Gen mutasyonları: nedenleri, örnekleri, sınıflandırılması. Gen mutasyonları, kromozomların sayısı ve yapısındaki değişikliklerle ilişkilidir. Gen setindeki değişiklikler

Gen mutasyonları, DNA yapısında ışık mikroskobunda görülemeyen moleküler değişikliklerdir. Gen mutasyonları, lokasyonuna ve canlılık üzerindeki etkisine bakılmaksızın, DNA'nın moleküler yapısındaki her türlü değişikliği içerir. Bazı mutasyonların karşılık gelen proteinin yapısı veya işlevi üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Gen mutasyonlarının bir başka (büyük) kısmı, doğal işlevini yerine getiremeyen kusurlu bir proteinin sentezine yol açar. Çoğu kalıtsal patoloji formunun gelişimini belirleyen gen mutasyonlarıdır.

İnsanlarda en yaygın monogenik hastalıklar şunlardır: kistik fibroz, hemokromatoz, adrenogenital sendrom, fenilketonüri, nörofibromatozis, Duchenne-Becker miyopatileri ve bir dizi başka hastalık. Klinik olarak vücutta metabolik bozuklukların (metabolizma) belirtileri olarak kendilerini gösterirler. Mutasyon şu şekilde olabilir:

1) bir kodondaki bir bazın değiştirilmesinde buna denir yanlış mutasyon(İngilizce'den, yanlış - yanlış, yanlış + lat. sensus - anlam) - bir genin kodlama kısmındaki bir nükleotidin değiştirilmesi, bir polipeptitteki bir amino asidin değiştirilmesine yol açar;

2) kodonlarda bilgi okumanın durmasına yol açacak böyle bir değişiklikte buna sözde saçma mutasyon(Latince olmayan - hayır + sensus - anlam) - bir genin kodlama kısmındaki bir nükleotidin değiştirilmesi, bir sonlandırıcı kodonun (durdurma kodonu) oluşumuna ve çevirinin durmasına yol açar;

3) bilgi okumanın ihlali, okuma çerçevesindeki bir değişiklik, adı verilen çerçeve değiştirme(İngilizce çerçeveden - çerçeve + kaydırma: - kaydırma, hareket), DNA'daki moleküler değişiklikler, polipeptit zincirinin çevirisi sırasında üçlü değişikliklere yol açtığında.

Diğer gen mutasyon türleri de bilinmektedir. Moleküler değişikliklerin türüne bağlı olarak şunlar vardır:

bölüm(Latince silme - yıkımdan), boyutu bir nükleotidden bir gene kadar değişen bir DNA segmenti kaybolduğunda;

kopyalar(Latince kopyadan - ikiye katlama), yani. bir DNA bölümünün bir nükleotidden tüm genlere çoğaltılması veya çoğaltılması;

ters çevirmeler(Latince inversio'dan - ters çevirmek), yani. boyutu iki nükleotidden birkaç gen içeren bir fragmana kadar değişen bir DNA segmentinin 180° dönmesi;

eklemeler(Latince insertio'dan - ek), yani. Boyutları bir nükleotidden bütün bir gene kadar değişen DNA parçalarının yerleştirilmesi.

Bir ila birkaç nükleotidi etkileyen moleküler değişiklikler, nokta mutasyon olarak kabul edilir.

Bir gen mutasyonunun temel ve ayırt edici özelliği, 1) genetik bilgide değişikliğe yol açması, 2) nesilden nesile aktarılabilmesidir.

Gen mutasyonlarının belirli bir kısmı fenotipte herhangi bir değişikliğe yol açmadığından nötr mutasyonlar olarak sınıflandırılabilir. Örneğin genetik kodun bozulması nedeniyle aynı amino asit, yalnızca bir bazda farklı olan iki üçlü tarafından kodlanabilir. Öte yandan, aynı gen birkaç farklı duruma dönüşebilir (mutasyona uğrayabilir).

Örneğin AB0 sisteminin kan grubunu kontrol eden gen. üç aleli vardır: 0, A ve B, bunların kombinasyonları 4 kan grubunu belirler. ABO kan grubu normal insan özelliklerindeki genetik çeşitliliğin klasik bir örneğidir.

Çoğu kalıtsal patoloji formunun gelişimini belirleyen gen mutasyonlarıdır. Bu tür mutasyonların neden olduğu hastalıklara genetik veya monogenik hastalıklar, yani gelişimi bir genin mutasyonuyla belirlenen hastalıklar denir.

Genomik ve kromozomal mutasyonlar

Genomik ve kromozomal mutasyonlar kromozomal hastalıkların nedenleridir. Genomik mutasyonlar, anöploidileri ve yapısal olarak değişmemiş kromozomların ploidisindeki değişiklikleri içerir. Sitogenetik yöntemlerle tespit edilir.

Anöploidi- haploid setin katı değil (2n + 1, 2n - 1, vb.) diploid setteki kromozom sayısında bir değişiklik (azalma - monozomi, artış - trizomi).

Poliploidi- haploid olanın katı olan kromozom setlerinin sayısında bir artış (3n, 4n, 5n, vb.).

İnsanlarda poliploidi ve çoğu anöploidi ölümcül mutasyonlardır.

En yaygın genomik mutasyonlar şunları içerir:

trizomi- karyotipte üç homolog kromozomun varlığı (örneğin, Down sendromunda 21. çiftte, Edwards sendromunda 18. çiftte, Patau sendromunda 13. çiftte; cinsiyet kromozomlarında: XXX, XXY, XYY);

monozomi- İki homolog kromozomdan yalnızca birinin varlığı. Herhangi bir otozom için monozomi ile embriyonun normal gelişimi imkansızdır. İnsanlarda yaşamla uyumlu tek monozomi olan X kromozomundaki monozomi, Shereshevsky-Turner sendromuna yol açmaktadır (45, X0).

Anöploidiye yol açan neden, germ hücrelerinin oluşumu sırasında hücre bölünmesi sırasında kromozomların ayrılmaması veya homolog kromozomlardan birinin direğe hareket sırasında diğer tüm homolog olmayan kromozomların gerisinde kalabileceği anafaz gecikmesi sonucu kromozom kaybıdır. "Ayrılmama" terimi, mayoz veya mitozda kromozomların veya kromatidlerin ayrılmaması anlamına gelir. Kromozomların kaybı mozaikçiliğe yol açabilir. uploid(normal) hücre çizgisi ve diğeri monosomik.

Kromozom ayrışmaması çoğunlukla mayoz sırasında meydana gelir. Normalde mayoz sırasında bölünen kromozomlar bir arada kalır ve anafaz sırasında hücrenin bir kutbuna doğru hareket eder. Böylece biri ek bir kromozoma sahip, diğeri ise bu kromozoma sahip olmayan iki gamet ortaya çıkar. Normal kromozom setine sahip bir gamet, ekstra kromozomlu bir gamet tarafından döllendiğinde trizomi meydana gelir (yani hücrede üç homolog kromozom vardır); bir kromozomu olmayan bir gamet döllendiğinde, monozomili bir zigot oluşur. Herhangi bir otozomal (cinsiyet dışı) kromozom üzerinde monosomal bir zigot oluşursa, organizmanın gelişimi, gelişimin en erken aşamalarında durur.

