Генетски мутации - Генетски грешки Анатомија и физиологија
Генетскиот материјал може да биде под влијание и модифициран од влијанието на факторите на животната средина. Повеќето промени што факторите на животната средина ги прават во генетскиот материјал може да се вратат со поправка на ДНК. Сепак, некои мутации се трајни, дејството на факторите на животната средина не може да биде блокирано од механизмите за генетска поправка и генетските мутации се јавуваат со влијание врз човечките црти и како генетските информации се пренесуваат од една генерација на друга.
мутација е геном преку кој се случуваат промени во структурата и функцијата на генетскиот материјал, под дејство на факторите наречени мутагени. мутагенеза тоа е процес со кој се јавуваат мутации.
Мутацијата е наследена од една генерација на друга.
Класификација на мутации
Геномски мутации
полиплоидија
анеуплоидија
Хромозом во пар хомологни хромозоми може да биде отсутен или двојно, затоа анеуплоидија значи промена на бројот на хромозоми (за еден или два) плус или минус. Може да влијае на автозомите, односно паровите 1-22 (автозомни анеуплоиди) или –XX или –XY гонозомите (хетерозомски анеуплоиди).
Анеуплоидија значи неточно множење на бројот на хромозоми во јадрото на клетката. Секоја нормална соматска клетка е подложена на феноменот на бипарентална дисомија (2n) поради фактот што има 23 пара хромозоми, секој пар има хромозом од мајчино потекло и хромозом од татковско потекло.
Варијанти на анеуплоидија:
Нулисомија претставува отсуство на двата хромозома во соодветниот пар (2n-2) и кај луѓето е некомпатибилно со нормалниот живот и развој.
моносомија претставува отсуство на еден хромозом во пар (2n-1). Сите човечки моносомии освен оние што вклучуваат сексуални хромозоми се смртоносни. Пример за гонозомална моносомија е Тарнеровиот синдром (X моносомија).
трисомија претставува присуство на дополнителен хромозом во пар (2n + 1). Тоа е една од причините за спонтан абортус, но постојат трисомии компатибилни со постнаталниот живот. Исто така, постојат повеќе трисомии (2n + 1 + 1 + 1). Најчести автозомни трисомии се: Даунов синдром, синдром Патау, синдром Едвардс и најчести гонозомални трисомии се: Трипло-Х синдром и Клинефелтер.
Фенотипските ефекти на автозомната трисомија се потешки од оние на гонозомната трисомија.
Тетразомијата (2n + 2) и пентазомијата (2n + 3) се многу ретки и обично вклучуваат сексуални хромозоми.
Анеуплоидија може да биде:
- Пополнете: недостасува цел хромозом или има цел натброен хромозом во кариотипот на човекот
- делумно: само одредени хромозомски сегменти со големина недостасуваат или се во вишок во пар хомологни хромозоми.
- хомогена: сите клетки во телото имаат ист тип на анеуплоидија.
- Во мозаикот: во ист организам, нормалните клеточни линии коегзистираат со анеуплоидни клеточни линии, без разлика дали се автозомни или гонозомски.
Најчеста причина за анеуплоидија е неуспехот да се одделат хомологни хромозоми за време на митоза или мејоза или неуспехот да се одделат сестринските хроматиди за време на анафазата.
Хромозомски мозаик
Химера
Химерична индивидуа е таа индивидуа која има мешавина од различни хромозомски клеточни линии и деривати на различни зиготи. Тие се јавуваат за време на интраутериниот развој како резултат на клеточна размена што се одвива помеѓу дизиготни близнаци.
Хромозомски мутации
бришење
Дупликатори
инверзија
транслокација
Претставува структурно преуредување што се случува по трансферот на хромозомски сегменти помеѓу нехомологни хромозоми. Нормално, нехомологните хромозоми не поминуваат низ процес на вкрстување, размената на фрагменти се одвива само помеѓу хомолози. За да се случи транслокација и да се изврши размена на генетски материјал, двата вклучени хромозома мора да претрпат барем една руптура на едниот дел од рацете. Кога се јавува избалансирана транслокација, носот-фенотип не се менува, бидејќи ниту еден генетски материјал не се губи преку размена на хромозомски сегменти. Иако нема никакво влијание врз фенотипот на носител, балансираната транслокација има влијание врз репродукцијата бидејќи може да резултира во генетски неурамнотежени гамети, кои оплодуваат со нормални гамети, што резултира со абермни зиготи. Затоа, фенотипот на потомството претрпува сериозни промени.
