Генетика_Зелена Л.Б._fbmt

Хромосомні перебудови (аберації). Молекулярні механізми хромосомних перебудов. Хромосомні мутації. Класифікація внутрішньо- і міжхромосомних перебудов. Механізми виникнення хромосомних мутацій. Зміна числа хромосом (геномні мутації): автополіплоїдія, алополіплоїдія, анеуплоїдія.

Хромосомними перебудовами, або хромосомними абераціями, називаються видимі зміни структури хромосом. Вони виникають внаслідок порушення кросинговеру – обміну ділянками між хромосомами у профазі мейозу І.

Хромосомні мутації поділяють на внутрішньохромосомні і міжхромосомні мутації. Серед внутрішньохромосомних перебудов розрізняють: (1) делеції – видалення ділянки хромосоми; (2) дуплікації – повторення частини хромосоми; (3) інверсії, в результаті яких певна ділянка хромосоми розвертається на 180^о; (4) ізохромосома – аномальна  хромосома, яка утворюється при поперековому, а не поздовжньому поділі центромери; (5) кільцева хромосома.

Міжхромосомні перебудови або транслокації – це перебудови, у результаті  яких частина однієї хромосоми переноситься до складу іншої. Вони бувають взаємні, невзаємні і Робертсонівські. Взаємна (реципрокна) транслокація – форма транслокації, під час якої дві хромосоми обмінюються ділянками (необов’язково однаковими за розміром). Невзаємна (інерція) відбувається коли сегмент однієї хромосоми переноситься і вбудовується в іншу хромосому. Явище приєднання однієї хромосоми до іншої називають робертсонівською транслокацією.

Виділяють збалансовані і незбалансовані хромосомні мутації. Збалансовані хромосомні мутації не мають фенотипового прояву і не призводять до втрати або надлишку генетичного матеріалу.

Серед механізмів виникнення хромосомних мутацій виділяють:

- Нерівний кросинговер між гомологічними хромосомами (виникають делеції і дуплікації) і негомологічними хромосомами (виникають транслокації);

- Внутрішньохромосомний кросинговер (виникають делеції та інверсії);

- Розриви хромосом (виникають різні фрагменти);

- Розриви хромосом з подальшим з'єднанням фрагментів (виникають інверсії, транспозиції, транслокації);

- Копіювання гена і перенесення копії в іншу ділянку хромосоми (виникають транспозиції).

Зміна числа хромосом у клітині означає зміну геному. Тому такі зміни часто називають геномними мутаціями. Серед причин виникнення геномних мутацій називають нерозходження хромосом у ході мітозу або мейозу (таким чином формуються поліплоїди). Нерозходження хромосом може бути спонтанним, але може бути обумовлено і дією зовнішніх чинників.

Самовідтворення зі зміною - це одне з основних властивостей життя. Розрізняють два основні підходи до визначення мінливості: мінливість як стан і мінливість як процес.

Фенотипова, або загальна мінливість включає три компоненти. Спадкова (генетична, або генотипова мінливість) – зміни ознак організма, що визначаються генотипом і зберігаються у ряду поколінь. В основі генетичної мінливості лежить мутаційна і комбінативна мінливість. Остання спостерігається при злитті двох гамет, що відрізняються за складом генів, при цьому утворюються нові комбінації генів, яких не було у батьків.

Неспадкова (модифікаційна) мінливість – значною мірою обумовлена дією негенетичних (екзогенних) факторів. Модифікаційна мінливість не викликає змін генотипу і пов’язана з його реакцією на зміни зовнішнього середовища. Межі модифікаційної мінливості або ступінь варіювання ознаки організму називають нормою реакції.

Неконтрольована (залишкова мінливість) – обумовлена неконтрольованими (принаймні, в окремому експерименті) чинниками.

Мутації – це якісні зміни генетичного матеріалу, що призводять до зміни тих чи інших ознак організму. Організм, у всіх клітинах якого виявляється мутація, називається мутантом. У ряді випадків мутація виявляється не у всіх соматичних клітинах організму; такий організм називають генетичною мозаїкою.

Частота появи певної мутації, або мутабільність гена, залежить від природи гена: існують гени, схильні до мутації, і відносно стабільні гени.

Вважається, що багато мутацій не мають суттєвого впливу на життєздатність особин; такі мутації називаються нейтральними. Однак існують мутації, які призводять до загибелі організму (летальні) або помітно знижують його життєздатність (напівлетальні).

За здатністю передаватися при статевому розмноженні розрізняють соматичні і генеративні мутації. Мутації виникають як в аутосомах, так і в статевих хромосомах; відповідно розрізняють аутосомні мутації і мутації, зчеплені зі статтю. За можливістю прояву у фенотипі розрізняють домінантні, напівдомінантні і рецесивні мутації. Мутантний алель може повертатися в початковий стан. Тоді початкова мутація називається прямою, а інша - зворотньою мутацією, або реверсією. За рівнем фенотипового прояву розрізняють мутації: біохімічні, фізіолого-біохімічні, онтогенетичні, фізіолого-репродуктивні, анатомо-морфологічні, етологічні. За рівнем організації генетичного матеріалу, порушеного зміною, всі мутації поділяють на генні, хромосомні і геномні.

Генні мутації поділяють на групи: мутації без зсуву рамки зчитування (відбувається заміна нуклеотидних пар, при цьому загальна довжина ДНК не змінюється),  мутації зі зсувом рамки зчитування або фреймшифти (вставка або втрата нуклеотидних пар, при цьому загальна довжина ДНК змінюється) і нонсенс-мутації (заміна смислового кодону на стоп-кодон).

Мутації без зсуву рамки зчитування здійснюються з заміною (міссенс–мутації) та без заміни амінокислотного залишку у складі поліпептиду (сеймсенс – мутації).

Всі методи виявлення генних мутацій можна розділити на дві групи: методи генетичного аналізу та біохімічні методи.