Хромосомная мутация

13. Хромосомная мутация – изменение формы, размера хром-мы, порядка расположения генов в ней. Структурные хромосомные мутации. Это нарушение, которое связано с разрывом и последующим связыванием участков хромосом, в результате чего изменяется исходный генетический материал. Они могут быть:

- сбалансированными — в этом случае не наблюдается дефицит или избыток генетического материала, поэтому в большинстве случаев они никак не проявляются. Но существует огромный риск передачи несбалансированного набора генетического материала при размножении.

- несбалансированными —  в этом случае родившийся ребенок  имеет ряд тяжелых патологий.

Различают следующие способы изменения  структуры хромосом:

Делеции — хромосомные мутации, которые связаны с разрывом хромосомной нити и потерей ее важной части. Подобные изменения приводят к тяжелым последствиям, а в некоторых случаях и к летальному исходу.

Дупликации — мутации, которые связаны с удвоением определенного участка ДНК, при этом тяжелые патологии отсутствуют.

Транслокация — осуществляется при разрыве двух рядом расположенных хромосом. В результате этого обе хромосомы обмениваются своими частями, образовывая новый набор генетического материала.

• Инсеции — характеризируются переносом участка одной хромосомы на другую.

• Инверсии — при такой форме мутации разрыв хромосомы происходит в двух местах одновременно. После этого тот участок, который расположен между разрывами, поворачивается вокруг оси, меняя генетическую последовательность.

Числовые хромосомные  мутации: связаны с изменением количества хромосом. Выделяют следующие типы:

• Трисомия — хромосомная мутация, которая сопровождается появлением в генетическом наборе дополнительной хромосомы. Это происходит в том случае, если во время деления клетки дочерние хромосомы не расходятся. Подобные изменения вызывают и фенотипические патологии. Некоторые трисомии ведут к внутриутробной смерти плода уже на ранних стадиях его развития. Причины мутации до конца еще не выяснены.

• Моносомия — хромосомная мутация, которая характеризируется исчезновением одной хромосомы. В большинстве случаев такой организм не жизнеспособен, поэтому умирает на ранних стадиях эмбрионального развития.

• Полиплодия — очень редкое явление, которое характеризируется наличием в клетке утроенного, а иногда даже и учетверенного набора хромосом. Организм с подобными отклонениями не способен жить — он или умирает еще до родов, или сразу же после них.

• Числовые изменения в половых хромосомах — довольно распространенное явление, которое сопровождается увеличением количества хромосом в последней, 23ей паре.

 

 

17. Спонтанные мутации возникают под действием различных естественных мутагенов и встречаются с частотой l:10-8 вирусных частиц. Чаще их можно наблюдать у ретровирусов, что связано с более высокой частотой сбоев в обратной транскрипции

Индуцированные  мутации вызывают различные химические агенты и УФ-облучение (у ДНК содержащих вирусов). Принципиальной разницы в перестройке генома, вызванной спонтанны ми или индуцированными мутациями, нет. Принято считать, что применяемые мутагены лиш увеличивают частоту спонтанных мутаций. При классификации вирусных мутаций используют два разных подхода: их разделяют по характеру изменений генотипа или по изменениям фено типа, наступающим в результате мутаций. Изучение изменений генотипа вирусов проводят редко, так как для этого необходимо детальное изучение их геномов. Чаще проводят изучен» фенотипических проявлений мутаций как более доступных для исследований.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.  Трисомией называют появление в кариотипе дополнительной хромосомы. Самым известным примером трисомии является болезнь Дауна, которую часто называют трисомией по хромосоме 21. Результатом трисомии по хромосоме 13 является синдром Патау, а по хромосоме 18 -- синдром Эдвардса. Все названные трисомии -- аутосомные. Другие трисомики по аутосомам нежизнеспособны, погибают внутриутробно и, по-видимому, теряются в виде спонтанных абортов. Жизнеспособными являются индивидуумы с дополнительными половыми хромосомами. Более того, клинические проявления дополнительных хромосом X или У могут быть весьма незначительными.

Обычно трисомии возникают из-за нарушения расхождения гомологичных хромосом в анафазе мейоза I. В результате в одну дочернюю клетку попадают обе гомологичные хромосомы, а во вторую дочернюю клетку не попадает ни одна из хромосом бивалента (такую клетку называют нулисомной). Иногда, однако, трисомия может быть результатом нарушения расхождения сестринских хроматид в мейозе II. В этом случае в одну гамету попадают две совершенно одинаковые хромосомы, что в случае ее оплодотворения нормальным спермием даст трисомную зиготу. Этот тип хромосомных мутаций, ведущих к трисомии, называют нерасхождением хромосомАутосомные трисомии возникают из-за нерасхождения хромосом, наблюдающегося преимущественно в оогенезе, но и в сперматогенезе нерасхождение аутосом также может быть. Нерасхождение хромосом может происходить и на ранних стадиях дробления оплодотворенной яйцеклетки. В этом случае в организме присутствует клон мутантных клеток, который может захватывать большую или меньшую часть органов и тканей и иногда давать клинические проявления, сходные с теми, которые наблюдают при обычной трисомии .

