Mutacionet e gjeneve: shkaqet, shembujt, klasifikimi. Mutacionet e gjeneve shoqërohen me ndryshime në numrin dhe strukturën e kromozomeve Ndryshimet në grupin e gjeneve

Mutacionet e gjeneve janë ndryshime molekulare në strukturën e ADN-së që nuk janë të dukshme në një mikroskop me dritë. Mutacionet e gjeneve përfshijnë çdo ndryshim në strukturën molekulare të ADN-së, pavarësisht nga vendndodhja e tyre dhe efekti në qëndrueshmëri. Disa mutacione nuk kanë asnjë efekt në strukturën ose funksionin e proteinës përkatëse. Një pjesë tjetër (e madhe) e mutacioneve të gjeneve çon në sintezën e një proteine ​​të dëmtuar që nuk është në gjendje të kryejë funksionin e saj të qenësishëm. Janë mutacionet e gjeneve që përcaktojnë zhvillimin e shumicës së formave trashëgimore të patologjisë.

Sëmundjet monogjenike më të shpeshta tek njerëzit janë: fibroza cistike, hemokromatoza, sindroma adrenogenitale, fenilketonuria, neurofibromatoza, miopatitë Duchenne-Becker dhe një sërë sëmundjesh të tjera. Klinikisht shfaqen si shenja të çrregullimeve metabolike (metabolizmit) në organizëm. Mutacioni mund të jetë:

1) në zëvendësimin e një baze në një kodon, kjo është e ashtuquajtura mutacion i gabuar(nga anglishtja, mis - false, e pasaktë + lat. sensus - kuptimi) - zëvendësimi i një nukleotidi në pjesën koduese të një gjeni, që çon në zëvendësimin e një aminoacidi në një polipeptid;

2) në një ndryshim të tillë të kodoneve që do të çojë në ndalimin e leximit të informacionit, ky është i ashtuquajturi mutacion i pakuptimtë(nga latinishtja non - no + sensus - kuptimi) - zëvendësimi i një nukleotidi në pjesën koduese të një gjeni, çon në formimin e një kodoni terminator (kodoni ndalues) dhe ndërprerjen e përkthimit;

3) një shkelje e leximit të informacionit, një ndryshim në kornizën e leximit, i quajtur zhvendosja e kornizës(nga korniza angleze - frame + shift: - zhvendosje, lëvizje), kur ndryshimet molekulare në ADN çojnë në ndryshime në treshe gjatë përkthimit të zinxhirit polipeptid.

Lloje të tjera të mutacioneve të gjeneve janë gjithashtu të njohura. Bazuar në llojin e ndryshimeve molekulare, dallohen:

ndarje(nga latinishtja deletio - shkatërrim), kur një segment i ADN-së që varion në madhësi nga një nukleotid në një gjen humbet;

dublikime(nga latinishtja duplicatio - dyfishim), d.m.th. dyfishimi ose riduplikimi i një segmenti të ADN-së nga një nukleotid në gjenet e tëra;

përmbysjet(nga latinishtja inversio - rrotullim), d.m.th. një rrotullim 180° i një segmenti të ADN-së që varion në madhësi nga dy nukleotide në një fragment që përfshin disa gjene;

futjet(nga latinishtja insertio - bashkëngjitje), d.m.th. futja e fragmenteve të ADN-së që variojnë në madhësi nga një nukleotid në një gjen të tërë.

Ndryshimet molekulare që prekin një deri në disa nukleotide konsiderohen si një mutacion pikësor.

Tipari themelor dhe dallues i një mutacioni gjenik është se ai 1) çon në një ndryshim në informacionin gjenetik, 2) mund të transmetohet nga brezi në brez.

Një pjesë e caktuar e mutacioneve të gjeneve mund të klasifikohen si mutacione neutrale, pasi ato nuk çojnë në ndonjë ndryshim në fenotip. Për shembull, për shkak të degjenerimit të kodit gjenetik, i njëjti aminoacid mund të kodohet nga dy treshe që ndryshojnë vetëm në një bazë. Nga ana tjetër, i njëjti gjen mund të ndryshojë (mutojë) në disa gjendje të ndryshme.

Për shembull, gjeni që kontrollon grupin e gjakut të sistemit AB0. ka tre alele: 0, A dhe B, kombinimet e të cilave përcaktojnë 4 grupe gjaku. Grupi i gjakut ABO është një shembull klasik i variacionit gjenetik në karakteristikat normale të njeriut.

Janë mutacionet e gjeneve që përcaktojnë zhvillimin e shumicës së formave trashëgimore të patologjisë. Sëmundjet e shkaktuara nga mutacione të tilla quhen sëmundje gjenetike, ose monogjene, d.m.th., sëmundje, zhvillimi i të cilave përcaktohet nga një mutacion i një gjeni.

Mutacione gjenomike dhe kromozomale

Mutacionet gjenomike dhe kromozomale janë shkaktarët e sëmundjeve kromozomale. Mutacionet gjenomike përfshijnë aneuploidi dhe ndryshime në ploidinë e kromozomeve strukturore të pandryshuara. Zbulohet me metoda citogjenetike.

Aneuploidi- një ndryshim (ulje - monozomi, rritje - trizomi) në numrin e kromozomeve në një grup diploid, jo një shumëfish i grupit haploid (2n + 1, 2n - 1, etj.).

Poliploidi- një rritje në numrin e grupeve të kromozomeve, një shumëfish i atij haploid (3n, 4n, 5n, etj.).

Tek njerëzit, poliploidia, si dhe shumica e aneuploidive, janë mutacione vdekjeprurëse.

Mutacionet gjenomike më të zakonshme përfshijnë:

trizomia- prania e tre kromozomeve homologe në kariotip (për shembull, në çiftin e 21-të në sindromën Down, në çiftin e 18-të në sindromën Edwards, në çiftin e 13-të në sindromën Patau; në kromozomet seksuale: XXX, XXY, XYY);

monosomia- prania e vetëm njërit prej dy kromozomeve homologe. Me monosominë për cilindo nga autozomet, zhvillimi normal i embrionit është i pamundur. E vetmja monozomi tek njerëzit që është e pajtueshme me jetën, monosomia në kromozomin X, çon në sindromën Shereshevsky-Turner (45, X0).

Arsyeja që çon në aneuploidi është mosndarja e kromozomeve gjatë ndarjes së qelizave gjatë formimit të qelizave germinale ose humbja e kromozomeve si rezultat i vonesës së anafazës, kur gjatë lëvizjes në pol një nga kromozomet homologë mund të mbetet prapa të gjithë kromozomet e tjerë johomologë. Termi nondisjunction nënkupton mungesën e ndarjes së kromozomeve ose kromatideve në mejozë ose mitozë. Humbja e kromozomeve mund të çojë në mozaicizëm, në të cilin ekziston një uploid Linja qelizore (normale) dhe tjetra monosomike.

Mosndarja e kromozomeve më së shpeshti ndodh gjatë mejozës. Kromozomet që normalisht do të ndaheshin gjatë mejozës mbeten të bashkuar dhe lëvizin në një pol të qelizës gjatë anafazës. Kështu, lindin dy gamete, njëra prej të cilave ka një kromozom shtesë, dhe tjetra nuk e ka këtë kromozom. Kur një gametë me një grup normal kromozomesh fekondohet nga një gametë me një kromozom shtesë, ndodh trisomia (d.m.th., ka tre kromozome homologe në qelizë kur fekondohet një gametë pa një kromozom, ndodh një zigotë me monozomi). Nëse një zigotë monosomike formohet në çdo kromozom autosomik (jo seksual), atëherë zhvillimi i organizmit ndalet në fazat më të hershme të zhvillimit.