Kromozomal mutasyonlar- Bunlar, genellikle ışık mikroskobu altında görülebilen, bireysel kromozomlardaki yapısal değişikliklerdir. Bir kromozomal mutasyon, normal diploid sette bir değişikliğe yol açan çok sayıda (onlarca ila birkaç yüz) gen içerir. Kromozomal anormallikler genellikle belirli genlerin DNA dizisini değiştirmese de, genomdaki genlerin kopya sayısındaki değişiklikler, genetik materyalin eksikliği veya fazlalığı nedeniyle genetik dengesizliğe yol açar. İki büyük kromozomal mutasyon grubu vardır: intrakromozomal ve interkromozomal.

İntrakromozomal mutasyonlar, bir kromozom içindeki anormalliklerdir. Bunlar şunları içerir:

—silmeler(Latince silmeden - yıkım) - kromozomun iç veya terminal bölümlerinden birinin kaybı. Bu, embriyogenezin bozulmasına ve çoklu gelişimsel anomalilerin oluşmasına neden olabilir (örneğin, 5. kromozomun 5p- olarak adlandırılan kısa kolu bölgesindeki bölünme, larinksin az gelişmesine, kalp kusurlarına ve zeka geriliğine yol açar). Bu semptom kompleksi "kedi ağlaması" sendromu olarak bilinir, çünkü hasta çocuklarda gırtlaktaki bir anormallik nedeniyle ağlama bir kedinin miyavlamasına benzer;

—ters çevirmeler(Latince inversio'dan - inversiyon). İki kromozom kırılma noktası sonucunda ortaya çıkan parça 180° döndürülerek orijinal yerine yerleştirilir. Bunun sonucunda sadece genlerin düzeni bozulur;

— kopyalar(Latince duplicatio'dan - ikiye katlama) - bir kromozomun herhangi bir kısmının iki katına çıkması (veya çoğalması) (örneğin, 9. kromozomun kısa kollarından birindeki trizomi, mikrosefali, gecikmiş fiziksel, zihinsel ve entelektüel gelişim dahil olmak üzere birçok kusura neden olur).

En yaygın kromozomal sapmaların kalıpları:
Bölüm: 1 - terminal; 2 - geçiş reklamı. İnversiyonlar: 1 - perisentrik (sentromerin yakalanmasıyla); 2 - parasentrik (bir kromozom kolu içinde)

Kromozomal mutasyonlar veya yeniden düzenleme mutasyonları- homolog olmayan kromozomlar arasında parça değişimi. Bu tür mutasyonlara translokasyonlar denir (Latince tganlardan - için, + lokus - yer). Bu:

İki kromozomun parçalarını değiştirmesi durumunda karşılıklı translokasyon;

Bir kromozomun bir parçası diğerine taşındığında karşılıklı olmayan translokasyon;

- “merkezli” füzyon (Robertsonian translokasyonu) - iki akrosentrik kromozomun sentromer bölgelerinde kısa kolların kaybıyla bağlanması.

Kromatitler sentromerlerden çapraz olarak kırıldığında, "kardeş" kromatitler aynı gen setlerini içeren iki farklı kromozomun "ayna" kolları haline gelir. Bu tür kromozomlara izokromozomlar denir. Hem kromozom içi (delesyonlar, inversiyonlar ve kopyalar) hem de kromozomlar arası (translokasyonlar) sapmalar ve izokromozomlar, mekanik kırılmalar da dahil olmak üzere kromozom yapısındaki fiziksel değişikliklerle ilişkilidir.

Kalıtsal değişkenliğin bir sonucu olarak kalıtsal patoloji

Ortak tür özelliklerinin varlığı, dünyadaki tüm insanları tek bir tür olan Homo sapiens'te birleştirmemize olanak tanır. Yine de yabancılardan oluşan bir kalabalığın içinde tanıdığımız bir kişinin yüzünü tek bakışta kolaylıkla seçebiliyoruz. İnsanların hem gruplar içindeki (örneğin bir etnik grup içindeki çeşitlilik) hem de gruplar arasındaki aşırı çeşitliliği genetik farklılıklarından kaynaklanmaktadır. Şu anda tüm tür içi varyasyonun, doğal seçilim tarafından ortaya çıkan ve sürdürülen farklı genotiplerden kaynaklandığına inanılmaktadır.

Haploid insan genomunun 3.3x10 9 çift nükleotid kalıntısı içerdiği bilinmektedir, bu da teorik olarak 6-10 milyona kadar gene izin verir. Aynı zamanda modern araştırma verileri insan genomunun yaklaşık 30-40 bin gen içerdiğini gösteriyor. Tüm genlerin yaklaşık üçte biri birden fazla alele sahiptir, yani polimorfiktirler.

Kalıtsal polimorfizm kavramı, 1940 yılında E. Ford tarafından, en nadir görülenlerin sıklığının tek başına mutasyon olaylarıyla açıklanamadığı durumlarda, iki veya daha fazla farklı formun bir popülasyondaki varlığını açıklamak için formüle edildi. Gen mutasyonu nadir görülen bir olay olduğundan (1x10 6), %1'den fazla olan mutant alelin sıklığı, ancak bu mutasyonun taşıyıcılarının seçici avantajları nedeniyle popülasyonda kademeli olarak birikmesiyle açıklanabilir.

Ayrılan lokusların çokluğu, her birindeki alellerin çokluğu, rekombinasyon olgusu ile birlikte, tükenmez insan genetik çeşitliliği yaratır. Hesaplamalar, tüm insanlık tarihi boyunca genetik tekrarın, yani genetik tekrarın olmadığını, olmadığını ve öngörülebilir gelecekte de meydana gelmeyeceğini göstermektedir. Her doğan insan Evrende benzersiz bir olgudur. Genetik yapının benzersizliği, büyük ölçüde, her bir kişide hastalığın gelişiminin özelliklerini belirler.

İnsanlık, iklimsel ve coğrafi özellikler, beslenme kalıpları, patojenler, kültürel gelenekler vb. dahil olmak üzere aynı çevresel koşullar altında uzun süre yaşayan izole edilmiş popülasyon grupları olarak evrimleşmiştir. Bu, çevresel koşullara en uygun olan, her birine özgü normal alel kombinasyonlarının popülasyonunda konsolidasyona yol açtı. Habitatın kademeli olarak genişlemesi, yoğun göçler ve insanların yeniden yerleşimi nedeniyle, belirli durumlarda yararlı olan belirli normal genlerin kombinasyonlarının, diğer durumlarda belirli vücut sistemlerinin en iyi şekilde çalışmasını sağlayamadığı durumlar ortaya çıkar. Bu, patolojik olmayan insan genlerinin olumsuz bir kombinasyonunun neden olduğu kalıtsal değişkenliğin bir kısmının, kalıtsal yatkınlığa sahip sözde hastalıkların gelişiminin temeli haline gelmesine yol açmaktadır.

Ayrıca, sosyal bir varlık olan insanlarda doğal seçilim, zamanla giderek daha spesifik biçimlerde ilerlemiş ve bu da kalıtsal çeşitliliği genişletmiştir. Hayvanlar tarafından atılabilecek olanlar korunmuştu ya da tam tersine, hayvanların elinde bulundurdukları kaybolmuştu. Böylece C vitamini ihtiyacının tam olarak karşılanması, evrim sürecinde askorbik asit sentezini katalize eden L-gulonodakton oksidaz geninin kaybına yol açmıştır. İnsanlık, evrim sürecinde patolojiyle doğrudan bağlantılı olan istenmeyen özellikleri de edinmiştir. Örneğin, evrim sürecinde insanlar, difteri toksinine veya çocuk felci virüsüne duyarlılığı belirleyen genler edinmiştir.

