Genske mutacije – promjene se javljaju u molekularnoj strukturi gena. Oni su uzrokovani poremećajem reda nukleotida u DNK zbog umetanja, brisanja ili supstitucije pojedinačnih nukleotida. Kao rezultat toga dolazi do promjene u čitanju nasljednog programa iz DNK, što dovodi do promjene redoslijeda aminokiselina ili njihovog sastava u polipeptidnim lancima proteina i do pojave mutacija.
Genske mutacije su najveće i od velikog su interesa za selekciju.
Hromozomske mutacije
Kromosomske mutacije su uzrokovane preuređivanjem kromosoma i narušavanjem njihove strukture.
Obično se javljaju tokom ćelijske diobe.
U zavisnosti od prirode restrukturiranja do kojeg dolazi, postoje:
nedostatak, brisanje, dupliciranje, inverzija i translokacija hromozoma.
Hromozomske mutacije
Nedostatak – gubi se krajnji dio hromozoma i skraćuje se hromozom.
Delecija – izgubljen je srednji dio hromozoma.
Duplikacija – dolazi do umnožavanja bilo kojeg dijela hromozoma.
Inverzija – hromozomi se lome i ponovo rastu zajedno na drugim krajevima.
Translokacija je međusobna izmjena dijelova nehomolognih hromozoma.
Genomske mutacije -
je promjena u broju hromozoma u ćeliji , najčešće nastaju kao rezultat poremećaja diobe stanica. U tom slučaju može doći do smanjenja ili povećanja broja hromozoma s potpunim haploidnim setovima, a zatim haploidi i poliploidi , ili zbog pojedinačnih hromozoma u diploidnom skupu i formiraju se heteroploidi.
Varijabilnost kombinacije - nastaje tokom seksualnog odnosa
reprodukcija
Faze pojave kombinacione varijabilnosti:
u profazi 1 kao rezultat ukrštanja;
u anofazi 1 sa nezavisnom divergencijom homolognih hromozoma svakog para (majčinog i očevog) na različite polove ćelije;
Tokom oplodnje može doći do nasumične kombinacije zametnih ćelija.
Karakteristike kombinacione varijabilnosti
Uz kombinacijsku varijaciju, javlja se nova kombinacija gena. Sami geni i njihova molekularna struktura se ne mijenjaju. Mijenjaju se samo njihove kombinacije i priroda interakcije u genotipu
Značaj u evolucionom procesu
Kombinaciona varijabilnost povezana je samo sa novim kombinacijama i rekombinacijama gena i daje ogromnu raznolikost oblika.
Genske mutacije stvaraju nove nasljedne jedinice - gene i na taj način predstavljaju izvorni materijal prirodnoj selekciji. Mutacije gena uzrokuju vrlo nejasnu varijabilnost kojoj je Darwin pridavao primarni značaj u evoluciji
Značaj u evolucionom procesu
Prirodna selekcija vrednuje kvalitet mutacija. Čuva one oblike koji su se kao rezultat mutacija pokazali prilagođeniji datim uslovima i uništava oblike sa mutacijama koje smanjuju njihovu sposobnost.
Metode za proučavanje varijabilnosti
Metode za proučavanje genetičke varijabilnosti zasnivaju se na određivanju stepena uticaja naslijeđa i okoline na manifestaciju fenotipa.
Prilikom proučavanja intraspecifične varijabilnosti statističke metode se koriste za obradu kvantitativnih karakteristika pojedinačnih uzoraka grupa jedinki koje pripadaju različitim vrstama, podvrstama ili varijetetima.
GBPOU NO "MEDICINSKI KOLEŽ NIŽNJI NOVGOROD" Specijalnost 31.02.2003. Laboratorijska dijagnostika
Disciplina: “Ljudska genetika sa osnovama medicinske genetike”
Poprukhina Alina Segreevna
Grupa 321-III Lab
Tema: „Klasifikacija mutacija. Hemijski mutageni"
Učitelj: Vyazhevich L.P.
Cilj i zadaci
Cilj: proučiti klasifikaciju mutacija i hemijskih mutagena
- Proučite klasifikaciju mutacija
- Opišite različite mutacije u tijelu
- Uzmite u obzir hemijske mutagene
I. Po poreklu:
1) Spontani - javljaju se u prirodi bez vidljivog razloga. Na primjer, gen za hemofiliju može nastati spontano (nijedan pacijent nije identifikovan tokom studije pedigrea).
2) Indukovane - nastaju pod usmerenim uticajem mutagenih faktora.
Klasifikacija mutacija
II. Za mutirane ćelije:
1) Generativne - mutacije koje se javljaju u zametnim ćelijama i prenose se na potomke tokom seksualnog razmnožavanja.
2) Somatske - mutacije koje se javljaju u somatskim ćelijama i karakteristične su samo za samu jedinku.
Rak dojke
Klasifikacija mutacija
III. Promjenom genetskog materijala:
1) Genske mutacije su promjene unutar jednog gena:
a) umetanje ili brisanje nukleotida;
b) zamena jednog nukleotida drugim.
