Mutacje

Zobacz slidy

Treść prezentacji

Slide 2

Mutacja co to takiego? Mutacja (łac. mutatio - zmiana), nagła, skokowa, bezkierunkowa, dziedzicząca się zmiana w materiale genetycznym organizmu. Termin po raz pierwszy wprowadzony przez biologa Hugo de Vriesa na przełomie XIX i XX wieku, oznaczający zmianę zapisu informacji genetycznej, pierwotne źródło zmienności genetycznej organizmów. Mutacja jest zjawiskiem losowym, podlegającym jednak wpływom środowiska (mutageno m- np. chemicznym, promieniowaniu). Częstość mutacji nie jest stała pomiędzy gatunkami (np. wirus HIV mutuje bardzo szybko) i zależy między innymi od doskonałości aparatu powielania DNA i jego naprawy.

Slide 3

Odmienną klasą mutacji są zmiany spowodowane transpozycją (tzw. skaczące geny), gdzie odcinek DNA o długości kilkuset do kilku tysięcy nukleotydów zmienia położenie w obrębie genomu. Tego typu mutacje są bardziej rozpowszechnione u niektórych roślin (np. kukurydza) i zwierząt (np. muszka owocowa). Wprowadzanie mutacji do materiału genetycznego nazywa się mutagenezą. Współczesna genetyka umożliwia mutagenezę ukierunkowaną, realizowaną za pomocą inżynierii genetycznej.

Slide 4

Podział mutacji Ze względu na Ze względu na mechanizm wyróżnia się fenotypowy efekt trzy główne rodzaje wyróżnia się: mutacji: - powodują obniżenie mutacje genowe zwane także niekorzystne zdolności organizmu do przeżycia nukleotydowymi (zmiany na poziomie pojedynczych nukleotydów) chromosomowe (aberracje chromosomowe) mutacje genomowe dotyczące zmiany liczby chromosomów obojętne - nie wpływają na organizm korzystne - pojawia się względnie rzadko. Przykładowo - u owada wskutek takiej mutacji pojawia się inne zabarwienie ochronne, które okazuje się skuteczniejsze w jego miejscu życia letalne - prowadzą do śmierci subletalne (letalno-warunkowe)organiczną żywotność organizmu

Slide 5

Mutacja punktowa (genowa) zmiana pojedynczego nukleotydu w DNA lub RNA.

Slide 6

Przykłady mutacji punktowej: Tranzycja - zmiana prawidłowych nukleotydów w DNA na inne w ramach jednej grupy zasad azotowych (puryn lub pirymidyn) - adeniny na guaninę, a cytozyny na tyminę (i na odwrót). Jeden z rodzajów mutacji genowych. Zarówno tranzycja jak i transwersja należą do typu mutacji jakim są substytucje. Transwersja - mutacja genowa, punktowa zmiana chemiczna w obrębie nici DNA, w której zasada purynowa ulega zamianie na pirymidynową lub odwrotnie. Mutacja taka może nie spowodować żadnej zmiany lub zmianę kodu genetyczego (UUU - UUA) albo też skróconą syntezę białka (UCG - UCA). Delecja - to jeden z typów (najczęściej spontanicznej) mutacji genowej dotyczącej zmiany składu nukleotydowego DNA. Polega na utracie jednej lub kilku par nukleotydów z DNA genowego. Addycja- dodanie jednego lub kilku par nukleotydów DNA genowego

Slide 7

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 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 .

Slide 9

ALBINIZM Albinizm (bielactwo) - brak pigmentu w skórze, tworach skórnych, włosach i tęczówce oka(czerwone oczy lub, rzadziej, niebieskawe). Chorzy nie mający pigmentu w skórze, są wrażliwi na działanie promieni słonecznych, mają bardzo jasną skórę, białe włosy, rzęsy i brwi. Dziecko z albinizmem rodzi się różowawe, co jest spowodowane prześwitywaniem naczyń krwionośnych. Tęczówka ich oka jest bezbarwna, przeświecają przez nią naczynia krwionośne, co nadaje oku czerwoną barwę. Albinizm wywołany jest przez brak enzymu tyrozynazy przekształcającego prekursor melaniny w barwnik melaninę. Warunkuje go gen recesywny homozygotyczny. Cechę tę zaliczamy do genetycznych anomalii pigmentacji, która jest niekorzystna dla osobnika. Prócz albinizmu właściwego (uogólnionego) występuje także albinizm lokalny (częściowy). W zasadzie albinizm występuje rzadko, aczkolwiek u niektórych gatunków zwierząt (króliki, tchórze, szczury, świnki morskie, myszy, papugi) stał się cechą charakterystyczną dla niektórych odmian. Polega on na nieregularnie rozłożonych przebarwieniach (gdzie nie ma melaniny) na całym ciele, a najczęściej na czole.

