Mutasyonel değişkenliğin özellikleri. Mutasyon türleri

Zararlı genler nasıl ortaya çıkıyor?

Her ne kadar genlerin ana özelliği, birçok özelliğin ebeveynlerden çocuklara kalıtsal aktarımının gerçekleşmesi nedeniyle kendini doğru şekilde kopyalaması olsa da, bu özellik mutlak değildir. Genetik materyalin doğası ikilitir. Genler aynı zamanda değişme ve yeni özellikler kazanma yeteneğine de sahiptir. Bu tür gen değişikliklerine mutasyon denir. Canlı maddenin evrimi ve yaşam formlarının çeşitliliği için gerekli değişkenliği yaratan da gen mutasyonlarıdır. Mutasyonlar vücudun herhangi bir hücresinde meydana gelir, ancak yalnızca germ hücrelerindeki genler yavrulara aktarılabilir.

Mutasyonların nedenleri, her organizmanın yaşam boyunca etkileşime girdiği birçok çevresel faktörün, genlerin ve kromozomların bir bütün olarak kendi kendine üreme sürecinin katı düzenini bozarak kalıtımda hatalara yol açabilmesidir. Deneyler mutasyonlara neden olan şu faktörleri ortaya koymuştur: iyonlaştırıcı radyasyon, kimyasallar ve sıcaklık. Açıkçası, tüm bu faktörler doğal insan ortamında mevcuttur (örneğin, doğal arka plan radyasyonu, kozmik radyasyon). Mutasyonlar her zaman tamamen yaygın bir doğa olayı olarak var olmuştur.

Temel olarak genetik materyalin aktarımındaki hatalar olan mutasyonlar, doğası gereği rastgele ve yönsüzdür, yani hem faydalı hem de zararlı olabilirler ve vücut için nispeten nötr olabilirler.

Yararlı mutasyonlar evrim sürecinde sabitlenir ve Dünya üzerindeki yaşamın ilerleyen gelişiminin temelini oluşturur; canlılığı azaltan zararlı mutasyonlar ise adeta madalyonun diğer yüzüdür. Tüm çeşitlilikleriyle kalıtsal hastalıkların temelini oluştururlar.

İki tür mutasyon vardır:

• genetik (moleküler düzeyde)
• ve kromozomal (kromozomların sayısını veya yapısını değiştirerek hücresel Seviye)

Her ikisine de aynı faktörler neden olabilir.

Mutasyonlar ne sıklıkla meydana gelir?
Hasta bir çocuğun ortaya çıkması sıklıkla yeni bir mutasyonla mı ilişkilendirilir?

Mutasyonlar çok sık meydana gelirse, canlı doğadaki değişkenlik kalıtıma üstün gelir ve istikrarlı yaşam formları var olmaz. Mantık açıkça mutasyonların nadir olaylar olduğunu, en azından ebeveynlerden çocuklara aktarıldığında genlerin özelliklerini koruma olasılığından çok daha nadir olduğunu belirtir.

Bireysel insan genleri için gerçek mutasyon oranı ortalama 1:105 ila 1:108 arasındadır. Bu, her nesilde yaklaşık milyon germ hücresinden birinin yeni bir mutasyon taşıdığı anlamına gelir. Ya da diğer bir deyişle, her ne kadar bu bir basitleştirme olsa da, normal gen aktarımındaki her milyon vakaya karşılık bir mutasyon vakası bulunduğunu söyleyebiliriz. Önemli olan şu ki, şu veya bu yeni mutasyon bir kez ortaya çıktıktan sonra sonraki nesillere aktarılabilir, yani kalıtım mekanizması tarafından sabitlenebilir, çünkü geni orijinal durumuna döndüren ters mutasyonlar da aynı derecede nadirdir.

Popülasyonlarda, tüm hastalar arasında mutantların ve ebeveynlerinden zararlı bir geni miras alanların (segregantlar) sayısının oranı, hem kalıtımın türüne hem de yavru bırakma yeteneklerine bağlıdır. Klasik resesif hastalıklarda, zararlı bir mutasyon, aynı zararlı genin iki taşıyıcısı evlenene kadar birçok sağlıklı taşıyıcı nesli boyunca fark edilmeden aktarılabilir ve daha sonra hasta bir çocuğun doğumunun hemen hemen her vakası, bir mirasla değil kalıtımla ilişkilendirilir. yeni mutasyon.

Baskın hastalıklarda mutantların oranı ters ilişki Hastaların doğurganlığı hakkında. Bir hastalığın erken ölüme yol açması ya da hastaların çocuk sahibi olamamasına yol açması durumunda, hastalığın ebeveynlerden geçmesinin imkansız olduğu açıktır. Hastalık yaşam beklentisini veya çocuk sahibi olma yeteneğini etkilemiyorsa, tam tersine, kalıtsal vakalar baskın olacak ve yeni mutasyonlar kıyaslandığında nadir olacaktır.

Örneğin sosyal ve kültürel farklılıklara göre cüceliğin bir şekli (baskın akondroplazi) ile biyolojik nedenler Cücelerin üreme oranı ortalamanın oldukça altındadır; bu nüfus grubunun diğerlerine göre yaklaşık 5 kat daha az çocuğu vardır. Ortalama üreme faktörünü 1 olarak normal alırsak cüceler için bu 0,2'ye eşit olacaktır. Bu, her nesildeki hastaların %80'inin yeni bir mutasyonun sonucu olduğu ve hastaların yalnızca %20'sinin cüceliği ebeveynlerinden miras aldığı anlamına gelir.

Genetik olarak cinsiyete bağlı kalıtsal hastalıklarda, hasta erkek çocuklar ve erkekler arasındaki mutantların oranı da hastaların göreceli doğurganlığına bağlıdır; ancak burada, hastaların çocuk bırakmadığı hastalıklarda bile, anneden kalma vakaları her zaman baskın olacaktır. hiç de. Bu tür ölümcül hastalıklarda yeni mutasyonların maksimum oranı vakaların 1/3'ünü geçmez, çünkü erkekler tüm popülasyonun X kromozomlarının tam olarak üçte birini oluşturur ve bunların üçte ikisi kural olarak kadınlarda görülür. , sağlıklılar.

Eğer alırsam mutasyona sahip bir çocuğum olabilir mi? artan doz radyasyon?

Çevre kirliliğinin hem kimyasal hem de radyoaktif olumsuz sonuçları yüzyılın sorunudur. Genetikçiler, mesleki tehlikelerden, kazalar sonucu çevresel durumun bozulmasına kadar çok çeşitli konularda bununla istediğimiz kadar nadir karşılaşmıyorlar. nükleer enerji santralleri. Ve örneğin Çernobil trajedisinden sağ kurtulan insanların endişesi anlaşılabilir.

Çevre kirliliğinin genetik sonuçları aslında kalıtsal hastalıklara yol açan zararlı olanlar da dahil olmak üzere mutasyonların sıklığındaki artışla ilişkilidir. Ancak bu sonuçlar, neyse ki, en azından şu aşamada insanlığın genetik yozlaşması tehlikesinden söz edecek kadar felaket değil. Ayrıca sorunu belirli bireyler ve aileler açısından ele alırsak, radyasyon veya mutasyon sonucu diğer zararlı etkilerden dolayı hasta bir çocuk sahibi olma riskinin hiçbir zaman yüksek olmadığını rahatlıkla söyleyebiliriz.

Mutasyonların sıklığı artsa da yüzde onda birini, hatta yüzde birini aşacak kadar değil. Her durumda, herhangi bir kişi için, hatta mutajenik faktörlerin belirgin etkilerine maruz kalanlar için bile risk, Olumsuz sonuçlar yavrular için, atalardan miras alınan patolojik genlerin taşınmasıyla ilişkili tüm insanların doğasında bulunan genetik riskten çok daha azdır.

Ek olarak, tüm mutasyonlar hastalık şeklinde anında tezahür etmeye yol açmaz. Çoğu durumda, bir çocuk ebeveynlerinden birinden yeni bir mutasyon alsa bile tamamen sağlıklı doğar. Sonuçta mutasyonların önemli bir kısmı resesiftir, yani taşıyıcılarda zararlı etkilerini göstermezler. Ve başlangıçta her iki ebeveynin de normal genlerine sahip bir çocuğun hem babadan hem de anneden aynı yeni mutasyonu aldığı neredeyse hiçbir durum yoktur. Böyle bir olayın gerçekleşme olasılığı o kadar ihmal edilebilir ki, Dünya nüfusunun tamamı bunu fark etmeye yetmiyor.

Bundan da şu sonuç çıkıyor tekrar meydana gelme Aynı ailede mutasyon oluşması neredeyse imkansızdır. Dolayısıyla sağlıklı ebeveynlerin dominant mutasyona sahip hasta bir çocuğu varsa, onların diğer çocuklarının, yani hastanın erkek ve kız kardeşlerinin de sağlıklı olması gerekir. Ancak hasta bir çocuğun çocuğuna hastalığı kapma riski klasik kurallara göre %50 olacaktır.

