Типы хромосомных мутаций (аберраций), механизм их возникновения. Синдромы, обусловленные частичными трисомиями, частичными моносомиями, транслокациями.

Хромосомные мутации (абберации) - изменение структуры хромосом, нарушение их целостности, сопровождающееся различными перестройками. Нарушение целостности хромосом происходит: в процессе кроссинговера и под влиянием различных мутагенных факторов (физических,химических,вирусов)

I. Внутрихромосомные:

1. Делеция - потеря участка хромосомы (синдромы частичных моносомий). Делеции подразделяют: на интерстициальные (потеря внутреннего участка) и терминальные (потеря концевого участка). Синдром кошачьего крика.

2. Дупликация – удвоение участка хромосомы (синдром частичных трисомий). Синдром Реторе.

3. Инверсия – поворот участка хромосомы на 180 градусов (механизм изменения процесса кроссинговаера)

4. Транспозизиция  – участок хромосомы отрывается и переносится на другое место этой же хромосомы.

 

II. Межхромосомные (транслокации):

1. Реципрокная – взаимный обмен участками  2 хромосом.

2. Нереципрокная – односторонний обмен, или участок хромосомы теряется.

3. Сбалансированные – без утраты генетического материала.

4. Несбалансированные – с утратой генетического материала.

Синдромы, обусловленные частичными трисомиями, частичными моносомиями (таблица в тетрадке)

Синдром Патау: Цитогенетически этот синдром представлен двумя вариантами: простой трисомией и транслокационной формой. В основе - нерасхождение хромосом в мейозе у одного из по 13-й паре хромосом. В кариотипе больного наблюдается 47 хромосом с лишней хромосомой 13. Встречается у больных с частотой 15-20% представлены транслокационными вариантами. При транслокационной форме в кариотипе больного имеется 46 хромосом.

Синдромы, обусловленные транслокациями:

с.Дауна (транслокационная форма; мозаицизм): трисомия по 21й паре хромосом (небольшой рост, слабоумие, небольшая голова со скошенным затылком, лунообразное лицо, косые глазные щели. Эпикант, короткий нос с широкой переносицей, маленькие деформированные уши, полуоткрытый рот с высунутым языком, выступающая нч, походка с неровными движениями, пороки сердца, жкт, почек, слабый иммунитет, поперечная складка на ладони)

37.Спонтанный и индуцированный мутагенез. Мутагенные факторы, их классификация. Проблемы защиты генофонда человека.

Мутагенез – процесс возникновения, формирования и реализации наследственных нарушений.

Спонтанный мутагенез – возникает естественным путём. Он постоянно протекает у всех живых организмов в соматических и половых клетках, не связан с воздействием на организм к-л специфичных факторов.

Зависит от: свойств гена, от самой системы генотипа, от физиологического состояния самого организма, от колебания факторов внешней среды.

Особенности спонтанного мутагенеза:

1.Мутация может возникнуть в любом гене, любой вид мутации

2.У человека на один гаплоидный набор хромосом за одно поколение возникает от 1 до 10 новых мутаций

Индуцированный мутагенез (направленный) – происходит под действием мутагенов.

 

Мутагенные факторы - факторы, вызывающие появление мутаций.

1.По происхождению:

а)Экзогенные – естественная радиация (УФ, гамма, альфа, бета лучи), высокие и низкие температуры (полиплоидные формы).

б)Эндогенные – химические соединения, спонтанно возникающие в процессе обмена веществ (Ошибки процессов репликации и происходит рекомбинации ДНК)         

2.По природе:

 а) физические (ионизирующее излучение,УФ,радиоактивные элементы,высокая или низкая температура)
б) химические

-природные органических и неорганических соединения (алкалоиды,нитриты, нитраты);

-продукты промышленной переработки угля и нефти;

-синтетические вещества, не встречавшиеся ранее в природе (бытовая химия, химические соединения для сельского хозяйства, пищевые консерванты);

-различные лекарства.

в) Биологические - это продукты метаболизма различных паразитических агентов:

- паразиты невирусной природы (риккетсии, микоплазмы, бактерии);

-вирусы краснухи, гриппа, кори, оспы;

- метаболиты протистов (токсоплазма) или многоклеточных (кошачий сосальщик) паразитов.

 

Коммутагены – факторы, которые усиливают действие мутагенных факторов (токсины гельминтов).

Супермутагены (иприт, этиленимин) – вещества химической природы, которые действуют сильнее проникающей радиации.

