Карактеристики на мутациска варијабилност. Видови мутации

Како се појавуваат штетните гени?

Иако главното својство на гените е точното самокопирање, поради што настанува наследно пренесување на многу особини од родителите на децата, ова својство не е апсолутно. Природата на генетскиот материјал е двојна. Гените исто така имаат способност да се менуваат и да стекнуваат нови својства. Ваквите генски промени се нарекуваат мутации. А токму генските мутации ја создаваат варијабилноста неопходна за еволуцијата на живата материја и разновидноста на формите на живот. Мутациите се случуваат во сите клетки на телото, но само гените од герминативните клетки може да се пренесат на потомството.

Причините за мутациите се дека многу фактори на животната средина со кои секој организам комуницира во текот на животот може да го нарушат строгиот уреден процес на саморепродукција на гените и хромозомите како целина, што доведува до грешки во наследувањето. Со експерименти се утврдени следните фактори кои предизвикуваат мутации: јонизирачко зрачење, хемикалии и топлина. Очигледно, сите овие фактори постојат во природната човечка средина (на пример, природно позадинско зрачење, космичко зрачење). Мутациите отсекогаш постоеле како сосема вообичаен природен феномен.

Бидејќи се суштински грешки во преносот на генетскиот материјал, мутациите се случајни и ненасочени по природа, односно можат да бидат и корисни и штетни и релативно неутрални за телото.

Корисните мутации се фиксираат во текот на еволуцијата и ја формираат основата за прогресивен развој на животот на Земјата, додека штетните, кои ја намалуваат одржливоста, се, како да се каже, другата страна на паричката. Тие се во основата на наследни болести во сета нивна разновидност.

Постојат два типа на мутации:

• генетски (на молекуларно ниво)
• и хромозомски (промена на бројот или структурата на хромозомите до клеточно ниво)

И двете од нив може да бидат предизвикани од исти фактори.

Колку често се случуваат мутации?
Дали појавата на болно дете често се поврзува со нова мутација?

Ако мутациите се случуваат премногу често, тогаш варијабилноста во живата природа би преовладувала над наследноста и нема да постојат стабилни форми на живот. Логиката очигледно налага дека мутациите се ретки настани, барем многу поретки од можноста за зачувување на својствата на гените кога се пренесуваат од родителите на децата.

Вистинската стапка на мутација за поединечни човечки гени е во просек од 1:105 до 1:108. Ова значи дека приближно една од милион герминативни клетки носи нова мутација во секоја генерација. Или, со други зборови, иако ова е поедноставување, можеме да кажеме дека на секој милион случаи на нормален пренос на гени, има еден случај на мутација. Важниот факт е дека, откако ќе се појави, оваа или онаа нова мутација потоа може да се пренесе на следните генерации, односно фиксирана со механизмот на наследување, бидејќи обратните мутации што го враќаат генот во неговата првобитна состојба се исто толку ретки.

Кај популациите, односот на бројот на мутанти и оние кои наследиле штетен ген од нивните родители (сегреганти) кај сите пациенти зависи и од видот на наследството и од нивната способност да остават потомство. Кај класичните рецесивни болести, штетната мутација може незабележано да се пренесе преку многу генерации здрави носители се додека двајца носители на истиот штетен ген не се венчаат, а потоа речиси секој таков случај на раѓање на болно дете е поврзан со наследство, а не со нова мутација.

Кај доминантните болести, процентот на мутанти е внатре обратна врскана плодноста на пациентите. Очигледно е дека кога болеста доведува до рана смрт или неможност на пациентите да имаат деца, тогаш наследувањето на болеста од родителите е невозможно. Ако болеста не влијае на животниот век или на способноста за раѓање деца, тогаш, напротив, ќе преовладуваат наследните случаи, а новите мутации ќе бидат ретки во споредба.

На пример, со една од формите на џуџест раст (доминантна ахондроплазија) според социјалните и биолошки причиниСтапката на репродукција на џуџињата е значително помала од просечната; оваа популација има приближно 5 пати помалку деца од другите. Ако го земеме просечниот фактор на репродукција како нормален како 1, тогаш за џуџињата тој ќе биде еднаков на 0,2. Тоа значи дека 80% од заболените во секоја генерација се резултат на нова мутација, а само 20% од заболените наследуваат џуџест раст од своите родители.

Кај наследни болести кои се генетски поврзани со сексот, процентот на мутанти меѓу болните момчиња и мажи зависи и од релативната плодност на пациентите, но овде секогаш ќе доминираат случаите на наследување од мајки, дури и кај оние болести каде пациентите не оставаат потомство. воопшто. Максималниот процент на нови мутации кај ваквите смртоносни болести не надминува 1/3 од случаите, бидејќи мажите сочинуваат точно една третина од Х-хромозомите на целата популација, а две третини од нив се јавуваат кај жени, кои по правило , се здрави.

Може ли да имам дете со мутација ако добијам зголемена дозарадијација?

Негативните последици од загадувањето на животната средина, хемиско и радиоактивно, се проблем на векот. Генетичарите го среќаваат не толку ретко како што би сакале во широк спектар прашања: од професионални опасности до влошување на еколошката ситуација како резултат на несреќи во нуклеарни централи. А загриженоста, на пример, на луѓето кои ја преживеале трагедијата во Чернобил е разбирлива.

Генетските последици од загадувањето на животната средина се навистина поврзани со зголемување на зачестеноста на мутациите, вклучувајќи ги и штетните, што доведува до наследни болести. Сепак, овие последици, за среќа, не се толку катастрофални за да зборуваат за опасност од генетска дегенерација на човештвото, барем во сегашната фаза. Дополнително, ако го земеме предвид проблемот во однос на конкретни поединци и семејства, тогаш со сигурност можеме да кажеме дека ризикот од раѓање на болно дете поради зрачење или други штетни ефекти како резултат на мутација никогаш не е голем.

Иако фреквенцијата на мутации се зголемува, таа не е толку голема за да надмине десетина или дури стотинка од процентот. Во секој случај, за секое лице, дури и за оние кои се изложени на очигледни ефекти на мутагени фактори, ризикот негативни последициза потомството е многу помал од генетскиот ризик својствен за сите луѓе поврзани со превозот на патолошки гени наследени од предците.

Покрај тоа, не сите мутации доведуваат до непосредна манифестација во форма на болест. Во многу случаи, дури и ако детето добие нова мутација од еден од родителите, ќе се роди целосно здраво. На крајот на краиштата, значителен дел од мутациите се рецесивни, односно не ги манифестираат своите штетни ефекти кај носителите. И практично нема случаи кога, со првично нормални гени на двајцата родители, детето ја добива истата нова мутација и од татко и од мајка. Веројатноста за таков настан е толку занемарлива што целата популација на Земјата не е доволна за да го реализира.

Од ова произлегува и дека повторно појавувањемутациите во исто семејство се речиси невозможни. Затоа, ако здравите родители имаат болно дете со доминантна мутација, тогаш нивните други деца, односно браќата и сестрите на пациентот, треба да бидат здрави. Сепак, за потомството на болно дете, ризикот од наследување на болеста ќе биде 50% во согласност со класичните правила.

Дали има отстапувања од вообичаените правила за наследување и со што се поврзани?

