Transcript Genetika_8_Mutaciex - Sportgym-tn

MUTÁCIE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Premenlivosť a dedičnosť. Príčiny premenlivosti
Mutácie. Vlastnosti mutácií
Mutagény a antimutagény
Rozdelenie mutácií, ich vznik a oprava
Mutácie génové, chromozómové a genómové
Genetické riziko faktorov vonkajšieho prostredia
DEDIČNOSŤ A PREMENLIVOSŤ

dedičnosť a premenlivosť - základná
podmienka evolúcie života
PREMENLIVOSŤ (= variabilita )
 protiklad k dedičnosti
 vedie k odlišnosti medzi potomkami.
Jedinci sa vzájomne odlišujú v somatických,
morfologických, psychických, biochemických
a iných vlastnostiach.
PRÍČINY PREMENLIVOSTI
A.


B.


DEDIČNÁ
spôsobená zmenou v genetickej informácii
rozdelením - segregáciou alel do gamét počas meiózy,
rekombináciami, ktoré sú výsledkom crossing overu,
pohlavným rozmnožovaním alebo mutáciami
NEDEDIČNÁ
spôsobená vonkajším prostredím
prejavuje sa predovšetkým u kvantitatívnych znakov, no
niektoré faktory prostredia môžu vyvolávať aj
mutácie.
MUTÁCIE





Zmena genetickej informácie vyvolané pôsobením tzv.
mutagénnych faktorov = mutagénov
Dedičné zmeny, ktoré sa prejavujú ako trvalé
a jedinečné zmeny znakov a vlastností organizmu, sú
podmienené zmenami DNA ( u vírusov aj RNA)
Súvisia so zmenou genotypu, ale nemusia sa aj
fenotypovo prejaviť
Organizmus si mutácie nevyberá, vznikajú náhodne a
nie sú výsledkom adaptácie organizmu na pôsobenie
prostredia
Väčšina mutácií poškodzuje svojich nositeľov, má
deštrukčný charakter a je nezlučiteľná s normálnymi
funkciami organizmu; zväčša svojho nositeľa usmrcuje
už v embryonálnom štádiu
MUTÁCIE


Časť mutácií je neutrálna, v danom prostredí bez
významu; iba nepatrné množstvo mutácií je v daných
podmienkach pozitívnych
Všetky mutácie, ktorých nositelia prežívajú, rozširujú
genotypovú premenlivosť jedinca a tým aj jeho
prispôsobenie sa novým podmienkam - základný
predpoklad pre evolúciu.
VLASTNOSTI MUTÁCIÍ




Náhle – organizmus sa na ne nepripravuje
Neusmernené – organizmus si ich nevyberá, pre
nositeľa sú priaznivé alebo škodlivé, nedá sa
predpovedať ich veľkosť alebo účinok
Trvalé – dedia sa a prenášajú sa na potomstvo
Jedinečné – môže vzniknúť nová alela, nový
genotyp, ktorý sa predtým nevyskytoval
Jedince, ktoré nesú pozmenenú GI získanú
mutáciou označujeme ako mutanty.
MUTAGÉNY


Zodpovedné za vznik mutácií
Látky alebo faktory, ktoré zvyšujú početnosť mutácií.
ROZDEĽUJÚ SA DO 3 SKUPÍN
1. FYZIKÁLNE MUTAGÉNY (radiomutácie)

rôzne druhy ionizačného a neionizačného žiarenia

medzi ionizujúce žiarenie patria lúče X (RTG lúče), UV
žiarenie

žiarenie s vysokou energiou, ktoré dokáže z molekuly
"vyraziť" elektróny a vytvárať tak ióny; vysoké dávky
ionizujúceho žiarenia bunky zabíjajú (využitie pri terapii
niektorých nádorov).
2. CHEMICKÉ MUTAGÉNY
 Chemické zlúčeniny pôsobiace priamo na DNA vyvolávajú v nej chemické alebo štruktúrne
zmeny a poškodenia
 Organizmus je vystavený rozličným chemickým
látkam, ktoré sa nachádzajú v prostredí a ktoré
každoročne produkuje chemický priemysel
 Rozdeľujú sa do skupín – organické látky (lieky,
látky získané potravou, pesticídy, yperit, arény,
konzervačné látky, farby, rozpúšťadlá);
anorganické látky (ťažké kovy, peroxidy)
3. BIOLOGICKÉ MUTAGÉNY


