Гендік мутациялар | Скачать Реферат

Мутация дегеніміз — латын сөзі-өзгеріс, орын ауыстыру деген мағына береді. Жан-жануарлар, өсімдіктер әлемі және жер бетіндегі тірі организмдердің барлық формаларының арғы шыққан тегі химиялық қосылыстармен және радиациялық сәулеленумен кенеттен өзгеріп кетеді. Мутация процесін тудыратын заттарды мутагендер деп атайды табиғаттағы мутагендерді үш топқа бөледі.
1) Физикалық мутагендер (рентген сәулесі гамма сәулесі, нейтрондар, протондар, температура, центрифуталар және тағы басқалар);
2) химиялық мутагендер (этиламин, диэтилсульфат, 8-этоксикофеин, колхицин, аценафтен, чай, кофе, арақ, спирт және т.б.);
3) биологиялық мутагендер (адамзат баласының қартаю процесі биологиялық мутагендердің ең бастысы болып есептелінеді. Бұл құбылысты тежеуге немесе тездетуге әбден болады. Белгілі үйреншікті әдеттен басқа заттарды жасамау керек. Бұл кезде термоядролық сынаулар өткізілген территорияларда (Семей, Павлодар облысының кейбір аудандарында) неше түрлі қауіпті аурулар халық арасына кең көлемде таралуда. Соңғы жылдар ішінде Семей облысында әр жүз мың адамға шаққанда жүике — психикалық ауруға шалдыққан адамдардың саны 960-тан 1624-ке, ақыл — ойы кем адамдар 3105-тен 4612-ге, невроз және жүйке — тамыр аурулары бар адамдар 3692-ге көбейген. Ал сары ауру, іш ауру, туберкулез сияқты ауру түрлері халықты әбден әлсіретті. Әсіресе Қазақстанның радиоактивтік сәулелену жағдайды өте ауыр. Қазақстанның қай облысын алсаңызда, радиоэкологиялық апатқа ұшырмаған аймақты таб алмайсыз. Қайғы — қасіретке толы аудандар көп кездеседі. Өйткені қазақ жерінде әскери — полигон болмаған жер аз кездеседі. Атырау облысының Қаракөл — Шонай жеріндегі, Абыралы қойнауының жазық даласындағы әлемге әйгілі аты шулы Семей полигонын айтуға болады. Маңғыстау түбегіндегі полигон соңғы жылдары ғана белгілі болды. 1946 жылдан 1989 жылға дейін Қазақстанның территориясында 642 термоядролық атом, сутек бомбыларын сынаудан өткізген. Радиактивті қалдықтар мен аз мөлшердегі радиация екеуі бірімен бірі тығыз байланыста болады. Радиоактивті қалдықтарды қауіпсіз түрде сақтау бүкіл жер жүзі бойынша әлі күнге дейін шешімі табылмай отыр. Қазақстан Республикасы бойынша дүние жүзілік стандартқа сай келетін радиоактивті қалдықтарды сақтайтын бірде-бір орындар жоқ екенін ғалымдар мен мамандар жақсы біледі. Бәрімізге белгілі Қазақстан Республикасы уранды көп өндіретін мемлекеттердің бірі. Сонымен бірге уран өңдейтін кен-химия өнеркәсібінде кең орын алған. Семей полигонында қаншама радиоактивті элементтердің қалдықтары бар десеңізші.

Мутацияның типтері
Мутациялық процестің өзін секірмелі түрде,яғни кенеттен пайда болатын және индукциялық деп екіге бөлуге болады. Егер мутация кәдімгі табиғи факторлардың әсерінен,атап айтқанда,сыртқы ортаның немесе қалыпты физиологиялық және биохимиялық процестер өзгерісінің нәтижесінде өздерінен пайда болса,оны секірмелі мутация дейміз.Ал арнайы әсер ету арқылы,яғни радиоактивті сәулемен, химиялық заттармен немесе температурамен әсер етудің нәтижесінде пйда болатын өзгеріс индукциялық мутация деп аталады. Осы аталған екі мутацияның арасында айтарлықтай өзгешелік жоқ. Дегенмен, соңғы аталған, яғни индукциялық мутация генетиктерге тұқым қуалайтын өзгергіштікті қолдан жасауға және оны тереңдеп зерттеуге мүмкіндік туғызды. Өзінің пайда болу орнына қарай немесе организмнің қандай клеткаларында пайда болатындығына байланысты мутация генеративтік (жыныс клеткасында болатын ) және сомалық ( дене клеткаларында болатын )болып екіге бөлінеді. Сомлаық мутация мен генеративтік мутацияның бір-бірінен айырмашылығы жоқ,дегенмен олардың эволюциялық мәні әртүрлі.
