Начало  /  Физически теории  /  Видове генни мутации. Видове мутации, причини, примери. Причини за генни мутации

Видове генни мутации. Видове мутации, причини, примери. Причини за генни мутации

Физически теории
10.07.2020

Мутация означава промяна в количеството и структурата на ДНКв клетка или организъм. С други думи, мутацията е промяна в генотипа. Характеристика на промяната в генотипа е, че тази промяна в резултат на митоза или мейоза може да се предаде на следващите поколения клетки.

Най-често мутациите означават малка промяна в последователността на ДНК нуклеотидите (промени в един ген). Това са т.нар. Въпреки това, в допълнение към тях, има и когато промените засягат големи участъци от ДНК или се променя броят на хромозомите.

В резултат на мутация тялото може внезапно да развие нова черта.

Идеята, че мутацията е причината за появата на нови черти, предавани през поколенията, е изразена за първи път от Хуго де Врис през 1901 г. По-късно мутациите в дрозофила са изследвани от Т. Морган и неговата школа.

Мутация - вреда или полза?

Мутациите, които възникват в „незначителни“ („тихи“) участъци от ДНК, не променят характеристиките на организма и могат лесно да се предават от поколение на поколение (естественият подбор няма да действа върху тях). Такива мутации могат да се считат за неутрални. Мутациите също са неутрални, когато част от ген е заменена със синоним. В този случай, въпреки че последователността на нуклеотидите в определен регион ще бъде различна, ще се синтезира същият протеин (със същата аминокиселинна последователност).

Но мутацията може да засегне значим ген, да промени аминокиселинната последователност на синтезирания протеин и следователно да причини промяна в характеристиките на организма. Впоследствие, ако концентрацията на мутация в една популация достигне определено ниво, това ще доведе до промяна в характерния признак на цялата популация.

В живата природа мутациите възникват като грешки в ДНК, така че всички те са априори вредни. Повечето мутации намаляват жизнеспособността на организма и причиняват различни заболявания. Мутациите, които възникват в соматичните клетки, не се предават на следващото поколение, но в резултат на митозата се образуват дъщерни клетки, които изграждат определена тъкан. Често соматичните мутации водят до образуването на различни тумори и други заболявания.

Мутациите, които възникват в зародишните клетки, могат да бъдат предадени на следващото поколение. При стабилни условия на околната среда почти всички промени в генотипа са вредни. Но ако условията на околната среда се променят, може да се окаже, че предишна вредна мутация ще стане полезна.

Например, мутация, която причинява къси крила на насекомо, вероятно ще бъде вредна за популация, живееща в райони, където няма силен вятър. Тази мутация ще бъде подобна на деформация или болест. Насекомите, които го притежават, трудно ще намерят партньори за чифтосване. Но ако в района започнат да духат по-силни ветрове (например в резултат на пожар е унищожена част от гората), тогава насекомите с дълги крила ще бъдат издухани от вятъра и ще бъде по-трудно за те да се движат. При такива условия късокрилите индивиди могат да получат предимство. Те ще намерят партньори и храна по-често от дългокрилите. След известно време в популацията ще има повече късокрили мутанти. Така мутацията ще се задържи и ще стане нормална.

Мутациите са в основата на естествения подбор и това е основната им полза. За тялото огромният брой мутации е вреден.

Защо възникват мутации?

В природата мутациите възникват случайно и спонтанно. Тоест всеки ген може да мутира по всяко време. Честотата на мутациите обаче варира при различните организми и клетки. Например, това е свързано с продължителността жизнен цикъл: колкото по-кратък е, толкова по-често възникват мутации. По този начин мутациите се появяват много по-често в бактериите, отколкото в еукариотните организми.

освен спонтанни мутации(срещащи се в естествени условия) има предизвикани(от лице в лабораторни условия или неблагоприятни условия на околната среда) мутации.

По принцип мутациите възникват в резултат на грешки по време на репликация (удвояване), ремонт (възстановяване) на ДНК, неравномерно кръстосване, неправилно разминаване на хромозомите в мейозата и др.

Ето как увредените ДНК участъци непрекъснато се възстановяват (поправят) в клетките. Въпреки това, ако по различни причини възстановителните механизми са нарушени, тогава грешките в ДНК ще останат и ще се натрупат.

Резултатът от грешка при репликация е заместването на един нуклеотид в ДНК верига с друг.

Какво причинява мутации?

Повишено нивопричинява мутации рентгеново лъчение, ултравиолетови и гама лъчи. Мутагените също включват α- и β-частици, неутрони, космическа радиация (всички те са високоенергийни частици).

Мутаген- това е нещо, което може да причини мутация.

В допълнение към различни радиации, много химикали имат мутагенен ефект: формалдехид, колхицин, компоненти на тютюна, пестициди, консерванти, някои лекарства и др.

Енциклопедичен YouTube

И това е удивителен феномен, над който си блъскат главата десетки специалисти.

Когато се роди, тя беше пурпурна и сляпа. Тестовете показаха, че тя има мозъчна аномалия и зрителният й нерв е увреден.Тя има два сърдечни дефекта, цепнато небце и необичаен рефлекс на преглъщане, така че може да яде само през тръба в носа си. предизвиканиМомичето също е напълно нямо. Бебето може само да плаче или понякога да се усмихва.Няма отклонения в ДНК, но Габи почти не остарява в сравнение с другите хора и никой не знае каква е причината. Хавиер Ботет страда от рядко генетично заболяване, известно като синдром на Марфан. - Хората с това заболяване са високи, слаби и имат удължени крайници и пръсти.Техните кости са не само удължени, но и имат удивителна гъвкавост.

Струва си да се отбележи, че без лечение и грижи хората, страдащи от синдрома на Марфан, рядко живеят над четиридесетгодишна възраст.

Хавиер Ботет е висок 2 метра и тежи едва 45 кг.

Тези специфични външни данни, характеристики на физическата структура и генетичната система помогнаха на Ботет да стане „един от хората“ във филмите на ужасите.

Той изигра ужасяващото слабо зомби в трилогията Report, както и зловещи призраци в Mom, Crimson Peak и The Conjuring 2. Причини за мутацииМутациите се делят на спонтаненИ . Спонтанните мутации възникват спонтанно през целия живот на организма при нормални условия., тоест възниква преход (точкова замяна на пиримидин с друг пиримидин или пурин с друг пурин).

Връзка между мутации и рекомбинация на ДНК

От процесите, свързани с рекомбинацията, неравномерното пресичане най-често води до мутации. Обикновено се случва в случаите, когато има няколко дублирани копия на оригиналния ген на хромозомата, които са запазили подобна нуклеотидна последователност. В резултат на неравномерно кръстосване се получава дублиране в една от рекомбинантните хромозоми, а делеция - в другата.

Връзка между мутациите и възстановяването на ДНК

Тавтомерен модел на мутагенеза

Предполага се, че една от причините за образуването на мутации на базово заместване е дезаминирането на 5-метилцитозин, което може да предизвика преходи от цитозин към тимин. Благодарение на дезаминирането на цитозина срещу него, урацилът може да бъде включен във веригата на ДНК (образува се U-G двойка вместо каноничната C-G двойка). По време на репликацията на ДНК срещу урацил, аденинът се включва в новата верига, образува се U-A двойка и по време на следващата репликация се заменя с T-A двойка, т.е. възниква преход (точкова замяна на пиримидин с друг пиримидин или пурин с друг пурин).

