Pengaruh faktor lingkungan terhadap mutagenesis. Mutasi. Klasifikasi. Mekanisme mutasi. Faktor mutagenik. Penerapan praktis mutasi Faktor lingkungan penyebab mutasi

Faktor penyebab mutasi. Faktor penyebab (menginduksi) mutasi dapat berupa berbagai macam pengaruh lingkungan: suhu, radiasi ultraviolet, radiasi (baik alami maupun buatan), pengaruh berbagai senyawa kimia - mutagen. Mutagen adalah agen lingkungan luar yang menyebabkan perubahan tertentu pada genotipe - mutasi, dan proses pembentukan mutasi itu sendiri - mutagenesis.

Mutagenesis radioaktif mulai dipelajari pada tahun 20-an abad kita. Pada tahun 1925, ilmuwan Soviet G.S. Filippov dan G.A. Nadson, untuk pertama kalinya dalam sejarah genetika, menggunakan sinar-X untuk mendapatkan mutasi pada ragi. Setahun kemudian, peneliti Amerika G. Meller (yang kemudian menjadi pemenang Hadiah Nobel dua kali), yang lama bekerja di Moskow di institut yang dipimpin oleh N.K. Koltsov, menggunakan mutagen yang sama pada Drosophila.

Mutagenesis kimia pertama kali dipelajari dengan sengaja oleh kolaborator N.K. Koltsov, V.V. Sakharov pada tahun 1931 pada Drosophila ketika telurnya terkena yodium, dan kemudian oleh M.E. Lobashov.

Mutagen kimia meliputi berbagai macam zat (senyawa alkilasi, hidrogen peroksida, aldehida dan keton, asam nitrat dan analognya, berbagai antimetabolit, garam logam berat, pewarna dengan sifat basa, zat aromatik), insektisida (dari bahasa Latin insekta - serangga , cida - pembunuh), herbisida (kemudian lat. herba - rumput), obat-obatan, alkohol, nikotin, beberapa bahan obat dan banyak lainnya.

Faktor aktif secara genetik dapat dibagi menjadi 3 kategori: fisik, kimia dan biologi.

Faktor fisik. Ini termasuk berbagai jenis radiasi pengion dan radiasi ultraviolet. Sebuah studi tentang pengaruh radiasi terhadap proses mutasi menunjukkan bahwa dalam hal ini tidak ada ambang batas dosis, dan bahkan dosis terkecil sekalipun meningkatkan kemungkinan terjadinya mutasi pada suatu populasi. Peningkatan frekuensi mutasi berbahaya bukan dari sudut pandang individu, tetapi dari sudut pandang peningkatan beban genetik suatu populasi. Misalnya, penyinaran pada salah satu pasangan dengan dosis dalam kisaran dua kali lipat frekuensi mutasi (1,0 - 1,5 Gy) sedikit meningkatkan risiko memiliki anak yang sakit (dari level 4 - 5% ke level 5). - 6%). Jika populasi suatu wilayah menerima dosis yang sama, jumlah penyakit keturunan dalam suatu populasi akan berlipat ganda dalam satu generasi.

Faktor kimia. Kimiaisasi pertanian dan bidang aktivitas manusia lainnya, perkembangan industri kimia menyebabkan sintesis sejumlah besar zat (total 3,5 hingga 4,3 juta), termasuk yang belum pernah ada di biosfer selama jutaan tahun. evolusi sebelumnya. Hal ini berarti, pertama-tama, ketidakteruraian dan pelestarian jangka panjang zat asing yang masuk ke lingkungan.

Apa yang awalnya dianggap sebagai prestasi dalam pemberantasan hama, kemudian berubah menjadi permasalahan yang kompleks. Banyak digunakan pada tahun 40an - 60an insektisida DDT yang termasuk dalam golongan hidrokarbon terklorinasi menyebabkan penyebarannya ke seluruh dunia, hingga ke es Antartika.

Kebanyakan pestisida sangat tahan terhadap degradasi kimia dan biologi serta memiliki tingkat toksisitas yang tinggi. anomali pewarisan kromosom antropogenetika

Faktor biologis. Selain mutagen fisik dan kimia, beberapa faktor biologis juga memiliki aktivitas genetik. Mekanisme efek mutagenik dari faktor-faktor ini telah dipelajari dengan sangat rinci. Pada akhir tahun 30-an, S. dan M. Gershenzon memulai studi mutagenesis pada Drosophila di bawah pengaruh DNA dan virus eksogen. Sejak itu, efek mutagenik dari banyak infeksi virus pada manusia telah diketahui. Penyimpangan kromosom pada sel somatik menyebabkan penyakit cacar, campak, cacar air, gondongan, influenza, virus hepatitis dan sebagainya.

Mutasi- ini adalah perubahan materi genetik yang tiba-tiba dan berkelanjutan di bawah pengaruh faktor lingkungan eksternal atau internal, yang diturunkan melalui warisan.

Sifat-sifat mutasi:

▪ muncul secara tiba-tiba;

▪ diwariskan;

▪ tidak terarah;

▪ dapat terjadi berulang kali.

Proses terbentuknya mutasi disebut mutagenesis, dan faktor penyebabnya adalah mutagen. Mutagen awalnya mempengaruhi materi genetik seseorang, akibatnya fenotipnya dapat berubah. Ini bisa berupa eksomutagen (faktor lingkungan) dan endomutagen (produk metabolisme tubuh itu sendiri).

Faktor mutagenik dibagi menjadi fisik, kimia dan biologi.

Mutagen fisik mencakup berbagai jenis radiasi (terutama pengion - sinar alfa, beta dan gamma, sinar ultraviolet), suhu, kelembaban, dll. Mekanisme kerjanya: 1) gangguan struktur gen dan kromosom; 2) pembentukan radikal bebas yang melakukan interaksi kimia dengan DNA; 3) penghancuran filamen gelendong akromatin; 4) pembentukan dimer - hubungan antara basa pirimidin yang berdekatan ("ikatan silang") dari rantai DNA yang sama (biasanya T-T).

Mutagen kimia meliputi: zat organik dan anorganik alami (nitrit, nitrat, alkaloid, hormon, enzim, dll); hasil industri pengolahan senyawa alam (batubara, minyak bumi); bahan sintetik yang sebelumnya tidak ditemukan di alam (pestisida, insektisida, pengawet makanan, deterjen, deodoran); obat-obatan yang dapat memicu kelainan bawaan (imunosupresan, antibiotik tertentu, obat-obatan, kortikosteroid sintetis, dll.). Mutagen kimia memiliki daya tembus yang tinggi, terutama menyebabkan mutasi gen dan bekerja selama replikasi DNA. Mekanisme kerjanya: 1) deaminasi dan alkilasi nukleotida; 2) penggantian basa nitrogen dengan analognya; 3) penghambatan sintesis prekursor asam nukleat, dll.

Supermutagen adalah faktor (biasanya bersifat kimiawi) yang meningkatkan frekuensi mutasi ratusan hingga puluhan ribu kali lipat (misalnya, colchicine, ethyleneimine, gas mustard). Mereka digunakan untuk menghasilkan mutasi yang diinduksi dalam pemuliaan.

Antimutagen secara signifikan mengurangi frekuensi mutasi. Ini termasuk sekitar 200 senyawa alami dan sintetis: beberapa asam amino (histidin, metionin, dll.); vitamin (tokoferol, asam askorbat, karoten, dll.); agen farmakologis (interferon, antioksidan, oxypyridine, dll.); produk makanan (jenis kacang-kacangan tertentu, lada hitam, kubis, ekstrak apel).