Mnoge metaboličke bolesti uzrokovane su mutacijama gena, na primjer: fenilketonurija, galaktozemija, cistična fibroza itd.
Klasifikacija mutacija
2) Hromozomska preuređivanja (aberacije) su poremećaji u strukturi hromozoma.
a) Intrahromozomski:
- Brisanje
- Dupliciranje
- Inverzija
- Translokacija
b) Interhromozomski:
3) Genomske mutacije:
a) Poliploidija je višestruki haploidni porast broja hromozoma
b) Heteroploidija je povećanje ili smanjenje broja hromozoma koji nije višestruki od haploidnog.
Jedan dodatni hromozom u paru je trisomija, jedan koji nedostaje u paru je monosomija, a oba hromozoma nedostaju u paru - nulozomija (smrtonosna mutacija).
Patau sindrom
Shereshevsky-Turnerov sindrom
Klasifikacija mutacija
IV. Promjenom fenotipa:
1) Amorfne mutacije - dogodila se mutacija i osobina je nestala.
2) Hipomorfna - smanjenje težine osobine.
3) Hipermorfna – povećana težina osobine.
4) Neomorfni - pojavila se karakteristika koja ranije nije postojala.
5) Antimorfni - umjesto jednog znaka pojavio se drugi.
Albinizam
Anophthalmia
Mikroftalmija
Klasifikacija mutacija
V. Prema ishodu za tijelo:
1) Smrtonosno - fatalno.
2) Polu-smrtonosno – smanjenje vitalnosti organizma.
3) Neutralno - ne utiče na održivost i očekivani životni vek.
4) Pozitivne - javljaju se retko, ali su od velikog značaja za evoluciju.
Boja irisa
Downov sindrom
Hemijski mutageni
Hemijski mutageni su supstance određenih vrsta hemijskih jedinjenja koje u interakciji sa DNK utiču na genetski aparat ćelije.
Hemijski mutageni
Hemijski mutageni uključuju:
- neorganske supstance
- jednostavnih organskih jedinjenja
- složenih organskih jedinjenja
- agensi za alkilaciju
- pesticida
- neke dodatke ishrani
- naftnih derivata
- organski rastvarači
- lijekovi
Sumpor(II) oksid
Formaldehid
Znakovi hemijskih mutagena
Prema Lobaševu, hemijski mutageni moraju imati:
- Visoka sposobnost prodiranja,
- Sposobnost promjene koloidnog stanja hromozoma
- Specifičan učinak na promjenu gena ili hromozoma
M. E. Lobashev
Mehanizam djelovanja hemijskih jedinjenja:
Mutageni ulaze u ćeliju kao strane tvari, nakon čega počinju reagirati s DNK, mijenjajući njenu strukturu. Mutacije se javljaju tokom naknadnih replikacija DNK. Postoje posebni oblici hemijskih mutagena koji ne menjaju primarnu strukturu DNK, već sa njom formiraju komplekse. Na ovim mjestima se javljaju i poremećaji sinteze DNK.
Mehanizam djelovanja mutagena
Dušična kiselina uzrokuje da se amino grupa ukloni iz dušičnih baza i zamijeni drugom grupom. To dovodi do tačkastih mutacija. Hemijski izazvane mutacije također su uzrokovane hidroksilaminom.
Nitrati i nitriti u velikim dozama povećavaju rizik od raka. Neki aditivi u hrani izazivaju reakcije arilacije nukleinskih kiselina, što dovodi do poremećaja procesa transkripcije i translacije.
Dušična kiselina
Hidroksilamin
Zaključak
Otkriveno je mnogo vrlo jakih hemijskih mutagena, a pokazano je i mutageno dejstvo mnogih hemijskih jedinjenja koja se koriste u industriji i poljoprivredi. Ukupno je sada poznato oko 3.000 mutagena, od kojih su većinu umjetno stvorili ljudi. Mutagenima su se ispostavila mnoga otapala, boje, dezinfekciona sredstva, supstance za gašenje plamena, supstance sadržane u izduvnim gasovima automobila, neki konzervansi itd. Dakle, razvoj hemijske industrije, uz velike koristi, stvara i ozbiljnu opasnost za čovječanstvo, budući da mnoge kemijske veze oštećuju nasljedni aparat.
Bibliografija
- Abilev S.K. Kemijski mutageni i genetska toksikologija // Genetika. - 2012. -№10. -WITH. 39-46
- Bočkov N.P. Klinička genetika. M.: Medicina. -1997. -WITH. 180.