Да тие се. По исклучок - понекогаш само поради неговата реткост, како што е појавата на жени со хемофилија. Тие се јавуваат почесто, но во секој случај, отстапувањата се предизвикани од сложени и бројни врски помеѓу гените во телото и нивната интеракција со околината. Всушност, исклучоците ги одразуваат истите основни закони на генетиката, но на покомплексно ниво.

На пример, многу доминантно наследни болести се карактеризираат со силна варијабилност во нивната тежина, до тој степен што понекогаш симптомите на болеста кај носителот на патолошкиот ген може да бидат целосно отсутни. Овој феномен се нарекува нецелосна пенетрација на гени. Затоа, во родословието на семејствата со доминантни болести понекогаш се среќаваат таканаречени прескокнувачки генерации, кога познатите носители на генот, кои имаат и болни предци и болни потомци, се практично здрави.

Во некои случаи, потемелно испитување на таквите носители открива, иако минимални, избришани, но сосема дефинитивни манифестации. Но, се случува и методите со кои располагаме да не откријат какви било манифестации на патолошки ген, и покрај јасните генетски докази дека одредена личност го има.

Причините за овој феномен сè уште не се доволно проучени. Се верува дека штетното дејство на мутантниот ген може да се модифицира и компензира со други гени или фактори на животната средина, но специфичните механизми на таквата модификација и компензација кај одредени болести се нејасни.

Се случува и во некои семејства рецесивните болести да се пренесуваат неколку генерации по ред за да може да се помешаат со доминантните. Ако пациентите стапат во брак со носители на генот за истата болест, тогаш половина од нивните деца исто така наследуваат „двојна доза“ од генот - услов неопходен за болеста да се манифестира. Истото може да се случи и во следните генерации, иако таква „казуистика“ се случува само во повеќе сродни бракови.

Конечно, поделбата на особините на доминантни и рецесивни не е апсолутна. Понекогаш оваа поделба е едноставно произволна. Истиот ген може да се смета за доминантен во некои случаи, а рецесивен во други.

Користејќи суптилни методи на истражување, често е можно да се препознае дејството рецесивен генво хетерозиготна состојба, дури и кај сосема здрави носители. На пример, српестиот ген на хемоглобин во хетерозиготна состојба ги предизвикува црвените крвни зрнца во форма на срп, што не влијае на здравјето на луѓето, но во хомозиготна состојба доведува до сериозна болест - српеста анемија.

Која е разликата помеѓу генските и хромозомските мутации.
Што се хромозомски заболувања?

Хромозомите се носители на генетски информации на покомплексно - клеточно ниво на организација. Наследни болестиможе да биде предизвикана и од хромозомски дефекти кои се јавуваат при формирањето на герминативните клетки.

Секој хромозом содржи свој сет на гени, лоцирани во строга линеарна низа, односно одредени гени се наоѓаат не само во истите хромозоми кај сите луѓе, туку и во истите делови од овие хромозоми.

Нормалните клетки на телото содржат строго дефиниран број на спарени хромозоми (оттука и спарувањето на гените што тие ги содржат). Кај луѓето, во секоја клетка, освен половите, има 23 пара (46) хромозоми. Половите клетки (јајца и сперматозоиди) содржат 23 неспарени хромозоми - единствен сет на хромозоми и гени, бидејќи спарените хромозоми се одвојуваат за време на клеточната делба. За време на оплодувањето, кога спермата и јајце клетката се спојуваат, фетус - ембрион - се развива од една клетка (сега со комплетен двоен сет на хромозоми и гени).

Но, формирањето на герминативните клетки понекогаш се случува со хромозомски „грешки“. Тоа се мутации кои водат до промени во бројот или структурата на хромозомите во клетката. Ова е причината зошто оплодената јајце клетка може да содржи вишок или недостаток на хромозомски материјал во споредба со нормата. Очигледно, таквата хромозомска нерамнотежа доведува до груби нарушувања во развојот на фетусот. Ова се манифестира во форма на спонтани спонтани абортуси и мртвородени деца, наследни болести и синдроми наречени хромозомски.

Најпознат пример за хромозомско заболување е Дауновата болест (трисомија - појава на дополнителен 21-ви хромозом). Симптомите на оваа болест лесно се препознаваат по изгледот на детето. Ова вклучува набор на кожата во внатрешните агли на очите, што му дава на лицето монголоиден изглед, голем јазик, кратки и дебели прсти; при внимателно испитување, таквите деца имаат и срцеви дефекти, дефекти на видот и слухот и ментална ретардација. .

За среќа, веројатноста за повторување на оваа болест и многу други во семејството хромозомски абнормалностимали: во огромното мнозинство на случаи тие се предизвикани од случајни мутации. Покрај тоа, познато е дека случајните хромозомски мутации се јавуваат почесто на крајот на периодот на раѓање.

Така, како што се зголемува возраста на мајките, се зголемува и веројатноста за хромозомска грешка за време на созревањето на јајце клетката и затоа таквите жени имаат зголемен ризикраѓање на дете со хромозомски нарушувања. Ако вкупната инциденца на Даунов синдром кај сите новородени деца е приближно 1:650, тогаш за потомците на млади мајки (25 години и помлади) таа е значително помала (помалку од 1:1000). Индивидуалниот ризик достигнува просечно ниво до 30-тата година од животот, поголем е до 38-та година - 0,5% (1:200), а до 39-тата година - 1% (1:100), а на возраст од над 40 се зголемува на 2- 3%.

Дали луѓето со хромозомски абнормалности можат да бидат здрави?

Да, можат со некои видови на хромозомски мутации, кога не се менува бројот, туку структурата на хромозомите. Факт е дека структурните преуредувања во почетниот момент на нивното појавување може да се покажат како избалансирани - не придружени со вишок или недостаток на хромозомски материјал.

На пример, два неспарени хромозоми можат да ги разменат своите делови кои носат различни гени, ако за време на паузите на хромозомите, кои понекогаш се забележуваат за време на клеточната делба, нивните краеви стануваат лепливи и се залепат заедно со слободни фрагменти од други хромозоми. Како резултат на таквите размени (транслокации), бројот на хромозоми во клетката се одржува, но вака се појавуваат нови хромозоми во кои се нарушува принципот на строго спарување на гените.

Друг тип на транслокација е лепењето на два речиси цели хромозоми со нивните „лепливи“ краеви, што резултира со вкупен бројхромозомите се намалуваат за еден, иако не се јавува загуба на хромозомски материјал. Човек кој е носител на таква транслокација е сосема здрав, но избалансираните структурни преуредувања што ги има веќе не се случајни, туку сосема природно доведуваат до хромозомски дисбаланс кај неговото потомство, бидејќи значаен делгерминативните клетки на носители на такви транслокации имаат вишок или, обратно, недоволен хромозомски материјал.

Понекогаш таквите носители воопшто не можат да имаат здрави деца (сепак, таквите ситуации се исклучително ретки). На пример, кај носители на слична хромозомска аномалија - транслокација помеѓу два идентични хромозома (да речеме, спојување на краевите на истиот 21-ви пар), 50% од јајце клетките или сперматозоидите (во зависност од полот на носителот) содржат 23 хромозоми, вклучувајќи двојна, а останатите 50% содржат еден хромозом помалку од очекуваното. За време на оплодувањето, клетките со двоен хромозом ќе добијат уште еден, 21-ви хромозом, а како резултат на тоа ќе се родат деца со Даунов синдром. Клетките со исчезнатиот 21-ви хромозом за време на оплодувањето доведуваат до неодржлив фетус, кој спонтано абортира во првата половина од бременоста.

