11. Мутагенез и мутагенные факторы. Классификация мутаций. Патология.

• Мутации– это явления скачкообразного, прерывистого изменения наследственного признака.(определение Г. Де Фриза)

• Мутации– это наследуемые изменения структуры генома, т.е. изменение структуры геномных нуклеиновых кислот.

• Мутагенез– это процесс возникновения мутаций, основанный на различных механизмах.

Основные положения мутационной теории Г. Де Фриза сводятся к следующему:

1. Мутации возникают внезапно, как дискретные изменения признаков.

2. Новые формы устойчивы.

3. В отличие от не наследстве иных изменений мутации не образуют непрерывных рядов, не группируются вокруг какого-либо среднего признака. Они представляют собой качественные изменения

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

5. Вероятность обнаружения мутаций зависит от числа исследованных особей.

6. Сходные мутации могут возникать неоднократно.

7. В зависимости от факторов, вызывающих мутации, их разделяют на спонтанные и индуцированные.

   1. Спонтанные мутациивозникают самопроизвольно на протяжении всей жизни организма внормальныхдля него условиях окружающей среды (спонтанные мутации в эукариотических клетках возникают с частотой 10^-9–10^-12на нуклеотид за клеточную генерацию).

   2. Индуцированные мутации– это наследуемые изменения генома, возникающие в результате тех или иныхмутагенных воздействийв искусственных (экспериментальных) условиях или при неблагоприятных воздействиях окружающей среды.

8. В зависимости от размеров сегментов генома, подвергающихся преобразованиям, мутации разделяют на геномные, хромосомные и генные.

   1. При геномных мутацияхпроисходит внезапное изменение числа хромосом, кратное целому геному.

      1. Полиплоидизация– умножение наборов хромосом, при котором происходит образование полиплоидных организмов, геном которых представлен 4n, 6n и т.д. В зависимости от происхождения хромосом в полиплоидах различают

         1. Аллополиплоидиюв результате которой происходит объединение при гибридизациицелых неродственныхгеномов.

         2. Аутополиплоидиюдля которой характерно адекватное увеличение числа хромосомсобственного генома, кратное 2n.

9. При хромосомных мутацияхпроисходят как изменение числа отдельных хромосом в геноме (анеуплоидия), так и крупные перестройки структуры отдельных хромосом (хромосомные аберрации):

   1. Делеция- потеря части генетического материала.

   2. Дупликация- удвоение части генетического материала.

   3. Инверсия- изменение ориентации сегментов хромосом в отдельных хромосомах.

Транслокация- перенос части генетического материала с одной хромосомы на другую

3. Генные мутации- изменения первичной структуры ДНК генов под действием мутагенных факторов (встречаются более часто, чем предыдущие два типа мутаций).

   1. В результате генных мутаций происходят замены, делеции и вставки одного или нескольких нуклеотидов, транслокации, дупликации и инверсии различных частей гена.

   2. Если изменяется лишь один нуклеотид, говорят о точковых мутациях. Точковые мутации с заменой оснований разделяют на два класса:

   3. транзиции(замена пурина на пурин или пиримидина на пиримидин)

   4. трансверсии (замена пурина на пиримидин или наоборот).

4. По влиянию на экспрессию генов мутации разделяют на две категории:

   1. Мутации замен пар оснований

   2. Мутации сдвига рамки считывания(frameshift), т.е. делеции или вставки нуклеотидов, число которых не кратно трем, что связано с триплетностью генетического кода.

5. В основе мутаций на молекулярном уровне лежат две основные причины:

   1. Ошибки репликации

   2. Мутагенные воздействия различной природы.

Мутации п здоровье человека. Клетки организма человека подвержены мутированию как в нормальных условиях жизнедеятельности (спонтанные мутации), так и при воздействии радиационными и химич. мутагенами (индуцированный М.). Частота спонтанного мутирования у человека изучена для многих признаков; ее можно сопоставить с частотой мутирования у других организмов. В среднем на 1 млн. рождений в одном случае наблюдается появление наследственной болезни, обусловленной спонтанной мутацией в определенном гене. Однако, учитывая, что у человека имеется, по крайней мере, несколько десятков тысяч генных локусов, можно подсчитать, что ок. 15% всех гамет (половых клеток) может нести в себе новую патологич. мутацию. Несмотря на грубую приближенность этих оценок и невозможность пока дать более точные оценки, следует призвать, что эти цифры подтверждаются наблюдениями генетиков и врачей. Это означает, что при имеющемся населении Земли не менее 70 млн. новорожденных несут новые мутации. Эта огромная цифра может еще увеличиться, если в окружающей нас среде будут накапливаться вредные для наследственности вещества, если в атмосфере по-прежнему будут производиться ядерные взрывы и если человечество не примет действенных мер против загрязнения окружающей среды.