Nacionalni naravni park Lena Pillars. Naravni park "Lena Pillars", Yakutia: opis, ogledi in fotografije
Genske mutacije so spremembe v strukturi enega gena. To je sprememba nukleotidnega zaporedja: delecija, insercija, substitucija itd. Na primer, zamenjava a s t. Vzroki - kršitve med podvajanjem DNA (replikacija)
Genske mutacije so molekularne spremembe v strukturi DNK, ki niso vidne v svetlobnem mikroskopu. Genske mutacije vključujejo vse spremembe v molekularni strukturi DNK, ne glede na njihovo lokacijo in vpliv na sposobnost preživetja. Nekatere mutacije ne vplivajo na strukturo ali delovanje ustreznega proteina. Drug (velik) del genskih mutacij vodi do sinteze okvarjenega proteina, ki ne more opravljati svoje inherentne funkcije. Genske mutacije določajo razvoj večine dednih oblik patologije.
Najpogostejše monogene bolezni pri ljudeh so: cistična fibroza, hemokromatoza, adrenogenitalni sindrom, fenilketonurija, nevrofibromatoza, Duchenne-Beckerjeve miopatije in številne druge bolezni. Klinično se kažejo kot znaki presnovnih motenj (metabolizma) v telesu. Mutacija je lahko:
1) pri zamenjavi baze v kodonu je to ti missense mutacija(iz angleščine, mis - napačno, nepravilno + lat. sensus - pomen) - zamenjava nukleotida v kodirnem delu gena, kar vodi do zamenjave aminokisline v polipeptidu;
2) pri taki spremembi kodonov, ki bo vodila do ustavitve branja informacij, gre za t.i. nesmiselna mutacija(iz latinščine non - ne + sensus - pomen) - zamenjava nukleotida v kodirnem delu gena povzroči nastanek terminatorskega kodona (stop kodon) in prenehanje prevajanja;
3) kršitev branja informacij, premik v bralnem okviru, imenovan premik okvirja(iz angleškega okvirja - okvir + premik: - premik, gibanje), ko molekularne spremembe v DNK vodijo do sprememb trojčkov med prevajanjem polipeptidne verige.
Znane so tudi druge vrste genskih mutacij. Glede na vrsto molekularnih sprememb ločimo:
delitev(iz latinščine deletio - uničenje), ko se izgubi segment DNA v velikosti od enega nukleotida do gena;
podvajanja(iz latinščine duplicatio - podvojitev), tj. podvojitev ali reduplikacija segmenta DNK iz enega nukleotida na celotne gene;
inverzije(iz latinščine inversio - obračanje), tj. rotacija segmenta DNA za 180° v velikosti od dveh nukleotidov do fragmenta, ki vključuje več genov;
vstavitve(iz latinščine insertio - pritrditev), tj. vstavljanje fragmentov DNA v velikosti od enega nukleotida do celotnega gena.
Molekularne spremembe, ki prizadenejo enega do več nukleotidov, se štejejo za točkovno mutacijo.
Temeljna in posebna značilnost genske mutacije je, da 1) povzroči spremembo genetske informacije, 2) se lahko prenaša iz generacije v generacijo.
Določen del genskih mutacij lahko uvrstimo med nevtralne mutacije, saj ne povzročajo sprememb v fenotipu. Na primer zaradi degeneracije genetski kod Isto aminokislino lahko kodirata dva tripleta, ki se razlikujeta samo v eni bazi. Po drugi strani pa se isti gen lahko spremeni (mutira) v več različnih stanj.
Na primer gen, ki nadzoruje krvno skupino sistema AB0. ima tri alele: 0, A in B, katerih kombinacije določajo 4 krvne skupine. Krvna skupina sistema ABO je klasičen primer genetska variabilnost normalne človeške lastnosti.
Genske mutacije določajo razvoj večine dednih oblik patologije. Bolezni, ki jih povzročajo takšne mutacije, imenujemo genetske ali monogene bolezni, tj. bolezni, katerih razvoj je odvisen od mutacije enega gena.
Genomske in kromosomske mutacije
Genomske in kromosomske mutacije so vzroki kromosomskih bolezni. Genomske mutacije vključujejo anevploidije in spremembe v ploidnosti strukturno nespremenjenih kromosomov. Ugotovljeno s citogenetskimi metodami.
Aneuploidija- sprememba (zmanjšanje - monosomija, povečanje - trisomija) števila kromosomov v diploidnem nizu, ki ni večkratnik haploidnega niza (2n + 1, 2n - 1 itd.).
Poliploidija- povečanje števila nizov kromosomov, večkratnik haploidnega (3n, 4n, 5n itd.).
Pri ljudeh so poliploidije in večina anevploidij smrtonosne mutacije.
Najpogostejše genomske mutacije vključujejo:
trisomija- prisotnost treh homolognih kromosomov v kariotipu (na primer na 21. paru pri Downovem sindromu, na 18. paru v Edwardsovem sindromu, na 13. paru v Patauovem sindromu; na spolnih kromosomih: XXX, XXY, XYY);
monosomija- prisotnost samo enega od dveh homolognih kromosomov. Z monosomijo katerega koli avtosoma je normalen razvoj zarodka nemogoč. Edina monosomija pri ljudeh, ki je združljiva z življenjem, monosomija na kromosomu X, vodi v Shereshevsky-Turnerjev sindrom (45, X0).
