Мутацiя
Генетика — наука порiвняно молода. Лише на рубежi 18-19 столiтьбули зробленi спроби оцiнити спадковiсть людей. Мопертюи в 1750 роцi
вперше припустив, що рiзнi патологiï можуть передаватися в
спадщину. Потiм в 19 столiттi були виявленi деякi закономiрностi. Але
офiцiйною датою народження генетики прийнятий уважати весну 1900 року,
коли незалежно друг вiд друга голландський учений Г. де Фриз нiмецький
Корренс i австрiйський учений Чермак ” перевiдкрили ” закони
Менделєєва, що й дало поштовх до розвитку генетичних
дослiджень. Уже в 1901-1903 роках Г. де Фризом була створена мутацiйна
теорiя, постулати якоï справедливi й сьогоднi: мутацiï
виникають раптово, стiйкi, можуть бути прям i зворотними й, нарештi,
можуть виникати повторно.
Генотипическая мiнливiсть
Генетика вивчає процеси наступностi життя на молекулярному,
клiтинним , организменном i популяционном рiвнi. Генетика людини
говорить про закони спадковостi й мiнливостi в людини в нормi й при
патологиях. Так що ж таке мiнливiсть? Генотипическая мiнливiсть —
змiни, що вiдбулися в структурi генотипу й передаваемие в спадщину. До
цього типу мiнливостi вiдносять комбинативную й мутацiйну мiнливостi,
якi ведуть до збiльшення внутрiшньовидового розмаïтiсть у природi.
Передбачалося, що саме мiнливостi таких типiв мутацiй i зiграли
немаловажну роль у свiтовiй еволюцiï
Комбинативная мiнливiсть
Комбинативная мiнливiсть виникла з появою полового розмноження, вона
пов'язана з рiзними варiантами перекомбiнацiï батькiвських задаткiв
i є джерелом нескiнченноï розмаïтостi ознак, що
сполучаться. Так, дiти, породженi в рiзний час в однiєï
батькiвськоï пари, схожi, але завжди вiдрiзняються рядом ознак.
Кобинативная мiнливiсть обумовлює iмовiрнiсною участю гамет у
заплiдненнi, що мають рiзнi перекомбiнацiï хромосом батькiв. При
цьому мiнiмальне число можливих сортiв гамет у чоловiкiв i жiнок
величезно, воно дорiвнює 2 23 (без облiку кроссинговера). Тому
ймовiрнiсть народження на землi двох однакових людей мiзерно мала
Мутацiйна мiнливiсть
Мутацiйна мiнливiсть пов'язана iз процесом утворення мутацiй.
Мутацiï — це раптовi стрибкоподiбнi стiйкi змiни в структурi
генотипу. Органiзми в яких вiдбулася мутацiя називаються мутантами.
Мутацiйна теорiя була створена, як говорилося вище, Гуго де Фризом в 1901-
1903 гг. На основних ïï положеннях строица сучасна генетика:
мутацiï, дискретнi змiни спадковостi, у природi спонтаннi,
мутацiï передаються в спадщину, зустрiчаються досить рiдко й можуть
бути рiзних типiв. Залежно вiд того яка ознака покладена в основу, на
сьогоднiшнiй день iснує кiлька систем класифiкацiï мутацiй
Класифiкацiя мутацiй
По способi виникнення. Розрiзняють спонтаннi й iндукованi мутацiï
Спонтаннi вiдбуваються в природi вкрай рiдко iз частотою 1-100 на
мiльйон екземплярiв даного гена. У теперiшнiй час очевидно, що
спонтанний мутацiйний процес залежить як вiд внутрiшнiх, так i вiд
зовнiшнiх факторiв, якi називають мутацiйним тиском середовища
Iндукованi мутацiï виникають при впливi на людину мутагенами -ф
акторами, що викликають мутацiï. Мутагени ж бувають трьох видiв:
Фiзичнi (радiацiя, електромагнiтне випромiнювання, тиск, температура й
т.д.)
Хiмiчнi ( цитостатики , спирти ,ф еноли й т.д.)