- http://medbiol.ru/medbiol/genetic_sk/00071959.htm
- http://worldofschool.ru/biologiya/stati/genetika/izmenchivost/himicheskie-mutageny
Mutacija
Slajdova: 18 Riječi: 438 Zvukovi: 0 Efekti: 117Mutacije. Definicija mutacije. Mutacije se javljaju nasumično u prirodi i nalaze se kod potomaka. "Svaka porodica ima svoju crnu ovcu". Mutacije mogu biti dominantne ili recesivne. Dominantna žuta mutacija. Recesivne mutacije: golo \lijevo\ i golo \desno\. Varitint waddler. Dominantno uočavanje. Neurološka mutacija smrzavanja u bilo kojem položaju. Mutacija kod japanskih miševa koji valcerišu uzrokuju čudno okretanje i gluvoću. Homologne mutacije. Identične ili slične mutacije mogu se pojaviti u vrstama zajedničkog porijekla. Holandska pegasta mutacija. Gubitak kose. “Bila jednom jedna bezrepa mačka koja je uhvatila bezrepa miša.” - Mutation.ppt
Mutacija u biologiji
Slajdova: 20 Riječi: 444 Zvukovi: 0 Efekti: 13Poravnanje... Mutacije i selekcija. Danas ćemo se fokusirati na mutacije. CDS, kodirajuća sekvenca – sekvenca kodiranja gena. Shema replikacije. Vrste mutacija. Uzroci mutacija su različiti. CDS mutacije i selekcija. Kako prikazati odnos predak-potomak za nukleotide? „Nasljeđivanje“ aminokiselinskog ostatka proteina. Problem sa poravnanjem. Primjer poravnanja. Šta učiniti s ostacima koje ne treba očistiti? Usklađivanje i evolucija. Sekvence proteina ovojnice iz dva soja Coxsackie virusa. Sekvence proteina ovojnice iz dva soja Coxsackie virusa i humanog enterovirusa. - Mutacija u biologiji.ppt
Vrste mutacija
Slajdova: 20 Riječi: 323 Zvukovi: 0 Efekti: 85Mutacija je izvor stvaranja biološke raznolikosti. Kakav je značaj pojave mutacija za proces evolucije? Hipoteza: Mutacije mogu biti i štetne i korisne. Ciljevi studije. Vrste mutacija. Kako se genetski materijal može promijeniti? Mutacija. Varijabilnost. Genom. Gene. hromozom. Modifikacija. Nasljedno. Nenasljedno. Fenotipski. Genotipski. Uslovi okoline. Kombinativno. Mutacijski. Mitoza, mejoza, oplodnja. Mutacije. Novi znak. Genetski materijal. Mutageneza. Mutant. Svojstva mutacija. Iznenadna, nasumična, neusmjerena, nasljedna, individualna, rijetka. - Vrste mutacija.ppt
Genske mutacije
Slajdova: 57 Riječi: 1675 Zvukovi: 0 Efekti: 2Definicija. Klasifikacija genskih mutacija. Nomenklatura genskih mutacija. Značenje genskih mutacija. Biološki antimutacijski mehanizmi. Svojstva gena. Nastavljamo da pričamo o reakcijama koje uključuju DNK. Predavanje je bilo teško razumljivo. Muton, najmanja jedinica mutacije, jednak je paru komplementarnih nukleotida. Genske mutacije. Definicija. Da vas podsjetim: Struktura eukariotskog gena. Genske mutacije su bilo koje promjene u nukleotidnoj sekvenci gena. Geni. strukturni - kodiraju protein ili tRNA ili rRNA. Regulatorni – regulišu rad strukturalnih. Jedinstveno - jedna kopija po genomu. - Genske mutacije.ppt
Primjeri mutacija
Slajdova: 21 Riječi: 1443 Zvukovi: 0 Efekti: 21Mutacije. Ciljevi rada. Uvod. Svaka promjena u DNK sekvenci. Mutacije u zametnim ćelijama roditelja nasljeđuju djeca. Klasifikacija mutacija. Genomske mutacije. Hromozomi poredani po veličini. Strukturne mutacije. Različite vrste hromozomskih mutacija. Genske mutacije. Nasljedna bolest fenilketonurija. Primjeri mutacija. Indukovana mutageneza. Linearna zavisnost od doze zračenja. Fenilalanin, aromatična aminokiselina. Tirozin, aromatična aminokiselina. Broj mutacija se naglo smanjuje. Genska terapija. Metode transplantacije tkiva. Pluća miševa 3 dana nakon infekcije ćelijama raka. - Primjeri mutacija.ppt
Proces mutacije
Slajdova: 11 Riječi: 195 Zvukovi: 0 Efekti: 34Evolucijska uloga mutacija. Populaciona genetika. S.S. Chetverikov. Zasićenost prirodnih populacija recesivnim mutacijama. Fluktuacije u učestalosti gena u populacijama u zavisnosti od delovanja faktora sredine. Proces mutacije -. Prebrojano. U prosjeku, jedna gameta od 100 hiljada je milion. Gameta nosi mutaciju na određenom lokusu. 10-15% gameta nosi mutantne alele. Zbog toga. Prirodne populacije su zasićene širokim spektrom mutacija. Većina organizama je heterozigotna za mnoge gene. Može se nagađati. Svijetle boje - aa Tamne boje - AA. - Proces mutacije.ppt