        Синдром дауна.Трисомия-21 была описана в 1866 г. английским педиатром Л. Дауном и получила свое название по его имени.Генетическая природа этой патологии была расшифрована в 1959 году Лежаном с его учениками, которые и обнаружили лишнюю 21 хромосому в кариотипе.

Кариотип - совокупность признаков хромосомного набора, характерных для вида. Признаками являются - число, размер, форма. Изменение кариотипа может происходить в связи с хромосомными и генными мутациями.

Транслокационный и мозаичный - варианты болезни синдрома Дауна встречаются реже. На транслокационный вариант приходится около 3% случаев, число хромосом в кариотипе 46, а 21 хромосома перенесена на другую аутосому.

Аутосомы - все хромосомы, кроме половых. У человека 22 пары аутосом.

На мозаичный вариантвсех заболеваний приходится 2% случаев.

Диагностировать синдром Дауна  можно по внешним признакам, черепно - лицевым аномалиям при которых наблюдаются: уплощение затылка,короткий нос,деформация ушных раковин,большой и высунутый язык,вертикальная кожная складка внутреннего угла глазной щели,монголоидный разрез глаз, пальцы широкие и короткие,поперечная складка ладони.

Для синдрома Дауна характерно: развитие пороков сердца, желудочно - кишечного тракта и других внутренних органов, мышечная гипотония и психическое недоразвитие.

Синдром Дауна развивается в 1 случае из 700. Риск рождения больного ребенка  связан с возрастом матери и происходит это из-за нарушения расхождения  хромосом. Если у матери до 20 лет  частота рождения таких детей  составляет 0,003%, то у матерей старше 45 лет - более 4%. При синдроме Дауна  диагностируются типичные признаки старения организма такие как: диабет, катаракта, нарушения слуха, дегенеративные сосудистые нарушение, злокачественные  новообразования. Можно предположить, что преждевременное старение больных  с синдромом Дауна имеют генетическую основу. Такой вывод можно сделать  после описанных случаев преждевременного старения у матерей и детей  с этой болезнью, а также была установлена повышенная частота  с синдромом Дауна у родственников  с болезнью Альгеймера. Средняя продолжительность жизни составляет 36 лет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.МОНОСОМИИ- НАЛИЧИЕ ТОЛЬКО ОДНОЦ ИЗ ДВУХ ГОМОЛОГИЧНЫХ ХРОМОСОМ. При моносомии по любой из аутосом нормальное развитие эмбриона невозможно .Единственная моносомия у человека, совместимая с жизнью –моносомия по Х-хромосоме приводит к синдрому Шерешевского-тернера.

 Моносомии. Отсутствие любой аутосомы является в абсолютном большинстве случаев несовместимым с нормальным развитием и приводит к ранним спонтанным абортам. Очень редкое исключение — моносомия по хромосоме 21. Моносомия может быть результатом нерасхождения хромосом или потери хромосомы во время ее движения к полюсу клетки в анафазе. 
Анеуплоидия – это один из видов

хромосомных аномалий, которая

характеризуется ненормальным

числом хромосом (в норме  их 23

пары).Анеуплоидия происходит во время

клеточного деления, когда  хромосо-

мы неправильно разделяются  меж-

ду двумя клетками. Хромосомные

аномалии встречаются  в 1 случае

из 160 живорожденных младенцев.

В большинстве случаев  анеуплои-

дия приводит к прекращению раз-

вития плода, но могут быть случаи

живорождения, среди которых  наи-

более часто встречаются 21, 18 и13-я

дополнительные хромосомы

Полиплоидия – увеличение числа наборов хромосом, кратное гаплоидному. У человека полиплоидия , а также большинство анеуплоидий являются летальными мутациями.

Полиплоидия. Полиплоидные клетки содержат утроенный или учетверенный гаплоидный набор хромосом. У человека триплоидия обнаруживается иногда у спонтанных абортусов, известно также несколько случаев живорождений, но больные погибали в течение 1-го месяца жизни. Триплоидия может быть обусловлена нарушением мейотического расхождения всего набора хромосом в мейозе женских или мужских половых клеток. В результате либо яйцеклетка, либо сперматозоид оказываются диплоидными. В качестве механизма триплоидии рассматривают также возможность оплодотворения яйцеклеток двумя сперматозоидами. В том случае, когда триплоидия обусловлена отцовским диплоидным набором хромосом, возникает пузырное перерождение плаценты, так называемый пузырный занос. 
Синдром Шерешевского Тернера -сопровождающаяся характерными аномалиями физического развития, низкорослостью и половым инфантилизмом.