Mutacionet kromozomale- Këto janë ndryshime strukturore në kromozome individuale, zakonisht të dukshme nën një mikroskop me dritë. Një mutacion kromozomik përfshin një numër të madh (nga dhjetëra në disa qindra) gjenesh, gjë që çon në një ndryshim në grupin normal diploid. Megjithëse aberracionet kromozomale në përgjithësi nuk ndryshojnë sekuencën e ADN-së së gjeneve specifike, ndryshimet në numrin e kopjeve të gjeneve në gjenom çojnë në çekuilibër gjenetik për shkak të mungesës ose tepricës së materialit gjenetik. Ekzistojnë dy grupe të mëdha të mutacioneve kromozomale: intrakromozomale dhe ndërkromozomale.

Mutacionet intrakromozomale janë devijime brenda një kromozomi. Këto përfshijnë:

—fshirjet(nga latinishtja deletio - shkatërrim) - humbja e një prej seksioneve të kromozomit, të brendshëm ose terminal. Kjo mund të shkaktojë ndërprerje të embriogjenezës dhe formimin e anomalive të shumta zhvillimore (për shembull, ndarja në rajonin e krahut të shkurtër të kromozomit të 5-të, i caktuar si 5p-, çon në moszhvillim të laringut, defekte të zemrës dhe prapambetje mendore). Ky kompleks simptomash njihet si sindroma e “qarjes së maces”, pasi te fëmijët e sëmurë, për shkak të një anomalie të laringut, e qara ngjan me mjaullimin e maces;

—përmbysjet(nga latinishtja inversio - përmbysje). Si rezultat i dy pikave të thyerjes së kromozomeve, fragmenti që rezulton futet në vendin e tij origjinal pas një rrotullimi 180°. Si rezultat, prishet vetëm rendi i gjeneve;

— dublikime(nga latinishtja duplicatio - dyfishim) - dyfishimi (ose shumimi) i çdo pjese të një kromozomi (për shembull, trisomia në një nga krahët e shkurtër të kromozomit të 9-të shkakton defekte të shumta, duke përfshirë mikrocefalinë, zhvillim të vonuar fizik, mendor dhe intelektual).

Modelet e aberracioneve më të zakonshme kromozomale:
Divizioni: 1 - terminal; 2 - intersticiale. Inversionet: 1 - pericentrike (me kapjen e centromerit); 2 - paracentrike (brenda një krahu kromozomi)

Mutacione ndërkromozomale, ose mutacione të rirregullimit- këmbimi i fragmenteve ndërmjet kromozomeve johomologe. Mutacione të tilla quhen translokacione (nga latinishtja tgans - për, përmes + locus - vend). Kjo:

Translokimi reciprok, kur dy kromozome shkëmbejnë fragmentet e tyre;

Translokimi jo reciprok, kur një fragment i një kromozomi transportohet në një tjetër;

- shkrirja "centrike" (translokimi Robertsonian) - lidhja e dy kromozomeve akrocentrike në rajonin e centromeres së tyre me humbjen e krahëve të shkurtër.

Kur kromatidet shpërthejnë në mënyrë tërthore nëpër centromere, kromatidet "motra" bëhen krahë "pasqyrë" të dy kromozomeve të ndryshme që përmbajnë grupe të njëjta gjenesh. Kromozome të tilla quhen izokromozome. Si aberracionet intrakromozomale (fshirjet, përmbysjet dhe dyfishimet) ashtu edhe ndërkromozomale (translokimet) dhe izokromozomet shoqërohen me ndryshime fizike në strukturën e kromozomeve, duke përfshirë thyerjet mekanike.

Patologjia trashëgimore si rezultat i ndryshueshmërisë trashëgimore

Prania e karakteristikave të zakonshme të specieve na lejon të bashkojmë të gjithë njerëzit në tokë në një specie të vetme, Homo sapiens. Sidoqoftë, ne lehtësisht, me një shikim, veçojmë fytyrën e një personi që njohim në një turmë të huajsh. Diversiteti ekstrem i njerëzve - si brenda grupeve (për shembull, diversiteti brenda një grupi etnik) ashtu edhe midis grupeve - është për shkak të dallimeve të tyre gjenetike. Aktualisht besohet se të gjitha variacionet intraspecifike janë për shkak të gjenotipeve të ndryshme që lindin dhe mirëmbahen nga seleksionimi natyror.

Dihet se gjenomi njerëzor haploid përmban 3,3x10 9 palë mbetje nukleotidesh, gjë që teorikisht lejon deri në 6-10 milionë gjene. Në të njëjtën kohë, të dhënat moderne të kërkimit tregojnë se gjenomi njerëzor përmban afërsisht 30-40 mijë gjene. Rreth një e treta e të gjitha gjeneve kanë më shumë se një alele, domethënë ato janë polimorfike.

Koncepti i polimorfizmit trashëgues u formulua nga E. Ford në vitin 1940 për të shpjeguar ekzistencën në një popullsi të dy ose më shumë formave të dallueshme kur frekuenca e më të rrallave prej tyre nuk mund të shpjegohet vetëm nga ngjarjet mutacionale. Meqenëse mutacioni i gjenit është një ngjarje e rrallë (1x10 6), frekuenca e alelit mutant, e cila është më shumë se 1%, mund të shpjegohet vetëm me akumulimin e tij gradual në popullatë për shkak të avantazheve selektive të bartësve të këtij mutacioni.

Shumëllojshmëria e lokuseve ndarëse, shumësia e aleleve në secilën prej tyre, së bashku me fenomenin e rikombinimit, krijon diversitet të pashtershëm gjenetik të njeriut. Llogaritjet tregojnë se në të gjithë historinë e njerëzimit nuk ka pasur, nuk ka dhe nuk do të ndodhë në të ardhmen e parashikueshme, përsëritje gjenetike, d.m.th. Çdo person i lindur është një fenomen unik në Univers. Veçantia e strukturës gjenetike përcakton kryesisht karakteristikat e zhvillimit të sëmundjes në çdo person individual.

Njerëzimi ka evoluar si grupe popullatash të izoluara që jetojnë për një kohë të gjatë në të njëjtat kushte mjedisore, duke përfshirë karakteristikat klimatike dhe gjeografike, modelet e dietës, patogjenët, traditat kulturore, etj. Kjo çoi në konsolidimin në popullatën e kombinimeve të aleleve normale specifike për secilën prej tyre, më të përshtatshmet për kushtet mjedisore. Për shkak të zgjerimit gradual të habitatit, migrimeve intensive dhe zhvendosjes së njerëzve, lindin situata kur kombinimet e gjeneve specifike normale që janë të dobishme në kushte të caktuara nuk sigurojnë funksionimin optimal të sistemeve të caktuara të trupit në kushte të tjera. Kjo çon në faktin se një pjesë e ndryshueshmërisë trashëgimore, e shkaktuar nga një kombinim i pafavorshëm i gjeneve njerëzore jopatologjike, bëhet baza për zhvillimin e të ashtuquajturave sëmundje me predispozitë trashëgimore.

Përveç kësaj, tek njerëzit si qenie shoqërore, seleksionimi natyror vazhdoi me kalimin e kohës në forma gjithnjë e më specifike, të cilat gjithashtu zgjeruan diversitetin trashëgues. Ajo që mund të hidhej nga kafshët u ruajt, ose, anasjelltas, ajo që mbajtën kafshët humbi. Kështu, plotësimi i plotë i nevojave për vitaminë C çoi në procesin e evolucionit në humbjen e gjenit L-gulonodactone oxidase, i cili katalizon sintezën e acidit askorbik. Në procesin e evolucionit, njerëzimi fitoi edhe karakteristika të padëshirueshme që lidhen drejtpërdrejt me patologjinë. Për shembull, në procesin e evolucionit, njerëzit kanë fituar gjene që përcaktojnë ndjeshmërinë ndaj toksinës së difterisë ose ndaj virusit të poliomielitit.

