62. Хромосомные аберрации, их типы. Значение хромосомных аберраций в изменчивости.

Хромосомные аберрации – изменение структуры хромосом, связанное с разрывом хромосом (при воздействии на ядро радиации или химических веществ). Можно выделить основные типы хромосомных мутаций:

1.Делеция- утрата одного, нескольких нуклеотидов или целого гена.

потеря 5 хромосомы - синдром "кошачьего крика" (плачь ребенка напоминает мяуканье кошки)

2. транслокация — обмен участками между негомологичными хромосомами, как результат — изменение группы сцепления генов

3.Дупликация- повторное дублирование участка ДНК размером от одного до нескольких нуклеотидов или целого гена

Семейная Х-сцепленная кардиомиопатия

4.Инверсия- встраивание от одного до двух нуклеотидов на прежнее место ДНК после поворота на 180 градусов. В результате нарушается порядок нуклеотидов в гене.

Гемофилия А

5. фрагментация – разрыв хромосомы в нескольких местах.

Хромосомные мутации часто приводят к патологическим нарушениям в организме, но в то же время хромосомные перестройки сыграли одну из ведущих ролей в эволюции. Так, у человека 23 пары хромосом, а у обезьяны - 24. Таким образом, различие составляет всего одна хромосома. Ученые предполагают, что в процессе эволюции произошла хотя бы одна перестройка. Подтверждением этого может служить и тот факт, что 17 хромосома человека отличается от такой же хромосомы шимпанзе лишь одной перецентрической инверсией. Такие рассуждения во многом подтверждают теорию Дарвина. Таким образом, хромосомные мутации приводят к изменению функционирования генов и имеют значение в эволюции вида.

63. Точковые мутации. Репарирующие системы клетки.

Генные м.- генные ( точечные )изменения в наследственной информации отдельного гена. Возникает новая форма состояния гена. Генная мутация называется точечной.

Генные мутации составляют основную долю всех мутаций, например, у человека заболевания серповидно-клеточная анемия , вызвано заменой глутаминовой кислоты на валин в одной из цепей гемоглобина, так, что вызывает деформацию эритроцитов крови, несущих измененный гемоглобин.

Дупликация- удвоение пары или нескольких пар нуклеотидов

Инсерция- вставка пары или нескольких пар нуклеотидов

Делеция - выпадение пары или нескольких пар нуклеотидов

Инверсия - перестановка фрагмента гена во фрагменте исходной последовательности

Замена - замена пары или нескольких пар нуклеотидов на другую или другие

Примеры заболеваний

1. Изучение генетических болезней, обусловленных мутациями в генах гемоглобина, сыграло важную роль в развитии молекулярной генетики. В первую очередь это относится к серповидноклеточной анемии , при которой эритроциты имеют необычную серповидную форму, что обусловленно наличием в таких эритроцитах дефектного гемоглобина (молекула гемоглобина взрослого человека состоит из четырех белковых цепей: двух альфа-цепей и двух бета-цепей).

Кроме мутации, вызывающей серповидноклеточную анемию, выявлено множество других мутаций, которые приводят к нарушению синтеза бета- цепей.

2 .Ахроматопсия (ахромазия, цветовая слепота) - отсутствие цветового зрения при сохранении черно-белого восприятия.

Ахроматопсия - генетический дефект (рецессивный признак, переносимый половой хромосомой), при котором отсутствуют одна или несколько функций колбочек. Нормальные люди являются трихроматами, у них три колбочковых механизма. Дихроматы лишены одного из этих механизмов. Состояние, связанное с неспособностью колбочек поглощать длинноволновый (красный) свет, называется протанопией , средневолновый (зеленый) - дейтеранопией , коротковолновый (синий) - тританопией . У монохроматов утеряны все три (иногда два) колбочковых механизма.

Генные мутации приводят к изменению строения молекул белков и к появлению новых признаков и свойств (например, альбиносы у животных и растений, махровость у цветков за счет преобразования тычинок в лепестки и снижение их плодовитости, образование летальных и полулетальных генов, вызывающих гибель организма, и т. д.). Генные мутации происходят пoд влиянием мутагенных факторов (биологических, физических химических) или спонтанно (случайно). Генные мутации свойственны и генетической РНК вирусов.

Репарация (от лат.репарацио – восстановление) – 1) ликвидация повреждения генетических структур (ДНК, хромосом), осуществляется специальными ферментами и находится под контролем генов; процесс, направленный против возникновения мутаций; репарация свойственна всем живым организмам; 2) восстановление тканей тела и состава популяций организмов, поврежденных или изреженных ионизирующим излучением или ультрафиолетовыми лучами. Происходит посредством размножения клеток и организмов, уцелевших после облучения.

Повреждения в ДНК сводятся к минимуму благодаря существованию систем, которые узнают эти повреждения и исправляют их. Поэтому определяемая частота мутаций – спонтанных и индуцированных – отражает равновесие между числом повреждающих событий, происходящих в ДНК, и количеством повреждений, которые были исправлены (или неправильно исправлены). Значение репарирующих систем в жизни клетки так велико, что, вероятно, по сложности они не отличаются от репликационного аппарата.

Под "повреждением" понимают любое изменение ДНК, которое вызывает отклонение от обычной двухцепочечной структуры. Неправильные нуклеотиды, как правило, удаляются из ДНК системой эксцизионной репарации (от англ. excision – вырезание). На первом этапе поврежденная структура узнается либо ферментом специфической эндонуклеазой, либо ферментом специфической ДНК-гликозилазой. К специфическим эндонуклеазам относится, например, фермент УФ-эндонуклеаза, узнающий тиминовый димер. В каждой клетке существует также не менее 20 различных специфических ДНК-гликозилаз, узнающих какой-либо один тип измененных оснований в ДНК.

В том случае, когда нарушение структуры ДНК заключается в неправильном спаривании обычных оснований, репарирующая система не может определить, какое из оснований правильное. В этом случае возможен случайный выбор для удаления одного из неспаренных оснований. Но во многих случаях может быть применена рекомбинационная репарация, которая использует материал одной молекулы ДНК (из гомологичной хромосомы) для восстановления другой.