Dolayısıyla diğer biyolojik türlerde olduğu gibi insanlarda da, özelliklerde normal değişikliklere yol açan kalıtsal değişkenlik ile kalıtsal hastalıkların ortaya çıkmasına neden olan kalıtsal değişkenlik arasında keskin bir çizgi yoktur. Homo sapiens'in biyolojik türü haline gelen insan, türünün "makullüğünün" bedelini patolojik mutasyonlar biriktirerek ödüyor gibi görünüyordu. Bu konum, insan popülasyonlarındaki patolojik mutasyonların evrimsel birikimiyle ilgili tıbbi genetiğin ana kavramlarından birinin temelini oluşturur.

Doğal seçilim yoluyla hem korunan hem de azaltılan insan popülasyonlarının kalıtsal değişkenliği, genetik yük olarak adlandırılan şeyi oluşturur.

Bazı patolojik mutasyonlar, popülasyonlarda tarihsel olarak uzun bir süre devam edebilir ve yayılabilir, bu da segregasyon genetik yüküne neden olur; kalıtsal yapıdaki yeni değişikliklerin bir sonucu olarak her nesilde başka patolojik mutasyonlar ortaya çıkar ve mutasyon yükü oluşturur.

Genetik yükün olumsuz etkisi, ölüm oranının artması (gametlerin, zigotların, embriyoların ve çocukların ölümü), doğurganlığın azalması (yavruların üremesinin azalması), yaşam beklentisinin azalması, sosyal uyumsuzluk ve sakatlık ile kendini gösterir ve ayrıca tıbbi bakım ihtiyacının artmasına neden olur. .

Terimin kendisi 40'lı yılların sonlarında G. Meller tarafından önerilmiş olsa da, araştırmacıların dikkatini genetik yükün varlığına çeken ilk kişi İngiliz genetikçi J. Hoddane oldu. “Genetik yük” kavramının anlamı, bir biyolojik türün değişen çevre koşullarına uyum sağlayabilmesi için gerekli olan yüksek derecede genetik değişkenlik ile ilişkilidir.

Chicago Üniversitesi mezunu Dr. Josiah Zayner, CRISPR tekniğini kullanarak genomunuzu evde düzenlemenize olanak tanıyan bir dizi araç ve malzeme oluşturdu. Bilim adamına göre, ucuz kit, günümüzde DNA müdahalesinin öngörülemeyen sonuçları olan bir sanat değil, yaygın bir zanaat olduğunu gösteriyor. Bilim adamının kendisi bu fikri kolayca gösteriyor: Dairesinde, mutfakta kendi kiti kullanılarak oluşturulan, genetiği değiştirilmiş bakteriler içeren çok sayıda Petri kabı var.

Biyolog Josiah Zayner, biyolojik bilimin en ileri teknolojilerini popüler hale getirmek için yeni bir yaklaşım sunuyor

Genom düzenleme aracı CRISPR üç yıl önce icat edildi ve DNA'yı kurcalamanın basit, hızlı ve kesin bir yoludur. Ancak şimdiye kadar CRISPR yalnızca uzman laboratuvarlardaki kalifiye uzmanlar tarafından kullanılıyordu.

CRISPR tekniği genomu mutfakta bile düzenlemenize olanak tanır

Josiah Zayner, genomik müdahale için basitleştirilmiş ve erişilebilir bir dizi CRISPR aracını pazara sunan ilk kişi oldu. Bu provokatif bir girişim, çünkü günümüzde toplumun yaşam tarzı ve düşünce biçimi büyük ölçüde terörizm tarafından şekillendiriliyor. Sonuç olarak, evde bakterilerin genetik modifikasyonu çoğu durumda biyoteröristlere yönelik öldürücü türlerin gelişmesiyle ilişkilidir.

Bilim adamları ayrıca, profesyonel olmayan kişilerin yanlışlıkla antibiyotiklere dirençli mikroorganizmaların süper türlerini yaratabileceğinden de korkuyor. Bu tür bakteri ve mantarlar insanlara zararsız olsalar bile çevrede öngörülemeyen değişikliklere neden olabilirler.

Kitteki gen modifikasyonları güvenlidir ve mikroorganizmaların renkleri gibi dış parametrelerinde yalnızca küçük değişikliklere izin verir.

Ancak Zayner'e göre kitinde yalnızca zorlu dış ortamda hayatta kalamayan ve uzun süre yaşayamayan zararsız bakteri ve mayalar bulunuyor. Kitin araçları kullanılarak yapılan genetik modifikasyon, renk veya koku gibi özelliklerinde yalnızca küçük değişikliklere izin verir.

Genetik mühendisliğinde ev deneyleri için bir kitin maliyeti 120 dolar

Josiah Zayner, birçok yetenekli ve meraklı insanı işe almanın biyolojide büyük bir fark yaratabileceğine inanıyor. Genetik mühendisliğine olan ilgi bilim açısından çok büyük bir değer taşıyor; bu nedenle Zayner'in ucuz kiti, biyoloji tarihinde birçok pahalı, son teknoloji laboratuvardan çok daha büyük bir rol oynayabilir.

Kitlesel fonlamanın Zayner'in projesine 55 bin dolardan fazla kazandırdığını belirtmek gerekir ki bu, evde gen düzenleme kiti geliştiricisinin planladığı miktardan %333 daha fazladır.

20. yüzyılın ellili yıllarında bilim adamları tuhaf bir olayla karşılaştılar. Bazı virüslerin aynı bakterinin farklı türlerini farklı şekilde enfekte ettiğini fark ettiler. Bazı türler (örneğin E. coli) kolayca enfekte oldu ve enfeksiyonu hızla koloniye yaydı. Diğerleri çok yavaş enfekte oldu veya virüslere karşı tamamen dirençliydi. Ancak virüs şu ya da bu türe adapte olduktan sonra, virüs ona kolayca bulaştı.

Bakterilerin bu seçici direncini anlamak biyologların yirmi yılını aldı. Anlaşıldığı üzere, belirli bakteri türlerinin virüslere direnme yeteneği - buna kısıtlama (yani "sınırlama") adı verildi - viral DNA'yı fiziksel olarak kesen özel enzimlerin varlığıyla açıklanıyor.

Bu proteinlerin (kısıtlama enzimleri) özelliği, küçük ve kesin olarak tanımlanmış bir DNA dizisini tanımalarıdır. Bakteriler, kısıtlama enzimlerini, kendilerinin genlerinde kaçındıkları, ancak viral DNA'da bulunabilen nadir dizilere "hedefler". Farklı kısıtlama enzimleri farklı dizileri tanır.

Her bakteri türünün bu tür enzimlerden oluşan spesifik bir cephaneliği vardır ve bu nedenle virüsün genomundaki belirli bir dizi "kelime"ye tepki verir. Virüsün genomunun "anne çerçeveyi yıkadı" ifadesi olduğunu düşünürsek, virüs "anne" kelimesini tanıyan bir bakteriyi değil, "amca" kelimesini tanıyan bir bakteriyi enfekte edemeyecek. savunmasız. Virüs mutasyona uğramayı ve örneğin "çerçeveyi yıkayan bir kadına" dönüşmeyi başarırsa, ilk bakteri korumasını kaybedecek.

