Хромосомные перестройки (аберрации); Студопедия

Хромосомные перестройки (аберрации)

Хромосомными перестройками, или хромосомными аберрациями называются видимые изменения структуры хромосом. (Иногда хромосомные перестройки называют хромосомными мутациями.) Хромосомные аберрации (в отличие от генных мутаций) всегда уникальны, неповторимы. Поэтому при отсутствии близкородственного скрещивания хромосомные аберрации встречаются только в гетерозиготном состоянии: в сочетании с нормальными хромосомами или в компаунде с другими аберрациями. При близкородственном скрещивании (инбридинге) возможно образование гомозигот.

Различают внутрихромосомные аберрации (фрагментацию, нехватки, дупликации, инверсии, транспозиции) и межхромосомные (транслокации). Рассмотрим подробнее основные типы хромосомных аберраций.

Фрагментация – это дробление хромосом с образованием множества различных фрагментов. У некоторых организмов существуют полицентрические хромосомы, и при фрагментации каждый из фрагментов получает центромеру, тогда он может нормально реплицироваться и участвовать в делении клетки.

Концевые нехватки, или дефишенси – потери концевых, теломерных участков хромосом. В результате образуются линейные фрагменты, лишенные центромеры (линейные ацентрики). Ацентрики не участвуют в делении клетки и утрачиваются.

Нехватки внутренних участков, или делеции – потери участков хромосом, не затрагивающие теломеры. Утраченные участки, лишенные центромер, обычно образуют кольцевые ацентрики, которые также утрачиваются.

Дупликации – это удвоения участков хромосом. В результате возникают тандемные последовательности генов, например: abcabc. Дупликации – один из путей возникновения новых генов.

Инверсии – повороты участков хромосом на 180°. Различают перицентрические инверсии (инвертированный участок включает центромеру) и парацентрические (инвертированный участок лежит в одном из плеч хромосомы вне центромеры). У гетерозигот при перекресте нормальных и инвертированных хромосом возникают ацентрики и дицентрики; в результате возникают неполноценные клетки, и продукты кроссинговера не переходят в последующие поколения (поэтому инверсии образно называют «запирателями кроссинговера»). Таким образом, инверсии способствуют сохранению целых блоков генов – супергенов. Если инверсии сочетаются с дупликациями, то могут возникать палиндромы, например: abccba.

Транспозиции – это перемещения участков хромосомы в другие локусы (точки) этой же хромосомы. Существуют участки хромосом, склонные к транспозициям, их называют «прыгающими генами», мобильными генетическими элементами, или транспозонами. При транспозициях гены, изменившие свое положение, могут изменять свою активность – такое явление называется эффектом положения. В результате эффекта положения гены изменять свои первоначальные функции, что приводит, в сущности, к появлению новых генов.

Транслокации – это перемещения участков хромосомы или всей хромосомы в другую хромосому. В некоторых случаях происходит полное слияние гомологичных хромосом с образованием двуцентромерных структур – дицентриков. В других случаях из двух акроцентрических хромосом образуется одноцентромерная двуплечая хромосома. Такое слияние хромосом называется робертсоновской транслокацией. Робертсоновские транслокации часто встречаются у грызунов.

Последствия хромосомных аберраций у разных организмов различны. У относительно низкоорганизованных организмов (у растений, насекомых, грызунов) хромосомные перестройки могут приводить к появлению новых признаков, но могут и не проявляться фенотипически. У человека хромосомные перестройки в гетерозиготном состоянии снижают плодовитость, а в гомозиготном – летальны.

Читайте также:  Ангина фото горло у детей лечение

Механизмы возникновения хромосомных аберраций разнообразны:

неравный кроссинговер между гомологичными хромосомами (возникают делеции и дупликации) и негомологичными хромосомами (возникают транслокации);

внутрихромосомный кроссинговер (возникают делеции и инверсии);

разрывы хромосом (возникают различные фрагменты);

разрывы хромосом с последующим соединением фрагментов (возникают инверсии, транспозиции, транслокации);

копирование гена и перенос копии в другой участок хромосомы (возникают транспозиции).

Причины хромосомных аберраций и механизмы их возникновения различны. Хромосомные аберрации могут возникать в длительно хранящихся семенах или в тканево-клеточных культурах спонтанно, без видимых причин. Появлению хромосомных аберраций способствуют различные химические вещества, которые не являются мутагенами, но нарушают нормальную жизнедеятельность клеток (ионы тяжелых металлов, альдегиды, окислители и др.). Хромосомные аберрации часто возникают при облучении клеток. В этом случае возникают как одиночные разрывы хромосом, так и двойные (или множественные). Одиночные разрывы ведут к появлению концевых нехваток, двойные (множественные) разрывы – к появлению всех остальных типов аберраций. При разрывах на пресинтетической стадии изменяется вся хромосома, и наблюдаются двойные аберрации; при разрывах на постсинтетической стадии изменяется только одна хроматида, и наблюдаются одиночные аберрации.

