznym, nazywany jest przez niego recesywnym. W naszym przypadku jest to gen a.
Główne wzorce dziedziczenia cech według Mendla (prawo jednorodności mieszańców pierwszego pokolenia, rozszczepianie się na klasy fenotypowe mieszańców drugiego pokolenia oraz niezależne łączenie genów) są realizowane dzięki istnieniu prawa czystości gamety. Istotą tego ostatniego jest to, że para genów allelicznych określa jeden lub inny znak: a) nigdy się nie miesza; b) w procesie gametogenezy rozdziela się na różne gamety, to znaczy do każdej z nich wchodzi jeden gen z pary alleli. Cytologicznie zapewnia to mejoza: geny alleliczne leżą w homologicznych chromosomach, które w anafazie mejozy rozchodzą się na różne bieguny i wchodzą do różnych gamet.
Genetyka człowieka opiera się na ogólnych zasadach wywodzących się początkowo z badań nad roślinami i zwierzętami. Podobnie jak oni, człowiek ma Mendla, tj. znaki odziedziczone zgodnie z prawami ustanowionymi przez G. Mendla. Dla ludzi, podobnie jak dla innych eukariontów, charakterystyczne są wszystkie typy dziedziczenia: autosomalny dominujący, autosomalny recesywny, dziedziczenie cech związanych z chromosomami płciowymi oraz wynikające z interakcji genów nieallelicznych. G. Mendel opracował także główną metodę genetyki - hybrydologiczną. Polega na krzyżowaniu osobników tego samego gatunku o alternatywnych cechach i analizie ilościowej powstałych klas fenotypowych. Oczywiście tej metody nie można zastosować w genetyce człowieka.
Pierwszy opis autosomalny dominujący dziedziczenia anomalii u ludzi podał w 1905 roku Farabi. Rodowód opracowano dla rodziny o krótkich palcach (brachydaktylia). U pacjentów paliczki palców dłoni i stóp są skrócone i częściowo zredukowane, ponadto w wyniku skrócenia kończyn charakteryzują się niskim wzrostem. Cecha jest przekazywana z jednego z rodziców na około połowę dzieci, niezależnie od płci. Analiza rodowodów innych rodzin wskazuje, że brachydaktylia nie występuje u potomstwa rodziców, którzy nie są nosicielami tego genu. Ponieważ cecha nie może istnieć w formie ukrytej, dlatego jest dominująca. A jej przejawy, niezależnie od płci, pozwalają wnioskować, że nie jest sprzężona z płcią. Na podstawie powyższego można stwierdzić, że brachydaktylia uwarunkowana jest genem zlokalizowanym w autosomach i jest patologią dominującą.
Zastosowanie metody genealogicznej umożliwiło identyfikację dominujących, niezwiązanych z płcią cech u ludzi. Są to ciemny kolor oczu, kręcone włosy, garb mostkowy, prosty nos (końcówka nosa wygląda prosto), dołek na brodzie, wczesne łysienie u mężczyzn, praworęczność, umiejętność zwijania języka w rurkę , biały lok nad czołem, „Habsburgska warga” - żuchwa wąska, wystająca, dolna warga opadająca i półotwarte usta. Zgodnie z typem autosomalnym dominującym dziedziczone są również niektóre patologiczne objawy osoby: polidaktylia lub polidaktylizm (gdy na dłoni lub stopie występuje od 6 do 9 palców), syndaktylia (połączenie tkanek miękkich lub kostnych paliczków dwóch lub więcej palców), brachydaktylia (niedorozwój dystalnych paliczków palców prowadzący do krótkich palców), arachnodaktylia (bardzo wydłużone „pajączkowate” palce, jeden z objawów zespołu Marfana), niektóre formy krótkowzroczności. Większość nosicieli autosomalnej dominującej anomalii to heterozygoty. Czasami zdarza się, że dwaj nosiciele tej samej dominującej anomalii pobierają się i mają dzieci. Wtedy jedna czwarta z nich będzie homozygotyczna pod względem zmutowanego dominującego allelu (AA) . Wiele spraw z praktyka lekarska wskazują, że homozygoty pod względem dominujących anomalii są bardziej dotknięte niż heterozygoty. Na przykład w małżeństwie dwóch nosicieli brachydaktylii urodziło się dziecko, które nie tylko nie miało palców u rąk i nóg, ale także miało liczne deformacje szkieletu. Zmarł w wieku jednego roku. Inne dziecko w tej rodzinie było heterozygotą i miało typowe objawy brachydaktylii.
Autosomalny recesywny Cechy mendlowskie u ludzi są determinowane przez geny zlokalizowane w autosomach i mogą pojawić się u potomstwa w małżeństwach dwóch heterozygot, dwóch homozygot recesywnych lub heterozygoty i homozygoty recesywnej. Badania pokazują, że większość małżeństw z recesywnym potomstwem występuje między fenotypowo normalnymi heterozygotami (Aa x Aa) . W potomstwie takiego małżeństwa genotypy AA, Aa i aa zostanie przedstawiony w stosunku 1:2:1, a prawdopodobieństwo, że dziecko zostanie dotknięte, wyniesie 25%. W autosomalnym recesywnym wzorze, miękkie proste włosy, zadarty nos, jasne oczy, cienka skóra i pierwsza grupa krwi Rh-ujemna, wiele chorób metabolicznych: fenyloketonuria, galaktozemia, histydynemia itp., a także xeroderma pigmentosum.
Xeroderma pigmentosa, jedna z chorób recesywnych, stosunkowo niedawno zwróciła uwagę biologów molekularnych. Ta patologia wynika z niezdolności komórek skóry pacjenta do naprawy uszkodzeń DNA spowodowanych promieniowaniem ultrafioletowym. W efekcie rozwija się stan zapalny skóry, zwłaszcza twarzy, a następnie zanik. W końcu rozwija się rak skóry, który nieleczony prowadzi do śmierci. U pacjentów z chorobą rzadką recesywną stopień pokrewieństwa między rodzicami jest zwykle istotnie wyższy od średniego poziomu w populacji. Z reguły rodzice dziedziczą ten gen od wspólnego przodka i są heterozygotami. Zdecydowana większość pacjentów z chorobami autosomalnymi recesywnymi to dzieci dwóch heterozygot.
Oprócz autosomalnego dominującego i autosomalnego recesywnego typu dziedziczenia u ludzi wykrywa się również niepełną dominację. , kodowanie i przewaga.
niepełna dominacja związany z pośrednią manifestacją cechy w stanie heterozygotycznym alleli (Aa) . Na przykład duży nos jest określony przez dwa allele AA, mały nos - allele aa, normalny nos średniej wielkości - Aa . W zależności od rodzaju niepełnej dominacji u ludzi, wypukłości warg oraz wielkości ust i oczu, odległość między oczami jest dziedziczona.
współdominacja- jest to taka interakcja genów allelicznych, w której dwa dominujące geny są w stanie heterozygotycznym i działają razem w tym samym czasie, to znaczy każdy allel określa swoją własną cechę. Najwygodniej jest rozważyć współdominację na przykładzie dziedziczenia grup krwi.