Sejumlah antimutagen digunakan sebagai radioprotektor.

Faktor mutagenik – faktor penyebab mutasi.

Faktor sifat fisik, kimia dan biologi mempunyai efek mutagenik.

Zat kimia yang menyebabkan mutasi antara lain zat organik dan anorganik, seperti asam, basa, peroksida, garam logam, formaldehida, pestisida, defoliant, herbisida, colchicine, dll.

Tindakan faktor kimia: meningkatkan proses mutasi, menyebabkan mutasi titik yang menyebabkan penataan ulang kromosom, dan menyebabkan gangguan replikasi DNA. Beberapa mutagen dapat menyebabkan gangguan meiosis, yang menyebabkan non-disjungsi kromosom.

Faktor fisik: radiasi pengion, peluruhan radioaktif, radiasi ultraviolet, radiasi elektromagnetik, panas dan dingin yang ekstrim.

Tindakan faktor fisik: Radiasi sinar-X, yang memiliki daya tembus tinggi, menyebabkan terbentuknya radikal bebas air, yang memecah asam nukleat, menyebabkan penataan ulang gen dan kromosom. Radiasi ultraviolet menyebabkan pembentukan dimer timidin, yang menyebabkan terganggunya replikasi DNA.

Faktor biologis: virus (campak, rubella, influenza), produk metabolisme (produk oksidasi lipid), antigen mikroorganisme./

Tindakan faktor biologis: meningkatkan laju mutasi sel dengan menekan aktivitas sistem perbaikan.

3. Mutasi gen dan kromosom, ciri-cirinya.

Mutasi gen (titik).- ini adalah perubahan jumlah dan/atau urutan nukleotida dalam struktur DNA (penyisipan, penghapusan, pergerakan, substitusi nukleotida) dalam gen individu, yang menyebabkan perubahan kuantitas atau kualitas produk protein terkait. Substitusi basa menyebabkan munculnya tiga jenis kodon mutan: dengan makna yang berubah (mutasi missense), dengan makna yang tidak berubah (mutasi netral), dan kodon yang tidak berarti atau berhenti (mutasi omong kosong).

Ada tiga kelompok perubahan tersebut. Mutasi kelompok pertama terdiri dari penggantian beberapa basa dengan basa lain (sekitar 20% dari perubahan gen yang terjadi secara spontan). Mutasi kelompok kedua disebabkan oleh pergeseran kerangka pembacaan yang terjadi ketika jumlah pasangan nukleotida pada suatu gen berubah. Kelompok ketiga adalah mutasi yang terkait dengan perubahan urutan urutan nukleotida dalam suatu gen.

Mutasi berdasarkan jenis penggantian basa nitrogen terjadi karena alasan berikut. Pertama, perubahan struktur basa yang sudah termasuk dalam heliks DNA dapat terjadi secara tidak sengaja atau di bawah pengaruh bahan kimia. Jika bentuk basa yang berubah tersebut tetap tidak terdeteksi oleh enzim perbaikan, maka selama siklus replikasi berikutnya ia dapat menempelkan nukleotida lain ke dirinya sendiri.

Alasan lain untuk substitusi basa mungkin adalah kesalahan penyertaan nukleotida dalam rantai DNA yang disintesis yang membawa bentuk basa atau analognya yang diubah secara kimia. Jadi, perubahan struktur DNA melalui substitusi basa terjadi sebelum atau selama replikasi, awalnya dalam satu rantai polinukleotida. Jika perubahan tersebut tidak diperbaiki selama perbaikan, maka selama replikasi berikutnya perubahan tersebut menjadi milik kedua untai DNA. Akibat penggantian sepasang nukleotida komplementer dengan pasangan nukleotida komplementer lainnya adalah terbentuknya triplet baru pada rangkaian nukleotida DNA yang berbeda dengan sebelumnya. Dalam hal ini, triplet baru dapat mengkodekan asam amino yang sama (triplet “sinonim”), asam amino lain, atau tidak mengkodekan asam amino apa pun (triplet yang tidak masuk akal). Dalam kasus pertama, tidak ada perubahan yang terjadi, dalam kasus kedua, struktur dan sifat protein yang sesuai berubah. Tergantung pada sifat dan lokasi penggantian yang terjadi, sifat spesifik protein berubah pada tingkat yang berbeda-beda, dalam beberapa kasus secara signifikan. Diketahui bahwa penggantian nukleotida dalam satu triplet mengarah pada pembentukan triplet sinonim pada 25% kasus, triplet tidak berarti pada 2-3%, dan mutasi gen sebenarnya pada 75-70% kasus.

Mutasi kromosom(atau penyimpangan) – perubahan struktur kromosom. Pada tingkat organisasi kromosom, materi herediter memiliki semua karakteristik substrat hereditas dan variabilitas, termasuk kemampuan untuk memperoleh perubahan yang dapat diteruskan ke generasi baru. Di bawah pengaruh berbagai pengaruh, struktur fisikokimia dan morfologi kromosom dapat berubah. Perubahan struktur kromosom, sebagai suatu peraturan, didasarkan pada pelanggaran awal integritasnya - kerusakan, yang disertai dengan berbagai penataan ulang, yang disebut mutasi atau penyimpangan kromosom. Pecahnya kromosom terjadi secara alami selama pindah silang, yang disertai dengan pertukaran bagian yang sesuai antara kromosom homolog. Gangguan pindah silang, di mana kromosom bertukar materi genetik yang tidak sama, menyebabkan munculnya kelompok keterkaitan baru, di mana bagian-bagian individu rontok - penghapusan - atau duplikasi ganda. Dengan penataan ulang seperti itu, jumlah gen dalam kelompok keterkaitan berubah. Pecahnya kromosom juga dapat terjadi karena pengaruh berbagai faktor eksternal, paling sering faktor fisik (misalnya radiasi pengion), senyawa kimia tertentu, dan virus. Pelanggaran integritas kromosom dapat disertai dengan rotasi bagiannya yang terletak di antara jeda sebesar 180° - inversi. Sebuah fragmen kromosom yang terpisah selama istirahat dapat menempel pada kromosom lain - translokasi. Seringkali, dua kromosom non-homolog yang rusak saling bertukar bagian yang terpisah - translokasi timbal balik. Dimungkinkan untuk menempelkan sebuah fragmen ke kromosomnya sendiri, tetapi di tempat lain - transposisi. Kategori khusus mutasi kromosom adalah penyimpangan yang terkait dengan fusi atau pemisahan kromosom, ketika dua struktur non-homolog bergabung menjadi satu - translokasi Robertsonian, atau satu kromosom membentuk dua kromosom independen. Dengan mutasi seperti itu, tidak hanya morfologi kromosom yang berubah, tetapi jumlah kariotipenya juga berubah. Yang terakhir ini dapat dianggap sebagai mutasi genom. Penyebab mutasi genom juga dapat berupa terganggunya proses yang terjadi pada meiosis. Pelanggaran divergensi bivalen pada anafase menyebabkan munculnya gamet dengan jumlah kromosom berbeda. Pemupukan gamet tersebut oleh sel germinal normal menyebabkan perubahan jumlah total kromosom dalam kariotipe karena penurunan (monosomi) atau peningkatan (trisomi) jumlah kromosom individu. Pelanggaran terhadap struktur genom disebut aneuploidi. Jika mekanisme distribusi kromosom homolog rusak, sel tetap tidak terbagi, dan kemudian terbentuk gamet diploid. Pemupukan gamet tersebut mengarah pada pembentukan zigot triploid, yaitu terjadi peningkatan jumlah set kromosom - poliploidi. Setiap perubahan mutasi pada materi herediter gamet - mutasi generatif - menjadi milik generasi berikutnya jika gamet tersebut terlibat dalam pembuahan.

