Мутагенные факторы подразделяют на физические, химические и биологические

К физическим мутагенам относятся различные виды излучений (преимущественно ионизирующих), температура, влажность и др.

К химическим мутагеннам относятся:

а)природные органические и неорганические вещества (нитриты, нитраты, алкалоиды, гормоны, ферменты и др.)

б)продукты промышленной переработки природных соединений─угля, нефти.

в)лекарственные препараты, которые могут вызвать у человека врожденные пороки развития(имуносупрессанты, некоторые антибиотики, наркотические вещества и др.).

 Химические мутагены обладают большой проникающей способностью, вызывают преимущественно генные мутации и действуют в период репликации ДНК.

К биологическим мутагенам относятся вирусы, токсины, гельминты, простейшие.

Классификация мутаций наследственного аппарата

Спонтанные- возникают под влиянием неизвестного природного фактора, чаще всего как результат ошибок при репликации ДНК.     

Индуцированные- происходят под влиянием специфических, мутагенных, факторов (мутагенов).

1) По исходу:

Положительные - повышающие жизнеспособность (например, плоявление 4-х камерного сердца, возникают крайне редко).

Отрицательные, или летальные,- несовместимые с жизнью (например, отсуствие головного мозга).

Полулетальные- снижающие жизнеспособность организма (например, болезнь Дауна).

Нейтральные- существенно не влияющие на процессы жизнедеятельности(например, веснушки).

2) По локализации:

Генеративные  происходят в процессе образования половых клеток (нарушения мейоза) или в клетках, из которых образуются гаметы, они могут передаваться по наследству при половом размножении.

Соматические  происходят в соматических клетках организма, они могут передаваться только при вегетативном размножение (белая прядь волос, опухоли).

3) По направлению:

Прямые – без репарации передаются по наследству.

Обратные- приводят к полному восстановлению исходной последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.

4) По уровню организации наследственного аппарата:

Геномные мутации обусловлены изменением числа хромосом, причины:

а) нерасхождения хромосом, когда две или несколько гомологичных хромосом остаются соединенными вместе и в анафазу отходят к одному полюсу.

б) анафазного отставания, когда одна или несколько хромосом в процессе анафазного движения отстают от других, реже причиной является полиплоидизация.

Полиплоидия- это кратное гаплоидному увеличение числа хромосом (3н,4н,5н..).используется в селекции растений. У млекопитающих и человека это летальные мутации.

Гаплоидия- уменьшение числа хромосом на полный набор. У млекопитающих и человека это летальные мутации.

Гетероплоидия, или анеуплоидия - некратному гаплоидному уменьшение или увеличение числа хромосом (2н+1, 2н+2, 2н-1 и т.д.). Разновидности анеуплоидии:

а)трисомия- три гомологичные хромосомы в кариотипе, например при синдроме Дауна (трисомия по 21-й хромосоме);

б)моносомия-в наборе одна из пары гомологичных хромосом, например при синдроме Шерешевского-Тернера (моносомия Х).

в)нулисомия- отсуствие пары хромосом (летальная мутация), у человека неизвестна.

Геномные мутации всегда проявляются фенотипечески и легко обнаруживаются цитогенетическими методами.

Хромосомные мутации (абберации) обусловлены изменением структуры хромосом.

К внутрихромосомным мутациям относятся перестройки внутри одной хромосомы.

а) Делеция (нехватка) - отсуствие части хромосомы. Например, делеция участка короткого плеча 5-й (5р^-) хромосомы приводит к развитию синдрома «кошачьего крика»

б) Дупликация- удвоение участка хромосомы.

в) Инверсия- отрыв участка хромосомы, поворот его на 180^о и прикрепление к месту отрыва, при этом наблюдается нарушение порядка расположения генов.

Межхромосомные перестройки происходят между негомологичными хромосомами.

а ) транслокация- это обмен сегментами между негомологичными хромосомами. Различают реципрокные транслокации, когда две хромосомы обмениваются сегментами; нереципрокные,когда сегменты одной хромосомы переносятся на другую, и робертсоновские, когда две акроцентрические хромосомы соединяются своими центромерными районами.

Генные (точковые) мутации связанны с изменением структуры гена (молекулы ДНК), могут затрагивать как структурные гены, так и функциональные гены.

Изменения структуры генов

«Сдвиг рамки считывания»- вставка или выпадение пары или нескольких пар нуклеотидов. Например, исходный порядок нуклеотидов-АГГАЦТЦГА.., а после вставки нуклеотида-ААГГАЦТЦГА.

Транзиция- замена оснований: пуринового на пуриновое или пиримидинового на пиримидиновое, например А─Г, Ц─Т; при этом изменяется тот кодон,в котором произошла транзиция.

Трансверсия - замена пуринового основания на пиримидиновое или пиримидинового на  пуриновое, например: А─Ц, Г─Т; при этом изменяется тот кодон,в котором произошла трансверсия.

Изменение структурных генов приводят к миссенс мутациям - изменению смысла кодонов и образованию других белков и к нонсенс-мутациям ─образованию «бессмысленных» кодонов (УАА, УАГ, УГА), не кодирующих аминокислоты.

Генные мутации всегда проявляются фенотипечески и являются причиной нарушения обмена веществ (генных болезней), они обнаруживаются биохимическими методами.

Лекция 3. Генные болезни.

Большинство генных патологий обусловлено мутациями в структурных генах, осуществляющих свою функцию через синтез полипептидов — белков. Любая мутация гена ведет к изменению структуры или количества белка.

Начало любой генной болезни связано с первичным эффектом мутантного аллеля.

Основная схема генных болезней включает ряд звеньев:

мутантный аллель → измененный первичный продукт → цепь биохимических процессов в клетке → органы → организм.

Общая частота генных болезней в популяции составляет 1-2%.

Классификация

Нарушение аминокислотного обмена (АМ):

Фенилкетонурия - нарушение превращения фенилаланина в тирозин из-за резкого снижения активности фенилаланингидроксилазы;

альбинизм - обусловлен отсутствием синтеза фермента тирозиназы. Нарушения обмена углеводов.

галактоземия - отсутствие фермента галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы и накопление в крови галактозы;

гликогеновая болезнь - нарушение синтеза и разложения гликогена.

Болезни, связанные с нарушением липидного обмена

Идиотия Тея-Сакса- мутация гена, ответственного за синтез фермента гексозоаминидазы A — фермента, принимающего участие в метаболизме ганглиозидов.