Геномные мутации. Болезни связанные с нарушением количества аутосом.
Виды мутаций. Спонтанные и индуцированные. Классификация мутагенов.
Спонтанные мутации возникают под влиянием естественных мутагенов экзо-или эндогенного происхождения, без специального (целенаправленного) вмешательства человека.
Причины возникновения спонтанных мутаций можно разделить на:
-экзогенные (естественная радиация, экстремальные температуры и др.)
-эндогенные (спонтанно возникающие в организме химические соединения-метаболиты, вызывающие мутагенный эффект; ошибки репликации, репарации, рекомбинации…).
Индуцированные мутации вызваны направленным воздействием факторов внешней или внутренней среды. Индуцированный мутационный процесс может быть контролируемым и неконтролируемым:
-контролируемые мутации возникают, например, в эксперименте с целью изучения механизмов мутагенеза и/или его последствий
-неконтролируемые мутации, например, при случайном выбросе радиоактивных элементов в среду обитания.
Мутагены классифицируют по происхождению на эндогенные и экзогенные, а по природе на физические, химические и биологические.
Экзогенные мутагены. Их большинство, к ним относятся различные и многочисленные факторы внешней среды (например, радиационное излучение, алкилирующие агенты, окислители, многие вирусы).
Эндогенные мутагены образуются в процессе жизнедеятельности организма (например, ошибки репликации, репарации и др.)
Физические мутагены
- ионизирующее излучение
- радиоактивные элементы (например, радий, радон, изотопы калия, углерода и т.д.-источники ионизирующего излучения);
- УФ-излучение
- чрезмерно высокая или низкая температура.
Химические мутагены — самая многочисленная группа мутагенов. К химическим мутагенам относятся:
- сильные окислители или восстановители (например, нитраты, нитриты, активные формы кислорода)
- алкилирующие агенты (например, йодацетамид)
- пестициды
- некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды)
- продукты переработки нефти;
- органические растворители;
- другие химические соединения.
Биологические мутагены:
- вирусы (например, кори, краснухи, гриппа)
-некоторые микроорганизмы.
Число, форма и размер хромосом являются систематическими признаками для каждого вида. В некоторых случаях при нарушении механизмов митоза или мейоза происходит нарушение процесса расхождения хромосом к полюсам клетки, приводящее к нерасхождению хромосом, а также к процессу удвоения хромосом. В результате тех и других нарушений возникают клетки с измененным числом хромосом Изменение числа хромосом может происходить за счет увеличения или уменьшения числа целых гаплоидных наборов или отдельных хромосом. Организмы, у которых произошло умножение целых гаплоидных наборов, называют полиплоидными. Организмы, у которых число хромосом не является кратным гаплоидному, называют анеуплоидными. Возникновение геномных мутаций у млекопитающих известно только в качестве аномалий и приводит к гибели эмбриона на ранних стадиях развития. Однако изредка вследствие нерасхождения половых хромосом либо при одном, либо при двух делениях мейоза, возникает так называемая трисомия, а также моносомия-ХО, вызывающая серьезные гормональные нарушения у плода.
Синдром Дауна (трисомия по 21 паре хромосом, геном – 47 хромосом). Частота болезни Дауна среди новорожденных зависит от возраста матери (18 лет матери – 3:10000, 45 лет – 312:10000). При этой геномной патологии у человека 47 хромосом вместо нормальных 46, поскольку хромосомы 21-й пары, вместо нормальных двух, представлены тремя копиями (трисомия). Обычно синдрому Дауна сопутствуют следующие внешние признаки: «плоское лицо»; аномальное укорочение черепа, кожная складка на шее у новорожденных, монголоидный разрез глаз, открытый рот. Степень проявления задержки умственного и речевого развития зависит как от врождённых факторов, так и от занятий с ребёнком.
Синдром Эдвардса (трисомия по 18 паре хромосом). Популяционная частота примерно 1:7000. Симптомы: аномалии мозгового и лицевого черепа, мозговой череп имеет долихоцефалическую форму, нижняя челюсть и ротовое отверстие маленькие, глазные щели узкие и короткие, ушные раковины деформированы и расположены низко, несколько вытянуты в горизонтальной плоскости. Наружный слуховой проход сужен. Грудная клетка шире и короче нормальной. В 80 % случаев наблюдается аномальное развитие стопы: пятка резко выступает, свод провисает, большой палец утолщён и укорочен. У всех больных наблюдаются заболевания сердца, гипоплазия мозжечка и мозолистого тела, умственная отсталость, снижение мышечного тонуса.
Синдром Патау (трисомия по 13 паре хромосом) Частота: 1 к 5000-10000. Большая часть детей умирают в первые недели или месяцы жизни. Симптомы: небольшой рост, микроцефалия, покатый лоб, суженные глазные щели, помутнение роговицы, запавшая переносица и широкое основание носа, деформированные ушные раковины, расщелина верхней губы и нёба, полидактилия, короткая шея, флексорное положение кистей, сморщенная кожа задней поверхности шеи. Характерна умственная отсталость. Внутренние органы имеют дефекты: пороки сердца, сосудов, поджелудочной железы, селезенки, почек.