Kështu, tek njerëzit, si në çdo specie tjetër biologjike, nuk ka një vijë të mprehtë midis ndryshueshmërisë trashëgimore që çon në ndryshime normale në tipare dhe ndryshueshmërisë trashëgimore që shkakton shfaqjen e sëmundjeve trashëgimore. Njeriu, pasi u bë specia biologjike Homo sapiens, dukej se paguante për "arsyeshmërinë" e species së tij duke grumbulluar mutacione patologjike. Ky pozicion qëndron në themel të një prej koncepteve kryesore të gjenetikës mjekësore në lidhje me akumulimin evolucionar të mutacioneve patologjike në popullatat njerëzore.

Ndryshueshmëria trashëgimore e popullatave njerëzore, e mbajtur dhe e reduktuar nga seleksionimi natyror, formon të ashtuquajturën ngarkesë gjenetike.

Disa mutacione patologjike mund të vazhdojnë dhe të përhapen në popullata për një kohë të gjatë historikisht, duke shkaktuar të ashtuquajturën ngarkesë gjenetike të segregacionit; mutacione të tjera patologjike lindin në çdo brez si rezultat i ndryshimeve të reja në strukturën trashëgimore, duke krijuar një ngarkesë mutacionale.

Efekti negativ i ngarkesës gjenetike manifestohet nga rritja e vdekshmërisë (vdekja e gameteve, zigoteve, embrioneve dhe fëmijëve), zvogëlimi i fertilitetit (reduktimi i riprodhimit të pasardhësve), zvogëlimi i jetëgjatësisë, mospërshtatja sociale dhe paaftësia, dhe gjithashtu shkakton një nevojë të shtuar për kujdes mjekësor. .

Gjenetisti anglez J. Hoddane ishte i pari që tërhoqi vëmendjen e studiuesve për ekzistencën e ngarkesës gjenetike, megjithëse vetë termi u propozua nga G. Meller në fund të viteve '40. Kuptimi i konceptit të "ngarkesës gjenetike" lidhet me shkallën e lartë të ndryshueshmërisë gjenetike të nevojshme për një specie biologjike në mënyrë që të jetë në gjendje të përshtatet me ndryshimin e kushteve mjedisore.

I diplomuari në Universitetin e Çikagos, Dr. Josiah Zayner, ka krijuar një grup mjetesh dhe materialesh që ju lejojnë të redaktoni gjenomin tuaj në shtëpi duke përdorur teknikën CRISPR. Sipas shkencëtarit, kompleti i lirë tregon se sot ndërhyrja në ADN është një zanat i zakonshëm dhe jo një art me rezultate të paparashikueshme. Vetë shkencëtari e demonstron me lehtësi këtë ide: në banesën e tij ka shumë pjata Petri me baktere të modifikuara gjenetikisht, të krijuara në kuzhinë duke përdorur kompletin e tij.

Biologu Josiah Zayner ofron një qasje të re për të popullarizuar teknologjinë më të fundit të shkencës biologjike

Mjeti i redaktimit të gjenomit CRISPR u shpik tre vjet më parë dhe është një mënyrë e thjeshtë, e shpejtë dhe e saktë për të ngatërruar ADN-në. Megjithatë, deri më tani, CRISPR është përdorur vetëm nga specialistë të kualifikuar në laboratorë të specializuar.

Teknika CRISPR ju lejon të redaktoni gjenomin edhe në kuzhinë

Josiah Zayner ishte i pari që solli në treg një grup të thjeshtuar dhe të aksesueshëm mjetesh CRISPR për ndërhyrje gjenomike. Kjo është një iniciativë provokuese, sepse sot mënyra e jetesës dhe e të menduarit të shoqërisë është formësuar kryesisht nga terrorizmi. Si rezultat, modifikimi gjenetik i baktereve në shtëpi shoqërohet në shumicën e rasteve me zhvillimin e shtameve vdekjeprurëse për bioterroristët.

Shkencëtarët gjithashtu kanë frikë se joprofesionistët mund të krijojnë aksidentalisht superstrains të mikroorganizmave që janë rezistent ndaj antibiotikëve. Edhe nëse këto baktere dhe kërpudha janë të padëmshme për njerëzit, ato mund të shkaktojnë ndryshime të paparashikueshme në mjedis.

Modifikimet e gjeneve në komplet janë të sigurta dhe lejojnë vetëm ndryshime të vogla në parametrat e jashtëm të mikroorganizmave, siç është ngjyra e tyre

Megjithatë, sipas Zayner, kompleti i tij përmban vetëm baktere dhe maja të padëmshme, të cilat nuk mund të mbijetojnë në mjedisin e ashpër të jashtëm dhe nuk jetojnë gjatë. Modifikimi gjenetik duke përdorur mjetet e kompletit lejon vetëm ndryshime të vogla në vetitë e tyre, si ngjyra ose aroma.

Një komplet për eksperimentet në shtëpi në inxhinierinë gjenetike kushton 120 dollarë

Josiah Zayner beson se rekrutimi i tij i shumë njerëzve të talentuar dhe kureshtarë mund të bëjë një ndryshim të madh në biologji. Interesi për inxhinierinë gjenetike është me vlerë të madhe për shkencën, kështu që kompleti i lirë i Zayner mund të luajë një rol edhe më të madh në historinë e biologjisë sesa disa laboratorë të shtrenjtë të teknologjisë moderne.

Duhet të theksohet se crowdfunding i solli projektit të Zayner më shumë se 55 mijë dollarë - 333% më shumë sesa kishte planifikuar zhvilluesi i kompletit për modifikimin e gjeneve në shtëpi.

Në vitet pesëdhjetë të shekullit të 20-të, shkencëtarët u ndeshën me një fenomen të çuditshëm. Ata vunë re se disa viruse infektojnë shtame të ndryshme të të njëjtit bakter në mënyra të ndryshme. Disa shtame - për shembull, E. coli - u infektuan lehtësisht dhe e përhapën shpejt infeksionin në të gjithë koloninë. Të tjerët u infektuan shumë ngadalë ose ishin plotësisht rezistent ndaj viruseve. Por pasi u përshtat me një lloj ose një tjetër, virusi më pas e infektoi atë pa vështirësi.

Biologëve iu deshën dy dekada për të kuptuar këtë rezistencë selektive të baktereve. Siç doli, aftësia e llojeve të caktuara të baktereve për t'i rezistuar viruseve - u quajt kufizim (d.m.th., "kufizim") - shpjegohet me praninë e enzimave speciale që prenë fizikisht ADN-në virale.

E veçanta e këtyre proteinave - enzimave kufizuese - është se ato njohin një sekuencë të vogël dhe të përcaktuar rreptësisht të ADN-së. Bakteret “shënjestrojnë” enzimat kufizuese në sekuenca të rralla që ata vetë i shmangin në gjenet e tyre – por që mund të jenë të pranishme në ADN-në virale. Enzima të ndryshme kufizuese njohin sekuenca të ndryshme.

Çdo lloj bakteri ka një arsenal specifik enzimash të tilla dhe, në këtë mënyrë, reagon ndaj një grupi specifik "fjalësh" në gjenomën e virusit. Nëse imagjinojmë që gjenomi i virusit është shprehja "mami lau kornizën", atëherë virusi nuk do të jetë në gjendje të infektojë një bakter që njeh fjalën "mami", por një bakter që synon fjalën "xhaxha" do të jetë të pambrojtur. Nëse virusi arrin të ndryshojë dhe të kthehet, të themi, në një "grua lau kornizën", atëherë bakteri i parë do të humbasë mbrojtjen e tij.