Neden "bakteriyel bağışıklık" keşfi moleküler biyolojideki en önemli başarılar listesinin en başında yer aldı? Bakterilerin kendisi ya da virüsler bile değil.

Bir DNA parçasını ölçün

Bu mekanizmayı anlatan bilim insanları, bu sürecin en önemli detayına hemen dikkat çekti. Kısıtlama enzimleri (daha doğrusu bu enzimlerin türlerinden biri) DNA'yı açıkça tanımlanmış bir noktada kesebilir. Benzetmemize dönecek olursak, DNA'daki "anne" kelimesini hedef alan bir enzim, o kelimeye bağlanarak onu örneğin üçüncü ve dördüncü harf arasını keser.

Böylece araştırmacılar ilk kez ihtiyaç duydukları DNA parçalarını genomlardan “kesebildiler”. Özel "yapıştırıcı" enzimlerin yardımıyla, ortaya çıkan parçalar belirli bir sırayla birbirine dikilebiliyordu. Kısıtlama enzimlerinin keşfiyle birlikte bilim insanları, DNA'yı "birleştirmek" için gerekli tüm araçlara sahip oldu. Zamanla, bu süreci ifade etmek için biraz farklı bir metafor kök saldı: genetik mühendisliği.

Günümüzde DNA ile çalışmanın başka yöntemleri mevcut olsa da, son yirmi ila otuz yıldaki biyolojik araştırmaların büyük çoğunluğu kısıtlama enzimleri olmadan mümkün olamazdı. Transgenik bitkilerden gen terapisine, rekombinant insülinden uyarılmış kök hücrelere kadar, genetik manipülasyonu içeren her çalışma bu "bakteriyel silahı" kullanır.

Düşmanı görerek tanıyın

İnsanlar da dahil olmak üzere memelilerin bağışıklık sistemi hem doğuştan hem de edinilmiş savunma mekanizmalarına sahiptir. Bağışıklık sisteminin doğuştan gelen bileşenleri genellikle vücudun birçok düşmanını aynı anda birleştiren ortak bir şeye tepki verir. Örneğin doğuştan gelen bağışıklık sistemi, bakteri hücre duvarının binlerce farklı mikropta ortak olan bileşenlerini tanıyabilir.

Edinilmiş bağışıklık, immünolojik hafıza olgusuna dayanır. Belirli patojenlerin belirli bileşenlerini tanır ve bunları gelecek için “hatırlar”. Aşılama şuna dayanır: Bağışıklık sistemi öldürülmüş bir virüs veya bakteri üzerinde "eğitim yapar" ve daha sonra canlı bir patojen vücuda girdiğinde onu "tanır" ve onu anında yok eder.

Doğuştan bağışıklık bir sınır denetim noktasıdır. Aynı anda her şeye ve özellikle hiçbir şeye karşı koruma sağlar. Kazanılmış dokunulmazlık, düşmanı görerek tanıyan bir keskin nişancıdır. 2012'de ortaya çıktığı gibi bakterilerde de benzer bir şey var.

Kısıtlama, doğuştan gelen bağışıklığın bakteriyel bir analoğuysa, o zaman bakterilerde kazanılmış bağışıklığın rolü, oldukça hantal olan CRISPR/Cas9 veya "Crisper" adı verilen bir sistem tarafından gerçekleştirilir.

Crisper'ın çalışmasının özü aşağıdaki gibidir. Bir bakteri viral saldırıya uğradığında, virüsün DNA'sının bir kısmını kendi genomundaki özel bir yere kopyalar (virüslerle ilgili bu bilgi "deposuna" CRISPR adı verilir). Bakteri, virüsün depolanan bu "fotoğraf görüntülerine" dayanarak viral genleri tanıyabilen ve virüsün bakteriyi tekrar enfekte etmeye çalışması durumunda onlara bağlanabilen bir RNA probu oluşturur.

RNA sondasının kendisi virüse zararsızdır ancak burada başka bir oyuncu devreye giriyor: Cas9 proteini. Bir kısıtlama enzimi gibi viral genlerin yok edilmesinden sorumlu bir "makastır". Cas9, RNA probunu yakalar ve sanki bir tasma takılmış gibi viral DNA'ya iletilir ve ardından ona bir sinyal verilir: burayı kes!

Toplamda tüm sistem üç bakteriyel bileşenden oluşur:

1) Eski virüslerin “fotoğraf özdeşliklerinin” DNA depolanması;

2) bu "fotoğraf görüntüleri" temel alınarak yapılmış ve virüsü bunlardan tanımlayabilen bir RNA probu;

3) bir RNA probuna bağlanan protein "makas" ve viral DNA'yı tam olarak en son "fotoğraf taslağının" alındığı noktada kesiyor.

Bu "bakteriyel bağışıklığın" keşfinden hemen sonra herkes bakterileri ve virüslerini unuttu. Bilimsel literatür, CRISPR/Cas9 sisteminin genetik mühendisliği ve gelecekteki tıp için bir araç olma potansiyeline ilişkin heyecan verici makalelerle dolup taştı.

Kısıtlama enzimlerinde olduğu gibi Crisper sistemi de DNA'yı kesin olarak tanımlanmış bir noktada kesme kapasitesine sahiptir. Ancak yetmişli yıllarda keşfedilen “makas”la karşılaştırıldığında çok büyük avantajları var.

Kısıtlama enzimleri biyologlar tarafından DNA'yı yalnızca bir test tüpünde "birleştirmek" için kullanılır: önce istenen parçayı (örneğin değiştirilmiş bir gen) üretmeli ve ancak daha sonra onu bir hücreye veya organizmaya vermelisiniz. "Crisper", canlı bir hücrenin DNA'sını anında kesebilir. Bu, yalnızca yapay olarak eklenen genlerin üretilmesini değil, aynı zamanda tüm genomun "düzenlenmesini" de mümkün kılar: örneğin, bazı genlerin çıkarılması ve yerlerine yenilerinin eklenmesi. Yakın zamanda bunu ancak hayal edebiliyorduk.

Geçtiğimiz yıl açıkça görüldüğü gibi, CRISPR sistemi iddiasız ve herhangi bir hücrede çalışabilir: yalnızca bakteriyel değil, aynı zamanda fare veya insan da. İstenilen hücreye “kurmak” oldukça basittir. Prensip olarak bu, tüm doku ve organizma düzeyinde bile yapılabilir. Gelecekte bu, kansere neden olanlar gibi kusurlu genlerin bir yetişkinin genomundan tamamen çıkarılmasını mümkün kılacaktır.

Diyelim ki genomunuzda bulunan “anne çerçeveyi yıkadı” ifadesi, cinsiyet stereotiplerine karşı içinizde acı verici bir özlem uyandırıyor. Bu sorundan kurtulmak için, her zaman aynı olan bir Cas9 proteinine ve "mama" ve "rama" kelimelerini hedef alan bir çift RNA probuna ihtiyacınız var. Bu sondalar herhangi bir şey olabilir; modern yöntemler bunların birkaç saat içinde sentezlenmesini mümkün kılar. Miktar konusunda hiçbir kısıtlama yoktur: genomu aynı anda en az bin noktada "kesebilirsiniz".