Vzrok za nastanek aneuploidije je nerazdelitev kromosomov med celično delitvijo med nastankom zarodnih celic ali izguba kromosomov zaradi anafaznega zamika, ko lahko med premikanjem na pol eden od homolognih kromosomov zaostaja za vsemi drugimi nehomolognimi kromosomi. Izraz nedisjunkcija pomeni odsotnost ločevanja kromosomov ali kromatid v mejozi ali mitozi. Izguba kromosomov lahko privede do mozaicizma, v katerem obstaja upload(normalno) celično linijo in drugo monosomski.
Kromosomska nedisjunkcija se najpogosteje pojavi med mejozo. Kromosomi, ki bi se običajno delili med mejozo, ostanejo povezani in se med anafazo premaknejo na en pol celice. Tako nastaneta dve gameti, od katerih ima ena dodaten kromosom, druga pa tega kromosoma nima. Ko je gameta z normalnim naborom kromosomov oplojena z gameto z dodatnim kromosomom, pride do trisomije (tj. v celici so trije homologni kromosomi); ko je gameta brez enega kromosoma oplojena, pride do zigote z monosomijo. Če na kateremkoli avtosomnem (nespolnem) kromosomu nastane monosomna zigota, se razvoj organizma ustavi v najzgodnejših fazah razvoja.
Kromosomske mutacije- To so strukturne spremembe posameznih kromosomov, običajno vidne pod svetlobnim mikroskopom. Kromosomska mutacija vključuje veliko število (od deset do nekaj sto) genov, kar vodi do spremembe normalnega diploidnega niza. Čeprav kromosomske aberacije na splošno ne spremenijo zaporedja DNK določenih genov, spremembe v številu kopij genov v genomu povzročijo genetsko neravnovesje zaradi pomanjkanja ali presežka genetski material. Dva sta velike skupine kromosomske mutacije: intrakromosomske in interkromosomske.
Intrakromosomske mutacije so aberacije znotraj enega kromosoma. Ti vključujejo:
—izbrisov(iz latinščine deletio - uničenje) - izguba enega od delov kromosoma, notranjega ali končnega. To lahko povzroči motnje embriogeneze in nastanek številnih razvojnih anomalij (na primer delitev v predelu kratkega kraka 5. kromosoma, označenega kot 5p-, vodi do nerazvitosti grla, srčnih napak in duševne zaostalosti). Ta kompleks simptomov je znan kot sindrom "mačjega joka", saj pri bolnih otrocih zaradi nepravilnosti grla jok spominja na mačje mijavkanje;
—inverzije(iz latinskega inversio - inverzija). Zaradi dveh zlomov v kromosomu se nastali fragment po rotaciji za 180° vstavi na prvotno mesto. Posledično se poruši samo vrstni red genov;
— podvajanja(iz latinščine duplicatio - podvojitev) - podvojitev (ali množenje) katerega koli dela kromosoma (na primer trisomija na eni od kratkih krakov 9. kromosoma povzroči številne napake, vključno z mikrocefalijo, zakasnjenim telesnim, duševnim in intelektualnim razvojem).
Vzorci najpogostejših kromosomskih aberacij:
Oddelek: 1 - terminal; 2 - intersticijski. Inverzije: 1 - pericentrična (z zajemom centromera); 2 - paracentrično (znotraj enega kraka kromosoma)
Medkromosomske mutacije ali preureditvene mutacije- izmenjava fragmentov med nehomolognimi kromosomi. Takšne mutacije imenujemo translokacije (iz latinščine tgans - za, skozi + locus - kraj). to:
Recipročna translokacija, ko dva kromosoma izmenjata svoje fragmente;
Nerecipročna translokacija, ko se delček enega kromosoma prenese na drugega;
- "centrična" fuzija (Robertsonova translokacija) - povezava dveh akrocentričnih kromosomov v območju njihovih centromer z izgubo kratkih krakov.
Ko se kromatide prelomijo prečno skozi centromere, "sestrske" kromatide postanejo "zrcalni" kraki dveh različnih kromosomov ki vsebujejo iste nize genov. Takšni kromosomi se imenujejo izokromosomi. Tako znotrajkromosomske (delecije, inverzije in podvajanja) kot medkromosomske (translokacije) aberacije in izokromosomi so povezani s fizičnimi spremembami v strukturi kromosomov, vključno z mehanskimi zlomi.
Dedna patologija kot posledica dedne variabilnosti
Prisotnost skupnih značilnosti vrst nam omogoča, da združimo vse ljudi na zemlji enojni pogled Homo sapiens. Kljub temu zlahka, z enim pogledom, iz množice izločimo obraz poznane osebe tujci. Izjemna raznolikost ljudi – tako znotraj skupin (na primer raznolikost znotraj etnične skupine) kot med skupinami – je posledica njihovih genetskih razlik. Trenutno se verjame, da so vse intraspecifične variacije posledica nastanka in vzdrževanja različnih genotipov. naravna selekcija.
Znano je, da haploidni človeški genom vsebuje 3,3x10 9 parov nukleotidnih ostankov, kar teoretično omogoča do 6-10 milijonov genov. Vendar pa podatki sodobne raziskave kažejo, da človeški genom vsebuje približno 30-40 tisoč genov. Približno tretjina vseh genov ima več kot en alel, torej so polimorfni.