Olağan miras kurallarından sapmalar var mı ve bunlar neyle bağlantılı?

Evet var. Bir istisna olarak - bazen hemofili hastası kadınların ortaya çıkması gibi nadir olmasından dolayı. Daha sık meydana gelirler, ancak her durumda sapmalar vücuttaki genler arasındaki karmaşık ve çok sayıda ilişkiden ve bunların çevreyle etkileşiminden kaynaklanır. Aslında istisnalar genetiğin aynı temel yasalarını yansıtır, ancak daha karmaşık bir düzeyde.

Örneğin, baskın olarak kalıtsal hastalıkların çoğu, ciddiyetlerindeki güçlü değişkenlik ile karakterize edilir; öyle ki, bazen patolojik genin taşıyıcısında hastalığın semptomları tamamen yok olabilir. Bu olguya eksik gen penetrasyonu denir. Bu nedenle, baskın hastalıkları olan ailelerin soyağaçlarında, hem hasta atalara hem de hasta torunlara sahip olan genin bilinen taşıyıcıları pratikte sağlıklı olduğunda, bazen nesil atlama olarak adlandırılan durumlarla karşılaşılır.

Bazı durumlarda, bu tür taşıyıcıların daha kapsamlı bir incelemesi, minimal düzeyde olsa da silinmiş ancak oldukça kesin belirtiler ortaya çıkarmaktadır. Ancak aynı zamanda, belirli bir kişide bulunduğuna dair açık genetik kanıtlara rağmen, elimizdeki yöntemlerin patolojik genin herhangi bir belirtisini tespit etmekte başarısız olduğu da oluyor.

Bu olgunun nedenleri henüz yeterince araştırılmamıştır. Mutant bir genin zararlı etkisinin diğer genler veya çevresel faktörler tarafından değiştirilebileceğine ve telafi edilebileceğine inanılmaktadır, ancak bazı hastalıklarda bu tür modifikasyon ve telafinin spesifik mekanizmaları belirsizdir.

Ayrıca bazı ailelerde resesif hastalıkların art arda birkaç nesil boyunca aktarıldığı ve böylece baskın olanlarla karıştırılabileceği de olur. Hastalar aynı hastalık için gen taşıyıcılarıyla evlenirse, çocuklarının yarısı da genin "çift dozunu" miras alır; bu, hastalığın kendini göstermesi için gerekli bir durumdur. Aynı şey sonraki nesillerde de gerçekleşebilir, ancak bu tür "kazacılık" yalnızca birden fazla akraba evliliğinde ortaya çıkar.

Son olarak, özelliklerin baskın ve resesif olarak bölünmesi mutlak değildir. Bazen bu bölünme tamamen keyfidir. Aynı gen bazı durumlarda baskın, bazılarında ise resesif kabul edilebilir.

İnce araştırma yöntemlerini kullanarak eylemi tanımak genellikle mümkündür. çekinik gen tamamen sağlıklı taşıyıcılarda bile heterozigot bir durumda. Örneğin, heterozigot durumdaki orak hücre hemoglobin geni, insan sağlığını etkilemeyen orak şeklindeki kırmızı kan hücrelerine neden olur, ancak homozigot durumda ciddi bir hastalığa - orak hücre anemisine yol açar.

Gen ve kromozomal mutasyonlar arasındaki fark nedir?
Kromozomal hastalıklar nelerdir?

Kromozomlar, daha karmaşık hücresel düzeydeki genetik bilginin taşıyıcılarıdır. Kalıtsal hastalıklar germ hücrelerinin oluşumu sırasında ortaya çıkan kromozomal kusurlardan da kaynaklanabilir.

Her kromozom, katı bir doğrusal dizide yer alan kendi gen setini içerir, yani belirli genler, tüm insanlarda yalnızca aynı kromozomlarda değil, aynı zamanda bu kromozomların aynı bölümlerinde de bulunur.

Vücudun normal hücreleri kesin olarak tanımlanmış sayıda eşleştirilmiş kromozom içerir (dolayısıyla içerdikleri genlerin eşleşmesi). İnsanlarda cinsiyet hücreleri dışındaki her hücrede 23 çift (46) kromozom vardır. Seks hücreleri (yumurta ve sperm) 23 eşleşmemiş kromozom içerir - tek bir kromozom ve gen seti, çünkü eşleştirilmiş kromozomlar hücre bölünmesi sırasında ayrılır. Döllenme sırasında, sperm ve yumurta birleştiğinde, bir hücreden bir fetüs - bir embriyo - gelişir (şimdi tam bir çift kromozom ve gen setine sahip).

Ancak germ hücrelerinin oluşumu bazen kromozomal “hatalarla” meydana gelir. Bunlar bir hücredeki kromozomların sayısında veya yapısında değişikliklere yol açan mutasyonlardır. Bu nedenle döllenmiş bir yumurta, normla karşılaştırıldığında fazla veya eksik kromozomal materyal içerebilir. Açıkçası, böyle bir kromozomal dengesizlik fetal gelişimde büyük bozukluklara yol açmaktadır. Bu durum kendiliğinden düşük ve ölü doğumlar, kalıtsal hastalıklar ve kromozomal denilen sendromlar şeklinde kendini gösterir.

Kromozomal hastalıkların en ünlü örneği Down hastalığıdır (trizomi - fazladan bir 21. kromozomun ortaya çıkması). Bu hastalığın belirtileri çocuğun görünümüyle kolayca tespit edilir. Bu, yüze Moğol görünümü veren gözlerin iç köşelerindeki deri kıvrımını, büyük bir dili, kısa ve kalın parmakları içerir; dikkatli bir incelemeyle bu tür çocuklarda kalp kusurları, görme ve işitme kusurları ve zeka geriliği de bulunur. .

Neyse ki bu hastalığın ve diğer birçok hastalığın ailede tekrarlanma olasılığı kromozom anormallikleri küçük: Vakaların büyük çoğunluğunda rastgele mutasyonlardan kaynaklanırlar. Ayrıca rastlantısal kromozomal mutasyonların doğurganlık döneminin sonlarında daha sık meydana geldiği bilinmektedir.

Dolayısıyla annelerin yaşı arttıkça yumurta olgunlaşması sırasında kromozomal hata oluşma olasılığı da artmakta ve dolayısıyla bu tür kadınlarda artan risk olan bir çocuğun doğumu kromozom bozuklukları. Tüm yeni doğan çocuklar arasında Down sendromunun genel görülme sıklığı yaklaşık 1:650 ise, genç annelerin (25 yaş ve altı) çocukları için bu oran önemli ölçüde daha düşüktür (1:1000'den az). Bireysel risk 30 yaşında ortalama seviyeye ulaşır, 38 - %0,5 (1:200) yaşında, %39 - 1 (1:100) yaşında daha yüksek olur ve 1:100 yaşında daha yüksektir. 40'ın üzerinde %2-3'e çıkar.

Kromozom anormalliği olan kişiler sağlıklı olabilir mi?

Evet, kromozomların sayısı değil yapısı değiştiğinde, bazı kromozomal mutasyon türleriyle bunu yapabilirler. Gerçek şu ki, ortaya çıktıkları ilk andaki yapısal yeniden düzenlemeler dengeli olabilir - buna kromozomal materyalin fazlalığı veya eksikliği eşlik etmez.

Örneğin, eşleşmemiş iki kromozom, bazen hücre bölünmesi sırasında görülen kromozom kırılmaları sırasında uçları yapışkan hale gelirse ve diğer kromozomların serbest parçalarıyla birbirine yapışırsa, farklı genler taşıyan bölümleri değişebilir. Bu tür değişimler (translokasyonlar) sonucunda hücredeki kromozom sayısı korunur, ancak bu şekilde katı gen eşleşmesi ilkesinin ihlal edildiği yeni kromozomlar ortaya çıkar.

Başka bir translokasyon türü, iki kromozomun neredeyse tamamının “yapışkan” uçları ile birbirine yapıştırılmasıdır. toplam sayısı kromozomal materyal kaybı olmamasına rağmen kromozomlar bir azalır. Böyle bir translokasyonun taşıyıcısı olan bir kişi tamamen sağlıklıdır, ancak sahip olduğu dengeli yapısal yeniden düzenlemeler artık tesadüfi değildir, oldukça doğal olarak yavrularında kromozomal dengesizliğe yol açmaktadır, çünkü önemli kısım bu tür translokasyonların taşıyıcılarının germ hücreleri fazla miktarda veya tam tersine yetersiz kromozomal materyale sahiptir.

Bazen bu tür taşıyıcıların hiç sağlıklı çocukları olamaz (ancak bu tür durumlar oldukça nadirdir). Örneğin, benzer bir kromozomal anomali taşıyıcılarında - iki özdeş kromozom arasındaki translokasyon (örneğin, aynı 21. çiftin uçlarının füzyonu), yumurtaların veya spermlerin% 50'si (taşıyıcının cinsiyetine bağlı olarak) 23 kromozom içerir. çift ​​olan ve geri kalan %50'lik kısım beklenenden daha az bir kromozom içerir. Döllenme sırasında çift kromozomlu hücrelere başka bir 21. kromozom verilecek ve bunun sonucunda Down sendromlu çocuklar doğacaktır. Döllenme sırasında 21. kromozomu eksik olan hücreler, yaşayamayan bir fetusa yol açar ve bu fetus, gebeliğin ilk yarısında kendiliğinden düşük yapar.

