Наследственные изменения генетического материала теперь называют мутациями. Мутации — внезапные изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организмов.
Мутации по месту их возникновения:
Генеративные — возникшие в половых клетках. Они не влияют на признаки данного организма, а проявляются только в следующем поколении.
Соматические — возникающие в соматических клетках. Эти мутации проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении (черное пятно на фоне коричневой окраски шерсти у каракулевых овец). Сохранить соматические мутации можно только путем бесполого размножения (прежде всего вегетативного).
Мутации по адаптивному значению:
Полезные — повышающие жизнеспособность особей.
Вредные:
летальные — вызывающие гибель особей;
полулетальные — снижающие жизнеспособность особи (у мужчин рецессивный ген гемофилии носит полулетальный характер, а гомозиготные женщины оказываются нежизнеспособными).
Нейтральные — не влияющие на жизнеспособность особей.
Эта классификация весьма условна, так как одна и та же мутация в одних условиях может быть полезной, а в других — вредной.
Мутации по характеру проявления:
доминантные, которые могут делать обладателей этих мутаций нежизнеспособными и вызывать ихгибель на ранних этапах онтогенеза (если мутации являются вредными);
рецессивные — мутации, не проявляющиеся у гетерозигот, поэтому длительное время сохраняющиеся в популяции и образующие резерв наследственной изменчивости (при изменении условий среды обитания носители таких мутаций могут получить преимущество в борьбе за существование).
Мутации по степени фенотипического проявления:
крупные — хорошо заметные мутации, сильно изменяющие фенотип (махровость у цветков);
малые — мутации, практически не дающие фенотипического проявления (незначительное удлинение остей у колоса).
Мутации по изменению состояния гена:
прямые — переход гена от дикого типа к новому состоянию[1];
обратные — переход гена от мутантного состояния к дикому типу.
Мутации по характеру их появления:
спонтанные — мутации, возникшие естественным путем под действием факторов среды обитания;
индуцированные — мутации, искусственно вызванные действием мутагенных факторов.
Мутации по характеру изменения генотипа:
1. Генные – мутации, выражающиеся в изменении структуры отдельных участков ДНК
2. Хромосомные – мутации, характеризующиеся изменением структуры отдельных хромосом.
3. Геномные – мутации, характеризующиеся изменением числа хромосом
Мутации по месту их проявления:
1. Ядерные
a. Хромосомные
b. Точковые - Генная мутация, представляющая собой замену (в результате транзиции или трансверсии), вставку или потерю одного нуклеотида.
c. Геномные
2. Цитоплазменные – мутации, связанные с мутациями неядерных генов находящихся в митохондриальной ДНК и ДНК пластид — хлоропластов.
Генные мутации, механизмы возникновения. Понятие о генных болезнях.
Генные мутации возникают в результате ошибок репликации, рекомбинации, репарации ген материала. Они появляются внезапно; они наследственны, ненаправленны; мутировать может любой генный локус, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков; одни и те же мутации могут возникать повторно.
Чаще всего генные мутации происходят в результате:
1. замены одного или нескольких нуклеотидов на другие;
2. вставки нуклеотидов;
3. потери нуклеотидов;
4. удвоения нуклеотидов;
5. изменения порядка чередования нуклеотидов.
Типы генных мутаций:
1. Точковые – потеря, вставка, замена нуклеотида;
2. Динамическая мутация - нарастание числа повторных триплетов в гене (атаксия Фридрейха);
3. Дупликация – удвоение фрагментов ДНК;
4. Инверсия – поворот фрагмента ДНК размером от 2х нуклеотидов;
5. Инсерсия - перемещение фрагментов ДНК;
6. Летальная мутация – приводит к гибели
7. Миссенс мутация – возникает кодон, соответствующий другой аминокислоте (серповидно-клеточная анемия);
8. Нонсенс-мутация – мутация, с заменой нуклеотида в кодирующей части гена, приводящая к образованию стоп-кодона;
9. Регуляторная мутация - Изменения в 5' или 3' нетранслируемых областях гена нарушают его экспрессию;
10. Сплайсинговые мутации – точечные заменяя нуклеотидов на границе экзон-интрон, при этом происходит блокирование сплайсинга.
Генные болезни – болезни, возникающие в результате генных мутаций. Например, болезнь серповидно-клеточной анемии, с. спленомегалии,
Хромосомные мутации
Хромосомные мутации — мутации, вызывающие изменения структуры хромосом(методичка23)
1. Внутрихромосомные мутации:
a. Делеция (del-) — утрата части хромосомы (АВСD ® AB);
b. Инверсия (inv) — поворот участка хромосомы на 180˚(ABCD ® ACBD)
· Перицентрическая – разрыв в q и p плечах;
· Парацентрическая – разрыв в одном плече;
c. дупликация (dup+) — удвоение одного и того же участка хромосомы; (ABCD ® ABCBCD);
d. Изохромосома (i)– соединение плеч pp и qq
e. Кольцевая хромосома (r)– утрата теломер и замыкание хромосом в одно кольцо.
2. Межхромосомные мутации:
транслокация (t) — Перенос участка или целой хромосомы на другую (гомологичную или негомологичную)
1. Реципрокная (сбалансированная) – взаимный обмен участками между двумя негомологичными хромосомами;
2. Нереципрокная (несбалансированная) – перемещение участка хромосомы либо внутри той же хромосомы, либо в другую хромосому;
3. Робертсоновская (rob) – центрическое слияние q плеч двух акроцентрических хромосом.
Геномные мутации.
Геномными называют мутации, в результате которых происходит изменение в клетке числа хромосом. Геномные мутации возникают в результате нарушения митоза или мейоза, приводящих либо к неравномерному расхождению хромосом к полюсам клетки, либо к удвоению хромосом, но без деления цитоплазмы.
В зависимости от характера изменения числа хромосом, различают:
1. Гаплоидию — уменьшение числа полных гаплоидных наборов хромосом.
2. Полиплоидию — увеличение числа полных гаплоидных наборов хромосом. Полиплоидия чаще наблюдается у простейших и у растений. В зависимости от числа гаплоидных наборов хромосом, содержащихся в клетках, различают: триплоиды (3n), тетраплоиды (4n) и т.д. Они могут быть:
· автополиплоидами — полиплоидами, возникающими в результате умножения геномов одного вида;
· аллополиплоидами — полиплоидами, возникающими в результате умножения геномов разных видов (характерно для межвидовых гибридов).
3. Гетероплоидию (анеуплоидия) — некратное увеличение или уменьшение числа хромосом. Чаще всего наблюдается уменьшение или увеличение числа хромосом на одну (реже две и более). Вследствие нерасхождения какой-либо пары гомологичных хромосом в мейозе одна из образовавшихся гамет содержит на одну хромосому меньше, а другая — на одну больше. Слияние таких гамет с нормальной гаплоидной гаметой при оплодотворении приводит к образованию зиготы с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для данного вида. Среди анеуплоидов встречаются:
· трисомики — организмы с набором хромосом 2n+1;
· моносомики — организмы с набором хромосом 2n -1;
· нулесомики — организмы с набором хромосом 2n –2.
Например, болезнь Дауна у человека возникает в результате трисомии по 21-й паре хромосом.