O grupach krwi układu AB0 decydują trzy allele: A, B i 0. Ponadto allele A i B są dominujące, a allel 0 jest recesywny. Połączenie parami tych trzech alleli w genotypie daje cztery grupy krwi. Geny alleliczne określające grupy krwi znajdują się w dziewiątej parze chromosomów człowieka i są oznaczone odpowiednio: I A, I in i I °. O pierwszej grupie krwi decyduje obecność w genotypie dwóch recesywnych alleli I° I°. Fenotypowo objawia się to obecnością przeciwciał alfa i beta w surowicy krwi. Drugą grupę krwi można określić na podstawie dwóch dominujących alleli I A I A, jeśli osoba jest homozygotą, lub alleli I A I °, jeśli jest heterozygotą. Fenotypowo druga grupa krwi objawia się obecnością antygenów grupy A na powierzchni erytrocytów oraz obecnością przeciwciał beta w surowicy krwi. Trzecia grupa jest określona przez funkcjonowanie allelu B. W tym przypadku genotyp może być heterozygotyczny (I w I °) lub homozygotyczny (I w I c). Fenotypowo u osób z trzecią grupą krwi antygeny B są wykrywane na powierzchni erytrocytów, a frakcje białek krwi zawierają przeciwciała alfa. Osoby z czwartą grupą krwi łączą w genotypie dwa dominujące allele AB (I A I c) i oba funkcjonują: na powierzchni erytrocytów znajdują się oba antygeny (A i B), a surowica krwi nie zawiera odpowiednich białek surowicy alfa i beta, aby uniknąć aglutynacji. Tak więc ludzie z czwartą grupą krwi są przykładami kodominacji, ponieważ mają dwa dominujące geny alleliczne działające jednocześnie.
Zjawisko przewaga ze względu na fakt, że w niektórych przypadkach dominujące geny w stanie heterozygotycznym są bardziej wyraźne niż w stanie homozygotycznym. Ta koncepcja koreluje z efektem heterozji i jest związana z tak złożonymi cechami, jak żywotność, całkowita oczekiwana długość życia itp.
Tak więc u ludzi, podobnie jak u innych eukariotów, znane są wszystkie rodzaje interakcji genów allelicznych i duża liczba cech mendlowskich determinowanych przez te interakcje. Korzystając z mendlowskich praw dziedziczenia, można obliczyć prawdopodobieństwo posiadania dzieci o określonych cechach modelujących.
Najwygodniejszym podejściem metodologicznym do analizy dziedziczenia cech w kilku pokoleniach jest metoda genealogiczna oparta na konstrukcji rodowodów.
Interakcja genów
Do tej pory rozważaliśmy tylko cechy kontrolowane monogenicznie. Jednak na fenotypową ekspresję jednego genu zwykle wpływają inne geny. Często cechy powstają przy udziale kilku genów, których interakcja znajduje odzwierciedlenie w fenotypie.
Przykładem złożonej interakcji genów są wzorce dziedziczenia układu czynnika Rh: Rh plus (Rh +) i Rh minus (Rh-). W 1939 roku, podczas badania surowicy krwi kobiety, która urodziła martwy płód i miała historię transfuzji grupy krwi jej męża zgodnej z AB0, znaleziono specjalne przeciwciała, które były podobne do tych uzyskanych przez immunizację zwierząt doświadczalnych makakiem rezus erytrocyty. Przeciwciała wykryte u pacjentki nazywane są przeciwciałami Rh, a jej grupa krwi to Rh-ujemna. Grupa krwi Rh-dodatnia jest określana przez obecność na powierzchni erytrocytów specjalnej grupy antygenów kodowanych przez geny strukturalne, które niosą informację o polipeptydach błonowych. Geny determinujące czynnik Rh znajdują się w pierwszej parze ludzkich chromosomów. Rh-dodatnia grupa krwi jest dominująca, Rh-ujemna - recesywna. Osoby Rh-dodatnie mogą być heterozygotami (Rh + /Rh-) lub homozygotami (Rh + /Rh +). Rh-ujemny - tylko homozygota (Rh-/Rh-).
Później okazało się, że antygeny i przeciwciała czynnika Rh mają złożoną strukturę i składają się z trzech składników. Tradycyjnie antygeny czynnika Rh oznacza się literami alfabetu łacińskiego C, D, E. Na podstawie analizy danych genetycznych dotyczących dziedziczenia czynnika Rh w rodzinach i populacjach sformułowano hipotezę, że każdy składnik czynnika Rh jest określony przez jego własny gen, że te geny są połączone ze sobą w jednym locus i mają wspólnego operatora lub promotora, który reguluje ich ilościową ekspresję. Ponieważ antygeny są oznaczone literami C, D, E, te same małe litery oznaczają geny odpowiedzialne za syntezę odpowiedniego składnika.
Badania genetyczne w rodzinach wskazują na możliwość krzyżowania się trzech genów w locus czynnika Rh u heterozygot. Badania populacyjne ujawniły różnorodność fenotypów: CDE, CDe, cDE, cDe, CdE, Cde, cdE, cde. Interakcje między genami determinującymi czynnik Rh są złożone. Najwyraźniej głównym czynnikiem determinującym antygen Rh jest antygen D. Ma on znacznie większą immunogenność niż antygeny C i E. /d. U heterozygot CDe/Cde i Cde/cDe z kombinacją genów Cde w locus Rh zmienia się ekspresja czynnika D, co skutkuje powstaniem fenotypu D u ze słabą odpowiedzią na wprowadzenie antygenów Rh-dodatnich. W konsekwencji pracę genów w locus Rh można regulować ilościowo, a manifestacja fenotypowa czynnika Rh u osób Rh dodatnich jest różna: większa lub mniejsza.
Niezgodność czynnika Rh między płodem a matką może spowodować rozwój patologii u płodu lub samoistne poronienie we wczesnych stadiach ciąży. Za pomocą specjalnych czułych metod stwierdzono, że podczas porodu około 1 ml krwi płodu może dostać się do krwiobiegu matki. Jeśli matka jest Rh-ujemna, a płód Rh-dodatni, to po pierwszym porodzie matka będzie uczulona na antygeny Rh-dodatnie. W kolejnych ciążach z płodem Rh niezgodnym miano przeciwciał anty-Rh we krwi może gwałtownie wzrosnąć, a pod wpływem ich destrukcyjnego działania płód rozwija charakterystyczny obraz kliniczny patologii hemolitycznej, objawiającej się niedokrwistością, żółtaczką lub obrzęk.
W genetyce klasycznej najczęściej badane są trzy rodzaje interakcji genów nieallelicznych: epistaza, komplementarność i polimeryzm. Decydują o wielu dziedzicznych cechach człowieka.
epistaza- jest to rodzaj interakcji genów nieallelicznych, w którym jedna para genów allelicznych hamuje działanie innej pary. Wyróżnia się epistazę dominującą i recesywną. Dominująca epistaza objawia się tym, że dominujący allel w homozygocie (AA) lub heterozygota (Aa) stan tłumi ekspresję innej pary alleli. W recesywnej epistazie gen hamujący jest w recesywnym stanie homozygotycznym (aa) zapobiega ekspresji epistowanego genu. Gen tłumiący nazywany jest supresorem lub inhibitorem, a gen tłumiony nazywany jest hipostatycznym. Ten rodzaj interakcji jest najbardziej charakterystyczny dla genów zaangażowanych w regulację ontogenezy i układu odpornościowego człowieka.