Егер мутанты гені бар гамета ұрықтануға қатысатын болса, онда ол мутация келесі ұрпаққа тікелей беріледі. Мутантты ген рецессивті болып келсе, онда организмде болатын өзгеріс бірнеше ұрпақтан соң білінеді, ал егер ол доминанты ген болса, онда бірінші ұрпақтың өзінде ақ білінеді. Сомалық мутация организмде онтогенез барысында пайда болады. Жыныстық жолмен көбейетін организмдерде олардың эволюциялық дамуы барысында сомалық мутация ешқандай рөл атқармайды, себебі дене клеткаларында пайда болған өзгеріс ұрпаққа берілмейді. Ал жынысты жолмен көбейетін жеміс-жидек өсімдіктерінде кездесетін сомалық мутацияның селекциялық маңызы зор. Осы күні көптеген қатерлі ісіктер ,яғни қалыпты клеткалардың рак клеткаларына айналуы сомалық мутация жолымен болатындығы туралы деректер бар. Мутацияның мұндай түрі жекеленген гендерде болады және жиі кездеседі. Организмнің көптеген морфологиялық, физиологиялық және биохимиялық белгі-қасиеттері осыған байланысты өзгереді. Белгінің өзгеру бағытына қарай гендік мутацияның төрт түрін ажыратады. Олар гиперморфты-өзінің бақылауымен синтезделетін заттар мөлшерінің артуы есебінен ген қызметінің күшеюі: гиперморфты жабайы типтің аллелі арқылы бақыланатын биохимиялық өнімдер мөлшерінің азаюы есебінен ген қызметінің әлсіреуі: неоморфты-жабайы тип генінің бақылауымен синтезделетін өнімнен өзгеше заттардың тұзілуін кодтайтын мутантты аллельдің пайда болуы: аниморфты — жабайы типті аллельдің қызметіне қарама-қарсы. Гендік мутация организм белгілерін көбінесе шамалы ғана өзгертетіндіктен оны шағын мутацияға жатқызады. Ол табиғи жағдайда түрлердің эволюциялық тұрғыда икемді болуына мүмкіндік туғызады және селекциялық жұмыста өсімдіктердің жаңа сортын ,жануарлар тұқымдарын және микроорганизмдер штаммдарын алу үшін қажетті материал ретінде пайдаланылады. Гендік мутацияның азотты негіздердің орын ауыстыруына және бір азотты негіздің ДНҚ құрамынан түсіп қалуына немесе үстеме келіп қосылуына байланысты болатын мутациялар негізінен екі түрін ажыратады. Мұндай өзгерістерді нүктелік мутация деп атайды.

Олар мынандай жолдармен жүреді:
1.Бір пуриннің екіншісімен немесе бір пиримидиннің басқа біреуімен ауыстырылуы.
Мұны транзиция деп атайды.
А Г,Т Ц
2.Пуринді пиримидинге немесе керісінше алмастырудың. Оны трансверсия деп атайды:
А Т, А Ц, Г Ц,Г Т
Негіздердің алмасуы үш түрлі мутанттық кодондардың түзілуіне әкеп соғады кодонның мағынасы өзгерсе ( миссенс-мутация ),мағынасы өзгермесе (бейтарап мутация ) және мағынасыз немесе терминациялық кодондар ( нонсенс мутациялар). Берілген ген кодтайтын полипептидте миссенс мутацияның нәтижесінде бір аминқышқылы екінші аминқышқылымен ауыстырылады, бұл жерде мутацияның айқындалу қабілеті мутацияға ұшыраған доменнің функциялық маңызына байланысты. Белоктың активтік орталықтарындағы аминқышқылдарының алмасуы осы белок молекуласының түгелдей функциялық қызметінің жойылуына әкеп соғады. Адамда тұқым қуалайтын ауру орақ пішінді клеткалық анемия гемоглобулиннің B — тізбегін кодтайтын ДНҚ молекуласының гендік мутациясына байланысты. Науқастың эритроциттерінің пішіні орақ тәрізді болып,оттек тасу қабілетінен айырылады. B-тізбек 146 амин қышқылын құралған. Қалыпты және гендік мутация нәтижесінде өзгерген гендердің бір-бірінен айырмашылығы-ДНҚ-ның бір ғана негізігің өзгеруі, бұл белок молекуласында алтыншы тұрған жалғыз амин қышқылының алмасуына әкеледі: қалыпты гемоглобулиннің В тізбегінде алтыншы орында глутамин қышқылы орналасады, ал орақ пішінді