Носителите на други видови транслокации можат да имаат и здраво потомство. Сепак, постои ризик од хромозомска нерамнотежа, што доведува до тешка развојна патологија кај потомството. Овој ризик за потомците на носители на структурни преуредувања е значително повисок од ризикот од хромозомски абнормалности како резултат на случајни нови мутации.

Покрај транслокациите, постојат и други видови на структурни преуредувања на хромозомите кои доведуваат до слични негативни последици. За среќа, наследувањето на хромозомски абнормалности со висок ризик од патологија е многу поретко во животот отколку случајните хромозомски мутации. Односот на случаи на хромозомски заболувања меѓу нивните мутантни и наследни форми е приближно 95% и 5%, соодветно.

Колку наследни болести се веќе познати?
Дали нивниот број се зголемува или се намалува во историјата на човештвото?

Врз основа на општите биолошки концепти, би се очекувало приближна кореспонденција помеѓу бројот на хромозоми во телото и бројот на хромозомски болести (и слично помеѓу бројот на гени и генските болести). Навистина, моментално се познати неколку десетици хромозомски абнормалности со специфични клинички симптоми (што всушност го надминува бројот на хромозоми, бидејќи различни квантитативни и структурни промениист хромозом предизвикува различни болести).

Бројот на познати болести предизвикани од мутации на поединечни гени (на молекуларно ниво) е многу поголем и надминува 2000. Се проценува дека бројот на гени на сите човечки хромозоми е многу поголем. Многу од нив не се единствени, бидејќи се претставени во форма на повеќекратни повторувачки копии на различни хромозоми. Покрај тоа, многу мутации не може да се манифестираат како болести, туку да доведат до ембрионска смрт на фетусот. Значи, бројот на генски заболувања приближно одговара на генетската структура на организмот.

Со развојот на медицинските генетски истражувања ширум светот, постепено се зголемува бројот на познати наследни болести, а многу од нив, кои станаа класични, им се познати на луѓето многу долго време. Сега во генетската литература има необичен бум во публикации за наводни нови случаи и форми на наследни болести и синдроми, од кои многу обично се именувани по нивните откривачи.

На секои неколку години, познатиот американски генетичар Виктор МекКусик објавува каталози на наследни особини и човечки болести, составени врз основа на компјутерска анализа на податоци од светската литература. И секој пат, секое следно издание се разликува од претходното со зголемен број на такви болести. Очигледно е дека овој тренд ќе продолжи, но повеќе одразува подобрување во препознавањето на наследни болести и повнимателно внимание на нив отколку реално зголемувањенивниот број во процесот на еволуција.

Генските мутации се молекуларни промени во структурата на ДНК кои не се видливи со светлосен микроскоп. Генските мутации вклучуваат какви било промени во молекуларната структура на ДНК, без оглед на нивната локација и ефект врз одржливоста. Некои мутации немаат ефект врз структурата или функцијата на соодветниот протеин. Друг (голем) дел од генските мутации доведува до синтеза на дефектен протеин кој не е во состојба да ја изврши својата вродена функција. Токму генските мутации го одредуваат развојот на повеќето наследни форми на патологија.

Најчести моногени заболувања кај луѓето се: цистична фиброза, хемохроматоза, адреногенитален синдром, фенилкетонурија, неврофиброматоза, душен-бекер миопатии и ред други болести. Клинички, тие се манифестираат како знаци на метаболички нарушувања (метаболизам) во телото. Мутацијата може да биде:

1) при замена на база во кодон, ова е т.н погрешна мутација(од англиски, mis - лажно, неточно + лат. Sensus - значење) - замена на нуклеотид во кодниот дел на генот, што доведува до замена на амино киселина во полипептид;

2) при таква промена на кодоните што ќе доведе до запирање во читањето информации, ова е т.н. бесмислена мутација(од латински non - no + sensus - што значи) - замената на нуклеотид во кодниот дел на генот доведува до формирање на терминаторски кодон (стоп-кодон) и престанок на транслацијата;

3) повреда на читање на информации, промена во рамката за читање, наречена промена на рамката(од англиската рамка - рамка + поместување: - поместување, движење), кога молекуларните промени во ДНК доведуваат до промени во тројки при транслација на полипептидниот синџир.

Познати се и други видови на генски мутации. Врз основа на видот на молекуларните промени, постојат:

поделба(од латински deletio - уништување), кога се губи ДНК сегмент со големина од еден нуклеотид до ген;

дупликати(од латински duplicatio - удвојување), т.е. дуплирање или редупликација на ДНК сегмент од еден нуклеотид до цели гени;

инверзии(од латински inversio - превртување), т.е. ротација од 180° на ДНК сегмент кој се движи во големина од два нуклеотиди до фрагмент кој вклучува неколку гени;

вметнувања(од латински insertio - прилог), т.е. вметнување на фрагменти на ДНК со големина од еден нуклеотид до цел ген.

Молекуларните промени кои влијаат на еден до неколку нуклеотиди се сметаат за точкаста мутација.

Основната и карактеристична карактеристика на генската мутација е тоа што 1) доведува до промена на генетските информации, 2) може да се пренесува од генерација на генерација.

Одреден дел од генските мутации може да се класифицираат како неутрални мутации, бидејќи тие не доведуваат до никакви промени во фенотипот. На пример, поради дегенеративноста на генетскиот код, истата аминокиселина може да биде кодирана од две тројки кои се разликуваат само во една база. Од друга страна, истиот ген може да се промени (мутира) во неколку различни состојби.

На пример, генот кој ја контролира крвната група на системот AB0. има три алели: 0, А и Б, чии комбинации одредуваат 4 крвни групи. Крвната група АБО е класичен пример за генетска варијација во нормалните човечки карактеристики.

Токму генските мутации го одредуваат развојот на повеќето наследни форми на патологија. Болестите предизвикани од такви мутации се нарекуваат генетски, или моногени, болести, односно болести чиј развој е одреден со мутација на еден ген.

Геномски и хромозомски мутации

Геномските и хромозомските мутации се причините за хромозомските заболувања. Геномските мутации вклучуваат анеуплоиди и промени во плоидијата на структурно непроменетите хромозоми. Откриена со цитогенетски методи.

Анеуплоидија- промена (намалување - моносомија, зголемување - трисомија) на бројот на хромозоми во диплоидно множество, а не повеќекратно од хаплоидното множество (2n + 1, 2n - 1, итн.).

Полиплоидија- зголемување на бројот на множества на хромозоми, повеќекратно од хаплоидниот (3n, 4n, 5n, итн.).

Кај луѓето, полиплоидијата, како и повеќето анеуплоиди, се смртоносни мутации.

Најчестите геномски мутации вклучуваат:

трисомија- присуство на три хомологни хромозоми во кариотипот (на пример, на 21-виот пар кај Даунов синдром, на 18-тиот пар во синдромот Едвардс, на 13-тиот пар во синдромот Патау; на половите хромозоми: XXX, XXY, XYY);

моносомија- присуство на само еден од двата хомологни хромозоми. Со моносомија за која било од автозомите нормален развојембрионот е невозможен. Единствената моносомија кај луѓето што е компатибилна со животот, моносомијата на Х-хромозомот, доведува до Шерешевски-Тарнеров синдром (45, X0).

