Геномные мутации, причины и механизмы их возникновения. Классификация и значение геномных мутаций. Нарушения мейоза и митоза как механизмы возникновения генеративных и соматических мутаций.

Геномные мутации - это изменение числа хромосом. Различают два вида геномных мутаций:

1.полиплоидию,

2.гетероплоидию (анеуплоидию).

Полиплоидия – увеличение числа хромосом на величину кратную гаплоидному набору (3n, 4n...). У человека описана триплоидия (3n=69 хромосом) и тетраплоидия (4n= 92 хромосомы).

Гетероплоидия (или анеуплоидия) - увеличение или уменьшение числа хромосом на 1,2 или большее число. Виды гетероплоидии: моносомия, нулисомия, полисомии (три-, тетра-, пентасомии).

Норма (2n) ХХ ХХ ХХ

1 2 3

Мы видим по две хромосомы каждой пары в гипотетической клетке с 6 хромосомами или 3 парами.

а) Моносомия - отсутствие одной хромосомы (2n-1)

ХХ ХХ Х-

1 2 3

б) Нулисомия - отсутствие одной пары хромосом (2n-2)

ХХ ХХ --

1 2 3

в)Трисомия - одна лишняя хромосома (2n+1)

ХХХ ХХ ХХ

1 2 3

г)Тетрасомия - две лишнее хромосомы (2n+2)

ХХХХ ХХ ХХ

1 2 3

д) Пентасомия - (2n+3)

ХХХХХ ХХ ХХ

1 2 3

Причины формирования геномных мутаций.

1) Наиболее важным механизмом является нерасхождение хромосом при митозе или мейозе. Хромосомы, которые в норме должны разделиться во время клеточного деления, остаются соединенными вместе и в анафазе отходят к одному полюсу. Это может произойти в ходе митотического деления, но чаще наблюдается во время мейоза. У человека акроцентрические хромосомы имеют тенденцию чаще вовлекаться в нерасхождение. Мейотическое нерасхождение было открыто впервые Бриджесом (1916) у дрозофилы. На каждую гамету с одной добавочной хромосомой приходится другая, без одной хромосомы. После оплодотворения гаметой с нормальным набором хромосом зигота оказывается либо трисомной (с лишней хромосомой), либо моносомной (не хватает одной хромосомы). Ниже приведены некоторые примеры нерасхождения.

2.Вторым механизмом, обусловливающим геномные мутации, является утрата отдельной хромосомы вследствие "анафазного отставания": во время движения в анафазе одна хромосома может отстать от всех других. Она не включается в ядро и разрушается ферментами цитоплазмы. Утрата хромосомы ведет к мозаицизму, при котором имеется одна трисомная и одна нормальная клеточная популяция.

Аномальное число хромосом в клетке (анеуплоидия) увеличивает риск последующих нарушений, таких как потеря хромосом вследствие анафазного отставания в последующих клеточных делениях.

3. Рождение больных детей у родителей с хромосомными болезнями (синдромы Клайнфельтера, полисомии Х и др.). У родителей с трисомией образуется равное число нормальных или аномальных гамет. Теоретически вероятность рождения ребенка с геномной мутацией составляет 50%. Однако, это фактически встречается реже (приблизительно в 10%), т.к. анеуплоиды характеризуются сниженной жизнеспособностью и фертильностью.

Причины формирования полиплоидии.

1. Полиплоидия может быть следствием нерасхождения всех хромосом при мейозе у одного из родителей. В результате образуется диплоидная половая клетка (2n). После оплодотворения нормальной гаметой сформируется триплоид (3n).

2. Может наблюдаться соматическая мутация - нерасхождение всех хромосом при делении клеток эмбриона (нарушение митоза). Это приводит к появлению тетраплоида (4 n) полного или мозаичной формы.

3. Возможно также слияние диплоидной зиготы с направительным тельцем или оплодотворение яйцеклетки двумя сперматозоидами.

Синдром кошачьего крика объясняется частичной моносомией; он развивается при делеции (с утратой от трети до половины, реже полная утрата) короткого плеча пятой хромосомы. Для развития клинической картины синдрома имеет значение не величина утраченного участка, а конкретный незначительный фрагмент хромосомы. Изредка отмечается мозаицизм по делеции или образование кольцевой хромосомы-5. При этом синдроме наблюдается: общее отставание в развитии, низкая масса при рождении и мышечная гипотония, лунообразное лицо с широко расставленными глазами, характерный плач ребёнка, напоминающий кошачье мяуканье, причиной которого является изменение гортани (сужение, мягкость хрящей, уменьшение надгортанника, необычная складчатость слизистой оболочки) или недоразвитие гортани. Признак исчезает к концу первого года жизни. Кроме того, встречаются врожденные пороки сердца, костно-мышечной системы и внутренних органов, микроцефалия, птоз, низкое расположение и деформация ушных раковин, кожные складки впереди уха, гипертелоризм (увеличенное расстояние между какими-либо парными органами или анатомическим образованиями (например, между внутренними краями глазниц, грудными сосками), эпикантус (поперечная кожная складка около внутреннего угла глаза, обычно двусторонняя; наиболее чётко выражена при болезни Дауна, антимонголоидный разрез глаз. Частота синдрома примерно 1:45000.