Класификации на мутациите

Има няколко класификации на мутации въз основа на различни критерии. Мьолер предложи да се разделят мутациите според естеството на промяната във функционирането на гена на хипоморфен(променените алели действат в същата посока като алелите от див тип; синтезира се само по-малко протеинов продукт), аморфен(мутацията изглежда като пълна загуба на генна функция, напр. мутация бялов дрозофила), антиморфен(мутантната черта се променя, например цветът на царевичното зърно се променя от лилав на кафяв) и неоморфен.

Съвременната образователна литература също използва по-формална класификация, основана на естеството на промените в структурата на отделните гени, хромозоми и генома като цяло. В рамките на тази класификация се разграничават следните видове мутации:

  • геномна;
  • хромозомна;
  • генетични.

Точкова мутация или заместване на единична база е вид мутация в ДНК или РНК, която се характеризира със заместване на една азотна основа с друга. Терминът се прилага и за двойни нуклеотидни замествания. Терминът точкова мутация също включва инсерции и делеции на един или повече нуклеотиди. Има няколко вида точкови мутации.

Срещат се и сложни мутации. Това са промени в ДНК, когато един участък от нея се заменя с участък с различна дължина и различен нуклеотиден състав.

Точковите мутации могат да се появят като противоположно увреждане на ДНК молекулата, което може да спре синтеза на ДНК. Например противоположни циклобутан пиримидинови димери. Такива мутации се наричат ​​целеви мутации (от думата „мишена“). Циклобутан пиримидиновите димери причиняват както целеви мутации на базово заместване, така и целеви мутации с изместване на рамката.

Понякога се появяват точкови мутации в така наречените неувредени области на ДНК, често в малка близост до фотодимери. Такива мутации се наричат ​​ненасочени мутации на базово заместване или ненасочени мутации с изместване на рамката.

Точковите мутации не винаги се образуват веднага след излагане на мутаген. Понякога те се появяват след десетки цикли на репликация. Това явление се нарича забавени мутации. При геномна нестабилност, основна причина за образуването на злокачествени тумори, броят на нецелевите и забавени мутации рязко нараства.

Има четири възможни генетични последствия от точкови мутации: 1) запазване на значението на кодона поради израждане на генетичния код (синонимно нуклеотидно заместване), 2) промяна в значението на кодона, водеща до заместване на амино киселина на съответното място на полипептидната верига (мисенс мутация), 3) образуване на безсмислен кодон с преждевременно прекъсване (нонсенс мутация). В генетичния код има три безсмислени кодона: кехлибар - UAG, охра - UAA и опал - UGA (в съответствие с това се наименуват и мутации, водещи до образуването на безсмислени триплети - например кехлибарена мутация), 4) обратно заместване (стоп кодон към сензорен кодон).

от влияние върху генната експресия мутациите се разделят на две категории: мутации като замествания на базови двойкиТя има два сърдечни дефекта, цепнато небце и необичаен рефлекс на преглъщане, така че може да яде само през тръба в носа си. тип изместване на рамката за четене. Последните са делеции или вмъквания на нуклеотиди, чийто брой не е кратен на три, което се свързва с триплетния характер на генетичния код.

Първичната мутация понякога се нарича директна мутация, а мутация, която възстановява оригиналната структура на гена е обратна мутация,или реверсия. Връщане към първоначалния фенотип в мутантен организъм поради възстановяване на функцията на мутантния ген често се случва не поради истинска реверсия, а поради мутация в друга част от същия ген или дори друг неалелен ген. В този случай повтарящата се мутация се нарича супресорна мутация. Генетичните механизми, поради които се потиска мутантният фенотип, са много разнообразни.

Бъбречни мутации(спорт) - устойчиви соматични мутации, възникващи в клетките на точките на растеж на растенията. Водят до клонална изменчивост. Те се запазват при вегетативно размножаване. Много разновидности на култивирани растения са пъпкови мутации.

Последици от мутациите за клетките и организмите

Мутации, които нарушават клетъчната активност в многоклетъчен организъм, често водят до клетъчна деструкция (по-специално до програмирана клетъчна смърт - апоптоза). Ако вътре- и извънклетъчните защитни механизми не разпознаят мутацията и клетката претърпи делене, тогава мутантният ген ще бъде предаден на всички потомци на клетката и най-често води до факта, че всички тези клетки започват да функционират по различен начин.

В допълнение, честотата на мутациите на различни гени и различни региони в рамките на един ген естествено варира. Известно е също, че висшите организми използват „насочени“ (т.е. възникващи в определени участъци от ДНК) мутации в своите механизми

Генни мутации са молекулярни промени в структурата на ДНК, които не се виждат в светлинен микроскоп. Генните мутации включват всякакви промени в молекулярната структура на ДНК, независимо от тяхното местоположение и ефект върху жизнеспособността. Някои мутации нямат ефект върху структурата или функцията на съответния протеин. Другата (по-голямата) част от генните мутации води до синтеза на дефектен протеин, който не е в състояние да изпълнява присъщата си функция. Именно генните мутации определят развитието на повечето наследствени форми на патология. Най-честите моногенни заболявания са: кистозна фиброза, хемохроматоза, адреногенитален синдром, фенилкетонурия, неврофиброматоза, миопатии на Дюшен-Бекер и редица други заболявания. Клинично те се проявяват като признаци на метаболитни нарушения (метаболизъм) в организма. Мутацията може да бъде:

  • 1) при заместване на основа в кодон, това е така наречената миссенсна мутация - заместване на нуклеотид в кодиращата част на ген, което води до заместване на аминокиселина в полипептид;
  • 2) при такава промяна в кодоните, която ще доведе до спиране на четенето на информация, това е така наречената безсмислена мутация - замяна на нуклеотид в кодиращата част на ген, води до образуването на терминаторен кодон ( стоп кодон) и спиране на транслацията;
  • 3) нарушаване на четенето на информация, изместване на рамката за четене, наречено изместване на рамката, когато молекулярните промени в ДНК водят до промени в триплетите по време на транслацията на полипептидната верига.

Известни са и други видове генни мутации. Въз основа на вида на молекулярните промени се разграничават: делеции (от латинското deletio - унищожаване), когато се губи ДНК сегмент с размер от един нуклеотид до ген; дублиране (от лат. duplicatio - удвояване), т.е. дублиране или редупликация на ДНК сегмент от един нуклеотид до цели гени; инверсии (от латински inversio - обръщане), т.е. завъртане на 180° на ДНК сегмент с размери от два нуклеотида до фрагмент, включващ няколко гена; инсерции (от лат. insertio - прикрепване), т.е. вмъкване на ДНК фрагменти с размер от един нуклеотид до цял ген.

Молекулните промени, засягащи един до няколко нуклеотида, се считат за точкова мутация. Основната и отличителна черта на генната мутация е, че тя 1) води до промяна в генетичната информация, 2) може да се предава от поколение на поколение. Определена част от генните мутации могат да бъдат класифицирани като неутрални мутации, тъй като не водят до промени във фенотипа. Например, поради израждането на генетичния код, една и съща аминокиселина може да бъде кодирана от два триплета, които се различават само по една основа. От друга страна, един и същ ген може да се промени (мутира) в няколко различни състояния. Например, генът, който контролира кръвната група AB0, има три алела: 0, A и B, чиито комбинации определят 4 кръвни групи. Кръвната група ABO е класически пример за генетична вариация в нормалните човешки характеристики. Именно генните мутации определят развитието на повечето наследствени форми на патология. Болестите, причинени от такива мутации, се наричат ​​генетични или моногенни заболявания, т.е. заболявания, чието развитие се определя от мутация на един ген.