Onkogénne vírusy - obsahujú genetickú informáciu v
DNA aj RNA; sú schopné včleniť svoju DNA do
hostiteľského genómu na ľubovoľné miesto
Následkom mutácií je prerušený gén nefunkčný.
Ľudský papilomavírus - rakovina krčka
maternice (HPV vírus)
ANTIMUTAGÉNY


Látky znižujúce frekvenciu mutácií
Patria sem napr. antioxidanty (látky zabraňujúce
tvorbe voľných radikálov) medzi ktoré patrí
predovšetkým vitamín C a E, karotenoidy(β – karotén),
selén.
ROZDELENIE MUTÁCIÍ
1. PODĽA SPÔSOBU VZNIKU
 Spontánne (samovoľné) - vznikajú bez
zámerného zásahu človeka - náhodný jav; ich
početnosť je pomerne nízka; vplyvom
zhoršujúceho sa ŽP ich počet narastá.
 Indukované - cieľavedome vyvolávané mutácie
v laboratórnych podmienkach
2. PODĽA TYPU ZASIAHNUTEJ BUNKY


Gametické - postihujú genetický materiál
pohlavných buniek, vznikajú počas spermatogenézy
(tvorby spermií) alebo oogenézy (tvorby vajíčok); sú
dedičné – prenášajú sa do ďalších generácií
Somatické – postihujú somatické (telové) bunky;
neprenášajú sa do ďalších generácií, môžu byť
príčinou rakoviny
3. PODĽA ROZSAHU GI, KTORÚ MUTÁCIE POSTIHUJÚ
 Génové - postihujú nukleotidovú sekvenciu
obmedzenú na jeden gén, zmeny v DNA
 Chromozómové (aberácie)– postihujú DNA na
úrovni štruktúry chromozómov a ich častí, menia
ich štruktúru a tvar
 Genómové – vedú ku zmene počtu chromozómov
a celých chromozómových súborov
4. PODĽA LOKALIZÁCIE MUTÁCIE
 jadrové - vznikajú v DNA nachádzajúcej sa v
bunkovom jadre
 mimojadrové - vznikajú v DNA, ktorá je prítomná v
mitochondriách, chloroplastoch
5. PODĽA SMERU MUTOVANIA
 priame - keď z normálnej alely vzniká mutovaná
alela
 spätné - keď sa mutovaný genotyp spätne zmení
na pôvodný (normálny) genotyp
6. Podľa zlučiteľnosti so životom
 vitálne - neovplyvňujú prežívanie jedinca
 letálne - mutovaný genotyp neumožňuje ich
nositeľovi prežitie (mutácie esenciálnych génov)
7. Podľa stupňa fenotypového prejavu
 dominantné - mutovaná alela je nadradená nad
normálnu alelu
 recesívne - mutovaná alela sa prejaví len v
homozygotne recesívnom stave (väčšina mutácií)
VZNIK MUTÁCIE ( = MUTAGENÉZA)
Proces je zložený z niekoľkých fáz:
 mutagén prenikne do jadra; zreaguje s DNA
 vzniká gén s predmutačným poškodením; môže sa vrátiť
do pôvodného stavu – reparácia, alebo sa stabilizuje
a vzniká mutácia
 v dôsledku stabilizácie mutácie dochádza v bunke ku
zmene GI
 menia sa biochemické vlastnosti mutovaných buniek
 podľa rozsahu poškodenia bunky - buď postihnutá
bunka hynie – letálna mutácia, alebo sa množí a vzniká
tak klon mutovaných buniek.
OPRAVA DNA




V procese evolúcie vznikli enzýmové mechanizmy
umožňujúce opraviť alebo aspoň tolerovať poškodenia
DNA - opravné – reparačné mechanizmy
Pokles ich aktivity - sprievodný znak starnutia,
v organizme sa hromadia poškodenia DNA
Stávajú sa príčinou vzniku nádorových ochorení
Fylogenéza - tieto zmeny majú vplyv na genetickú
variabilitu, ktorá môže byť výhodou pri rýchlo sa
meniacich podmienkach prostredia, poskytuje
nositeľom selekčnú výhodu a umožňuje ich prežitie.
GÉNOVÉ MUTÁCIE