Koncept dednega polimorfizma je oblikoval E. Ford leta 1940, da bi razložil obstoj dveh ali več različnih oblik v populaciji, kadar pogostnosti najredkejših med njimi ni mogoče pojasniti samo z mutacijskimi dogodki. Ker je genska mutacija redek dogodek (1x10 6), je pogostnost mutantnega alela, ki je več kot 1%, mogoče razložiti le z njegovim postopnim kopičenjem v populaciji zaradi selektivne prednosti nosilcev te mutacije.
Množica segregacijskih lokusov, množica alelov v vsakem od njih, skupaj s pojavom rekombinacije, ustvarja neizčrpno človeško genetsko raznolikost. Izračuni kažejo, da je skozi vso zgodovino človeštva globus ni bilo, ni in v doglednem času ne bo prišlo do genetske ponovitve, tj. vsak rojen človek je enkraten fenomen v vesolju. Edinstvenost genetske konstitucije v veliki meri določa značilnosti razvoja bolezni pri vsaki posamezni osebi.
Človeštvo se je razvilo kot skupine izoliranih populacij, ki dolgo časa živijo pod enakimi pogoji okolju, vključno s podnebnimi in geografskimi značilnostmi, prehranskimi vzorci, patogeni, kulturnimi tradicijami itd. To je privedlo do konsolidacije v populaciji kombinacij normalnih alelov, specifičnih za vsakega od njih, najbolj primernih za okoljske razmere. Zaradi postopnega širjenja habitata, intenzivnih selitev in preseljevanja ljudstev prihaja do situacij, ko kombinacije specifičnih normalnih genov, ki so uporabni v določenih pogojih, ne zagotavljajo optimalnega delovanja določenih telesnih sistemov v drugih pogojih. To vodi k dejstvu, da del dedne variabilnosti, ki jo povzroča neugodna kombinacija nepatoloških človeških genov, postane osnova za razvoj tako imenovanih bolezni z dedno nagnjenostjo.
Poleg tega se je pri človeku kot družbenem bitju sčasoma odvijala naravna selekcija v vse bolj specifičnih oblikah, ki so širile tudi dedno pestrost. Kar so živali lahko zavrgle, se je ohranilo ali, nasprotno, kar so živali obdržale, se je izgubilo. Tako je popolno zadovoljevanje potreb po vitaminu C v procesu evolucije privedlo do izgube gena L-gulonodaktonoksidaze, ki katalizira sintezo askorbinske kisline. Človeštvo je v procesu evolucije pridobilo tudi nezaželene lastnosti, ki so neposredno povezane s patologijo. Na primer, ljudje so v procesu evolucije pridobili gene, ki določajo občutljivost na toksin davice ali virus otroške paralize.
Tako pri človeku, tako kot pri kateri koli drugi biološki vrsti, ni ostre meje med dedno variabilnostjo, ki vodi do normalnih variabilnosti lastnosti, in dedno variabilnostjo, ki povzroča nastanek dednih bolezni. Zdi se, da je človek, ki je postal biološka vrsta Homo sapiens, plačal za »razumnost« svoje vrste s kopičenjem patoloških mutacij. To stališče je osnova enega glavnih konceptov medicinske genetike o evolucijskem kopičenju patoloških mutacij v človeški populaciji.
Dedna variabilnost človeških populacij, ki jo ohranja in zmanjšuje naravna selekcija, tvori tako imenovano genetsko obremenitev.
Nekatere patološke mutacije lahko vztrajajo in se širijo v populacijah zgodovinsko dolgo, kar povzroča tako imenovano segregacijsko genetsko obremenitev; druge patološke mutacije nastanejo v vsaki generaciji kot posledica novih sprememb v dedni strukturi, kar ustvarja mutacijsko obremenitev.
Negativni učinek genetske obremenitve se kaže v povečani umrljivosti (odmiranje gamet, zigot, zarodkov in otrok), zmanjšani plodnosti (zmanjšana reprodukcija potomcev), krajši pričakovani življenjski dobi, socialni neprilagojenosti in invalidnosti, povzroča pa tudi povečano potrebo po zdravstveni oskrbi. .
Angleški genetik J. Hoddane je bil prvi, ki je raziskovalce opozoril na obstoj genetske obremenitve, čeprav je sam izraz predlagal G. Meller že v poznih 40. letih. Pomen pojma "genetska obremenitev" je povezan z visoka stopnja potrebna genetska variabilnost biološke vrste da bi se lahko prilagodili spreminjajočim se okoljskim razmeram.
Mutacija(iz latinske besede "mutatio" - sprememba) je vztrajna sprememba genotipa, ki se je zgodila pod vplivom notranjih ali zunanjih dejavnikov. Obstajajo kromosomske, genske in genomske mutacije.
Kaj so vzroki za mutacije?
- Neugodne okoljske razmere, eksperimentalno ustvarjene razmere. Takšne mutacije imenujemo inducirane.
- Nekateri procesi, ki potekajo v živi celici organizma. Na primer: motnja popravljanja DNK, replikacija DNK, genetska rekombinacija.
Mutageni so dejavniki, ki povzročajo mutacije. Razdeljen na:
- Fizični - radioaktivni razpad, pa tudi ultravijolično visoka temperatura ali prenizka.
