Мутационная изменчивость. Теория Гюго де Фриза. Классификация мутаций

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 9Следующая ⇒

Не наследуются – наследуются
Носят групповой характер – индивидуальны
Предсказуемы – возникают внезапно, скачкообразно
Не являются материалом для отбора – материал для естественного отбора
Носят обратимый характер – постоянны
Приспособительный характер изменений – в основном, вредны для организма

Гипотеза Гюго де Фриза:

1) Мутации внезапны, как дискретные изменения признаков.

2) Новые формы устойчивы.

3) В отличие от ненаследственных изменений, мутации не образуют непрерывных рядов, не группируются вокруг какого-либо среднего типа. Они являют собой качественные скачки изменений.

4) Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными.

5) Вероятность обнаружения мутаций зависит от числа исследуемых особей.

6) Сходные мутации могут возникать неоднократно.

Классификация:

По Инге-Вечтомову:

1) По характеру изменения генотипа:

1. Генные, или точечные (трансцизия, трансверсия, рамка считывания)

2. Структуры хромосом (делеция, дефишенси, транслокация – болезнь Дауна, дупликация)

3. Число наборов (моно-, три-, нуллисомия)

2) По характеру изменения фенотипа:

1. Летальные (платиновые лисы, чёрные бараны)

2. Морфологические

3. Физиологические

4. Биохимические

5. Поведенческие

3) По типу наследования:

1. Доминантные (ахондроплазия, пузырчатка кожи стоп, катаракта, брахифалангия)

2. Рецессивные (фенилкетонурия, алкаптонурия)

4) По условиям возникновения:

1. Спонтанные

2. Индуцированные

5) По степени отклонения от нормы:

1. Гипоморфные

2. Гиперморфные

3. Аморфные

4. Антиморфные

5. Неоморфные

6) По локализации:

1. Ядерные

2. Цитоплазматические

7) По возможности наследования:

1. Генеративные (см. выше)

2. Соматические (гетерохромия, аллопеция, витилиго)

8) По уклонению от нормы:

1) Прямые

2) Реверсии

По Мёллеру:

Гипоморфные – тот же эффект, но ослабленный; аморфные – нет выражения (белые глаза); антиморфные – меняют дикий фенотип на противоположный; неоморфный – новый фенотип; гиперморфные – количество продукта резко увеличивается;

Характеристика мутаций по мутировавшим клеткам и изменению генотипа

Генные:

1. Точечные мутации замены оснований: транзиции и трансверсии.

Транзиция — мутация замены оснований, когда пуриновое замещается на пуриновое (аденин на гуанин или наоборот) или пиримидиновое на пиримидиновое (тимин на цитозин).

Трансверсия — мутация замены оснований, когда пуриновое замещается на пиримидиновое или наоборот.

Транзиции происходят чаще, чем трансверсии.

2. Точечные мутации сдвига рамки чтения: делеции и инсерции.

Делеция — мутация сдвига рамки чтения, когда в молекуле ДНК выпадают нуклеотиды.

Инсерция — мутация сдвига рамки чтения, когда в молекулу ДНК встраиваются нуклеотиды.

3. Делеция/вставка

4. Перестановка

5. Мисценс-мутация (замена пары нуклеотидов внутри кодона)

6. Нонсенс-мутация (появление в гене терминальных кодонов)

1) Мутации в регуляторных областях генов:

• мутации в промоторной части снижают уровень синтеза белкового продукта;

• мутации в сайте полиаденилирования снижают уровень транскрипции – талассемия;

2) Мутации в кодирующих областях генов:

• мутации в экзонах могут приводить к преждевременному окончанию белкового синтеза – 6-талассемия;

• мутации в интронах способны генерировать новые сайты сплайсинга, заменяющие нормальные;

• мутации в сайтах сплайсинга (на стыках экзонов и интронов) нарушают процессинг первичного РНК-транскрипта и приводят к трансляции бессмысленных белков: удлиненного при неправильном вырезании интронов либо укороченного при вырезании экзонов – талассемия или пигментная ксеродерма;

Для функциональных генов:
1. Изменён белок-репрессор, он не подходит к гену-оператору. В этом случае структурные гены не выключаются и работают постоянно.
2. Белок-репрессор плотно присоединяется к гену-оператору и не «снимается» индуктором. Структурные гены постоянно не работают.
3. Нарушение чередования процессов репрессии и индукции. Если индуктор отсутствует, специфический белок синтезируется, в присутствии индуктора он не синтезируется. Такие нарушения работы транскриптонов наблюдаются при мутациях гена-регулятора или гена-оператора.