Malé zmeny GI
Postihujú malý počet nukleotidov, väčšinou len
jeden – mení sa jeho kvalita, nazývajú sa aj
bodové mutácie
Účinok na gén je rôzny - zmutovaný gén si môže
zachovať plnú funkčnosť; súčasne môže jediná
mutácia (napr. zámena nukleotidu na jednom
mieste) viesť k úplnému znefunkčneniu proteínu,
ktorý je mutovaným génom kódovaný
Výsledkom mutácie - genetické ochorenie!
TYPY GÉNOVÝCH MUTÁCIÍ
A. Substitúcia – zámena jedného alebo
niekoľkých po sebe nasledujúcich nukleotidov
za iné

delécia – strata jedného alebo niekoľkých
nukleotidov

Inzercia – vsunutie jedného alebo viacerých
nukleotidov
Delécia a inzercia sa označujú ako posunové
mutácie, dochádza k posunu čítania pôvodného
genetického kódu.



Bunky majú do určitej miery schopnosť rozpoznať
a pomocou reparačných enzýmov tieto mutácie
opraviť - menšia pravdepodobnosť fenotypového
prejavu
Môžu spôsobiť aj vážne poruchy bunkového
metabolizmu napr. u Č fenylketonúria (neschopnosť
syntetizovať fenylalanín) alebo iných závažných
ochorení - hemofília (vrodená krvácavosť)
Mutantné alely sú zväčša recesívne .
CHROMOZÓMOVÉ MUTÁCIE ( = ABERÁCIE)





Zmena v štruktúre a tvare chromozómov
Spôsobujú väčšie zmeny ako génové mutácie
Zisťujú sa cytogenetickými metódami, hlavne
analýzou karyotypu
Základná podmienka vzniku - jeden alebo viac
zlomov v chromozómoch alebo na ich
chromatídach
Dôsledkom zlomu môže byť chybné spojenie alebo
strata časti chromozómu.
TYPY CHROMOZÓMOVÝCH MUTÁCIÍ

Delécia – strata časti vnútorného úseku chromozómu

Deficiencia – strata koncového úseku chromozómu


Duplikácia – zdvojenie úseku chromozómu.
Duplicidné časti sa môžu vyskytovať v tom istom
chromozóme bezprostredne za sebou, alebo
v obrátenom poradí
Inverzia – otočenie určitého úseku v chromozóme o
180°


Translokácia – výmena úsekov medzi
nehomologickými chromozómami
Fragmentácia - rozpad chromozómu na viacero častí


Dochádza pri nich k porušeniu priebehu meiózy
→ gaméty sú nefunkčné, zygóta je neschopná
života
Gény ( skupiny génov ) môžu byť prenášané
prostredníctvom vírusov alebo plazmidov
baktérií → vedie to k rozšíreniu genómu bunky
a to môže byť výhodné pre evolúciu (využívame
to v génovom inžinierstve).
GENÓMOVÉ MUTÁCIE
Mení sa počet chromozómov
TYPY GENÓMOVÝCH MUTÁCIÍ
A. Euploidia - jej dôsledkom je zmnoženie celej
chromozómovej sady, bez následného delenia jadra
(3n, 4n, 5n). Najčastejšia je polyploidia.

n - haploid
2n - diploid
3n - triploid




Cicavce, človek - polyploidia sa veľmi nevyskytuje
(výnimkou sú niektoré pečeňové bunky)
Rastliny - prirodzený stav (napr. pšenica, jačmeň);
znásobením počtu chromozómov zlepšujú rastliny
vlastnosti napr. triploidná cukrová repa(n = 9;
vyšľachtená n = 27chromozómov má vyšší obsah
cukru o 15%; ďatelina vyššiu produkciu
Polyploidia je výhodná len do určitého stupňa; môže
sa prenášať do ďalších generácií
Polyploidné bunky vznikajú chybou pri redukčnom
delení
B.


Haploidia - prítomnosť jednej sady chromozómov v
jadre bunky
Typický stav v pohlavných bunkách, v ktorých má
človek 23 chromozómov (na rozdiel od somatických
buniek)
Haploidia v telových bunkách je nezlučiteľná so
životom.
C.



