Классификация и примеры мутаций

1. По способу возникновения различают мутации спонтанные и индуцированные. Спонтанные мутации происходят самопроизвольно под действием факторов среды без вмешательства человека. Индуцированные мутации вызываются специально с помощью мутагенов (различные физические, химические и биологические мутагенные факторы, то есть воздействия, вызывающие мутации).

2. По типу клеток, в которых произошла мутация, выделяют мутации генеративные и соматические. Генеративные мутации происходят в половых клетках. Они передаются по наследству при половом размножении. Соматические мутации возникают в соматических клетках. Потомкам не передаются. С соматическими мутациями связано явление мозаицизма. Особи, у которых часть соматических клеток являются мутантными, называются мозаиками.

3. По значению для организма мутации бывают: положительные, нейтральные, отрицательные. Положительные или нейтральные мутации у человека - это пигментация кожи, цвет глаз, форма носа, ушей и т.д. Отрицательные мутации снижают жизнеспособность или несовместимы с жизнью. Мутации, снижающие жизнеспособность, называются полулетальными.Мутации, несовместимые с жизнью (ведут к смерти), называются летальными.

4. По характеру и уровню изменения генетического аппарата мутации делят на: 1) геномные; 2) хромосомные аберрации; 3) генные (точковые), или трансгенации.

Геномные мутации – изменение числа хромосом. Это полиплоидия и анэуплоидия.

Полиплоидия - увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному (3n, 4n, 5n,…). У человека такие мутации при образовании зигот несовместимы с жизнью.

Анеуплоидия (или гетероплоидия)– увеличение или уменьшение числа хромосом, некратное гаплоидному набору (2n±1, 2n±2 и т.д.). В большинстве случаев, если образуются зиготы с такими мутациями, развитие зародыша вскоре прерывается. Если развитие продолжается, то рождается ребенок с хромосомным заболеванием. У человека известны трисомии и моносомии. Трисомия – три гомологичных хромосомы в кариотипе. Например, синдром Дауна (трисомия по 21-й хромосоме). Моносомия - отсутствие одной из гомологичных хромосом в кариотипе. Например, при синдроме Шерешевского - Тернера отсутствует одна Х-хромосома. Нуллисомия - отсутствие двух гомологичных хромосом (летальная мутация).

Хромосомные аберрации – изменение структуры хромосом (Рис. 7).

1) Делеция (нехватка) – выпадение части хромосомы. Делеция средней части хромосомы в зиготе обычно приводит к гибели особи.

2) Дупликация – удвоение участка хромосомы. Например, у дрозофилы с дупликацией связано появление полосковидных глаз, вместо круглых.

3) Инверсия – отрыв участка хромосомы, поворот его на 180⁰ и прикрепление к месту отрыва. Инверсии широко распространены у дрозофил.

4) Транслокация – обмен участками между негомологичными хромосомами или соединение двух хромосом. Известен транслокационный синдром Дауна. Транслокация между хромосомами 9 и 22 вызывает хронический миелолейкоз.

Рис. 7. Типы хромосомных аберраций: 1 – нормальная хромосома; 2 – делеция участка, 3 – дупликация участка, 4 – инверсия участка

Хромосомные аберрации у зародышей человека чаще всего несовместимы с жизнью, так как нарушают развитие эмбриона, его генный баланс, взаимодействие генов, дифференцировку клеток. Поэтому такие беременности в большинстве случаев прерываются.

Генные мутации, или трансгенации – изменения структуры гена (молекулы ДНК). Наименьший участок, изменение которого приводит к появлению мутации, называется мутон. Мутон соответствует одной паре комплементарных нуклеотидов.

У человека известны разные виды генных мутаций: а) замена одной пары нуклеотидов другой парой; б) изменение последовательности нуклеотидов; в) выпадение или вставка одного или нескольких нуклеотидов.

Генные мутации определяют генетическое разнообразие, полиморфизм особей в пределах вида, дают материал для естественного отбора. Возникновение множественных аллелей, в том числе по антигенному составу, связано с генными мутациями. Например, разные группы крови по системам AB0, Rh, MN и другим.

Однако практически в своем большинстве различные генные мутации дают отрицательный эффект. Они нарушают тот генетический баланс, который длительно, постепенно сложился в ходе эволюции. Их возникновение, накопление и распределение среди населения составляет генетический груз, который имеет человечество. Это совокупность патологических аллелей в популяциях человека. Генные мутации могут вызывать нарушения обмена веществ и приводить к наследственным генным болезням.

Генокопии – сходные фенотипические признаки, обусловленные мутациями разных генов. Например, гемофилия А и гемофилия В вызываются мутациями разных неаллельных генов. Но они фенотипически похожи, так как одинаково проявляются несвертываемостью крови при ранениях.

Факторы, вызывающие мутации, называются мутагенами. Мутагенные факторы различают: а) физические б) химические; в) биологические.

К физическим мутагенным факторам относятся разные виды излучений (радиация, ультрафиолет и др.), температура, влажность. К химическим мутагенам относятся: спирты, фенолы, пестициды, лекарственные вещества, гормоны, йод и др. Биологические мутагены – это вирусы, бактерии, гельминты, паразитические простейшие.

Мутации являются причиной наследственных болезней у человека. Болезни, вызванные геномными мутациями и хромосомными аберрациями, объединены в группу хромосомных болезней. Болезни, связанные с мутациями на молекулярном уровне, относят к генным болезням.