[Genetyka] Mutacje genowe :: Kompendium / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

[Cytologia] Cykl komórkowy, Mitoza, Mejoza, Chromosomy

[MECHANIKA KLASYCZNA] Zasady dynamiki Newtona

Studium przypadku - dziecko z nadpobudliwością psychoruchową

Termin mutacja wprowadził H. de Vries w 1901 roku.
Mutacja najprościej to dziedziczna zmiana powstająca wskutek zmiany genu lub struktury chromosomu lub zmiany liczby chromosomów, bądź zwielokrotnienia haploidalnego zestawu chromosomów.

Z tego względu mutacje dzielimy na:

MUTACJE GENOWE

Zmiana zachodzi na poziomie DNA, jest to zmiana sekwencji nukleotydów w obrębie genu.
Wyróżniamy tu mutacje punktowe i mutacje zmiany sensu.
Mutacje punktowe obejmują tranzycje, transwersje i dotyczą jednej pary zasad.
Tranzycja to zamiana zasady purynowej na inną, ale również purynową, lub zasady pirymidynowej na inną, ale też pirymidynową (np. A-->T, T-->A)
Transwersja to zamiana zasady purynowej na pirymidynową i odwrotnie (np. T-->G)
Obie te mutacje nazywamy substytucjami, tutaj ramka odczytu nie ulega przesunięciu.
Mutacje dotyczące pojedynczej lub większej ilości par nukleotydów to delecje (wypadnięcie pojedynczej lub większej liczby par nukleotydów z danego genu) i insercje (wstawienie pojedynczej lub większej liczby par nukleotydów do danego genu). Ramka odczytu ulega przesunięciu.

Rozpatrując mutacje genowe na poziomie zmian powstających w składzie aminokwasowym polipeptydu kodowanego przez dany gen, można wyróżnić następujące typy mutacji:
- mutacja zmiany sensu- zmiana sekwencji aminokwasów w polipeptydzie (np. AAA-->ATA)
- mutacja nonsensowna- powstanie tripletu nonsensownego STOP (np. AAA--->TAA) i przerwanie syntezy
- mutacja niema- zmiana kodonu jednego aminokwasu na inny kodon, ale tego samego aminokwasu (inaczej--> powstanie tripletu synonimicznego), np. AAA (lizyna)-->AAG (lizyna).

MUTACJE CHROMOSOMOWE

Wszystkie zmiany z liczbie i strukturze chromosomów nazywamy aberracjami chromosomowymi. Mutacje te mogą powstawać w komórkach somatycznych lub gametach. Aberracje mogą być dziedziczone lub powstawać de novo.
Zmiany genetyczne w komórce mogą dotyczyć albo odcinka chromosomu albo kilku chromosomów. Najczęściej powstają podczas podziałów komórkowych, choć może dojść do nich w każdym innym okresie rozwoju komórki.
Aberracje chromosomowe dzielimy na strukturalne i liczbowe (genomowe).

Mutacje chromosomowe strukturalne
Mogą dotyczyć pojedynczej lub obydwu chromatyd.
Są to wszystkie zmiany w układzie genów w chromosomach. Uszkodzenia- przerwanie ciągłości chromosomu lub chromatydy- mogą prowadzić do:
- utraty fragmentu chromosomu (delecja)
! W przypadku delecji dwóch końców chromosomów i połączenia nowych zakończeń powstaje chromosom kolisty.
Wielkość utraconego odcinka bywa różna i może dotyczyć nawet dużych fragmentów chromosomów.
Odcinki niektórych chromosomów wykazują szczególną łamliwość- są to "kruche miejsca genomu", są one szczególnie wrażliwe na działanie mutagenów.
- odwrócenia odcinka chromosomu o 180 stopni (inwersja)
- podwojenie tych samych odcinków chromosomów (duplikacja)
Podwojone fragmenty mogą występować jako bezpośrednie powtórzenia lub jako odwrócone względem siebie powtórzenia fragmentów chromosomów.
Są to aberracje wewnątrzchromosomowe.

- przemieszczenia odcinka chromosomu do innego, niehomologicznego chromosomu (translokacja wzajemna)
Jest to aberracja międzychromosomowa, choć występuje też translokacja w obrębie tego samego chromosomu.
W przypadku translokacji wzajemnej całkowita liczba chromosomów pozostaje niezmieniona, zmienia się natomiast ich budowa.
Innym typem translokacji są translokacje robertsonowskie. U człowieka dotyczą one tylko chromosomów akrocentrycznych. W translokacjach tych łączą się całe lub prawie całe ramiona długie dwóch różnych chromosomów. Miejscem połączenia jest rejon centromeru.

W wyniku mutacji mogą powstawać tzw. izochromosomy.
Powstają one w wyniku nieprawidłowego, poprzecznego podziału centromeru macierzystego chromosomu (czyli chromosomu metafazowego). Izochromosom składa się wyłącznie z połączonych ramion krótkich lub długich. Powstanie tego typu mutacji powadzi do ubytku genów w utraconych chromosomach oraz podwójną ich liczbę w ramionach, które zostały podwojone. Izochromosomy mogą powstawać zarówno z autosomów jak i chromosomu X.

Mutacje chromosomowe liczbowe
Normalna liczba chromosomów w zygocie jest określana jako 2n.
Aberracje liczbowe powstają zazwyczaj w wyniku nierozejścia się (nondysjunkcji) par chromosomów w czasie podziałów.
Wyróżniono dwie kategorie odchyleń od diploidalnej liczby chromosomów: aneuploidie i euploidie.
Euploidie: Następuje zwielokrotnienie całego genomu (3n, 4n...), powstały organizm jest poliploidalny. U człowieka haploidalna liczba chromosomów wynosi 23, natomiast np. komórka 3n męska może mieć kariotyp 69, XXY.
Przyczyną powstawania poliploidów jest brak rozdziału chromosomów w mitozie, w wyniku czego powstaje jądro o podwojonej liczbie chromosomów. Jeśli w mejozie chromosomy nie zostaną rozdzielone również powstają gamety o niezredukowanej diploidalnej liczbie chromosomów.
Wyróżnia się dwie odrębne kategorie euploidii: autopoliploidie i allopoliploidie.
W autopoliploidiach zwielokrotnieniu ulegają genomy tego samego gatunku, dzięki czemu zwielokrotnione chromosomy są ściśle homologiczne.
W allopoliploidiach zwielokrotnieniu ulegają genomy pochodzące od różnych gatunków. powstają mieszańce o niehomologicznych chromosomach, które nie wytwarzają funkcjonalnych gamet.
Aneuploidie: Powstają w wyniku zwiększenia lub zmniejszenia diploidalnej liczby chromosomów o pojedyncze chromosomy, a nie o całe genomy. Mutacje tego typu powstają zazwyczaj na skutek nierozejścia się pary chromosomów w mejozie, czyli tzw. nondysjunkcji lub utraty chromosomu w anafazie.

Czynniki mutagenne:
Są to czynniki indukujące powstawanie mutacji. Podzielono je na trzy grupy: fizyczne, chemiczne i biologiczne.
Do fizycznych zaliczamy m.in.: promienie UV, promieniowanie jonizujące.
Do chemicznych zaliczamy m.in.: leki, kwas azotowy, dym tytoniowy, pestycydy, aminy aromatyczne, produkty pirolizy.
Do biologicznych natomiast zaliczamy m.in.: wirusy np. WZW B i C

komentuj publikację