Przykładem recesywnej epistazy u ludzi jest „zjawisko Bombaju”. W Indiach opisano rodzinę, w której rodzice mieli drugą (A0) i pierwszą (00) grupę krwi, a ich dzieci czwartą (AB) i pierwszą (00). Aby dziecko w takiej rodzinie miało grupę krwi AB, matka musi mieć grupę krwi B, ale nie 0. Później odkryto, że układ grup krwi AB0 ma recesywne geny modyfikujące, które w stanie homozygotycznym hamują ekspresję antygenów na powierzchni erytrocytów. Na przykład osoba z trzecią grupą krwi powinna mieć antygen grupy B na powierzchni erytrocytów, ale epistatujący gen supresorowy w recesywnym stanie homozygotycznym (h/h) hamuje działanie genu B, dzięki czemu odpowiednie antygeny są nie powstały, a fenotypowo pojawia się grupa krwi 0. locus genu supresorowego nie jest połączone z locus AB0. Geny supresorowe są dziedziczone niezależnie od genów determinujących grupy krwi ABO. Zjawisko Bombaju ma częstotliwość 1 na 13 000 wśród Hindusów mówiących po Maharati mieszkających w pobliżu Bombaju. Jest również dystrybuowany jako izolat na wyspie Reunion. Najwyraźniej znak jest określony przez naruszenie jednego z enzymów biorących udział w syntezie antygenu.
komplementarność- jest to rodzaj interakcji, w której za cechę odpowiada kilka genów nie allelicznych, oraz inna kombinacja dominujące i recesywne allele w swoich parach zmieniają fenotypową manifestację cechy. Ale we wszystkich przypadkach, gdy geny znajdują się w różnych parach chromosomów, podziały są oparte na cyfrowych prawach ustanowionych przez Mendla.
Tak więc, aby osoba miała normalny słuch, konieczna jest skoordynowana aktywność kilku par genów, z których każdy może być reprezentowany przez allele dominujące lub recesywne. Normalny słuch rozwija się tylko wtedy, gdy każdy z tych genów ma co najmniej jeden dominujący allel w diploidalnym zestawie chromosomów. Jeśli co najmniej jedna para alleli jest reprezentowana przez recesywną homozygotę, osoba będzie głucha. Wyjaśnijmy to, co zostało powiedziane, na prostym przykładzie. Załóżmy, że prawidłowy słuch jest tworzony przez parę genów. W tym przypadku osoby z prawidłowym słuchem mają genotypy AABB, AABb, AaBB, AaBb. Głuchotę dziedziczną determinują genotypy: aabb, Aabb, AAbb, aaBb, aaBB . Korzystając z praw Mendla dla krzyżowania dwuhybrydowego, łatwo obliczyć, że niesłyszący rodzice (aaBB x AAbb) mogą mieć dzieci słyszące normalnie (AaBb), a normalnie słyszących rodziców z odpowiednią kombinacją genotypów AaBb x AaBb z wysokim stopniem prawdopodobieństwa ( ponad 40%) - dzieci głuche.
Polimeryzm- warunkowość określonej cechy przez kilka par genów nie allelicznych, które mają ten sam efekt. Takie geny nazywane są polimerowymi. Jeśli liczba dominujących alleli wpływa na nasilenie cechy, polimer nazywa się kumulatywny. Im więcej dominujących alleli, tym bardziej intensywna jest cecha. W zależności od rodzaju skumulowanego polimeru, cechy, które można określić ilościowo, są zwykle dziedziczone: kolor skóry, kolor włosów, wzrost.
Kolor ludzkiej skóry i włosów, a także kolor tęczówki oczu, dostarcza pigmentu melaniny. Tworząc kolor powłoki, chroni organizm przed ekspozycją na promienie ultrafioletowe. Istnieją dwa rodzaje melaniny: eumelanina (czarna i ciemnobrązowa) oraz feumelanina (żółta i czerwona). Melanina jest syntetyzowana w komórkach z aminokwasu tyrozyny w kilku etapach. Synteza jest regulowana na wiele sposobów i zależy w szczególności od tempa podziału komórki. Kiedy mitoza komórkowa jest przyspieszona, feumelanina tworzy się u podstawy włosa, a eumelanina powstaje, gdy zwalnia. Opisano niektóre formy złośliwego zwyrodnienia komórek nabłonka skóry, któremu towarzyszy nagromadzenie melaniny (czerniak).
Wszystkie kolory włosów, z wyjątkiem czerwieni, tworzą ciągłą serię od ciemnej do jasnej (odpowiadającej spadkowi stężenia melaniny) i są dziedziczone poligenicznie, zgodnie z typem kumulującego się polimeru. Uważa się, że różnice te wynikają z czysto ilościowych zmian w zawartości eumelaniny. Kolor rudych włosów zależy od obecności feumelaniny. Kolor włosów zwykle zmienia się wraz z wiekiem i stabilizuje się wraz z początkiem okresu dojrzewania.
Kolor tęczówki oka zależy od kilku czynników. Zależy to z jednej strony od obecności ziarnistości melaniny, az drugiej od charakteru odbicia światła. Czarne i brązowe kolory są spowodowane licznymi komórkami pigmentowymi w przedniej warstwie tęczówki. W jasnych oczach zawartość pigmentu jest znacznie mniejsza. Przewaga koloru niebieskiego w świetle odbitym od przedniej warstwy tęczówki, która nie zawiera pigmentu, tłumaczy się efektem optycznym. Różna zawartość pigmentu determinuje całą gamę kolorów oczu.
W zależności od rodzaju skumulowanego polimeru dziedziczona jest również pigmentacja skóry ludzkiej. Na podstawie badań genetycznych rodzin, których członkowie mają różną intensywność pigmentacji skóry, przyjmuje się, że o kolorze skóry człowieka decydują trzy lub cztery pary genów.
Rozpoznanie zasady interakcji genów sugeruje, że wszystkie geny są w jakiś sposób powiązane ze sobą w swoim działaniu. Jeśli jeden gen wpływa na pracę innych genów, może wpływać na manifestację nie tylko jednej, ale także kilku cech. To wielokrotne działanie genu nazywa się plejotropia. Najbardziej uderzającym przykładem plejotropowego działania genu u ludzi jest zespół Marfana, wspomniana już autosomalna dominująca patologia. Arachnodaktylia (palce „pająka”) jest jednym z objawów zespołu Marfana. Inne objawy to wysoki wzrost z powodu znacznego wydłużenia kończyn, nadmierna ruchomość stawów prowadząca do krótkowzroczności, podwichnięcia soczewki i tętniaków aorty. Zespół występuje z równą częstością u mężczyzn i kobiet. Objawy te są oparte na wadzie rozwojowej tkanka łączna, która występuje we wczesnych stadiach ontogenezy i prowadzi do wielu manifestacji fenotypowych.
Wiele dziedzicznych patologii ma efekt plejotropowy. Pewne etapy metabolizmu są zapewniane przez geny. Z kolei produkty reakcji metabolicznych regulują i być może kontrolują inne reakcje metaboliczne. Dlatego zaburzenia metaboliczne na jednym etapie będą miały odzwierciedlenie w kolejnych etapach, tak że naruszenie ekspresji jednego genu wpłynie na kilka elementarnych cech.
Dziedziczność i środowisko
Fenotypowa manifestacja cechy jest określona przez geny odpowiedzialne za tę cechę, interakcję tych determinujących z innymi genami i warunkami. otoczenie zewnętrzne. Dlatego stopień fenotypowej ekspresji cechy deterministycznej ( wyrazistość) może się zmieniać: zwiększać lub zmniejszać. Dla wielu cech dominujących charakterystyczne jest to, że gen przejawia się we wszystkich heterozygotach, ale w różnym stopniu. Wiele dominujących chorób wykazuje znaczną indywidualną zmienność zarówno pod względem wieku zachorowania, jak i nasilenia objawów, zarówno w obrębie tej samej rodziny, jak i między rodzinami.