Генофонд человека -совокупность всех генов в общей популяции человека.

Особенности генофонда человека:

-неоднородность генотипов при сохранении общей совокупности генов,

-зависимость генофонда человека от генофонда предков,

-генетическая целостность,

-генетический груз.

Условием для сохранения генофонда является благоприятное воздействие на наследственный материал человека факторов окружающей среды.

Если факторы окр.среды изменяют наследственный материал, то возникает ненаследственная (модификационная) или наследственная (комбинативная или мутационная) изменчивость.

Изменение среды обитания, происходящее в результате деятельности человека, оказывает на человеческие популяции воздействие, которое по большей мере вредоносно, приводит к росту заболеваемости, снижает качество жизни, но более глубокая проблема заключается в незаметном пониженном изменении генофонда, которое приобретает глобальные масштабы.

 

Антимутагенез. Антимутагены. Антимутационные барьеры у эукариот. Репарация генетического материала (фотореактивация и темновая репарация). Болезни, обусловленные нарушением репарации (пигментная ксеродерма и др.).

 

Антимутагенез – это биологический процесс подавления мутаций с помощью антимутагенов.

Антимутагены - это вещества, понижающие частоту мутаций, препятствующие мутагенному действию химических или физических агентов.

Антимутагены условно можно разбить на 3 группы:

1) Антиавтомутагены блокируют действие автомутагенов, естественно возникающих в клетках в процессе метаболизма.

Например: фермент каталаза, который разрушает перекись водорода.

2) Антимутагены, снижающие действие внешних, физических (ионизующей радиации) или химических мутагенов. Например, некоторые спирты и углекислые соли.

3) Ферментные системы, действующие непосредственно на уровне наследственных структур, то есть «исправляющие» поврежденные мутагеном участки хромосомы.

Мутационный эффект может быть также снят физическими воздействиями определенной интенсивности (светом, высокой и низкой температурой и др.).

 

Антимутационные барьеры эукариот - механизмы, снижающие неблагоприятный эффект генных мутаций.

· Диплоидность (обеспечивает скрытие рецессивных вредных мутаций у организмов)

· Двойная спираль ДНК (мутации затрагивают одну цепь ДНК, вторая –репарация)

· Избыточность ДНК(?)

· Вырожденность генетического кода (?)

· Экзонно-интронная структура генов

· Репарация

Репарация генетического материала – процесс восстановления исходной структуры ДНК

Виды репарации:

 

1. По времени:

а) Конститутивная – постоянно идущая

б) Сос-репарация – экстренный механизм, включается при обширных повреждениях ДНК

2. По отношению к клеточному циклу:

а) до удвоения молекулы ДНК (дорепликативная); в G1период

б) в процессе удвоения молекулы (репликативная) в S период и

в) после удвоения молекулы ДНК (пострепликативная). в G2 период

 

3. По механизму репарации:

3.1 Темновая репарация или эксционная

Сущность: ферменты находят и «вырезают» поврежденный участок нити ДНК и на его место вставляют синтезированный неизмененный участок. В этих процессах участвуют четыре группы ферментов:

а) эндонуклеаза «узнает» поврежденный участок и рядом с ним разрывает нить ДНК;
б) экзонуклеаза удаляет поврежденный участок;
в) ДНК-полимераза по принципу комплементарности синтезирует фрагмент ДНК на месте разрушенного;
 г) лигаза соединяет концы вставленного участка с основной нитью ДНК.

3.2 Неэксцизионная репарация

 Фотореактивация или световая репарация (протекает только в клетках кожи, требует участия видимого света)

Сущность: под действием ультрафиолета в ДНК формируются димеры, наиболее часто тиминовые(транскрипция, трансляция невозможны). Специальный фермент фотолиаза активируется под действием видимого света и разрушает тиминовые димеры, восстанавливая нормальную структуру ДНК.

 

Нарушение процесса репарации может привести к развитию болезней, примерами которых являются пигментная ксеродерма и анемия Фанкони.

1.Пигментная ксеродерма (ПРИ НАРУШЕНИИ ФОТОРЕПАРАЦИИ) под действием солнечных лучей на коже появляются ожоги, развиваются язвы, ороговение эпидермиса, поражения глаз и появление раковых опухолей.(мутация в гене фермента фотолиаза) – приводит к летальному исходу в подростковом возрасте.

2.Анемия Фанкони связана с нарушением функций красного костного мозга, что приводит к снижению содержания форменных элементов крови и развитию гиперпигментации.