Diğer translokasyon türlerinin taşıyıcıları da sağlıklı yavrulara sahip olabilir. Bununla birlikte, yavrularda ciddi gelişimsel patolojilere yol açan kromozomal dengesizlik riski vardır. Yapısal yeniden düzenlemelerin taşıyıcılarının yavruları için bu risk, rastgele yeni mutasyonların bir sonucu olarak ortaya çıkan kromozomal anormallik riskinden önemli ölçüde daha yüksektir.

Translokasyonlara ek olarak, benzer olumsuz sonuçlara yol açan başka türde kromozomların yapısal yeniden düzenlemeleri de vardır. Neyse ki, yüksek patoloji riski taşıyan kromozomal anormalliklerin kalıtımı, yaşamda rastgele kromozomal mutasyonlara göre çok daha az yaygındır. Mutant ve kalıtsal formları arasında kromozomal hastalık vakalarının oranı sırasıyla yaklaşık %95 ve %5'tir.

Kaç tane kalıtsal hastalık zaten biliniyor?
İnsanlık tarihinde sayıları arttı mı, azaldı mı?

Genel biyolojik kavramlara dayanarak, vücuttaki kromozom sayısı ile kromozomal hastalıkların sayısı arasında (ve benzer şekilde gen sayısı ile gen hastalıkları arasında) yaklaşık bir benzerlik beklenebilir. Aslında, spesifik klinik semptomları olan birkaç düzine kromozomal anormallik şu anda bilinmektedir (farklı niceliksel ve farklı özellikler nedeniyle aslında kromozom sayısını aşmaktadır). yapısal değişiklikler aynı kromozom farklı hastalıklara neden olur).

Tek genlerdeki mutasyonların (moleküler düzeyde) neden olduğu bilinen hastalıkların sayısı çok daha fazladır ve 2000'i aşmaktadır. Tüm insan kromozomlarındaki gen sayısının çok daha fazla olduğu tahmin edilmektedir. Birçoğu benzersiz değildir, çünkü farklı kromozomlar üzerinde birden fazla tekrarlanan kopya şeklinde sunulurlar. Ayrıca birçok mutasyon hastalık olarak kendini göstermeyebilir, ancak fetüsün embriyonik ölümüne yol açabilir. Yani gen hastalıklarının sayısı yaklaşık olarak organizmanın genetik yapısına karşılık gelir.

Dünya çapında tıbbi genetik araştırmalarının gelişmesiyle birlikte bilinen kalıtsal hastalıkların sayısı giderek artmakta ve bunların birçoğu artık klasikleşmiş, insanlar tarafından çok uzun zamandır bilinmektedir. Artık genetik literatüründe, çoğuna genellikle kaşiflerinin adını veren yeni vakalar ve kalıtsal hastalık ve sendrom biçimleri hakkında yayınlarda tuhaf bir patlama yaşanıyor.

Her birkaç yılda bir, ünlü Amerikalı genetikçi Victor McKusick, dünya literatür verilerinin bilgisayar analizine dayanarak derlenen kalıtsal özellikler ve insan hastalıkları kataloglarını yayınlıyor. Ve her seferinde, sonraki her baskı, bu tür hastalıkların artan sayısıyla bir öncekinden farklıdır. Bu eğilimin devam edeceği açıktır, ancak bu daha çok kalıtsal hastalıkların tanınmasında ve bunlara eskisinden daha fazla dikkat edilmesinde bir iyileşmeyi yansıtmaktadır. gerçek artış sayıları evrim sürecindedir.

Gen mutasyonları, DNA yapısında ışık mikroskobunda görülemeyen moleküler değişikliklerdir. Gen mutasyonları, lokasyonuna ve canlılık üzerindeki etkisine bakılmaksızın, DNA'nın moleküler yapısındaki her türlü değişikliği içerir. Bazı mutasyonların karşılık gelen proteinin yapısı veya işlevi üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Gen mutasyonlarının bir başka (büyük) kısmı, doğal işlevini yerine getiremeyen kusurlu bir proteinin sentezine yol açar. Çoğu kalıtsal patoloji formunun gelişimini belirleyen gen mutasyonlarıdır.

İnsanlarda en yaygın monogenik hastalıklar şunlardır: kistik fibroz, hemokromatoz, adrenogenital sendrom, fenilketonüri, nörofibromatozis, Duchenne-Becker miyopatileri ve bir dizi başka hastalık. Klinik olarak vücutta metabolik bozuklukların (metabolizma) belirtileri olarak kendilerini gösterirler. Mutasyon şu şekilde olabilir:

1) bir kodondaki bir bazın değiştirilmesinde buna denir yanlış mutasyon(İngilizce'den, yanlış - yanlış, yanlış + lat. sensus - anlam) - bir genin kodlama kısmındaki bir nükleotidin değiştirilmesi, bir polipeptitteki bir amino asidin değiştirilmesine yol açar;

2) kodonlarda bilgi okumanın durmasına yol açacak böyle bir değişiklikte buna sözde saçma mutasyon(Latince olmayan - hayır + sensus - anlam) - bir genin kodlama kısmındaki bir nükleotidin değiştirilmesi, bir sonlandırıcı kodonun (durdurma kodonu) oluşumuna ve çevirinin durmasına yol açar;

3) bilgi okumanın ihlali, okuma çerçevesindeki bir değişiklik, adı verilen çerçeve değiştirme(İngilizce çerçeveden - çerçeve + kaydırma: - kaydırma, hareket), DNA'daki moleküler değişiklikler, polipeptit zincirinin çevirisi sırasında üçlü değişikliklere yol açtığında.

Diğer gen mutasyon türleri de bilinmektedir. Moleküler değişikliklerin türüne bağlı olarak şunlar vardır:

bölüm(Latince silme - yıkımdan), boyutu bir nükleotidden bir gene kadar değişen bir DNA segmenti kaybolduğunda;

kopyalar(Latince kopyadan - ikiye katlama), yani. bir DNA bölümünün bir nükleotidden tüm genlere çoğaltılması veya çoğaltılması;

ters çevirmeler(Latince inversio'dan - ters çevirmek), yani. boyutu iki nükleotidden birkaç gen içeren bir fragmana kadar değişen bir DNA segmentinin 180° dönmesi;

eklemeler(Latince insertio'dan - ek), yani. Boyutları bir nükleotidden bütün bir gene kadar değişen DNA parçalarının yerleştirilmesi.

Bir ila birkaç nükleotidi etkileyen moleküler değişiklikler, nokta mutasyon olarak kabul edilir.

Bir gen mutasyonunun temel ve ayırt edici özelliği, 1) genetik bilgide değişikliğe yol açması, 2) nesilden nesile aktarılabilmesidir.

Gen mutasyonlarının belirli bir kısmı fenotipte herhangi bir değişikliğe yol açmadığından nötr mutasyonlar olarak sınıflandırılabilir. Örneğin genetik kodun dejenerasyonu nedeniyle aynı amino asit, yalnızca bir bazda farklı olan iki üçlü tarafından kodlanabilir. Öte yandan, aynı gen birkaç farklı duruma dönüşebilir (mutasyona uğrayabilir).

Örneğin AB0 sisteminin kan grubunu kontrol eden gen. üç alel vardır: 0, A ve B, bunların kombinasyonları 4 kan grubunu belirler. ABO kan grubu normal insan özelliklerindeki genetik çeşitliliğin klasik bir örneğidir.

Çoğu kalıtsal patoloji formunun gelişimini belirleyen gen mutasyonlarıdır. Bu tür mutasyonların neden olduğu hastalıklara genetik veya monogenik hastalıklar, yani gelişimi bir genin mutasyonuyla belirlenen hastalıklar denir.

Genomik ve kromozomal mutasyonlar

Genomik ve kromozomal mutasyonlar kromozomal hastalıkların nedenleridir. Genomik mutasyonlar, anöploidileri ve yapısal olarak değişmemiş kromozomların ploidisindeki değişiklikleri içerir. Sitogenetik yöntemlerle tespit edilir.

Anöploidi- haploid setin katı değil (2n + 1, 2n - 1, vb.) diploid setteki kromozom sayısında bir değişiklik (azalma - monozomi, artış - trizomi).

Poliploidi- kromozom setlerinin sayısındaki artış, haploid olanın katı (3n, 4n, 5n, vb.).

İnsanlarda poliploidi ve çoğu anöploidi ölümcül mutasyonlardır.