Vücudun hedefe yönelik ayarlanması

Ancak Crisper'ın değeri makas işleviyle sınırlı değildir. Pek çok yazarın belirttiği gibi, bu sistem, belirli bir proteinin, belirli bir RNA'nın ve belirli bir DNA'nın aynı anda "buluşmasını" organize etmenin mümkün olduğu, bildiğimiz ilk araçtır. Bu başlı başına bilim ve tıp için muazzam fırsatlar yaratıyor.

Örneğin, Cas9 proteininin makas fonksiyonunu kapatabilir ve bunun yerine ona başka bir proteini (örneğin bir gen aktivatörü) bağlayabilirsiniz. Uygun bir RNA probu yardımıyla ortaya çıkan çift, genomda istenilen noktaya, örneğin bazı şeker hastalarında zayıf işleyen bir insülin genine gönderilebilir. Etkinleştirici bir protein ile kapatılmış bir genin buluşmasını bu şekilde organize ederek, vücudun işleyişini hassas ve ince bir şekilde ayarlamak mümkündür.

Yalnızca aktivatörleri değil, genel olarak her şeyi bağlayabilirsiniz; örneğin kusurlu bir geni başka bir kromozomdan gelen "yedek kopyasıyla" değiştirebilen bir protein. Bu şekilde gelecekte örneğin Huntington hastalığını tedavi etmek mümkün olacak. Bu durumda CRISPR sisteminin temel avantajı, DNA'daki herhangi bir noktaya çok fazla zorluk yaşamadan programlayabileceğimiz "keşif seferleri gönderme" yeteneğidir. Her bir keşif gezisinin görevinin ne olduğu yalnızca araştırmacıların hayal gücü ile belirlenir.

Bugün CRISPR/Cas9 sisteminin birkaç on yıl içinde tam olarak hangi sorunları çözebileceğini söylemek zor. Küresel genetikçiler topluluğu artık oyuncaklarla dolu devasa bir salona girmesine izin verilen bir çocuğa benziyor. Önde gelen bilimsel dergi Science yakın zamanda bu alandaki en son gelişmelere ilişkin "CRISPR Çılgınlığı" adlı bir inceleme yayınladı. Ancak şurası çok açık ki, bakteriler ve temel bilim bize bir kez daha dünyayı değiştirecek bir teknoloji kazandırdı.

Ocak ayında, genomu CRISPR/Cas9 sistemi tarafından başarıyla değiştirilen ilk primatların doğduğuna dair raporlar ortaya çıktı. Bir test deneyi olarak, maymunlara iki gende mutasyonlar verildi: biri bağışıklık sisteminin işleyişiyle ilişkili, diğeri ise yağ birikmesinden sorumlu, bu da yöntemin homo sapiens'e olası uygulanabileceğine dair belirsiz bir ipucu veriyor. Belki de obezite sorununu genetik mühendisliği kullanarak çözmek o kadar da uzak bir gelecek değil.

Bir çocuğun doğumunu beklemek ebeveynler için en güzel ama aynı zamanda en korkutucu zamandır. Birçok kişi bebeğin herhangi bir engelli, fiziksel veya zihinsel engelli doğabileceğinden endişe ediyor.

Bilim yerinde durmuyor; hamileliğin erken evrelerinde bebeği gelişimsel anormallikler açısından kontrol etmek mümkündür. Bu testlerin neredeyse tamamı çocukta her şeyin normal olup olmadığını gösterebilir.

Neden aynı ebeveynler tamamen farklı çocukları (sağlıklı bir çocuk ve engelli bir çocuk) doğurabiliyor? Bu genler tarafından belirlenir. Az gelişmiş bir bebeğin veya fiziksel engelli bir çocuğun doğumu, DNA yapısındaki değişikliklerle ilişkili gen mutasyonlarından etkilenir. Bu konuyu daha detaylı konuşalım. Bunun nasıl gerçekleştiğine, hangi gen mutasyonlarının olduğuna ve nedenlerine bakalım.

Mutasyonlar nelerdir?

Mutasyonlar hücre DNA yapısında meydana gelen fizyolojik ve biyolojik değişikliklerdir. Nedeni radyasyon (hamilelik sırasında yaralanma ve kırık kontrolü için röntgen çekilemez), ultraviyole ışınlar (hamilelik sırasında uzun süre güneşe maruz kalmak veya ultraviyole ışık lambaları açık olan bir odada bulunmak) olabilir. Ayrıca bu tür mutasyonlar atalardan miras alınabilir. Hepsi türlere ayrılmıştır.

Kromozomların yapısında veya sayılarında değişiklik olan gen mutasyonları

Kromozomların yapısının ve sayısının değiştiği mutasyonlardır. Kromozomal bölgeler düşebilir veya iki katına çıkabilir, homolog olmayan bir bölgeye geçebilir veya normdan yüz seksen derece dönebilir.

Böyle bir mutasyonun ortaya çıkmasının nedenleri, geçişin ihlalidir.

Gen mutasyonları, kromozomların yapısındaki veya sayısındaki değişikliklerle ilişkilidir ve bebekte ciddi rahatsızlıklara ve hastalıklara neden olur. Bu tür hastalıklar tedavi edilemez.

Kromozomal mutasyon türleri

Toplamda iki tür ana kromozomal mutasyon vardır: sayısal ve yapısal. Anöploidi, bir tür kromozom sayısıdır, yani gen mutasyonlarının kromozom sayısındaki bir değişiklikle ilişkili olduğu zamandır. Bu, bunlardan bir veya daha fazlasının ortaya çıkması veya herhangi birinin kaybıdır.

Gen mutasyonları, kromozomlar kırıldığında ve daha sonra yeniden birleştiğinde, normal konfigürasyonu bozan yapıdaki değişikliklerle ilişkilidir.

Sayısal kromozom türleri

Mutasyonlar kromozom sayısına göre anöploidilere yani türlerine ayrılır. Ana olanlara bakalım ve farkı bulalım.

• trizomi

Trizomi, karyotipte fazladan bir kromozomun bulunmasıdır. En yaygın fenomen yirmi birinci kromozomun ortaya çıkmasıdır. Down sendromuna veya bu hastalığa aynı zamanda denildiği gibi yirmi birinci kromozomun trizomisine neden olur.

Patau sendromu on üçüncü kromozomda tespit edilir ve on sekizinci kromozomda teşhis edilir. Bunların hepsi otozomal trizomilerdir. Diğer trizomiler yaşayamaz; rahimde ölürler ve spontan düşükler sırasında kaybolurlar. Ek cinsiyet kromozomları (X, Y) geliştiren bireyler yaşayabilir. Bu tür mutasyonların klinik belirtileri çok önemsizdir.

Sayıdaki değişikliklerle ilişkili gen mutasyonları belirli nedenlerle ortaya çıkar. Trizomi çoğunlukla anafazdaki ayrışma sırasında (mayoz 1) ortaya çıkabilir. Bu tutarsızlığın sonucu, her iki kromozomun da iki yavru hücreden yalnızca birinde kalması, ikincisinin boş kalmasıdır.

