Мутації

Генетика — наука порівняно молода. Лише за межі 18−19 століть спробували оцінити спадковість людей. Мопертюи в 1750 року вперше припустив, що різні патології можуть передаватися по спадщині. Потім у 19 столітті виявлено деяких закономірностей. Але офіційної датою народження генетики прийнято вважати весну 1900 року, коли незалежно друг від друга голландський учений Р. де Фриз німецький Корренс і австрійський учений Чермак «переоткрыли «закони Менделєєва, як і дало поштовх до розвитку генетичних досліджень. Вже 1901;1903 роках Р. де Фризом було створено мутационная теорія, постулати якої справедливі і сьогодні: мутації виникають раптово, стійкі, може бути прямими і зворотними і, нарешті, можуть бути повторно.

Генотипическая изменчивость.

Генетика вивчає процеси наступності життя на молекулярному, клітинним, організменому та популяційному рівні. Генетика людини каже про закони спадкоємності та мінливості людини у нормі та при патологіях. То що таке мінливість? Генотипическая мінливість — зміни, зміни у структурі генотипу і передані у спадок. До цього типу мінливості відносять комбинативную і мутационную мінливості, які ведуть до підвищення внутрішньовидової розмаїтість у природі. Передбачалося, що став саме мінливості таких типів мутацій і зіграли важливу роль світової эволюции.

Комбинативная изменчивость.

Комбинативная мінливість почалося з появою статевого розмноження, пов’язана з різними варіантами перекомбінації батьківських задатків і є джерелом безконечної різноманітності сочетаемых ознак. Так, діти, народжені у різний час в однієї батьківської пари, схожі, але завжди відрізняються поруч ознак. Кобинативная мінливість обумовлюється вірогіднісним участю гамет в заплідненні, які мають різні перекомбінації хромосом батьків. При цьому мінімальне число можливих сортів гамет в чоловіків і жінок величезна, воно одно 223 (не враховуючи кроссинговера). Тому народження на землі двох однакових людей мізерно мала.

Вагомий внесок у комбинативную мінливість вносить саме кроссинговер, що призводить до утворення нових груп зчеплення завдяки рекомбінації алелів. У цьому можливу кількість генотипів (g) равно:

g=[r (r+1)] n r — число аллелей.

———— n — число генов.

Цього закону остаточно було сформульовано в 1908 англійським математиком Харді і німецьким врачом-биологм Венбергом. І нині цей закон називається закон Харди-Венберга.

Мутационная изменчивость.

Мутационная мінливість пов’язані з процесом освіти мутацій. Мутації - це раптові стрибкоподібні стійкі зміни у структурі генотипу. Організми які мають відбулася мутація називаються мутунтами. Мутационная теорія було створено, як говорилося вище, Гуго де Фризом в 1901;1903 рр. На основних її положеннях строица сучасна генетика: мутації, дискретні зміни спадковості, у природі спонтанні, мутації передаються у спадок, трапляються нечасто і може бути різних типів. Залежно від цього який ознака покладено основою, на сегоднешний день є кілька систем класифікації мутаций.

Класифікація мутаций.

1. По способу виникнення. Розрізняють спонтанні і індуковані мутации.

Спонтанні відбуваються у природі дуже рідко із частотою 1−100 на мільйон примірників даного гена. У справжні час очевидно, що спонтанний мутаційний процес залежить як від внутрішніх, і від зовнішніх чинників, котрі називають мутаційним тиском среды.

Індуковані мутації виникають при вплив на людини мутагенами -чинниками, що викликають мутації. Мутагени ж бувають трьох видів:. Фізичні (радіація, електро — магнітне випромінювання, тиск, температура тощо.). Хімічні (цитостатики, спирты, фенолы тощо.). Біологічні (бактерії і віруси) 2. Стосовно зачатковому шляху. Існують соматичні і генеративні мутації. Генеративні мутації творяться у репродуктивних тканинах і тому завжди виявляються. А, аби виявилася генеративная мутація, необхідно, щоб мутантна гамета учавствовала в заплідненні. 3. По адаптивному занчению. Вирізняють позитивні, негативні і нейтральні мутації. Ця класифікація пов’язані з оцінкою життєздатності що утворився мутанта. 4. За зміною генотипу. Мутації бувають генні, хромосомні і геномные геномные. 5. По локалізації у клітині. Мутації діляться на ядерні і цитоплазматические. Плазматические мутації творяться у результаті мутацій в плазмогенах, находящихяс в мітохондріях. Вважають, що вони призводять до чоловічому безпліддя. І такі мутації переважно успадковуються по жіночої линии.

Генні мутации.