En yaygın genomik mutasyonlar şunları içerir:

trizomi- karyotipte üç homolog kromozomun varlığı (örneğin, Down sendromunda 21. çiftte, Edwards sendromunda 18. çiftte, Patau sendromunda 13. çiftte; cinsiyet kromozomlarında: XXX, XXY, XYY);

monozomi- İki homolog kromozomdan yalnızca birinin varlığı. Herhangi bir otozom için monozomi ile normal gelişim embriyo imkansızdır. İnsanlarda yaşamla uyumlu tek monozomi olan X kromozomundaki monozomi, Shereshevsky-Turner sendromuna yol açmaktadır (45, X0).

Anöploidiye yol açan neden, germ hücrelerinin oluşumu sırasında hücre bölünmesi sırasında kromozomların ayrılmaması veya homolog kromozomlardan birinin direğe hareket sırasında diğer tüm homolog olmayan kromozomların gerisinde kalabileceği anafaz gecikmesi sonucu kromozom kaybıdır. "Ayrılmama" terimi, mayoz veya mitozda kromozomların veya kromatidlerin ayrılmaması anlamına gelir. Kromozomların kaybı mozaikçiliğe yol açabilir. uploid(normal) hücre çizgisi ve diğeri monosomik.

Kromozom ayrışmaması çoğunlukla mayoz sırasında meydana gelir. Normalde mayoz sırasında bölünen kromozomlar bir arada kalır ve anafaz sırasında hücrenin bir kutbuna doğru hareket eder. Böylece biri ek bir kromozoma sahip, diğeri ise bu kromozoma sahip olmayan iki gamet ortaya çıkar. Normal kromozom setine sahip bir gamet, ekstra kromozomlu bir gamet tarafından döllendiğinde trizomi meydana gelir (yani hücrede üç homolog kromozom vardır); bir kromozomu olmayan bir gamet döllendiğinde monozomili bir zigot oluşur. Herhangi bir otozomal (cinsiyet dışı) kromozom üzerinde monosomal bir zigot oluşursa, organizmanın gelişimi, gelişimin en erken aşamalarında durur.

Kromozomal mutasyonlar- Bunlar, genellikle ışık mikroskobu altında görülebilen, bireysel kromozomlardaki yapısal değişikliklerdir. Bir kromozomal mutasyon, çok sayıda (onlarcadan birkaç yüze kadar) gen içerir ve bu da normalde bir değişikliğe yol açar. diploit küme. Kromozomal anormallikler genellikle belirli genlerin DNA dizisini değiştirmese de, genomdaki genlerin kopya sayısındaki değişiklikler, genetik materyalin eksikliği veya fazlalığı nedeniyle genetik dengesizliğe yol açar. İki tane büyük gruplar kromozomal mutasyonlar: intrakromozomal ve interkromozomal.

İntrakromozomal mutasyonlar, bir kromozomdaki anormalliklerdir. Bunlar şunları içerir:

—silmeler(Latince silmeden - yıkım) - kromozomun iç veya terminal bölümlerinden birinin kaybı. Bu, embriyogenezin bozulmasına ve çoklu gelişimsel anomalilerin oluşmasına neden olabilir (örneğin, 5p- olarak adlandırılan 5. kromozomun kısa kolu bölgesindeki bölünme, larinksin az gelişmesine, kalp kusurlarına, geriliğe yol açar) zihinsel gelişim). Bu semptom kompleksi "kedi ağlaması" sendromu olarak bilinir, çünkü hasta çocuklarda gırtlaktaki bir anormallik nedeniyle ağlama bir kedinin miyavlamasına benzer;

—ters çevirmeler(Latince inversio'dan - inversiyon). İki kromozom kırılma noktası sonucunda ortaya çıkan parça 180° döndürülerek orijinal yerine yerleştirilir. Bunun sonucunda sadece genlerin düzeni bozulur;

— kopyalar(Latince duplicatio'dan - ikiye katlama) - bir kromozomun herhangi bir kısmının iki katına çıkması (veya çoğalması) (örneğin, 9. kromozomun kısa kollarından birindeki trizomi, mikrosefali, gecikmiş fiziksel, zihinsel ve entelektüel gelişim dahil olmak üzere birçok kusura neden olur).

En yaygın kromozomal sapmaların kalıpları:
Bölüm: 1 - terminal; 2 - geçiş reklamı. İnversiyonlar: 1 - perisentrik (sentromerin yakalanmasıyla); 2 - parasentrik (bir kromozom kolu içinde)

Kromozomal mutasyonlar veya yeniden düzenleme mutasyonları- homolog olmayan kromozomlar arasında parça değişimi. Bu tür mutasyonlara translokasyonlar denir (Latince tganlardan - için, + lokus - yer). Bu:

İki kromozomun parçalarını değiştirdiği karşılıklı translokasyon;

Bir kromozomun bir parçası diğerine taşındığında karşılıklı olmayan translokasyon;

- “merkezli” füzyon (Robertsonian translokasyonu) - iki akrosentrik kromozomun sentromer bölgelerinde kısa kolların kaybıyla bağlanması.

Kromatitler sentromerlerden çapraz olarak kırıldığında, "kardeş" kromatitler aynı gen setlerini içeren iki farklı kromozomun "ayna" kolları haline gelir. Bu tür kromozomlara izokromozomlar denir. Hem kromozom içi (silmeler, inversiyonlar ve kopyalar) hem de kromozomlar arası (translokasyonlar) sapmalar ve izokromozomlar, mekanik kırılmalar da dahil olmak üzere kromozom yapısındaki fiziksel değişikliklerle ilişkilidir.

Kalıtsal değişkenliğin bir sonucu olarak kalıtsal patoloji

Ortak tür özelliklerinin varlığı, dünyadaki tüm insanları tek bir türde birleştirmemize olanak tanır Homo sapiens. Yine de kalabalıkta tanıdığımız bir kişinin yüzünü tek bakışta kolaylıkla seçebiliyoruz. yabancı insanlar. İnsanların hem gruplar içindeki (örneğin bir etnik grup içindeki çeşitlilik) hem de gruplar arasındaki aşırı çeşitliliği genetik farklılıklarından kaynaklanmaktadır. Şu anda tüm tür içi varyasyonun, doğal seçilim tarafından ortaya çıkan ve sürdürülen farklı genotiplerden kaynaklandığına inanılmaktadır.

Haploid insan genomunun 3.3x10 9 çift nükleotid kalıntısı içerdiği bilinmektedir, bu da teorik olarak 6-10 milyona kadar gene izin verir. Ancak veriler modern araştırma insan genomunun yaklaşık 30-40 bin gen içerdiğini gösteriyor. Tüm genlerin yaklaşık üçte biri birden fazla alele sahiptir, yani polimorfiktirler.

Kalıtsal polimorfizm kavramı, 1940 yılında E. Ford tarafından, en nadir görülenlerin sıklığının tek başına mutasyon olaylarıyla açıklanamadığı durumlarda, iki veya daha fazla farklı formun bir popülasyondaki varlığını açıklamak için formüle edildi. Gen mutasyonu nadir görülen bir olay olduğundan (1x10 6), %1'den fazla olan mutant alelin sıklığı, ancak bu mutasyonun taşıyıcılarının seçici avantajları nedeniyle popülasyonda kademeli olarak birikmesiyle açıklanabilir.

Ayrılan lokusların çokluğu, her birindeki alellerin çokluğu, rekombinasyon olgusu ile birlikte, tükenmez insan genetik çeşitliliği yaratır. Hesaplamalar, tüm insanlık tarihi boyunca genetik tekrarın, yani genetik tekrarın olmadığını, öngörülebilir gelecekte de meydana gelmeyeceğini göstermektedir. Her doğan insan Evrende benzersiz bir olgudur. Genetik yapının benzersizliği, her bir kişide hastalığın gelişiminin özelliklerini büyük ölçüde belirler.

İnsanlık izole edilmiş popülasyon grupları olarak evrimleşmiştir. uzun zamanİklimsel ve coğrafi özellikler, beslenme kalıpları, patojenler, kültürel gelenekler vb. dahil olmak üzere aynı çevresel koşullarda yaşamak. Bu, her biri için özel olan normal alel kombinasyonlarının popülasyonunda konsolidasyona yol açtı; en uygun olanı Çevre koşulları. Habitatın kademeli olarak genişlemesi, yoğun göçler ve insanların yeniden yerleşimi nedeniyle, belirli durumlarda yararlı olan belirli normal genlerin kombinasyonlarının, diğer durumlarda belirli vücut sistemlerinin en iyi şekilde çalışmasını sağlayamadığı durumlar ortaya çıkar. Bu, patolojik olmayan insan genlerinin olumsuz bir kombinasyonunun neden olduğu kalıtsal değişkenliğin bir kısmının, kalıtsal yatkınlığa sahip sözde hastalıkların gelişiminin temeli haline gelmesine yol açmaktadır.

Ayrıca sosyal bir varlık olan insanlarda doğal seçilim, zaman içinde giderek artan sayılarda ilerlemiştir. özel formlar Bu aynı zamanda kalıtsal çeşitliliği de genişletti. Hayvanlar tarafından atılabilecek olanlar korunmuştu ya da tam tersine, hayvanların elinde bulundurdukları kaybolmuştu. Böylece C vitamini ihtiyacının tam olarak karşılanması, evrim sürecinde sentezi katalize eden L-gulonodakton oksidaz geninin kaybına yol açmıştır. askorbik asit. İnsanlık, evrim sürecinde patolojiyle doğrudan bağlantılı olan istenmeyen özellikleri de edinmiştir. Örneğin evrim sürecinde insanlar, difteri toksinine veya çocuk felci virüsüne duyarlılığı belirleyen genler edinmiştir.