Pse zbulimi i "imunitetit bakterial" u shfaq në krye të listës së arritjeve më të rëndësishme në biologjinë molekulare? Nuk janë vetë bakteret apo edhe viruset.

Matni një pjesë të ADN-së

Shkencëtarët që përshkruan këtë mekanizëm pothuajse menjëherë tërhoqën vëmendjen në detajin më të rëndësishëm të këtij procesi. Enzimat kufizuese (më saktë, një nga llojet e këtyre enzimave) janë të afta të prenë ADN-në në një pikë të përcaktuar qartë. Duke iu rikthyer analogjisë sonë, një enzimë që synon fjalën "mami" në ADN lidhet me atë fjalë dhe e pret atë, për shembull, midis shkronjës së tretë dhe të katërt.

Kështu, për herë të parë, studiuesit ishin në gjendje të "prenin" fragmentet e ADN-së që u duheshin nga gjenomet. Me ndihmën e enzimave speciale "ngjitëse", fragmentet që rezultojnë mund të qepen së bashku - gjithashtu në një rend të caktuar. Me zbulimin e enzimave kufizuese, shkencëtarët kishin në duart e tyre të gjitha mjetet e nevojshme për "montimin" e ADN-së. Me kalimin e kohës, një metaforë paksa e ndryshme zuri rrënjë për të treguar këtë proces - inxhinieri gjenetike.

Megjithëse metodat e tjera të punës me ADN ekzistojnë sot, shumica dërrmuese e kërkimeve biologjike të njëzet deri në tridhjetë vitet e fundit nuk do të ishin të mundura pa enzimat kufizuese. Nga bimët transgjenike te terapia gjenetike, nga insulina rekombinante te qelizat staminale të induktuara, çdo punë që përfshin manipulimin gjenetik përdor këtë "armë bakteriale".

Njihni armikun me shikim

Sistemi imunitar i gjitarëve - përfshirë njerëzit - ka mekanizma mbrojtës të lindur dhe të fituar. Komponentët e lindur të sistemit imunitar zakonisht reagojnë ndaj diçkaje të zakonshme që bashkon shumë armiq të trupit menjëherë. Për shembull, sistemi imunitar i lindur mund të njohë komponentët e murit qelizor bakterial që janë të përbashkëta për mijëra mikrobe të ndryshme.

Imuniteti i fituar mbështetet në fenomenin e kujtesës imunologjike. Ai njeh komponentë specifikë të patogjenëve specifikë, duke i "kujtuar" ato për të ardhmen. Vaksinimi bazohet në këtë: sistemi imunitar "stërvit" mbi një virus ose bakter të vrarë, dhe më vonë, kur një patogjen i gjallë hyn në trup, ai "e njeh" atë dhe e shkatërron atë në vend.

Imuniteti i lindur është një pikë e inspektimit kufitar. Ai mbron nga gjithçka menjëherë dhe asgjë në veçanti. Imuniteti i fituar është një snajper që e njeh armikun me shikim. Siç doli në vitin 2012, bakteret gjithashtu kanë diçka të ngjashme.

Nëse kufizimi është një analog bakterial i imunitetit të lindur, atëherë roli i imunitetit të fituar në baktere kryhet nga një sistem me emrin mjaft të rëndë CRISPR/Cas9, ose "Crisper".

Thelbi i punës së Crisper është si më poshtë. Kur një bakter është nën sulmin viral, ai kopjon një pjesë të ADN-së së virusit në një vend të veçantë në gjenomin e tij (kjo "depo" informacioni rreth viruseve quhet CRISPR). Bazuar në këto "imazhe fotografike" të ruajtura të virusit, bakteri më pas bën një sondë ARN që mund të njohë gjenet virale dhe të lidhet me to nëse virusi përpiqet të infektojë përsëri bakterin.

Vetë sonda e ARN-së është e padëmshme për virusin, por këtu hyn në lojë një lojtar tjetër: proteina Cas9. Është një "gërshërë" përgjegjëse për shkatërrimin e gjeneve virale - si një enzimë kufizuese. Cas9 kapet në sondën e ARN-së dhe, si në zinxhir, i dorëzohet ADN-së virale, pas së cilës i jepet një sinjal: prerë këtu!

Në total, i gjithë sistemi përbëhet nga tre komponentë bakterialë:

1) Ruajtja e ADN-së e “foto identikit” të viruseve të vjetër;

2) një sondë ARN e bërë në bazë të këtyre "imazheve fotografike" dhe e aftë për të identifikuar virusin prej tyre;

3) "Gërshërë" proteinike të bashkangjitur në një sondë ARN dhe duke prerë ADN-në virale pikërisht në pikën nga e cila është marrë "skica e fotografisë" herën e fundit.

Pothuajse menjëherë pas zbulimit të këtij "imuniteti bakterial", të gjithë harruan bakteret dhe viruset e tyre. Literatura shkencore ka shpërthyer me artikuj entuziast rreth potencialit të sistemit CRISPR/Cas9 si një mjet për inxhinierinë gjenetike dhe mjekësinë e ardhshme.

Ashtu si me enzimat kufizuese, sistemi Crisper është i aftë të presë ADN-në në një pikë të përcaktuar rreptësisht. Por në krahasim me "gërshërët" e zbuluar në vitet shtatëdhjetë, ajo ka avantazhe të mëdha.

Enzimat kufizuese përdoren nga biologët për të "montuar" ADN-në ekskluzivisht në një epruvetë: së pari duhet të prodhoni fragmentin e dëshiruar (për shembull, një gjen të modifikuar) dhe vetëm atëherë ta futni atë në një qelizë ose organizëm. "Crisper" mund të presë ADN-në në vend, pikërisht në një qelizë të gjallë. Kjo bën të mundur jo vetëm prodhimin e gjeneve të futura artificialisht, por edhe "redaktimin" e gjenomeve të tëra: për shembull, heqjen e disa gjeneve dhe futjen e të rejave në vend të tyre. Kohët e fundit mund të ëndërrohej vetëm për këtë.

Siç është bërë e qartë gjatë vitit të kaluar, sistemi CRISPR është jo modest dhe mund të funksionojë në çdo qelizë: jo vetëm bakteriale, por edhe miu apo njeriu. "Instalimi" i tij në qelizën e dëshiruar është mjaft i thjeshtë. Në parim, kjo mund të bëhet edhe në nivelin e indeve dhe organizmave të tërë. Në të ardhmen, kjo do të bëjë të mundur heqjen e plotë të gjeneve me defekt, si ato që shkaktojnë kancer, nga gjenomi i një të rrituri.

Le të themi se fraza "mami lau kornizën" që është e pranishme në gjenomin tuaj shkakton tek ju një mall të dhimbshëm për stereotipet gjinore. Për të hequr qafe këtë problem, ju nevojitet një proteinë Cas9 - gjithmonë e njëjta - dhe një palë sonda ARN që synojnë fjalët "mama" dhe "rama". Këto sonda mund të jenë çdo gjë - metodat moderne bëjnë të mundur sintetizimin e tyre në pak orë. Nuk ka fare kufizime në sasi: ju mund të "preni" gjenomin të paktën në një mijë pika në të njëjtën kohë.