Впервые эта болезнь как  наследственная была описана в 1925 г. Н. А. Шерешевским, который считал, что  она обусловлена недоразвитием  половых желез и передней доли гипофиза и сочетается с врожденными  пороками внутреннего развития. В 1938 г. Тернер выделил характерную для  этого симптомокомплекса триаду симптомов: половой инфантилизм, кожные крыловидные складки на боковых поверхностях шеи и деформацию локтевых суставов.

При синдроме Тернера половые  железы обычно представляют собой недифференцированные соединительнотканные тяжи, не содержащие элементов гонад. Реже встречаются  рудименты яичников и элементы яичек, а также рудименты семявыносящего протока. Другие патологические данные соответствуют особенностям клинических  проявлений. Наиболее важны изменения  костно-суставной системы — укорочение пястных и плюсневых костей, аплазия (отсутствие) фаланг пальцев, деформация лучезапястного сустава, остеопороз позвонков. Рентгенологически при синдроме Тернера турецкое седло и кости свода черепа обычно не изменены. Отмечаются пороки сердца и крупных сосудов (коарктация аорты, незаращение боталлова протока, незаращение межжелудочковой перегородки, сужение устья аорты), пороки развития почек. Проявляются рецессивные гены дальтонизма и других заболеваний.

 

 

 

 

 

 

16.инсерция – (от лат.insertio-прикрепление)т.е вставка фрагментов ДНК размером от одного нуклеотида до целого гена.  Инсерции. Когда сегмент одной хромосомы переносится и вставляется в другую хромосому, такую перестройку называют инсерцией. Для того чтобы произошла инсерция, необходимо не менее 3 разрывов хромосом. Поскольку в случае возникновения инсерции не теряется и не добавляется новый генетический материал, такую перестройку считают сбалансированной. Однако у носителей такой инсерции 50% гамет окажутся несбалансированными, поскольку они будут нести хромосому либо с делецией, либо с инсерцией. Вследствие этого будут образовываться зиготы с частичной моносомией или частичной трисомией. 
Инверсия - от лат inversio перевертывание, т.е поворот на 180 градусов сегмента ДНК размером от двух нуклеотидов до фрагмента, включающего несколько генов. Инверсии. Инверсией называют хромосомную мутацию, когда после двух разрывов в одной хромосоме сегмент хромосомы, расположенный между разрывами, поворачивается на 180° и занимает инвертированное положение. Если в инвертированный сегмент попадает центромера, то такую инверсию называют перицентрической, а если инверсия сегмента хромосомы происходит в пределах одного плеча — парацентрической. При инверсии не происходит потери генетического материала, кроме тех случаев, когда разрыв хромосомы может затронуть функционально важный ген. Поэтому носители обоих типов инверсий не имеют, как правило, каких-либо патологических симптомов. Более того, некоторые инверсии, например перицентрическая инверсия в хромосоме 9, встречаются как нормальный признак с достаточно высокой частотой в некоторых этнических группах. Как и при других сбалансированных перестройках, инверсии в мейозе могут приводить к образованию несбалансированных гамет. 
Делеция – (от лат deletio – уничтожение), когда происходит утрата сегмента ДНК размером от одного нуклеотида до гена. Делеция означает потерю участка хромосомы. Терминальные делеции возникают, когда в результате одного разрыва в хромосоме сама хромосома укорачивается, а фрагмент обычно теряется при следующем делении клетки. Остальные делеции, которые называют интерстициальными, возникают в результате двух разрывов в хромосоме. Делеция участка хромосомы обусловливает моносомию по этому участку, которая, как правило, оказывается летальной. Считается, что делеция более 2% хромосомного материала от гаплоидного набора будет летальной. В то же время некоторые делеционные синдромы совместимы с жизнью. К ним относятся синдром Вольфа— Хиршхорна и синдром «кошачьего крика». 

18. Генные (точковые) мутации - это изменения числа и/или последовательности нуклеотидов в структуре ДНК (вставки, выпадения, перемещения, замещения нуклеотидов) в пределах отдельных генов, приводящие к изменению количества или качества соответствующих белковых продуктов. Замены оснований приводят к появлению трех типов мутантных кодонов: с измененным смыслом (миссенс-мутации), с неизмененным смыслом (нейтральные мутации) и бессмысленных, или терминирующих кодонов (нонсенс-мутации).