клеткалы гемоглобулинде ол валин қалдығына алмасқан. Нонсенс мутацияның нәтижесінде кез келген амин қышқылын анықтайтын кодон рибосомаларда трансляцияланбайтын немесестоп-кодондарға айналады(UAA,UAG.UGA). Мұндай кодондардың структуралық гендердің аяқ жағында емес, іш жағында пайда болуынан белок молекуласының трансляциясының терминациясы уақытынан бұрын жүріп белок молекулаларының үзілуі болады. Нонсенс мутациясы ең көп бүлдіргіштік қабілетке ие болады, себебі өз трансляциясының терминациясы уақытынан бұрын жүрген белок молекуласы протеолиттік ферменттердің әсерінен қорғалана алмай тез деградацияға ұшырайды. Жекленген негіздердің немесе олардың қысқа қатарларының геннің құрамында үстеме қосылуы, орын алмасуы немесе түсіп қалуы код шекарасының оқылуының өзгеруіне әкеп соғады. Мұндай мутациялардың табиғаты жабайы типтегі е+ генімен өзара бір-біріне супрессор фреймшифит (код шекарасы оқылуын өзгертетін) үш түрлі мутантты гендер кодтайтын Т4 фактың белоктарының аминқышқылдық құрамын анықтау барысында зерттелген. Кейбір жекеленген мутациялар бір уақытта көршілес бірнеше нуклеотидтер құрамындағы өзгерістерден пайда болатыны анықталды.Дәл айтқанда,код шекарасының оқылуын өзгертетін жекелеген мутациялар оған көрші бір емес ,екі нуклеотидтердің үстеме қосылуынан пайда болатыны анықталды. Код шекарасының оқылуын өзгертетін мутациялар пайда болуы барысында оқылу бағытымен дупликация немесе делеция сайтынан кейінгі барлық триплеттер өзгеріске түседі, бұл стоп-кодондардың туындау ықтималдығын жоғарлатып трансляцияның терминациясын жүргізеді.

Хромосомалық мутациялар

Хромосомалық өзгерістер. Хромосомалардың қайта құрылуын мутацияларға жатқызу қабылданған,өйткені клеткаларда олардың болуы әдетте осы клеткалар қасиеттерінің немесе оларды пайда болатын организмдердің өзгеруімен байланысты болады.Хромосома ішілік өзгерістерге хромосома бөліктерінің жетіспеушілігін (дефишенсия және делекция): хромосоманың белгілі бір учаскелерінің екі еселенуін, немесе дәлірек айтқанда, көбеюін (дупликация) хромосоманың жекелеген учаскелерінің 180 -қа аударылуы салдарынан хромосомадағы гендердің сызықтық орналасуының өзгеруін хромосома ішілік өзгерістерге хромосома бөліктерінің жетіспеушілігі ұзындықтары әртүрлі хромосома учаскелерін және оның түрлі бөліктерін қамтуы мүмкін. Егер хромосома иіндерінің бірінің соңы жойылатындай болып үзілсе, онда осы иін қысқарады.Егер онда центромералар жоқ болса, бөлініп қалған үзінді ондағы гендерімен бірге ядроның таяудағы бөлінуі кезінде жойылады. Мұндай жетіспеушілікті терминальдық немесе соңы (концевыми) деп атайды. Кейде хромосоманың бірден екі иіні үзіледі, осының салдарынан оның екі ұшы да жойылады. Бұл жағдайда оның ашық ұштары митозда шеңбер тәрізді хромосома түзе отырып қосылуы мүмкін. Хромосоманың бір иіні бір мезгілде екі жерден үзілгендеде хромосома бөліктерінің жетіспеушілігібайқалады. Үзілген жерлер қосылады да, хромосома қысқарады, бұл кезде ішкі учаскеде жойылады. Егер бөлініп қалған үзінді айтарлықтай үлкен болса, жойылар алдында оның ашық ұштары қосылуы мүмкін,ал метафазада ацентрлік шеңбер түзіледі. Хромосоманың шағын учаскелерінің бөлініп қалуына байланысты микроделецияны шамалы жетіспеушілікке жатқызады. Ұсақ жетіспеушіліктер кейде фенотиптік эффект бере отырып және гендік мутацияны бейнелей отырып әдетте гомозиготалы күйде сақталады. Оларды ген мутациясынан айыратын бірден-бір көрсеткіш -оларда кері мутациялану болмайды. Хромосома бөліктерінің үлкен жетіспеушілігі