Dolayısıyla diğer biyolojik türlerde olduğu gibi insanlarda da, özelliklerde normal değişikliklere yol açan kalıtsal değişkenlik ile kalıtsal hastalıkların ortaya çıkmasına neden olan kalıtsal değişkenlik arasında keskin bir çizgi yoktur. Homo sapiens biyolojik türü haline gelen insan, türünün "makullüğünün" bedelini patolojik mutasyonlar biriktirerek ödüyor gibi görünüyordu. Bu konum, insan popülasyonlarındaki patolojik mutasyonların evrimsel birikimiyle ilgili tıbbi genetiğin ana kavramlarından birinin temelini oluşturur.

Doğal seçilim yoluyla hem korunan hem de azaltılan insan popülasyonlarının kalıtsal değişkenliği, genetik yük olarak adlandırılan şeyi oluşturur.

Bazı patolojik mutasyonlar, popülasyonlarda tarihsel olarak uzun bir süre devam edebilir ve yayılabilir, bu da segregasyon genetik yüküne neden olur; kalıtsal yapıdaki yeni değişikliklerin bir sonucu olarak her nesilde başka patolojik mutasyonlar ortaya çıkar ve mutasyon yükü oluşturur.

Genetik yükün olumsuz etkisi, ölüm oranlarının artması (gametlerin, zigotların, embriyoların ve çocukların ölümü), doğurganlığın azalması (yavruların üremesinin azalması), yaşam beklentisinin azalması, sosyal uyumsuzluk ve sakatlık ile kendini gösterir ve ayrıca tıbbi bakım ihtiyacının artmasına neden olur. .

Terimin kendisi 40'lı yılların sonlarında G. Meller tarafından önerilmiş olsa da, araştırmacıların dikkatini genetik yükün varlığına çeken ilk kişi İngiliz genetikçi J. Hoddane oldu. “Genetik yük” kavramının anlamı aşağıdakilerle ilişkilidir: yüksek derece Bir türün değişen çevre koşullarına uyum sağlayabilmesi için gerekli olan genetik çeşitlilik.

DNA'daki değişiklikler kendiliğinden meydana geldiğinde, canlı organizmalarda çeşitli gelişme ve büyüme patolojilerine neden olduğunda mutasyonlardan söz ederler. Özlerini anlamak için onlara yol açan nedenler hakkında daha fazla bilgi edinmek gerekir.

Genetikçiler, mutasyonların istisnasız gezegendeki tüm organizmaların (canlıların) karakteristik olduğunu ve sonsuza kadar var olduklarını ve bir organizmada bunlardan birkaç yüz tane bulunabileceğini iddia ediyorlar. Bununla birlikte, onları tetikleyen faktörlerin yanı sıra etkilenen gen zinciri tarafından belirlenen şiddet derecesi ve tezahürün doğası bakımından farklılık gösterirler.

Doğal ve yapay olabilirler, yani. laboratuvar koşullarından kaynaklanmaktadır.

En Ortak etkenler Genetikçiler açısından bu tür değişikliklere yol açan faktörler şunlardır:

iyonlaştırıcı radyasyon ve X ışınları. Vücudu etkilemek radyoaktif radyasyon atomlardaki elektron yükünde bir değişiklik eşlik eder. Bu, fiziko-kimyasal ve kimyasal-biyolojik süreçlerin normal seyrinde bozulmaya neden olur;

çok yüksek sıcaklıklar genellikle belirli bir bireyin hassasiyet eşiği aşıldığında değişikliklere neden olur;

Hücreler bölündüğünde, gecikmeler meydana gelebilir ve bunların çok hızlı çoğalması da olumsuz değişiklikler için bir itici güç haline gelir;

DNA'da meydana gelen ve restorasyondan sonra bile atomun orijinal durumuna döndürülmesinin mümkün olmadığı "kusurlar".

Çeşitler

Açık şu an Bir canlının gen havuzunda ve genotipinde mutasyona neden olan otuzdan fazla sapma türü vardır. Bazıları oldukça güvenlidir ve kendilerini hiçbir şekilde dışarıdan göstermezler, ör. iç ve dış deformasyonlara yol açmaz, dolayısıyla canlı organizma rahatsızlık hissetmez. Diğerlerine ise tam tersine ciddi rahatsızlık eşlik ediyor.

Mutasyonların ne olduğunu anlamak için kusurların nedenlerine göre gruplandırılmış mutajenik sınıflandırmayı öğrenmelisiniz:

genetik ve somatik, değişiklik geçiren hücrelerin tipolojisinde farklılık gösterir. Somatik, memeli hücrelerinin karakteristiğidir. Yalnızca kalıtım yoluyla aktarılabilirler (örneğin, farklı göz renkleri). Oluşumu anne rahminde gerçekleşir. Genetik mutasyon Bitkilerin ve omurgasızların karakteristik özelliği. Olumsuz çevresel faktörlerden kaynaklanır. Bir tezahür örneği, ağaçlarda vb. ortaya çıkan mantarlardır;

nükleer değişiklik geçiren hücrelerin konumuna bağlı olarak mutasyonları ifade eder. DNA'nın kendisi doğrudan etkilendiğinden bu tür seçenekler tedavi edilemez. İkinci tip mutasyon sitoplazmiktir (veya atavizmdir). Hücre çekirdeği ve hücrelerin kendisiyle etkileşime giren tüm sıvıları etkiler. Bu tür mutasyonlar tedavi edilebilir;

açık (doğal) ve uyarılmış (yapay).İlkinin aniden ve olmadan ortaya çıkışı görünür nedenler. İkincisi, fiziksel veya kimyasal süreçlerin başarısızlığıyla ilişkilidir;

gen ve genomik, ciddiyetlerine göre farklılık gösterir. Birinci varyantta değişiklikler, yeni oluşan DNA zincirlerindeki nükleotid yapısının dizilişini değiştiren bozukluklarla ilgilidir (örnek olarak fenilketonüri düşünülebilir).

İkinci durumda, niceliksel kromozom setinde bir değişiklik vardır ve örnek olarak Down hastalığı, Konovalov-Wilson hastalığı vb. verilebilir.

Anlam

Mutasyonların vücuda verdiği zarar yadsınamaz çünkü sadece normal gelişimini etkilemekle kalmıyor, aynı zamanda çoğu zaman ölüme de yol açıyor. Mutasyonlar faydalı olamaz. Bu aynı zamanda süper güçlerin durumları için de geçerlidir. Bunlar her zaman için önkoşullardır. Doğal seçilim yeni organizma türlerinin ortaya çıkmasına (yaşayan) veya tamamen yok olmasına yol açabilir.

DNA'nın yapısını etkileyen, küçük veya ölümcül bozukluklara yol açan süreçlerin, vücudun normal gelişimini ve işleyişini etkilediği artık açıktır.

Bir çocuğun doğumunu beklemek ebeveynler için en güzel ama aynı zamanda en korkutucu zamandır. Birçok kişi bebeğin herhangi bir engelli, fiziksel veya zihinsel engelli doğabileceğinden endişe ediyor.

Bilim yerinde durmuyor; hamileliğin erken evrelerinde bebeği gelişimsel anormallikler açısından kontrol etmek mümkündür. Bu testlerin neredeyse tamamı çocukta her şeyin normal olup olmadığını gösterebilir.

Neden aynı ebeveynler tamamen farklı çocuklar doğurabiliyor? sağlıklı çocuk ve engelli bir çocuk? Bu genler tarafından belirlenir. Az gelişmiş bir bebeğin veya fiziksel engelli bir çocuğun doğumu, DNA yapısındaki değişikliklerle ilişkili gen mutasyonlarından etkilenir. Bu konuyu daha detaylı konuşalım. Bunun nasıl gerçekleştiğine, hangi gen mutasyonlarının olduğuna ve nedenlerine bakalım.

Mutasyonlar nelerdir?

Mutasyonlar hücre DNA yapısında meydana gelen fizyolojik ve biyolojik değişikliklerdir. Nedeni radyasyon olabilir (hamilelik sırasında yaralanma ve kırıkları kontrol etmek için röntgen çekilemez), ultraviyole ışınlar(hamilelik sırasında uzun süre güneşe maruz kalmak veya ultraviyole ışık lambaları açık olan bir odada bulunmak). Ayrıca bu tür mutasyonlar atalardan miras alınabilir. Hepsi türlere ayrılmıştır.

Kromozomların yapısında veya sayılarında değişiklik olan gen mutasyonları

Kromozomların yapısının ve sayısının değiştiği mutasyonlardır. Kromozomal bölgeler düşebilir veya iki katına çıkabilir, homolog olmayan bir bölgeye geçebilir veya normdan yüz seksen derece dönebilir.