Методы выявления хромосомных аберраций. Для выявления хромосомных аберраций используются различные методы цитогенетического анализа. Например, анафазный анализ позволяет выявить мосты и отставания (дицентрики и другие продукты транслокаций), фрагменты (ацентрики). Метафазный и пахитенный анализ позволяют выявить изменение структуры хромосом, линейные и кольцевые фрагменты. Особое место в выявлении хромосомных аберраций занимает анализ гигантских политенных хромосом, встречающихся в слюнных железах личинок двукрылых (комаров, мух) и в некоторых клетках других организмов. Этот метод основан на нарушении нормальной соматической конъюгации политенных хромосом у гетерозигот по хромосомным аберрациям; в результате образуются различной формы петли.

Виды мутаций

Определение

Мутации – изменения генома, передающиеся по наследству. Геном – это совокупность гаплоидных хромосом, присущая виду. Процесс возникновения и закрепления мутаций называется мутагенезом. Термин «мутация» был введён Гуго де Фризом в начале ХХ века.

Рис. 1. Гуго де Фриз.

Мутации возникают под действием факторов внешней среды.
Они могут быть двух типов:

  • полезные;
  • вредные.

Полезные мутации способствуют естественному отбору, выработке приспособлений к меняющейся окружающей среде и, как следствие, возникновению нового вида. Встречаются редко. Чаще в генотипе накапливаются вредные мутации, которые выбраковываются в ходе естественного отбора.

По причине возникновения выделяют два вида мутаций:

  • спонтанные– возникают самопроизвольно на протяжении всей жизни, часто имеют нейтральный характер – не влияют на жизнь индивида и его потомства;
  • индуцированные– возникают при неблагоприятных условиях среды – радиоактивном излучении, химическом воздействии, влиянии вирусов.
Читайте также:  Как пеленать новорожденного (в картинках видео и описание)

Нервные клетки человеческого мозга за жизнь накапливают около 2,4 тысяч мутаций. Однако мутации редко затрагивают жизненно важные участки ДНК.

Изменения происходят на определённых участках ДНК. В зависимости от обширности мутаций и их расположения выделяют несколько видов. Их описание приведено в таблице видов мутаций.

Характеристика

Примеры

Изменения одного гена. Нуклеотиды, составляющие ген, могут «выпадать», меняться местами, заменять А на Т. Причинами становятся ошибки репликации ДНК

Серповидная анемия, фенилкетонурия

Затрагивают участки хромосом или целые хромосомы, меняют структуру, форму. Происходят при кроссинговере – перекрёсте гомологичных хромосом. Существует несколько видов хромосомных мутаций:

– делеция – потеря участка хромосомы;

– дупликация – удвоение хромосомного участка;

– дефишенси – потеря концевого участка хромосомы;

– инверсия – поворот хромосомного участка на 180° (если содержит центромеру – перицентрическая инверсия, не содержит – парацентрическая);

– инсерция – вставка лишнего хромосомного участка;

– транслокация – перемещение участка хромосомы на другое место.

Виды могут сочетаться

Синдром кошачьего крика, болезнь Прадера-Вилли, болезнь Вольфа-Хиршхорна – наблюдается задержка физического и умственного развития

Связаны с изменением числа хромосом внутри генома. Часто происходят при ошибочном выстраивании веретена деления в мейозе. В результате хромосомы неправильно распределяются по дочерним клеткам: одна клетка приобретает в два раза больше хромосом, чем вторая. В зависимости от количества хромосом в клетке различают:

– полиплоидию – кратное, но неправильное количество хромосом (например, 24 вместо 12);

– анеуплоидию – некратное количество хромосом (одна лишняя или недостающая)

Полиплоидия: увеличение объёма сельскохозяйственных культур – кукуруза, пшеница.

Анеуплоидия у человека: синдром Дауна – одна лишняя, 47 хромосома

Нарушения в ДНК митохондрий или пластид. Опасными являются мутации в материнской митохондрии половой клетки. Такие нарушения приводят к митохондриальным заболеваниям

Митохондриальный сахарный диабет, синдром Лея (поражение ЦНС), нарушение зрения

Мутации в неполовых клетках. По наследству при половом размножении не передаются. Могут передаваться при почковании и вегетативном размножении

Появление тёмного пятна на шерсти овцы, частично окрашенные глаза дрозофилы

Рис. 2. Серповидная анемия.