- Kemikalije - reducenti in oksidanti, alkaloidi, alkilirajoča sredstva, nitro derivati sečnine, pesticidi, organska topila, nekatera zdravila.
- Biološki - nekateri virusi, presnovni produkti (metabolizem), antigeni različnih mikroorganizmov.
Osnovne lastnosti mutacij
- Prenaša se z dedovanjem.
- Vzrok za različne notranje in zunanji dejavniki.
- Pojavijo se spazmodično in nenadoma, včasih večkrat.
- Vsak gen lahko mutira.
Kaj so?
- Genomske mutacije so spremembe, za katere je značilna izguba ali dodatek enega (ali več) kromosoma ali celotnega haploidnega niza. Obstajata dve vrsti takšnih mutacij - poliploidija in heteroploidija.
Poliploidija je sprememba števila kromosomov, ki je večkratnik haploidnega niza. Izjemno redko pri živalih. Pri ljudeh sta možni dve vrsti poliploidije: triploidija in tetraploidija. Otroci, rojeni s takšnimi mutacijami, običajno ne živijo več kot mesec dni in pogosteje umrejo v fazi razvoja zarodka.
Heteroploidija(ali aneuploidija) je sprememba števila kromosomov, ki ni večkratnik niza halogenov. Zaradi te mutacije se posamezniki rodijo z nenormalnim številom kromosomov – polisomiki in monosomiki. Približno 20-30 odstotkov monosomikov umre v prvih dneh intrauterinega razvoja. Med rojstvi so posamezniki s Shereshevsky-Turnerjevim sindromom. Raznolike so tudi genomske mutacije v rastlinskem in živalskem svetu.
- - to so spremembe, ki nastanejo ob preureditvi strukture kromosomov. V tem primeru pride do prenosa, izgube ali podvojitve dela genetskega materiala več kromosomov ali enega, pa tudi do spremembe orientacije kromosomskih segmentov v posameznih kromosomih. V redkih primerih je možna združitev kromosomov.
- Genske mutacije. Kot posledica takšnih mutacij pride do insercij, delecij ali substitucij več ali enega nukleotida, pa tudi do inverzije ali podvajanja. različne dele gen. Učinki genskih mutacij so različni. večina od njih so recesivni, to pomeni, da se na noben način ne manifestirajo.
Mutacije delimo tudi na somatske in generativne
- - v vseh celicah telesa, razen v gametah. Na primer, ko rastlinska celica mutira, iz katere naj bi se kasneje razvil brst in nato poganjek, bodo vse njene celice mutirane. Tako se lahko na grmu rdečega ribeza pojavi veja s črnimi ali belimi jagodami.
- Generativne mutacije so spremembe v primarnih zarodnih celicah ali v gametah, ki so nastale iz njih. Njihove lastnosti se prenašajo na naslednjo generacijo.
Glede na naravo vpliva na mutacije obstajajo:
- Smrtonosno - lastniki takšnih sprememb umrejo v fazi ali po dovolj kratek čas po porodu. To so skoraj vse genomske mutacije.
- Polsmrtna (na primer hemofilija) - za katero je značilno močno poslabšanje delovanja katerega koli sistema v telesu. V večini primerov polletalne mutacije kmalu zatem povzročijo tudi smrt.
- Koristne mutacije so osnova evolucije; ki jih potrebuje telo. Ko so te značilnosti uveljavljene, lahko povzročijo nastanek nove podvrste ali vrste.
Čakanje na rojstvo otroka je največ super čas za starše, ampak tudi najslabše. Veliko ljudi skrbi, da bi se otrok lahko rodil s kakršnimi koli motnjami, fizičnimi ali duševnimi motnjami.
Znanost ne miruje, v zgodnjih fazah nosečnosti je mogoče preveriti razvojne nepravilnosti otroka. Skoraj vsi ti testi lahko pokažejo, ali je z otrokom vse normalno.
Zakaj se zgodi, da lahko isti starši rodijo povsem različne otroke? zdravega otroka in otrok s posebnimi potrebami? To določajo geni. Na rojstvo nerazvitega otroka ali otroka z motnjami v telesnem razvoju vplivajo genske mutacije, povezane s spremembo strukture DNK. Pogovorimo se o tem podrobneje. Poglejmo, kako se to zgodi, kakšne genske mutacije obstajajo in njihovi vzroki.
Kaj so mutacije?
Mutacije so fiziološke in biološka sprememba celic v strukturi DNK. Vzrok je lahko sevanje (med nosečnostjo ni mogoče opraviti rentgenskega slikanja, da bi preverili poškodbe in zlome), ultravijolični žarki (dolgotrajna izpostavljenost soncu med nosečnostjo ali bivanje v prostoru s prižganimi ultravijoličnimi svetilkami). Tudi takšne mutacije lahko podedujemo od prednikov. Vsi so razdeljeni na vrste.
Genske mutacije s spremembami v strukturi kromosomov ali njihovem številu
To so mutacije, pri katerih se spremeni struktura in število kromosomov. Kromosomske regije lahko izpadejo ali se podvojijo, premaknejo v nehomologno cono ali se obrnejo za sto osemdeset stopinj od norme.
Razlogi za pojav takšne mutacije so kršitev prehoda.
Genske mutacije so povezane s spremembami v strukturi kromosomov ali njihovem številu in povzročajo resne motnje in bolezni pri otroku. Takšne bolezni so neozdravljive.