Rregullimi i synuar i trupit

Por vlera e Crisper nuk kufizohet vetëm në funksionin e gërshërëve. Siç vërejnë shumë autorë, ky sistem është mjeti i parë i njohur për ne me të cilin është e mundur të organizohet një "takim" i një proteine ​​të caktuar, një ARN të caktuar dhe një ADN-je të caktuar në të njëjtën kohë. Kjo në vetvete hap mundësi të mëdha për shkencën dhe mjekësinë.

Për shembull, mund të fikni funksionin e gërshërëve të proteinës Cas9 dhe në vend të kësaj të lidhni një proteinë tjetër me të - të themi, një aktivizues gjeni. Me ndihmën e një sondë të përshtatshme ARN, çifti që rezulton mund të dërgohet në pikën e dëshiruar të gjenomit: për shembull, në gjenin e insulinës që funksionon dobët në disa diabetikë. Duke organizuar takimin e një proteine ​​aktivizuese dhe një gjeni të fikur në këtë mënyrë, është e mundur të rregullohet saktësisht dhe imët funksionimi i trupit.

Ju mund të lidhni jo vetëm aktivizuesit, por çdo gjë në përgjithësi - të themi, një proteinë që mund të zëvendësojë një gjen të dëmtuar me "kopjen rezervë" të tij nga një kromozom tjetër. Në këtë mënyrë, në të ardhmen do të mund të shërohet, për shembull, sëmundja e Huntingtonit. Avantazhi kryesor i sistemit CRISPR në këtë rast është pikërisht aftësia e tij për të "dërguar ekspedita" në çdo pikë të ADN-së që ne mund ta programojmë pa shumë vështirësi. Se cila është detyra e secilës ekspeditë specifike përcaktohet vetëm nga imagjinata e studiuesve.

Sot është e vështirë të thuhet saktësisht se cilat probleme do të jetë në gjendje të zgjidhë sistemi CRISPR/Cas9 në disa dekada. Komuniteti global i gjenetistëve tani i ngjan një fëmije që u lejua në një sallë të madhe të mbushur plot me lodra. Revista kryesore shkencore Science publikoi kohët e fundit një përmbledhje të përparimeve më të fundit në këtë fushë të quajtur "Craze CRISPR". E megjithatë, tashmë është e qartë: bakteret dhe shkenca themelore na kanë dhënë edhe një herë një teknologji që do të ndryshojë botën.

Në janar, dolën raporte për lindjen e primatëve të parë, gjenomi i të cilëve u modifikua me sukses nga sistemi CRISPR/Cas9. Si një eksperiment provë, majmunëve iu dhanë mutacione në dy gjene: njëri i lidhur me funksionimin e sistemit imunitar dhe tjetri përgjegjës për depozitimin e yndyrës, gjë që lë të kuptohet në mënyrë të errët për aplikimin e mundshëm të metodës tek homo sapiens. Ndoshta zgjidhja e problemit të obezitetit duke përdorur inxhinierinë gjenetike nuk është një e ardhme aq e largët.

Pritja e lindjes së një fëmije është koha më e mrekullueshme për prindërit, por edhe më e frikshme. Shumë njerëz shqetësohen se foshnja mund të lindë me ndonjë paaftësi, paaftësi fizike ose mendore.

Shkenca nuk qëndron ende, është e mundur të kontrollohet foshnja për anomalitë e zhvillimit në fazat e hershme të shtatzënisë. Pothuajse të gjitha këto teste mund të tregojnë nëse gjithçka është normale me fëmijën.

Pse ndodh që të njëjtët prindër mund të lindin fëmijë krejtësisht të ndryshëm - një fëmijë të shëndetshëm dhe një fëmijë me aftësi të kufizuara? Kjo përcaktohet nga gjenet. Lindja e një foshnjeje të pazhvilluar ose e një fëmije me aftësi të kufizuara fizike ndikohet nga mutacionet e gjeneve që lidhen me ndryshimet në strukturën e ADN-së. Le të flasim për këtë në më shumë detaje. Le të shohim se si ndodh kjo, çfarë mutacionesh gjenetike ekzistojnë dhe shkaqet e tyre.

Çfarë janë mutacionet?

Mutacionet janë një ndryshim fiziologjik dhe biologjik në strukturën e ADN-së qelizore. Shkaku mund të jetë rrezatimi (gjatë shtatzënisë, rrezet X nuk mund të merren për të kontrolluar për lëndime dhe fraktura), rrezet ultraviolet (ekspozimi i gjatë në diell gjatë shtatzënisë ose qëndrimi në një dhomë me llamba ultravjollcë të ndezura). Gjithashtu, mutacione të tilla mund të trashëgohen nga paraardhësit. Të gjithë ata janë të ndarë në lloje.

Mutacione gjenesh me ndryshime në strukturën e kromozomeve ose numrin e tyre

Këto janë mutacione në të cilat ndryshon struktura dhe numri i kromozomeve. Rajonet kromozomale mund të bien ose të dyfishohen, të zhvendosen në një zonë jo homologe ose të kthehen njëqind e tetëdhjetë gradë nga norma.

Arsyet për shfaqjen e një mutacioni të tillë janë një shkelje e kalimit.

Mutacionet e gjeneve shoqërohen me ndryshime në strukturën e kromozomeve apo numrin e tyre dhe shkaktojnë çrregullime dhe sëmundje serioze tek foshnja. Sëmundje të tilla janë të pashërueshme.

Llojet e mutacioneve kromozomale

Në total, ekzistojnë dy lloje të mutacioneve kryesore kromozomale: numerike dhe strukturore. Aneuploidia është një lloj numri i kromozomeve, domethënë kur mutacionet e gjeneve shoqërohen me një ndryshim në numrin e kromozomeve. Kjo është shfaqja e një shtesë ose disa prej këtyre të fundit, ose humbja e ndonjërit prej tyre.

Mutacionet e gjeneve shoqërohen me ndryshime në strukturë kur kromozomet thyhen dhe më vonë bashkohen, duke prishur konfigurimin normal.

Llojet e kromozomeve numerike

Bazuar në numrin e kromozomeve, mutacionet ndahen në aneuploidi, domethënë lloje. Le të shohim ato kryesore dhe të zbulojmë ndryshimin.

• trizomia

Trizomia është shfaqja e një kromozomi shtesë në kariotip. Dukuria më e zakonshme është shfaqja e kromozomit të njëzet e një. Shkakton sindromën Down, ose siç quhet ndryshe edhe kjo sëmundje, trizominë e kromozomit të njëzet e një.

Sindroma Patau zbulohet në të trembëdhjetën, dhe në kromozomin e tetëmbëdhjetë diagnostikohet të gjitha këto janë trizomi autosomale. Trisomitë e tjera nuk janë të zbatueshme, ato vdesin në mitër dhe humbasin gjatë abortit spontan. Ata individë që zhvillojnë kromozome seksuale shtesë (X, Y) janë të zbatueshëm. Shfaqja klinike e mutacioneve të tilla është shumë e parëndësishme.

Mutacionet e gjeneve që lidhen me ndryshimet në numër ndodhin për arsye të caktuara. Trisomia mund të ndodhë më shpesh gjatë divergjencës në anafazë (mejoza 1). Rezultati i kësaj mospërputhje është se të dy kromozomet përfundojnë vetëm në njërën nga dy qelizat bijë, e dyta mbetet bosh.

Më rrallë, mund të ndodhë mosndarja e kromozomeve. Ky fenomen quhet çrregullim në divergjencën e kromatideve motra. Ndodh në mejozën 2. Ky është pikërisht rasti kur dy kromozome krejtësisht identike vendosen në një gametë, duke shkaktuar një zigotë trisomike. Mosndarja ndodh gjatë fazave të hershme të procesit të ndarjes së një veze që është fekonduar. Kështu, lind një klon i qelizave mutant, i cili mund të mbulojë një pjesë më të madhe ose më të vogël të indit. Ndonjëherë manifestohet klinikisht.