Daha az yaygın olarak kromozom ayrışmaması meydana gelebilir. Bu olaya kardeş kromatidlerin farklılaşmasındaki bozukluk denir. Mayoz 2'de meydana gelir. Bu tam olarak iki tamamen aynı kromozomun bir gamete yerleşerek trizomik bir zigota neden olduğu durumdur. Döllenmiş bir yumurtanın bölünme sürecinin erken aşamalarında ayrılmama meydana gelir. Böylece dokunun daha büyük veya daha küçük bir bölümünü kaplayabilen bir mutant hücre klonu ortaya çıkar. Bazen klinik olarak kendini gösterir.

Pek çok kişi yirmi birinci kromozomu hamile bir kadının yaşıyla ilişkilendirir, ancak bu faktör bugüne kadar kesin olarak doğrulanmamıştır. Kromozomların ayrılmamasının nedenleri hala bilinmiyor.

• monozomi

Monozomi herhangi bir otozomun bulunmamasıdır. Bu gerçekleşirse, çoğu durumda fetüs terme taşınamaz ve erken aşamalarda erken doğum meydana gelir. Bunun istisnası yirmi birinci kromozomdan kaynaklanan monozomidir. Monozominin ortaya çıkmasının nedeni, kromozomun ayrılmaması veya anafazda hücreye giderken bir kromozomun kaybı olabilir.

Cinsiyet kromozomlarında monozomi, XO karyotipli bir fetüsün oluşumuna yol açar. Bu karyotipin klinik belirtisi Turner sendromudur. Yüz vakanın yüzde sekseninde, X kromozomunda monozomi görünümü, çocuğun babasının mayoz bölünmesinin ihlali nedeniyle ortaya çıkar. Bunun nedeni X ve Y kromozomlarının ayrılmamasıdır. Temel olarak, XO karyotipine sahip bir fetüs rahimde ölür.

Cinsiyet kromozomlarına göre trizomi üç tipe ayrılır: 47 XXY, 47 XXX, 47 XYY. trizomi 47 XXY'dir. Böyle bir karyotiple çocuk sahibi olma şansı yüzde ellidir. Bu sendromun nedeni X kromozomlarının ayrılmaması veya X ve Y spermatogenezinin ayrılmaması olabilir. İkinci ve üçüncü karyotipler yalnızca bin hamile kadından birinde ortaya çıkabilir; pratikte görünmezler ve çoğu durumda uzmanlar tarafından tamamen tesadüfen keşfedilir.

• poliploidi

Bunlar haploid kromozom setindeki değişikliklerle ilişkili gen mutasyonlarıdır. Bu setler üçlü veya dörtlü olabilir. Triploidi çoğunlukla spontan düşük meydana geldikten sonra teşhis edilir. Annenin böyle bir bebeği taşımayı başardığı birkaç vaka vardı, ancak hepsi bir aylık olmadan öldü. Triplodia durumunda gen mutasyonlarının mekanizmaları, dişi veya erkek germ hücrelerinin tüm kromozom setlerinin tamamen farklılaşması ve farklılaşmaması ile belirlenir. Bir yumurtanın çifte döllenmesi de bir mekanizma görevi görebilir. Bu durumda plasentanın dejenerasyonu meydana gelir. Bu dejenerasyona hidatidiform mol denir. Kural olarak, bu tür değişiklikler bebekte zihinsel ve fizyolojik bozuklukların gelişmesine ve hamileliğin sonlanmasına yol açar.

Hangi gen mutasyonları kromozom yapısındaki değişikliklerle ilişkilidir?

Kromozomlardaki yapısal değişiklikler, kromozom kırılmasının (yıkımının) bir sonucudur. Bunun sonucunda bu kromozomlar birbirine bağlanarak önceki görünümleri bozulur. Bu değişiklikler dengesiz veya dengeli olabilir. Dengeli olanlarda madde fazlalığı veya eksikliği yoktur ve bu nedenle kendini göstermez. Yalnızca kromozom yıkımı bölgesinde işlevsel olarak önemli bir genin bulunduğu durumlarda ortaya çıkabilirler. Dengeli bir set dengesiz gametler üretebilir. Sonuç olarak, bir yumurtanın böyle bir gametle döllenmesi, dengesiz bir kromozom setine sahip bir fetüsün ortaya çıkmasına neden olabilir. Böyle bir setle fetüste bir takım gelişimsel kusurlar meydana gelir ve ciddi patoloji türleri ortaya çıkar.

Yapısal değişiklik türleri

Gen mutasyonları gamet oluşumu düzeyinde meydana gelir. Bu sürecin gerçekleşmesini önceden bilmek mümkün olmadığı gibi, önlemek de mümkün değildir. Birkaç tür yapısal değişiklik vardır.

• silmeler

Bu değişiklik kromozomun bir kısmının kaybından kaynaklanmaktadır. Böyle bir kırılmanın ardından kromozom kısalır ve kopan kısmı daha sonraki hücre bölünmesi sırasında kaybolur. Geçişli silmeler, bir kromozomun aynı anda birden fazla yerden kırılmasıdır. Bu tür kromozomlar genellikle yaşayamayan bir fetüs yaratır. Ancak bebeklerin hayatta kaldığı durumlar da vardır, ancak bu kromozom seti nedeniyle Wolf-Hirschhorn sendromuna, yani "kedi çığlığı"na yakalanmışlardır.

• kopyalar

Bu gen mutasyonları çift DNA bölümlerinin organizasyonu düzeyinde meydana gelir. Genel olarak çoğaltma, silme gibi patolojilere neden olamaz.

• translokasyonlar

Translokasyon, genetik materyalin bir kromozomdan diğerine aktarılması nedeniyle oluşur. Birkaç kromozomda aynı anda bir kırılma meydana gelirse ve bunlar segment değiştirirse, bu durum karşılıklı translokasyonun nedeni olur. Böyle bir translokasyonun karyotipi yalnızca kırk altı kromozoma sahiptir. Translokasyonun kendisi yalnızca kromozomun ayrıntılı analizi ve incelenmesi yoluyla ortaya çıkar.

Nükleotid dizisindeki değişiklik

Gen mutasyonları, DNA'nın belirli bölümlerinin yapılarındaki değişikliklerle ifade edildiklerinde nükleotid dizisindeki değişikliklerle ilişkilidir. Sonuçlara göre, bu tür mutasyonlar okuma çerçevesi kayması olmayan ve kaymalı olmak üzere iki türe ayrılır. DNA bölümlerindeki değişikliklerin nedenlerini tam olarak bilmek için her türü ayrı ayrı ele almanız gerekir.

Çerçeve kayması olmadan mutasyon

Bu gen mutasyonları, DNA yapısındaki nükleotid çiftlerinin değişiklikleri ve yer değiştirmeleriyle ilişkilidir. Bu tür ikamelerle DNA uzunluğu kaybolmaz, ancak amino asitler kaybolup değiştirilebilir. Protein yapısının korunma olasılığı var, bu hizmet edecektir. Her iki geliştirme seçeneğini de ayrıntılı olarak ele alalım: amino asitlerin değiştirilmesiyle ve değiştirilmeden.