Ada banyak penyakit metabolik yang diturunkan. Contohnya termasuk gangguan metabolisme porfirin (penyakit Gunther, protoporfiria eritropoietik, koproporfiria, dll). Ini adalah penyakit yang muncul setelah paparan sinar UV melalui kerusakan pada kulit dan jaringan yang lebih dalam, peningkatan kandungan proporfin dan koproporfirin dalam eritrosit. Terwujud di antara saudara dan saudari dari generasi yang sama.

Berdasarkan penyebab kemunculannya, mutasi spontan dan mutasi terinduksi dibedakan.

Mutasi spontan (spontan). terjadi tanpa alasan yang jelas. Mutasi ini terkadang dipertimbangkan tiga kesalahan P: proses Replikasi DNA, perbaikan dan rekombinasi . Artinya proses terjadinya mutasi baru berada di bawah kendali genetik tubuh. Misalnya, diketahui adanya mutasi yang meningkatkan atau menurunkan frekuensi mutasi lainnya; oleh karena itu, ada gen mutator dan gen antimutator.

Pada saat yang sama, frekuensi mutasi spontan juga bergantung pada keadaan sel (organisme). Misalnya, dalam kondisi stres, frekuensi mutasi dapat meningkat.

Mutasi yang diinduksi muncul di bawah pengaruh mutagen .

Mutagen adalah berbagai faktor yang meningkatkan frekuensi mutasi.

Untuk pertama kalinya, mutasi terinduksi diperoleh oleh ahli genetika dalam negeri G.A. Nadson dan G.S. Filippov pada tahun 1925 saat menyinari ragi dengan radiasi radium.

Ada beberapa kelas mutagen:

– Mutagen fisik: radiasi pengion, radiasi termal, radiasi ultraviolet.

– Mutagen kimia: analog basa nitrogen (misalnya 5-bromourasil), aldehida, nitrit, zat metilasi, hidroksilamina, ion logam berat, beberapa obat dan produk perlindungan tanaman.

– Mutagen biologis: DNA murni, virus, vaksin antivirus.

– Automutagen– produk metabolisme antara (intermediet). Misalnya, etil alkohol sendiri bukanlah suatu mutagen. Namun, di dalam tubuh manusia ia teroksidasi menjadi asetaldehida, dan zat ini sudah bersifat mutagen.

Pertanyaan No.21.

(Mutasi kromosom, klasifikasinya: penghapusan dan duplikasi, inversi, translokasi. Penyebab dan mekanisme kejadian. Signifikansi dalam perkembangan kondisi patologis manusia)

Dengan kromosom Mutasi menyebabkan penataan ulang besar-besaran pada struktur kromosom individu. Dalam hal ini terjadi kehilangan (penghapusan) atau penggandaan sebagian (duplikasi) materi genetik satu atau lebih kromosom, perubahan orientasi segmen kromosom pada individu kromosom (inversi), serta perpindahan. bagian dari materi genetik dari satu kromosom ke kromosom lainnya (translokasi) (kasus ekstrim - penyatuan seluruh kromosom

Perubahan struktur kromosom, sebagai suatu peraturan, didasarkan pada pelanggaran awal terhadap integritasnya - kerusakan, yang disertai dengan berbagai penataan ulang yang disebut mutasi kromosom.

Pecahnya kromosom terjadi secara alami selama pindah silang, yang disertai dengan pertukaran bagian yang sesuai antar homolog. Gangguan pindah silang, di mana kromosom bertukar materi genetik yang tidak setara, menyebabkan munculnya kelompok pertalian baru, di mana bagian-bagian individu keluar - divisi - atau ganda - duplikasi. Dengan penataan ulang seperti itu, jumlah gen dalam kelompok keterkaitan berubah.

Pecahnya kromosom juga dapat terjadi karena pengaruh berbagai faktor mutagenik, terutama faktor fisik (radiasi pengion dan jenis lainnya), senyawa kimia tertentu, dan virus.

Pelanggaran integritas suatu kromosom dapat disertai dengan rotasi bagiannya yang terletak di antara dua patahan sebesar 180° - inversi. Bergantung pada apakah suatu wilayah tertentu termasuk wilayah sentromer atau tidak, mereka membedakannya perikentrik Dan inversi parasentrik.

Sebuah fragmen kromosom yang terpisah selama pembelahan dapat hilang oleh sel selama mitosis berikutnya jika tidak memiliki sentromer. Lebih sering, fragmen seperti itu melekat pada salah satu kromosom - translokasi. Dimungkinkan untuk menempelkan sebuah fragmen ke kromosomnya sendiri, tetapi di tempat baru - transposisi. Dengan demikian, berbagai jenis inversi dan translokasi ditandai dengan perubahan lokalisasi gen.

Dengan demikian, perubahan dalam organisasi kromosom, yang paling sering berdampak buruk pada kelangsungan hidup sel dan organisme, dengan kemungkinan tertentu dapat menjadi pertanda baik, diwariskan dalam beberapa generasi sel dan organisme dan menciptakan prasyarat bagi evolusi sel. organisasi kromosom bahan keturunan.

Soal No.22.

(Mutasi genom: klasifikasi, penyebab, mekanisme. Berperan dalam terjadinya sindrom kromosom. Mekanisme antimutasi).

Genomik: - poliploidisasi perubahan jumlah kromosom yang bukan merupakan kelipatan dari himpunan haploid. Tergantung pada asal set kromosom di antara poliploid, perbedaan dibuat antara allopolyploid, yang memiliki set kromosom yang diperoleh melalui hibridisasi dari spesies yang berbeda, dan autopolyploid, di mana jumlah set kromosom dari genomnya meningkat.

Mutasi genom meliputi haploidi, poliploidi, dan aneuploidi.

Aneuploidi adalah perubahan jumlah kromosom individu - tidak adanya (monosomi) atau adanya kromosom tambahan (trisomi, tetrasomi, umumnya polisomi), yaitu. set kromosom yang tidak seimbang. Sel-sel dengan jumlah kromosom yang berubah muncul sebagai akibat adanya gangguan pada proses mitosis atau meiosis, oleh karena itu sel-sel tersebut membedakan antara mitosis dan meiosis.

Penyebab mutasi

Mutasi dibagi menjadi spontan dan diinduksi. Mutasi spontan terjadi secara spontan sepanjang hidup suatu organisme dalam kondisi lingkungan normal dengan frekuensi kira-kira satu nukleotida per generasi sel.

Mutasi yang diinduksi adalah perubahan genom yang diwariskan yang timbul sebagai akibat dari efek mutagenik tertentu dalam kondisi buatan (eksperimental) atau di bawah pengaruh lingkungan yang merugikan.

Mutasi muncul terus-menerus selama proses yang terjadi di sel hidup. Proses utama yang menyebabkan terjadinya mutasi adalah replikasi DNA, gangguan perbaikan DNA, dan rekombinasi genetik.