Изпращането на вашата добра работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Публикувано на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО НА ЗДРАВЕОПАЗВАНЕТО НА РЕПУБЛИКА БЕЛАРУС

УЧЕБНА ИНСТИТУЦИЯ "ГРОДНЕНСКИ ДЪРЖАВЕН МЕДИЦИНСКИ УНИВЕРСИТЕТ"

Отдел Медицинска биологияи обща генетика

РЕЗЮМЕ

по курса "Медицинска биология и обща генетика"по темата:

« Генните мутации като причина за наследствени заболявания при човека »

Изпълнен от студент 1-ва година

Факултет по педиатрия,

Савко Антон Йосифович

Учител: Амбрушкевич

Юрий Георгиевич

Гродно държавен медицински университет 2016

Въведение

Наследствеността винаги е била едно от най-трудните за обяснение явления в човешката история. Много учени изложиха своите хипотези за появата на наследствена патология. Техните предположения обаче не се основават на строги научни наблюдения. През 20-ти век, с развитието на генетиката, беше установено и научно потвърдено, че такива патологии имат наследствен характер. Преди това такива заболявания се считаха за заболявания с неизвестна етиология. Медицинската генетика е изследване на наследствените заболявания.

Последните години се характеризират с бързо развитие на общия и медицинска генетика.

Въвеждането в клиничната практика на биохимични и цитогенетични методи за изследване на тъканно, молекулярно и субмолекулно ниво допринесе за дешифрирането на много форми на заболявания, които преди това се считаха за нозологични форми с неясна етиология. Повишаването на нивото на диагностика доведе до идентифицирането на много заболявания, които доскоро бяха класифицирани като клинични рядкости - редки и редки форми на патология.

В момента са известни около 2000 наследствени заболявания и генетично обусловени синдроми. Техният брой непрекъснато нараства и всяка година се описват десетки нови форми на наследствена патология. включено модерен етапВ развитието на медицината разпознаването на различни наследствени заболявания и генетично обусловени синдроми е от изключително значение.

Мутации и тяхната класификация

Мутамция- устойчива (т.е. такава, която може да бъде наследена от потомците на дадена клетка или организъм) трансформация на генотипа, възникваща под въздействието на външната или вътрешната среда.

Терминът „мутация“ е въведен от Хуго де Врис (1901), холандски ботаник и генетик, за да характеризира случайни генетични промени. Има спонтанни и предизвикани мутационни процеси.

Спонтанни мутации възникват във всяка популация без видимо външно влияние. Честотата на спонтанните мутации е ниска: 10-5 - 10-8 на ген/поколение.

Индуцираните мутации възникват в резултат на изкуствена мутагенеза, т.е. поради действието на мутагенни фактори като температура, излагане на рентгенови лъчи, химикалии биохимични фактори.

Свойства на мутациите:

мутациите възникват внезапно, спазматично;

мутациите се предават по наследство, т.е. предавани от поколение на поколение;

мутациите не са насочени - всеки локус може да претърпи мутации, причинявайки промени както в незначителни, така и в жизнени показатели;

едни и същи мутации могат да се появят многократно;

Според проявата си мутациите могат да бъдат полезни и вредни, доминантни и рецесивни.

Мутациите могат да бъдат класифицирани в следния ред.

Въз основа на местоположението на мутацията и естеството на наследяването се разграничават:

Генеративните мутации възникват в клетките на репродуктивния примордиум, зародишните клетки и се предават по наследство.

Соматични мутации, които възникват в клетките на тялото и не се предават по наследство.

В зависимост от ефекта върху жизнеността и плодовитостта на организма мутациите се разделят на:

Смъртоносен - ембрионът умира в ранните етапи на развитие

Полулетален - води до намаляване на жизнеспособността на индивид, който не оцелява до репродуктивния период

Условно летален - способен да не се прояви при едни условия и да доведе до смърт на организма при други условия

Стерилни - влияят върху плодовитостта, дори безплодието

Неутрален - най-често срещаният

Въз основа на местоположението на променения генетичен материал, мутациите са:

1. Ядрена (хромозомна)

2. Цитоплазмен (митохондриален, пластиден).

Въз основа на естеството на промените в нивото на организация на генетичния материал се разграничават:

Генни или точкови мутации, в резултат на които се променя структурата на конкретен ген

Хромозомните мутации или хромозомните аберации водят до прекъсване съществуващи груписвързване на гени на една или друга хромозома

Геномни мутации, водещи до добавяне или загуба на една или повече хромозоми или пълен хаплоиден набор от хромозоми.

Генни мутации

Генните мутации са промени в броя и/или последователността на нуклеотидите в структурата на ДНК (вмъквания, делеции, премествания, замествания на нуклеотиди) в отделните гени, водещи до промяна в количеството или качеството на съответните протеинови продукти.

Обща честота на генните заболявания в човешките популации - 2-4%.

Генните мутации при хората са причина за много форми на наследствена патология. В момента са описани повече от 3 хиляди такива наследствени заболявания. Ензимопатията е най-честата проява на генни заболявания. Също така мутациите, които причиняват наследствени заболявания, могат да засегнат структурни, транспортни и ембрионални протеини. Патологичните мутации могат да възникнат през различни периоди от онтогенезата. Повечето от тях се проявяват в утробата (до 25% от цялата наследствена патология) и в предпубертетна възраст (45%). Около 25% от патологичните мутации се появяват по време на пубертета и юношеството и само 10% от моногенните заболявания се развиват след 20-годишна възраст.

Сърповидноклетъчна анемия

Това автозомно рецесивно заболяване започва да се проявява само няколко месеца след раждането, тъй като феталния хемоглобин, присъстващ в кръвта на бебето през първите няколко месеца след раждането, не съдържа анормална верига. освен това високо нивофетален хемоглобин при малки деца след появата на анормална верига намалява сърповидността на червените кръвни клетки поради повишения афинитет към кислорода. При носителите симптомите на заболяването се появяват само когато нивото на кислород във въздуха е много ниско (напр. голяма надморска височина) или по време на тежка дехидратация. Обикновено тези кризи се появяват приблизително 0,8 пъти годишно на пациент. Сърповидноклетъчна анемия възниква, когато глутаминова киселинасе заменя с валин, което води до промяна в неговата структура и функции.

Повечето характерна прояваСърповидно-клетъчната анемия при малки деца е лезия на костно-ставната система: силна болка в ставите. мутация на генно заболяване геномна терапия

Кистозна фиброза

Муковисцидозата или кистозната фиброза на панкреаса е системно наследствено заболяване, причинено от мутация в трансмембранния регулаторен ген на муковисцидозата и характеризиращо се с увреждане на екзокринните жлези, тежка дисфункция на дихателната система и стомашно-чревния тракт.

Заболяването се основава на генна мутация. Патологичният ген е локализиран в средата на дългото рамо на хромозома 7. Кистозната фиброза се унаследява по автозомно-рецесивен начин и се регистрира в повечето европейски страни с честота 1: 2000 новородени. Ако и двамата родители са хетерозиготни, тогава рискът от раждане на дете с кистозна фиброза е 25%. Според изследвания честотата на хетерозиготно носителство на патологичния ген е 2-5%.

В момента са идентифицирани около 1000 мутации на гена за кистозна фиброза. Последицата от генна мутация е нарушаване на структурата и функцията на протеина, което води до удебеляване на секретите на екзокринните жлези, затруднено евакуиране на секрета и промяна на неговите физикохимични свойства, което от своя страна определя клиничната картина на заболяването. Промените в панкреаса, дихателните органи и стомашно-чревния тракт се записват още в пренаталния период.

Първите симптоми на заболяването се появяват в повечето случаи през първата година от живота. При 30-40% от пациентите муковисцидозата се диагностицира в първите дни от живота под формата на чревна непроходимост. Често на 3-4-ия ден от живота се появява пневмония, която става продължителна. Чревна непроходимост може да се развие в по-късна възраст на пациента.