Amino asit ikame mutasyonu

Polipeptitlerdeki bir amino asit kalıntısının değiştirilmesine yanlış mutasyonlar denir. İnsan hemoglobin molekülünde dört zincir vardır - iki "a" (on altıncı kromozomda bulunur) ve iki "b" (on birinci kromozomda kodlanır). "B" normal bir zincirse ve yüz kırk altı amino asit kalıntısı içeriyorsa ve altıncısı glutamin ise, hemoglobin normal olacaktır. Bu durumda glutamik asitin GAA üçlüsü tarafından kodlanması gerekir. Bir mutasyon nedeniyle GAA'nın yerini GTA alırsa, hemoglobin molekülünde glutamik asit yerine valin oluşur. Böylece normal hemoglobin HbA yerine başka bir hemoglobin HbS ortaya çıkacaktır. Bu nedenle, bir amino asit ve bir nükleotidin değiştirilmesi ciddi bir hastalığa, orak hücreli anemiye neden olacaktır.

Bu hastalık, kırmızı kan hücrelerinin orak şeklini almasıyla kendini gösterir. Bu formda oksijeni gerektiği gibi iletemezler. Hücresel düzeyde homozigotlar HbS/HbS formülüne sahipse bu, çocuğun erken çocukluk döneminde ölümüne yol açar. Formül HbA/HbS ise kırmızı kan hücreleri zayıf bir değişime sahiptir. Bu kadar zayıf bir değişimin yararlı bir özelliği var: Vücudun sıtmaya karşı direnci. Sıtmaya yakalanma tehlikesinin Sibirya'da soğuk algınlığına yakalanma tehlikesiyle aynı olduğu ülkelerde bu değişimin faydalı bir niteliği var.

Amino asit değişimi olmadan mutasyon

Amino asit değişimi olmayan nükleotid yer değiştirmelerine deprem mutasyonları denir. “B” zincirini kodlayan DNA bölümünde GAA'nın GAG ile değiştirilmesi meydana gelirse, fazla olduğundan glutamik asitin değiştirilmesi gerçekleşemez. Zincirin yapısı değişmeyecek, kırmızı kan hücrelerinde herhangi bir değişiklik olmayacak.

Çerçeve kaydırma mutasyonları

Bu tür gen mutasyonları DNA uzunluğundaki değişikliklerle ilişkilidir. Nükleotid çiftlerinin kaybına veya eklenmesine bağlı olarak uzunluk kısalabilir veya uzayabilir. Böylece proteinin tüm yapısı tamamen değişecektir.

İntragenik baskılanma meydana gelebilir. Bu fenomen birbirini telafi eden iki mutasyon olduğunda ortaya çıkar. Bu, bir nükleotid çiftinin biri kaybolduktan sonra eklendiği andır (veya bunun tersi de geçerlidir).

Saçma mutasyonlar

Bu özel bir mutasyon grubudur. Nadiren ortaya çıkar ve durdurma kodonlarının ortaya çıkmasını içerir. Bu, hem nükleotid çiftleri kaybolduğunda hem de eklendiğinde gerçekleşebilir. Durdurma kodonları ortaya çıktığında polipeptit sentezi tamamen durur. Bu, boş alellerin oluşmasına neden olabilir. Proteinlerin hiçbiri bununla eşleşmeyecek.

Genlerarası baskılama diye bir şey var. Bu, bazı genlerdeki mutasyonların diğerlerindeki mutasyonları baskıladığı bir olgudur.

Hamilelik sırasında değişiklikler tespit edilir mi?

Çoğu durumda kromozom sayısındaki değişikliklerle ilişkili gen mutasyonları belirlenebilir. Fetüsün gelişimsel kusurları ve patolojileri olup olmadığını öğrenmek için hamileliğin ilk haftalarında (on ila on üç hafta arası) tarama yapılır. Bu bir dizi basit muayenedir: parmaktan ve damardan kan alınması, ultrason. Ultrason muayenesi sırasında fetus tüm uzuvların, burnun ve başın parametrelerine göre incelenir. Bu parametreler, normlarla büyük ölçüde tutarsız olduğunda, bebeğin gelişimsel kusurları olduğunu gösterir. Bu teşhis, kan testinin sonuçlarına göre doğrulanır veya reddedilir.

Ayrıca bebeklerinde kalıtsal gen düzeyinde mutasyonlar gelişebilen anne adayları da yakın tıbbi gözetim altındadır. Yani bunlar, akrabalarında Down sendromu, Patau sendromu ve diğer genetik hastalıklar olarak tanımlanan zihinsel veya fiziksel engelli bir çocuğun doğum vakası bulunan kadınlardır.

Kombinatif değişkenlik

Doğası gereği kalıtsaldır ve genotipteki genlerin rekombinasyonundan kaynaklanır. Bu, genlerdeki değişikliklerle değil, bunların kombinasyonuyla ilişkilidir! Gen kombinasyonları, değişen çevre koşullarında hayatta kalma oranının artmasına katkıda bulunur.

Döllenme sırasında gametlerin rastgele kombinasyonu

Mayoz 1'in profazında geçiş sırasında homolog kromozom bölgelerinin değişimi

Mayoz 1'in anafazında farklı kromozom çiftlerinin bağımsız olarak ayrılması, genetik olarak çeşitli gametlerin oluşumuna yol açar

Mutasyon değişkenliği

Mutasyonlar, dış veya iç çevresel faktörlerin etkisi altında meydana gelen ve kalıtsal olarak genotipte meydana gelen ani, ani, kalıcı değişikliklerdir. Moleküler düzeyde bu, NK replikasyonu sırasında devam eden DNA'daki bir değişikliktir. Mutajenez, mutasyon oluşumu sürecidir. Mutajenik faktörler, doğası gereği mutasyonlara neden olur.

- fiziksel mutajenler: radyasyon a, b, gama, UV, sıcaklık, nem,

- kimyasal mutajenler: organik ve inorganik, narkotik maddeler, doğal bileşiklerin (kömür, petrol) endüstriyel işlenmesinden elde edilen ürünler, daha önce doğada bulunmayan sentetik maddeler (pestisitler, böcek ilaçları, herbisitler), gıda koruyucuları, ilaçlar. Yüksek nüfuz etme kabiliyetine sahiptirler, gen mutasyonlarına neden olurlar ve DNA replikasyonu döneminde etki ederler.

Mutasyonların oluşma koşullarına göre sınıflandırılması

Spontane olanlar görünürde bir neden yokken ortaya çıkar veya nedenleri bilinmemektedir.

Uyarılmış olanlar maruz kalmanın bir sonucu olarak ortaya çıkar.

Mutasyonların hücredeki lokalizasyona göre sınıflandırılması

Nükleer - hücre çekirdeğindeki mutasyonlar

Sitoplazmik - mitokondri ve plastidlerdeki mutasyonlar.

Mutasyonların kalıtım olasılığına göre sınıflandırılması

Üretken olanlar germ hücrelerinde ortaya çıkar ve cinsel üreme sırasında kalıtılır.

Somatik, somatik hücrelerde ortaya çıkar ve vejetatif çoğalma sırasında kalıtılır.

Mutasyonların yaşam yeteneği ve doğurganlık üzerindeki etki derecesine göre sınıflandırılması

Steril doğurganlığı etkiler

Ölümcül ölüme yol açan

Yarı öldürücü canlılığı azaltır

Nötr canlılığı etkilemez

Olumlu olanlar canlılığı artırır

Genetik materyaldeki hasar düzeyine göre sınıflandırma:

Genetik – gen değişimi

Kromozomal - bir kromozomun yapısındaki değişiklikler,

Genomik – genomdaki değişiklikler

Gen mutasyonları

Noktalar bir gendeki DNA'nın nükleotid yapısında değişikliklere yol açar. Bazlar değiştirildiğinde gen yapısındaki değişiklikler 2 tiptedir: yanlışlık amino asit ikamesi ile mutasyonlar, anlamsız UAA, UAG, UGA terminal kodonlarının oluşumu ile.