Böyle bir mutasyonun ortaya çıkmasının nedenleri, geçişin ihlalidir.

Gen mutasyonları, kromozomların yapısındaki veya sayısındaki değişikliklerle ilişkilidir ve bunun nedenidir. ciddi bozukluklar ve bebekteki hastalıklar. Bu tür hastalıklar tedavi edilemez.

Kromozomal mutasyon türleri

Toplamda iki tür ana kromozomal mutasyon vardır: sayısal ve yapısal. Anöploidi, bir tür kromozom sayısıdır, yani gen mutasyonlarının kromozom sayısındaki bir değişiklikle ilişkili olduğu zamandır. Bu, bunlardan bir veya daha fazlasının ortaya çıkması veya herhangi birinin kaybıdır.

Gen mutasyonları, kromozomlar kırıldığında ve daha sonra yeniden birleştiğinde, normal konfigürasyonu bozan yapıdaki değişikliklerle ilişkilidir.

Sayısal kromozom türleri

Mutasyonlar kromozom sayısına göre anöploidilere yani türlerine ayrılır. Ana olanlara bakalım ve farkı bulalım.

• trizomi

Trizomi, karyotipte fazladan bir kromozomun bulunmasıdır. En yaygın olay yirmi birinci kromozomun ortaya çıkmasıdır. Down sendromuna veya bu hastalığa aynı zamanda denildiği gibi yirmi birinci kromozomun trizomisine neden olur.

Patau sendromu on üçüncü kromozomda tespit edilir ve on sekizinci kromozomda teşhis edilir, bunların hepsi otozomal trizomilerdir. Diğer trizomiler yaşayamaz; rahimde ölürler ve spontan düşükler sırasında kaybolurlar. Ek cinsiyet kromozomları (X, Y) geliştiren bireyler yaşayabilir. Klinik belirtiler Bu tür mutasyonlar çok azdır.

Sayıdaki değişikliklerle ilişkili gen mutasyonları aşağıdakilere göre ortaya çıkar: belirli nedenler. Trizomi çoğunlukla anafazdaki ayrışma sırasında (mayoz 1) ortaya çıkabilir. Bu tutarsızlığın sonucu, her iki kromozomun da iki yavru hücreden yalnızca birinde kalması, ikincisinin boş kalmasıdır.

Daha az yaygın olarak kromozom ayrışmaması meydana gelebilir. Bu olaya kardeş kromatidlerin farklılaşmasındaki bozukluk denir. Mayoz 2'de meydana gelir. Bu tam olarak iki tamamen aynı kromozomun bir gamete yerleşerek trizomik bir zigota neden olduğu durumdur. Ayrılmama meydana gelir erken aşamalar döllenmiş bir yumurtanın ezilmesi işlemi. Böylece dokunun daha büyük veya daha küçük bir bölümünü kaplayabilen bir mutant hücre klonu ortaya çıkar. Bazen klinik olarak kendini gösterir.

Birçok kişi yirmi birinci kromozomu hamile bir kadının yaşıyla ilişkilendirir, ancak bu faktör Bugün net bir doğrulaması yok. Kromozomların ayrılmamasının nedenleri hala bilinmiyor.

• monozomi

Monozomi herhangi bir otozomun bulunmamasıdır. Bu gerçekleşirse, çoğu durumda fetüs terme taşınamaz ve erken aşamalarda erken doğum meydana gelir. Bunun istisnası yirmi birinci kromozomdan kaynaklanan monozomidir. Monozominin ortaya çıkmasının nedeni, kromozomun ayrılmaması veya anafazda hücreye giderken bir kromozomun kaybı olabilir.

Cinsiyet kromozomlarında monozomi, XO karyotipli bir fetüsün oluşumuna yol açar. Bu karyotipin klinik belirtisi Turner sendromudur. Yüz vakanın yüzde sekseninde, X kromozomunda monozomi görünümü, çocuğun babasının mayoz bölünmesinin ihlali nedeniyle ortaya çıkar. Bunun nedeni X ve Y kromozomlarının ayrılmamasıdır. Temel olarak, XO karyotipine sahip bir fetüs rahimde ölür.

Cinsiyet kromozomlarına göre trizomi üç tipe ayrılır: 47 XXY, 47 XXX, 47 XYY. trizomi 47 XXY'dir. Böyle bir karyotiple çocuk sahibi olma şansı yüzde ellidir. Bu sendromun nedeni X kromozomlarının ayrılmaması veya X ve Y spermatogenezinin ayrılmaması olabilir. İkinci ve üçüncü karyotipler yalnızca bin hamile kadından birinde ortaya çıkabilir; pratikte görünmezler ve çoğu durumda uzmanlar tarafından tamamen tesadüfen keşfedilir.

• poliploidi

Bunlar haploid kromozom setindeki değişikliklerle ilişkili gen mutasyonlarıdır. Bu setler üçlü veya dörtlü olabilir. Triploidi çoğunlukla spontan düşük meydana geldikten sonra teşhis edilir. Bir annenin böyle bir bebeği taşımayı başardığı birkaç vaka vardı, ancak hepsi ona ulaşamadan öldü. bir aylık. Triplodia durumunda gen mutasyonlarının mekanizmaları, dişi veya erkek germ hücrelerinin tüm kromozom setlerinin tamamen farklılaşması ve farklılaşmaması ile belirlenir. Bir yumurtanın çifte döllenmesi de bir mekanizma görevi görebilir. Bu durumda plasentanın dejenerasyonu meydana gelir. Bu dejenerasyona hidatidiform mol denir. Kural olarak, bu tür değişiklikler bebekte zihinsel ve fizyolojik bozuklukların gelişmesine ve hamileliğin sonlanmasına yol açar.

Hangi gen mutasyonları kromozom yapısındaki değişikliklerle ilişkilidir?

Kromozomlardaki yapısal değişiklikler, kromozom kırılmasının (yıkımının) bir sonucudur. Bunun sonucunda bu kromozomlar birbirine bağlanarak önceki görünümleri bozulur. Bu değişiklikler dengesiz veya dengeli olabilir. Dengeli olanlarda madde fazlalığı veya eksikliği yoktur ve bu nedenle kendini göstermez. Yalnızca kromozom yıkımı bölgesinde işlevsel olarak önemli bir genin bulunduğu durumlarda ortaya çıkabilirler. Dengeli bir set dengesiz gametler üretebilir. Sonuç olarak, bir yumurtanın böyle bir gametle döllenmesi, dengesiz bir kromozom setine sahip bir fetüsün ortaya çıkmasına neden olabilir. Böyle bir setle fetüste bir takım gelişimsel kusurlar meydana gelir ve ciddi patoloji türleri ortaya çıkar.

Yapısal değişiklik türleri

Gen mutasyonları gamet oluşumu düzeyinde meydana gelir. Bu sürecin gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini önceden bilmek mümkün olmadığı gibi, önlemek de mümkün değildir. Birkaç tür yapısal değişiklik vardır.

• silmeler

Bu değişiklik kromozomun bir kısmının kaybından kaynaklanmaktadır. Böyle bir kırılmanın ardından kromozom kısalır ve kopan kısmı daha sonraki hücre bölünmesi sırasında kaybolur. Geçişli silmeler, bir kromozomun aynı anda birden fazla yerden kırılmasıdır. Bu tür kromozomlar genellikle yaşayamayan bir fetüs yaratır. Ancak bebeklerin hayatta kaldığı, ancak bu kromozom seti nedeniyle Wolf-Hirschhorn sendromuna, yani "kedi çığlığı"na yakalandığı durumlar da vardır.

• kopyalar

Bu gen mutasyonları çift DNA bölümlerinin organizasyonu düzeyinde meydana gelir. Genel olarak çoğaltma, silme gibi patolojilere neden olamaz.

• translokasyonlar

Translokasyon, genetik materyalin bir kromozomdan diğerine aktarılması nedeniyle oluşur. Birkaç kromozomda aynı anda bir kırılma meydana gelirse ve bunlar segment değiştirirse, bu durum karşılıklı translokasyonun nedeni olur. Böyle bir translokasyonun karyotipi yalnızca kırk altı kromozoma sahiptir. Translokasyonun kendisi yalnızca kromozomun ayrıntılı analizi ve incelenmesiyle ortaya çıkar.

Nükleotid dizisindeki değişiklik

Gen mutasyonları, DNA'nın belirli bölümlerinin yapılarındaki değişikliklerle ifade edildiklerinde nükleotid dizisindeki değişikliklerle ilişkilidir. Sonuçlara göre, bu tür mutasyonlar okuma çerçevesi kayması olmayan ve kaymalı olmak üzere iki türe ayrılır. DNA bölümlerindeki değişikliklerin nedenlerini tam olarak bilmek için her türü ayrı ayrı ele almanız gerekir.