W niektórych przypadkach cecha może w ogóle nie być wyrażona fenotypowo, pomimo predeterminacji genotypowej. Nazywa się częstotliwość manifestacji fenotypowej danego genu wśród jego nosicieli penetracja i wyraża się w procentach. Penetracja jest pełna, jeśli cecha przejawia się u wszystkich nosicieli danego genu (100%), a niepełna, gdy cecha przejawia się tylko u niektórych nosicieli. W przypadku niepełnej penetracji zdarza się, że podczas przekazywania cechy pomijane jest jedno pokolenie, choć osobnik pozbawiony tej cechy, sądząc po rodowodzie, powinien być heterozygotą. Penetracja to pojęcie statystyczne. Oszacowanie jego wartości często zależy od zastosowanych metod badania.
Genetyka płci
Spośród 46 chromosomów (23 pary) w ludzkim kariotypie 22 pary są takie same u mężczyzn i kobiet (autosomy), a jedna para, zwana parą płciową, różni się u różnych płci: u kobiet - XX, u mężczyzn - XY. Chromosomy płciowe są obecne w każdej komórce somatycznej osobnika. Kiedy gamety powstają podczas mejozy, homologiczne chromosomy płciowe rozdzielają się na różne komórki rozrodcze. W związku z tym każda komórka jajowa, oprócz 22 autosomów, zawiera jeden chromosom X płci. Wszystkie plemniki mają również haploidalny zestaw chromosomów, z których 22 to autosomy, a jeden to płeć. Połowa plemników zawiera chromosom X, druga połowa chromosom Y.
Ponieważ żeńskie chromosomy płciowe są takie same, a wszystkie komórki jajowe zawierają chromosom X, płeć żeńską u ludzi nazywa się homogametyczną. Płeć męska, ze względu na różnicę w chromosomach płciowych (X lub Y) w plemnikach, nazywana jest heterogametyczną.
Płeć osoby jest określana w momencie zapłodnienia. Kobieta ma jeden typ gamet - X, mężczyzna - dwa rodzaje gamet: X i Y, które zgodnie z prawami mejozy powstają w równych proporcjach. Podczas zapłodnienia zestawy chromosomów gamet łączą się. Przypomnijmy, że zygota zawiera 22 pary autosomów i jedną parę chromosomów płciowych. Jeśli komórka jajowa zostanie zapłodniona przez plemnik z chromosomem X, to zygota będzie miała parę chromosomów płciowych XX, z której rozwinie się dziewczynka. Jeśli zapłodnienie zostało wywołane przez plemnik z chromosomem Y, to zestaw chromosomów płciowych w zygocie to XY. Z takiej zygoty powstanie męskie ciało. Tak więc płeć nienarodzonego dziecka jest określana przez mężczyznę heterogametycznego pod względem chromosomów płciowych. Stosunek płci przy urodzeniu, według statystyk, odpowiada w przybliżeniu 1:1.
Chromosomalna determinacja płci nie jest jedynym poziomem zróżnicowania płciowego. Ważną rolę w tym procesie u ludzi odgrywa regulacja hormonalna, która zachodzi za pomocą hormonów płciowych syntetyzowanych przez gonady.
Układanie ludzkich narządów płciowych rozpoczyna się od pięciotygodniowego zarodka. Pierwotne komórki szlaku rozrodczego migrują z woreczka żółtkowego do zalążków gonad, które namnażając się przez mitozę różnicują się w gonie i stają się prekursorami gamet. W zarodkach obu płci migracja przebiega w ten sam sposób. Jeśli chromosom Y jest obecny w komórkach podstaw gonad, zaczynają się rozwijać jądra, a początek różnicowania jest związany z funkcjonowaniem regionu euchromatycznego chromosomu Y. Jeśli chromosom Y jest nieobecny, rozwijają się jajniki, co odpowiada typowi żeńskiemu.
Człowiek jest z natury biseksualny. Podstawy układu rozrodczego są takie same w embrionach obu płci. Jeśli aktywność chromosomu Y jest stłumiona, wówczas podstawy narządów płciowych rozwijają się zgodnie z typem żeńskim. Na całkowita nieobecność ze wszystkich elementów formowania płci męskiej powstają żeńskie narządy płciowe.
Rodzaj drugorzędowych cech płciowych wynika z różnicowania gonad. Narządy rozrodcze powstają z kanałów Müllera i Wolfa. U samic rozwijają się przewody Müllera jajowody i macicy oraz atrofii Wolffa. U mężczyzn przewody Wolfa rozwijają się w przewody nasienne i pęcherzyki nasienne. Pod wpływem gonadotropiny kosmówkowej matki komórki Leydiga znajdujące się w jądrach embrionalnych syntetyzują hormony steroidowe (testosteron), które biorą udział w regulacji rozwoju osobnika według typu męskiego. W tym samym czasie w jądrach w komórkach Sertolego syntetyzowany jest hormon hamujący różnicowanie przewodów Müllera. Normalni mężczyźni rozwijają się tylko wtedy, gdy wszystkie hormony, które działają na podstawy zewnętrznych i wewnętrznych narządów płciowych, „pracują” w określony czas w danym miejscu.
Obecnie opisano około 20 różnych defektów genów, które przy prawidłowym (XY) kariotypie chromosomów płciowych prowadzą do naruszenia zróżnicowania zewnętrznych i wewnętrznych cech płciowych (hermafrodytyzm). Mutacje te są związane z naruszeniem: a) syntezy hormonów płciowych; b) podatność na nie receptorów; c) praca enzymów biorących udział w syntezie czynników regulatorowych itp.
Dziedziczenie cech sprzężonych z płcią
Chromosomy X i Y są homologiczne, ponieważ mają wspólne regiony homologiczne, w których zlokalizowane są geny alleliczne. Jednak pomimo homologii poszczególnych loci chromosomy te różnią się morfologią. Rzeczywiście, oprócz wspólnych obszarów, niosą duży zestaw różnych genów. Chromosom X zawiera geny, które nie znajdują się na chromosomie Y, a pewna liczba genów chromosomu Y jest nieobecna na chromosomie X. Tak więc u mężczyzn na chromosomach płciowych niektóre geny nie mają drugiego allelu na chromosomie homologicznym. W tym przypadku cecha nie jest określana przez parę genów allelicznych, jak normalna cecha mendlowska, ale tylko przez jeden allel. Podobny stan genu nazywany jest hemizygotą, a objawy, których rozwój wynika z pojedynczego allelu znajdującego się w jednym z alternatywnych chromosomów płciowych, nazywane są sprzężonymi z płcią. Rozwija się głównie u jednej z dwóch płci i jest dziedziczona inaczej u mężczyzn i kobiet.
Cechy związane z chromosomem X mogą być recesywne lub dominujące. Do recesywnych należą: hemofilia, daltonizm (niemożność rozróżnienia czerwieni i zieleni), atrofia nerw wzrokowy i miopatia Duchenne'a. Do dominującej - krzywicy, nie nadającej się do leczenia witaminą D i ciemna emalia zęby.
Rozważ dziedziczenie sprzężone z chromosomem X na przykładzie recesywnego genu hemofilii. U mężczyzny gen hemofilii zlokalizowany na chromosomie X nie ma allelu na chromosomie Y, czyli jest w stanie hemizygotycznym. Dlatego pomimo tego, że cecha jest recesywna, u mężczyzn objawia się:
N- normalny gen krzepnięcia krwi
h - gen hemofilii;
X h Y - mężczyzna z hemofilią;
X N Y - mężczyzna jest zdrowy.
U kobiet cecha jest określana przez parę genów allelicznych na chromosomach płciowych XX, dlatego hemofilia może wystąpić tylko w stanie homozygotycznym:
X N X N - kobieta jest zdrowa.
X N X h - kobieta heterozygotyczna, nosicielka genu hemofilii, zdrowa,
X h X h - kobieta chora na hemofilię.
Prawa przenoszenia cech związanych z chromosomami X zostały po raz pierwszy zbadane przez T. Morgana.