Причината што води до анеуплоидија е нерасклопувањето на хромозомите за време на клеточната делба за време на формирањето на герминативните клетки или губењето на хромозомите како резултат на заостанување на анафазата, кога за време на движењето кон полот еден од хомологните хромозоми може да заостанува зад сите други нехомологни хромозоми. Терминот „недисјункција“ значи отсуство на одвојување на хромозоми или хроматиди во мејоза или митоза. Губењето на хромозомите може да доведе до мозаицизам, во кој има еден искачуваат(нормална) клеточна линија, а другата моносомски.

Недисјункција на хромозомите најчесто се јавува за време на мејозата. Хромозомите кои нормално би се делеле за време на мејозата остануваат споени заедно и се движат до еден пол од клетката за време на анафазата. Така, се појавуваат две гамети, од кои едната има дополнителен хромозом, а другата го нема овој хромозом. Кога гамета со нормална група на хромозоми е оплодена од гамета со дополнителен хромозом, настанува трисомија (т.е. има три хомологни хромозоми во клетката); кога гамета без еден хромозом е оплодена, се јавува зигот со моносомија. Ако на кој било автосомно (неполов) хромозом се формира монозомален зигот, тогаш развојот на организмот запира во најраните фази на развој.

Хромозомски мутации- Тоа се структурни промени во поединечни хромозоми, обично видливи под светлосен микроскоп. Хромозомската мутација вклучува голем број (од десетици до неколку стотици) гени, што доведува до промена во нормалата диплоиден сет. Иако хромозомските аберации генерално не ја менуваат ДНК секвенцата на одредени гени, промените во бројот на копии на гените во геномот доведуваат до генетска нерамнотежа поради недостаток или вишок на генетски материјал. Постојат два големи групихромозомски мутации: интрахромозомски и интерхромозомски.

Интрахромозомските мутации се аберации во еден хромозом. Тие вклучуваат:

—бришења(од латински deletio - уништување) - губење на еден од деловите на хромозомот, внатрешен или терминален. Ова може да предизвика нарушување на ембриогенезата и формирање на повеќекратни развојни аномалии (на пример, поделбата во регионот на краткиот крак на 5-тиот хромозом, означен како 5p-, доведува до неразвиеност на гркланот, срцеви мани, ретардација ментален развој). Овој комплекс на симптоми е познат како синдром на „плакот на мачката“, бидејќи кај болните деца, поради абнормалност на гркланот, плачот наликува на мјаукање на мачката;

—инверзии(од латински inversio - инверзија). Како резултат на две точки на прекин на хромозомот, добиениот фрагмент се вметнува на првобитното место по ротација од 180 °. Како резултат на тоа, само редоследот на гените е нарушен;

— дупликати(од латински duplicatio - удвојување) - удвојување (или множење) на кој било дел од хромозомот (на пример, трисомија на еден од кратките краци на 9-от хромозом предизвикува повеќе дефекти, вклучувајќи микроцефалија, одложен физички, ментален и интелектуален развој).

Модели на најчестите хромозомски аберации:
Поделба: 1 - терминал; 2 - интерстицијален. Инверзии: 1 - перицентрични (со фаќање на центромерот); 2 - парацентричен (во еден хромозомски крак)

Интерхромозомски мутации или мутации на преуредување- размена на фрагменти помеѓу нехомологни хромозоми. Ваквите мутации се нарекуваат транслокации (од латинскиот tgans - за, преку + локус - место). Ова:

Реципрочна транслокација, кога два хромозоми ги разменуваат своите фрагменти;

Не-реципрочна транслокација, кога фрагмент од еден хромозом се транспортира во друг;

- „центрична“ фузија (Роберсонова транслокација) - поврзување на два акроцентрични хромозоми во регионот на нивните центромери со губење на кратки краци.

Кога хроматидите се пробиваат попречно низ центромерите, „сестринските“ хроматиди стануваат „огледало“ на два различни хромозоми кои содржат исти групи на гени. Таквите хромозоми се нарекуваат изохромозоми. И интрахромозомските (бришења, инверзии и дупликации) и интерхромозомските (транслокации) аберации и изохромозомите се поврзани со физички промени во структурата на хромозомот, вклучително и механички прекини.

Наследна патологија како резултат на наследна варијабилност

Присуството на заеднички карактеристики на видовите ни овозможува да ги обединиме сите луѓе на земјата во еден вид Хомо сапиенс. Сепак, лесно со еден поглед го издвојуваме лицето на личност која ја познаваме во толпата странци. Екстремната разновидност на луѓето - и во групите (на пример, различноста во етничката група) и меѓу групите - се должи на нивните генетски разлики. Во моментов се верува дека сите интраспецифични варијации се должат на различни генотипови кои произлегуваат и одржуваат со природна селекција.

Познато е дека хаплоидниот човечки геном содржи 3,3x10 9 пара остатоци од нуклеотиди, што теоретски дозволува до 6-10 милиони гени. Сепак, податоците модерни истражувањаукажуваат на тоа дека човечкиот геном содржи приближно 30-40 илјади гени. Околу една третина од сите гени имаат повеќе од еден алел, односно тие се полиморфни.

Концептот на наследен полиморфизам беше формулиран од Е. Форд во 1940 година за да го објасни постоењето во популација од две или повеќе различни форми кога фреквенцијата на најретките од нив не може да се објасни само со мутациски настани. Бидејќи генската мутација е редок настан (1x10 6), фреквенцијата на мутантниот алел, која е повеќе од 1%, може да се објасни само со нејзината постепена акумулација во популацијата поради селективните предности на носителите на оваа мутација.

Мноштвото на сегрегирани локуси, мноштвото алели во секој од нив, заедно со феноменот на рекомбинација, создава неисцрпна човечка генетска разновидност. Пресметките покажуваат дека во целата историја на човештвото немало, нема и нема да се случи во догледна иднина, генетско повторување, т.е. Секој роден човек е единствен феномен во Универзумот. Единственоста на генетската конституција во голема мера ги одредува карактеристиките на развојот на болеста кај секој поединечен човек.

Човештвото еволуирало како групи на изолирани популации, долго времеживеење во исти услови на животната средина, вклучувајќи климатски и географски карактеристики, обрасци на исхрана, патогени, културни традиции итн. Ова доведе до консолидација во популацијата на комбинации на нормални алели специфични за секој од нив, најадекватни услови на животната средина. Поради постепеното проширување на живеалиштето, интензивните миграции и преселувањето на луѓето, се јавуваат ситуации кога комбинациите на специфични нормални гени кои се корисни во одредени услови не обезбедуваат оптимално функционирање на одредени телесни системи во други услови. Ова води до фактот дека дел од наследната варијабилност, предизвикана од неповолна комбинација на непатолошки човечки гени, станува основа за развој на таканаречените болести со наследна предиспозиција.