Primjeri mutacijske varijabilnosti
Slajdova: 35 Riječi: 1123 Zvukovi: 0 Efekti: 9Mutacijska varijabilnost. Oblici varijabilnosti. Teorija mutacije. Klasifikacija mutacija. Klasifikacija mutacija prema mjestu njihovog nastanka. Klasifikacija mutacija prema prirodi njihove manifestacije. Dominantna mutacija. Klasifikacija mutacija prema adaptivnoj vrijednosti. Genske mutacije. Genomske mutacije. Generativne mutacije. Klinefelterov sindrom. Shershevsky-Turnerov sindrom. Patau sindrom. Downov sindrom. Hromozomske mutacije. Brisanje. Duplikacije. Translokacije. Zamjena baza. Primarna struktura hemoglobina. Mutacija u genu. Morphanov sindrom. Nalet adrenalina. R. Hemofilija. Prevencija. - Primjeri mutacijske varijabilnosti.ppt
Mutacijska varijabilnost organizama
Slajdova: 28 Riječi: 1196 Zvukovi: 0 Efekti: 12Genetika i teorija evolucije. Problematično pitanje. Target. Zadaci. Prirodna selekcija je vodeći, pokretački faktor evolucije. Varijabilnost je sposobnost sticanja novih karakteristika. Varijabilnost. Varijabilnost modifikacije. Nasljedna varijabilnost. Kombinativna varijabilnost. Genetski programi. Mutacijska varijabilnost je primarni materijal. Mutacije. Klasifikacija je uslovna. Hromozomske i genomske mutacije. Sve veća složenost organizacije živih bića. Genske (tačkaste) mutacije. Šta se dešava sa pojedincem? Populacija je elementarna jedinica evolucijskog procesa. - Mutacijska varijabilnost organizama.ppt
Vrste mutacijske varijabilnosti
Slajdova: 16 Riječi: 325 Zvukovi: 0 Efekti: 12Mutacijska varijabilnost. Nasljedna varijabilnost. Faktori koji uzrokuju mutacije. Karakteristike mutacijske varijabilnosti. Vrste mutacija prema njihovom uticaju na organizam. Vrste mutacija promjenom genotipa. Hromozomske mutacije. Kromosomske mutacije kod životinja. Promjena broja hromozoma. Poliploidija. Downov sindrom. Promjene u strukturi gena. Genomske mutacije. Genske mutacije. Vrste varijabilnosti. Zadaća. - Vrste mutacijske varijabilnosti.pptx
Mutacijska varijabilnost
Slajdova: 17 Riječi: 717 Zvukovi: 0 Efekti: 71Mutacijska varijabilnost. Genetika. Iz istorije: Mutacije: Mutaciona varijabilnost je povezana sa procesom formiranja mutacija. Ko ga je stvorio: Organizmi u kojima je došlo do mutacije nazivaju se mutanti. Teoriju mutacije stvorio je Hugo de Vries 1901-1903. Slide separator. Prema načinu nastanka U odnosu na embrionalni put Prema adaptivnoj vrijednosti. Lokalizacijom u ćeliji. Klasifikacija mutacija. Prema načinu nastanka. Postoje spontane i indukovane mutacije. Mutageni su tri vrste: fizički, hemijski i biološki. U odnosu na germinativni put. - Mutacijska varijabilnost.ppt
Nasljedna varijabilnost
Slajdova: 14 Riječi: 189 Zvukovi: 0 Efekti: 0Nasljedna varijabilnost. Poređenje modifikacije i mutacijske varijabilnosti. Hajde da testiramo naše znanje. Kombinativna varijabilnost. Slučajna kombinacija gena u genotipu. Mutacije su iznenadne, trajne promjene gena i hromozoma koje se nasljeđuju. Mehanizam mutacija. Genomika dovodi do promjena u broju hromozoma. Genetski Povezan sa promenama u nukleotidnoj sekvenci molekula DNK. Kromosomski su povezani s promjenama u strukturi hromozoma. Citoplazma je rezultat promjena u DNK ćelijskih organela - plastida, mitohondrija. Primjeri hromozomskih mutacija. - Nasljedna varijabilnost.ppt
Vrste nasljedne varijabilnosti
Slajdova: 24 Riječi: 426 Zvukovi: 0 Efekti: 8Nasljedna varijabilnost. Odredite oblik varijabilnosti. Roditelji. Prva generacija potomaka. Vrste nasljedne varijabilnosti. Predmet proučavanja. Homozigot. Zakon uniformnosti. Kombinativno. Citoplazmatsko nasljeđivanje. Kombinativna varijabilnost. Vrste nasljedne varijabilnosti. Vrste nasljedne varijabilnosti. Mutacijska varijabilnost. Vrste nasljedne varijabilnosti. Albinizam. Vrste nasljedne varijabilnosti. Hromozomske mutacije. Genomska mutacija. Downov sindrom. Genomska mutacija cvijeta kupusa. Genska mutacija. Citoplazmatska varijabilnost. -
Definicija.Klasifikacija genskih mutacija.
Nomenklatura genskih mutacija.
Značenje genskih mutacija.
Biološka antimutacija
mehanizama.
6. Svojstva gena.
1.
2.
3.
4.
5.
