Конспект лекции на тему: Экзогенные и эндогенные мутагены. Типы мутаций.

Государственное профессиональное образовательное учреждение

«Тульский областной медицинский колледж»

Узловский филиал

КОНСПЕКТ

Учебной дисциплины ОП. 04

Генетика человека с основами медицинской генетики

Тема: «Экзогенные и эндогенные мутагены. Типы мутаций».

Для специальности: 34.02.01 Сестринское дело

Составил: преподаватель первой квалификационной категории

Карзова Зинаида Ивановна

Узловая 2022 г.

Экзогенные мутагены – это факторы внешней среды, которые могут вызвать изменение наследственных структур. К ним относятся физические, химические и биологические воздействия. Экзогенные факторы провоцируют возникновение так называемых индуцированных мутаций.

Любой человек в течение своей жизни подвергается действию разнообразных условий окружающей среды. Поэтому изучение экзогенных мутагенов и разработка соответствующих защитных мер проводятся различными международными организациями: Всемирной организацией здравоохранения, Международной комиссией по защите от радиации, Научным комитетом по действию атомной радиации ООН и др.

Причиной возникновения эндогенных мутаций являются определенные особенности самого организма человека, которые провоцируют изменения наследственного материала. Одним из эндогенных факторов, предрасполагающих к возникновению мутаций, является возраст человека. Давно установлено, что чем старше женщина, тем выше риск рождения у нее ребенка с патологическими изменениями хромосом. Так синдром Дауна (трисомия по 21-й хромосоме) диагностируется в среднем у одного из 700 новорожденных. В то же время это заболевание определяется только у одного из 1 800 детей 20-летних матерей. Но уже у 40-летних женщин примерно 1% новорожденных имеют синдром Дауна. Результаты лабораторных исследований показывают, что у каждого 5-го ребенка, родившегося от матерей возраста 43 лет, выявляется хромосомная патология.

Типы мутаций.

Мутации являются начальным звеном патогенеза наследственных болезней. Различают типы мутаций: генные, хромосомные и геномные.

Генные мутации представляют собой молекулярные, невидимые в световом микроскопе изменения ДНК, т.е. это изменение гена, приводящее к возникновению новых видов его аллелей. Многочисленные исследования показали, что один и тот же ген может иметь много вариантов в структуре его ДНК. При наследственных заболеваниях мутации выражены в виде замены, утраты, удвоения одного или нескольких нуклеотидов. При этом может меняться не только структура экзонов, но и нарушаться работа регуляторной области или точность «вырезания» интронов из РНК.  Иногда изменения нуклеотидной последовательности приводит к появлению «стоп-кодонов» в кодирующей области гена.

Генные мутации по-разному отражаются в фенотипе. Определенная часть из них не влияет на функциональные свойства соответствующего белка и может быть отнесена к нейтральным мутациям. С другой стороны, один и тот же ген может мутировать в несколько различающихся состояниях. Ген, контролирующий группу крови системы АВ0, имеет три аллеля – 0, А, В, их сочетания составляют группу крови, которая является классическим примером генетической изменчивости нормальных признаков человека.

Другие мутации приводят к синтезу дефектного белка, не способного выполнять свою функцию, к изменению количества соответствующих мРНК и белка, формированию нового белка с иными свойствами, часто вредными для организма. Именно генные мутации обуславливают развитие большинства наследственных форм патологии. Такие болезни называются генными или моногенными. К моногенным заболеваниям относятся: гемофилия, фенилкетонурия, нейрофиброматоз, муковисцидоз, миопатия Дюшена – Беккера и многие другие.

Хромосомные мутации – это структурные изменения отдельных хромосом. В хромосомную мутацию вовлекается от десятка до нескольких сотен генов. При этом может произойти увеличение или уменьшение количества наследственного материала. Отсутствие или избыток каких-либо участков ДНК обычно тяжело отражается на состоянии здоровья человека. Такие мутации называются несбалансированными. Изменение структуры хромосом может сопровождаться перемещением и необычным соединением участков или целых хромосом. В результате образуются новые группы сцепления. Подобные мутации могут не приводить к патологическим изменениям фенотипа, и тогда они являются сбалансированными. Хромосомные мутации встречаются чаще, чем генные.                                              Различают несколько вариантов хромосомных мутаций, среди которых наиболее частыми являются:

§  Делеции – утрата части одной хромосомы.

§  Инверсии – переворот на 180 гр. какого-либо участка хромосомы.

§  Транслокации – перенос части хромосомы, чаще не негомологичную хромосому.

§  Дубликации – удвоение или умножение части хромосомы.

Геномные мутации – это структурные изменения отдельных Х-хромосом или плоидности структурно неизмененных хромосом. Основным механизмом является нерасхождение Х-хромосом во время клеточного деления при образовании половых клеток, когда во время движения к полюсу одна из гомологичных хромосом может отстать от всех других негомологичных хромосом. Нерасхождение чаще наблюдается во время мейоза. Геномные мутации всегда являются несбалансированными, т.к. сопровождаются значительным изменением количества наследственного материала и приводят к тяжелому заболеванию у человека. Частота отдельных форм геномных мутаций может составлять 1 случай на 700 новорожденных.

Мутации в половых и соматических клетках, и их последствия.

Выделяют генеративные и соматические мутации, в зависимости от результата действия мутации на тип клеток, в которых происходит изменение наследственных структур.

Генеративные мутации, или изменение наследственного материала в половых клетках, происходят в периоде овогенеза или сперматогенеза при репликации ДНК и расхождении хромосом в процессе мейоза. В этом случае может образоваться одна или несколько аномальных гамет. В большинстве случаев это только небольшая часть всех половых клеток организма и она не влияет на фенотип человека, имеющего эти гаметы. Однако если несущая мутацию половая клетка вступит в оплодотворение, то образовавшийся из такой зиготы организм может иметь определенные фенотипические особенности. В дальнейшем возможно наследование этой мутации в ряду поколений. Для медицинской практики большое значение имеют генеративные мутации, приводящие к рождению больного ребенка или внутриутробной гибели зародыша.

Соматические мутации – изменения наследственного материала в соматических клетках. Такая мутация передается только потомкам мутантной клетки в процессе митоза.  В результате в организме человека могут оказаться клеточные популяции с разным набором наследственного материала.  Если мутация происходит на ранних стадиях дробления зиготы, формируется мозаицизм. Мозаичный организм, например, может иметь ткани как с нормальными, так и измененными геном или хромосомой.

Мозаицизм – достаточно распространенное явление. Примерно 1 из 48 больных синдромом Дауна является мозаиком.

Литература:

Рубан Э.Д. Генетика человека с основами медицинской генетики: учебник / Э.Д.Рубан. – Ростов н/Д: Феникс, 2021. 7 с. – Среднее медицинское образование.