Vrste kromosomskih mutacij
Skupaj obstajata dve vrsti glavnih kromosomskih mutacij: numerične in strukturne. Aneuploidija je vrsta kromosomskega števila, to je, ko so genske mutacije povezane s spremembo števila kromosomov. To je nastanek dodatnega ali več slednjih ali izguba katerega koli od njih.
Genske mutacije so povezane s spremembami v strukturi, ko se kromosomi zlomijo in pozneje ponovno združijo, kar poruši normalno konfiguracijo.
Vrste numeričnih kromosomov
Glede na število kromosomov delimo mutacije na anevploidije, to je vrste. Oglejmo si glavne in ugotovimo razliko.
- trisomija
Trisomija je pojav dodatnega kromosoma v kariotipu. Najpogostejši pojav je pojav enaindvajsetega kromosoma. Povzroča Downov sindrom ali, kot se ta bolezen imenuje tudi trisomija enaindvajsetega kromosoma.
Patauov sindrom se odkrije na trinajstem, na osemnajstem kromosomu pa se diagnosticira vse to so avtosomne trisomije. Druge trisomije niso sposobne preživeti; umrejo v maternici in se izgubijo med spontanim splavom. Tisti posamezniki, ki razvijejo dodatne spolne kromosome (X, Y), so sposobni preživeti. Klinična manifestacija takšnih mutacij je zelo nepomembna.
Genske mutacije, povezane s spremembami števila, se pojavijo iz določenih razlogov. Trisomija se lahko največkrat pojavi med divergenco v anafazi (mejoza 1). Posledica tega neskladja je, da oba kromosoma končata le v eni od dveh hčerinskih celic, druga pa ostane prazna.
Manj pogosto lahko pride do neločevanja kromosomov. Ta pojav imenujemo motnja v divergenci sestrskih kromatid. Pojavi se v mejozi 2. To je ravno primer, ko se v eno gameto usedeta dva popolnoma enaka kromosoma, kar povzroči trisomsko zigoto. Do neločevanja pride v zgodnjih fazah procesa cepitve jajčeca, ki je bilo oplojeno. Tako nastane klon mutiranih celic, ki lahko prekrijejo večji ali manjši del tkiva. Včasih se manifestira klinično.
Mnogi enaindvajseti kromosom povezujejo s starostjo nosečnice, vendar je ta dejavnik do danes nima jasne potrditve. Razlogi, zakaj se kromosomi ne ločijo, ostajajo neznani.
- monosomija
Monosomija je odsotnost kakršnega koli avtosoma. Če se to zgodi, potem v večini primerov ploda ni mogoče nositi do roka, pride do prezgodnjih porodov zgodnje faze. Izjema je monosomija zaradi enaindvajsetega kromosoma. Razlog za pojav monosomije je lahko bodisi nedisjunkcija kromosoma bodisi izguba kromosoma na njegovi poti do celice v anafazi.
Na spolnih kromosomih monosomija povzroči nastanek ploda s kariotipom XO. Klinična manifestacija tega kariotipa je Turnerjev sindrom. V osemdesetih odstotkih primerov od sto se pojav monosomije na kromosomu X pojavi zaradi kršitve mejoze otrokovega očeta. To je posledica nedisjunkcije kromosomov X in Y. V bistvu plod s kariotipom XO umre v maternici.
Trisomijo glede na spolne kromosome delimo na tri vrste: 47 XXY, 47 XXX, 47 XYY. je trisomija 47 XXY. S takšnim kariotipom so možnosti za rojstvo otroka petdeset in petdeset. Vzrok tega sindroma je lahko neločitev X kromosomov ali neločitev X in Y spermatogeneze. Drugi in tretji kariotip se lahko pojavita le pri eni od tisoč nosečnic, praktično se ne pojavita in v večini primerov ju strokovnjaki odkrijejo povsem po naključju.
- poliploidija
To so genske mutacije, povezane s spremembami v haploidnem naboru kromosomov. Te sklope je mogoče potrojiti ali početveriti. Triploidija se najpogosteje diagnosticira šele po spontanem splavu. Bilo je več primerov, ko je mati uspela nositi takega otroka, vendar so vsi umrli, preden so dopolnili mesec dni. Mehanizmi genskih mutacij v primeru triplodije so določeni s popolno divergenco in nedivergenco vseh kromosomskih sklopov bodisi ženskih bodisi moških zarodnih celic. Kot mehanizem lahko služi tudi dvojna oploditev enega jajčeca. V tem primeru pride do degeneracije posteljice. Ta degeneracija se imenuje hidatidiformni mol. Takšne spremembe praviloma vodijo v razvoj duševnih in fizioloških motenj pri otroku in prekinitev nosečnosti.
Katere genske mutacije so povezane s spremembami strukture kromosomov
Strukturne spremembe v kromosomih so posledica preloma (uničenja) kromosomov. Posledično se ti kromosomi povežejo, kar poruši njihov prejšnji videz. Te spremembe so lahko neuravnotežene ali uravnotežene. Uravnoteženi nimajo presežka ali pomanjkanja materiala, zato se ne manifestirajo. Pojavijo se lahko le v primerih, ko je bil na mestu destrukcije kromosoma gen, ki je funkcionalno pomemben. Uravnotežen niz lahko povzroči neuravnotežene gamete. Posledično lahko oploditev jajčeca s takšno gameto povzroči nastanek ploda z neuravnoteženim kromosomskim nizom. S takim nizom se pri plodu pojavijo številne razvojne napake, hude vrste patologija.