Hubungan antara mutasi dan replikasi DNA

Banyak perubahan kimia spontan pada nukleotida menyebabkan mutasi yang terjadi selama replikasi. Misalnya, karena deaminasi sitosin yang berlawanan, urasil dapat dimasukkan ke dalam rantai DNA (pasangan U-G terbentuk, bukan pasangan C-G kanonik). Selama replikasi DNA berlawanan dengan urasil, adenin dimasukkan dalam rantai baru, terbentuk pasangan U-A, dan pada replikasi berikutnya digantikan oleh pasangan T-A, yaitu terjadi transisi (penggantian titik pirimidin dengan pirimidin lain atau purin dengan purin lainnya).

Hubungan antara mutasi dan rekombinasi DNA

Dari proses yang terkait dengan rekombinasi, pindah silang yang tidak setara paling sering menyebabkan mutasi. Ini biasanya terjadi ketika ada beberapa salinan duplikat dari gen asli pada kromosom yang mempertahankan urutan nukleotida yang sama. Akibat pindah silang yang tidak seimbang, terjadi duplikasi pada salah satu kromosom rekombinan, dan penghapusan terjadi pada kromosom lainnya.

Hubungan antara mutasi dan perbaikan DNA

Kerusakan DNA spontan cukup umum terjadi dan terjadi di setiap sel. Untuk menghilangkan akibat dari kerusakan tersebut, terdapat mekanisme perbaikan khusus (misalnya, bagian DNA yang salah dipotong dan bagian DNA asli dipulihkan di tempat ini). Mutasi hanya terjadi ketika mekanisme perbaikan karena alasan tertentu tidak berfungsi atau tidak dapat mengatasi penghapusan kerusakan. Mutasi yang terjadi pada gen yang mengkode protein yang bertanggung jawab untuk perbaikan dapat menyebabkan peningkatan berganda (efek mutator) atau penurunan (efek antimutator) frekuensi mutasi gen lain. Jadi, mutasi pada gen banyak enzim pada sistem perbaikan eksisi menyebabkan peningkatan tajam frekuensi mutasi somatik pada manusia, dan ini, pada gilirannya, mengarah pada perkembangan xeroderma pigmentosum dan tumor ganas pada integumen.

Klasifikasi mutasi

Ada beberapa klasifikasi mutasi berdasarkan berbagai kriteria. Möller mengusulkan pembagian mutasi menurut sifat perubahan fungsi gen menjadi hipomorfik (alel yang diubah bertindak searah dengan alel tipe liar; hanya lebih sedikit produk protein yang disintesis), amorf (mutasi terlihat seperti a hilangnya fungsi gen sepenuhnya, misalnya mutasi putih pada Drosophila), antimorfik (sifat mutan berubah, misalnya warna bulir jagung berubah dari ungu menjadi coklat) dan neomorfik.

Literatur pendidikan modern juga menggunakan klasifikasi yang lebih formal berdasarkan sifat perubahan struktur gen individu, kromosom dan genom secara keseluruhan. Dalam klasifikasi ini, jenis mutasi berikut dibedakan:

genomik;

kromosom;

Genomik: - poliploidisasi, perubahan jumlah kromosom yang bukan kelipatan dari himpunan haploid. Tergantung pada asal set kromosom di antara poliploid, perbedaan dibuat antara allopolyploid, yang memiliki set kromosom yang diperoleh melalui hibridisasi dari spesies yang berbeda, dan autopolyploid, di mana jumlah set kromosom dari genomnya meningkat.

Dengan mutasi kromosom, terjadi penataan ulang besar-besaran pada struktur kromosom individu. Dalam hal ini terjadi kehilangan (penghapusan) atau penggandaan sebagian (duplikasi) materi genetik satu atau lebih kromosom, perubahan orientasi segmen kromosom pada individu kromosom (inversi), serta perpindahan. bagian dari materi genetik dari satu kromosom ke kromosom lainnya (translokasi) (kasus ekstrim - penyatuan seluruh kromosom.

Pada tingkat gen, perubahan struktur DNA primer gen di bawah pengaruh mutasi kurang signifikan dibandingkan dengan mutasi kromosom, tetapi mutasi gen lebih sering terjadi. Akibat mutasi gen, substitusi, penghapusan dan penyisipan satu atau lebih nukleotida, terjadi translokasi, duplikasi dan inversi berbagai bagian gen. Dalam kasus ketika hanya satu nukleotida yang berubah karena mutasi, mereka disebut mutasi titik

Mekanisme antimutasi memastikan deteksi, eliminasi atau penekanan aktivitas onkogen. Mekanisme antimutasi diwujudkan dengan partisipasi penekan tumor dan sistem perbaikan DNA.

Soal No.23.

(Manusia sebagai objek penelitian genetik. Metode sitogenetik: signifikansinya untuk diagnosis sindrom kromosom. Aturan penyusunan idiogram orang sehat. Idiogram sindrom kromosom (autosomal dan gonosomal. Contoh)

Manusia sebagai objek penelitian genetik. Antropogenetika, tempatnya dalam sistem ilmu pengetahuan manusia, penanda genetik utama etnogenetika. Penyakit keturunan, sebagai bagian dari variabilitas herediter umum seseorang.

Manusia, sebagai objek penelitian genetika, sangatlah kompleks:

Metode hibridologi tidak dapat diadopsi.

Perubahan generasi yang lambat.

Jumlah anak yang sedikit.

Jumlah kromosom yang banyak

Genetika manusia adalah cabang khusus genetika yang mempelajari ciri-ciri pewarisan sifat pada manusia, penyakit keturunan (genetika medis), dan struktur genetik populasi manusia. Genetika manusia adalah landasan teori pengobatan modern dan perawatan kesehatan modern.

Sekarang sudah jelas bahwa hukum genetika bersifat universal.

Namun, karena manusia bukan hanya makhluk biologis, tetapi juga makhluk sosial, genetika manusia berbeda dari genetika kebanyakan organisme dalam beberapa ciri:

– analisis hibridologi (metode persilangan) tidak dapat diterapkan untuk mempelajari pewarisan sifat manusia; oleh karena itu, metode khusus digunakan untuk analisis genetik: silsilah (metode analisis silsilah), kembaran, serta sitogenetik, biokimia, populasi dan beberapa metode lainnya;

– manusia dicirikan oleh ciri-ciri sosial yang tidak terdapat pada organisme lain, misalnya temperamen, sistem komunikasi kompleks berdasarkan ucapan, serta kemampuan matematika, visual, musik, dan lainnya;

– berkat dukungan publik, kelangsungan hidup dan keberadaan orang-orang yang jelas-jelas menyimpang dari norma menjadi mungkin (di alam liar, organisme seperti itu tidak dapat bertahan hidup).

Genetika manusia mempelajari ciri-ciri pewarisan sifat pada manusia, penyakit keturunan (genetika medis), dan struktur genetik populasi manusia. Genetika manusia adalah landasan teori pengobatan modern dan perawatan kesehatan modern. Beberapa ribu penyakit genetik sebenarnya telah diketahui, yang hampir 100% bergantung pada genotipe individu. Yang paling parah di antaranya: fibrosis asam pankreas, fenilketonuria, galaktosemia, berbagai bentuk kretinisme, hemoglobinopati, serta sindrom Down, Turner, dan Klinefelter. Selain itu, terdapat penyakit yang bergantung pada genotipe dan lingkungan: penyakit jantung, diabetes melitus, penyakit reumatoid, tukak lambung dan duodenum, berbagai penyakit onkologis, skizofrenia dan penyakit mental lainnya.