Oprócz cech sprzężonych z X, mężczyźni mają również cechy sprzężone z Y. Nazywają się holenderskie. Geny, które je determinują, są zlokalizowane w tych regionach chromosomów Y, które nie mają analogów w chromosomach X. Cechy holenderskie są również określane tylko przez jeden allel, a ponieważ ich geny znajdują się tylko na chromosomie Y, są wykrywane u mężczyzn i są przekazywane z ojca na syna, a raczej na wszystkich synów. Do objawów holenderskich należą: owłosienie uszu, błona między palcami, rybia łuska (skóra ma głębokie prążkowanie i przypomina rybie łuski).
Homologiczne regiony chromosomów X i Y zawierają geny alleliczne, które z równym prawdopodobieństwem występują u mężczyzn i kobiet.
Wśród objawów, które definiują, jest ogólna ślepota barw (brak widzenia kolorów) i xeroderma pigmentosum. Obie te cechy są recesywne. Cechy związane z genami allelicznymi zlokalizowanymi na chromosomach X i Y dziedziczone są zgodnie z klasycznymi prawami Mendla.
Dziedziczenie ograniczone i kontrolowane przez płeć
Znaki osoby, której dziedziczenie jest w jakiś sposób związane z płcią, dzielą się na kilka kategorii.
Jedna z kategorii to znaki, oranny w podłogę. Ich rozwój jest spowodowany genami zlokalizowanymi w autosomach obu płci, ale manifestującymi się tylko u jednej płci. Na przykład geny określające szerokość miednicy kobiety są zlokalizowane w autosomach, odziedziczonych zarówno po ojcu, jak i matce, ale występują tylko u kobiet. To samo dotyczy wieku dojrzewania dziewcząt. Wśród znaki męskie, ograniczona płcią, możesz nazwać ilość i rozmieszczenie włosów na ciele.
Inna kategoria obejmuje rozpoznanyki kontrolowane seksualnie lub zależne od płci. Rozwój cech somatycznych jest spowodowany genami zlokalizowanymi w autosomach, pojawiają się one u mężczyzn i kobiet, ale w różny sposób. Na przykład u mężczyzn wczesne łysienie jest cechą dominującą, objawia się zarówno u dominujących homozygot (Aa), jak i u heterozygot (Aa). U kobiet cecha ta jest recesywna, występuje tylko u homozygot recesywnych (aa) . Dlatego łysi mężczyźni to znacznie więcej niż kobiety. Innym przykładem jest dna moczanowa, u mężczyzn jej penetracja jest wyższa: 80% w porównaniu do 12% u kobiet. Oznacza to, że mężczyźni są bardziej narażeni na dnę moczanową. Ekspresyjność cech kontrolowanych przez płeć jest determinowana przez hormony płciowe. Na przykład rodzaj głosu śpiewającego (bas, baryton, tenor, sopran, mezzosopran i alt) jest kontrolowany przez konstytucję seksualną. Począwszy od okresu dojrzewania cecha jest pod wpływem hormonów płciowych.
Sprzężenie genów i mapy chromosomów
Chromosomowa teoria dziedziczności została sformułowana i udowodniona eksperymentalnie przez T. Morgana i jego współpracowników. Zgodnie z tą teorią geny znajdują się na chromosomach i są w nich ułożone liniowo. Geny znajdujące się na tym samym chromosomie nazywane są połączonymi, są dziedziczone razem i tworzą grupę sprzężoną. Liczba grup wiązań odpowiada liczbie par homologicznych chromosomów. Osoba ma 46 chromosomów: 22 pary autosomów i jedną parę chromosomów płciowych (XX lub XY), dlatego kobiety mają 23 grupy wiązań, a mężczyźni 24, ponieważ chromosomy płci męskiej (XY) nie są do siebie całkowicie homologiczne . Każdy z chromosomów płci męskiej ma geny charakterystyczne tylko dla chromosomu X i tylko dla chromosomu Y, które odpowiadają grupom wiązań chromosomów X i Y.
Geny znajdujące się na tym samym chromosomie i tworzące grupę sprzężeń nie są bezwzględnie połączone. W profazie zygotenu pierwszego podziału mejotycznego chromosomy homologiczne łączą się ze sobą, tworząc biwalenty, a następnie w pachytynie następuje wymiana typu crossing-over między chromatydami homologicznych chromosomów. Crossover to konieczność. Przeprowadza się go w każdej parze homologicznych chromosomów. Im dalej od siebie znajdują się geny na chromosomie, tym częściej dochodzi między nimi do crossing-over. Dzięki temu procesowi zwiększa się różnorodność kombinacji genów w gametach. Na przykład para homologicznych chromosomów zawiera połączone geny AB i ab. W profazie mejozy chromosomy homologiczne sprzęgają się i tworzą biwalent: AB ab
Jeżeli nie dochodzi do crossing-over między genami A i B, to w wyniku mejozy powstają dwa rodzaje gamet nieskrzyżowanych: AB i ab. Jeżeli nastąpi crossing-over, to otrzymamy krzyżujące się gamety: Ab i aB, czyli zmienią się grupy sprzężeń. Im bardziej oddalone są od siebie geny A i B, tym większe jest prawdopodobieństwo powstania, a tym samym liczba krzyżujących się gamet.
Jeśli geny w dużym chromosomie znajdują się w wystarczającej odległości od siebie i występują między nimi liczne krzyżowania podczas mejozy, wówczas mogą być dziedziczone niezależnie.
Odkrycie crossing-over pozwoliło T. Morganowi i jego szkole w pierwszych dwóch dekadach XX wieku opracować zasadę konstruowania genetycznych map chromosomów. Zjawisko sprzężeń wykorzystali do określenia lokalizacji genów znajdujących się na tym samym chromosomie oraz do stworzenia map genów dla muszki owocówki Drosophila melanogaster. Na mapach genetycznych geny są ułożone liniowo jeden po drugim w pewnej odległości. Odległość między genami określa się w procentach crossing-over lub w morganidach (1% crossing-over równa się jednemu morganidowi).
Do budowy map genetycznych u roślin i zwierząt przeprowadza się analizy krzyżówek, w których wystarczy po prostu obliczyć odsetek osobników powstałych w wyniku krzyżowania i zbudować mapę genetyczną dla trzech połączonych ze sobą genów. U ludzi analiza powiązań genów metodami klasycznymi jest niemożliwa, ponieważ eksperymentalne małżeństwa są niemożliwe. Dlatego do badania grup sprzężeń i mapowania ludzkich chromosomów stosuje się inne metody, przede wszystkim genealogiczne, oparte na analizie rodowodów.
T E M A Nr 7 Ludzkie choroby dziedziczne
Problem zdrowia człowieka i genetyki są ze sobą ściśle powiązane. Genetycy próbują odpowiedzieć na pytanie, dlaczego niektórzy ludzie są podatni na różne choroby, podczas gdy inni pozostają zdrowi w takich lub nawet gorszych warunkach. Wynika to głównie z dziedziczności każdej osoby, tj. właściwości jego genów zamkniętych w chromosomach.