Aneuploidia - zmena počtu chromozómov, ktorý nie je
násobkom haploidného počtu; zníži sa alebo sa zvýši
počet chromozómov určitého páru
Genóm obsahuje jeden alebo viac chromozómov
navyše, alebo jeden alebo viac chromozómov v sade
chýba
Vznik - nerovnomerné rozostúpenie chromozómov pri
meiotickom delení
PRÍKLAD: monozómia (2n -1) - chýba 1 chromozóm
v sade; trizómia (2n+1) - 1 chromozóm v sade je
navyše; výnimočná je nulizómia (2n-2), tetrazómia
(2n+2) – 2 chromozómy navyše.
(2n+1) trizomik
(2n+2) tetrazomik
(2n+3) pentazomik
OCHORENIA SPÔSOBENÉ MUTÁCIAMI
A. KLINICKÉ SYNDRÓMY VZNIKAJÚCE CHYBAMI
AUTOZÓMOV
DOWNOV SYNDRÓM (MONGOLIZMUS) – trizómia 21.
chromozómu ( výskyt 1 : 600 - 700)


PREJAVY: duševná zaostalosť, znížená inteligencia (70%
imbecil); charakteristické telesné znaky - nižší vzrast,
mongoloidné oči, krátka hlava, deformácie ušných lalôčikov,
malý nos a ústa, veľký jazyk, široké ruky, krátke prsty, zvýšená
ohebnosť kĺbov, znížené napätie svalov, krátke nohy
Pravdepodobnosť výskytu narastá s vekom rodičov (do 26 rokov
veku matky je riziko 1:1300, nad 45 rokov je už riziko 1:30)–
skríning u rodičiek nad 35 rokov)
EDWARDSOV SYNDRÓM – trizómia 18.
chromozómu.



Postihuje dievčatá štyrikrát častejšie
95% plodov s touto poruchou zomrie už počas
vnútromaternicového vývinu
PREJAVY: typická je mentálna retardácia; ťažké
vrodené chyby srdca; sprevádzaný celou radou
vrodených porúch – napr. mikrocefália, syndaktilia,
malformácia chodidla
Klinické syndrómy vznikajúce odchýlkami
pohlavných chromozómov
KLINEFELTEROV SYNDRÓM – zdvojenie X
chromozómu muža
PREJAVY: Jedinec (XXY) je sterilný, má mužský
výzor, zženštilé správanie, vysoký vzrast,
neplodnosť, duševná zaostalosť
Výskyt 1 : 500 – 1000
B.




TURNEROV SYNDRÓM – chýbanie jedného X
chromozómu
PREJAVY: žena (X0) je neplodná - zakrpatené
pohlavné žľazy, duševná zaostalosť, nižší
telesný vzrast
Výskyt 1 : 3000 - 4000




SYNDRÓM XYY ( = SUPERMALE = „SUPERMUŽ“)
PREJAVY: vyššia postava, jedinci majú sklon k
agresivite a asociálnemu správaniu, neplodnosť,
retardácia
Výskyt 1 : 800
SYNDRÓM XXX ALEBO XXXX ( = SUPERFEMALA =
„SUPERŽENA“ )
PREJAVY: retardácia, znížená plodnosť
Výskyt 1 : 1000
GENETICKÉ RIZIKO FAKTOROV VONKAJŠIEHO
PROSTREDIA

Schopnosť fyzikálnych, chemických a biologických
faktorov vyvolávať genetické zmeny (mutácie),
ktoré sú škodlivé pre organizmus a jeho potomkov

Faktory prostredia predstavujúce genetické riziko
sú predmetom testovania - skríning (Downov
syndróm u žien gravidných nad 35 rokov,
mamologické vyšetrenia žien nad 40 rokov,
testovanie prostaty u mužov nad 50 rokov,......).
STRES
Znečistené
životné
prostredie
Potrava
– konzervačné
látky
FAJČENIE
ALKOHOL
ZDROJ
http://www.biologia.estranky.sk/fotoalbum/nakres
-mutacie/mutacia-nakres/
 http://www.iam.fmph.uniba.sk/web/genetika/stra
nky/andrea/
 http://www.oskole.sk/?id_cat=55&clanok=6343
 http://www.bioweb.genezis.eu/?cat=7&file=muta
geny
 http://www.1sg.sk/www/data/01/projekty/2008_
2009/jets/genetika_v_laboratoriu/