Nastavljamo da pričamo o reakcijama koje uključuju DNK
Replikacija (samo-dupliranje DNK)Rekombinacija (razmjena mjesta između
molekule DNK)
Reparacija (samopopravka DNK)
Transkripcija (sinteza RNK iz DNK)
Reverzna transkripcija (sinteza DNK pomoću
RNA - u nekim virusima)
Mutacija (promjena strukture
DNK)
Upozorenje! Predavanje je bilo teško razumljivo. Nemojte pokušavati kopirati sve što se pojavi na ekranu, ali
krajposavetujte šta bi se desilo
Bolje ga je potpuno ukloniti.
Hvala ti!
„Ne greši samo onaj ko ništa ne radi“ Narodna mudrost
Tokom replikacije i rekombinacijerazne
abnormalnosti u strukturi DNK i
hromozomi koji se prepoznaju i
ispravljaju sistemi za popravke.
Prekršaji u ova "tri R" mogu
dovode do mutacija. Poremećaji u jednom od DNK lanaca –
Ovo još nije mutacija!
Mouton - najmanji
jedinica mutacije -
jednak paru
komplementarni
nukleotidi.
Genske mutacije. Definicija.
Da vas podsjetim: Struktura eukariotskog gena.
Genske mutacije – bilo kojepromene redosleda
nukleotidi gena
Da vas podsjetim: Struktura eukariotskog gena. jedinstven - jedan
kopija po genomu
strukturno - kodirati
proteina ili tRNA ili rRNA
Geni
regulatorni - regulišu rad
strukturalni
ponavljaju
Klasifikacija mutacija
Zbog
Spontano - razlog nije jasanInducirano - uzrokovano
mutageni
Mutageni su faktori koji uzrokuju
mutacije:
fizički – na primjer, temperatura, zračenje
hemikalije - na primjer, NNO2, iperit
biološki - na primjer, virusi
Po nivou
Genetske promjene unutar jednoggen
Hromozomske - strukturne promjene
hromozoma
Genomski – promjene u količini
hromozoma
Danas raspravljamo
samo mutacije gena!
Po mehanizmima
Glavne vrste genskih mutacija:supstitucija nukleotida
umetanje ili brisanje
nukleotidi
O
Preokret od 180 nukleotida
(svuda se misli na parove nukdeotida)
Posljedice supstitucija ili umetanja/brisanja jednog para nukleotida (na primjeru jednostavnog teksta)
Zamjene nukleotida ne dovode nužno do promjene značenja genetske informacije
Missense - promjeneaminokiselina u proteinu
Tihi - ne aminokiselina
se mijenja
Gluposti - umjesto kodona za
aminokiselina postoji stop kodon
Primjeri genskih mutacija kod ljudi
Missense mutacija. Primjer je anemija srpastih stanica.Zamjena para nukleotida dovela je do zamjene aminokiseline u proteinu,
odnosno promijenila se primarna struktura, što je za sobom povuklo promjenu
sekundarni, tercijarni i kvarterni i oblici crvenih krvnih zrnaca.
CTT u DNK
GAA u RNA
MAČKA u DNK
GUA u RNK
Defekt HBB gena (*141900, 11p15.5). HbS nastaje zamjenom valina glutaminskom kiselinom na poziciji 6 b-lanca
Nije za pamćenje!Defekt HBB gena (*141900, 11p15.5). HbS se formira u
kao rezultat zamjene valina glutaminskom kiselinom u
pozicija 6 b-lanca molekula Hb. U venskom krevetu HbS
polimerizira da formira duge lance,
crvena krvna zrnca postaju srpasta. To uzrokuje
povećana viskoznost krvi, zastoj; stvara se mehanički
opstrukcija u malim arteriolama i kapilarama, što dovodi do
do ishemije tkiva (koja je povezana s krizama bola).
Do besmislene mutacije može doći ili kao rezultat zamjene nukleotida ili pomaka okvira čitanja. Primjer: krvna grupa 0.
Može doći do besmislene mutacijekao rezultat supstitucije nukleotida,
i kada se okvir čitanja pomjeri.
Primjer: krvna grupa 0.
Kod ljudi sa ovom krvnom grupom
došlo do gubitka gena
(delecija) jednog nukleotida – in
Kao rezultat, pojavio se stop kodon.
Kratko i
neaktivni enzimski protein.
Antigeni A i B su oligosaharidi, sintetizirani iz antigena H pod djelovanjem enzimskih proteina A (alel IA) ili B (alel IB).
Mutacija "0" u genu(alel I0) doveo je do stvaranja neaktivnog proteina.
Grupa 0 (H)
Grupa A (A)
Grupa B (B)
Grupa AB (A i B)
A
Membrana crvenih krvnih zrnaca sa
različitih antigena
N
IN
Delecije i insercije velikog broja nukleotida često predstavljaju kršenje rekombinacije (nejednak crossing over). Primjeri: sindrom
Velika ispadanja i umetanjabrojevi nukleotida su često
rekombinacioni poremećaj
(nejednak prelaz).
Primjeri: Martin-Bell sindrom
(mentalna retardacija, sa
krhki X hromozom)
Mutacije sa ubacivanjem velikog broja nukleotida – bolesti ekspanzije ponavljanja trinukleotida
Fragile X sindrom (Martin-Bell sindrom). Što je veće umetanje CGG ponavljanja, to je veći stepen pada inteligencije.