Дополнително, кај луѓето како општествено суштество, природната селекција со текот на времето се зголемуваше во сѐ поголем број. специфични форми, кој исто така ја прошири наследната разновидност. Она што можеше да се отфрли од животните беше зачувано или, обратно, се изгуби она што го задржаа животните. Така, целосното задоволување на потребите за витамин Ц доведе во процесот на еволуција до губење на генот L-гулонодактон оксидаза, кој ја катализира синтезата аскорбинска киселина. Во процесот на еволуција, човештвото се здобило и со непожелни карактеристики кои се директно поврзани со патологијата. На пример, во процесот на еволуција, луѓето стекнале гени кои ја одредуваат чувствителноста на токсинот на дифтерија или на вирусот на полио.

Така, кај луѓето, како и кај секој друг биолошки вид, не постои остра граница помеѓу наследната варијабилност што води до нормални варијации во карактеристиките и наследната варијабилност што предизвикува појава на наследни болести. Човекот, откако стана биолошки вид Хомо сапиенс, се чинеше дека плати за „разумноста“ на својот вид со акумулирање на патолошки мутации. Оваа позиција лежи во основата на еден од главните концепти на медицинската генетика за еволутивната акумулација на патолошки мутации кај човечката популација.

Наследната варијабилност на човечките популации, и одржувана и намалена со природна селекција, го формира таканареченото генетско оптоварување.

Некои патолошки мутации можат да перзистираат и да се шират во популациите историски долго, предизвикувајќи таканаречено генетско оптоварување на сегрегацијата; други патолошки мутации се јавуваат во секоја генерација како резултат на нови промени во наследната структура, создавајќи мутациско оптоварување.

Негативниот ефект на генетското оптоварување се манифестира со зголемена смртност (смрт на гамети, зиготи, ембриони и деца), намалена плодност (намалена репродукција на потомството), намален животен век, социјална дисадаптација и инвалидитет, а исто така предизвикува зголемена потреба за медицинска нега. .

Англискиот генетичар J. Hoddane беше првиот што го привлече вниманието на истражувачите на постоењето на генетско оптоварување, иако самиот термин беше предложен од G.Meller уште во доцните 40-ти. Значењето на концептот „генетско оптоварување“ е поврзано со висок степенгенетска варијабилност неопходна за еден вид да може да се прилагоди на променливите услови на животната средина.

Кога промените во ДНК се случуваат спонтано, предизвикувајќи различни патологии на развој и раст кај живите организми, тие зборуваат за мутации. За да се разбере нивната суштина, неопходно е да се дознае повеќе за причините што водат до нив.

Генетичарите тврдат дека мутациите се карактеристични за сите организми на планетата без исклучок (живите) и дека постојат одсекогаш, а еден организам може да има неколку стотици од нив. Сепак, тие се разликуваат по степенот на сериозноста и природата на манифестацијата, кои се одредени од факторите што ги провоцираат, како и од засегнатиот генски синџир.

Тие можат да бидат природни и вештачки, т.е. предизвикани во лабораториски услови.

Повеќето заеднички фактори, што доведува до такви промени од гледна точка на генетичарите, се како што следува:

јонизирачко зрачење и Х-зраци. Влијание на телото радиоактивно зрачењепридружено со промена на електронскиот полнеж во атомите. Ова предизвикува нарушување на нормалниот тек на физичко-хемиските и хемиско-биолошките процеси;

многу високите температури често предизвикуваат промени кога е надминат прагот на чувствителност на одредена индивидуа;

кога клетките се делат, може да дојде до доцнење, како и нивна пребрза пролиферација, што исто така станува поттик за негативни промени;

„дефекти“ кои се јавуваат во ДНК, во кои не е можно да се врати атомот во првобитната состојба дури и по реставрацијата.

Сорти

На овој моментПостојат повеќе од триесет видови отстапувања во генскиот базен на живиот организам и генотипот кои предизвикуваат мутации. Некои се сосема безбедни и не се манифестираат на никаков начин надворешно, т.е. не доведуваат до внатрешни и надворешни деформитети, така што живиот организам не чувствува непријатност. Други, напротив, се придружени со тешка непријатност.

За да разберете што се мутации, треба да се запознаете со мутагената класификација, групирана според причините за дефекти:

генетски и соматски, кои се разликуваат во типологијата на клетките кои претрпеле промени. Соматскиот е карактеристичен за клетките на цицачите. Тие можат да се пренесат исклучиво со наследство (на пример, различни бои на очите). Неговото формирање се случува во утробата на мајката. Генетска мутацијакарактеристични за растенијата и безрбетниците. Тоа е предизвикано од негативни фактори на животната средина. Пример за манифестација е печурките што се појавуваат на дрвјата итн.;

нуклеарносе однесуваат на мутации врз основа на локацијата на клетките кои претрпеле промени. Ваквите опции не можат да се третираат, бидејќи самата ДНК е директно засегната. Вториот тип на мутација е цитоплазматичен (или атавизам). Тоа влијае на сите течности кои комуницираат со клеточното јадро и самите клетки. Таквите мутации се лекуваат;

експлицитни (природни) и индуцирани (вештачки).Појавата на првата ненадејно и без видливи причини. Вторите се поврзани со неуспех на физички или хемиски процеси;

генски и геномски, кои се разликуваат по нивната сериозност. Во првата варијанта, промените се однесуваат на нарушувања кои ја менуваат низата на нуклеотидната структура во новоформираните ДНК синџири (фенилкетонурија може да се земе како пример).

Во вториот случај има промена во квантитативниот хромозомски сет, а примерот е Даунова болест, Коновалов-Вилсонова болест итн.

Значење

Штетата од мутациите на телото е непобитна, бидејќи не само што влијае на неговиот нормален развој, туку често доведува до смрт. Мутациите не можат да бидат корисни. Ова важи и за случаите на суперсили. Тие се секогаш предуслови за природна селекција, доведуваат до појава на нови видови организми (живи) или до целосно изумирање.

Сега е јасно дека процесите кои влијаат на структурата на ДНК, што доведува до мали или фатални нарушувања, влијаат на нормалниот развој и функционирање на телото.

Чекањето на раѓање на детето е најубавото време за родителите, но и најстрашното. Многу луѓе се загрижени дека бебето може да се роди со какви било пречки, физички или ментални пречки.

Науката не стои, можно е да се провери бебето за развојни абнормалности во раните фази од бременоста. Речиси сите овие тестови можат да покажат дали сè е нормално со детето.

Зошто се случува истите родители да раѓаат сосема различни деца? здраво детеи дете со пречки во развојот? Ова го одредуваат гените. Раѓањето на неразвиено бебе или дете со физички инвалидитет е под влијание на генските мутации поврзани со промените во структурата на ДНК. Ајде да разговараме за ова подетално. Ајде да погледнеме како се случува ова, какви генски мутации постојат и нивните причини.

Што се мутации?

Мутациите се физиолошка и биолошка промена во структурата на клеточната ДНК. Причината може да биде зрачење (за време на бременоста, не може да се направат рендгенски снимки за да се проверат дали има повреди и фрактури), ултравиолетови зраци(долго изложување на сонце за време на бременоста или престој во просторија со вклучени ламби со ултравиолетова светлина). Исто така, таквите мутации може да се наследат од предците. Сите од нив се поделени на типови.

Генски мутации со промени во структурата на хромозомите или нивниот број

Станува збор за мутации во кои се менува структурата и бројот на хромозомите. Хромозомските региони може да испаднат или да се удвојат, да се преселат во нехомологна зона или да свртат сто и осумдесет степени од нормата.

Причините за појава на таква мутација се прекршување на преминувањето.

