Хронобиологический аспект клеточной 3 страница
Мутации по типу изменения положенияопределенного числапар нуклеотидов в макромолекуле(цепи) ДНК происходят вследствие поворота участка нуклеиновой кислоты на 180о (инверсия). Обычно этому предшествует образование соответствующим участком ДНК петли, в пределах которой репликация происходит в направлении, обратном «правильному». На уровне трансляции это проявляется в частичном изменении порядка следования аминокислотных остатков в полипептиде, что меняет его функциональные свойства.
Мутации по типу экспансии нуклеотидных повторов, также как и другие варианты генных мутаций, случаются как в транскрибируемых и транслируемых (экзоны), так и в транскрибируемых но ненетранслируемых (интроны) частях генов, что накладывает свой отпечаток на фенотипические проявления. Так, экспансия тринуклеотида (триплета) ЦАГ, кодирующего аминокислоту глутамин, в транслируемой части генов до 40–80 повторов, не нарушая процессов транскрипции и трансляции, приводит к появлению в молекуле полипептида «трека» из соответствующего количества глутаминовых аминокислотных остатков. Такой увеличенный в размерах белок функционально дефектен. Мутации описанного типа лежат в основе развития наследственных нейродегенеративных патологий, в частности, хореи Гентингтона («пляска святого Витта» — одним из ведущих клинических фенотипических проявлений является гиперкинез).
Если мутация локализуется в нетранслируемой части гена, то количество, например, ЦГГ-повторов, соответствующее пороговому значению, исчисляется сотнями и тысячами. Клинико-фенотипические проявления мутаций такого типа разнообразны: синдром Мартина–Белла (ломкая хромосома Х) с классической триадой признаков — олигофрения, дисморфия (нарушения процессов морфогенеза в онтогенезе), макроорхидизм.
Свои особенности имеют мутации вДНК митохондрий (мтДНК или хромосома М), что в немалой степени объясняется отличиями в структуре как отдельных генов, так и всего генома названных органелл. Так, митохондриальные гены лишены интронов, а большинство транскрибируемых и(м)РНК лишены 5´ и 3´ нетранслируемых участков (см. 2.4.5.5). В сравнении с ядерным геномом митохондриальный геном характеризуется большей плотностью расположения генов в связи с меньшим содержанием межгенной ДНК. Специфика отличает репликацию мтДНК, которая происходит в два этапа. Триплет АУА в митохондриальных и(м)РНК, в отличие от образуемых на ядерных генах, кодирует не изолейцин, а метионин, триплет УГА не выполняет функции стоп-кодона, шифруя аминокислоту триптофан, триплеты АГА и АГГ являются стоп-кодонами.
Митохондриальный геном содержит 22 гена для «собственных» тРНК, 2 — для «собственных» рРНК и 13 — для полипептидов, входящих в 5 надмолекулярных комплексов дыхательных цепей органеллы. Предположительно 1100–1150 генов, участвующих в биоинформационном обеспечении структуры и функций митохондрий, находятся в ядерном геноме. Соотносительный вклад генов ядерной и митохондриальной локализации в биоинформационное обеспечение функционирования дыхательных комплексов митохондрий иллюстрирует табл. 4-1. Таких комплексов, представляющих собой мультигетеробелковые образования, пять (I–V). Каждый из них представлен совокупностью белковых субъединиц (полипептидов, простых белков или протеинов). Одна часть субъединиц образуется непосредственно в органеллах под контролем митохондриальных генов (мтДНК), тогда как другая — в цитоплазме клетки под контролем ядерных генов (яДНК). Названные комплексы решают различные специфические задачи в рамках процесса окислительного фосфорилирования (дыхательный обмен, аэробный синтез АТФ, см. 2.4.6.1).