Прстенест хромозом
Изокромозомул
Дицентрични хромозоми
Тие имаат два центромера. Инактивација на еден од двата центромера нормално се јавува со нормална миграција на овој хромозом за време на клеточниот циклус. Меѓутоа, ако и двата центромера постојат и се активни, тие ќе мигрираат во спротивните полови на клетката за време на поделбата, поврзувајќи се едни со други со хроматински мост. Резултат на хромозомски абнормалности на носачот и потомството.
Мутации на гените
Тоа се мутации кои влијаат на низата нуклеотиди или кодони во структурата на генот. Овие мутации можат да влијаат на генот во целост или само на одредени парови нуклеотиди. Нивните последици се разновидни. Мутациите во структурните гени доведуваат до синтеза на нови протеини кои се структурно и функционално различни од протеините определени со нормалните варијанти на тие гени. Мутациите во регулаторните гени ја менуваат активноста на структурните гени и можат квалитативно да ги променат ново синтетизираните протеини. Мутаните гени можат да се пренесат на потомството и да се појават разни болести.
Мутацијата може да се појави на кое било место на генот, но забележано е дека постојат одредени места на генот со зголемена подложност на мутации, именувани „Hotешки точки“. Тие се јавуваат како резултат на типот на присутна азотна база, а заедничката модификациска основа на овие места е 5-метилицитозин произведен од дејството на метилаза, ензим кој ја додава метил групата во базата на пиримидин наречена цитозин. Метилацијата ја одредува можноста парот G-C да биде заменет со A-T пар.
Мутациите произведени во генот можат да бидат:
- неми нивниот фенотипски ефект не е очигледен
- неутрални замени: претставува замена на аминокиселина во структурата на протеинот произведен од мутантниот ген, но оваа замена не влијае на фенотипската активност на генот
- директни мутации чиј ефект го инактивира генот, дозволувајќи мутантниот алел да се изрази со појава на фенотипски промени.
Фенотипските ефекти на генските мутации можат да бидат:
- појава на морфолошки аномалии кај индивидуалниот носител
- нарушување на синтезата на протеини со нарушување на клеточната активност во која се вклучени
- наследни метаболички болести
Мутациите во гените се автосомно или алозом и наследен метаболизам. примери:
Автозомно заболување на гени: синдактилија, полидактилија, прогнатизам, албинизам, српеста анемија.
Хетерозомални генски болести: хемофилија, слепило во боја, мускулна дистрофија на Душен.
Наследни метаболички заболувања: хемоглобинопатии, ензимопатии, фенилкетонурија, албинизам.
Мутации на ДНК
Мутациите што се случуваат во структурата на ДНК може да бидат спонтано или Инду. Спонтаните мутации се прилично ретки и се базираат на следниве причини: грешки во репликацијата на ДНК, спонтани лезии кои влијаат на структурата на азотните бази и вметнување на транспозитивни елементи во структурата на ДНК.
Индуцирани мутации се јавуваат кога телото е изложено на надворешен мутаген агенс, има поголема фреквенција од спонтаните.
Видови на ДНК мутации:
1. Транзицијата - базата на пурин или пиримидин се заменува со друга база на пурин или пиримидин, соодветно
2. Превод претставува замена на пуринска основа со база на пиримидин или обратно
3. Бришење - се издвојува полинуклеотиден фрагмент од структурата на клеточната ДНК, со модификација и промена на континуитетот на двојната спирала. Тие можат да се изгубат од многу мали фрагменти до илјадници парови на нуклеотиди.
4. Дуплирање - нуклеотиден фрагмент во ДНК молекулата се удвојува со издолжување на соодветниот ДНК сегмент и промена на структурата и континуитетот на двојната спирала.
5. Засилување претставува тандемско множење на ДНК секвенца што е нормално единствена. Затоа, проширувањето на таа низа се одвива во хромозомската ДНК.
6. Додавање или вметнување претставува појава на дополнителни нуклеотиди во структурата на ДНК
Последиците од структурните промени на ДНК се како што следува:
- тивка мутација: изменетиот кодон ја кодира истата аминокиселина што ја кодира пред да настане мутацијата
- неутрална мутација: мутантни кодони кодираат различни, но функционално еквивалентни аминокиселини со аминокиселини произведени пред мутацијата, затоа клеточната функција не се менува радикално
- мутација со изменето значење: изменетиот кодон кодира различна и нефункционална аминокиселина
- бесмислена мутација: мутантниот кодон го кодира сигналот за завршување на синтезата на полипептидниот синџир со преземање на функцијата кодон STOP. Затоа, различен протеин произлегува од нормалниот, со изменетата функција, што доведува до модификација на функцијата на клетката во која се активира соодветниот протеин.
Овие мутации можат да предизвикаат синтеза на неактивни протеини, безначајни или протеини со намалена функција или модифицирани протеини, што пак ќе ја смени активноста на клетката во која се наоѓаат.