Прогнозата за кистозна фиброза остава сериозна и до днес. Смъртността е 50-60%, като сред малките деца е по-висока. Късната диагностика на заболяването и неадекватната терапия значително влошават прогнозата. Понастоящем е възможно да се диагностицира това заболяване в ранните етапи на бременността, следователно голяма стойностпридобива медицинско и генетично консултиране за семейства с пациенти с кистозна фиброза.

Синдром на Марфан

Това е наследствено заболяване, характеризиращо се със системно увреждане съединителна тъкан, изразяваща се с „патологични промени в опорно-двигателния апарат, очите и сърдечно-съдовата система.

Установено е, че при синдрома на Марфан основният дефект е свързан с колагенови нарушения, въпреки че не може да се изключи възможността за увреждане на еластичните влакна на съединителната тъкан. И двата пола са засегнати еднакво често.

Някои клинични признаци на синдрома могат да се наблюдават още при раждането, например арахнодактилия - удължаване на пръстите на ръцете и краката, но комплексът от симптоми се проявява най-ясно при децата в училищна възраст. Пациентите имат изразен астеничен тип изграждане (висок растеж, изтъняване на подкожната тъкан, мускулна слабост). Характерни признаци на заболяването са долихоцефалията - промяна във формата на главата, когато надлъжният размер значително надвишава напречния, така нареченото птиче лице - тясно, с близко разположени очи, тънък нос и изпъкнала горна челюст (прогнатия). ); деформация на ушите, високо небце. Понякога има разцепване на твърдото небце (цепнато небце). Крайниците, пръстите на ръцете и краката са удължени, гръдния кошфуниевидна или киловидна, ребрата са тънки и дълги, междуребрените пространства са широки, гръбнакът е извит , Отбелязват се разхлабване на ставите, понякога с хиперекстензия в коленните стави и плоски стъпала. Рентгеновото изследване на костите разкрива изтъняване на кората и костните трабекули.

Интелигентността при пациенти със синдром на Марфан обикновено се запазва.

Хромозомни мутации

Хромозомите са носители на генетична информация на по-сложно - клетъчно ниво на организация. Наследствените заболявания също могат да бъдат причинени от хромозомни дефекти, които възникват по време на образуването на зародишните клетки.

Всяка хромозома съдържа свой собствен набор от гени, разположени в строга линейна последователност, тоест определени гени са разположени не само в едни и същи хромозоми за всички хора, но и в едни и същи участъци от тези хромозоми.

Нормалните клетки на тялото съдържат строго определен брой сдвоени хромозоми (оттук и сдвояването на гените, които съдържат). При хората във всяка клетка, с изключение на половите клетки, има 23 двойки (46) хромозоми. Половите клетки (яйцеклетки и сперма) съдържат 23 несдвоени хромозоми - единичен набор от хромозоми и гени, тъй като сдвоените хромозоми се разделят по време на клетъчното делене. По време на оплождането, когато спермата и яйцеклетката се сливат, от една клетка (сега с пълен двоен набор от хромозоми и гени) се развива плод - ембрион.

Но образуването на зародишни клетки понякога се случва с хромозомни „грешки“. Това са мутации, които водят до промени в броя или структурата на хромозомите в клетката. Ето защо оплодената яйцеклетка може да съдържа излишък или дефицит на хромозомен материал в сравнение с нормата. Очевидно такъв хромозомен дисбаланс води до груби смущения в развитието на плода. Това се проявява под формата на спонтанни аборти и мъртвородени, наследствени заболявания и синдроми, наречени хромозомни. Най-известните сред хромозомните заболявания са: синдром на Шерешевски-Търнър, синдром на Клайнфелтер, синдром на "котешки плач", детска прогерия.

Синдром на Шерешевски-Търнър

Х-хромозомната монозомия е единствената известна полова хромозомна монозомия при хората. Тази аномалия се наблюдава при фенотипни индивиди от женски пол със забавен растеж и половото развитие с недоразвити вътрешни полови органи. Повечето характерна особеносте липсата на гонади, поради слабо развитие или липса на вторични полови белези по време на пубертета.

При дете с това заболяване се образуват връзки от съединителна тъкан вместо яйчниците, а матката е недоразвита. Много често синдромът се комбинира с недоразвитие на други органи. Още при раждането на момичето се установява удебеляване на кожните гънки на тила и типични отоци на ръцете и краката. Често детето се ражда малко, с ниско телесно тегло.

Детето има типичен външен вид в ранна възраст:

Пропорционално нисък ръст (крайната височина на пациентите не надвишава 150 см);

Скъсяване на долната челюст;

Изпъкнали, ниско поставени уши;

Къса шия с крилати гънки, минаващи от главата до раменете (врата на сфинкса), върху която се отбелязва ниска линия на растеж на косата;

Широк гръден кош с широко разположени обърнати зърна;

Често се наблюдава изкривяване на ръцете в областта на лакътните стави;

Скъсени 4-та и 5-та метакарпална кост, което прави пръстите къси;

Изпъкнали нокти;

Възможни малформации на други органи и системи:

Сърдечно-съдова система - сърдечни пороци;

Пикочни пътища - недоразвитие на бъбреците, удвояване на уретерите, удвояване и подковообразен бъбрек;

Органи на зрението - птоза (увисване на клепача), страбизъм, образуване на "трети клепач".

Вторичните полови белези са слабо изразени (понякога напълно отсъстващи) и се проявяват в следното:

Недостатъчно развитие на млечните жлези;

Анормално развитие на големите и малките срамни устни, матката, вагината;

Яйчниците не са идентифицирани;

Аменорея (липса на менструация);

Космите на пубиса и под мишниците не се забелязват.

С ранно откриване и навременно лечение може да се постигне увеличаване на височината. Прогнозата на заболяването за пълно възстановяване е неблагоприятна. Пациентите остават безплодни.

При това заболяване е възможен летален изход (смърт), което се дължи предимно на вродени дефекти на жизненоважни органи. Няма значителна умствена изостаналост при пациентите, те могат успешно да учат и изпълняват всяка работа, която не е свързана с физически и значителен нервно-психичен стрес. Честотата на поява на синдрома е едно на три хиляди родени момичета.

Синдром на Клайнфелтер

Произходът на допълнителната X хромозома в кариотипа на пациент с класическия вариант на синдрома на Klinefelter се дължи на неразделянето на половите хромозоми по време на мейозата при родителите. Нарушаването на правилното разпределение на половите хромозоми по време на процеса на мейоза води до образуването на гамети с анормален набор от полови хромозоми. Участието им в оплождането води до появата на зигота с нарушение в системата на половите хромозоми - анеуплоидия.

Когато половите хромозоми не се разминават в мейозата на двамата родители и последващото оплождане на такива гамети, се образуват по-сложни хромозомни комплекси (ХХХУ; ХХУУ; ХХХХУ; ХХХУУ и др.). Неразпадането или изоставането на половата хромозома по време на митотичното делене може да доведе до появата на различни клетъчни клонове.

Допълнителната X хромозома се наследява от майката в 60% от случаите, особено по време на късна бременност. Рискът от наследяване на бащината Х хромозома не зависи от възрастта на бащата.