Таблица 4-1. Биоинформационное обеспечение функционирования митохондриальной дыхательной цепи. Взаимодействие ядерного и митохондриального геномов
| Дыхательный комплекс | I | II | III | IV | V |
| Общее число субъединиц | |||||
| Субъединицы, кодируемые ядерными генами (яДНК) | |||||
| Субъединицы, кодируемые митохондриальными генами (мтДНК) |
Все митохондрии эукариотической клетки наследуются по материнской линии, то есть через цитоплазму яйцеклетки. За редким исключением (зрелые эритроциты млекопитающих и человека) каждая клетка содержит десятки и сотни копий мтДНК.
С учетом сказанного, митохондриальные болезни, в патогенезе которых ведущая роль принадлежит мутационным изменениям, принято делить на 3 группы. Это фенотипические патологические проявления, обусловливаемые, во-первых, мутациями ядерных генов, во-вторых, изменениями непосредственно в мтДНК и, в-третьих, нарушением так называемых межгеномных сигнальных эффектов. В первом случае развиваются митохондриальные болезни с аутосомно-доминантным или аутосомно-рецессивным типом наследования (классическое моногенное менделевское наследование). Характерным проявлением поражений соответствующих сайтов ДНК как ядерной, так и митохондриальной локализации (делеции, точковые генные мутации, делеции в сочетании с дупликациями, транслокациями и т.п.) является пониженный уровень энергоснабжения тканей и органов. Нарушения межгеномных сигнальных эффектов связаны с мутациями ядерных генов-регуляторов. Фенотипически они могут проявляться в изменении (снижении) количества копий митохондриальной ДНК — деплеция (истощение) митохондриального генетического аппарата — и приводить к тканеспецифическим делециям или дупликациям мтДНК. Типичным представляется присутствие в клетке одновременно митохондрий с мутировавшей мтДНК и «генетически здоровых» органелл со случайным от клетки к клетке количественным соотношением, что определяет вариабильность клинической картины. Вклад в фенотипическую изменчивость, особенно в этих случаях, вносит различная чувствительность клеток разных тканей и структур организма к кислородной недостаточности.
Относительно высокая «поражаемость» мтДНК объясняется тем, что в процессе наработки энергии в органелле (то есть в непосредственном окружении ДНК органеллы) закономерно образуются АФК (см. 2.4.8), а также тем, что митохондрии отличаются более низкой, в сравнении с клеточными ядрами, эффективностью механизмов репарации макромолекул (цепей) ДНК в случае их повреждения.
Представления о мутационном процессе (мутагенез), которые были сформулированы, в основном, классической (домолекулярной) генетикой, уточняются, дополняются и переосмысливаются в свете научных данных современной (прежде всего, молекулярной) генетики, геномики, протеомики и метаболомики, цитомики и клеточной биологии (см. 1.1). Действительно, изменения нуклеотидных последовательностей ДНК происходят не только в биоинформационных участках (экзоны) смысловых (структурных) транскрибируемых и транслируемых генов, но в области интронов, промоторов и энхансеров, в сайтах, кодирующих транскрипционные и ростовые факторы, цитокины и рецепторы к ним, в участках, представленных в геномах избыточной ДНК и нуклеотидными повторами разного формата, имеющими различную макромолекулярную организацию (см. 2.4.3.4-в, 2.4.3.4-д, 2.4.5.5). В связи с появлением нового семейства «динамических» мутаций приходится вносить уточнения в представления об элементарной единице мутагенеза (мутон) на генном уровне структурно-функциональной организации генетического аппарата эукариот (см. здесь же выше).
В соответствии с представлениями классической генетики частота генных (точковых) спонтанных (самопроизвольных, случающихся без видимой причины — см. 4.3.1.4) мутаций у всех живых форм составляет в среднем 10–5–10–7 изменений на один локус нуклеиновой кислоты (в другой редакции на одну гамету) за поколение. Приводимые значения носят ориентировочный характер. Известно, например, что в геномах живых форм, включая человека, имеются локусы (сайты, нуклеотидные последовательности ДНК), различающиеся по интенсивности спонтанного мутагенеза на 1–3 порядка. В связи с этим предлагается считать, что у людей частота спонтанно возникающих генных мутаций выражается цифрой 10–11 для наиболее устойчивых участков генома, тогда как для высокомутабильных сайтов («горячие» точки мутагенеза) - 10–4
изменений на локус (гамету) за поколение.