- çerçeve kaymasını okuma birden fazla nükleotid eklendiğinde veya silindiğinde meydana gelir. Bunun sonucunda mRNA'nın kodonlara parçalanması değişir, bu da sentezlenen protein molekülündeki amino asit dizisinin değişmesi veya sentezin erken bitmesi anlamına gelir.

- geçiş - bir pürin bazının başka bir pürinle ve bir pirimidinin başka bir pirimidin ile değiştirilmesi: A<-->G ve C<-->T.

- dönüşüm - pürinin pirimidin ile değiştirilmesi ve bunun tersi.

Kromozomal mutasyonlar

Aberasyonlar, bütünlüklerinin ihlali nedeniyle kromozomların yapısında meydana gelen değişikliklerdir: gen yeniden düzenlemelerinin eşlik ettiği kırılmalar, kromozom içi/kromozomlar arası mutasyonlara yol açar.

- silme - kromozom bölümünün kaybı: AEF. İnsanlarda 5. kromozomun kısa kolunun silinmesine kedi ağlaması sendromu denir.

- çoğaltma - kromozom bölgesinin iki katına çıkması: ABCDCD, halihazırda genomda bulunanla aynı ek kalıtsal materyalin ortaya çıkması.

Gen seti değiştiğinden ve bazı kromozomların monozomisi gözlendiğinden, silme ve çoğaltma her zaman fenotipik olarak kendini gösterir.

- ters çevirme – bireysel kromozom bölümlerinin 180* döndürülmesi. ABCDEF -----> AEDCBF

- translokasyon – Bir kromozomun ayrı bir bölümünün aynı veya başka bir kromozom üzerinde başka bir yere aktarılması: ABCKLM. Aynı zamanda gen sayısı değişmez !!! 21. kromozom kolunun 13, 14, 15'e taşınması Down sendromunun gelişmesine yol açar.

Genetik materyalde herhangi bir değişiklik olmazsa ve genomdaki genlerin genel dengesi korunursa, inversiyonlar ve translokasyonlar kendilerini fenotipik olarak göstermeyebilir. Ancak homolog kromozomların konjugasyonu daha zor hale gelir ve bu da yavru hücreler arasındaki genetik materyalin bozulmasına neden olabilir.

Genomik mutasyonlar

Kromozom sayısındaki bir değişiklikle ilişkili olup, bir, birkaç veya tam kromozom setinin eklenmesine veya kaybına yol açar.

genom- haploid bir kromozom setinin bir dizi gen. Kural olarak germ hücrelerinde bulunur.

- poliploidi - Hücrelerdeki kromozom sayısında çoklu haploid artış. Çoğunlukla bitki ıslahında kullanılır ve genellikle verimin artmasına neden olur. Çoğunlukla kapalı tohumlular arasında, daha az sıklıkla açık tohumlular arasında bulunur. Hayvanlar arasında, hermafroditlerde poliploidi bilinmektedir: solucanlar, kabuklular, böcekler, balıklar, semenderler. Memeliler için poliploidi öldürücüdür.

- haploidi - Kromozom sayısında çoklu haploid azalma. Sonuç olarak, hücre tek bir n kromozom seti içerir. Somatik hücrelerde haploid homolog olmayan kromozom setine sahip bir organizma haploiddir. Doğal haploidi, spor oluşturan mantarların, bakterilerin, tek hücreli alglerin ve arı erkek arılarının yaşam döngüsünde meydana gelir. Tekilde bulunan tüm resesif genler ortaya çıktıkça haploidlerin yaşayabilirliği azalır. Memeliler için haploidi öldürücüdür.

- anöploidi - Kromozom sayısında çoklu değişiklik.

Trizomi, karyotipin bir kromozom (2n+1) kadar artmasıdır.

Polisomi, karyotipte birden fazla kromozom artışıdır.

Monozomi, karyotipin bir kromozom (2n-1) kadar azalmasıdır.

Nulizomi bir çift kromozomun yokluğudur ve öldürücüdür.

İnsan kromozomal hastalıkları

Kromozom sayısındaki (genomik mutasyonlar) veya yapılarındaki (kromozomal anormallikler) değişikliklerle ilişkili hastalık grupları. İndirgeme bölünmesi sırasında kromozomların ayrılmaması nedeniyle zigottaki kromozom setinin ihlali ve çeşitli kromozomal anormallikler sonucu ortaya çıkarlar.

triploidi - kromozom seti 3n'nin ihlali. Yeni doğan bebekler doğumdan sonraki ilk saatlerde veya günlerde ölürler.

trizomi X kromozomu - XXX. Fenotip, gonadların az gelişmişliği ve hafif derecede zeka geriliği ile karakterize edilen normal bir kadındır.

Klinefelter sendromu - ХХУ, ХХХУ, ХХХХУ, ХУУ, ХУУУ, ХХУУ, ХХХУУ. Erkek fenotipi - az gelişmiş testisler. Görünüşte kadınlara özgü dar omuzlar, geniş bir leğen kemiği, genikomasti ve yağ birikimi vardır. Y kromozomundaki polisomi, yüksek büyüme ve antisosyal davranışla sonuçlanır.

Shereshevsky-Turner sendromu : X0 kromozom setinin ihlali, insanlarda X kromozomunda geçerli olan tek monozomi. Kadın fenotipi, orantısız vücut yapısı, boyundaki deri kıvrımları, büyüme geriliği, iç genital organların az gelişmiş olması, kısırlık, erken yaşlanma.

Down sendromu : 21. kromozomda trizomi. Kısa boy, küçük yuvarlak kafa, düz kafa, alçak kulaklar, çekik gözler, düz köprülü kısa burun, yarı açık ağız, kalın dil, düşük kas tonusu, kısa parmaklar, çarpık küçük parmaklar, halsiz ve sakar insanlar. Şiddetli zihinsel gerilik, zayıf gelişmiş konuşma, azalmış bağışıklık ve yaşam beklentisi.

Patau sendromu : Kromozom 13'te trizomi. Derin aptallar. Az gelişmiş merkezi sinir sistemi, orta derecede mikrosefali, kornea donukluğu, düşük alın, çökmüş burun köprüsü, dar göz yuvaları, iki taraflı yarık dudak ve damak, kas-iskelet sistemi ve iç organların gelişimindeki anomaliler. Bir yaşına gelmeden ölürler; sadece birkaçı 3 yaşına kadar hayatta kalır.

Edwards sendromu : Kromozom 18'deki trizomi. Kafatası ve yüz anomalileri: Fontanel bölgesindeki ön kemiklerin geri çekilmesiyle dar alın, geniş çıkıntılı oksiput, küçük alt çene ve ağız açıklığı, dar ve kısa palpebral çatlaklar, düşük kulaklar, kısa göğüs kemiği, geniş göğüs, anormal kafatası gelişimi ayak, kalp yapısı ve kan damarlarının patolojileri, sindirim sistemi, beyincik. Çoğu bir yaşına gelmeden ölür.

Biyoloji veya kimya alanında Birleşik Devlet Sınavına hazırlanmak için bir başvuru formu doldurun

Kısa geri bildirim formu