За първи път се проявява като забавяне на пубертета, появяват се някои характеристики на физиката (непропорционално дълги крайници, момичешка изтънченост). Известно умствено изоставане се отбелязва само в 25% от случаите. При други пациенти, на фона на нормално умствено развитие, може да се наблюдава хипоемоционалност, подчинение и други поведенчески характеристики. Сексуалното желание и потентността обикновено са намалени. Въпреки че външните гениталии най-често са формирани правилно, вторичните полови белези са слабо развити. Някои възрастни мъже изобщо нямат косми по лицето. Повечето пациенти имат пубисно окосмяване от женски тип. Растежът на космите по тялото обикновено отсъства. До 70% от случаите при пациенти със синдром на Klinefelter развиват двустранна, безболезнена гинекомастия. Ако гинекомастията вече се е развила, тогава тя по правило е необратима и за разлика от гинекомастията, свързана с пубертета или възрастта, не може да се лекува с лекарства. Тестисите са намалени по размер, по-меки или, обратно, по-плътни.

Продължителността на живота на пациентите със синдром на Клайнфелтер не се различава от средната. Клиничната картина на синдрома на Клайнфелтер в напреднала и сенилна възраст се усложнява от редица заболявания. Някои от тези заболявания са по-чести при жените: холелитиаза, затлъстяване, разширени вени.

Синдромът на Клайнфелтер е много често срещан. На всеки 500 новородени момчета има 1 дете с тази патология.

Прогерия в детството

Прогерията или синдромът на Hutchinson-Gilford се проявява от раждането или в ранна възраст със забавяне на растежа и още по-изразено изоставане в теглото (обикновено не надвишава 15-20 kg), както и кожни промени. Кожата е тънка, лъскава, суха (поради намалено изпотяване) и плътно опъната. Отпуснати и набръчкани на пръстите на ръцете и краката. В долната част на корема и горната част на бедрата кожата е удебелена, грапава и състоянието й наподобява склеродермия. Повърхностните вени се отличават поради почти пълното отсъствие на подкожния мастен слой. Възможно е да има пигментирани кафяви петна по части от тялото без дрехи. Характеризира се с тотална алопеция, включително веждите и миглите, като се запазва само велусната коса. Изтъняване, чупливост или пълно отсъствиенокти Забавянето на растежа е най-силно изразено през първата година от живота и по време на пубертета. Пропорциите на тялото са нормални; главата е сравнително голяма с изпъкнали челни туберкули и намален размер на лицевия череп, което причинява характерно лице с екзофталм, микрогнатия, малък тънък нос с форма на клюн и припокриващи се зъби. Ушите са изпъкнали, зъбите никнат с голямо закъснение, а понякога и напълно липсват. Офталмологично се открива помътняване на лещата. Гърдите са тесни, крушовидни. Крайниците са тънки, с изпъкнали стави и къси дистални фаланги на пръстите. Болните имат изоставане в половото развитие и са безплодни. Понякога има неврологични нарушения под формата на асиметрична черепна инервация. Интелигентността намалява в по-късен стадий на заболяването поради прогресираща атеросклероза. Продължителността на живота на такива пациенти е от 7 до 27 години. Смъртта най-често настъпва от миокарден инфаркт или епилептичен статус, чието естество остава неизяснено.

Това заболяване е изключително рядко, така че всичките му жертви в момента са известни на медицината. Предполага се, че има около сто от тях по света. Етиологията и патогенезата на това заболяване са неизвестни. В повечето случаи се среща спорадично, в няколко семейства се регистрира при братя и сестри, вкл. от кръвно-родствени бракове, което показва възможността за автозомно-рецесивен тип наследяване.

Геномни мутации

Еволюционният баланс в дозите на отделните гени в даден вид и разпределението на тези гени между групите на свързване остават стабилна характеристика на генома на всеки вид. Въпреки това, както на генно, така и на хромозомно ниво на организация наследствен материал, а на геномно ниво е способен да придобие мутационни промени. Тези промени могат да се използват като еволюционен материал. В същото време ускореният темп на еволюционния процес се наблюдава на отделни етапи историческо развитие, като правило, са причинени не толкова от натрупването на генни мутации, а от значителни промени в структурата на целия геном. Последните включват промени в съотношението на дозите на различни гени и промени в състава на групите за свързване в генома.

Причината за структурни промени в генома може да бъде нарушение на онези процеси, които обикновено осигуряват неговата стабилност, предимно процесите, протичащи в мейозата.

Структурните промени в генома могат да бъдат изразени в различно разпределение на гените между групите на свързване. Когато отделните хромозоми са свързани по същия начин, по който две независими се образуват от една хромозома, това води до промяна в броя на групите на свързване в генома. Когато местоположението на отделните гени се промени, което често засяга естеството на тяхното функциониране (позиционен ефект).

Всички мутационни промени в наследствения материал на гаметите - генеративни мутации - стават собственост на следващото поколение, ако такива гамети участват в оплождането. Следователно, отклоненията по време на митозата или мейозата в клетките-прекурсори на гамети са от голямо еволюционно значение. Ако се появят мутации от всякакъв ранг (генни, хромозомни или геномни) в соматичните клетки - соматични мутации - те се предават само на потомците на тези клетки, т.е. не отивай отвъд на даден организъм. Изключение правят соматичните мутации, които възникват в клетките на органите на вегетативното възпроизвеждане, от които се предават на ново поколение организми. Една от причините за соматичните мутации са патологичните митози. Ако нормалният ход на митозата е нарушен (неразпадане на хроматиди на отделни хромозоми, мултиполярни митози и т.н.), дъщерните клетки получават анормална наследствена програма и техните по-нататъшно развитиесе отклонява от нормата. Патологични митози често се наблюдават в злокачествени туморни клетки.

По този начин, въпреки наличието на механизми, които осигуряват стабилността на структурата на генома, на това ниво на организация на наследствения материал могат да се появят еволюционно значими промени. Те са в състояние да осигурят доста рязък скок в историческото развитие на живата природа.

Синдром на Даун

Според последните десетилетия тази патология се среща при всеки 700 родени бебета. Статистиката от последните няколко години показва друга цифра - 1 дете родено с патология на 1100 новородени, което стана възможно благодарение на високата пренатална диагностика и ранното прекъсване на такива бременности. Около 80% от децата с тази патология се раждат от жени под 35-годишна възраст - въпреки сравнително ниския риск плодът да развие тази хромозомна патология, в тази възрастова група се наблюдава пикова раждаемост. Всяка година по света се добавят около 5000 новородени бебета със синдром на Даун.

Причините за синдрома на Даун се крият във вътрематочното образуване на хромозомна патология на плода, характеризираща се с образуването на допълнителни копия на генетично вградения материал на 21-вата хромозома, или цялата хромозома (тризомия), или участъци от хромозомата (за например поради транслокация). Нормален кариотип здрав човексе състои от 46 хромозоми, а при синдрома на Даун кариотипът се формира от 47 хромозоми. Причините за синдрома на Даун по никакъв начин не са свързани с условията на околната среда, поведението на родителите, приемането на лекарства или други негативни явления. Това са случайни хромозомни събития, които, за съжаление, не могат да бъдат предотвратени или променени в бъдеще.

Тризомията на хромозома 21 (което е приблизително 90% от случаите на заболяването) не се наследява и не се предава по наследство; същото важи и за мозаечната форма на патология. Транслокационната форма на заболяването може да бъде наследствена, ако единият от родителите е имал балансирано хромозомно пренареждане (това означава, че част от хромозома променя мястото си с част от друга хромозома, без да води до патологични процеси). Когато такава хромозома се предаде на следващото поколение, възниква излишък от гени на хромозома 21, което води до заболяването.

Признаците на синдрома на Даун при новородени се определят веднага след раждането: скъсен череп; малък размерглави; неправилна форма на ушите; сплескан лицев череп; седловиден нос; плосък мост на носа; малка уста; малка брадичка; дебел, набразден език; наклонена форма на очите; отворена уста; кожни гънки, разположени във вътрешните ъгли на очите; къс врат; кожна гънка на шията; къси горни и долни крайници; къси пръсти; сплескани, широки длани; хоризонтална гънка на дланите; вдлъбната форма на малките пръсти; видимо разстояние между първия и втория пръст на краката; слаб мускулен тонус. Когато се родят деца със синдром на Даун, почти всички външни признаци, изброени по-горе, ще бъдат открити. Диагнозата се потвърждава след изследване на генетичен кариотип.