4.3.1.4. Функционально-генетическая классификация генных мутаций
Генные мутации классифицируют по ряду оснований.
Большинство изменений макромолекулярной структуры генов фенотипически неблагоприятно (классификация по влиянию на жизнеспособность и/или плодовитость особей) — вредные генные мутации. Среди них выделяют летальные и полулетальныемутации. Первые несовместимы с жизнью в принципе, вторые ограничивают жизнеспособность организма настолько, что он, как правило, не способен достичь возраста половой (репродуктивной, биологической) зрелости, принять участие в размножении и, таким образом, передать свои гены (аллели) организмам следующего поколения.
Закономерен вопрос, почему вновь возникающие мутации обычно вредны. Здесь не следует забывать, что структурно-функциональная организация геномов клеток и организмов носит системный характер. С одной стороны, мутационные изменения закономерны, то есть они происходят у всех живых форм без исключения регулярно с частотой в среднем 10–5–10–7 мутаций на один локус (гамету) за поколение. С другой, — мутационные изменения случайны в том смысле, что практически невозможно предсказать, когда, какой ген и с какими биоинформационными (фенотипическими) последствиями мутирует. Важно, однако, то, что мутируют гены, встроенные в систему функционально взаимодействующих и взаимовлияющих генов (нуклеотидных последовательностей, сайтов ДНК). В таких условиях каждая мутация, чтобы не нести в себе неблагоприятные фенотипические последствия, должна с момента своего возникновения удовлетворять «правилам», по которым существует система генома (см. 4.3.1.1, генотипическая или среда 1-го порядка).
Редко случаются изменения генов с благоприятными фенотипическими последствиями — полезные генные мутации. Известны нейтральные генные мутации, не сказывающиеся на жизнеспособности и репродуктивном потенциале.
Большинство вновь возникающих мутаций (классификация по проявлению в гетерозиготном состоянии) дает рецессивный аллель, который, будучи по своим фенотипическим последствиям обычно вредным, у диплоидных эукариот на некоторое время укрыт от действия естественного отбора в гетерозиготах. Предположительно именно это сыграло ведущую роль в формировании резерва наследственной изменчивости. Реже аллели, образующиеся вследствие мутации, проявляют свойства доминантности или кодоминирования (см. 4.3.1.2).
Генетики начала-середины ХХ в. выделяли спонтанные (самопроизвольные, случающиеся без видимой причины) и индуцированные(вызываемые факторами известной природы — химические соединения, ионизирующее излучение, биологические агенты, в частности, вирусы) мутации — классификация по происхождению. На настоящий момент актуальность приведенной классификации, с одной стороны, несколько снизилась в связи с тем, что многое стало известно о природе факторов спонтанного мутагенеза — активные формы кислорода, ионизирующее излучение космического происхождения, внутриклеточные тепловые колебания. С другой стороны, в связи с появлением значительного количества производимых промышленностью мутагенов, в число которых входят удобрения, инсектициды и пестициды, лекарства, средства борьбы с бытовыми насекомыми, косметические средства и другие химические вещества, а также все более широко используемые в быту приборы и устройства, эксплуатация которых связана с электромагнитными и другого рода излучениями, осознается необходимость мониторинга присутствия и концентрации в среде жизни людей факторов, индуцирующих мутагенез.