Çerçeve kayması olmadan mutasyon

Bu gen mutasyonları, DNA yapısındaki nükleotid çiftlerinin değişiklikleri ve yer değiştirmeleriyle ilişkilidir. Bu tür ikamelerle DNA uzunluğu kaybolmaz, ancak amino asitler kaybolup değiştirilebilir. Protein yapısının korunma olasılığı var, bu hizmet edecektir. Her iki geliştirme seçeneğini de ayrıntılı olarak ele alalım: amino asitlerin değiştirilmesiyle ve değiştirilmeden.

Amino asit ikame mutasyonu

Polipeptitlerdeki bir amino asit kalıntısının değiştirilmesine yanlış mutasyonlar denir. İnsan hemoglobin molekülünde dört zincir vardır - iki "a" (on altıncı kromozomda bulunur) ve iki "b" (on birinci kromozomda kodlanmıştır). "B" normal bir zincirse ve yüz kırk altı amino asit kalıntısı içeriyorsa ve altıncısı glutamin ise, hemoglobin normal olacaktır. Bu durumda glutamik asitin GAA üçlüsü tarafından kodlanması gerekir. Mutasyon nedeniyle GAA'nın yerini GTA alırsa, hemoglobin molekülünde glutamik asit yerine valin oluşur. Yani bunun yerine normal hemoglobin HbA başka bir hemoglobin HbS olarak görünecektir. Bu nedenle, bir amino asit ve bir nükleotidin değiştirilmesi ciddi bir ciddi hastalığa, orak hücreli anemiye neden olacaktır.

Bu hastalık, kırmızı kan hücrelerinin orak şekli almasıyla kendini gösterir. Bu formda oksijeni gerektiği gibi iletemezler. Hücresel düzeyde homozigotlar HbS/HbS formülüne sahipse, bu durum çocuğun ölümüne yol açar. erken çocukluk. Formül HbA/HbS ise kırmızı kan hücreleri zayıf bir değişime sahiptir. Bu kadar zayıf bir değişimin yararlı bir özelliği var: Vücudun sıtmaya karşı direnci. Sibirya'da olduğu gibi sıtmaya yakalanma tehlikesinin olduğu ülkelerde bu değişimin faydalı bir niteliği var.

Amino asit değişimi olmadan mutasyon

Amino asit değişimi olmayan nükleotid yer değiştirmelerine deprem mutasyonları denir. “B” zincirini kodlayan DNA bölümünde GAA'nın GAG ile değiştirilmesi meydana gelirse, fazla olduğundan glutamik asitin değiştirilmesi gerçekleşemez. Zincirin yapısı değişmeyecek, kırmızı kan hücrelerinde herhangi bir değişiklik olmayacak.

Çerçeve kaydırma mutasyonları

Bu tür gen mutasyonları DNA uzunluğundaki değişikliklerle ilişkilidir. Nükleotid çiftlerinin kaybına veya eklenmesine bağlı olarak uzunluk kısalabilir veya uzayabilir. Böylece proteinin tüm yapısı tamamen değişecektir.

İntragenik baskılanma meydana gelebilir. Bu fenomen birbirini telafi eden iki mutasyon olduğunda ortaya çıkar. Bu, bir nükleotid çiftinin kaybından sonra bir nükleotid çiftinin eklendiği andır ve bunun tersi de geçerlidir.

Saçma mutasyonlar

Bu özel grup mutasyonlar. Nadiren ortaya çıkar ve durdurma kodonlarının ortaya çıkmasını içerir. Bu, hem nükleotid çiftleri kaybolduğunda hem de eklendiğinde gerçekleşebilir. Durdurma kodonları ortaya çıktığında polipeptit sentezi tamamen durur. Boş aleller bu şekilde oluşturulabilir. Proteinlerin hiçbiri bununla eşleşmeyecek.

Genlerarası baskılama diye bir şey var. Bu, bazı genlerdeki mutasyonların diğerlerindeki mutasyonları baskıladığı bir olgudur.

Hamilelik sırasında değişiklikler tespit edilir mi?

Çoğu durumda kromozom sayısındaki değişikliklerle ilişkili gen mutasyonları belirlenebilir. Fetüsün gelişimsel kusurları ve patolojileri olup olmadığını öğrenmek için hamileliğin ilk haftalarında (on ila on üç hafta arası) tarama yapılır. Bu bir dizi basit muayenedir: parmaktan ve damardan kan alınması, ultrason. Ultrason muayenesi sırasında fetus tüm uzuvların, burnun ve başın parametrelerine göre incelenir. Bu parametreler, normlarla büyük ölçüde tutarsız olduğunda, bebeğin gelişimsel kusurları olduğunu gösterir. Bu teşhis, kan testinin sonuçlarına göre doğrulanır veya reddedilir.

Ayrıca bebeklerinde kalıtsal gen düzeyinde mutasyonlar gelişebilen anne adayları da yakın tıbbi gözetim altındadır. Yani bunlar, akrabalarında zihinsel veya zihinsel engelli bir çocuğun doğum vakası bulunan kadınlardır. fiziksel anormallikler, Down sendromu, Patau sendromu ve diğer genetik hastalıkları tanımladı.

Özel etkilerin - iyonlaştırıcı radyasyon, kimyasallar, sıcaklık faktörleri vb. - etkisi altında ortaya çıkan mutasyonlara indüklenmiş denir. Buna karşılık, kasıtlı bir etki olmadan, çevresel faktörlerin etkisi altında veya biyokimyasal ve fizyolojik değişikliklerin bir sonucu olarak ortaya çıkan mutasyonlar vücutta kendiliğinden oluşan olaylara denir.

"Mutasyon" terimi, 1901 yılında bitki türlerinden birinde meydana gelen kendiliğinden mutasyonları tanımlayan G. de Vries tarafından ortaya atılmıştır: "Bir türdeki farklı genler, farklı frekanslarda mutasyona uğrar ve farklı genotiplerdeki benzer genlerin mutasyon sıklığı da farklıdır. . Frekans spitaavoto. gen mutasyonları küçüktür ve genellikle birim halinde, daha az sıklıkta onlarca ve çok nadiren 1 milyon gamet başına yüzlerce vakada bulunur (mısırda, farklı genlerin kendiliğinden mutasyonlarının sıklığı 106 gamet başına 0 ila 492 arasında değişir).

Mutasyonların sınıflandırılması. Vücudun genetik aparatında meydana gelen değişikliklerin niteliğine bağlı olarak mutasyonlar gen (nokta), kromozomal ve genomik olarak ayrılır.

Gen mutasyonları. Mutasyonların en önemli ve en büyük kısmını gen mutasyonları oluşturur. Onlar temsil eder kalıcı değişiklikler DNA yapısındaki bir veya daha fazla azotlu bazın diğerleriyle değiştirilmesi, yeni bazların kaybedilmesi veya eklenmesi sonucu bilgi okuma sırasının ihlali sonucu ortaya çıkan bireysel genler ve bunun sonucunda bir değişiklik meydana gelir. proteinlerin sentezinde, bu da yeni veya değiştirilmiş özelliklerin ortaya çıkmasına neden olur. Gen mutasyonları bir özelliğin farklı yönlerde değişmesine neden olarak morfolojik, biyokimyasal ve fizyolojik özelliklerde güçlü veya zayıf değişikliklere yol açar.

Örneğin bakterilerde gen mutasyonları çoğunlukla şekil ve gibi özellikleri etkiler. Kolonilerin rengi, bölünme hızı, çeşitli şekerleri fermente etme yeteneği, antibiyotiklere, sülfonamidlere ve diğerlerine karşı direnç ilaçlar, sıcaklık etkilerine tepki, bakteriyofaj enfeksiyonuna duyarlılık, bir dizi biyokimyasal özellik.

Gen mutasyon türlerinden biri çoklu alelizm ile bir genin iki formunun (baskın ve resesif) ortaya çıkmadığı, ancak bu genin bir dizi mutasyonunun ortaya çıktığı, çeşitli değişiklikler Bu gen tarafından kontrol edilen özellik. Örneğin Drosophila'da, göz rengini belirleyen aynı genin mutasyonlarından kaynaklanan, bilinen 12 alel dizisi vardır. Bir dizi çoklu alel, tavşanlarda kürk rengini belirleyen genleri ve kan grupları arasındaki farkı temsil eder. en kişi vb.

Kromozomal mutasyonlar. Kromozomal yeniden düzenlenmeler veya anormallikler olarak da adlandırılan bu tür mutasyonlar, kromozomların yapısındaki önemli değişikliklerin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Kromozomal yeniden düzenlemelerin ortaya çıkma mekanizması, mutajenik maruz kalma sırasında oluşan kromozom kırılmaları, ardından bazı parçaların kaybı ve kromozomun geri kalan kısımlarının normal kromozoma göre farklı bir sırayla yeniden birleşmesidir. Işık mikroskobu kullanılarak kromozomal yeniden düzenlemeler tespit edilebilir. Başlıcaları şunlardır: eksiklikler, bölünmeler, çoğaltmalar, ters çevirmeler, yer değiştirmeler ve aktarmalar.

Kıtlıklar Bir terminal fragmanının kaybına bağlı olarak kromozomların yeniden düzenlenmesi denir. Bu durumda kromozom kısalır ve kayıp parçanın içerdiği genlerin bir kısmı kaybolur. Mayoz bölünme sırasında kromozomun kayıp kısmı çekirdeğin dışına çıkarılır.