Генні (точковые) мутації зачіпають, зазвичай, чи кілька нуклеотидів, у своїй один нуклеотид може перетворитися на інший, може выпасть (делеция), продублироваться, а група нуклеотидів може розгорнуться на 180 градусів. Наприклад, широковідомий ген людини, відповідальний за серпоподібною — клітинну анемію, котрі можуть призвести до смерті. Відповідний нормальний ген кодує жодну з полипептидныз ланцюгів гемоглобіну. У мутантного гена порушений лише нуклеотид (ГАА на ГУА). У результаті ланцюга гемоглобіну одна амінокислота замінено іншу (замість глутамина — валин). Здається незначна зміна, але це тягне у себе фатальні наслідки: еритроцит деформується, набуваючи серпоподібною — клітинну форму, вже неспроможний транспортувати кисень, що призводить загибель організму. Генні мутації приводять до зміни амінокислотною послідовності білка. Найбільш ймовірне мутація генів відбувається за спарювання тісно пов’язаних організмів, які успадкували мутантний ген у загального предка. З цієї причини можливість появи мутації підвищується в дітей віком, чиї батьки родичі. Генні мутації призводять до таким захворювань, як амавротическая ідіотія, альбинизм, дальтонізм і др.

Цікаво, що значимість нуклеотидних мутацій всередині кодона неравнозначна: заміна першого і другого нуклеотида завжди призводить до зміни амінокислоти, третій ж звичайно веде до заміни білка. До прикладу, «Молчащая мутація «- зміна нуклеотидної послідовності, що призводить до утворення схожого кодона, в результаті аминокилотная послідовність білка не меняется.

Хромосомні мутации.

Хромосомні мутації приводять до зміни числа, ж розмірів та організації хромосом, тому їх іноді називають хромосомними перебудовами. Хромосомні перебудови діляться на всерединіі межхромосомные. До внутрехромосмным относятся:

. Дублікація — одну з ділянок хромосоми понад одного раза.

. Делеция — втрачається внутрішній ділянку хромосомы.

. Інверсія -повороти ділянки хромосоми на 180 градусів. Межхромосомные перебудови (їх ще називають транслокации) діляться на:

. Реципрокные — обмін ділянками негомологичных хромосом.

. Нереципрокные — зміну розташування ділянки хромосомы.

. Дицентрические — злиття фрагментів негомологичных хромосом.

. Центричні - злиття центромер негомологичных хромосом.

Хромосомні мутації виявляються в 1% новонароджених. Проте цікаво, засвідчили, що нестабільність соматичних клітин здорових донорів не виняток, а норма. У зв’язку з цим пролунала гіпотеза — про тому, що нестабільність соматичних клітин слід розглядати як як патологічне стан, а й як адаптивную реакцію організму на змінені умови внутрішнього середовища. Хромосомні мутації може бути фенотипическими явищами. Найбільш распостраненный приклад — синдром «Котячого крику «(плач дитини нагадує мяукание кішки). Зазвичай носії такий делеции гинуть у дитинстві. Хромосомні мутації часто призводять до паталогическим порушень в організмі, але водночас хромосомні перебудови зіграли з провідних ролей в еволюції. То в людини 23 пари хромосом, а й у мавпи — 24. Отже відмінність не перевищує одна хромосома. Вчені припускають, у процесі еволюції відбулася хоча тільки перебудова. Підтвердженням цього й бути й те що, що 17 хромосома людини відрізняється від такої ж хромосоми шимпанзе лише одним перецентрической інверсією. Такі міркування багато в чому підтверджують теорію Дарвина.

Геномные мутации.

Головна характерна риса геномних мутацій пов’язана з порушенням числа хромосом в кариотипе. Ці мутації як і поділяються на два виду: полиплоидные анеуплоидные.

Полиплоидные мутації ведуть зміну хромосом в кариотипе, яке кратно гаплоидному набору хромосом. Цей синдром уперше був в лише виявлено в 60-ых роках. Взагалі полиплодия склалася основному задля людини, а серед тварин трапляється вкрай рідко. При полиплоидии число хромосом в клітині налічується по 69 (триплодие), котрий іноді по 92 (тетраплодие) хромосоми. Така зміна веде практично до 100% смерті зародка. Триплодие має лише численні пороки, а й призводить до втрати життєздатності. Тетраплодие зустрічається ще рідше, але як і найчастіше призводить до летальному исходу.

Анеуплоидные ж мутації приводять до зміни числа хромосом в кариотипе, некратное гаплоидному набору. У результаті мутації виникають осыби з аномальним чилом хромосом. Як це і триплодия, анеуплодия часто призводить до смерті поки що не ранніх етапах розвитку зародка. А причиною таких наслідків є втрата цілої групи зчеплення генів у кариотипе.

У цело ж, механізм виникнення геномних мутацій пов’язані з патологією порушення нормального розбіжності хромосом в мейозе, в результаті чого утворюються аномальні гамети, як і веде до мутації. Зміни у організмі пов’язані із мінімальною присутністю генетично різнорідних клітин. Такий процес називається мозаицизм.

Геномные мутації одні із найстрашніших. Вони проводять до таких захворювань, як синдром Дауна (трисомия, виникає із частотою 1 хворий на 600 новонароджених), синдром Клайнфельтера і др.

Спонтанні мутации.

