Wykład 4

Aberracje

chromosomowe,

mutacje, czynniki

wpływające na zmiany w

materiale genetycznym

Genetyka

Aberracja chromosomowa

Aberracja chromosomowa (mutacja
chromosomowa) – zaburzenie
polegające na zmianie struktury lub
liczby chromosomów.
Do aberracji chromosomowych może
dochodzić spontanicznie lub pod
wpływem czynników mutagennych
(np. promieniowanie jonizujące,
promieniowanie ultrafioletowe,
wysokiej temperatury).

Anomalie liczbowe

• Aneuploidie i poliploidie

są skutkiem nieprawidłowo

przebiegającego procesu rozdziału chromosomów

podczas podziału komórki.

• Aneuploidia

jest jednym z kilku zaburzeń ilości

materiału genetycznego i oznacza, że jego ilość w

komórkach nie jest wielokrotnością zawartości DNA w

jednym garniturze chromosomów typowym dla

danego osobnika lub gatunku (euploidia), ale ma

wartość pośrednią.

• Poliploidia

- obecność więcej niż dwóch kompletnych

haploidalnych zestawów chromosomów, np. triploidia

– 3n chromosomów, tetraploidia – 4n chromosomów,

oktaploidia – 8n chromosomów.

U człowieka na poziomie całego organizmu (tzn.

prawie każda jądrzasta komórka organizmu winna

zawierać ową zmianę) zdecydowana większość

mutacji liczby chromosomów autosomalnych jest

letalna. Wyjątki to:

• zespół Downa – trisomia 21

• zespół Edwardsa – trisomia 18

• zespół Pataua – trisomia 13

• zespół Warkany'ego 2 – trisomia 8

• trisomia 9

Zmiany liczby chromosomów płciowych są lepiej

tolerowane

:

• zespół Turnera X0

• zespół Klinefeltera XXY

• Zespół XXX

• Zespół XYY

Anomalie strukturalne

Anomalie strukturalne są to zmiany powstające na

skutek pęknięć a następnie łączenia się odcinków w

odmiennym już porządku. Mają one ogromne

znaczenie dla ewolucji, ponieważ zmieniają

położenie genów, a tym samym wpływają na szansę

rekombinacji

.

Zaliczamy tu:

• delecję

(deficjencje) – utrata odcinka chromosomu

• inwersję

– odwrócenie fragmentu chromosomu o 180

stopni

• duplikację

– powielenie odcinka chromosomu

• translokację

– przeniesienie odcinków między

niehomologicznymi chromosomami.

• pęknięcie centromeru

– rozdzielenie ramion

chromosomu

• chromosom pierścieniowy

– powstaje, kiedy ramiona

chromosomu łączą się tworząc pierścień; zazwyczaj

towarzyszy temu delecja fragmentów położonych na

końcach chromosomu.

dwie główne mutacji dwuchromosomowe

: (1)

insercja i (2) translokacja

trzy główne rodzaje mutacji chromosomalnych

: (1)

delecja, duplikacja i (3) inwersja

Znaczenie w ewolucji

• Podwojenie liczby chromosomów jest

podstawą hipotezy Ohno, według
której dostarcza ono materiału dla
nowych funkcji genów.

• Zmiany liczby chromosomów

umożliwiają także genetyczną
izolację nowych gatunków.

Mutacje punktowe

• Mutacja punktowa – zmiana pojedynczego

nukleotydu w DNA lub RNA.

Może być to:

• substytucja

(podstawienie): tranzycja lub

transwersja

• delecja

(pominięcie) pojedynczego

nukleotydu

• insercja

(addycja) pojedynczego

nukleotydu

Efekty mutacji punktowych w sekwencji

kodującej można podzielić w następujący

sposób:

• przesunięcie otwartej ramki odczytu

–

poprzez insercję lub delecję pojedynczego

nukleotydu. Wiąże się to ze zmianą całej

sekwencji białka poniżej mutacji, zatem

może znacząco wpływać na fenotyp.

• mutacja missens

– zmiana pojedynczego

nukleotydu w kodonie powoduje zmianę

aminokwasu w kodowanym białku. W

zależności od położenia aminokwasu

mutacja taka może, ale nie musi wpływać na

fenotyp.

• mutacja nonsens

- zmiana pojedynczego

nukleotydu w kodonie powoduje, że trójka kodująca

aminokwas zmienia się w jeden z trzech kodonów

stop, zatem produkowane białko będzie krótsze, co

zwykle wiąże się z jego niefunkcjonalnością.

• mutacja cicha

– zmiana pojedynczego nukleotydu

nie powoduje zmiany aminokwasu w kodowanym

białku ze względu na to, że kod genetyczny jest

zdegenerowany, czyli jeden aminokwas może być

kodowany przez kilka kodonów (np. zmiana CCC na

CCU nie powoduje zmiany aminokwasu, gdyż obie

trójki kodują prolinę). Wydaje się, że w niektórych

przypadkach, jeśli zmiana następuje z kodonu

preferowanego na rzadki, może to wpłynąć na

szybkość syntezy białka, a to z kolei na szybkość

jego zwijania, a zatem na jego strukturę

przestrzenną, co może mieć wpływ na fenotyp.

Mutacje punktowe mogą być
przyczyną wielu chorób, m.in.:

• albinizmu;
• fenyloketonurii;
• anemii sierpowatej;
• hemofilii.

Mutageny

Mutagen (łac. dokonujący zmiany) - każdy z

czynników wywołujących mutacje, czyli zmieniający

materiał genetyczny.

mutageny chemiczne

• niektóre kwasy (np. Kwas azotowy(III))
• aminy (np. anilina)
• pestycydy
• niektóre gazy bojowe (iperyt jako czynnik alkilujący

DNA)

• barwniki wiążące DNA (interkalujące)
• benzopiren w dymie tytoniowym
• dioksyny
• niemal wszystkie związki aromatyczne

mutageny fizyczne

• promieniowanie jonizujące
• promieniowanie gamma
• promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie

X)

• promieniowanie ultrafioletowe
• promieniowanie kosmiczne
• wysoka temperatura
• szok termiczny
• bodźce traumatyczne - urazy

mutageny biologiczne

• wirus różyczki i opryszczki
• pierwotniaki wywołujące toksoplazmozę.