Хромосомные мутации, их классификация. Механизмы возникновения хромосомных мутаций. Роль хромосомных мутаций в патологических состояниях человека и в эволюционном процессе.

Хромосомные мутации – тип мутаций, которые изменяют структуру хромосом.

Внутрихромосомные: делеция, дупликация, инверсия.

Межхромосомные (транслокации): реципрокные, нереципрокные, робертсоновские.

Транспозиции относятся как к внутрихромосомным, так и к межхромосомным.

Механизм хромосомных мутаций:

 Разрыв хромосом Неравный кроссинговер

Последствия хромосомных мутаций:

В соматических клетках – гибель или онкозаболевания

В генеративных клетках – гибель эмбрионов, хромосомные болезни

Роль хромосомных мутаций в патологических состояниях человека

Внутрихромосомные:

Делеция – утрата участка хромосомы

Синдром кошачьего крика – делеция ½ короткого плеча 5-ой хромосомы (маленький головной мозг, мяукающий плач, продолжительность жизни 5 лет)

Дупликация – удвоение участка хромосомы Синдром 9р+ (задержка роста, короткая шея, птоз, умственная отсталость)

Инверсия – поворот участка хромосомы на 180^о

Инверсия длинного плеча 21-ой хромосомы – признаки синдрома Дауна.

Инверсия длинного плеча Х-хромосомы – признаки синдрома Шерешевского – Тернера.

Транспозиция – перемещение участка хромосомы либо внутри хромосомы, либо в другую хромосомы.

Играют регуляторную роль: включают или выключают ген в работу

Межхромосомные мутации – происходит обмен участками негомологичных хромосом.

Реципрокные транслокации – взаимный обмен участками двух негомологичных хромосом

Умственно отсталые дети

Транслокация в соматических клетках 9 и 22 хромосомы =» развитие миелоидного лейкоза (филадельфийская ph-хромосома укорочена =» синтез окнобелков)

Нереципрокные транслокации – взаимного обмена не происходит.

Потеря части коротких плеч двух негомологичных хромосом и их соединения.

Транслокация целой хромосомы в другую негомологичную хромосому (рождение детей с транслокацией синдрома Дауна)

Робертсоновские транслокации – слияние негомологичных акроцентрических хромосом в области центромеры

Фенотипически здоровый человек, так как имеют сбалансированный генотип, но велика вероятность рождения детей-Даунов.

Геном, кариотип, их характеристика. Механизмы поддержания постоянства кариотипа в ряду поколений организмов.

Геном – совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом клеток данного вида организма.

В определении генома отдельного биологического вида необходимо учитывать генетические различия, связанные с полом организма, поскольку мужские и женские половые хромосомы различаются. Размеры геномов организмов разных видов значительно отличаются друг от друга.

Кариотип – диплоидный набор хромосом, свойственный соматическим клеткам организмов данного вида, являющийся видоспецифичным признаком и характеризующийся определенным числом и строением хромосом.

Механизмы поддержания постоянства кариотипа в ряду поколений организма

В основе самовоспроизведения организмов, размножающихся бесполым путем, лежит митоз, обеспечивающий сохранение постоянной структуры наследственного материала в ряду поколений не только клеток, но и организмов.

При половом размножении процесс воспроизведения организмов осуществляется с участием специализированных половых клеток – гамет, вступающих в оплодотворение, при оплодотворении наследственный материал двух родителей сливается, образуя генотип организма нового поколения – зиготы. Чтобы потомство получило соответствующие пути развития видовых и индивидуальных характеристик, они должны обладать кариотипом, которым располагали родители. Мейоз и последующее оплодотворение обеспечивают сохранение у нового поколения организмов диплоидного кариотипа, присущего всем особям данного вида.

Геномные мутации, механизмы возникновения. Классификация геномных мутаций. Биологические антимутационные механизмы.

Геномные мутации – тип мутации, где происходит изменение числа хромосом.

Механизм возникновения мутации – полное нерасхождение хромосом в мейозе.

Классификация геномных мутаций:

Полиплоидия – увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору (5n, 4n, 6n). У человека полиплоидия несовместима с жизнью – рождение мозаиков 46хх – 49хх.

Гетероплоидия – изменение числа хромосом.

Варианты гетероплоидии:

Нуллисомия – отсутствие в клетках организма какой-либо пары хромосом, в норме присущей данному виду (погибают все до рождения).

Моносомия – отсутствие одной хромосомы из пары, мутация летальна.

Полисомия – появление лишней хромосомы к паре гомологичных хромосом (добавление одной хромосомы)

Синдромы, обусловленные гетероплоидией

Аномалии аутосом

Синдром Дауна – трисомия по 21 хромосоме; 47хх, 21+; 47ху, 21+ Синдром Патау – трисомия по 13 хромосоме; 47хх, 13+; 47ху, 13+ (заячья губа и волчья пасть, шестипалость, полидактилия, множественные пороки Синдром Эдвардса – трисомия по 18 хромосоме; 47хх, 18+; 47ху, 18+ (открытые швы черепа, деформация суставов, пороки развития внутренних органов, в первый год жизни погибают)Трисомия по 8 и 9 хромосоме – погибают в первый год жизни

Аномалия половых хромосом

Синдром Шерешевского-Тернера – моносомия по Х-хромосоме (50-60 % Синдром трипло-Х – 47ХХХ С увеличением числа Х-хромосомы нарастает степень отклонения от нормы

Синдром Клайнфельтера – 47 ХХУ Полисомия по У-хромосоме, 47ХУУ –Антимутационные механизмы:

Диплоидный набор хромосом.Жизненноважные гены представлены многочисленными копиями. Репарация ДНК – процесс восстановления поврежденной ДНК

Репарация ДНК: фотореактивация (световая) и темновая.

Световая репарация – восстановление поврежденной ДНК УФ-лучами под действием видимого света, осуществляется специальным ферментом (фотореактивный), активирующимся квантами видимого света. Фермент соединяется с поврежденной ДНК, разъединяет возникшие в димерах связи и восстанавливает целостность нити ДНК. При световой фазе исправляются повреждения, возникшие только под действием ультрафиолетовых лучей.

Темновая репарация – восстановление поврежденной молекулы ДНК без видимого света ( эксционная, пострепликативная, SOS-репарация).

Темновая репарация осуществляется комплексом из пяти ферментов.