Tugas genetika medis adalah mengidentifikasi pembawa penyakit ini di antara orang tua secara tepat waktu, mengidentifikasi anak-anak yang sakit dan mengembangkan rekomendasi untuk pengobatan mereka. Konsultasi genetik dan medis serta diagnosis prenatal (yaitu, deteksi penyakit pada tahap awal perkembangan tubuh) memainkan peran utama dalam pencegahan penyakit yang ditentukan secara genetik.

Ada bagian khusus dari genetika manusia terapan (genetika lingkungan, farmakogenetika, toksikologi genetik) yang mempelajari dasar genetik perawatan kesehatan. Saat mengembangkan obat-obatan, ketika mempelajari respons tubuh terhadap efek faktor-faktor yang merugikan, perlu untuk mempertimbangkan karakteristik individu manusia dan karakteristik populasi manusia.

Penyakit keturunan adalah penyakit yang disebabkan oleh adanya gangguan pada alat genetik (keturunan) sel germinal. Penyakit keturunan disebabkan oleh mutasi (lihat Variabilitas) yang timbul pada alat kromosom sel germinal salah satu orang tua atau pada nenek moyang yang lebih jauh.

Soal No.24.

(Metode biokimia untuk mempelajari genetika manusia; signifikansinya untuk diagnosis penyakit metabolik herediter. Peran modifikasi transkripsional, pasca-transkripsional dan pasca-translasi dalam pengaturan metabolisme sel. Contoh).

Berbeda dengan metode sitogenetik yang memungkinkan untuk mempelajari struktur kromosom dan kariotipe secara normal dan mendiagnosis penyakit keturunan yang berhubungan dengan perubahan jumlah dan gangguan organisasi, penyakit keturunan yang disebabkan oleh mutasi gen, serta polimorfisme pada primer normal. produk gen, dipelajari menggunakan metode biokimia.

Cacat enzim ditentukan dengan menentukan kandungan produk metabolisme dalam darah dan urin yang merupakan hasil dari berfungsinya protein ini. Defisiensi produk akhir, disertai akumulasi produk antara dan produk sampingan dari gangguan metabolisme, menunjukkan adanya cacat atau defisiensi enzim dalam tubuh.

Diagnosis biokimia gangguan metabolisme herediter dilakukan dalam dua tahap.

Pada tahap pertama, kasus dugaan penyakit dipilih, pada tahap kedua, diagnosis penyakit diklarifikasi dengan menggunakan metode yang lebih akurat dan kompleks. Penggunaan studi biokimia untuk mendiagnosis penyakit pada periode prenatal atau segera setelah lahir memungkinkan untuk mengidentifikasi patologi secara tepat waktu dan memulai tindakan medis tertentu, seperti, misalnya, dalam kasus fenilketonuria.

Untuk menentukan kandungan produk antara, produk samping, dan produk metabolisme akhir dalam darah, urin, atau cairan ketuban, selain reaksi kualitatif dengan reagen spesifik untuk zat tertentu, metode kromatografi untuk mempelajari asam amino dan senyawa lain digunakan.

Faktor transkripsi adalah protein yang berinteraksi dengan situs pengatur tertentu dan mempercepat atau memperlambat proses transkripsi. Rasio bagian informatif dan non-informatif dalam transkripton eukariotik rata-rata 1:9 (pada prokariota adalah 9:1). Transkripton tetangga dapat dipisahkan satu sama lain oleh daerah DNA yang tidak ditranskripsi. Pembagian DNA menjadi banyak transkripton memungkinkan pembacaan individu (transkripsi) dari gen yang berbeda dengan aktivitas yang berbeda.

Dalam setiap transkripton, hanya satu dari dua untai DNA yang ditranskripsi, yang disebut untai cetakan, yang kedua, yang melengkapinya, disebut untai pengkode. Sintesis rantai RNA berlangsung dari ujung 5" ke ujung 3", sedangkan untai DNA cetakan selalu antiparalel dengan asam nukleat yang disintesis.

Modifikasi pasca-transkripsional dari transkrip tRNA primer (pemrosesan tRNA)

Transkrip utama tRNA mengandung sekitar 100 nukleotida, dan setelah pemrosesan - 70-90 residu nukleotida. Modifikasi pascatranskripsi transkrip tRNA primer terjadi dengan partisipasi RNases (ribonuklease). Dengan demikian, pembentukan ujung 3" tRNA dikatalisis oleh RNase, yaitu eksonuklease 3" yang “memotong” satu nukleotida pada satu waktu hingga mencapai urutan -CCA, yang sama untuk semua tRNA. Untuk beberapa tRNA, pembentukan urutan -CCA pada ujung 3" (ujung akseptor) terjadi sebagai hasil penambahan berurutan ketiga nukleotida ini. Pra-tRNA hanya berisi satu intron, terdiri dari 14-16 nukleotida. Penghapusan intron dan penyambungan mengarah pada pembentukan struktur yang disebut "antikodon" - triplet nukleotida yang memastikan interaksi tRNA dengan kodon komplementer mRNA selama sintesis protein

Modifikasi pasca-transkripsi (pemrosesan) RNA transkrip primer. Pembentukan ribosom

Sel manusia mengandung sekitar seratus salinan gen rRNA, terlokalisasi dalam kelompok pada lima kromosom. Gen rRNA ditranskripsi oleh RNA polimerase I untuk menghasilkan transkrip yang identik. Transkrip primer memiliki panjang sekitar 13.000 residu nukleotida (45S rRNA). Sebelum meninggalkan nukleus sebagai bagian dari partikel ribosom, molekul 45 S rRNA mengalami pemrosesan, menghasilkan pembentukan 28S rRNA (sekitar 5000 nukleotida), 18S rRNA (sekitar 2000 nukleotida) dan 5,88 rRNA (sekitar 160 nukleotida), yaitu komponen ribosom (Gbr. 4-35). Transkrip lainnya dihancurkan di dalam nukleus.

Soal No.25.

(Metode silsilah genetika manusia. Aturan dasar untuk menyusun dan menganalisis bagan silsilah (menggunakan contoh bagan silsilah keluarga sendiri). Pentingnya metode dalam mempelajari pola pewarisan sifat).

Metode ini didasarkan pada kompilasi dan analisis silsilah. Metode ini telah banyak digunakan dari zaman kuno hingga saat ini dalam pembiakan kuda, pemilihan galur sapi dan babi yang berharga, dalam memperoleh anjing ras murni, serta dalam membiakkan keturunan baru hewan berbulu. Silsilah manusia telah disusun selama berabad-abad mengenai keluarga-keluarga yang berkuasa di Eropa dan Asia.

Saat menyusun silsilah, titik awalnya adalah orang - proband, yang silsilahnya sedang dipelajari. Biasanya ini adalah pasien atau pembawa sifat tertentu, yang warisannya perlu dipelajari. Saat menyusun tabel silsilah, simbol yang diusulkan oleh G. Just pada tahun 1931 digunakan (Gbr. 6.24). Generasi ditandai dengan angka Romawi, individu dalam generasi tertentu ditandai dengan ar

Konvensi saat menyusun silsilah (menurut G. Just)

Dengan menggunakan metode silsilah, sifat keturunan dari sifat yang diteliti dapat ditentukan, serta jenis pewarisannya (autosomal dominan, autosomal resesif, X-linked dominan atau resesif, Y-linked). Ketika menganalisis silsilah untuk beberapa karakteristik, sifat terkait dari pewarisan mereka dapat diungkapkan, yang digunakan dalam penyusunan peta kromosom. Metode ini memungkinkan Anda mempelajari intensitas proses mutasi, menilai ekspresivitas dan penetrasi alel. Ini banyak digunakan dalam konseling genetik medis untuk memprediksi keturunan. Namun, perlu dicatat bahwa analisis silsilah menjadi jauh lebih rumit ketika sebuah keluarga memiliki sedikit anak.