Синдром на Едуардс

Синдромът на Едуардс или синдромът на тризомия 18 е второто най-разпространено геномно заболяване след болестта на Даун, което се характеризира с комплекс от множество дефекти в развитието.

Средната възраст на майката е 32,5 години, на бащата - 35 години. Продължителността на бременността надвишава нормалната (средно 42 седмици), диагностицира се слаба активност на плода, полихидрамниони, малка плацента, често има само една пъпна артерия; Някои деца се раждат в състояние на асфиксия, с много ниско телесно тегло и силно недохранване.

Фенотипните прояви на синдрома на Едуардс са доста характерни. Черепът е долихоцефален, сгъстен отстрани, с ниско чело и широк изпъкнал тил; понякога се среща микроцефалия или хидроцефалия. Папебралните фисури са тесни, наблюдават се епикантус, птоза (пролапс на органа), интрамурална патология, микрофталмия, колобома и катаракта. Мостът на носа е депресиран, но мостът на носа е тънък (изпъква), ушите са разположени много ниско, а лобът и трагусът често отсъстват. Недоразвитие на спиралата и антихеликса.

Характерна микроретрогнатия (малка и изместена назад челюст). Устата е малка, с триъгълна форма с къса горна устна, небцето е високо, понякога с цепка, шията е къса, често с криловидна гънка.

Отбелязват се различни аномалии на опорно-двигателния апарат: гръдният кош е разширен, гръдната кост е скъсена, тазът е тесен, крайниците са деформирани, ограничена подвижност в тазобедрените стави, описани са дислокации на тазобедрената става. Ръцете и пръстите са къси, 1 пръст на ръката е разположен дистално и хипопластичен. Пръстите са свити в юмрук според типа „флексорна аномалия“: пръстите II и V са притиснати към дланта, първият пръст е къс и широк, синдактилия на пръстите II и III. Формата на люлка на стъпалото е характерна за тризомия 18.

Характерна обща мускулна хипотония. Момчетата често имат крипторхизъм (неспуснати тестиси в скротума), хипоспадия (аномалия анатомична структурапенис), хипертрофия на клитора при момичета.

Интелектуалният дефект съответства на олигофрения в стадий на идиотизъм или дълбока имбецилност. Често такива пациенти развиват конвулсивен синдром.

При аутопсия се открива синдром на Едуардс голям броймалформации на почти всички органи и системи. СЪС различни честотиИма аномалии на централната нервна система: недоразвитие на corpus callosum, малкия мозък, атрофия на церебралните извивки.

Почти 95% от пациентите със синдром на Едуардс имат дефекти на сърцето и големите съдове, най-честият дефект на камерната преграда и открит дуктус артериозус. Около половината от всички случаи на тризомия 18 са придружени от вродени аномалии на храносмилателните органи: нарушения в разположението на червата (дивертикул на Мекел), рязко стесняване на хранопровода или ануса. Със същата честота се срещат малформации на пикочно-половата система - сегментиран или подковообразен бъбрек, удвояване на уретерите, недоразвитие на яйчниците.

Прогнозата за живота е неблагоприятна, средната продължителност на живота при момчетата е 2-3 месеца, при момичетата - 10 месеца. 30% от пациентите умират през първия месец от живота си, само 10% от пациентите оцеляват до една година. При мозаечните варианти прогнозата за живота е малко по-добра.

Болест на Алцхаймер

Болестта на Алцхаймер или прогресивната сенилна деменция е наследствено заболяване. Започва средно на 55-годишна възраст. Две описани възможни вариантипротичане на заболяването. В първия, класически, деменцията се развива сравнително бързо, фокалните симптоми се появяват по-късно. При втория има бавен ход с постепенно нарастваща деменция, мнестични разстройства и огнищни симптоми.

Нарушението на паметта играе централна роля в клиничната картина на болестта на Алцхаймер: прогресивно намаляване на паметта, фиксационна амнезия, амнестична дезориентация и репродуктивни нарушения. Зачестяват нарушенията на вниманието, възприятието и множеството фалшиви разпознавания. Освен аграфия и алексия се среща и акалкулия. Има нарастваща загуба на умения, дезинхибиране на нагоните и пациентите са безцелно суетливи. Впоследствие движенията се автоматизират. Има нарушения на речта: сензорна афазия, амнестична афазия, преход на спонтанността на речта към възбуда на речта и понякога логоклония.

В края на заболяването деменцията е дълбока общ характер. В половината от случаите се отбелязват състояния на халюцинаторно объркване, фрагментарни налудни идеи и краткотрайни пристъпи на психомоторна възбуда. Една трета от пациентите имат гърчове. В случаите на фамилни форми конвулсивните припадъци се комбинират с ранния стадий на заболяването (на 30-35 години). Екстрапирамидни разстройства (обикновено Паркинсон-подобен синдром) се появяват при редица пациенти, по-често в края на заболяването. В крайния стадий на заболяването се откриват децеребрална ригидност, кахексия, булимия, синдроми на орален автоматизъм и ендокринни нарушения.

Генетичната причина за болестта на Алцхаймер е дефект в различни части на хромозома 21; гените в тези региони контролират растежа на локални групи от неврони.

Дефектът води до образуване на бета-амилоидни натрупвания (амилоидни телца, телца на Гленър) в задните фронтални части на доминантното полукълбо, които нарушават микроциркулацията.

В патогенезата са важни дефицитът на ацетилхолин трансфераза, намаленият синтез на ацетилхолин и по-бавната невронна проводимост. Морфологията на деменция от типа на Алцхаймер (болест на Алцхаймер) вече е подробно проучена и се характеризира с редица типични признаци: атрофия на мозъчното вещество, загуба на неврони и синапси, грануловакуолна дегенерация, глиоза, сенилни плаки и неврофибриларни възли. , както и амилоидна ангиопатия. Но само две от тях - сенилни плаки и неврофибриларни възли - се считат за ключови невроморфологични феномени на заболяването и имат диагностично значение.

Кортикалната атрофия води до компенсаторна хидроцефалия и дилатация на страничните вентрикули. С увеличаване на производството на цереброспинална течност, тежестта на деменцията се увеличава. Автоимунен фактор играе роля в етиологията и патогенезата на заболяването. Тъй като амилоидът може да се натрупва около кръвоносните съдове, съдовите фактори също участват в патогенезата. Заболяването трябва да се разграничава от болестта на Пик, мозъчните тумори и сърдечно-съдовите заболявания.

Предполага се доминантен тип унаследяване, възможно е и полигенно унаследяване с различни прагове на проявление в различните семейства. При жените заболяването се среща 3-4 пъти по-често, отколкото при мъжете.

Лечение на наследствени заболявания

Лечението на наследствените заболявания е много трудно, продължително и често неефективно. Има три основни направления на терапията: директен опит за „коригиране” на променения ген, въздействие върху основните механизми на развитие на заболяването и накрая, лечение на индивидуалните симптоми, които пациентът има.

„Коригирането“ на генните дефекти е възможно само с помощта на методите на генното инженерство, което се разбира като интегриране в генома на клетка на нормални, недефектни гени, които изпълняват същата функция. Първоначално генната терапия е разработена за лечение и профилактика на моногенни наследствени заболявания. Въпреки това, за последните годиниакцентът е изместен към по-често срещаните заболявания - рак, сърдечно-съдова патология, СПИН и др.