Бiологiчнi ( бактерiï й вiруси )
Стосовно зачатковому шляхи. Iснують соматичнi й генеративнi
мутацiï. Генеративнi мутацiï виникають у репродуктивних
тканинах i тому не завжди виявляються. Для того, щоб виявилася
генеративна мутацiя, необхiдно, щоб мутантна гамета брала участь
воплодотворении.
За адаптивним значенням. Видiляють позитивнi, негативнi й нейтральнiмутацiï. Ця класифiкацiя пов'язана з оцiнкою життєздатностi
мутанта, що утворився
По змiнi генотипу. Мутацiï бувають геннi, хромосомнi й геномние
геномние . По локалiзацiï в клiтцi. Мутацiï дiляться на ядернi
й цитоплазматические. Плазматичнi мутацiï виникають у результатi
мутацiй у плазмогенах, находящихяс у мiтохондрiях. Думають, що саме вони
приводять до чоловiчоï безплiдностi. Причому такi мутацiï в
основному успадковуються по жiночiй лiнiï
Геннi мутацiï
Геннi ( точковие ) мутацiï зачiпають, як правило, один або трохи
нуклеотидов, при цьому один нуклеотид може перетворитися в iншiй, може
випасти ( делеция ), продублироваться , а група нуклеотидов може
розгорнуться на 180 градусiв. Наприклад, широко вiдомий ген людини,
вiдповiдальний за серповидно — клiтинну анемiю, що може привести
до летального результату. Вiдповiдний нормальний ген кодує одну з
полипептидниз ланцюгiв гемоглобiну. У мутантного гена порушений усього
один нуклеотид (ГАА на ГУА). У результатi в ланцюзi гемоглобiну одна
амiнокислота замiнена на друговi ю( замiсть глутамина — валин ).
Здавалася б незначна змiна, але воно спричиняє фатальнi наслiдки:
еритроцит деформується, здобуваючи серповидно — клiтинну
форму, i вже не здатний транспортувати кисень, що й приводить до
загибелi органiзму. Геннi мутацiï приводять до змiни
амiнокислотноï послiдовностi бiлка. Найбiльш iмовiрна мутацiя генiв
вiдбувається при спарювання тiсно зв'язаних органiзмiв, якi
успадкували мутантний ген у загального предка. Iз цiєï
причини ймовiрнiсть виникнення мутацiï пiдвищується в дiтей,
чиï батьки є родичами. Геннi мутацiï приводять до таких
захворювань, як амавротическая iдiотiя, альбiнiзм, дальтонiзм i др.
Цiкаво, що значимiсть нуклеотидних мутацiй усерединi кодона
нерiвнозначна: замiна першого й другого нуклеотида завжди приводить до
змiни амiнокислоти, третiй же звичайно не приводить до замiни бiлка.
Примiром, ” мутацiя, ЩоМовчить,”- змiну нуклеотидной
послiдовностi, що приводить до утворення схожого кодона, у результатi
аминокилотная послiдовнiсть бiлка не мiняється
Хромосомнi мутацiï
Хромосомнi мутацiï приводять до змiни числа, розмiрiв i
органiзацiï хромосом, тому ïх iнодi називають хромосомними
перебудовами. Хромосомнi перебудови дiляться на усерединi- i
межхромосомние . До внутрехромосмним ставляться:
Дубликация — один з дiлянок хромосоми представлений бiльше одного
разу
Делеция — втрачається внутрiшня дiлянка хромосоми
Iнверсiя -п овороти дiлянки хромосоми на 180 градусiв
Межхромосомние перебудови (ïх ще називають транслокации ) дiляться
на :
Реципрокние — обмiн дiлянками негомологичних хромосом
Нереципрокние — змiна положення дiлянки хромосоми
Дицентрические — злиття фрагментiв негомологичних хромосом
Центрические — злиття центромер негомологичних хромосом
Хромосомнi мутацiï проявляються в 1% немовлят. Однак цiкаво,