Shumë njerëz e lidhin kromozomin e njëzet e një me moshën e një gruaje shtatzënë, por ky faktor nuk është konfirmuar pa mëdyshje deri më sot. Arsyet pse kromozomet nuk ndahen mbeten të panjohura.

• monosomia

Monosomia është mungesa e ndonjë autosome. Nëse kjo ndodh, atëherë në shumicën e rasteve fetusi nuk mund të mbartet deri në fund dhe lindja e parakohshme ndodh në fazat e hershme. Përjashtim është monosomia për shkak të kromozomit të njëzet e një. Arsyeja pse ndodh monosomia mund të jetë ose mosndarja e kromozomeve ose humbja e një kromozomi gjatë rrugës së tij drejt qelizës në anafazë.

Në kromozomet seksuale, monosomia çon në formimin e një fetusi me një kariotip XO. Manifestimi klinik i këtij kariotipi është sindroma Turner. Në tetëdhjetë përqind të rasteve nga njëqind, shfaqja e monosomisë në kromozomin X ndodh për shkak të shkeljes së mejozës së babait të fëmijës. Kjo është për shkak të mosndarjes së kromozomeve X dhe Y. Në thelb, një fetus me një kariotip XO vdes në mitër.

Bazuar në kromozomet seksuale, trisomia ndahet në tre lloje: 47 XXY, 47 XXX, 47 XYY. është trizomia 47 XXY. Me një kariotip të tillë, shanset për të lindur një fëmijë janë pesëdhjetë e pesëdhjetë. Shkaku i kësaj sindrome mund të jetë moszbërthimi i kromozomeve X ose moszbërthimi i spermatogjenezës X dhe Y. Kariotipi i dytë dhe i tretë mund të ndodhin vetëm në një në një mijë gra shtatzëna, ato praktikisht nuk shfaqen dhe në shumicën e rasteve zbulohen nga specialistët krejtësisht rastësisht.

• poliploidi

Këto janë mutacione gjenetike që lidhen me ndryshimet në grupin haploid të kromozomeve. Këto grupe mund të trefishohen ose katërfishohen. Triploidia më së shpeshti diagnostikohet vetëm pasi të ketë ndodhur një abort spontan. Ka pasur disa raste kur nëna ka arritur të lindë një fëmijë të tillë, por të gjithë kanë vdekur pa mbushur moshën një muajshe. Mekanizmat e mutacioneve të gjeneve në rastin e triplodias përcaktohen nga divergjenca e plotë dhe jo divergjenca e të gjitha grupeve kromozomike të qelizave germinale femërore ose mashkullore. Si mekanizëm mund të shërbejë edhe fekondimi i dyfishtë i një veze. Në këtë rast, ndodh degjenerimi i placentës. Ky degjenerim quhet nishan hidatidiform. Si rregull, ndryshime të tilla çojnë në zhvillimin e çrregullimeve mendore dhe fiziologjike tek foshnja dhe ndërprerjen e shtatzënisë.

Cilat mutacione gjenesh lidhen me ndryshimet në strukturën e kromozomeve

Ndryshimet strukturore në kromozome janë pasojë e thyerjes (shkatërrimit) të kromozomeve. Si rezultat, këto kromozome janë të lidhura, duke prishur pamjen e tyre të mëparshme. Këto modifikime mund të jenë të pabalancuara ose të balancuara. Ato të balancuara nuk kanë tepricë ose mungesë materiali, dhe për këtë arsye nuk manifestohen. Ato mund të shfaqen vetëm në rastet kur ka pasur një gjen në vendin e shkatërrimit të kromozomeve që është funksionalisht i rëndësishëm. Një grup i ekuilibruar mund të prodhojë gamete të çekuilibruara. Si rezultat, fekondimi i një veze me një gametë të tillë mund të shkaktojë shfaqjen e një fetusi me një grup kromozomesh të pabalancuar. Me një grup të tillë, një numër i defekteve zhvillimore ndodhin në fetus dhe shfaqen lloje të rënda të patologjisë.

Llojet e modifikimeve strukturore

Mutacionet e gjeneve ndodhin në nivelin e formimit të gameteve. Është e pamundur të parandalohet ky proces, ashtu siç është e pamundur të dihet paraprakisht nëse mund të ndodhë. Ekzistojnë disa lloje të modifikimeve strukturore.

• fshirjet

Ky ndryshim është për shkak të humbjes së një pjese të një kromozomi. Pas një ndërprerjeje të tillë, kromozomi bëhet më i shkurtër dhe pjesa e tij e prerë humbet gjatë ndarjes së mëtejshme të qelizave. Fshirjet intersticiale janë kur një kromozom thyhet në disa vende në të njëjtën kohë. Kromozome të tilla zakonisht krijojnë një fetus jo të qëndrueshëm. Por ka edhe raste kur foshnjat mbijetuan, por për shkak të këtij grupi kromozomesh ata kishin sindromën Wolf-Hirschhorn, "qarja e një mace".

• dublikime

Këto mutacione gjenike ndodhin në nivelin e organizimit të seksioneve të dyfishta të ADN-së. Në përgjithësi, dyfishimi nuk mund të shkaktojë patologji të tilla si fshirjet.

• zhvendosjet

Translokimi ndodh për shkak të transferimit të materialit gjenetik nga një kromozom në tjetrin. Nëse një thyerje ndodh njëkohësisht në disa kromozome dhe ato shkëmbejnë segmente, atëherë kjo bëhet shkaku i një zhvendosjeje reciproke. Kariotipi i një zhvendosjeje të tillë ka vetëm dyzet e gjashtë kromozome. Vetë zhvendosja zbulohet vetëm përmes analizës dhe studimit të detajuar të kromozomit.

Ndryshimi në sekuencën e nukleotideve

Mutacionet e gjeneve shoqërohen me ndryshime në sekuencën nukleotide kur ato shprehen në modifikime në strukturat e seksioneve të caktuara të ADN-së. Sipas pasojave, mutacione të tilla ndahen në dy lloje - pa një zhvendosje të kornizës së leximit dhe me një zhvendosje. Për të ditur saktësisht arsyet e ndryshimeve në seksionet e ADN-së, duhet të merrni parasysh secilin lloj veç e veç.

Mutacion pa zhvendosje të kornizës

Këto mutacione gjenesh shoqërohen me ndryshime dhe zëvendësime të çifteve nukleotide në strukturën e ADN-së. Me zëvendësime të tilla, gjatësia e ADN-së nuk humbet, por aminoacidet mund të humbasin dhe zëvendësohen. Ekziston mundësia që struktura e proteinës të ruhet, kjo do të shërbejë Le të shqyrtojmë në detaje të dy opsionet e zhvillimit: me dhe pa zëvendësim të aminoacideve.

Mutacioni i zëvendësimit të aminoacideve

Zëvendësimi i një mbetjeje aminoacide në polipeptide quhet mutacione të gabuara. Ekzistojnë katër zinxhirë në molekulën e hemoglobinës njerëzore - dy "a" (ai ndodhet në kromozomin e gjashtëmbëdhjetë) dhe dy "b" (të koduara në kromozomin e njëmbëdhjetë). Nëse "b" është një zinxhir normal dhe përmban njëqind e dyzet e gjashtë mbetje aminoacide, dhe i gjashti është glutamina, atëherë hemoglobina do të jetë normale. Në këtë rast, acidi glutamik duhet të kodohet nga trefishi GAA. Nëse, për shkak të mutacionit, GAA zëvendësohet nga GTA, atëherë në vend të acidit glutamik, në molekulën e hemoglobinës formohet valina. Kështu, në vend të hemoglobinës normale HbA, do të shfaqet një tjetër hemoglobinë HbS. Kështu, zëvendësimi i një aminoacidi dhe një nukleotidi do të shkaktojë një sëmundje serioze serioze - anemi drapërqelizore.