әдетте гомозиготалы күйде летальды болады,бұл хромосоманың әрбір локусының клетка мен организм тіршілігі үшін зор маңызы бар екендігін дәлелдейді. Жетіспеушіліктен гетерозиготалар ғана тіршілікке қабілетті болуы мүмкін. Бұл жағдайда жетіспеушілік арқылы анықталатын мутациялар доминанттық ретінде көрініс береді. Хромосома учаскесі жетіспеушілігінің фенотиптік эффектісі хромосоманың гентикалық системасын, гендердің орналасу реттілігін, олардың өзара байланысын бұзатындығымен түсіндіреді. Ірі жетіспеушіліктерді генетикалық және цитологиялық әдістермен анықтауға болады.Мәселен адамның мысықша мияулауының синдромы сипатталған. Бұл синдром баланың сәби кезіндегі мысықтың мияулауына ұқсас ерекше жылайтынына байланысты осылайша аталған. Ақыл-ой және дене кемістігі, микроцефалия және басқа бірқатар аномалиялар осындай сипат-ты белгілер болып табылады. Цитологиялық зерттеулер арқылы 5-хромосоманың біріндегі қысөа иіннің шамалы интеркалярлық делециясын табады. Бір шеңберлі 5-хромосомасы бар ауру адамның осындай аномалиясы сипатталған. Бұл жағдайда шеңбер түзуде де 5-хромосоманың қысқа иінінде делеция байқалады. Адам, сондай-ақ жануалар мен өсімдіктер үшін де мұндай мысалдар көптеп сипатталған. Егер қалыпты жағдайда әрбір хромосомада ген бір дозамен берілсе, онда ол екі еселенгенде немесе көбейгенде дупликацияда -геннің дозасы тиісінше 2 есе және одан да артады. Мысалы,егер қалыпты хромосомадағы гендер АВС тәртібімен орналасса,гендердің бірінің дупликациясы кезінде АВВС немесе АВВВС күйі пайда болуы мүмкін және т.с.с. Сірә, құрамында бірнеше ген болатын хромосоманың ұқсас учаскелерінің және т.б табылған. АВСАВСАВС дупликацияның неғұрлым жиі кездесетін жағдайы болса керек.

Дупликацияланған учаскелер хромосоманың көршілес учаскелерінде ғана болып қоймайды,сонымен қатар бүкіл хромосомаға таралуы, ал кей жағдайларда басқа хромосомаларға да орын ауыстыруы мүмкін. Сірә, ұқсас учаскелердің көбеюі хромосомалар мен түрлер эволюциясындағы кең таралған құбылыс. Хромосома ішінде инверсия түзілуі үшін ол екі жерден үзілуі қажет. Инверция көбінесе рецессивті летальдв эффектімен байланысты, сондықтан олар гомозиготалы күйде сақталмайды және олар әдетте гетерезиготадан табады. Алайда летальды эффектімен байланысы.Егер учаскелерінің бірінде гендер АВСД тәртібімен қалыпты орналасса, олардың ВС учаскесін 180 -қа айналдыру жоқ инверсиялар да кездеседі. Инверцияны алып хромосомалардың немесе мейоздың пахитена сатысында цитологиялыщ әдіспен табуға болады. Гомозиготалы инверцияда хромосомалар коньюгациясымен кроссинговер қалыпты жүзеге асады. Геннің басқа гендер системасындағы жағдайына байланысты оның әсерінен өзгеруін А.Стертевант жағдай эффектісі деп атауды ұсынды. Бұл генді дербес бірлік ретінде емес, генотиптің бүкіл системасының, бір бөлігі ретінде қарастырудағы алғашқы талпыныс еді. Қазіргі кезде мұндай көзқарастың дұрыстығын дәлелдейтін көптеген фактілер бар. Хромосомалық қайта құрылудың, жәрдемімен генотиптердің жаңа системалары түзіле алады. Мәселен, тіршілікке қабілетті, транслокациясы, инверциясы немесе дупликациясы бойынан гомозиготалы формалар пайда болатын жағдайларда ол белгіні бір тіршілік ету жағдайларына бейімделген болып, көбейіп, одан соң жеке түрге оқшаулануы мүмкін. Бұл жаңа түрдің бұрынғы гендері сақталады, бірақ олар не басқа тіркесу тобында болуы керек немесе олардың хромосомада орналасу реті өзгеруі керек. Демек, хромосомалық қайта құрылу эволюция үшін де маңызды рөл атқарады.