Генските мутации се поврзани со промени во структурата на хромозомите или нивниот број и се причина сериозни нарушувањаи болести кај бебето. Таквите болести се неизлечиви.

Видови на хромозомски мутации

Севкупно, постојат два типа на главни хромозомски мутации: нумерички и структурни. Анеуплоидијата е вид на хромозомски број, односно кога генските мутации се поврзани со промена на бројот на хромозоми. Ова е појава на дополнителни или неколку од вторите, или губење на некој од нив.

Генските мутации се поврзани со промени во структурата кога хромозомите се кршат и подоцна се обединуваат, со што се нарушува нормалната конфигурација.

Видови нумерички хромозоми

Врз основа на бројот на хромозоми, мутациите се поделени на анеуплоиди, односно типови. Ајде да ги погледнеме главните и да ја дознаеме разликата.

• трисомија

Трисомија е појава на дополнителен хромозом во кариотипот. Најчеста појава е појавата на дваесет и првиот хромозом. Предизвикува Даунов синдром или, како што се нарекува и оваа болест, трисомија на дваесет и првиот хромозом.

Синдромот Патау се открива на тринаесеттиот, а на осумнаесеттиот хромозом се дијагностицира.Сето тоа се автосомни трисомии. Другите трисомии не се остварливи; тие умираат во утробата и се губат за време на спонтани абортуси. Оние лица кои развиваат дополнителни полови хромозоми (X, Y) се остварливи. Клиничка манифестацијаИма многу малку такви мутации.

Генските мутации поврзани со промените во бројот се јавуваат според одредени причини. Трисомијата најчесто може да се појави за време на дивергенција во анафазата (мејоза 1). Резултатот од ова несовпаѓање е дека двата хромозома завршуваат само во една од двете ќерки ќерки, а втората останува празна.

Поретко, може да се појави недисјункција на хромозомите. Овој феномен се нарекува нарушување во дивергенцијата на сестринските хроматиди. Се јавува во мејозата 2. Токму тоа е случај кога два целосно идентични хромозоми се сместуваат во една гамета, предизвикувајќи трисомски зигот. Недисјункција се јавува во раните фазипроцесот на дробење на јајце клетка што е оплодена. Така, се појавува клон на мутантни клетки, кој може да покрие поголем или помал дел од ткивото. Понекогаш се манифестира клинички.

Многу луѓе го поврзуваат дваесет и првиот хромозом со возраста на бремената жена, но овој фактор е до денеснема јасна потврда. Причините зошто хромозомите не се одвојуваат остануваат непознати.

• моносомија

Моносомија е отсуство на каква било автосома. Ако тоа се случи, тогаш во повеќето случаи фетусот не може да се донесе до крај, а предвременото раѓање се јавува во раните фази. Исклучок е моносомијата поради дваесет и првиот хромозом. Причината зошто се јавува моносомија може да биде или недисјункција на хромозомот или губење на хромозом за време на неговиот пат до клетката во анафаза.

На половите хромозоми, моносомијата доведува до формирање на фетус со XO кариотип. Клиничката манифестација на овој кариотип е Тарнеров синдром. Во осумдесет проценти од случаите од сто, појавата на моносомија на Х-хромозомот се јавува поради повреда на мејозата на таткото на детето. Ова се должи на недисјункцијата на Х и Y хромозомите. Во основа, фетусот со XO кариотип умира во утробата.

Врз основа на половите хромозоми, трисомијата е поделена на три вида: 47 XXY, 47 XXX, 47 XYY. е трисомија 47 XXY. Со таков кариотип, шансите да се роди дете се педесет и педесет. Причината за овој синдром може да биде недисјункција на Х хромозомите или недисјункција на X и Y сперматогенезата. Вториот и третиот кариотип може да се појават само кај една од илјада бремени жени, тие практично не се појавуваат и во повеќето случаи специјалистите ги откриваат сосема случајно.

• полиплоидија

Ова се генски мутации поврзани со промени во хаплоидниот сет на хромозоми. Овие сетови може да се тројно или четирикратно. Триплоидијата најчесто се дијагностицира само откако ќе се случи спонтан абортус. Имало неколку случаи кога мајка успеала да носи вакво бебе, но сите починале пред да стигнат стар еден месец. Механизмите на генски мутации во случај на триплодија се одредуваат со целосна дивергенција и недивергенција на сите хромозомски множества на женски или машки герминативни клетки. Како механизам може да послужи и двојното оплодување на едно јајце. Во овој случај, се јавува дегенерација на плацентата. Оваа дегенерација се нарекува хидатидиформна бенка. Како по правило, ваквите промени доведуваат до развој на ментални и физиолошки нарушувања кај бебето и прекинување на бременоста.

Кои генски мутации се поврзани со промените во структурата на хромозомот

Структурните промени во хромозомите се последица на кршење (уништување) на хромозомот. Како резултат на тоа, овие хромозоми се поврзани, нарушувајќи го нивниот претходен изглед. Овие модификации можат да бидат неурамнотежени или избалансирани. Урамнотежените немаат вишок или недостаток на материјал и затоа не се манифестираат. Тие можат да се појават само во случаи кога имало ген на местото на уништување на хромозомот кој е функционално важен. Урамнотежениот сет може да произведе неурамнотежени гамети. Како резултат на тоа, оплодувањето на јајцето со таква гамета може да предизвика појава на фетус со неурамнотежен хромозомски сет. Со таков сет, кај фетусот се јавуваат голем број развојни дефекти и се појавуваат тешки видови патологија.

Видови структурни модификации

Генските мутации се случуваат на ниво на формирање на гамети. Невозможно е да се спречи овој процес, исто како што е невозможно однапред да се знае дали може да се случи. Постојат неколку видови на структурни модификации.

• бришења

Оваа промена се должи на губење на дел од хромозомот. По таквата пауза, хромозомот станува пократок, а неговиот отсечен дел се губи при понатамошна клеточна делба. Интерстицијални бришења се кога еден хромозом е скршен на неколку места одеднаш. Таквите хромозоми обично создаваат неодржлив фетус. Но, има и случаи кога бебињата преживеале, но поради овој сет на хромозоми имале Волф-Хиршхорн синдром, „плач на мачка“.

• дупликати

Овие генски мутации се случуваат на ниво на организација на двојни делови на ДНК. Во принцип, дуплирањето не може да предизвика патологии како што се бришења.

• транслокации

Транслокацијата се јавува поради пренос на генетски материјал од еден во друг хромозом. Ако се случи прекин истовремено во неколку хромозоми и тие разменуваат сегменти, тогаш ова станува причина за реципрочна транслокација. Кариотипот на таквата транслокација има само четириесет и шест хромозоми. Самата транслокација се открива само преку детална анализа и проучување на хромозомот.

Промена на нуклеотидната секвенца

Генските мутации се поврзани со промени во нуклеотидната низа кога тие се изразени во модификации во структурите на одредени делови од ДНК. Според последиците, ваквите мутации се поделени на два вида - без поместување на рамката за читање и со поместување. За да ги знаете точно причините за промените во деловите на ДНК, треба да го разгледате секој тип посебно.

Мутација без поместување на рамката

Овие генски мутации се поврзани со промени и замени на нуклеотидни парови во структурата на ДНК. Со такви замени, должината на ДНК не се губи, но амино киселините може да се изгубат и да се заменат. Постои можност структурата на протеинот да се зачува, ова ќе послужи Да ги разгледаме детално двете опции за развој: со и без замена на амино киселините.