Kjo sëmundje manifestohet me faktin se qelizat e kuqe të gjakut marrin formën e një drapëri. Në këtë formë, ata nuk janë në gjendje të japin siç duhet oksigjen. Nëse në nivel qelizor homozigotët kanë formulën HbS/HbS, atëherë kjo çon në vdekjen e fëmijës në fëmijërinë e hershme. Nëse formula është HbA/HbS, atëherë qelizat e kuqe të gjakut kanë një formë të dobët ndryshimi. Një ndryshim kaq i dobët ka një cilësi të dobishme - rezistencën e trupit ndaj malaries. Në ato vende ku rreziku për t'u prekur nga malaria është i njëjtë si në Siberi për t'u ftohur, ky ndryshim ka një cilësi të dobishme.

Mutacion pa zëvendësim të aminoacideve

Zëvendësimet e nukleotideve pa shkëmbim të aminoacideve quhen mutacione sizmike. Nëse në seksionin e ADN-së që kodon zinxhirin "b" ndodh një zëvendësim i GAA me GAG, atëherë për shkak të faktit se është i tepërt, zëvendësimi i acidit glutamik nuk mund të ndodhë. Struktura e zinxhirit nuk do të ndryshojë, nuk do të ketë modifikime në qelizat e kuqe të gjakut.

Mutacionet e zhvendosjes së kornizës

Mutacione të tilla gjenesh shoqërohen me ndryshime në gjatësinë e ADN-së. Gjatësia mund të bëhet më e shkurtër ose më e gjatë në varësi të humbjes ose shtimit të çifteve nukleotide. Kështu, e gjithë struktura e proteinës do të ndryshojë plotësisht.

Mund të ndodhë shtypja intragjenike. Ky fenomen ndodh kur ka dy mutacione që kompensojnë njëri-tjetrin. Ky është momenti kur një palë nukleotide shtohet pasi njëra është humbur, dhe anasjelltas.

Mutacione të pakuptimta

Ky është një grup i veçantë mutacionesh. Ndodh rrallë dhe përfshin shfaqjen e kodoneve ndaluese. Kjo mund të ndodhë edhe kur çiftet e nukleotideve humbasin ose shtohen. Kur shfaqen kodonet e ndalimit, sinteza e polipeptideve ndalon plotësisht. Kjo mund të rezultojë në formimin e aleleve nule. Asnjë nga proteinat nuk do të përputhet me këtë.

Ekziston një gjë e tillë si shtypja ndërgjenike. Ky është një fenomen ku mutacionet në disa gjene shtypin mutacionet në të tjerët.

A zbulohen ndryshimet gjatë shtatzënisë?

Mutacionet e gjeneve që lidhen me ndryshimet në numrin e kromozomeve në shumicën e rasteve mund të përcaktohen. Për të zbuluar nëse fetusi ka defekte dhe patologji zhvillimore, ekzaminimi përshkruhet në javët e para të shtatzënisë (nga dhjetë deri në trembëdhjetë javë). Ky është një seri ekzaminimesh të thjeshta: marrja e mostrave të gjakut nga gishti dhe vena, ekografia. Gjatë një ekzaminimi me ultratinguj, fetusi ekzaminohet në përputhje me parametrat e të gjitha gjymtyrëve, hundës dhe kokës. Këto parametra, kur janë fort në kundërshtim me normat, tregojnë se foshnja ka defekte zhvillimi. Kjo diagnozë konfirmohet ose hidhet poshtë në bazë të rezultateve të një analize gjaku.

Gjithashtu, nënat në pritje, foshnjat e të cilave mund të zhvillojnë mutacione në nivelin e gjeneve që janë të trashëguara, janë gjithashtu nën mbikëqyrjen e ngushtë mjekësore. Domethënë, këto janë ato gra në të afërmit e të cilëve ka pasur raste të lindjes së një fëmije me aftësi të kufizuara mendore ose fizike të identifikuara si sindroma Down, sindroma Patau dhe sëmundje të tjera gjenetike.

Ndryshueshmëria e kombinuar

Ka natyrë trashëgimore dhe shkaktohet nga rikombinimi i gjeneve në gjenotip. Nuk lidhet me ndryshimet e gjeneve, por me kombinimin e tyre! Kombinimet e gjeneve kontribuojnë në rritjen e mbijetesës në ndryshimin e kushteve mjedisore.

Kombinim i rastësishëm i gameteve gjatë fekondimit

Shkëmbimi i rajoneve të kromozomeve homologe gjatë kryqëzimit në profazën e mejozës 1

Ndarja e pavarur e çifteve të ndryshme të kromozomeve në anafazën e mejozës 1, duke çuar në formimin e gameteve gjenetikisht të ndryshme

Ndryshueshmëria mutacionale

Mutacionet janë ndryshime të papritura, të menjëhershme, të vazhdueshme në gjenotip që ndodhin nën ndikimin e faktorëve të jashtëm ose të brendshëm të mjedisit dhe janë të trashëguara. Në nivel molekular, ky është një ndryshim në ADN që vazhdon gjatë replikimit të NK. Mutagjeneza është procesi i formimit të mutacionit. Faktorët mutagjenë shkaktojnë mutacione, të cilat për nga natyra e tyre mund të jenë

- fizike mutagjenët: rrezatimi a, b, gama, UV, temperatura, lagështia,

- kimike mutagjene: organike dhe inorganike, substanca narkotike, produkte të përpunimit industrial të përbërjeve natyrore (thëngjill, vaj), substanca sintetike që nuk janë gjetur më parë në natyrë (pesticidet, insekticidet, herbicide), konservues ushqimore, ilaçe. Kanë aftësi të lartë depërtuese, shkaktojnë mutacione gjenetike dhe veprojnë gjatë periudhës së replikimit të ADN-së.

Klasifikimi i mutacioneve sipas kushteve të shfaqjes

Ato spontane ndodhin pa ndonjë arsye të dukshme, ose arsyet janë të panjohura.

Ato të induktuara lindin si rezultat i ekspozimit.

Klasifikimi i mutacioneve sipas lokalizimit në qelizë

Nukleare - mutacione në bërthamën e qelizës

Citoplazmike - mutacione në mitokondri dhe plastide.

Klasifikimi i mutacioneve sipas mundësisë së trashëgimisë

Ato gjeneruese lindin në qelizat germinale dhe trashëgohen gjatë riprodhimit seksual

Somatikët lindin në qelizat somatike dhe trashëgohen gjatë shumimit vegjetativ

Klasifikimi i mutacioneve sipas shkallës së ndikimit në aftësinë jetësore dhe fertilitetin

Sterile ndikojnë në fertilitet

Çojë vdekjeprurëse në vdekje

Gjysmë-vdekjeprurëse zvogëlon vitalitetin

Neutralja nuk ndikon në vitalitetin

Ato pozitive rrisin vitalitetin

Klasifikimi sipas nivelit të dëmtimit të materialit gjenetik:

Gjenetike - ndryshimi i gjeneve

Kromozomale - ndryshime në strukturën e një kromozomi,

Gjenomike - ndryshime në gjenom

Mutacionet e gjeneve

Pikat çojnë në ndryshime në strukturën nukleotide të ADN-së në një gjen. Ndryshimet në strukturën e gjeneve kur zëvendësohen bazat janë të 2 llojeve: keqkuptim mutacione me zëvendësim të aminoacideve, marrëzi me formimin e kodoneve terminale UAA, UAG, UGA.

