51. Хромосомные мутации. Классификация.

Ответ. Хромосомные мутации (аберрации) характеризуются изменением структуры отдельных хромосом. При них последовательность нуклеотидов в генах обычно не меняется, но изменение числа или положения генов при аберрациях может привести к генетическому дисбалансу, что пагубно сказывается на нормальном развитии организма. Различают внутрихромосомные, межхромосомные и изохромосомные аберрации. Внутрихромосомные аберрации – аберрации, в пределах одной хромосомы. К ним относятся делеции, инверсии и дупликации. Делеция – утрата одного из участков хромосомы (внутреннего или терминального), что может стать причиной нарушения эмбриогенеза и формирования множественных аномалий развития (например, делеция в регионе короткого плеча хромосомы 5, обозначаемое как 5р-, приводит к недоразвитию гортани, ВПР сердца, отставанию умственного развития). Этот симптомокомлекс обозначен как синдром кошачьего крика, поскольку у больных детей из-за аномалий гортани плачь, напоминает кошачье мяуканье. Инверсия – встраивание фрагмента хромосомы на прежнее место после поворота на 180. В результате нарушается порядок расположения генов. Дупликация – удвоение (или умножение) какого-либо участка хромосомы (например, трисомия по которому плечу хромосомы 9 приводит к появлению множественных ВПР, включая микроцефалию, задержку физического, психического и интеллектуального развития). Межхромосомные аберрации – обмен фрагментами между негомологичными хромосомами. Они получили название транслокации. Различают 3 варианта транслокации: реципрокные (обмен фрагментами двух хромосом); нереципрокные (перенос фрагмента одной хромосомы на другую); робетсоновские (соединение двух акроцентирических хромосом в районе их центромер с потерей коротких плеч, в результате образуется одна метацентрическая хромосома вместо двух акроцентрических). Изохромосомные аберрации – образование одинаковых, но зеркальных фрагментов двух разных хромосом, содержащих одни и те же наборы генов. Это происходит в результате поперечного разрыва хроматид через центромеры (отсюда другое название – центрическое соединение).

52. Значение хромосомных перестроек в эволюции.

Ответ. С помощью хромосомных перестроек возможно: изучать взаимодействие генов при изменении их положения в хромосоме; выяснять влияние расположения эухроматинового и гетерохроматинового материала на фенотипический эффект гена; исследовать межхромосомные отношения в генотипе организма; получать новые группы сцепления. Иначе говоря, ту структуру кариотипа и генотипа видов, которая отрабатывалась в ходе эволюции в течение сотен тысяч и миллионов лет, генетик имеет возможность перестроить в течение нескольких поколений. С помощью хромосомных перестроек можно создавать новые системы генотипов. Хромосомные перестройки, происходящие как внутри одной хромосомы, так и между негомологичными хромосомами, являются очень важным механизмом перекомбинации генов внутри хромосомного набора каждого вида. Перестройки хромосом могут изменять поведение хромосом в мейозе, действие генов, свойств доминирования генов, характер рекомбинации генов, гаметогенез и т. д. Поскольку естественный отбор контролирует все процессы в организме, очевидно, что потомство организмов с разными хромосомными перестройками будет иметь разные шансы на выживаемость. В генетике накоплено большое количество фактов, дающих основание признать, что одним из основных механизмов, обусловливающим возникновение гомологических рядов мутаций у близких видов, является процесс хромосомных перестроек. Транслокации, инверсии, дупликации и полиплоидия в процессе дифференциации вида на расы, подвиды и новые виды играют роль изолирующих факторов одной группы индивидуумов от другой. Указанные хромосомные перестройки вызывают нескрещиваемость особей в популяции, а также снижение плодовитости и жизнеспособности зигот вследствие нарушения генного баланса. Но в случаях возникновения жизнеспособной формы, гомозиготной по транслокации, инверсии или дупликации, она может оказаться приспособленной к определенным условиям существования и свободно размножиться, а затем обособиться в новый вид. У этого нового вида сохраняются прежние гены, но либо они окажутся в других группах сцепления, либо в иной последовательности расположения. Такие гены могут мутировать в том же направлении, что и у исходного вида, и таким образом обусловливать возникновение гомологичных рядов мутаций. Как показывают генетические исследования родственных видов, особенно в роде Drosophila, их генетические системы оказываются очень сходными, а различия касаются главным образом расположения отдельных генов. Роль хромосомных перестроек важна и для эволюции генотипа. Как было показано, в результате транслокаций, дупликаций и инверсий гены вследствие эффекта положения изменяют характер Доминирования. Если полезная мутация гена является рецессивной, то с помощью эффекта положения она может проявиться в гетерозиготном состоянии и стабилизироваться в жизни вида. Значение транслокаций особенно велико в переносе отдельных участков аутосом на половые хромосомы. Эти перестройки являются важным фактором в определении нескрещиваемости видов животных. Результаты исследования хромосомных перестроек убеждают, во-первых, в наличии линейной дискретности хромосом и, во-вторых, в том, что генотип представляет целостную систему, не сумму отдельных генов. Рассмотрение хромосомных перестроек приводит к выводу, что они: лежат в основе изменений групп сцепления генов; изменяют характер наследования признаков и свойств в поколениях; изменяют проявление и взаимодействие генов; являются не только источником наследственной изменчивости комбинативного характера, но и механизмом преобразования генотипа и кариотипа в процессе эволюции; свидетельствуют о том, что многие гены, считавшиеся «классическими» точковыми мутациями, оказываются или дупликациями, или делециями, или инверсиями. Хромосомные перестройки служат методом цитогенетической локализации генов в хромосомах, методом исследования механизма мейоза и тонкого картирования генов. Они могут быть использованы в практических целях для изменения групп сцепления генов, определяющих хозяйственно-ценные признаки.