W ostatnich latach obserwuje się szybkie tempo rozwoju genetyki człowieka i genetyki medycznej. Wynika to z wielu przyczyn, a przede wszystkim z gwałtownego wzrostu udziału patologii dziedzicznej w strukturze zachorowalności i umieralności populacji. Statystyki pokazują, że na 1000 noworodków 35-40 ma różne rodzaje chorób dziedzicznych, a w śmiertelności dzieci w wieku poniżej 5 lat choroby chromosomalne stanowią 2-3%, choroby genowe - 8-10%, choroby wieloczynnikowe - 35-40%. Co roku w naszym kraju rodzi się 180 tysięcy dzieci z chorobami dziedzicznymi. Ponad połowa z nich ma wady wrodzone, ok. 35 tys. - choroby chromosomalne i ponad 35 tys. - choroby genowe. Należy zauważyć, że liczba chorób dziedzicznych u ludzi rośnie z każdym rokiem, odnotowuje się nowe formy dziedzicznej patologii. W 1956 roku znanych było 700 postaci chorób dziedzicznych, a do 1986 roku ich liczba wzrosła do 2000. W 1992 roku liczba znanych chorób dziedzicznych i objawów wzrosła do 5710.
Wszystkie choroby dziedziczne są podzielone na trzy grupy:
Genetyczny (monogeniczny - sercem patologii jest jedna para genów allelicznych)
Chromosomalny
Choroby z predyspozycją dziedziczną (wieloczynnikową).
choroby genowe człowieka
Choroby genetyczne to duża grupa chorób wynikających z uszkodzenia DNA na poziomie genów.
Ogólna częstość występowania chorób genowych w populacji wynosi 1-2%. Konwencjonalnie częstość chorób genowych uważa się za wysoką, jeśli występuje z częstością 1 przypadek na 10 000 noworodków, średnią - 1 na 10 000-40 000, a następnie - niską.
Jednogenowe formy chorób genowych są dziedziczone zgodnie z prawami G. Mendla. W zależności od rodzaju dziedziczenia dzielą się na autosomalne dominujące, autosomalne recesywne i sprzężone z chromosomami X lub Y.
Większość patologii genów jest spowodowana mutacjami w genach strukturalnych, które pełnią swoją funkcję poprzez syntezę polipeptydów - białek. Każda mutacja genu prowadzi do zmiany struktury lub ilości białka.
Początek jakiejkolwiek choroby genowej jest związany z pierwotnym efektem zmutowanego allelu. Główny schemat chorób genowych obejmuje szereg linków:
organizm.
zmutowany allel;
zmodyfikowany produkt podstawowy;
łańcuch kolejnych procesów biochemicznych komórki;
W wyniku mutacji genów na poziomie molekularnym możliwe są następujące opcje:
nieprawidłowa synteza białek;
wytwarzanie nadmiernej ilości produktu genu;
brak produkcji produktu podstawowego;
produkcja zmniejszonej ilości zwykłego produktu podstawowego.
Nie kończąc na poziomie molekularnym w linki podstawowe patogeneza chorób genowych przebiega na poziomie komórkowym. W różnych chorobach miejscem zastosowania działania zmutowanego genu mogą być zarówno poszczególne struktury komórkowe – lizosomy, błony, mitochondria, jak i narządy ludzkie. Objawy kliniczne chorób genowych, nasilenie i tempo ich rozwoju zależą od cech genotypu organizmu (geny modyfikujące, dawka genów, czas trwania zmutowanego genu, homo- i heterozygotyczność itp.), wieku pacjenta, środowiska warunki (odżywianie, chłodzenie, stres, zmęczenie) i inne czynniki.
Cechą chorób genetycznych (podobnie jak ogólnie wszystkich chorób dziedzicznych) jest ich niejednorodność. Oznacza to, że ta sama manifestacja fenotypowa choroby może być spowodowana mutacjami w różnych genach lub różnymi mutacjami w obrębie tego samego genu.
Choroby genetyczne u ludzi obejmują liczne choroby metaboliczne. Mogą być związane z zaburzeniami metabolizmu węglowodanów, lipidów, steroidów, puryn i pirymidyn, bilirubiny, metali itp. Nadal nie ma jednolitej klasyfikacji dziedzicznych chorób metabolicznych. Grupa naukowa WHO zaproponowała następującą klasyfikację:
1) choroby metabolizmu aminokwasów (fenyloketonuria, alkaptonuria itp.);
dziedziczne zaburzenia metabolizmu węglowodanów (galalugozemia, glikogen
choroba itp.);
choroby związane z zaburzeniami metabolizmu lipidów (choroba Niemanna)
Picka, choroba Gauchera itp.);
dziedziczne zaburzenia metabolizmu steroidów;
dziedziczne choroby metabolizmu puryn i pirymidyn (dna moczanowa,
zespół Lescha-Nayana itp.);
6) choroby zaburzeń metabolicznych tkanki łącznej (choroba Marfana,
mukopolisacharydozy itp.);
7) dziedziczne zaburzenia hema- i porfiryny (hemoglobinopatie itp.);
choroby związane z zaburzeniami metabolizmu w erytrocytach (hemolityczne
niedokrwistość itp.);
dziedziczne zaburzenia metabolizmu bilirubiny;
dziedziczne choroby metabolizmu metali (choroba Konovalova-Wilsona
dziedziczne zespoły złego wchłaniania w przewodzie pokarmowym
przewodu pokarmowego (mukowiscydoza, nietolerancja laktozy itp.).
Rozważ obecnie najpowszechniejsze i najczęściej badane genetycznie choroby genowe.
Genomy organizmów żywych są względnie stabilne, co jest niezbędne do zachowania struktury gatunkowej i ciągłości rozwoju. W celu utrzymania stabilności w komórce działają różne systemy naprawy, które korygują zaburzenia w strukturze DNA. Gdyby jednak zmiany w strukturze DNA nie zostały w ogóle zachowane, gatunki nie mogłyby przystosować się do zmieniających się warunków środowiskowych i ewoluować. Tworząc potencjał ewolucyjny, tj. niezbędny poziom zmienności dziedzicznej, główną rolę odgrywają mutacje.
Termin " mutacja„G. de Vries w swoim klasycznym dziele” teoria mutacji” (1901-1903) nakreślił zjawisko nagłej, przerywanej zmiany cechy. Zanotował liczbę cechy zmienności mutacyjnej:
- mutacja jest jakościowo nowym stanem cechy;
- zmutowane formy są stałe;
- te same mutacje mogą się powtarzać;
- mutacje mogą być korzystne lub szkodliwe;
- wykrycie mutacji zależy od liczby analizowanych osobników.
U podstaw wystąpienia mutacji leży zmiana w strukturze DNA lub chromosomów, więc mutacje są dziedziczone w kolejnych pokoleniach. Zmienność mutacyjna jest uniwersalna; ma to miejsce u wszystkich zwierząt, wyższych i niższe rośliny, bakterie i wirusy.
Konwencjonalnie proces mutacji dzieli się na spontaniczny i indukowany. Pierwszy przebiega pod wpływem czynników naturalnych (zewnętrznych lub wewnętrznych), drugi - z ukierunkowanym działaniem na komórkę. Częstość spontanicznej mutagenezy jest bardzo niska. U ludzi mieści się w przedziale 10 -5 - 10 -3 na gen na pokolenie. Jeśli chodzi o genom, oznacza to, że każdy z nas ma średnio jeden gen, którego nie mieli nasi rodzice.
Większość mutacji jest recesywna, co jest bardzo ważne, ponieważ mutacje naruszają ustaloną normę (typ dziki) i dlatego są szkodliwe. Jednak recesywna natura zmutowanych alleli im na to pozwala długi czas utrzymują się w populacji w stanie heterozygotycznym i objawiają się w wyniku zmienności kombinatywnej. Jeśli powstała mutacja ma korzystny wpływ na rozwój organizmu, to będzie się utrzymywać naturalna selekcja i rozprzestrzenił się na całą populację.
Z natury działania zmutowanego genu Mutacje dzielą się na 3 typy:
- morfologiczny,
- fizjologiczny,
- Biochemiczne.