Silme - ayrıca bir kromozomun bir bölümünün kaybı, ancak terminal fragmanının değil, orta kısmının kaybı. Kayıp alan çok küçükse ve organizmanın yaşayabilirliğini büyük ölçüde etkileyen genleri taşımıyorsa, delesyon yalnızca fenotipte bir değişikliğe neden olur, bazı durumlarda ölüme veya ciddi sonuçlara neden olabilir. kalıtsal patoloji. Silmeler mikroskobik incelemeyle kolayca tespit edilir, çünkü mayozda, konjugasyon sırasında, normal bir kromozomun, silinmiş kromozomda homolog bir bölümden yoksun bir bölümü karakteristik bir döngü oluşturur (Şekil 89).

Şu tarihte: kopyalar Kromozomun bir kısmının kopyalanması meydana gelir. Geleneksel olarak herhangi bir kromozom bölgesinin dizisini şu şekilde belirledik: ABC, çoğaltma sırasında bu bölümlerin aşağıdaki düzenlemesini gözlemleyebiliriz: A.A.BC, ABC veya ABCS. Seçtiğimiz bölümün tamamını kopyalarken şöyle görünecek ABCAV'lar, yani bir gen bloğunun tamamı kopyalanır. Bir bölümün birden fazla tekrarı mümkündür (ABBBC veya ABCAWSAWS),Çoğaltma sadece komşu bölgelerde değil, aynı kromozomun daha uzak kısımlarında da gerçekleşir. Örneğin Drosophila'da kromozom bölümlerinden birinin sekiz kat tekrarı anlatılıyor. Ekstra genlerin eklenmesi, vücudu bunların kaybından daha az etkiler; dolayısıyla kopyalar, fenotipi, eksikliklere ve silinmelere göre daha az etkiler.

Şu tarihte: ters çevirmeler Genlerin kromozom üzerindeki sırası değişir. İnversiyonlar iki kromozomun kırılması sonucu meydana gelir.

parça ilk önce 180° döndürülerek orijinal yerine yerleştirilir. Şematik olarak inversiyon aşağıdaki gibi temsil edilebilir. Kromozomun genomu taşıyan bölgesinde ABCDEFG, genler arasında boşluklar oluşur A ve B, e Ve F; ortaya çıkan parça BCDE ters çevrilir ve orijinal yerine yerleştirilir. Sonuç olarak, söz konusu alan aşağıdaki yapıya sahip olacaktır: AEDCBFG. İnversiyonlar sırasında genlerin sayısı değişmez, bu nedenle organizmanın fenotipi üzerinde çok az etkisi vardır. Sitolojik olarak inversiyonlar, homolog kromozomların konjugasyonu sırasında mayoz bölünmedeki karakteristik konumları nedeniyle kolayca tespit edilir.

Translokasyonlar Homolog olmayan kromozomlar arasındaki bölümlerin değişimi veya bir kromozomun bir bölümünün homolog olmayan bir çiftin kromozomuna eklenmesi ile ilişkilidir. Translokasyonlar neden oldukları genetik sonuçlara göre tespit edilir.

Transpozisyon birkaç gen taşıyan bir kromozomun küçük bir parçasının kromozomun başka bir kısmına yerleştirilmesi, yani genlerin bir kısmının genomdaki başka bir yere aktarılmasıyla ilgili yakın zamanda keşfedilen bir olgudur. Transpozisyonların oluşma mekanizması henüz iyi çalışılmamıştır, ancak bunun diğer kromozomal yeniden düzenlemelerin mekanizmasından farklı olduğuna dair kanıtlar vardır.

Genomik mutasyonlar. Poliploidi. Mevcut canlı organizma türlerinin her birinin karakteristik bir kromozom seti vardır. Sayısı sabittir, setin tüm kromozomları farklıdır ve bir kez temsil edilir. Bir organizmanın germ hücrelerinde bulunan bu temel haploid kromozom seti, şu sembolle gösterilir: X; somatik hücreler normalde iki tane içerir haploit küme (2 kere) ve diploittir. Diploid bir organizmanın mitoz sırasında sayısı iki katına çıkan kromozomları iki yavru hücreye ayrılmazsa ve aynı çekirdekte kalırsa, poliploidi adı verilen kromozom sayısında çoklu artış olgusu meydana gelir.

Otopoliploidi. Poliploid formlar 3 ana kromozom setine (triploid), 4 (tetraploid), 5 (pentaploid), 6 (heksaploid) veya daha fazla kromozom setine sahip olabilir. Aynı temel kromozom setinin birden fazla tekrarına sahip olan poliploidlere otopoliploid denir. kalkmak otopoliploidler ya daha sonra hücre bölünmesi olmadan kromozom bölünmesinin bir sonucu olarak ya da azaltılmamış sayıda kromozomla germ hücrelerinin döllenmesine katılım nedeniyle ya da somatik hücrelerin ya da çekirdeklerinin füzyonu sırasında. Deneylerde, poliploidizasyonun etkisi, sıcaklık şoklarının (yüksek veya düşük sıcaklık) etkisiyle veya aralarında en etkili olanların alkaloidler kolşisin, asenaften ve ilaçlar olduğu bir dizi kimyasala maruz bırakılarak elde edilir. Her iki durumda da mitotik iğ bloke olur ve bunun sonucunda mitoz sırasında ikiye katlanan kromozomlar iki yeni hücreye ayrılarak tek çekirdekte birleşmezler.

Poliploid serisi. Temel kromozom sayısı X en Farklı türde Bitkiler farklılık gösterir ancak aynı cins türler içinde sıklıkla kromozom sayısı birden fazla olur. X, poliploid seri adı verilen seriyi oluşturur. Örneğin buğdayda, nerede X= 7, 2x, 4x ve 6x kromozom sayısına sahip türler bilinmektedir. Taban numarasının da 7 olduğu gül poliploid diziye sahiptir, farklı şekiller içerdikleri 2x, 3 X, 4 X, 5x, 6x, 8x. Patatesin poliploid serisi 12, 24, 36, 48, 60, 72, 96, 108 ve 144 kromozomlu (x = 12) türlerle temsil edilir.

Otopoliploidi esas olarak bitkilerde yaygındır, çünkü hayvanlarda kromozomal cinsiyet belirleme mekanizmasında bir bozulmaya neden olur.

Doğada dağılım. Poliploid bitkiler, doğasında var olan daha geniş reaksiyon normları nedeniyle, olumsuz çevre koşullarına daha kolay uyum sağlar, sıcaklık dalgalanmalarını ve kuraklığı daha kolay tolere eder, bu da yüksek dağ ve kuzey bölgelerinin popülasyonunda avantaj sağlar. Yani kuzey enlemlerinde 80'e kadar çıkıyorlar. % tüm yaygın türler orada. Son derece sert iklime sahip Pamirlerin yüksek dağlık bölgelerinden Altay'ın daha elverişli koşullarına ve Kafkasya'nın dağ çayırlarına geçiş sırasında poliploid türlerin sayısı keskin bir şekilde değişmektedir. İncelenen tahıllar arasında poliploid türlerin oranı Pamirlerde %90, Altay'da %72, Kafkaslarda ise sadece %50'dir.

Biyoloji ve genetiğin özellikleri. Poliploid bitkiler, hücre boyutunda bir artışla karakterize edilir, bunun sonucunda tüm organları - yapraklar, saplar, çiçekler, meyveler, kökler - daha büyük olur. Çaprazlama sırasında poliploidlerde kromozom farklılaşmasının spesifik mekanizması nedeniyle fenotipik bölünme V F 2 35:1'dir.

Uzak hibridizasyon ve ardından kromozom sayısının iki katına çıkması sonucu, farklı kromozom setlerinin iki veya daha fazla tekrarını içeren ve hibridlerde poliploid formlar ortaya çıkar. allopoliploidler.

Bazı durumlarda, poliploid bitkiler, kökenleri ve mayoz bölünme özellikleriyle ilişkili olarak doğurganlığı azaltmıştır. Çift sayıda genoma sahip poliploidlerde, mayoz sırasında, homolog kromozomlar mayoz bölünmenin ilerlemesini bozmadan sıklıkla çiftler halinde veya birkaç çift birlikte konjuge edilir. Bir veya daha fazla kromozom mayozda çift bulamazsa ve konjugasyona katılmazsa, dengesiz sayıda kromozomlu gametler oluşur, bu da onların ölümüne ve poliploidlerin doğurganlığında keskin bir azalmaya yol açar. Tek sayıda kümeye sahip poliploidlerde mayoz bölünmede daha da büyük bozukluklar meydana gelir. İki türün melezlenmesinden ortaya çıkan ve iki ebeveyn genomuna sahip olan allopoliploidlerde, konjugasyon sırasında her kromozom, kendi türünün kromozomları arasında bir eş bulur.Poliploidi, bitkilerin evriminde büyük rol oynar ve ıslah uygulamalarında kullanılır.