Мутација на супституција на амино киселини

Замената на аминокиселинскиот остаток во полипептидите се нарекува погрешни мутации. Во молекулата на човечкиот хемоглобин има четири синџири - два „а“ (се наоѓа на шеснаесеттиот хромозом) и два „б“ (кодирани на единаесеттиот хромозом). Ако „б“ е нормален ланец и содржи сто четириесет и шест остатоци од аминокиселини, а шестиот е глутамин, тогаш хемоглобинот ќе биде нормален. Во овој случај, глутаминската киселина треба да биде кодирана од тројката ГАА. Ако, поради мутација, ГАА се замени со ГТА, тогаш наместо глутаминска киселина, во молекулата на хемоглобинот се формира валин. Така наместо нормален хемоглобин HbA ќе се појави друг хемоглобин HbS. Така, замена на една амино киселина и еден нуклеотид ќе предизвика сериозна сериозна болест - српеста анемија.

Оваа болест се манифестира со фактот дека црвените крвни зрнца добиваат облик на срп. Во оваа форма, тие не се во можност правилно да доставуваат кислород. Ако на клеточно ниво хомозиготите ја имаат формулата HbS/HbS, тогаш тоа доведува до смрт на детето во самиот рано детство. Ако формулата е HbA/HbS, тогаш црвените крвни зрнца имаат слаб облик на промена. Ваквата слаба промена има корисен квалитет - отпорност на телото на маларија. Во оние земји каде што постои опасност од заразување со маларија исто како и во Сибир од настинка, оваа промена има корисен квалитет.

Мутација без замена на аминокиселини

Нуклеотидните замени без размена на аминокиселини се нарекуваат сеизменза мутации. Ако во делот ДНК што го кодира синџирот „б“ се појави замена на ГАА со ГАГ, тогаш поради фактот што е во вишок, не може да се случи замена на глутаминска киселина. Структурата на синџирот нема да се менува, нема да има модификации во црвените крвни зрнца.

Мутации на поместување на рамката

Ваквите генски мутации се поврзани со промени во должината на ДНК. Должината може да стане пократка или подолга во зависност од губењето или додавањето на нуклеотидни парови. Така, целата структура на протеинот ќе биде целосно променета.

Може да се појави интрагенска супресија. Овој феномен се јавува кога има две мутации кои се компензираат една со друга. Ова е моментот на додавање на нуклеотиден пар откако еден е изгубен, и обратно.

Глупости мутации

Ова посебна групамутации. Се јавува ретко и вклучува појава на стоп-кодони. Ова може да се случи и кога се губат или додаваат парови на нуклеотиди. Кога се појавуваат стоп-кодони, синтезата на полипептид целосно запира. Така може да се формираат нулти алели. Ниту еден од протеините нема да одговара на ова.

Постои такво нешто како интергенска супресија. Ова е феномен каде мутациите на некои гени ги потиснуваат мутациите кај други.

Дали се откриваат промени за време на бременоста?

Во повеќето случаи може да се утврдат генски мутации поврзани со промени во бројот на хромозоми. За да се открие дали фетусот има развојни дефекти и патологии, скрининг се пропишува во првите недели од бременоста (од десет до тринаесет недели). Ова е серија едноставни прегледи: земање крв од прст и вена, ултразвук. При ултразвучен преглед, фетусот се испитува во согласност со параметрите на сите екстремитети, носот и главата. Овие параметри, кога силно не се во согласност со нормите, укажуваат на тоа дека бебето има развојни дефекти. Оваа дијагноза се потврдува или побива врз основа на резултатите од тестот на крвта.

Исто така, идните мајки, чии бебиња може да развијат мутации на генско ниво кои се наследени, исто така се под строг лекарски надзор. Односно, тоа се оние жени кај чии роднини имало случаи на раѓање на дете со ментална или физички абнормалности, идентификувани Даунов синдром, Патау синдром и други генетски болести.

Мутациите кои настануваат под влијание на посебни влијанија - јонизирачко зрачење, хемикалии, температурни фактори итн. - се нарекуваат индуцирани. За возврат, мутациите кои настануваат без намерно влијание, под влијание на фактори на животната средина или како резултат на биохемиски и физиолошки промени во телото се нарекуваат спонтани. .

Терминот „мутација“ беше воведен во 1901 година од Г. де Врис, кој опиша спонтани мутации во еден од растителните видови. . Фреквенција спитаавото. генските мутации се мали и обично се бројни во единици, поретко во десетици и многу ретко во стотици случаи на 1 милион гамети (кај пченката, фреквенцијата на спонтани мутации на различни гени се движи од 0 до 492 на 10 6 гамети).

Класификација на мутации. Во зависност од природата на промените што се случуваат во генетскиот апарат на телото, мутациите се делат на генски (точки), хромозомски и геномски.

Генски мутации. Генските мутации го сочинуваат најважниот и најголемиот дел од мутациите. Тие претставуваат постојани променипоединечни гени и настануваат како резултат на замена на една или повеќе азотни бази во структурата на ДНК со други, губење или додавање на нови бази, што доведува до нарушување на редоследот на читање на информациите.Како резултат на тоа се случува промена во синтезата на протеините, што пак предизвикува појава на нови или променети карактеристики. Генските мутации предизвикуваат промена на особина во различни насоки, што доведува до силни или слаби промени во морфолошките, биохемиските и физиолошките својства.

Кај бактериите, на пример, генските мутации најчесто влијаат на карактеристиките како што се обликот и. бојата на колониите, стапката на нивната поделба, способноста за ферментирање на различни шеќери, отпорност на антибиотици, сулфонамиди и др. лекови, реакција на температурни влијанија, подложност на инфекција од бактериофаги, голем број биохемиски карактеристики.

Еден од видовите на генски мутации е повеќекратен алелизам, сово кои не се појавуваат две форми на еден ген (доминантна и рецесивна), туку цела низа мутации на овој ген, предизвикувајќи различни промениособина контролирана од овој ген. На пример, во Drosophila постои позната серија од 12 алели кои произлегуваат од мутации на истиот ген што ја одредува бојата на очите. Низа повеќекратни алели претставуваат гени кои ја одредуваат бојата на крзното кај зајаците и разликата во крвните групи налице, итн.

Хромозомски мутации. Мутациите од овој тип, наречени и хромозомски преуредувања или аберации, се јавуваат како резултат на значителни промени во структурата на хромозомите. Механизмот за појава на хромозомски преуредувања се хромозомските паузи настанати при мутагена изложеност, последователно губење на некои фрагменти и повторно обединување на преостанатите делови од хромозомот во различен редослед во споредба со нормалниот хромозом. Хромозомските преуредувања може да се детектираат со помош на светлосен микроскоп. Главните се: недостиг, поделби, дуплирање, инверзии, транслокации и транспозиции.