Mutacje morfologiczne zmienić tworzenie narządów i procesy wzrostu u zwierząt i roślin. Przykładem tego typu zmian mogą być mutacje koloru oczu, kształtu skrzydeł, koloru ciała i kształtu włosia Drosophila; krótkonożność u owiec, karłowatość u roślin, krótkowzroczność (brachydaktylia) u ludzi itp.
Mutacje fizjologiczne zwykle obniżają żywotność osobników, wśród nich jest wiele mutacji letalnych i półśmiercionośnych. Przykładami mutacji fizjologicznych są mutacje oddechowe u drożdży, mutacje chlorofilu u roślin i hemofilia u ludzi.
DO mutacje biochemiczne obejmują te, które hamują lub zakłócają syntezę niektórych substancje chemiczne, zwykle w wyniku braku niezbędnego enzymu. Ten typ obejmuje mutacje auksotroficzne bakterii, które określają niezdolność komórki do syntezy jakiejkolwiek substancji (na przykład aminokwasu). Takie organizmy są w stanie żyć tylko w obecności tej substancji w środowisku. U ludzi skutkiem mutacji biochemicznej jest ciężka choroba dziedziczna - fenyloketonuria, spowodowana brakiem enzymu syntetyzującego tyrozynę z fenyloalaniny, w wyniku czego fenyloalanina gromadzi się we krwi. Jeśli obecność tego defektu nie zostanie stwierdzona na czas i fenyloalanina nie zostanie wykluczona z diety noworodków, wówczas organizmowi grozi śmierć z powodu ciężkiego upośledzenia rozwoju mózgu.
Mutacje mogą być generatywny I somatyczny. Te pierwsze powstają w komórkach płciowych, drugie w komórkach ciała. Ich wartość ewolucyjna jest różna i związana jest ze sposobem rozmnażania.
mutacje generatywne może odbyć się dn różne etapy rozwój komórek płciowych. Im wcześniej się pojawią, tym więcej gamet będzie je przenosić, a zatem zwiększy się szansa ich przeniesienia na potomstwo. Podobna sytuacja występuje w przypadku mutacji somatycznej. Im wcześniej nastąpi, tym więcej komórek będzie go przenosić. Osoby ze zmienionymi częściami ciała nazywane są mozaikami lub chimerami. Na przykład u Drosophila obserwuje się mozaicyzm w kolorze oczu: na tle koloru czerwonego w wyniku mutacji pojawiają się białe plamy (fasetki pozbawione pigmentu).
Organizmy rozmnażające się wyłącznie płciowo mutacje somatyczne nie mają żadnej wartości ani dla ewolucji, ani dla selekcji, tk. nie są dziedziczone. W roślinach, które mogą rozmnażać się wegetatywnie, mutacje somatyczne mogą stać się materiałem do selekcji. Na przykład mutacje pąków, które dają zmodyfikowane pędy (sportowe). Z takiego sportu I.V. Michurin, stosując metodę szczepienia, otrzymał nową odmianę jabłek Antonovka 600-gram.
Mutacje są zróżnicowane nie tylko w ich ekspresja fenotypowa ale także przez zmiany zachodzące w genotypie. Rozróżnij mutacje genetyczny, chromosomalny I genomowy.
Mutacje genów
Mutacje genów zmienić strukturę poszczególnych genów. Wśród nich jest znaczna część mutacje punktowe, w którym zmiana dotyczy jednej pary nukleotydów. Najczęściej mutacje punktowe obejmują wymianę nukleotydów. Takie mutacje są dwojakiego rodzaju: przejścia i transwersje. Podczas przejść w parze nukleotydów puryna jest zastępowana puryną lub pirymidyna pirymidyną, tj. orientacja przestrzenna podstaw nie zmienia się. W transwersjach purynę zastępuje się pirymidyną lub pirymidynę puryną, co zmienia orientację przestrzenną zasad.
Z natury wpływ podstawienia zasady na strukturę białka kodowanego przez gen Istnieją trzy klasy mutacji: mutacje missence, mutacje nonsence i mutacje samesence.
Mutacje missence zmienić znaczenie kodonu, co prowadzi do pojawienia się jednego nieprawidłowego aminokwasu w białku. Może to mieć bardzo poważne konsekwencje. Na przykład ciężka choroba dziedziczna - anemia sierpowata, jedna z postaci anemii, jest spowodowana zastąpieniem jednego aminokwasu w jednym z łańcuchów hemoglobiny.
Mutacja nonsensowna- jest to pojawienie się (w wyniku zamiany jednej zasady) kodonu terminatora w obrębie genu. Jeśli system niejednoznaczności translacji (patrz wyżej) nie zostanie aktywowany, proces syntezy białka zostanie przerwany, a gen będzie w stanie zsyntetyzować tylko fragment polipeptydu (białko przerwane).
Na mutacje tej samej sekwencji podstawienie jednej zasady prowadzi do pojawienia się kodonu-synonimu. W tym przypadku nie ma zmiany w kodzie genetycznym i syntetyzowane jest normalne białko.
Oprócz substytucji nukleotydów mutacje punktowe mogą być spowodowane przez insercję lub delecję jednej pary nukleotydów. Te naruszenia prowadzą odpowiednio do zmiany ramki odczytu, zmian kod genetyczny i syntetyzowane jest zmodyfikowane białko.
Mutacje genów obejmują duplikację i utratę małych odcinków genu, jak również wstawki- wprowadzenie dodatkowego materiału genetycznego, którego źródłem są najczęściej ruchome elementy genetyczne. Mutacje genów są powodem istnienia pseudogeny- nieaktywne kopie funkcjonujących genów, którym brakuje ekspresji, tj. nie powstaje żadne funkcjonalne białko. W pseudogenach mutacje mogą się kumulować. Proces rozwoju nowotworu związany jest z aktywacją pseudogenów.
Istnieją dwie główne przyczyny pojawienia się mutacji genowych: błędy w procesach replikacji, rekombinacji i naprawy DNA (błędy trzech Ps) oraz działanie czynników mutagennych. Przykładem błędów w działaniu układów enzymatycznych podczas powyższych procesów jest niekanoniczne parowanie zasad. Obserwuje się, gdy w cząsteczce DNA znajdują się mniejsze zasady, analogi zwykłych. Na przykład zamiast tyminy można dodać bromuracyl, który dość łatwo łączy się z guaniną. Z tego powodu para AT zostaje zastąpiona przez GC.
Pod działaniem mutagenów może nastąpić przekształcenie jednej zasady w drugą. Na przykład kwas azotawy przekształca cytozynę w uracyl przez deaminację. W następny cykl replikacji, łączy się w parę z adeniną, a oryginalna para GC jest zastępowana przez AT.
Mutacje chromosomalne
Poważniejsze zmiany w materiale genetycznym występują w przypadku mutacje chromosomalne. Nazywa się je aberracjami chromosomalnymi lub rearanżacjami chromosomowymi. Rearanżacje mogą dotyczyć jednego chromosomu (wewnątrzchromosomalny) lub kilku (międzychromosomalny).
Rearanżacje wewnątrzchromosomalne mogą być trojakiego rodzaju: utrata (brak) segmentu chromosomu; duplikacja części chromosomu (duplikacja); obrót segmentu chromosomu o 180° (inwersja). Przegrupowania międzychromosomalne obejmują translokacje- przeniesienie segmentu jednego chromosomu do innego chromosomu, który nie jest z nim homologiczny.
Utrata wewnętrznej części chromosomu, która nie wpływa na telomery, nazywa się usunięcia, a utrata sekcji końcowej - braki. Oderwana część chromosomu, jeśli jest pozbawiona centromeru, zostaje utracona. Oba typy niedoborów można zidentyfikować na podstawie charakteru koniugacji homologicznych chromosomów w mejozie. W przypadku delecji końcowej jeden homolog jest krótszy od drugiego. Na brak wewnętrzny normalny homolog tworzy pętlę w miejscu utraconego homologu.