FMR-1 gennorma
premutation
potpuna mutacija
Više primjera mutacija s gubitkom različitog broja nukleotida
Nije za pamćenje!Brisanje 3 nukleotida – cistična fibroza
Brisanja ili umetanja (umetanja)
veliki broj nukleotida – DMD i
DMD – Duchenneova mišićna distrofija
(rano i teško) ili Becker
(kasni i lakši)
Cistična fibroza se nasljeđuje na autosomno recesivan način. Najčešća mutacija je gubitak 3 nukleotida (triplet 508)
Nije za pamćenje!Lučenje sekreta od strane žlijezda je poremećeno Organi zahvaćeni
cistična fibroza (CF)
"Bataki" i
„naočare za sat“ – manifestacije
hronična infekcija pluća
Mekonijumski ileus je manifestacija CF
Velike delecije (gubici) u genu za distrofin dovode do DMD (Duchenneova mišićna distrofija), insercije (insercije) dovode do DMD (mišićne distrofije).
Beckerova distrofija).Naslijeđeno X-vezano
recesivan
Nije za pamćenje! DMD
Nastavimo razgovor o klasifikaciji genskih mutacija
Lokalizacijom u genu. Ako dođe do mutacije
u kodirajućem dijelu – sinteza proteinamože se kvalitativno promijeniti
u regulatornom dijelu - na primjer, u
promoter – menja se kvantitativno
neće biti ničega u intronima -
neutralna (tiha) mutacija
Po lokaciji na hromozomu
Autozomno - u autosomima(nespolni hromozomi)
X-vezani (na X hromozomu)
Y-povezano (u Y)
Lokalizacijom u ćeliji
NuklearniCitoplazmatski (nekoliko,
ali teške mitohondrijalne bolesti)
Mitohondrije imaju
njegov kružni tok
DNK
Mitohondrijalne bolesti se prenose po majčinoj liniji i utiču na mišiće, vid i nervni sistem
Sve naše mobilneorganele od mama i tata
doprinose samo hromozomima
Po lokaciji u tijelu
Somatski (najčešće u ćelijama tela- rak) se ne prenose na djecu
Generativno (u zametnim ćelijama i
pojavit će se samo kod potomaka)
Prema posledicama
ŠtetnoKorisno
Neutralno
Po ispoljavanju u fenotipu
Dominantno (manifestira se u fenotipuodmah i homo- i heterozigotni
stanje)
Recesivan (pojavljuje se samo u
homozigotno stanje)
Višestruki alelizam
Što je gen duži, to više možebiti mutantni aleli.
Kao što je Lav Tolstoj napisao jednom drugom prilikom:
“Sve sretne porodice (norma)
sretan podjednako. Svaki nesretan
porodica (mutacija) je nesretna na svoj način.”
Tako je identifikovano oko 1000 genskih mutacija
cistična fibroza, najrjeđa.
Najčešća mutacija (50% slučajeva) je del
508 – dovodi do taloženja fenilalanina u
poziciju 508 proteina i remeti njegovu funkciju.
Nomenklatura genskih mutacija
Geni imaju imena i mjesta na hromozomima („registracija“), na primjer:
15q21.1 – fibrilin (uzroci mutacijeMarfanov sindrom)
07q31.2 – transmembranski regulator (mutacija
dovodi do cistične fibroze)
Xp21.2 – distrofin (mutacije - miopatija
Duchenne ili Becker)
Numeracija
okruzi dolaze
od
centromere to
telomere u
svako rame
3
2
1
1
2
3
4
Kratko rame str
Dugo rame q
Nomenklatura gena i genskih mutacija zasniva se na različitim pristupima:
Pristup 1: Genetska nomenklatura (odpromjene DNK ili proteina)
Za ljudske genetske bolesti:
Pristup 2: Mendelsko naslijeđe kod čovjeka (OMIM)
Pristup 3: Nazivi bolesti
Genetska nomenklatura (pristup 1) zasniva se na opisima promjena u DNK ili proteinu. Primjeri (ne morate pamtiti!):
U DNK3821delT - taloženje timina u
Artikal br. 3821.
2112ins13 kb – nakon nukleotida br.