Различают также мутации прямые (классификация по направлению), которые переводят аллель «дикого типа» в мутантный аллель, и обратные (реверсии), возвращающие мутантный аллель в алелль «дикого типа», биохимические, морфологические, физиологические, поведенческие и др. (классификация по фенотипическому проявлению), цитоплазматические (митохондриальные, в клетках растений — также пластидные) и ядерные (классификация по локализации в клетке изменяемого генетического материала).
Принципиально деление мутаций на генеративные, случающиеся в половых клетках, и соматические, затрагивающие генетический аппарат соматических клеток (классификация по месту возникновения и характеру наследования). Мутации различного ранга (генные, хромосомные, геномные), возникающие в соматических клетках, наследуются исключительно потомками этих клеток, что делает организм генотипическим мозаиком, то есть особью со смешанными клеточными популяциями, которые содержат как генетически нормальные, так и мутировавшие клетки.
Хотя классическая генетика, учитывавшая интересы биологов-эволюционистов, а также в связи с задачами медико-генетического консультирования, в большей мере ориентировалась на генеративные мутации, в настоящее время именно соматические мутации представляют приоритетный интерес, например, для онкологии (см. 3.1.4).
Специалисты в области палеогеномики ввели понятие “посмертных мутаций”. Дело в том, что в ДНК предковых форм, например, человека по прошествии времени с момента смерти гуанин (Г) может превратиться в аденин (А), а цитозин (Ц) в урацил (У), что искажает результаты секвенирования ДНК предковых форм, делая затруднительным прямое сравнение, в частности, геномов современных форм и их эволюционных предков. Относительно “посмертных мутаций” полезно знать, что превращение гуанина в аденин возможно, но аденина в гуанин – нет.
4.3.1.5. Биологическое значение генного уровня организации генетического аппарата
Свойство дискретности генетического материала подразумевает делимость этого материала на отдельности (корпускулярный характер) — гены, которые служат элементарными функционально-генетическими единицами, то есть обеспечивают возможность наследования и изменений признаков организма порознь, их независимое комбинирование в фенотипах особей.
Благодаря наличию генного уровня стал возможен научно-экспериментальный анализ закономерностей наследования и изменения отдельных признаков и их ассоциаций, была вскрыта химическая природа и описаны макромолекулярные и надмолекулярные свойства непосредственного носителя генетических функций — ДНК, установлен ряд законов (правил) наследственности и изменчивости, сформулированы представления о гено(аллело)фондах популяций организмов, понято значение их изменений для процесса исторического развития (эволюция), в частности, видообразования.
4.3.2. Хромосомный уровень организации генетического аппарата
На хромосомном уровне структурно-функциональной организации генетического аппарата (аппарата наследственности и изменчивости) решается ряд специфических, только этому уровню присущих задач проявления свойств наследственности и изменчивости в процессах жизнедеятельности, в размножении, в индивидуальном и историческом развитии эукариот. Во-первых, хромосомный принцип построения генетического материала решает задачу разделения возросшего при переходе к эукариотическому типу клеточной организации количества ДНК на отдельные части с целью оптимизации репликации ДНК и передачи без количественных и качественных потерь биоинформации в ряду поколений клеток - митоз (см. 3.1.1.1 ) и организмов, размножающихся половым путем - мейоз (см.6.5.2.1 и 6.5.2.2). Во-вторых, распределение генов (сайтов, нуклеотидных последовательностей ДНК разной функционально-геетической направленности) между хромосомами создает предпосылки для их сцепленного наследования (см. 4.3.2.1). В-третьих, в эволюции переход к распределению ДНК клетки между хромосомами совпадает с изменением формы молекул ДНК с кольцевой на линейную. Это создает новые возможности в решении задачи регуляции генетических функций. Уместно вспомнить механизм «спирализация-деспирализация» не только целых геномов, но отдельных хромосом (дозовая компенсация по генам хромосомы Х гомогаметного пола относительно гетерогаметного пола, у человека, соответственно, женского и