Vrste strukturnih sprememb
Genske mutacije se pojavijo na ravni tvorbe gamete. Ta proces je nemogoče preprečiti, tako kot je nemogoče vnaprej vedeti, ali se lahko zgodi. Obstaja več vrst strukturnih sprememb.
- izbrisov
Ta sprememba je posledica izgube dela kromosoma. Po takem prelomu se kromosom skrajša, njegov odrezani del pa se med nadaljnjo delitvijo celice izgubi. Intersticijske delecije so, ko je en kromosom pretrgan na več mestih hkrati. Takšni kromosomi običajno ustvarijo nesposoben plod. So pa tudi primeri, ko so dojenčki preživeli, vendar so zaradi tega nabora kromosomov imeli Wolf-Hirschhornov sindrom, »mačji jok«.
- podvajanja
Te genske mutacije se pojavijo na ravni organizacije dvojnih odsekov DNK. Na splošno podvajanje ne more povzročiti patologij, kot so izbrisi.
- translokacije
Do translokacije pride zaradi prenosa genetskega materiala iz enega kromosoma v drugega. Če pride do preloma hkrati v več kromosomih in si izmenjajo segmente, potem to postane vzrok za recipročno translokacijo. Kariotip takšne translokacije ima le šestinštirideset kromosomov. Sama translokacija se zazna šele, ko podrobna analiza in preučevanje kromosomov.
Sprememba nukleotidnega zaporedja
Genske mutacije so povezane s spremembami v nukleotidnem zaporedju, ko se izražajo v spremembah struktur določenih delov DNK. Glede na posledice delimo takšne mutacije na dve vrsti - brez premika bralnega okvirja in s premikanjem. Če želite natančno vedeti razloge za spremembe v odsekih DNK, morate upoštevati vsako vrsto posebej.
Mutacija brez premika okvirja
Te genske mutacije so povezane s spremembami in zamenjavami nukleotidnih parov v strukturi DNK. S takimi zamenjavami se dolžina DNK ne izgubi, lahko pa se izgubijo in nadomestijo aminokisline. Obstaja možnost, da se struktura beljakovin ohrani, kar bo služilo. Podrobneje razmislimo o obeh možnostih razvoja: z zamenjavo aminokislin in brez nje.
Nadomestna mutacija aminokislin
Zamenjava aminokislinskega ostanka v polipeptidih se imenuje missense mutacije. V molekuli človeškega hemoglobina so štiri verige - dve "a" (ki se nahajata na šestnajstem kromosomu) in dve "b" (kodirani na enajstem kromosomu). Če je "b" normalna veriga in vsebuje sto šestinštirideset aminokislinskih ostankov, šesti pa je glutamin, potem bo hemoglobin normalen. V tem primeru mora biti glutaminska kislina kodirana s tripletom GAA. Če se zaradi mutacije GAA nadomesti z GTA, potem namesto glutaminske kisline v molekuli hemoglobina nastane valin. Tako se bo namesto normalnega hemoglobina HbA pojavil drug hemoglobin HbS. Tako bo zamenjava ene aminokisline in enega nukleotida povzročila resne huda bolezen- anemija srpastih celic.
Ta bolezen se kaže v tem, da rdeče krvne celice postanejo srpaste. V tej obliki ne morejo pravilno dovajati kisika. Če imajo homozigoti na celični ravni formulo HbS/HbS, potem to povzroči smrt otroka v zelo zgodnjem otroštvu. Če je formula HbA/HbS, imajo rdeče krvne celice šibko obliko spremembe. Tako majhna sprememba ima uporabna kakovost- odpornost telesa na malarijo. V tistih državah, kjer je nevarnost okužbe z malarijo enaka kot v Sibiriji, da bi se prehladili, ima ta sprememba blagodejno lastnost.
Mutacija brez zamenjave aminokislin
Nukleotidne substitucije brez izmenjave aminokislin imenujemo seizmične mutacije. Če v delu DNK, ki kodira verigo "b", pride do zamenjave GAA z GAG, potem zaradi presežka ne more priti do zamenjave glutaminske kisline. Struktura verige se ne bo spremenila, v rdečih krvničkah ne bo sprememb.
Frameshift mutacije
Takšne genske mutacije so povezane s spremembami dolžine DNK. Dolžina se lahko skrajša ali podaljša, odvisno od izgube ali dodatka nukleotidnih parov. Tako bo celotna struktura proteina popolnoma spremenjena.
Lahko pride do intragenske supresije. Ta pojav se pojavi, ko obstajata dve mutaciji, ki se medsebojno kompenzirata. To je trenutek, ko se nukleotidni par doda po izgubljenem in obratno.
Nesmiselne mutacije
To je posebna skupina mutacij. Pojavi se redko in vključuje pojav stop kodonov. To se lahko zgodi, ko se nukleotidni pari izgubijo ali dodajo. Ko se pojavijo stop kodoni, se sinteza polipeptida popolnoma ustavi. To lahko povzroči nastanek ničelnih alelov. Nobeden od proteinov se ne bo ujemal s tem.