2112 Ubačeno je 13.000 nukleotida
(13 kilobaza)
U PROTEINIMA
delF508 – gubitak fenilalanina u
pozicije 508
N44G – zamjena asparagina glicinom
na poziciji 44
W128X – zamjena triptofana sa stopom
trojka
Alanin A Ala
Arginin R Arg
Aspartic
kiselina D Asp
Asparagin N Asn
Valin V Val
Histidin H His
Glycine G Gly
Glutamic
kiselina E Glu
Glutamine Q Gln
Izoleucin I Ile
Leucine L Leu
Lysine K Liz
Metionin M Met
Proline P Pro
Serine S Ser
Tirozin Y Tyr
Treonin T Tre
Triptofan W Tri
Fenilalanin F Fen
Cistein C Cys
Zaustavite trojku X
Ogromna uloga u prikupljanju i opisivanju genskih mutacija kod ljudi pripada Victoru McKusicku. Počeo je raditi na kompajliranju
registar mutacija.(pristup 2)
(21. oktobar 1921. – 22. jul 2008.), (OMIM - Online Mendelsko nasljeđe kod čovjeka)
Svaka mutacija dobije
6-cifreni broj
Broj genskih mutacija
(OMIM)
1
100000–
199999
Autosomno dominantna
2
200000–
299999
Autosomno recesivan
3
300000–
399999
X-vezano
4
400000–
499999
Y-povezano
5
500000–
599999
600000–
Mitohondrijski
6
Autozomno, opisano nakon 15
maja 1994
Nazivi genskih bolesti nisu sistematizovani (pristup 3)
Moglo bi biti samo imena osnovu manifestacije bolesti -
ahondroplazija - "nerazvijenost hrskavice"
Može postojati sindrom nazvan po
nazvan po naučniku (češće) – sindrom
Marfana; ili bolestan (rjeđe)
Može biti upečatljiv i neobičan
naziv - Kabuki sindrom šminke,
sindrom srećne lutke Ahondroplazija (hondrodistrofična
patuljastost)
OMIM 100800
Mutacija proteinskog receptora k
faktor rasta
fibroblasti Marfanov sindrom
OMIM 154700
Mutacija u
važan protein
povezivanje
o tkanina -
fibrilin.
Manifestacije -
visok rast,
dugo
udovi,
rastegljiv
conn. tekstil.
Kako
posljedica -
skolioza,
subluksacija
sočivo*,
aneurizma Pošto je većina mutacija štetna, priroda je razvila antimutacijske mehanizme Dva lanca DNK (rezervni lanac)
Degeneracija genetskog koda
(rezervne trojke)
Prisustvo ponavljajućih gena (rezervni geni)
geni)
Diploidija (rezervni set hromozoma)
Sistemi za popravke (monitori na nivou DNK)
Imuni sistem (prati nivo
tijelo)
Ali nemoguće je potpuno izbjeći mutacije!
oštetitipojedinci
korist za
evolucija
Učestalost genskih mutacija
Javljaju se spontane mutacijespontano tokom života
telo u normalnim uslovima
okruženje.
Metoda za određivanje učestalosti spontanih
mutacija kod ljudi zasniva se na izgledu u
djeca dominantne osobine, ako
odsutan je od svojih roditelja.
Naučnik Haldane je izračunao prosjek
vjerovatnoća pojave spontanih mutacija,
što se ispostavilo da je jednako 5 x 10-5 po genu
(lokus) po generaciji.
Svojstva gena
Svojstva gena (ne brkati sa svojstvima genetskog koda!)
Diskretnost (ima određenu veličinui položaj - lokus)
Labilnost (može mutirati)
Stabilan (ali rijetko mutira)
Specifičnost (gen kodira specifično
protein)
Alelnost (kao rezultat mutacija
nastaju varijante - aleli)
Pleiotropija (množina
akcije)
Doziranje djelovanja (što više
kopije gena u genotipu (doze), one
jači efekat gena)
Nastavljamo da pričamo o reakcijama koje uključuju DNK replikaciju (samoduplikaciju DNK) Rekombinaciju (razmjena sekcija između molekula DNK) Reparaciju (samopopravku DNK) Transkripciju (sintezu RNK na DNK) Reverznu transkripciju (sintezu DNK na RNK - kod nekih virusa) mutacija (promjena strukture DNK)
“Samo onaj ko ništa ne radi ne greši” Narodna mudrost Tokom replikacije i rekombinacije stalno se javljaju različiti poremećaji u strukturi DNK i hromozoma, koje prepoznaju i ispravljaju sistemi za popravku. Poremećaji u ova "tri r" mogu dovesti do mutacija.
CTT u DNK GAA u RNK CAT u DNK GAA u RNK Missense mutacija. Primjer je anemija srpastih stanica. Zamjena para nukleotida dovela je do zamjene aminokiseline u proteinu, odnosno promijenila se primarna struktura, što je dovelo do promjene u sekundarnom, tercijarnom i kvartarnom i obliku crvenih krvnih zrnaca.
Defekt HBB gena (*141900, 11p15.5). HbS nastaje kao rezultat zamjene valina glutaminskom kiselinom na poziciji 6 b-lanca molekula Hb. U venskom krevetu, HbS polimerizira i formira dugačke lance, a crvena krvna zrnca postaju srpasta. To uzrokuje povećanje viskoznosti krvi, zastoj; stvara se mehanička barijera u malim arteriolama i kapilarama, što dovodi do ishemije tkiva (koja je povezana s bolnim krizama). Nije za pamćenje!
Do besmislene mutacije može doći ili kao rezultat zamjene nukleotida ili pomaka okvira čitanja. Primjer: krvna grupa 0. Kod ljudi sa ovom krvnom grupom došlo je do gubitka (delecije) jednog nukleotida u genu - kao rezultat toga pojavio se stop kodon. Sintetizira se kratak i neaktivan enzimski protein.