Недостатоци наречени преуредувања на хромозомите поради губење на терминален фрагмент. Во овој случај, хромозомот станува скратен и губи дел од гените содржани во изгубениот фрагмент. Изгубениот дел од хромозомот се отстранува надвор од јадрото за време на мејозата,

Бришење - исто така губење на дел од хромозомот, но не на терминалниот фрагмент, туку на неговиот среден дел. Ако изгубената област е многу мала и не носи гени кои во голема мера влијаат на одржливоста на организмот, бришењето само ќе предизвика промена на фенотипот, во некои случаи може да предизвика смрт или сериозни наследна патологија. Бришењето лесно се открива со микроскопско испитување, бидејќи при мејоза, за време на конјугација, дел од нормален хромозом, без хомологен дел во хромозомот со бришењето, формира карактеристична јамка (сл. 89).

На дупликатисе случува дуплирање на некој дел од хромозомот. Имајќи конвенционално означено низата на кои било хромозомски региони како ABC, за време на дуплирањето можеме да го набљудуваме следниов распоред на овие области: А.А.п.н.е., ABC или ABCS.Кога ќе го дуплираме целиот дел што го избравме, ќе изгледа ABCAVS,т.е., цел блок гени е дупликат. Можни се повеќе повторувања на еден дел (ABBBCили ABCAWSAWS),дуплирање не само во соседните, туку и во подалечните делови на истиот хромозом. Во Drosophila, на пример, опишано е осумкратно повторување на еден од деловите на хромозомот. Додавањето дополнителни гени влијае на телото помалку од нивната загуба, така што дупликациите влијаат на фенотипот во помала мера отколку недостатоците и бришењата.

На инверзиисе менува редоследот на гените на хромозомот. Инверзиите се јавуваат како резултат на две паузи на хромозомите, што резултира со

фрагментот е вграден на првобитното место, откако прво се сврте за 180°. Шематски, инверзијата може да се претстави на следниов начин. Во регионот на хромозомот што го носи геномот ABCDEFG, се јавуваат празнини помеѓу гените Аи Б, ЕИ Ф; добиен фрагмент BCDE се превртува и се вградува на првобитното место. Како резултат на тоа, областа што се разгледува ќе ја има структурата AEDCBFG. Бројот на гени не се менува при инверзии, па тие имаат мало влијание врз фенотипот на организмот. Цитолошки, инверзиите лесно се откриваат според нивната карактеристична локација во мејозата во времето на конјугација на хомологните хромозоми.

Транслокации поврзани со размена на делови помеѓу нехомологни хромозоми или прикачување на дел од еден хромозом за хромозомот на нехомологен пар. Транслокациите се откриваат според генетските последици што ги предизвикуваат.

Транспозиција е неодамна откриениот феномен на вметнување на мал фрагмент од хромозом кој носи неколку гени во некој друг дел од хромозомот, т.е. трансфер на дел од гените на друго место во геномот. Механизмот на појава на транспозиции сè уште не е добро проучен, но постојат докази дека се разликува од механизмот на другите хромозомски преуредувања.

Геномски мутации. Полиплоидија.Секој од постоечките видови на живи организми има карактеристичен сет на хромозоми. Тој е константен по број, сите хромозоми од множеството се различни и се претставени еднаш. Овој основен хаплоиден сет на хромозоми на еден организам, содржан во неговите герминативни клетки, е означен со симболот X; соматските клетки обично содржат две хаплоиден сет (2x)и се диплоидни. Ако хромозомите на диплоиден организам, кои се удвоиле во бројот за време на митозата, не се одвојат на две ќерки ќерки и останат во истото јадро, се јавува феномен на повеќекратно зголемување на бројот на хромозоми, наречен полиплоидија.

Автополиплоидија. Полиплоидните форми може да имаат 3 главни групи на хромозоми (триплоидни), 4 (тетраплоидни), 5 (пентаплоидни), 6 (хексаплоидни) или повеќе хромозоми. Полиплоидите со повеќекратни повторувања на истиот основен сет на хромозоми се нарекуваат автополиплоидни. се јавуваат автополиплоидиили како резултат на поделба на хромозомите без последователна клеточна делба, или поради учество во оплодувањето на герминативните клетки со ненамален број на хромозоми, или за време на фузија на соматски клетки или нивните јадра. Во експериментите, ефектот на полиплоидизација се постигнува со дејство на температурни шокови (висока или ниска температура) или со изложување на голем број хемикалии, меѓу кои најефикасни се алкалоидите колхицин, аценафтен и лекови. Во двата случаи, митотичкото вретено е блокирано и како резултат на тоа, хромозомите кои се удвоиле за време на митозата не се делат на две нови клетки и ги обединуваат во едно јадро.

Полиплоидна серија. Основен број на хромозоми Xна различни видовирастенијата се разликуваат, но во рамките на истиот род видовите често имаат хромозомски број кој е повеќекратен од X,ја формираат таканаречената полиплоидна серија. Во пченицата, на пример, каде X= 7, познати се видови кои имаат 2x, 4x и 6x хромозомски броеви. Розата, каде што основниот број е исто така 7, има полиплоидна серија, различни типовикои ги содржат 2x, 3 x, 4 x, 5x, 6x, 8x.Полиплоидните серии на компири се претставени со видови со 12, 24, 36, 48, 60, 72, 96, 108 и 144 хромозоми (x = 12).

Автополиплоидијата е вообичаена главно кај растенијата, бидејќи кај животните предизвикува нарушување во механизмот на определување на хромозомскиот пол.

Дистрибуција во природата. Поради нивната вродена поширока реакциона норма, полиплоидните растенија полесно се прилагодуваат на неповолните услови на животната средина, полесно поднесуваат температурни флуктуации и суша, што дава предности во населувањето на високопланинските и северните региони. Значи, во северните географски широчини тие се до 80 % сите вообичаени видови таму. Бројот на полиплоидни видови нагло се менува за време на преминот од високите планински предели на Памир со екстремно суровата клима до поповолните услови на Алтај и алпските ливади на Кавказ. Меѓу проучуваните житни култури, процентот на полиплоидни видови во Памир е 90%, во Алтај - 72%, во Кавказ - само 50%.

Карактеристики на биологијата и генетиката. Полиплоидните растенија се карактеризираат со зголемување на големината на клетките, како резултат на што сите нивни органи - лисја, стебла, цвеќиња, плодови, корени - се поголеми. Поради специфичниот механизам на дивергенција на хромозомите во полиплоидите при вкрстување, фенотипско расцепување В Ф 2 е 35:1.

Како резултат на далечна хибридизација и последователно удвојување на бројот на хромозоми, во хибридите се јавуваат полиплоидни форми, кои содржат две или повеќе повторувања на различни групи на хромозоми и т.н. алополиплоиди.

Во некои случаи, полиплоидните растенија имаат намалена плодност, што е поврзано со нивното потекло и карактеристиките на мејозата. Во полиплоидите со парен број на геноми, за време на мејозата, хомологните хромозоми често се конјугираат во парови, или неколку парови заедно, без да се наруши напредокот на мејозата. Ако еден или повеќе хромозоми не најдат парови во мејозата и не учествуваат во конјугација, се формираат гамети со неурамнотежен број на хромозоми, што доведува до нивна смрт и нагло намалување на плодноста на полиплоидите. Уште поголеми нарушувања се јавуваат кај мејозата кај полиплоидите со непарен број на множества. Кај алополиплоидите, кои настанале од хибридизација на два вида и имаат два родителски генома, при конјугација секој хромозом наоѓа партнер меѓу хромозомите на својот вид.Полиплоидијата игра голема улога во еволуцијата на растенијата и се користи во практиката на размножување.