Методы выявления: биохимический, рекомбинантной ДНК.

Хромосомные:

Делеция, дупликация, дефишенси, транслокация, инверсия.

1) Внутрихромосомные: делеции, инверсии, дефишенси и дупликации.

Делеция короткого плеча 5 хромосомы, обозначаемая как 5р-, приводит к недоразвитию гортани, отставанию умственного развития – синдром кошачьего крика. Делеция коротких плеч 4 – синдром Вольфа-Хиршхорна; длинных плеч 13 – синдром Орбели; короткого и длинного плеч 18 – антимонголизм.

Трисомия по короткому плечу 9 хромосомы приводит к микроцефалии, задержке физического, психического и интеллектуального развития.

2) Межхромосомные: транслокации (реципрокные – обмен фрагментами гомологичных хромосом; нереципрокные – перенос фрагмента одной хромосомы на другую; робертсоновские – соединение двух акроцентрических хромосом в районе их центромер с потерей коротких плеч, в результате образуется одна метацентрическая хромосома вместо двух акроцентрических) – болезнь Дауна (транслокация с 21 на 13 или 22).

3) Изохромосомные ( центрическое соединение ) — образование одинаковых зеркальных фрагментов двух разных хромосом, содержащих одни и те же наборы генов. Это происходит в результате поперечного разрыва хроматид через центромеры.

Делеция теломерных участков обоих плеч – замыкание оставшейся структуры в кольцо и образование кольцевых хромосом.

Геномные:

Гетеро- ( анеу- ) и полиплоидия.

Полиплоидия у человека при лейкозах.

Гаплоидия у трутней.

Анеуплоидия ( анеусомия ) – не кратное гаплоидному набору изменение числа хромосом в клетках организма за счет потери или добавления отдельных хромосом.

Мозаицизм по половым хромосомам: Х-изохромосома – при митозе происходит неправильное расщепление центромер, длинные плечи соединяются, увеличивается количество телец Барра.

Нуллисомия – отсутствие обеих гомологичных хромосом; общее число хромосом в такой клетке равно 2n-2.

Моносомия — утрата одного из гомологов пары хромосом, число хромосом равно 2n-1. Синдром Шерешевского-Тернера: женщины с кариотипом 45, ХО имеют только одну половую Х-хромосому. Гораздо чаше встречаются мозаики с кариотипом 46, ХХ/45, ХО.

Полисомия — избыточное число гомологичных хромосом. У мужчин описан синдром Кляйнфельтера с трисомией по половым хромосомам 47, XXY. Сверхсамки.

Синдром Патау (47, +13), Дауна (47, +21), Эдвардса (47, +18): голова расширяется с затылку, низкие деформированные уши, недоразвитие нижней челюсти.

Цитоплазматические мутации: утеря цитохромоксидазы в митохондриях дрожжей, spina bifida, остеит Олбрайта, анэнцефалия.

Характеристика мутаций по адаптивному значению и причинам

Положительные, нейтральные (гетерохромия), летальные (ихтиоз, болезнь Тея-Сакса, талассемия, брахидактилия, синдром Эдвардса-Смита, Патау) и полулетальные (фенилкетонурия, алкаптонурия, гемофилия, дистрофия Дюшена, болезнь Дауна).

Гены-мутаторы у кукурузы, дрозофилы, кишечной палочки, дрожжей.

Мутагены

Алкилирующие: иприт, этиленимин (азирадин), диметилсульфат –; аналоги азотистых оснований: 2-аминопурин, кофеин –; акридины: профлавин –; перекиси, фомальдегид. Заштрихованные – микропризнак

Бактерии вызывают хроматидные и хромосомные разрывы. Эндонуклеазы активируют пиримидины и образуют димеры тимина.

Нарушения репарации – синдром Блума (пигментная ксеродерма), анемия Фанкони.

УФ вызывает димеризацию.

Талидомид и колхицин.

Репарация

Темновая, или эксцизионная (ферменты):
а) эндонуклеаза «узнает» поврежденный участок и рядом с ним разрезает 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;

Фотореактивация: свет активизирует ферменты, расщепляющие димеры.

Пострепликативная: обмен участками.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 Следующая ⇒