Мутації, крім якісних властивостей, характеризує і загальнодосяжний спосіб виникнення. Спонтанні (випадкові) — мутації, які під час нормальних умов життя. Спонтанний процес залежить від зовнішніх й наявність внутрішніх чинників (біологічні, хімічні, фізичні). Спонтанні мутації виникають у людини у соматичних і генеративних тканинах. Метод визначення спонтанних мутацій грунтується у тому, що в дітей з’являється домінантний ознака, хоча в її батьків він відсутня. Проведене у Данії дослідження показали, що одне з 24 000 гамет містить у собі домінантну мутацію. Вчений ж Холдейн розрахував середню можливість появи спонтанних мутацій, яка виявилася дорівнює 5*10−5 за покоління. Інший учений Курт Браун запропонував прямий метод оцінки таких мутацій, саме: число мутацій розділити на подвоєну кількість обстежених индивидов.

Індуковані мутации.

Індукований мутагенез — це штучне отримання мутацій з допомогою мутагенів різної природи. Вперше здатність іонізуючих випромінювань викликати мутації було виявлено Г. А. Надсоном і Г. С. Филлиповым. Потім, проводячи великі дослідження, було встановлено радиобиологическая залежність мутацій. У 1927 року американським ученим Джозефом Мюллером було доведено, що частота мутацій збільшується зі збільшенням дози впливу. Наприкінці сорокових років відкрили існування потужних хімічних мутагенів, які викликали лінкор серйозно пошкоджено ДНК людини для цілого ряду вірусів. Однією з прикладів впливу мутагенів на дозволить служити эндомитоз — подвоєння хромосом з наступним розподілом центромер, але не матимуть розбіжності хромосом.

Заключение

.

Мутаційний процес головне джерелом змін, що призводить до різним патологиям. Завдання науки на найближчі час визначаються як зменшення генетичного вантажу шляхом відвернення чи зниження ймовірності мутацій і усунення які з’явились у ДНК змін з допомогою генної інженерії. Генна інженерія — новий напрям у молекулярної біології, з’явився у останні час, котоое може у майбутньому звернути мутації користь людині, зокрема, ефективно боротися з вірусами. Вже сьогодні існують речовини звані антимутагены, що призводять до ослаблення темпів мутування. Успіхи сучасної генетики знаходять використання у діагностики, профілактиці та лікуванні низки спадкових патологій. Так було в 1997 року у США була отримана рекомбинативная ДНК. З допомогою генної інженерії вже сконструйовані штучні гени інсуліну, інтерферону та інших веществ.

Таблиця. Приблизна частота мутацій різних генів у человека.

|Характер |Захворювання |Частота мутацій |Кількість мутацій на 10| |наслідування | | |в 6 гамет | | |Туберкульозний |8*10−4 |800 | |Аутосомно- |склероз | | | |домінантний | | | | | |Талассемия |4*10−4 |400 | | |Ретинобластома |2.3*10−5 |23 | | |Аниридия |5*10−6 |—- | |Аутосомно- |Альбинизм |2.8*10−5 |28 | |рецессивный | | | | | |Колірна сліпота |2.8*10−5 |28 | | |Ихтиоз |1.1*10−5 |11 | |Рецессивный |Гемофілія |3.2*10−5 |32 |.

Словник терминов.

. Альбинизм — дипегминтация шкіри, волосся, очей. Відсутність забарвлення, не міняються з возрастом.

. Аллель — одне з можливих станів гена, кожна з яких характеризується унікальної послідовністю нуклеотидов.

. Анеуплодия — явище у якому клітини мають незбалансований набір хромосом.

. Домінантні аллели — аллели виявляються всегда.

. Гамета — статева клітина, яка містить гаплоидный набір хромосом.

. Генетичний вантаж — порушення генетичної інформації людини, викликають негативні реакции.

. Геном — сукупність генів у гаплоидной клетке.

. Генотип — сукупність ядерних генів организма.

. Деменція — одне з форм слабоумия.

. Мутаген — чинник, викликає мутацию.

. Негомологичные хромосоми — хромосоми, містять несхожі гены.

. Рецессивный ген — ген, прояв якого придушується іншими аллелями даного гена.

. Фенотип — сукупність зовнішніх ознак організму поки що онтогенезу, цих внаслідок взаємодії генотипу із зовнішнього средой.

. Экзоны — фрагменти переривчастого гена эукариот, несли у собі иформацию про послідовності амінокислот в полипептиде.

. Основи генетики людини Н.Н.приходченко, Т. П. Шкурат. «Фенікс «1997 г.

. Айала Ф., Кайгер Дж. Сучасна генетика 3 томи. М., «Світ », 1988 г.

. Гілберт З. Біологія розвитку 3 томам., «Світ », 1993 г.

. Головачов Г. Д. Спадкоємність людини., Т., «Наука », 1983 г.

. Дубинін Н. П. Нове у сучасній генетики М, «Наука », 1989 г.

. Грін М., Стаут У., Тейлор Д., Біологія 3 томи, М, «Світ », 1990 г.

РЕФЕРАТ.

по біології на тему.

" Генотипическая мінливість «.

_______________________________________________________.

Москва 1998 г.