Геномдық мутациялар
Әрбір түр үшін хромосоманың саны, формасы мен мөлшері систематикалық белгілер болып табылады. Кариотиптің негізгі бірлігі хромосомалардың гаплоидты жиынтығы, яғни гомологты хромосомалардың әрбір жұбынан біреуі ғана жиынтық. Мұндай гаплоидтық жиынтыққа шоғырланған гендер тобын геном деп , ал гаплоидтық жиынтықтағы хромосомалар санын негізгі сан деп атайды да, оны n әрпімен белгілейді. Митоз бен мейоз ұрпақтан ұрпаққа берілетін хромосомалар санының тұрақтылығын қамтамасыз ететін клетка бөлінуінің аса дәл механизмі болып табылады. Алайда кейбір жағдайларда бұл механизм бұзылады, ол хромосомалардың клетканың полюстеріне қарай әркелкі ажырауынан — хромосомалардың ажырамауынан, сондай-ақ хромосомалардың цитокинезсіз (эндомитоз) екі еселенуінен байқалады. Мұндай бұзылудың нәтижесінде хромосомалар саны өзгерген клеткалар пайда болады. Тұтас гаплоидты жиынтық санының немесе жекелеген хромосомалардың артуы немесе кемуі есебінен хромосомалар саны өзгеруі мүмкін. Гаплойдты жиынтықтары тұтас көбейген организмдерді полиплоидтар деп атайды. Хромосомалардың саны гаплоидты жиынтыққа еселі болмайтын организмдерді анеуплоидтар немесе гетероплоидтар деп атайды. Организм клеткаларындағы хромосомалар санының өзгеруі оның белгілері мен қасиеттерінің өзгеруімен қатар жүреді, сондықтан оларды геномдық мутациялар де атайды. Полиплондия. Полиплондия- гаплоидты жиынтыққа қарағанда еселенген хромосомалар санына артатын геномдық мутациялар. Хромосомаларының, гаплоидты жиынтықтарының саны әр түрлі болып келетін клеткаларды: 3n- триплоидты, 4n-тетраплоидты деп және т. с.с деп атайды. Полиплоидты клеткалардан дамып жетілген организмдерді тиісінше триплоидтар,тетраплоидтар деп атайды және т.с.с. Гомозиготалы организмнен пайда болған тетраплоид та гомозиготалы болады. Егер жиынтықтың көбеюі гомологты хромосомаларында белгілі бір гендердің әр түрлі аллельдері болатын буданды организмде жүзеге асатын болса, онда түзілетін:тетраплоид та осы гендер бойынша гетерозиготалы болады.
Соматикалық клеткалар полиплоидизацияланған жағдайда клеткалар организмнің бастапқы полиплоидтық клеткадан дамыған бөлігінде ғана полиплоидты болады да организм химер-лы болып шығады. Егер полиплоидизация зиготаның бірінші бөлінуінде жүрсе, онда ұрықтың барлық клеткалары болып шығады. Барлық хромосомалардың мейозда ажырамауы хромосомаларының саны редукцияланбаған гаметалардың түзілуіне әкеп соғады, мұндай гаметаларда хромосомалар жиынтығы бірден емес, екіден болады. Хромосомалардың жиынтығы редукцияланбаған гаметалар ұрықтануға қатысқанда полиплоидты организмдер пайда болуы мүмкін.

2-сурет. Сол жақтағы диплоидты және оң жақтағы тетраплоидты қара бидай.
Мутагендік факторлар
Мутациялардың пайда болу процесін мутагенез, ал мутациялардың пайда болуына алып келетін физикалық не химиялық факторларды мутагендер деп атайды. Мутациялар еш бір себепсіз, табиғи жолмен пайда болуы мүмкін — оларды өздігінен, кенеттен пайда болған мутациялар дейді; ал кейбіреулері әр түрлі физикалық не химиялық мутагеңдік факторлардың әсері салдарынан пайда болады — оларды индукцияланған мутациялар деп атайды.
Өздігінен пайда болатын гендік мутациялардың жиілігі әр түрлі ағзаларда түрліше болып келеді, мысалы адамдарда ол 10~4 — 10 6 дәрежесіне тең. Егер адамдардың бір ұрпағының орташа тіршілік ұзақтығы 25 — 30 жыл, ал мутацияның орташа жиілігі 1х10~5 дәрежесіне тең, адамдардың генотипіндегі гендер саны 100000 — 110000 деп алсақ, онда адамдардың гаплоидтық хромосома санында … жалғасы