Мутации и Мутагены

                            Мутации и мутагены

1.     По способу возникновения. Различают  спонтанные и индуцированные

мутации. В настоящие время очевидно, что спонтанный

мутационный процесс зависит как от внутренних, так и от внешних факторов,

которые называют мутационным давлением среды.

Индуцированные мутации возникают при воздействии на человека мутагенами

–факторами, вызывающими мутации. Мутагены же бывают трех видов:

·  Физические (радиация, электро–магнитное излучение, давление,

температура и т.д.)

· Химические ( цитостатики , спирты ,фенолы и т.д.)

·Биологические ( бактерии и вирусы )

2. Существуют соматические и

генеративные мутации. Генеративные мутации возникают в репродуктивных тканях

и поэтому не всегда выявляются. Для того, чтобы выявилась генеративная

мутация, необходимо, чтобы мутантная гамета участвовала в оплодотворении.

3.По  адаптивному значению. Выделяют  положительные, отрицательные и

нейтральные мутации. Эта классификация связана с оценкой жизнеспособности

образовавшегося мутанта.

4. По изменению генотипа. Мутации бывают генные, хромосомные и геномные

5.По  локализации в клетке. Мутации  делятся на ядерные и

цитоплазматические. Плазматические мутации возникают в результате мутаций в

плазмогенах, находящихся в митохондриях. Полагают, что именно они приводят к

мужскому бесплодию. Причем такие мутации в основном наследуются по женской

линии.   

Генные мутации

Генные ( точковые ) мутации затрагивают, как правило, один или несколько

нуклеотидов, при этом один нуклеотид может превратиться в другой, может

выпасть(делеция), продублироваться, а группа нуклеотидов может развернуться на180 градусов. Например, широко известен ген человека, ответственный за

серповидно – клеточную анемию, который может привести к  летальному исходу.

Соответствующий нормальный ген кодирует одну из полипептидны цепей

гемоглобина. У мутантного гена нарушен всего один нуклеотид (ГАА на ГУА). В

результате в цепи гемоглобина одна аминокислота заменена на другую( вместо

глутамина – Валин. Генные мутации приводят к изменению аминокислотной

последовательности белка. Наиболее вероятное мутация генов происходит при

спаривание тесно связанных организмов, которые унаследовали мутантный ген у

общего предка. По этой причине вероятность возникновения мутации повышается у

детей, чьи родители являются родственниками. Генные мутации приводят к таким

заболеваниям, как амавротическая идиотия, альбинизм, дальтонизм и др.

 Хромосомные мутации

Хромосомные мутации приводят к изменению числа, размеров и организации

хромосом, поэтому их иногда называют хромосомными перестройками. Хромосомные

перестройки делятся на внутри- и межхромосомные. К внутрехромосмным

относятся:

·Дубликация – один из участков хромосомы представлен более одного раза.

·Делеция – утрачивается внутренний участок хромосомы.

·Инверсия –повороты участка хромосомы на 180 градусов.

Межхромосомные  перестройки (их еще называют транслокации) делятся на:

· Реципрокные – обмен участками негомологичных хромосом.

· Нереципрокные – изменение положения участка хромосомы.

· Дицентрические – слияние фрагментов негомологичных хромосом.

· Центрические – слияние центромер негомологичных хромосом.

Хромосомные мутации проявляются у 1% новорожденных. Однако интересно,

исследования показали, что нестабильность соматических клеток здоровых

доноров не исключение, а норма .Хромосомные мутации могут обладать фенотипическими явлениями. Наиболее распространённый пример - синдром "Кошачьего крика" (плачь ребенка напоминает мяукание кошки). Обычно носители такой делеции погибают в младенчестве. Хромосомные мутации часто приводят к паталогическим 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.

Геномные мутации.

Главная отличительная черта геномных мутаций связана с нарушением числа

хромосом в кариотипе. Эти мутации так же подразделяются на два вида:

полиплоидные анеуплоидные.

Полиплоидные мутации ведут к  изменению хромосом в кариотипе, которое кратно

гаплоидному набору хромосом. Этот синдром впервые был лишь обнаружен в 60-ых

годах. Вообще полиплодия характерна в основном для человека, а среди животных

встречается крайне редко. При полиплоидии число хромосом в клетке

насчитывается по 69 (триплодие) , а иногда и по 92 (тетраплодие) хромосомы.

Такое изменение ведет практически к 100 % смерти зародыша. Триплодие имеет не

только многочисленные пороки, но и приводит к потере жизнеспособности.

Тетраплодие встречается еще реже, но так же зачастую приводит к летальному

исходу.

Анеуплоидные же мутации приводят к изменению числа хромосом в кариотипе,

некратное гаплоидному набору. В результате такой мутации возникают особи с

аномальным числом хромосом. Как и триплодия, анеуплодия часто приводит к

смерти еще на ранних этапах развития зародыша. Причиной же таких последствий

является утрата целой группы сцепления генов в кариотипе.

В цело же, механизм возникновения геномных мутаций связан с патологией

нарушения нормального расхождения хромосом в мейозе, в результате чего

образуются аномальные гаметы, что и ведет к мутации. Изменения в организме

связаны с присутствием генетически разнородных клеток. Такой процесс

называется мозаицизм.

Геномные мутации одни из самых страшных. Они ведут к таким заболеваниям, как

синдром Дауна (трисомия, возникает с частотой 1 больной на 600

новорожденных), синдром Клайнфельтера и др.

Спонтанные мутации

Мутации, помимо качественных свойств, характеризует и способ возникновения.

Спонтанные (случайные) – мутации, возникающие при нормальных условиях жизни.

Спонтанный процесс зависит от внешних и внутренних факторов ( биологические,

химические, физические ). Спонтанные мутации возникают у человека в

соматических и генеративных тканях

     Индуцированные мутации.

Индуцированный мутагенез – это искусственное получение мутаций с помощью

мутагенов различной природы. Впервые способность ионизирующих излучений

вызывать мутации была обнаружена Г.А. Надсоном и Г.С.Филлиповым. Затем,

проводя обширные исследования, была установлена радиобиологическая

зависимость мутаций. В 1927 году американским ученым Джозефом Мюллером было

доказано, что частота мутаций увеличивается с увеличением дозы воздействия. В

конце сороковых годов открыли существование мощных химических мутагенов,

которые вызывали серьезные повреждения  ДНК человека для целого ряда вирусов.

Одним из примеров воздействия мутагенов на человека может служить эндомитоз –

удвоение хромосом с последующим делением центромер, но без расхождения

хромосом.

    

Заключение

 

Мутационный процесс является главным источником изменений, приводящим к

различным патологиям. Задачи науки на ближайшие время определяются как

уменьшения генетического груза путем предотвращения или снижения вероятности

мутаций и устранения возникших в ДНК изменений с помощью генной инженерии.

Генная инженерия - новое направление в молекулярной биологии, появившееся в

последние время, которое может в будущем   обратить мутации на пользу

человеку, в частности, эффективно бороться с вирусами. Уже сейчас существуют

вещества называемые антимутагены, которые приводят к ослаблению темпов

мутирования. Успехи современной генетики находят применение в диагностики,

профилактике и лечении ряда наследственных патологий . Так,  в 1997 году в

США была получена рекомбинативная ДНК. С помощью генной инженерии уже

сконструированы искусственные гены инсулина, интерферона и других веществ.

Таблица. Приблизительная частота мутаций различных генов у человека.