Silsilah dengan pewarisan autosomal dominan. Jenis pewarisan autosomal umumnya ditandai dengan kemungkinan yang sama terjadinya sifat ini pada pria dan wanita. Hal ini disebabkan oleh dosis ganda gen yang sama yang terletak di autosom semua perwakilan spesies dan diterima dari kedua orang tuanya, dan ketergantungan sifat yang berkembang pada sifat interaksi gen alelik.

Jika suatu sifat yang dianalisis tidak mempengaruhi kelangsungan hidup suatu organisme, maka pembawa sifat dominan tersebut dapat berupa homo dan heterozigot. Dalam kasus pewarisan dominan suatu sifat patologis (penyakit), homozigot, sebagai suatu peraturan, tidak dapat bertahan, dan pembawa sifat ini adalah heterozigot.

Jadi, dengan pewarisan autosomal dominan, sifat tersebut dapat muncul secara merata pada pria dan wanita dan dapat dilacak bila terdapat jumlah keturunan yang cukup pada setiap generasi vertikal. Deskripsi pertama tentang silsilah dengan jenis pewarisan anomali autosomal dominan pada manusia diberikan pada tahun 1905. Ini menelusuri penularan brachydactyly (kaki berjari pendek) selama beberapa generasi.

Silsilah dengan pewarisan autosomal resesif. Sifat resesif muncul secara fenotip hanya pada homozigot untuk alel resesif. Ciri-ciri ini biasanya ditemukan pada keturunan orang tua yang berfenotip normal dan merupakan pembawa alel resesif. Kemungkinan munculnya keturunan resesif dalam hal ini adalah 25%. Jika salah satu orangtua mempunyai sifat resesif, maka kemungkinan munculnya sifat tersebut pada keturunannya akan bergantung pada genotipe orangtua lainnya. Dengan orang tua resesif, semua keturunannya akan mewarisi sifat resesif yang sesuai.

Ciri khas silsilah dengan tipe pewarisan autosomal resesif adalah sifat tersebut tidak muncul pada setiap generasi. Paling sering, keturunan resesif muncul pada orang tua dengan sifat dominan, dan kemungkinan keturunan tersebut meningkat dalam perkawinan berkerabat dekat, di mana kedua orang tua mungkin merupakan pembawa alel resesif yang sama yang diterima dari nenek moyang yang sama. Contoh pewarisan resesif autosomal adalah silsilah keluarga dengan miopati progresif pseudohipertrofik, di mana perkawinan sedarah sering terjadi.

Silsilah dengan pewarisan sifat terkait X yang dominan. Gen yang terletak pada kromosom X dan tidak memiliki alel pada kromosom Y terdapat pada genotipe pria dan wanita dalam dosis yang berbeda. Seorang wanita menerima dua kromosom X dan gen terkait dari ayah dan ibunya, sedangkan pria hanya mewarisi satu-satunya kromosom X dari ibunya. Perkembangan sifat yang sesuai pada laki-laki ditentukan oleh satu-satunya alel yang ada pada genotipenya, sedangkan pada wanita merupakan hasil interaksi dua gen alel. Dalam hal ini, sifat-sifat yang diwarisi secara terkait-X muncul dalam suatu populasi dengan probabilitas berbeda pada pria dan wanita.

Dengan pewarisan terkait X yang dominan, sifat tersebut lebih umum terjadi pada wanita karena kemungkinan lebih besar bagi mereka untuk menerima alel yang sesuai baik dari ayah atau ibu. Laki-laki hanya dapat mewarisi sifat ini dari ibunya. Perempuan dengan sifat dominan mewariskannya secara merata kepada anak perempuan dan laki-laki, sedangkan laki-laki hanya mewariskannya kepada anak perempuan. Anak laki-laki tidak pernah mewarisi sifat dominan terkait X dari ayah mereka.

Contoh pewarisan jenis ini adalah silsilah yang dijelaskan pada tahun 1925 dengan keratosis pilaris, penyakit kulit yang disertai hilangnya bulu mata, alis, dan rambut kulit kepala.

Silsilah untuk pewarisan sifat terpaut X resesif. Ciri khas silsilah dengan jenis pewarisan ini adalah manifestasi dominan dari sifat tersebut pada laki-laki hemizigot, yang mewarisinya dari ibu dengan fenotip dominan yang merupakan pembawa alel resesif. Biasanya, sifat tersebut diwarisi oleh laki-laki dari generasi ke generasi dari kakek dari pihak ibu hingga cucunya. Pada wanita, itu hanya memanifestasikan dirinya dalam keadaan homozigot, yang kemungkinannya meningkat dengan pernikahan yang berkerabat dekat.

Contoh paling terkenal dari pewarisan terkait-X resesif adalah hemofilia. Contoh lain dari pewarisan menurut jenis ini adalah buta warna - suatu bentuk gangguan penglihatan warna.

Silsilah dengan pewarisan terkait Y. Kehadiran kromosom Y hanya pada laki-laki menjelaskan ciri-ciri pewarisan sifat terkait-Y, atau holandrik, yang hanya ditemukan pada laki-laki dan diturunkan melalui garis laki-laki dari generasi ke generasi dari ayah ke anak.

Salah satu ciri pewarisan terkait Y pada manusia yang masih diperdebatkan adalah hipertrikosis pinna, atau adanya rambut di tepi luar pinna.

Soal No.26.

(Metode genetika manusia: statistik populasi; dermatoglif (menggunakan contoh analisis dermatoglif sendiri), genetika sel somatik, studi DNA; perannya dalam studi patologi keturunan manusia).

Dengan menggunakan metode statistik populasi, ciri-ciri keturunan dipelajari dalam kelompok besar penduduk, dalam satu atau beberapa generasi. Poin penting ketika menggunakan metode ini adalah pemrosesan statistik dari data yang diperoleh. Dengan menggunakan metode ini, Anda dapat menghitung frekuensi kemunculan berbagai alel gen dan genotipe berbeda untuk alel tersebut dalam suatu populasi, serta mengetahui sebaran berbagai sifat keturunan, termasuk penyakit, di dalamnya. Hal ini memungkinkan Anda untuk mempelajari proses mutasi, peran keturunan dan lingkungan dalam pembentukan polimorfisme fenotipik manusia sesuai dengan karakteristik normal, serta dalam terjadinya penyakit, terutama dengan kecenderungan turun-temurun. Metode ini juga digunakan untuk memperjelas pentingnya faktor genetik dalam antropogenesis, khususnya dalam pembentukan ras.