Antigeni A i B su oligosaharidi, sintetizirani iz antigena H pod djelovanjem enzimskih proteina A (alel I A) ili B (alel I B). Mutacija "0" u genu (alel I 0) dovela je do stvaranja neaktivnog proteina. H AB Grupa 0 (H) Grupa A (A) Grupa B (B) Grupa AB (A i B) Membrana crvenih krvnih zrnaca sa različitim antigenima
Više primjera mutacija sa gubitkom različitog broja nukleotida Brisanje 3 nukleotida - cistična fibroza Delecije ili insercije (insercije) velikog broja nukleotida - DMD i BMD - Duchenne (rano i teško) ili Becker (kasno i blaže) mišićno distrofija Nije za pamćenje!
Višestruki alelizam Što je gen duži, to može imati više mutiranih alela. Kao što je Lav Tolstoj napisao jednom prilikom: „Sve srećne porodice (norma) su jednako srećne. Svaka nesretna porodica (mutacija) je nesretna na svoj način.” Tako je identificirano oko 1000 mutacija gena za cističnu fibrozu, od kojih su većina rijetke. Najčešća mutacija (50% slučajeva) – del 508 – dovodi do gubitka fenilalanina na poziciji 508 proteina i remeti njegovu funkciju.
Geni imaju imena i mjesta na hromozomima („registracija“), na primjer: 15q21.1 – fibrilin (mutacija uzrokuje Marfanov sindrom) 07q31.2 – transmembranski regulator (mutacija dovodi do cistične fibroze) Xp21.2 – distrofin (mutacije – Duchenne ili Beckerova miopatija ) Kratka ruka p Duga ruka q Regije su numerisane od centromera do telomera u svakoj ruci
Genetska nomenklatura (pristup 1) zasniva se na opisima promjena u DNK ili proteinu. Primjeri (ne treba pamtiti!): 3821delT - gubitak timina na poziciji ins13 kb - nakon nukleotida 2112 umetnut je nukleotid (13 kilobaza) delF508 - gubitak fenilalanina na poziciji 508 N44G - zamjena asparagina na poziciji 2 sa glicinom -X44 W1 zamjena triptofana sa stop tripletom AlaninAlanin A Ala ArgininArginin R Arg Asparaginska kiselina Asparaginska kiselina D Asparagin Asparagin N Asn ValinValin V Val HistidinHistidin H His GlycineGlycine Gly Glutaminska kiselinaGlutaminska kiselina E GlutamineGlutamin I Le GlucinIsol I Lyle L ineLizin K Lys MetioninMetionin M Met ProlineProline P Pro SerineSerine S Ser TirozinTirozin Y Tyr TreoninTreonin T Tre TriptofanTriptofan W Tri Fenilalanin Fenilalanin F Phen CisteinCistein C Cis Stop triplet X B DNK U PROTEINU
Brojevi genskih mutacija (OMIM) – Autosomno dominantni – Autosomno recesivni – X-vezani – Y povezani – Mitohondrijski – Autosomni, opisani nakon 15. maja 1994. (OMIM – Online Mendelijsko nasljeđivanje kod čovjeka) Svaka mutacija dobija 6-cifreni broj
Nazivi genskih bolesti nisu sistematizovani (pristup 3) To može biti jednostavno ime zasnovano na manifestaciji bolesti – ahondroplazija – „nerazvijenost hrskavice“ Može postojati sindrom nazvan po naučniku (češće) – Marfanov sindrom; ili bolestan (rjeđe) Može postojati privlačan i neobičan naziv - sindrom Kabuki šminke, sindrom vesele lutke 45 Marfanov sindrom OMIM Mutacija u važnom proteinu vezivnog tkiva - fibrilinu. Manifestacije – visok rast, dugi udovi, zatezni zglob. tekstil. Kao posledica – skolioza, subluksacija sočiva*, aneurizma aorte**. *** ** *
Kabuki makeup sindrom OMIM, od čega se sastoji genetski defekt, još nije poznato
Budući da je većina mutacija štetna, priroda je razvila antimutacijske mehanizme Dva lanca DNK (rezervni lanac) Degeneracija genetskog koda (rezervni trojci) Prisustvo ponavljajućih gena (rezervni geni) Diploidija (rezervni skup hromozoma) Sistemi popravke (monitori na nivo DNK) Imuni sistem (prati na nivou DNK) tijelo) 
Učestalost mutacija gena Spontane mutacije se javljaju spontano tokom života organizma u normalnim uslovima sredine. Metoda za određivanje učestalosti spontanih mutacija kod ljudi zasniva se na pojavi dominantne osobine kod dece ukoliko je roditelji nemaju. Naučnik Haldane je izračunao prosječnu vjerovatnoću pojave spontanih mutacija, za koju se pokazalo da je jednaka 5 x po genu (lokusu) po generaciji. Svojstva gena (ne brkati sa svojstvima genetskog koda!) Diskretnost (ima određenu veličinu i poziciju - lokus) Labilnost (može mutirati) Stabilnost (međutim, rijetko mutira) Specifičnost (gen kodira određeni protein ) Alelnost (varijante se pojavljuju kao rezultat mutacija - alela) Pleiotropija (višestrukost djelovanja) Doziranje djelovanja (što je više kopija gena u genotipu (doze), to je jači efekat gena)