мужского), а также их участков (см. 2.4.3.4-в). Линейность молекул ДНК способствует тому, что генетический материал эукариотической клетки исходно существует в репрессированном состоянии благодаря комплексу ДНК с белками щелочного характера (гистоны). То, что названный комплекс имеет нуклеосомную организацию, создает дополнительные возможности тонкой регуляции генетических функций ДНК. В-четвертых, речь идет об использовании биоинформации частями благодаря механизмам регуляции с участием белков кислого характера — негистоновых, к семейству которых относится большинство транскрипционных факторов – общих и специфических и, возможно, энхансеров. Новейшие данные свидетельствуют о большой роли в регуляции генетических функций у эукариот на макромолекулярном уровне белок-белковых взаимодействий. На этой основе функционирует, в частности, инициаторный мультигетеробелковый комплекс, запускающий с промотора транскриптона процесс транскрипции генов в эукариотических клетках (см. 2.4.5.5). В-пятых, важная роль в функционировании структурных (смысловых, экспрессируемых, транскрибируемых и транслируемых) генов, принадлежит закономерному пространственному взаиморасположению хромосом в интерфазном клеточном ядре. Предположительно механизмом, который ведет к этому, является взаимодействие теломерных (см. 2.4.3.4-г) участков хромосом со структурами ядерного матрикса (см. 2.4.3.2) и ядерной ламиной (см. 2.4.3.1).
Специфический вклад хромосомного уровня структурно-функциональной организации генетического аппарата в изменчивость заключается, с одной стороны, в том, что независимая комбинация негомологичных хромосом отцовского и материнского происхождения в анафазе первого деления мейоза при образовании половых клеток (то есть в гаметогенезе) представляет собой эффективный механизм комбинативной генотипической изменчивости. С другой стороны, уместно вспомнить, что диплоидный набор у человека представлен 46 хромосомами, тогда как у шимпанзе — 48 хромосомами. Сравнительный анализ кариотипов показывает, что хромосома 2 людей произошла, видимо, в результате слияния двух мелких акроцентрических хромосом обезьяноподобного предка. Во всяком случае, два плеча хромосомы 2 человека соответствуют по нуклеотидным последовательностям двум разным хромосомам современных человекообразных обезьян: 12 и 13 — шимпанзе, 13 и 14 — гориллы и орангутан(г)а. Человеческая хромосома 9 длиннее соответствующей хромосомы шимпанзе, а хромосома 12 короче, на хромосомах 1 и 18 людей имеются протяженные инверсии в сравнении с одноименными хромосомами шимпанзе. Зарегистрирован также ряд перицентрических инверсий (хромосомы 4, 5, 12 и 17), не меняющих генный состав хромосом (групп сцепления), но, возможно, создающих эффект положения. Наибольшие различия между человеком и шимпанзе касаются не структурных генов, а хромосом.
Хромосомные перестройки (мутации) вследствие нарушения мейоза способны сразу привести к репродуктивной изоляции, которая, согласно современным представлениям, является необходимым условием процесса видообразования.
4.3.2.1. Хромосомная теория наследственности. Основные положения
Хромосомы как особые ядерные структуры открыты В.Вальдейером во второй половине XIX в.. В это же время им же было высказано предположение о том, что они имеют отношение к явлению наследственности, которое затем нашло продолжение в трудах А.Вейсмана, а в начале ХХ в. - убедительное подтверждение в работах Т. Бовери и У. Сеттона. Генетика как наука благодаря результатам исследований Т.Г. Моргана и его коллег, обобщенным в виде хромосомной теории наследственности, обогатилась новыми сведениями о закономерностях наследования признаков.
Согласно этой теории, гены («наследственные задатки» Г. Менделя) расположены в ядерных структурах — хромосомах (но см. митохондриальный и пластидный геномы). Каждая хромосома характеризуется уникальным и постоянным генным составом. Вхромосоме гены располагаются друг за другом линейно. Гены одной хромосомы нередко передаются (наследуются) в ряду поколений сцеплено друг с другом, что послужило основанием рассматривать каждую хромосому как отдельную группу сцепления(генов). Сила сцепления, проявляющаяся в возможности генов хромосомы наследоваться совместно, дляразных генов группы сцепления варьирует, и тем меньше, чем больше расстояние между ними в хромосоме.