Obstaja nekaj takega, kot je medgensko zatiranje. To je pojav, kjer mutacije v nekaterih genih zavirajo mutacije v drugih.
Ali se med nosečnostjo opazijo spremembe?
V večini primerov je mogoče določiti genske mutacije, povezane s spremembami števila kromosomov. Da bi ugotovili, ali ima plod razvojne napake in patologije, je v prvih tednih nosečnosti (od deset do trinajst tednov) predpisan presejalni pregled. To je niz preprostih pregledov: odvzem krvi iz prsta in vene, ultrazvok. Pri ultrazvočnem pregledu plod pregledamo glede na parametre vseh udov, nosu in glave. Ti parametri, če so močno neskladni z normami, kažejo, da ima otrok razvojne napake. Ta diagnoza se potrdi ali ovrže na podlagi rezultatov krvnega testa.
Tudi bodoče matere, katerih otroci lahko razvijejo mutacije na genski ravni, ki so podedovane, so prav tako pod strogim zdravniškim nadzorom. To so tiste ženske, katerih sorodniki so imeli primere rojstva otroka z duševnimi ali telesnimi motnjami, opredeljenimi kot Downov sindrom, Patauov sindrom in druge genetske bolezni.
Pozdravljeni, Olga Ryshkova je tukaj. Danes bomo govorili o mutacijah. Kaj je mutacija? Mutacije v človeški organizmi je to dobro ali slabo, je za nas pozitiven ali nevaren pojav? Mutacije lahko povzročijo bolezni ali pa lahko svojim nosilcem dajo imunost na bolezni, kot so rak, aids, malarija in sladkorna bolezen.
Kaj je mutacija?
Kaj je mutacija in kje nastane? Človeške celice (pa tudi rastline in živali) imajo jedro.
Jedro vsebuje nabor kromosomov. Kromosom je nosilec genov, torej nosilec genetske, dedne informacije.
Vsak kromosom je sestavljen iz molekule DNK, ki vsebuje genetske informacije in se prenaša s staršev na otroke. Molekula DNK izgleda takole:
Mutacije nastanejo ravno v molekuli DNK.
Kako se zgodijo?
Kako nastanejo mutacije? DNK vsakega človeka je sestavljen iz samo štirih dušikovih baz - A, T, G, C. Toda molekula DNK je zelo velika in se v njej večkrat ponavljajo v različnih zaporedjih. Značilnosti vsake naše celice so odvisne od zaporedja, v katerem se nahajajo te dušikove baze.
Spreminjanje zaporedja teh baz v DNK vodi do mutacij.
Mutacija lahko povzroči drobiž na eni bazi DNK ali njenem delu. Del kromosoma se lahko izgubi. Lahko pa je ta del podvojen. Ali pa bosta dva gena zamenjala mesti. Mutacije nastanejo, ko se geni zamenjajo. Gen je del DNK. Na tej sliki zaradi jasnosti črke ne označujejo dušikovih baz (samo štiri so - A, T, G, C), temveč področja kromosoma, s katerimi se pojavijo spremembe.
Ampak to še ni mutacija.
Opazili ste, da sem rekel "vodi do mutacij" in ne "to je mutacija." Na primer, prišlo je do spremembe v DNK in celica, v kateri se ta DNK nahaja, lahko preprosto umre. In v telesu ne bo nobenih posledic. Da lahko rečemo, da je prišlo do mutacije, mora biti sprememba trajna. To pomeni, da se bo celica delila, hčerinske celice se bodo spet delile in tako večkrat, ta sprememba pa se bo prenesla na vse potomce te celice in se utrdila v telesu. Takrat lahko rečemo, da je prišlo do mutacije, torej do spremembe v človeškem genomu in ta sprememba se lahko prenese na njegove potomce.
Zakaj se zgodijo?
Zakaj pride do mutacij v človeških celicah? Obstaja tak koncept kot "mutageni", to so fizični in kemični dejavniki, ki povzročajo spremembe v strukturi kromosomov in genov, torej povzročajo mutacije.
- Fizikalni dejavniki so sevanje, ionizirajoče in ultravijolično sevanje, visoke in nizke temperature.
- Kemikalije - nitrati, pesticidi, naftni derivati, nekateri aditivi za živila, nekateri zdravila itd.
- Mutageni so lahko biološki, kot so nekateri mikroorganizmi, virusi (ošpice, rdečke, gripa), pa tudi produkti oksidacije maščob v človeškem telesu.
Mutacije so lahko nevarne.
Že najmanjša genska mutacija dramatično poveča verjetnost prirojenih napak. Mutacije lahko povzročijo nepravilnosti v razvoju ploda. Pojavijo se med procesom oploditve, ko se semenčica sreča z jajčecem. Lahko gre kaj narobe, ko se genoma pomešata ali pa je težava prisotna že v starševskih genih. To vodi do rojstva otrok z genetskimi motnjami.
Mutacije so lahko koristne.
Nekaterim te mutacije dajejo privlačen videz, visoki ravni inteligenco ali atletsko postavo. Takšne mutacije učinkovito pritegnejo nasprotni spol. Mutirani geni, po katerih obstaja povpraševanje, se prenesejo na potomce in razširijo po vsem planetu.
Mutacije so privedle do pojava veliko število ljudje, ki so imuni na nevarne nalezljive bolezni, kot sta kuga in aids, ti ljudje za njimi ne bodo zboleli niti med najhujšo epidemijo.