дослiдження показали, що нестабiльнiсть соматичних клiток здорових
донорiв не виключення, а норма. У зв'язку iз цим була висловлена
гiпотеза про те, що нестабiльнiсть соматичних клiток варто розглядати не
тiльки як патологiчний стан, але i як адаптивну реакцiю органiзму на
змiненi умови внутрiшнього середовища. Хромосомнi мутацiï можуть
володiти фенотипическими явищами. Найбiльше распостраненний приклад
— синдром “Котячого лементу” ( плач дитини
нагадує мяукание кiшки). Звичайно носiï такий делеции гинуть
у дитинствi. Хромосомнi мутацiï часто приводять до паталогическим
порушень в органiзмi, але в той же час хромосомнi перебудови зiграли
одну iз провiдних ролей в еволюцiï. Так, у людини 23 пари хромосом,
а в мавпи — 24. У такий спосiб розходження становить усього одна
хромосома. Ученi припускають, що в процесi еволюцiï вiдбулася хоча
б одна перебудова. Пiдтвердженням цього може служити й той факт, що 17
хромосома людини вiдрiзняється вiд такоï ж хромосоми шимпанзе
лише однiєï перецентрической iнверсiєю. Такi мiркування
багато в чому пiдтверджують теорiю Дарвiна
Геномние мутацiï
Головна вiдмiтна риса геномних мутацiй пов'язана з порушенням числа
хромосом у карiотипi. Цi мутацiï так само пiдроздiляються на два
види: полиплоидние анеуплоидние.
Полиплоидние мутацiï ведуть до змiни хромосом у карiотипi, що
кратно гаплоидному набору хромосом. Цей синдром уперше був лише
виявлений в 60-их роках. Взагалi полиплодия характерна в основному для
людини, а серед тварин зустрiчається вкрай рiдко. При полиплоидии
число хромосом у клiтцi налiчується по 69 ( триплодие ) , а iнодi
й по 92 ( тетраплодие ) хромосоми. Така змiна веде практично до 100 %
смертi зародка. Триплодие має не тiльки численнi пороки, але й
приводить до втрати життєздатностi. Тетраплодие
зустрiчається ще рiдше, але так само найчастiше приводить до
летального результату
Анеуплоидние ж мутацiï приводять до змiни числа хромосом у
карiотипi, некратне гаплоидному набору. У результатi такоï
мутацiï виникають осиби з аномальним чилом хромосом. Як i триплодия
, анеуплодия часто приводить до смертi ще на раннiх етапах розвитку
зародка. Причиною же таких наслiдкiв є втрата цiлоï групи
зчеплення генiв вкариотипе.
У цiло ж, механiзм виникнення геномних мутацiй пов'язаний з
патологiєю порушення нормальноï розбiжностi хромосом у
мейозi, у результатi чого утворяться аномальнi гамети, що й веде до
мутацiï. Змiни в органiзмi пов'язанi iз присутнiстю генетично
рiзнорiдних клiток. Такий процес називається мозаицизм .
Геномние мутацiï однi з найстрашнiших. Вони ведуть до таких
захворювань, як синдром Дауна ( трисомия , виникає iз частотою 1
хвороï на 600 немовлят), синдром Клайнфельтера й др.
Спонтаннi мутацiï
Мутацiï, крiм якiсних властивостей, характеризує й спосiб
виникнення. Спонтаннi (випадковi) — мутацiï, що виникають при
нормальних умовах життя. Спонтанний процес залежить вiд зовнiшнiх i
внутрiшнiх факторiв ( бiологiчнi, хiмiчнi, фiзичнi ). Спонтаннi
мутацiï виникають у людини в соматичних i генеративних тканинах.
Метод визначення спонтанних мутацiй заснований на тiм, що в дiтей
з'являється домiнантна ознака, хоча в його батькiв вiн вiдсутнiй.