Ketika mengolah secara statistik bahan yang diperoleh dari pemeriksaan suatu kelompok populasi berdasarkan suatu sifat yang menarik bagi peneliti, dasar untuk menjelaskan struktur genetik suatu populasi adalah hukum keseimbangan genetik Hardy-Weinberg. Hal ini mencerminkan pola yang menurutnya, dalam kondisi tertentu, rasio alel gen dan genotipe dalam kumpulan gen suatu populasi tetap tidak berubah selama beberapa generasi populasi tersebut. Berdasarkan hukum ini, dengan memiliki data frekuensi kemunculan fenotip resesif dalam suatu populasi yang memiliki genotipe homozigot (aa), maka dimungkinkan untuk menghitung frekuensi kemunculan alel tertentu (a) dalam kumpulan gen a generasi tertentu. Dengan menyebarkan informasi ini ke generasi berikutnya, dimungkinkan untuk memprediksi frekuensi kemunculan orang-orang dengan sifat resesif, serta pembawa alel resesif heterozigot.

Ekspresi matematika dari hukum Hardy-Weinberg adalah rumus (pA + qa)2, dimana p dan q adalah frekuensi alel A dan a dari gen yang bersangkutan. Memperluas rumus ini memungkinkan untuk menghitung frekuensi kemunculan orang dengan genotipe berbeda dan, pertama-tama, heterozigot - pembawa alel resesif tersembunyi: p2AA + 2pqAa + q2aa. Misalnya, albinisme disebabkan oleh tidak adanya enzim yang terlibat dalam pembentukan pigmen melanin dan merupakan sifat resesif yang diturunkan. Frekuensi kejadian pada populasi albino (aa) adalah 1:20.000 Jadi q2 = 1/20.000, maka q = 1/141, naik = 140/141. Sesuai dengan rumus hukum Hardy-Weinberg, frekuensi kemunculan heterozigot = 2pq, yaitu sama dengan 2 x (1/141) x (140/141) = 280/20000 = 1/70. Artinya, pada populasi ini, pembawa albinisme heterozigot terjadi dengan frekuensi satu dari 70 orang.

Analisis frekuensi kemunculan sifat-sifat yang berbeda dalam suatu populasi, jika memenuhi hukum Hardy-Weinberg, memungkinkan kita untuk menyatakan bahwa sifat-sifat tersebut disebabkan oleh alel yang berbeda dari satu gen suatu populasi diwakili oleh beberapa alel, misalnya gen golongan darah ABO, perbandingan genotipe yang berbeda dinyatakan dengan rumus (pIA + qIB + rI0) 2.

Saat ini, sifat turun-temurun dari pola kulit telah diketahui, meskipun sifat pewarisan belum sepenuhnya dijelaskan. Sifat ini kemungkinan besar diwariskan secara poligenik. Sifat pola jari dan telapak tubuh sangat dipengaruhi oleh ibu melalui mekanisme hereditas sitoplasma.

Studi dermatoglif penting dalam mengidentifikasi zigositas anak kembar. Dipercaya bahwa jika dari 10 pasang jari homolog setidaknya 7 memiliki pola yang sama, ini menunjukkan kesamaan. Kemiripan pola hanya 4-5 jari menandakan bahwa si kembar bersaudara.

Sebuah penelitian terhadap orang-orang dengan penyakit kromosom mengungkapkan perubahan spesifik pada mereka tidak hanya pada pola jari tangan dan telapak tangan, tetapi juga pada sifat alur fleksi utama pada kulit telapak tangan. Perubahan karakteristik dalam indikator ini diamati pada penyakit Down, Klinefelter, sindrom Shereshevsky-Turner, yang memungkinkan penggunaan metode dermatoglif dan palmoskopi dalam diagnosis penyakit ini. Perubahan dermatoglif spesifik juga terdeteksi pada beberapa kelainan kromosom, misalnya pada sindrom “tangisan kucing”. Perubahan dermatoglif pada penyakit gen kurang diteliti. Namun, penyimpangan spesifik dari indikator ini telah dijelaskan pada skizofrenia, miastenia gravis, dan leukemia limfoid.

Metode-metode ini juga digunakan untuk menetapkan ayah. Mereka dijelaskan secara lebih rinci dalam literatur khusus.

Soal No.27.

(Konsep penyakit keturunan: penyakit manusia monogenik, kromosom dan multifaktorial, mekanisme terjadinya dan manifestasinya. Contoh).

Monogenik Jenis pewarisan ini disebut ketika suatu sifat keturunan dikendalikan oleh satu gen.

Penyakit monogenik dibagi menurut jenis pewarisannya:
autosomal dominan (yaitu jika salah satu orang tua sakit, maka anak juga akan sakit), misalnya
- Sindrom Marfan, neurofibromatosis, akondroplasia
– autosomal resesif (seorang anak bisa sakit jika kedua orang tuanya adalah pembawa penyakit ini, atau salah satu orang tua sakit, dan yang lainnya adalah pembawa mutasi gen yang menyebabkannya
penyakit)
– fibrosis kistik, mioatrofi tulang belakang.
Perhatian yang cermat terhadap kelompok penyakit ini juga disebabkan oleh fakta bahwa jumlahnya ternyata jauh lebih tinggi dari perkiraan sebelumnya. Semua penyakit memiliki prevalensi yang sangat berbeda, yang dapat bervariasi tergantung pada geografi dan kebangsaan, misalnya, penyakit korea Huntington terjadi pada 1 dari 20.000 orang Eropa dan hampir tidak pernah ditemukan di Jepang, penyakit Tay-Sachs merupakan ciri khas Yahudi Ashkenazi dan sangat jarang terjadi di negara tersebut. orang lain.
Di Rusia, penyakit bawaan monogenik yang paling umum adalah fibrosis kistik (1/12.000 bayi baru lahir), kelompok mioatrofi (1/10.000 bayi baru lahir), hemofilia A (1/5000 bayi laki-laki baru lahir).
Tentu saja, banyak penyakit monogenik telah diidentifikasi sejak lama dan dikenal oleh para ahli genetika medis.

Untuk kromosom Ini termasuk penyakit yang disebabkan oleh mutasi genom atau perubahan struktural pada kromosom individu. Penyakit kromosom timbul akibat mutasi pada sel germinal salah satu orang tuanya. Tidak lebih dari 3-5% di antaranya diwariskan dari generasi ke generasi. Kelainan kromosom menyebabkan sekitar 50% aborsi spontan dan 7% dari seluruh kelahiran mati.

Semua penyakit kromosom biasanya dibagi menjadi dua kelompok: kelainan jumlah kromosom dan kelainan struktur kromosom.

Penyakit yang disebabkan oleh pelanggaran jumlah kromosom autosom (non-seks).

Sindrom Down - trisomi pada kromosom 21, tanda-tandanya antara lain: demensia, keterlambatan pertumbuhan, penampilan khas, perubahan dermatoglif;

Sindrom Patau - trisomi pada kromosom 13, ditandai dengan malformasi multipel, kebodohan, sering - polidaktili, kelainan struktural organ genital, tuli; hampir semua pasien tidak bisa hidup sampai satu tahun;

Sindrom Edwards - trisomi pada kromosom 18, rahang bawah dan bukaan mulut kecil, celah mata sempit dan pendek, telinga berubah bentuk; 60% anak meninggal sebelum usia 3 bulan, hanya 10% yang bertahan hidup hingga satu tahun, penyebab utamanya adalah henti napas dan gangguan pada jantung.

