Геномные мутации, причины и механизмы их возникновения. Классификация и значение геномных мутаций. Нарушения мейоза и митоза как механизмы возникновения генеративных и соматических мутаций.

Геномные мутации-мутации, обусловленные изменением числа хромосом. К ним относятся полиплоидия и гетреплоидия (анэуплоидия).

Полиплоидия-увеличение числа хромосом кратное гаплоидному набору. Появляется в результате нарушения хода митоза и мейоза. Полиплоидные организмы часто встречаются среди растений. Полиплоидия позволяет сохраняться и побеждать в борьбе за существование.

Типы полиплоидов:

1. автополиплоидия – это формы, возникшие в результате умножения хромосом одного генома. Этот тип мутаций может возникать при выпадении цитокинеза, завершающего процесс митоза, при отсутствии редукционного деления во время мейоза, либо при разрушении веретена деления при делении клеток. Сопровождается увеличением размеров организма, но понижением его фертильности.

2. аллополиплоидия – формы, возникающие в результате умножения числа хромосом двух разных геномов.

3. эндополиплоидия – увеличение числа хромосом в одной клетке.

Полиплоидные формы известны и у животных.

У человека в норме некоторые соматические клетки: клетки печени, они сохраняют способность делиться, в клетках мегакариоцитов полиплоидия представляет собой нормальное состояние.

У человека описаны геномные мутации по типу полиплоидии, которые редко наблюдаются у живорожденных, а в основном обнаруживается у абортированных эмбрионов и у мертворежденных. Если в некоторых клетках человека насчитывается по 69 хромосом – это триплоидия, по 92 – тетраплоидия. Триплоидия одна из наиболее часто встречающихся спонтанных аномалий набора хромосом в эмбриогенезе человека. Около 20% нарушений хромосом у зародышей приходится на триплоидию. Синдром триплоидии (69, XXY) был впервые обнаружен у человека в 60-х годах. К настоящему времени опубликовано около 60 случаев триплоидии у детей. Продолжительность жизни около 7 дней.

При тетраплоидии погибают в течение первых 2 месяцев эмбриогенеза.

Гетероплоидия или анэуплоидия - изменение числа хромосом в кариотипе не кратному гаплоидному набору. Возникают моносомики и полисомики.

Механизм возникновения геномных мутаций связан с патологией нарушения нормального расхождения хромосом в мейозе, в результате чего образуются аномальные гаметы (по количеству хромосом), после оплодотворения которых возникает гетероплоидные зиготы.

Гетреплоидии могут быть как по аутосомам, так и по гетеросомам. Полные трисомии описаны по большому числу хромосом: 8, 9, 13, 14, 18, 21, Х. аномалии крупных хромосом (1-12) обычно летальны. Трисомии 13 и 18 пар хромосом сублетальны. Достаточная жизнеспособность имеет место только при трисомии по 21, аномалиях половых хромосом и частично аутосомных трисомиях .

Трисоми по аутосомам:

1) трисомия 21 хромосомы – синдром Дауна – наиболее частая хромосомная патология человека. Частота синдрома Дауна среди новорожденных 1:700 – 1:800; зависит от возраста матери и в меньшей мере от возраста отца (в возрасте 45 лет вероятность рождения возрастает 1:12). Случаи полной трисомии – 21 составляет 94-95%. В кариотипе 47 хромосом, при этом лишней является 21 хромосома , на мозаичные формы (47+21/46) приходится примерно 2 %. Характерно: уплощение профиля лица, мышечная гипотония, монголоидый разрез глазных щелей, избыток кожи на шее, разболтанность суставов, деформированные ушные раковины, клинодактилия мизинца, задержка в умственном развитии, рост на 20 см ниже среднего. Дети ласковые, послушные, терпеливые при обучении. Многие люди с СД способны вести самостоятельную жизнь, создавать семьи, но их браки бесплодны.

2) трисомия по 13 хромосоме – синдром Патау. Частота среди новорожденных 1:7000, соотношение полов 1:1. Характерны множественные пороки развития головного мозга и лица: микроцефальный череп с низким скошенным лбом, переносье запавшее, ушные раковины низко расположенные и деформированные, типичный признак – «заячья губа», «волчья пасть», а также полидактилия, дефекты перегородок сердца. 95% детей умирают в первые недели или месяцы (до 1 года).

3) трисомия по 18 хромосоме – синдром Эдвардса. Частота встречаемости 1:7000. Соотношение мальчиков и девочек 1:3. Отмечаются множественные врожденные пороки развития лицевой части черепа, сердца, костной системы, половых органов. Дети погибают в раннем возрасте.

4) трисомия по 17 хромосоме – вызывает «треугольный» рот у новорожденных , отсутствие шеи, дефекты ушей и сердца.

5) трисомоия по 22 хромосоме – характерна шизофрения.

Описаны трисомии по 8 (синдром Варкани), 9, 14 хромосомам.