Проведене в Данiï дослiдження показали, що приблизно одна з 24000
гамет несе в собi домiнантну мутацiю. Учений же Холдейн розрахував
середню ймовiрнiсть появи спонтанних мутацiй, що виявилася
дорiвнює 5*10 -5 за поколiння. Iнший учений Курт Браун
запропонував прямий метод оцiнки таких мутацiй, а саме: число мутацiй
роздiлити на подвоєну кiлькiсть обстежених iндивiдiв
Iндукованi мутацiï
Iндукований мутагенез — це штучне одержання мутацiй за допомогою
мутагенiв рiзноï природи. Уперше здатнiсть iонiзуючих випромiнювань
викликати мутацiï була виявлена Г.А. Надсоном i Г.С. Филлиповим .
Потiм, проводячи великi дослiдження, була встановлена радиобиологическая
залежнiсть мутацiй. В 1927 роцi американським ученим Джозефом Мюллером
було доведено, що частота мутацiй збiльшується зi збiльшенням дози
впливу. Наприкiнцi сорокових рокiв вiдкрили iснування потужних хiмiчних
мутагенiв, якi викликали серйознi ушкодження ДНК людини для цiлого ряду
вiрусiв. Одним iз прикладiв впливу мутагенiв на людину може служити
ендомитоз — подвоєння хромосом з наступним розподiлом
центромер , але без розбiжностi хромосом
Висновок
Мутацiйний процес є головним джерелом змiн, що приводять до рiзних
патологиям. Завдання науки на найближчi час визначаються як зменшення
генетичного вантажу шляхом запобiгання або зниження ймовiрностi мутацiй
i усунення виниклих у ДНК змiн за допомогою генноï iнженерiï.
Генна iнженерiя — новий напрямок у молекулярнiй бiологiï, що
з'явилася в останнi час, котоое може в майбутньому звернути мутацiï
на користь людинi, зокрема, ефективно боротися з вiрусами. Уже зараз
iснують речовини називанi антимутагени, якi приводять до ослаблення
темпiв мутирования . Успiхи сучасноï генетики знаходять
застосування в дiагностики, профiлактицi й лiкуваннi ряду
спадкоємних патологий . Так, в 1997 роцi в США була отримана
рекомбинативная ДНК. За допомогою генноï iнженерiï вже
сконструйованi штучнi гени iнсулiну, iнтерферону й iнших речовин
Словник термiнiв
Альбiнiзм — дипегминтация шкiри, волосся, око. Вiдсутнiсть фарбування, не мiнливi свозрастом.
Аллель — один з можливих станiв гена, кожне з яких
характеризується унiкальною послiдовнiстю нуклеотидов.
Анеуплодия — явище при якому клiтки мають незбалансований набiр
хромосом
Домiнантнi аллели — аллели проявляющиеся завжди.
Гамета — полова клiтка, що мiстить гаплоидний набiр хромосом
Генетичний вантаж — всi порушення генетичноï iнформацiï
людини, що викликають негативнi реакцiï
Геном — сукупнiсть генiв у гаплоидной клiтцi
Генотип — сукупнiсть ядерних генiв органiзму
Деменцiя — одна з форм слабоумства
Мутаген — фактор, що викликає мутацiю
Негомологичние хромосоми — хромосоми, що мiстять несхожi гени
Рецессивний ген — ген, прояв якого придушується iншими
аллелями даного гена
Фенотип — сукупнiсть зовнiшнiх ознак органiзму на даному етапi
онтогенезу, що формуються в результатi взаємодiï генотипу iз
зовнiшнiм середовищем
екзони — фрагменти переривчастого гена еукариот, що несуть у собi
иформацию про послiдовнiсть амiнокислот вполипептиде.
Лiтература
Основи генетики людини Н.Н.приходченко , Т.П.Шкурат .
“Фенiкс” 1997г.
Айала Ф., Кайгер Дж. Сучасна генетика 3 томи. М., ” Мир ”
,1988г.
Гилберт С. Бiологiя розвитку 3 томам ., ” Мир”, 1993г.
Головачев Г.Д. Спадковiсть людини ., Т., “Наука”, 1983г.
Дубинiн Н.П. Нове в сучасноï генетики М, “Наука”,
1989г.
Грiн Н., Стаут У., Тейлор Д., Бiологiя 3 томи, М, “Мир”,
1990г.