Penyakit yang berhubungan dengan pelanggaran jumlah kromosom seks

Sindrom Shereshevsky-Turner - tidak adanya satu kromosom X pada wanita (45 XO) karena pelanggaran divergensi kromosom seks; tanda-tandanya antara lain perawakan pendek, infantilisme seksual dan infertilitas, berbagai kelainan somatik (mikrognatia, leher pendek, dll.);

polisomi pada kromosom X - termasuk trisomi (kariota 47, XXX), tetrasomi (48, XXXX), pentasomi (49, XXXXX), ada sedikit penurunan kecerdasan, peningkatan kemungkinan berkembangnya psikosis dan skizofrenia dengan tipe yang tidak menguntungkan kursus;

Polisomi kromosom Y - seperti polisomi kromosom X, meliputi trisomi (kariota 47, XYY), tetrasomi (48, XYYY), pentasomi (49, XYYYY), manifestasi klinisnya juga mirip dengan polisomi kromosom X;

Sindrom Klinefelter - polisomi pada kromosom X dan Y pada anak laki-laki (47, XXY; 48, XXYY, dll.), tanda: tipe tubuh eunuchoid, ginekomastia, lemahnya pertumbuhan rambut di wajah, di ketiak dan di pubis , infantilisme seksual, infertilitas; perkembangan mental tertinggal, tetapi terkadang kecerdasan normal.

Penyakit yang disebabkan oleh poliploidi

triploidi, tetraploidi, dll; penyebabnya adalah terganggunya proses meiosis akibat mutasi, akibatnya sel kelamin anak menerima satu set kromosom diploid (46), bukannya haploid (23), yaitu 69 kromosom (pada pria kariotipenya adalah 69, XYY, pada wanita - 69, XXX); hampir selalu mematikan sebelum lahir

Penyakit multifaktorial, atau penyakit dengan kecenderungan turun-temurun

Kelompok penyakit ini berbeda dengan penyakit gen karena memerlukan pengaruh faktor lingkungan agar dapat terwujud. Di antara mereka, perbedaan juga dibuat antara monogenik, di mana kecenderungan turun-temurun disebabkan oleh satu gen yang berubah secara patologis, dan poligenik. Yang terakhir ditentukan oleh banyak gen, yang dalam keadaan normal, tetapi dengan interaksi tertentu antara mereka dan dengan faktor lingkungan, menciptakan kecenderungan timbulnya penyakit. Penyakit ini disebut penyakit multifaktorial (MFD).

Penyakit monogenik dengan kecenderungan turun-temurun jumlahnya relatif sedikit. Metode analisis genetik Mendel dapat diterapkan pada mereka. Mengingat pentingnya peran lingkungan dalam manifestasinya, mereka dianggap sebagai reaksi patologis yang ditentukan secara turun-temurun terhadap aksi berbagai faktor eksternal (obat-obatan, bahan tambahan makanan, agen fisik dan biologis), yang didasarkan pada defisiensi enzim tertentu secara turun-temurun.

Faktor penyebab mutasi. Faktor penyebab (menginduksi) mutasi dapat berupa berbagai macam pengaruh lingkungan: suhu, radiasi ultraviolet, radiasi (baik alami maupun buatan), aksi berbagai senyawa kimia - mutagen. Mutagen merupakan agen lingkungan luar yang menyebabkan perubahan tertentu pada genotipe – mutasi, dan proses terbentuknya mutasi disebut mutagenesis.

Mutagenesis radioaktif mulai dipelajari pada tahun 20-an abad kita. Pada tahun 1925, ilmuwan Soviet G.S. Filippov dan G.A. Nadson, untuk pertama kalinya dalam sejarah genetika, menggunakan sinar-X untuk mendapatkan mutasi pada ragi. Setahun kemudian, peneliti Amerika G. Meller (yang kemudian menjadi pemenang Hadiah Nobel dua kali), yang lama bekerja di Moskow di institut yang dipimpin oleh N.K. Koltsov, menggunakan mutagen yang sama pada Drosophila.

Mutagenesis kimia pertama kali dipelajari dengan sengaja oleh kolaborator N.K. Koltsov, V.V. Sakharov pada tahun 1931 pada Drosophila ketika telurnya terkena yodium, dan kemudian oleh M.E. Lobashov.

Mutagen kimia meliputi berbagai macam zat (senyawa alkilasi, hidrogen peroksida, aldehida dan keton, asam nitrat dan analognya, berbagai antimetabolit, garam logam berat, pewarna dengan sifat basa, zat aromatik), insektisida (dari bahasa Latin insekta - serangga , cida - pembunuh), herbisida (kemudian lat. herba - rumput), obat-obatan, alkohol, nikotin, beberapa bahan obat dan banyak lainnya.

Faktor aktif secara genetik dapat dibagi menjadi 3 kategori: fisik, kimia dan biologi.

Faktor fisik. Ini termasuk berbagai jenis radiasi pengion dan radiasi ultraviolet. Sebuah studi tentang pengaruh radiasi terhadap proses mutasi menunjukkan bahwa dalam hal ini tidak ada ambang batas dosis, dan bahkan dosis terkecil sekalipun meningkatkan kemungkinan terjadinya mutasi pada suatu populasi. Peningkatan frekuensi mutasi berbahaya bukan dari sudut pandang individu, tetapi dari sudut pandang peningkatan beban genetik suatu populasi. Misalnya, penyinaran pada salah satu pasangan dengan dosis dalam kisaran dua kali lipat frekuensi mutasi (1,0 - 1,5 Gy) sedikit meningkatkan risiko memiliki anak yang sakit (dari level 4 - 5% ke level 5). - 6%). Jika populasi suatu wilayah menerima dosis yang sama, jumlah penyakit keturunan dalam suatu populasi akan berlipat ganda dalam satu generasi.

Faktor kimia. Kimiaisasi pertanian dan bidang aktivitas manusia lainnya, perkembangan industri kimia menyebabkan sintesis sejumlah besar zat (total 3,5 hingga 4,3 juta), termasuk yang belum pernah ada di biosfer selama jutaan tahun. evolusi sebelumnya. Hal ini berarti, pertama-tama, ketidakteruraian dan pelestarian jangka panjang zat asing yang masuk ke lingkungan. Apa yang awalnya dianggap sebagai prestasi dalam pemberantasan hama, kemudian berubah menjadi permasalahan yang kompleks. Meluasnya penggunaan insektisida DDT pada tahun 40-60an, yang termasuk dalam kelas hidrokarbon terklorinasi, menyebabkan penyebarannya ke seluruh dunia, hingga ke es Antartika.

Kebanyakan pestisida sangat tahan terhadap degradasi kimia dan biologi serta memiliki tingkat toksisitas yang tinggi.

Faktor biologis. Selain mutagen fisik dan kimia, beberapa faktor biologis juga memiliki aktivitas genetik. Mekanisme efek mutagenik dari faktor-faktor ini telah dipelajari dengan sangat rinci. Pada akhir tahun 30-an, S. dan M. Gershenzon memulai studi mutagenesis pada Drosophila di bawah pengaruh DNA dan virus eksogen. Sejak itu, efek mutagenik dari banyak infeksi virus pada manusia telah diketahui. Penyimpangan kromosom pada sel somatik disebabkan oleh penyakit cacar, campak, cacar air, gondongan, influenza, virus hepatitis, dll.

Lebih lanjut tentang topik Faktor penyebab mutasi pada alat keturunan:

1. MUTASI SEBAGAI PENYEBAB PENYAKIT KONGENITAL DAN KETURUNAN
2. PREVALENSI MUTASI YANG TERKAIT DENGAN BENTUK KANKER PAYUDARA HEREDITAR PADA PENDUDUK NOVOSIBIRSK