- zhvendosja e kornizës së leximit ndodh kur futen ose fshihen nukleotide të shumta. Si rezultat, zbërthimi i mRNA në kodone ndryshon, që do të thotë se sekuenca e aminoacideve në molekulën e proteinës së sintetizuar ndryshon ose sinteza përfundon para kohe.

- tranzicioni - zëvendësimi i një baze purine me një purine tjetër dhe një pirimidine me një pirimidinë tjetër: A<-->G dhe C<-->T.

- transversion - zevendesimi i purines me pirimidine dhe anasjelltas.

Mutacionet kromozomale

Aberracionet janë ndryshime në strukturën e kromozomeve për shkak të shkeljes së integritetit të tyre: thyerjet që shoqërohen me rirregullime të gjeneve çojnë në mutacione intra/interkromozomale.

- fshirje - humbja e një seksioni kromozomi: AEF. Fshirja e krahut të shkurtër të kromozomit 5 tek njerëzit quhet sindroma e klithjes së maces.

- dyfishim - dyfishimi i një rajoni kromozomi: ABCDCD, me shfaqjen e materialit trashëgues shtesë identik me atë që është tashmë në gjenom.

Fshirja dhe dyfishimi manifestohen gjithmonë në mënyrë fenotipike, pasi grupi i gjeneve ndryshon dhe vërehet monosomia e disa kromozomeve.

- përmbysja – rrotullimi i seksioneve individuale të kromozomeve me 180*. ABCDEF -----> AEDCBF

- zhvendosje – transferimi i një seksioni të veçantë të një kromozomi në një vend tjetër në të njëjtin ose në një kromozom tjetër: ABCKLM. Në të njëjtën kohë numri i gjeneve nuk ndryshon !!! Transferimi i krahut të 21-të të kromozomit në 13, 14, 15 çon në zhvillimin e sindromës Down.

Inversionet dhe zhvendosjet mund të mos shfaqen në mënyrë fenotipike nëse nuk ka ndryshim në materialin gjenetik dhe nëse ruhet ekuilibri i përgjithshëm i gjeneve në gjenom. Por konjugimi i kromozomeve homologe bëhet më i vështirë, gjë që mund të shkaktojë përçarje të materialit gjenetik midis qelizave bija

Mutacione gjenomike

Shoqërohet me një ndryshim në numrin e kromozomeve, duke çuar në shtimin ose humbjen e një, disa ose një grupi të plotë kromozomesh.

Gjenomi- një grup gjenesh të një grupi haploid kromozomesh. Si rregull, ajo gjendet në qelizat germinale.

- poliploidi - një rritje e shumëfishtë haploide në numrin e kromozomeve në qeliza. Përdoret shpesh në mbarështimin e bimëve, zakonisht çon në rritjen e rendimentit. Gjendet shpesh në mesin e angiospermave, më rrallë në mesin e gjimnospermave. Midis kafshëve, poliploidia është e njohur tek hermafroditët: krimbat, krustacet, insektet, peshqit, salamandrat. Për gjitarët, poliploidia është vdekjeprurëse.

- haploidi - një reduktim i shumëfishtë haploid në numrin e kromozomeve. Si rezultat, qeliza përmban një grup të vetëm n kromozomesh. Një organizëm me një grup haploid kromozomesh jo-homologe në qelizat somatike është një haploid. Haploidi natyror ndodh në ciklin jetësor të kërpudhave që formojnë spore, baktereve, algave njëqelizore dhe në dronët e bletëve. Qëndrueshmëria e haploideve zvogëlohet kur shfaqen të gjitha gjenet recesive që gjenden në njëjës. Për gjitarët, haploidia është vdekjeprurëse.

- aneuploidi - ndryshim i shumëfishtë në numrin e kromozomeve.

Trizomia është një rritje e kariotipit me një kromozom (2n+1).

Polisomia është një rritje e kariotipit me më shumë se një kromozom.

Monosomia është një ulje e kariotipit me një kromozom (2n-1).

Nulisomy - mungesa e një çifti kromozomesh, është vdekjeprurëse.

Sëmundjet kromozomale të njeriut

Grupet e sëmundjeve të shoqëruara me ndryshime në numrin e kromozomeve (mutacione gjenomike) ose strukturën e tyre (aberacione kromozomale). Ato lindin si rezultat i një shkeljeje të grupit të kromozomeve në zigot për shkak të mos shkëputjes së kromozomeve gjatë ndarjes së reduktimit dhe aberracioneve të ndryshme kromozomale.

triploidi - shkelje e grupit të kromozomeve 3n. Foshnjat e porsalindura vdesin në orët ose ditët e para pas lindjes.

trisomia kromozomi X - XXX. Fenotipi është femër normal, i karakterizuar nga moszhvillimi i gonadave, një shkallë e lehtë e prapambetje mendore.

Sindroma Klinefelter - ХХУ, ХХХУ, ХХХХУ, ХУУ, ХУУУ, ХХУУ, ХХХУУ. Fenotipi mashkullor - testikujt e pazhvilluar. Në pamje, ka shpatulla të ngushta, legen të gjerë, genicomastia dhe depozitim dhjami karakteristik për gratë. Polisomia në kromozomin Y rezulton në rritje të lartë dhe sjellje antisociale.

Sindroma Shereshevsky-Turner : shkelje e grupit të kromozomeve X0, e vetmja monozomi e zbatueshme në kromozomin X tek njerëzit. Fenotipi i femrës, struktura joproporcionale e trupit, palosjet e lëkurës në qafë, vonesa në rritje, organet e brendshme gjenitale të pazhvilluara, infertiliteti, plakja e parakohshme.

sindromi Down : trisomia në kromozomin 21. Shtat i shkurtër, kokë e vogël e rrumbullakët, pjesa e prapme e sheshtë e kokës, veshë të ulët, sy të pjerrët, hundë e shkurtër me urë të sheshtë, gojë gjysmë e hapur, gjuhë e trashë, ton i ulët i muskujve, gishta të shkurtër, gishta të vegjël të shtrembër, të ngathët dhe të ngathët njerëzit. Prapambetja e rëndë mendore, të folurit e zhvilluar dobët, imuniteti i reduktuar dhe jetëgjatësia.

sindroma Patau : trisomia në kromozomin 13. Idiotë të thellë. Sistemi nervor qendror i pazhvilluar, mikrocefalia e moderuar, opaciteti i kornesë, balli i ulët, ura e hundës së fundosur, gropat e ngushta të syve, çarje dypalëshe e buzës dhe qiellzës, anomali në zhvillimin e sistemit nervor qendror dhe organeve të brendshme. Ata vdesin para moshës një vjeçare, vetëm disa mbijetojnë deri në 3 vjet.

sindromi Edwards : trisomia në kromozomin 18. Anomalitë e kafkës dhe fytyrës: balli i ngushtë me tërheqje të kockave ballore në zonën e fontanelit, zverku i gjerë i dalë, hapje e vogël e nofullës së poshtme dhe e gojës, çarje palpebrale të ngushta dhe të shkurtra, veshë të ulët, sternum i shkurtër, gjoks i gjerë, zhvillim jonormal i këmbë, patologji të strukturës së zemrës dhe enëve të gjakut, sistemit të tretjes, tru i vogël. Shumica vdesin para moshës një vjeçare.

Plotësoni një aplikim për t'u përgatitur për Provimin e Unifikuar të Shtetit në biologji ose kimi

Formulari i shkurtër i komenteve