Генната терапия се основава на заместване на дефектни гени с нормални. Въпросът за възможността за лечение на наследствени заболявания възникна веднага след като учените разработиха начини за прехвърляне на гени в определени клетки, където те се транскрибират и транслират. Възникна и въпросът кои пациенти трябва да бъдат лекувани първо – тези, които са по-многобройни или чиито заболявания са по-проучени? Мнозинството беше склонно да вярва, че трябва да се създаде генна терапия за тези заболявания, за които се знае повече: известният засегнат ген, протеин, тъкан на тяхната локализация.

В момента се обръща голямо внимание на изследванията върху генната терапия за заболявания, които засягат много хора: хипертония, висок холестерол, диабет, някои форми на рак и др.

Като се има предвид, че генната терапия е свързана с промени в наследствения апарат, особен изисквания за клинични изследвания:

ясно познаване на генния дефект и как се формират симптомите на заболяването;

възпроизвеждане на генетичен модел при животни;

липса на алтернативна терапия или съществуващата терапия е невъзможна или неефективна;

безопасност за пациента.

Наследствената генна терапия е трансгенна и променя всички клетки в тялото. Не се използва при хора.

При такова лечение е възможно да се изолират клетки от тялото на пациента, за да се въведе в тях необходимия ген, след което те се връщат в тялото на пациента. Като вектори се използват ретровируси, съдържащи генетична информация под формата на РНК. Ретровирусът се осигурява от рекомбинантна РНК (вирусна РНК + РНК копие на човешкия ген).

Друг подход към генната терапия включва използването на вируси, лабораторно отгледани клетки и дори изкуствени носители за въвеждане на гени директно в тялото на пациента. Например, аденовирус, лишен от патогенни свойства, се съдържа в аерозолна бутилка. Когато пациентът вдишва аерозолна суспензия, вирусът прониква в клетките на белите дробове и им носи функционалния ген за кистозна фиброза. Ако клетките са устойчиви на генетични манипулации, учените влияят на близките клетки. Последните имат ефект върху клетките, дефектни в определен геном. По този начин генната терапия се тества при мишки, които имат увреждане на същата област на мозъка, както при пациенти с болестта на Алцхаймер. Генът на нервния растежен фактор прониква във фибробластите. Тези клетки се имплантират в разрез в мозъка и отделят растежен фактор, от който се нуждаят невроните. Невроните започват да растат и да произвеждат съответните невротрансмитери.

Известен успех е постигнат в използването на генна терапия при лечението на злокачествени новообразувания. Изолира се туморна клетка, в която се въвеждат гени, кодиращи противоракови вещества на имунната система като интерферони и интерлевкини. Веднъж въведени отново в тумора, клетките започват да произвеждат тези вещества, като по този начин убиват себе си и околните злокачествени клетки.

За редица наследствени заболявания са разработени различни терапевтични диети, които чрез премахване или ограничаване на определени вещества в храната постигат нормално психическо и физическо развитие на децата и предотвратяват прогресирането на метаболитни нарушения. По този начин е разработена специална диетична терапия за фенилкетонурия и други наследствени заболявания на метаболизма на аминокиселините, галактоземия, фруктоземия. Като се има предвид, че действието на патологичните гени е постоянно, лечението на такива пациенти трябва да бъде дългосрочно, понякога през целия живот. Такова лечение изисква постоянен биохимичен мониторинг и медицинско наблюдение.

В някои случаи се използва хормонална заместителна терапия, например инсулин за диабет.

При някои наследствени заболявания тялото се "почиства" чрез предписване на специални лекарства, които премахват вредните метаболитни продукти, както и пречистване на кръвта (хемосорбция), плазмата (плазмофореза), лимфата (лимфосорбция) и др.

Понякога се използва хирургично лечение.

За съжаление, малко се знае за повечето наследствени заболявания. В случаите, когато се знае кои тъкани са засегнати, въвеждането на нормален ген в тях е трудно. Въпреки това медицинската генетика постигна значителен напредък в лечението на някои заболявания.

Заключение

Въз основа на това можем да заключим, че мутациите най-често се проявяват под формата на заболявания. И е от първостепенно значение да се предотврати появата и развитието наследствено заболяванеима превенция на заболяването или навременното му откриване. IN този проблемКонсултацията с генетик трябва да играе важна роля.

Референции

1 - L.O. Бадалян / Наследствени болести / Л.О. Бадалян, Ю.Е. Велтишчев Издателство: Медицина, 1980, 415 с.;

2- Е.К. Гинтер / Медицинска генетика / Учебник за студенти по медицина. университети / Изд.: Медицина, 2003, 446 с.;

3- Е.В. Андрюшченко [и др.] / Детски болести / Наръчник / Изд. Къща: "Руски лекар", 1997, 191 с.;

4- Е.К. Ginter, E.V. Балановская, Букина А.М. [и др.] / Наследствени болести в човешките популации / Изд.: Медицина, 2002, 936 стр.;

Публикувано на Allbest.ru

...

Подобни документи

    Концепцията за наследствени заболявания и мутации. Генетични наследствени заболявания: клиничен полиморфизъм. Изследването и възможната превенция на последствията от човешки генетични дефекти като предмет на медицинската генетика. Дефиниция на хромозомни заболявания.

    тест, добавен на 29.09.2011 г

    Етиология и диагностика на наследствени заболявания. Генни мутации и промени в последователността на нуклеотидите в ДНК, нарушаване на хромозомната структура. Профилактика и медико-генетично консултиране. Симптоматично лечение на наследствени заболявания.

    резюме, добавено на 19.12.2010 г

    Обща характеристикагенни заболявания в резултат на увреждане на ДНК или мутации на генно ниво. Видове мутации: геномни, хромозомни, генни. Генетични, клинични, патогенетични разновидности на генни заболявания. Патогенеза на заболяването.

    резюме, добавено на 25.03.2012 г

    Класификация и диференциация на наследствените заболявания. Генетични и хромозомни заболявания, заболявания с наследствена предразположеност. Генетични карти на човека, лечение и профилактика на някои наследствени заболявания. Описание на основните заболявания.

    презентация, добавена на 16.11.2011 г

    Клинични характеристики на генни и хромозомни мутации. Изследване на наследствени патологии и заболявания: фенилкетонурия, кистозна фиброза, сърповидно-клетъчна анемия. Синдромите на Патау, Даун и Едуардс като геномни мутации. Лечение на наследствени заболявания.

    резюме, добавено на 14.08.2013 г

    Нарушения на жизнените функции на организма в резултат на генотипни нарушения. Патологичните мутации като причина за наследствени заболявания. Спонтанни и индуцирани мутации. Характеристики на наследственото предаване на болести, техните разлики от фенокопията.

    презентация, добавена на 03/09/2017

    Класификация на наследствените заболявания на човека. Генетични, митохондриални и хромозомни заболявания. Увреждане на наследствения апарат на клетката. Обща честота на генните заболявания в човешките популации. Признаци на синдрома на Марфан и методи за лечение на хемофилия.

    презентация, добавена на 12/06/2012

    Предмет и задачи на генетиката на човека. Методи за изследване на наследствеността и изменчивостта при човека. Наследствени заболявания на човека, тяхното лечение и профилактика, основните начини за превенция. Генни мутации и метаболитни нарушения. Видове хромозомни заболявания.

    резюме, добавено на 28.11.2010 г

    Наследствени заболявания, причинени от хромозомни и генни мутации. Рискови фактори за наследствени заболявания. Профилактика и медико-генетично консултиране. Симптоматично лечение на наследствени заболявания. Корекция на генетичен дефект.