Если иметь в виду, что при образовании половых клеток в профазе первого деления мейоза гомологичные хромосомы обмениваются участками (рекомбинация путем кроссинговера), причем частота таких обменов для каждой конкретной пары генов (локусов) — величина постоянная и может быть представлена в процентах половых клеток с признаками прошедшего кроссинговера (кроссоверные гаметы, см. 4.3.5.2), указанное генетическое явление можно использовать для определения порядка расположения генов по длине хромосомы, а также расстояния между генами, то есть для составления генетических карт хромосом, что и делается. Расстояние между парой генов на генетической карте выражается в морганидах — М (в зарубежной генетической литературе обычно используют термин сантиморганиды — сМ). Если два гена расположены в хромосоме на расстоянии в одну морганиду (сантиморганиду), это означает, что кроссинговер между ними случается (то есть эти гены рекомбинируют) в 1% делений клетки. Благодаря новым методическим возможностям в настоящее время осуществляется составление физических карт хромосом, характеризующихся в сравнении с генетическими картами большей разрешающей способностью. Расстояние между анализируемыми сайтами ДНК (генами) при физическом картировании выражается в парах нуклеотидов. Генетическое расстояние в 1 М(сМ) соответствует физической дистанции примерно в 1 млн п.н. или 1 мегабазе — Мб (Mb).
Хромосомная теория не противоречит представлениям о корпускулярной природе генов и вытекающим из этого правилам (закономерностям) независимого наследования признаков, установленным Г. Менделем. Вместе с тем, она указывает на существование в природе (в частности, в мире эукариот, размножающихся половым путем) совместного или сцепленного наследования, вытекающего из факта расположения генов в хромосомах.
При этом необходимо различать сцепленное наследование, как таковое, и наследование, сцепленное с полом. В первом случае речь идет о совместной передаче в процессе полового размножения от родителей потомству генов, располагающихся в одной группе сцепления (в одной хромосоме, в том числе в аутосоме). Во втором случае речь идет о наследовании потомством генов, располагающихся в половых хромосомах, у человека — Х и У.
4.3.2.2. Изменения структурной организации хромосом. Хромосомные мутации
Несмотря на эволюционно отработанный механизм сохранения постоянной физико-химической и морфологической организации хромосом в ряду клеточных поколений, эта организация может изменяться. В основе изменения структуры хромосом, как правило, лежат первоначальные изменения их целостности — разрывы, приводящие к разного рода перестройкам хромосом. Хромосомные перестройки называются хромосомными мутациямиилихромосомными аберрациями.
С одной стороны, разрывы происходят закономерно в мейозе в связи с кроссинговером и
сопровождаются обменом взаимосоответствующими (гомологичными) участками между гомологичными хромосомами. Нарушения хода кроссинговера, приводящие к обмену количественно неравнозначными участками наследственного материала (ДНК), приводит к образованию новых по генному составу групп сцепления, характеризующихся либо утратой (делеция), либо удвоением (дупликация) определенных сайтов (нуклеотидных последовательностей ДНК, генов). С другой стороны, разрывы хромосом могут вызываться воздействием на них мутагенов. Наиболее часто в роли мутагенов выступают физические факторы (ионизирующие излучения), химические соединения, вирусы. Иногда нарушение структурной целостности хромосомы сопровождается поворотом участка между двумя разрывами на 180о с последующим встраиванием этого участка в хромосому — инверсия. В зависимости от того, включает ли инвертируемый участок центромеру или нет, различают, соответственно, перицентрические и парацентрические инверсии. Если участок, отделившийся от хромосомы вследствие ее разрыва, лишен центромеры, он может быть утрачен клеткой при очередном митозе. Нередко, однако, такой участок прикрепляется к другой хромосоме — транслокация. Часто две поврежденные негомологичные хромосомы обмениваются отделившимися от них участками — реципрокная транслокация. Если оторвавшийся участок присоединяется к своей же хромосоме, но в новом месте говорят о транспозиции (рис. 4-9). Известны примеры транслокаций целых хромосом. Так, синдром Дауна имеет несколько цитогенетических форм. У одной части пациентов с этим синдромом определяются три отдельных хромосомы 21, у другой части «лишняя» хромосома 21 транслоцирована на другую хромосому (такая хромосома приобретает необычно большие размеры и изменяет форму, см. рис. 4-24).