Niedobory prowadzą do utraty części informacji genetycznej, a więc są szkodliwe dla organizmu. Stopień szkodliwości zależy od wielkości utraconego miejsca i jego składu genowego. Homozygoty z niedoboru rzadko są zdolne do życia. Na niższe organizmy efekt niedoborów jest mniej zauważalny niż w wyższych. Bakteriofagi mogą utracić znaczną część swojego genomu, zastępując utraconą część obcego DNA, a jednocześnie zachować aktywność funkcjonalną. W wyższych nawet heterozygotyczność pod względem niedoborów ma swoje granice. Tak więc u Drosophila utrata jednego z homologów regionu obejmującego więcej niż 50 krążków ma skutek śmiertelny, pomimo faktu, że drugi homolog jest normalny.
Osoba kojarzy się z brakiem wielu choroby dziedziczne: ciężka postać białaczki (chromosom 21), zespół kociego krzyku u noworodków (chromosom 5) itp.
Niedobory można wykorzystać do mapowania genetycznego poprzez ustalenie związku między utratą określonego regionu chromosomu a cechy morfologiczne osoby.
Powielanie nazywana duplikacją dowolnej części chromosomu normalnego zestawu chromosomów. Z reguły duplikacje prowadzą do wzrostu cechy kontrolowanej przez gen zlokalizowany w tym regionie. Na przykład podwojenie genu u Drosophila bar, powodując zmniejszenie liczby fasetek oka, prowadzi do dalszego zmniejszania się ich liczby.
Duplikacje można łatwo wykryć cytologicznie przez naruszenie wzorca strukturalnego gigantycznych chromosomów, a genetycznie można je wykryć przez brak recesywnego fenotypu podczas krzyżowania.
Inwersja- obrót miejsca o 180° - zmienia kolejność genów w chromosomie. Jest to bardzo powszechny typ mutacji chromosomowych. Szczególnie wiele z nich znaleziono w genomach Drosophila, Chironomus, Tradescantia. Istnieją dwa rodzaje inwersji: paracentryczne i pericentryczne. Te pierwsze wpływają tylko na jedno ramię chromosomu, bez dotykania regionu centromerowego i bez zmiany kształtu chromosomów. Inwersje perycentryczne wychwytują region centromeru, który obejmuje odcinki obu ramion chromosomu, a zatem mogą znacząco zmienić kształt chromosomu (jeśli pęknięcia występują w różnych odległościach od centromeru).
W profazie mejozy inwersję heterozygotyczną można wykryć za pomocą charakterystycznej pętli, za pomocą której przywracana jest komplementarność normalnych i odwróconych regionów dwóch homologów. Jeśli pojedyncza decussacja występuje w obszarze inwersji, prowadzi to do powstania nieprawidłowych chromosomów: dicentryczny(z dwoma centromerami) i acentryczny(bez centromeru). Jeśli odwrócony obszar ma znaczną długość, może wystąpić podwójne przejście, w wyniku którego powstają żywotne produkty. W obecności podwójnych inwersji w jednym regionie chromosomu, crossing-over jest na ogół tłumiony, dlatego nazywane są one „skrzyżowanymi szafkami” i są oznaczone literą C. Ta cecha inwersji jest używana, gdy analiza genetyczna np. przy uwzględnieniu częstości mutacji (metody ilościowego rozliczania mutacji wg G. Mellera).
Rearanżacje międzychromosomalne - translokacje, jeśli mają charakter wzajemnej wymiany odcinków między niehomologicznymi chromosomami, nazywane są odwrotność. Jeśli pęknięcie dotyczy jednego chromosomu, a odłączona część jest połączona z innym chromosomem, to jest to - translokacja niewzajemna. Powstałe chromosomy będą normalnie funkcjonować podczas podziału komórki, jeśli każdy z nich będzie miał jeden centromer. Ponieważ heterozygotyczność translokacji znacznie zmienia proces koniugacji w mejozie przyciągania homologicznego doświadczają nie dwa chromosomy, ale cztery. Zamiast biwalentów powstają czterowartościowe, które mogą mieć różną konfigurację w postaci krzyżyków, pierścieni itp. Ich niewłaściwa rozbieżność często prowadzi do powstania nieżywotnych gamet.
W translokacjach homozygotycznych chromosomy zachowują się normalnie i powstają nowe grupy łączące. Jeśli są zachowane przez selekcję, powstają nowe rasy chromosomów. Zatem translokacje mogą być skutecznym czynnikiem specjacji, jak ma to miejsce w przypadku niektórych gatunków zwierząt (skorpiony, karaluchy) i roślin (bieludziec, piwonia, wiesiołek). U gatunku Paeonia californica wszystkie chromosomy biorą udział w procesie translokacji, aw mejozie powstaje pojedynczy kompleks koniugacyjny: 5 par chromosomów tworzy pierścień (koniugacja koniec-koniec).
W ramach klasyfikacji formalnej wyróżnia się:Mutacje genomowe - zmiana liczby chromosomów;
mutacje chromosomalne - rearanżacja struktury poszczególnych chromosomów;
mutacje genów – i/lub sekwencje części składowe genów (nukleotydów) w strukturze DNA, których konsekwencją jest zmiana ilości i jakości odpowiednich produktów białkowych.
Mutacje genów zachodzą przez substytucję, delecję (utratę), translokację (przemieszczenie), duplikację (podwojenie), inwersję (zmianę) nukleotydów w obrębie poszczególnych genów. W przypadku transformacji w obrębie pojedynczego nukleotydu używa się terminu mutacja punktowa.
Takie transformacje nukleotydów powodują pojawienie się trzech zmutowanych kodów:
Ze zmienionym znaczeniem (mutacje zmiany sensu), gdy w polipeptydzie kodowanym przez ten gen jeden aminokwas jest zastępowany innym;
o niezmienionym znaczeniu (mutacje neutralne) - zastępowaniu nukleotydów nie towarzyszy zastępowanie aminokwasów i nie ma zauważalnego wpływu na strukturę lub funkcję odpowiedniego białka;
bezsensowne (nonsensowne mutacje), które mogą powodować terminację łańcucha polipeptydowego i mieć największy szkodliwy wpływ.
Mutacje w różnych częściach genu
Jeśli rozpatrzymy gen z pozycji organizacji strukturalnej i funkcjonalnej, to występujące w nim dropouty, insercje, substytucje i ruchy nukleotydów można podzielić na dwie grupy:1. mutacje w regionach regulatorowych genu (w części promotorowej iw miejscu poliadenylacji), które powodują zmiany ilościowe w odpowiednich produktach i manifestują się klinicznie w zależności od granicznego poziomu białek, ale ich funkcja jest zachowana;
2. mutacje w regionach kodujących genu:
w eksonach - powodują przedwczesne zakończenie syntezy białek;
w intronach - mogą generować nowe miejsca splicingu, które w efekcie zastępują pierwotne (normalne);
w miejscach splicingu (na styku eksonów i intronów) - prowadzą do translacji bezsensownych białek.
Aby wyeliminować skutki tego rodzaju szkód, istnieją specjalne mechanizmy naprawcze. Istotą tego jest usunięcie błędnego odcinka DNA, a następnie w tym miejscu przywrócenie pierwotnego. Dopiero w przypadku, gdy mechanizm naprawczy nie zadziałał lub nie poradził sobie z uszkodzeniem, dochodzi do mutacji.