    презентация, добавена на 12/03/2015

    Диагностика на генетични заболявания. Диагностика на хромозомни заболявания. Лечение на наследствени заболявания. Провеждане на евгенични дейности. Перспективи за лечение на наследствени заболявания в бъдеще. Медицинско генетично консултиране и профилактика.

Мутациите на генно ниво са молекулярни структурни промени в ДНК, които не се виждат в светлинен микроскоп. Те включват всяка трансформация на дезоксирибонуклеинова киселина, независимо от техния ефект върху жизнеспособността и локализацията. Някои видове генни мутации нямат ефект върху функцията или структурата на съответния полипептид (протеин). Въпреки това повечетоТакива трансформации се провокират от синтеза на дефектно съединение, което е загубило способността си да изпълнява задачите си. След това ще разгледаме генните и хромозомните мутации по-подробно.

Характеристики на трансформациите

Най-честите патологии, които провокират мутации на човешки гени, са неврофиброматоза, адреногенитален синдром, кистозна фиброза и фенилкетонурия. Този списък може да включва също хемохроматоза, миопатии на Дюшен-Бекер и други. Това не са всички примери за генни мутации. Техните клинични признаци обикновено са метаболитни нарушения (метаболитен процес). Генните мутации могат да включват:

  • Заместване в базов кодон. Това явление се нарича миссенс мутация. В този случай се заменя нуклеотид в кодиращата част, което от своя страна води до промяна на аминокиселината в протеина.
  • Промяна на кодон по такъв начин, че четенето на информацията да бъде спряно. Този процес се нарича безсмислена мутация. При замяна на нуклеотид в този случай се образува стоп кодон и транслацията се прекратява.
  • Нарушение на четенето, изместване на рамката. Този процес се нарича "изместване на рамката". Когато ДНК претърпи молекулярна промяна, триплетите се трансформират по време на транслацията на полипептидната верига.

Класификация

Според вида на молекулярната трансформация съществуват следните генни мутации:

  • Дублиране. В този случай се случва повторно дублиране или удвояване на ДНК фрагмент от 1 нуклеотид до гени.
  • Изтриване. В този случай има загуба на ДНК фрагмент от нуклеотида към гена.
  • Инверсия. В този случай се отбелязва завъртане на 180 градуса. секция на ДНК. Размерът му може да бъде два нуклеотида или цял фрагмент, състоящ се от няколко гена.
  • Вмъкване. В този случай се вмъкват ДНК участъци от нуклеотида към гена.

Молекулните трансформации, включващи от 1 до няколко единици, се считат за точкови промени.

Отличителни черти

Генните мутации имат редица характеристики. На първо място трябва да се отбележи способността им да се наследяват. В допълнение, мутациите могат да провокират трансформация на генетичната информация. Някои от промените могат да бъдат класифицирани като така наречените неутрални. Такива генни мутации не предизвикват никакви нарушения във фенотипа. По този начин, поради вродеността на кода, една и съща аминокиселина може да бъде кодирана от два триплета, които се различават само в 1 база. В същото време определен ген може да мутира (трансформира) в няколко различни състояния. Именно тези видове промени провокират повечето наследствени патологии. Ако дадем примери за генни мутации, можем да се обърнем към кръвните групи. По този начин елементът, който контролира техните системи AB0, има три алела: B, A и 0. Тяхната комбинация определя кръвните групи. Принадлежащ към системата AB0, той се счита за класическа проява на трансформацията на нормалните характеристики при хората.

Геномни трансформации

Тези трансформации имат своя собствена класификация. Категорията на геномните мутации включва промени в плоидията на структурно непроменени хромозоми и анеуплоидия. Такива трансформации се определят със специални методи. Анеуплоидията е промяна (увеличаване - тризомия, намаляване - монозомия) в броя на хромозомите на диплоидния набор, който не е кратен на хаплоидния. Когато броят им се увеличи многократно, говорим за полиплоидия. Тези и повечето анеуплоидии при хората се считат за смъртоносни промени. Сред най-честите геномни мутации са:

  • Монозомия. В този случай присъства само една от 2-те хомоложни хромозоми. На фона на такава трансформация, здравословното ембрионално развитие е невъзможно за нито една от автозомите. Единственото нещо, което е съвместимо с живота, е монозомията на Х-хромозомата, която провокира синдрома на Шерешевски-Търнър.
  • Тризомия. В този случай в кариотипа се откриват три хомоложни елемента. Примери за такива генни мутации: синдроми на Даун, Едуардс, Патау.

Провокиращ фактор

Причината, поради която се развива анеуплоидия, се счита за неразделяне на хромозомите по време на клетъчното делене на фона на образуването на зародишни клетки или загуба на елементи поради изоставане в анафазата, докато при движение към полюса хомоложната връзка може да изостава от не -хомоложен. Концепцията за "недизюнкция" показва липсата на разделяне на хроматиди или хромозоми при митоза или мейоза. Това разстройство може да доведе до мозаицизъм. В този случай едната клетъчна линия ще бъде нормална, а другата ще бъде монозомна.

Недизюнкция в мейозата

Това явление се счита за най-често срещаното. Тези хромозоми, които обикновено трябва да се разделят по време на мейозата, остават свързани. В анафаза те се придвижват към един клетъчен полюс. В резултат на това се образуват 2 гамети. Единият от тях има допълнителна хромозома, а другият липсва елемент. В процеса на оплождане на нормална клетка с допълнителна връзка се развива тризомия; гамети с липсващ компонент развиват монозомия. Когато се образува монозомна зигота за някакъв автозомен елемент, развитието спира в началните етапи.

Хромозомни мутации

Тези трансформации представляват структурни промени на елементите. Обикновено те се визуализират с помощта на светлинен микроскоп. Хромозомните мутации обикновено включват десетки до стотици гени. Това провокира промени в нормалния диплоиден набор. Обикновено такива аберации не причиняват трансформация на последователност в ДНК. Въпреки това, когато броят на генните копия се промени, се развива генетичен дисбаланс поради липса или излишък на материал. Има две големи категории от тези трансформации. По-специално се разграничават интра- и междухромозомни мутации.

Влияние на околната среда

Хората са се развили като групи от изолирани популации. Те са живели доста дълго време в едни и същи условия на околната среда. Говорим по-специално за естеството на храненето, климатичните и географските характеристики, културните традиции, патогените и др. Всичко това доведе до консолидирането на комбинации от специфични за всяка популация алели, които бяха най-подходящи за условията на живот. Въпреки това, поради интензивното разширяване на района, миграциите и презаселването, започнаха да възникват ситуации, когато полезни комбинации от определени гени, които бяха в една среда в друга, престанаха да осигуряват нормалното функциониране на редица системи на тялото. В тази връзка част от наследствената вариабилност се обуславя от неблагоприятен комплекс от непатологични елементи. По този начин причината за генните мутации в този случай са промените във външната среда и условията на живот. Това от своя страна става основа за развитието на редица наследствени заболявания.

Естествен подбор

С течение на времето еволюцията се извършва в по-специфични видове. Това също допринесе за разширяването на разнообразието на предците. Така онези признаци, които можеха да изчезнат при животните, бяха запазени и, обратно, това, което остана при животните, беше пометено настрана. В хода на естествения подбор хората придобиват и нежелани черти, които са пряко свързани с болестите. Например, по време на човешкото развитие се появиха гени, които могат да определят чувствителността към полиомиелит или дифтериен токсин. Превърнал се в Хомо сапиенс, човешкият вид по някакъв начин „плати за своята интелигентност“ с натрупването на патологични трансформации. Тази разпоредба се счита за основа на една от основните концепции на учението за генните мутации.