Хромосомные мутации

2. Хромосомные мутации.

При хромосомных мутациях происходят перестройки генов в хромосоме. Различают следующие виды хромосомных мутаций:

1). Инверсия - поворот участка на 180о. При инверсии генетический материал не меняется, но зато меняется взаимное расположение генов, что имеет не малое значение при их действии: изменение взаимного расположения генов влияет на генотип. Значение взаиморасположения генов называется эффектом положения. Предположим, что в хромосоме имеет место следующая последовательность генов АБВГД, при инверсии этот участок может выглядеть следующим образом: АБГВД.

2). Транслокация - перенос участка с хромосомы на негомологичную ей хромосому. В данном случае количество генетического материала не изменяется, но тоже действует эффект положения.

3). Делеция - утрата участка хромосомы (промежуточного или концевого). Делеция может произойти в одной из гомологичных хромосом, тогда произошедшая мутация будет “прикрываться” геном гомологичной хромосомы. Делеция локусов на обеих гомологичных хромосомах чаще ведет к летальному исходу или к нарушениям в развитии. Первый случай делеции был установлен в Англии у женщины, имеющей целый ряд дефектов в развитии пола и в умственном развитии. Оказалось, что у нее в одной Х-хромосоме потеряно 2/3 вещества. Цитогенетики в Филадельфии открыли ещё один вид делеции - в 21-ой хромосоме. Потеря 1/3 генетического вещества в этой хромосоме приводит к повреждению белых клеток крови, что вызывает лейкемию. Также известны делеции, ведущие к возникновению синдрома кошачьего крика (крик ребенка похож на мяуканье кошки. Наблюдаются большие отклонения в умственном развитии) и синдектелия (сросшиеся пальцы).

4). Дубликация - удвоение участка хромосомы. Примером может служить случай с мухой дрозофилой. У нее имеется ген узости глаз. Если участок хромосомы, содержащей этот ген, удвоится, то муха будет иметь более узкие глаза. Встречались случаи утроения этого участка: глаза дрозофилы становились похожими на щелочку. В потомстве у узкоглазых были мухи с нормальными круглыми глазами, так как при кроссинговере лишний участок не попадал в хромосому.

3. Генные мутации.

Чаще всего происходят генные мутации. Генные мутации - результат изменения нуклеотидной последовательности молекулы ДНК на определенном участке хромосомы. Изменение последовательности нуклеотидов приводит к изменению последовательности аминокислот в полипептидной цепи, что изменяет функции белка. Существуют различные типы генных мутаций: дубликация, вставка, делеция, инверсия или замена основания (названия похожи на названия хромосомных мутаций, так как при генных мутациях происходят такие же процессы, но местами меняются и выпадают не участки хромосом, а нуклеотиды).

Генные мутации могут происходить в соматических клетках. В этом случае мутации приводят к образованию доброкачественных опухолей, которые не оказывают особого влияния на весь организм, или злокачественных опухолей.

Больший интерес представляют мутации в половых клетках, так как они наследуются. Большинство возникших мутаций не проявляются, так как они рецессивны и находятся в латентном (скрытом) состоянии. Такие мутации проявляются при переходе к гомозиготному состоянию. Но существуют и доминантные мутации (ретинобластома - злокачественная опухоль сетчатки глаза) и мутации, действующие по принципу неполного доминирования. Примером последней является серповидноклеточная анемия. Молекула гемоглобина человека состоит из четырех полипептидных цепей ( две ? и две ? цепи) и четыре группы гема. При серповидноклеточной анемии в триплете, кодирующем одну определенную аминокислоту из 146, входящей в ?-цепь, существует мутация, вследствие которой глутаминовая кислота заменена на валин в аминокислотной последовательности. Это приводит к тому, что при низких концентрациях кислорода такие молекулы кристаллизуются и становятся похожими на серп. Физиологический эффект мутации состоит в том, что снижается количество переносимого кислорода и наступает острая анемия. В гомозиготном состоянии мутация изменяет форму всех эритроцитов, а в гетерозиготном состоянии только 40% эритроцитов имеют аномальный гемоглобин.

Не все участки белковой молекулы одинаково влияют на ее функцию: существуют нейтральные участки, в которых замена одной аминокислоты на другую не приводит к изменениям функций, то есть мутации ДНК, определяющие аминокислоты этого участка белка, нейтральны и не могут быть зафиксированы по внешним признакам. Некоторые мутации ведут к замене аминокислоты в значимом участке белка, что приводит к изменениям в функциях белка, что, в свою очередь, влияет на признак организма. Есть же участки белка, замена в которых одной аминокислоты приводит к полной потерей белком его функций. Мутации ДНК, отвечающего за этот участок, приводит к летальному исходу.

Мутации могут быть прямыми и обратными, то есть замененный нуклеотид может быть обратно заменен на “правильный” нуклеотид. Но частота встречаемости обратных мутаций гораздо ниже, так как мутационная изменчивость подчинена законам случайности. Соответственно, возможность того, что мутация произойдет в том гене, в том самом месте, где уже произошла мутация, ничтожно м