Мутационная изменчивость. Мутагенные факторы, их классификация и последствия воздействия на человека. Классификация мутаций.

Мутацией (от лат. mutatio – перемена) называют внезапное, скачкообразное изменение генетического материала, возникающее спонтанно или под влиянием внешних воздействий на организм, передающееся по наследству

В соответствии с уровнями организации наследственного материала различают генные, хромосомные и геномные мутации. Генные мутации - изменения структуры генов. Хромосомные мутации - изменения структуры хромосом.. Геномные мутации - изменения числа хромосом.

Процесс возникновения мутаций называют мутагенезом. Факторы, которые способны вызывать мутации, называются мутагенами.

Мутагенный факторы можно подразделить на 3 большие группы: физические, химические и биологические (рис. 5.)

К физическим мутагенам относятся различные виды излучений, температура, влажность, шум, вибрация и т.д. Основные механизмы их действия (рис. 6):

1. Нарушение структуры генов и хромосом;

2. Образование свободных радикалов, которые вступают в химические взаимодействия с ДНК;

3. Разрыв нитей ахроматинового веретена деления;

4. Образование сшивок – димеров.

К химическим мутагенам относятся (рис. 5):

а) природные органические и неорганические соединения (нитриты, нитраты, гормоны, алколоиды, бензол, фенол и т.д., а также алкоголь и наркотики)

б) продукты промышленной переработки природных соединений – угля, нефти (ароматические углеводороды, бензпирен …)

в) синтетические вещества, ранее не встречавшиеся в природе – ксенобиотики (пестициды, инсектициды, никотин, пищевые добавки, консерванты, лекарственные вещества …)

г) некоторые метаболиты организма человека (хлороформ – фосген, парацетамол – яд, повреждающий печень и почки …)

Химические факторы обладают высокой проникающей способностью, способны изменять коллоидное состояние хромосом и вступать в химические реакции с нуклеиновыми кислотами. Часто приводят к заменам азотистых оснований и угнетают синтез нуклеиновых кислот.

Биологические мутагенные факторы (рис. 5) – вирусы (встраиваются в ДНК хозяина – человека), бактерии (продукты их метаболизма относятся к химическим мутагенам).

Классификация мутаций.

Мутации можно объединять, в группы—классифицировать по характеру проявления, по месту или, по уровню их возникновения (рис. 4). По характеру проявления мутации бывают доминантными и рецессивными (1). Доминантные мутации проявляются в фенотипе в 1-м поколении. Если доминантные мутации неблагоприятные, то организмы могут оказаться нежизнеспособными или неплодовитыми. Такие мутации элиминируют. Большинство мутаций являются рецессивными, т.е. не проявляются у гетерозигот и способны накапливаться в поколениях, уклоняясь от действия естественного отбора.

По влиянию на жизнеспособность мутации бывают нейтральными, полулетальными и летальными. Мутации, резко снижающие жизнеспособность, частично или полностью останавливающие развитие, называют полулетальными а несовместимые с жизнью — летальными (2). Нейтральные мутации формируют полиморфизмы – генетическое разнообразие индивидуумов. Многие нейтральные мутации затрагивают некодирующие участки генома и не проявляются фенотипически. Нейтральные мутации в кодирующих участках приводят к появлению новых признаков (группы крови, разный цвет волос или глаз у человека и др.). Мутация, возникшая в половых клетках, не влияет на признаки данного организма, а проявляется только в следующем поколении. Такие мутации называют генеративными. Если изменяются гены в соматических клетках, такие мутации проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении. Такие мутации называют соматическими. Соматические мутации возникают очень часто и в большинстве случаев остаются незамеченными для организма. Но в некоторых случаях мутации соматических клеток дают начало злокачественной трансформации и развитию опухоли.