Рис. 4-9. Виды хромосомных перестроек.
Очевидно, что инверсии и транслокации ведут к изменению локализации соответствующих нуклеотидных последовательностей (генов, сайтов).
Хромосомные аберрации (мутации, перестройки) обычно проявляются в изменении морфологии хромосом, что можно наблюдать с помощью микроскопа (цитогенетический метод генетического анализа). Метацентрические хромосомы становятся субметацентрическими и/или акроцентрическими и наоборот, возникают кольцевые и полицентрические хромосомы (рис. 4-10, 4-11). Особая категория хромосомных мутаций — аберрации, связанные с центрическим слиянием или разделением хромосом. В таких случаях две негомологичные хромосомы «объединяются» в одну — робертсоновская транслокация — или из одной хромосомы образуются две самостоятельных (рис. 4-12). При мутациях описанного типа появляются хромосомы с новой морфологией, может изменяться число хромосом в кариотипе.
Рис. 4-10. Изменение формы хромосом вследствие перицентрических инверсий.
Рис. 4-11. Образование кольцевых (I) и полицентрических (II) хромосом.
Рис. 4-12. Хромосомные перестройки, связанные с центрическим слиянием или разделением хромосом. Причина изменения числа хромосом в кариотипе.
Хромосомные мутации обычно сопровождаются изменениями в генетической программе, наследуемой дочерними клетками после деления материнской. При делециях и дупликациях нарушается количество соответствующих сайтов (генов) в сторону уменьшения или увеличения, тогда как при инверсиях, транспозициях и транслокациях меняются либо условия и, таким образом, характер функционирования в связи с изменением взаиморасположения нуклеотидных последовательностей (генов, сайтов) в хромосоме, либо состав групп сцепления. Чаще структурные перестройки хромосом соматических клеток сказываются на их жизнеспособности, нередко отрицательно (соматические хромосомные мутации). Нередко такие перестройки указывают на возможность малигнизации. Серьезные последствия имеют хромосомные аберрации в клетках-предшественницах половых клеток (генеративные хромосомные мутации), что нередко сопровождается нарушением конъюгации гомологичных хромосом и их нерасхождением в дочерние клетки в мейозе. Делеции и дупликации участка одной из гомологичных хромосом сопровождаются при конъюгации образованием гомологом петли с количественно неравноценным наследственным материалом (рис. 4-13). Реципрокные транслокации между двумя негомологичными хромосомами приводят при конъюгации к возникновению не бивалента, а квадривалента с образованием благодаря взаимному притягиванию гомологичных участков, расположенных в разных хромосомах, фигуры креста (рис. 4-14). Участие в реципрокных транслокациях не двух, а большего числа хромосом с возникновением уже не квадривалента, а поливалента приводит к формированию при конъюгации более сложных структур (рис. 4-15). При инверсиях бивалент, возникающий в профазе I мейоза, образует петлю, включающую взаимно инвертированный участок (рис. 4-16).
Рис. 4-13. Петля, образующаяся при конъюгации гомологичных хромосом, которые несут неравноценный наследственный материал в соответствующих участках вследствие хромосомной аберрации.