Главный источник накапливания мутаций в клетке – неправильная, местами ошибочная репликация ДНК. При следующем удвоении ошибка может быть исправлена. Если ошибка повторяется и затрагивает важные участки ДНК, мутация передаётся по наследству.

Рис. 3. Нарушение репликации ДНК.

Что мы узнали?

Из урока 10 класса узнали, какие бывают мутации. Изменения ДНК могут затрагивать ген, хромосомы, геном, проявляться в соматических клетках, пластидах или митохондриях. Мутации накапливаются в течение жизни и могут передаваться по наследству. Большинство мутаций нейтральное – не отражается на фенотипе. Редко встречаются полезные мутации, помогающие приспосабливаться к окружающей среде и передающиеся по наследству. Чаще проявляются вредные мутации, которые влекут за собой заболевания и нарушения развития.

Читайте также:  Противомикробные препараты для простатита

Хромосомные мутации

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Это перемещение генетического материала, которые приводят к изменению структуры хромосом в пределах кариотипа, их называют также хромосомными перестройками или хромосомными аберрациями. В перестройки вовлекаются участки одной хромосомы или различных –негомологичных хромосом. В связи с этим выделяют аберрации внутрихромосмные и межхромосмные. Внутрихромосомные перестройки – делят на дефишенси или концевые нехватки; делеции – выпадения частей хромосомы, не затрагивающие хромомеру; дупликации, или удвоения части хромосомы; инверсии – изменения чередования генов в хромосоме, вследствие поворота участка хромосомы на 180 градусов. Межхромосомные перестройки включают: транслокации – перемещение части одной хромосомы на другую, не гомологичную ей. Особое положение занимают транспозиции и инсерции – изменения локализации.Транспозиции – представляют собой перемещение небольших участков генетического материала в пределах одной хромосомы. Они происходят при участии особых подвижных или мигририрующих генетических элементов. Впервые мигририрующие генетические элементы описаны Б. Мак-Клинток в 1947 г. в связи с изучением хромосомных разрывов у кукурузы. Был обнаружен мигрирующий локус Ds (диссоциатор), в котором предпочтительно происходят разрывы хромосом. Локус Ds сам по себе разрывов не вызывает. Они появляются в локусе, если только в геноме присутствует другой мигрирующий элемент – Ас (активатор). Оба эти элемента могут теряться с частотой несколько % в мейотическом потомстве или менять свою локализацию при митотических делениях. При этом Ds перемещается в присутствии Ас. Транспозиции небольших участков генетического материала, включающих один или несколько генов, могут происходить как между негомологичными хромосомами, так и в пределах одной хромосомы. Поэтому транспозиции занимают промежуточное положение между внутри- и межхромосомными перестройками.Аберрации подразделяют на хромосомные и хроматидные. Эта классификация связана исключительно со временем возникновения перестроек – до или после репликации хромосом. Цитогенетика занимается изучением хромосомных аберраций. Изменение структуры одной из пары гомологичных хромосом или двух и более хромосом, которые входят в разные пары гомологов изучают в профазе мейоза, во время конъюгации. Конъюгация происходит точно по длине хромосом – хромомер к хромомеру на стадии пахитены, аберрации влекут за собой изменение характера конъюгации. Хромосомные перестройки часто приводят к различным фенотипическим изменениям, которые объясняют локализацией точек разрывов внутри или вблизи генов.Изменение структуры хромосом в геноме связывают с эволюционными преобразованиями генетического материала. Дупликации поставляют материал для созидания новых генов в процессе эволюции.

Ссылка на основную публикацию
Хондроксид уколы инструкция по применению, цена, отзывы, аналоги
Хондроитин сульфат - отзывы, инструкция по применению, аналоги и цены Отзывы врачей - Хондроитин сульфат Замечательный эффект,если еще добавить применение...
Хлоргексидин при ангине инструкция по применению для полоскания горла
Лечение горла Хлоргексидином Воспалительные процессы в глотке вызывают порой достаточно сильную боль. Устранить болевые ощущения различного характера помогает Хлоргексидин, используемый...
Хлоргексидина Биглюконат для чего применяется от чего помогает
Хлоргексидина Биглюконат: для чего, когда и как используют средство? Хлоргексидин является недорогим и эффективным антисептиком, который используется во многих областях....
Хондромаляция надколенника Спорт-Мед
Боль по передней поверхности колена Боль по передней поверхности колена. Артроз, хондромаляция надколенника Хондромаляция надколенники и пателлофеморальный артроз — это...
Adblock detector