Slide 10

Chłopiec z albinizmem Pingwin przylądkowy z zoo w Bristolu

Slide 11

Białe myszy w laboratorium

Slide 12

HEMOFILIA Hemofilia (inaczej zwana krwawiączką czy też chorobą królów) grupa chorób spowodowanych genetycznie uwarunkowanym niedoborem czynnika krzepnięcia. Hemofilia objawia się występowaniem krwotoku, nawet po nieznacznych urazach (np. usunięcie zęba) lub skaleczeniach, wylewami i krwawieniami dostawowymi oraz do tkanek miękkich. Wylewy dostawowe prowadzą do przykurczów i zniekształceń stawów. U chorych na hemofilię krwawienie może pojawić się w każdym miejscu ciała. Czasem jest ono widoczne na zewnątrz, a czasem nie. Do krwawienia może dojść w wyniku urazu lub zabiegu chirurgicznego. Czasem trudno jest znaleźć jego uchwytną przyczynę.

Slide 14

Mutacja chromosomowa inaczej aberracja chromosomowa to zmiana liczby (aneuploidia) lub struktury chromosomów. Mutacje takie mogą zachodzić spontanicznie lub pod wpływem czynników mutagenicznych (np. promieniowanie jonizujące, promieniowanie ultrafioletowe, wysoka temperatura). Wyróżniamy: insercję, inwersję, translokację, deficjencję.

Slide 15

Mutacje liczby chromosomów

Slide 16

Aneuploidia jest skutkiem wadliwej segregacji chromosomów podczas podziału komórki. 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:

Slide 17

zespół Downa - trisomia 21 zespół Edwardsa - trisomia 18 zespół Pataua - trisomia 13 zespół Warkanyego 2 - trisomia 8 trisomia 9

Slide 18

(dawniej nazywany mongolizmem) - najbardziej rozpowszechniona wada genotypu człowieka, która spowodowana jest trisomią (obecnością dodatkowego trzeciego chromosomu) chromosomu 21. Przyczyną tej aberracji chromosomowej jest nondysjunkcja, czyli niepoprawne rozdzielenie się chromosomów podczas podziału mejotycznego. W 95 przypadków dodatkowy chromosom występuje we wszystkich komórkach organizmu (tzw. trisomia prosta), w 4 dodatkowy chromosom 21 lub jego fragment zostaje przesunięty do innej części genotypu (tzw. trisomia translokacyjna).

Slide 19

Najczęstsze cechy charakterystyczne: spłaszczona potylica lub małogłowie spłaszczona nasada nosa drobne, skośnie, szeroko rozstawione szpary powiekowe (hiperteloryzm oczny) zmarszczka nakątna nisko osadzone, małe małżowiny uszne mikrognacja i zwiazana z nią rzekoma makroglosja (język nie mieści się w

Slide 20

bruzdy na języku tzw. język mosznowy wąskie usta krótka szyja. U noworodków z zespołem Downa występuje również wiotkość mięśni spowodowana słabym ich naprężeniem. Waga i wzrost przeciętna przy urodzeniu, jednak potem następuje spowolnienie rozwoju fizycznego (wady serca, wzroku i zaburzenia słuchu). W starszym wieku osoby z zespołem Downa są bardziej podatne na chorobę Alzheimera. Osoby z zespołem Downa mogą dożyć nawet 60 lat.

Slide 22

Zespół Pataua trisomia chromosomu 13. Częstość występowania wynosi od 1:5000 do 1:15000. Spowodowany jest nierozejściem się chromosomów podczas I lub II podziału mejotycznego u któregoś z rodziców (opóźnione rozchodzenie się chromosomów w anafazie). W efekcie ilość DNA w tej aberracji jest o 3,6 większa niż w prawidłowym kariotypie

Slide 23

OBJAWY: silny niedorozwój umysłowy rozszczep wargi i podniebienia wady oczu (mikroftalmia, anoftalmia) wady uszu (niskie osadzenie, zniekształcenie małżowin) anomalie kończyn (polidaktylia, ustawienie palców w kształcie kurka od strzelby, pojedyncza bruzda zgięciowa) wady sercowo-naczyniowe

Slide 24

wady nerek (torbielowatość nerek, wodonercze) anomalie mózgu hipotonia mięśni napady drgawek wnętrostwo wady rozwoju macicy holoprozencefalia, często cieżkiego stopnia ( z cyklopią).

Slide 26

Mutacje genomowe, mutacje chromosomowe liczbowe polegają na: utracie lub występowaniu dodatkowych pojedynczych chromosomów wskutek zaburzeń rozdziału chromosomów w mitozie bądź mejozie zwielokrotnieniu całego genomu w wyniku zniesienia rozdziału wszystkich chromosomów (poliploidalność)

Slide 27

Istnieją również zmiany dziedziczne dotyczące liczby chromosomów. Można je podzielić na trzy rodzaje: aneuploidia - zwiększenie lub zmniejszenie liczby chromosomów euploidia monoploidia diploidia poliploidia autopoliploidia - zwiększenie liczby chromosomów tego samego gatunku allopoliploidia - zwiększenie liczby chromosomów należących do dwóch różnych gatunków amfiploidia