Mutacije so koristne in škodljive hkrati.
Ena glavnih bolezni v Afriki je malarija. Toda obstajajo ljudje, ki ne zbolijo za malarijo. To so ljudje s srpasto oblikovanimi rdečimi krvnimi celicami, kot je ta:
Od svojih prednikov so podedovali mutirane rdeče krvničke. Takšne rdeče krvničke slabo prenašajo kisik, zato so njihovi lastniki slabotni in trpijo za anemijo. So pa imuni na malarijo.
Ali drugega čudovit primer. Genetska mutacija dedna bolezen– Laronov sindrom. Ti ljudje imajo dedno pomanjkanje insulinu podobnega rastnega faktorja IGF-1, zaradi česar se njihova rast zelo zgodaj ustavi. A zaradi pomanjkanja IGF-1 nikoli ne zbolijo za rakom, boleznimi srca ožilja ter diabetes mellitus. Te bolezni se pri ljudeh z Laronovim sindromom sploh ne pojavljajo.
Živila, ki jih jemo, so mutanti.
Da, mutanti, in to so bile koristne mutacije. Večina izdelkov, ki jih uporabljamo kot hrano, je posledica mutacij.
Dva primera. Divji riž je rdeč, njegov pridelek je za 20% manjši od semenskega riža. Gojeni riž se je pojavil kot mutirana oblika pred približno 10.000 leti. Izkazalo se je, da je bilo lažje čistiti in hitreje kuhati, kar je ljudem omogočilo prihranek goriva. Zaradi visoke produktivnosti in koristne lastnosti kmetje so začeli dajati prednost mutiranim vrstam. To je beli riž- To je mutirano rdeče.
Pšenico, ki jo zdaj uživamo, so začeli gojiti 7 tisoč let pr. Moški je izbral mutirano divjo pšenico z večjimi zrni, ki se ne osipajo. Pridelujemo jo še danes.
Že več tisoč let gojijo tudi druge kulturne rastline. Človek je izbral mutirane sorte divje rastline in jih posebej vzgojil. Danes uživamo rezultate mutacij, izbranih v starih časih.
Niso vse mutacije podedovane.
Govorim o mutacijah, ki se zgodijo v življenju ene osebe. To so rakave celice.
V naslednjem članku vam bom povedal, kako mutacije vodijo do pojava rakavih celic in od kod med nami ljudje, ki so imuni na okužbo s HIV, in ljudje, ki so imuni na HIV.
Če imate še vedno vprašanja o tem, kaj so mutacije, kje, kako in zakaj se pojavijo, bomo o tem razpravljali v komentarjih. Če se vam je članek zdel koristen, ga delite s prijatelji na družbenih omrežjih.
Greben skalnatih zob, katerega višina doseže 200 m, in starost skale stara več kot 500 milijonov let, se razteza več kilometrov vzdolž rečnega brega. Osupljiva lepota naravni objekt edinstven z znanstvenega vidika. Lenski stebri so primer dveh redkih naravni pojavi: sodobni zmrznjeni kras in posledice kambrijske eksplozije, med katero se je nenadoma povečala populacija hordatov, členonožcev, mehkužcev in iglokožcev. Ostanki starodavni organizmi, odkrit v sedimentnih kamninah Lenskih stebrov, so še posebej dragocen material za preučevanje.
Na začetku kambrijske dobe prvi morska bitja in nastali so sodobni ekosistemi. Skale na bregovih Lene, ki so v daljni preteklosti stale na dnu kambrijskega morja, so postale jasen prikaz teh procesov. Hvala za podnebne razmere vsi ostanki najrazličnejših življenjske oblike popolnoma ohranjena, kar daje znanstvenikom možnost izvajanja raziskav na ozemlju naravni park eksperimentov, katerih rezultati omogočajo napovedovanje nadaljnjih obsežnih sprememb na planetu. Poleg tega risbe, najdene na skalah, v jamah in razpokah, kažejo, da so bili Lenski stebri sveto mesto za stare ljudi, ki so poseljevali te dežele. Starost risb je 5–8 tisoč let.
Skupna površina rezervata je 1,353 milijona hektarjev. Še ena edinstven ekosistem Park je puščava z razpihanim tukulanskim peskom, v kateri so odkrili ostanke mamuta, starodavnega bizona in nosoroga. Po mnenju številnih znanstvenikov so ti kraji najstarejša človeška najdišča: tu so našli nekaj najstarejših orodij na zemlji.
Turistične poti
Park ponuja več kot pet enodnevnih ali dvodnevnih turistične poti: lahko se spustite po reki in vidite veličastne stebre iz vode ali pa se povzpnete na najvišjo točko rezervata in pred vašim pogledom se bo odprla ogromna panorama Lene, tajge in peska. V rezervatu je prepovedano plezanje.
Gozdove naseljujejo medved, ris, rosomah, volk, veverica, los, vapiti, zajci, pižmovke, planšarski orel, sova, sokol in bela čaplja. Skupno je 42 vrst sesalcev in 102 vrst ptic, od katerih so mnoge uvrščene v Rdečo knjigo. Podnebje je značilno za Srednjo Sibirijo, z vročimi poletji in zmrznjenimi zimami.
Ljudje običajno potujejo iz Jakutska v naravni rezervat Lena Pillars po vodi.