of 12/12
MUTACIJE I MUTAGENEZA UVOD Genetika je nauka o nasljednosti. Osnovna pitanja genetike uključuju: fenomen nasljeđa, molekularnu prirodu genskog materijala, načine na koji geni kontroliraju metabolizam i razvoj, distribucija i ponašanje gena u populacijama. Glavne grane genetike: KLASIČNA (transmisijska) genetika, MOLEKULARNA genetika proučava strukturu i funkciju gena na molekularnoj razini, POPULACIJSKA genetika proučava ponašanje gena u populaciji, CITOGENETIKA proučava nasljednost na nivou kromosoma i ostalih staničnih organela, KVANTITATIVNA genetika. U svakoj modernoj živoj ćeliji na svijetu se nalazi centralni kontrolni sistem, zapis na osnovu koga ćelija funkcioniše, na osnovu koga se razmnožava, i koji kontroliše njeno ponašanje. Ovaj kontrolni sistem se sastoji od DNK, deoksiribonukleninske kiseline.

Mutacije i Mutageneza

  • View
    279

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Biologija - mutacije

Text of Mutacije i Mutageneza

MUTACIJE I MUTAGENEZA

MUTACIJE I MUTAGENEZAUVOD Genetika je nauka o nasljednosti. Osnovna pitanja genetike ukljuuju: fenomen nasljea, molekularnu prirodu genskog materijala, naine na koji geni kontroliraju metabolizam i razvoj, distribucija i ponaanje gena u populacijama. Glavne grane genetike: KLASINA (transmisijska) genetika, MOLEKULARNA genetika prouava strukturu i funkciju gena na molekularnoj razini, POPULACIJSKA genetika prouava ponaanje gena u populaciji, CITOGENETIKA prouava nasljednost na nivou kromosoma i ostalih staninih organela, KVANTITATIVNA genetika. U svakoj modernoj ivoj eliji na svijetu se nalazi centralni kontrolni sistem, zapis na osnovu koga elija funkcionie, na osnovu koga se razmnoava, i koji kontrolie njeno ponaanje. Ovaj kontrolni sistem se sastoji od DNK, deoksiribonukleninske kiseline.

DNK sadri informacije u vidu nizova baza: adenozina, timina, guanina i citozina, koji se najee oznaavaju skraeno kao A, T, G i C. Nizovi ove etiri baze ine genetski kod, na osnovu koga ivot funkcionie. Ovaj kod, kada se napie slovima, obino izgleda kao dugaak, besmislen niz slova: ATGCCTAAATCTG...GENI su nosioci nasljednih svojstava. Onis su dio molekule DNA u smjeru 3-5.To je nasljedni materijal koji se prenosi od generacije na generaciju. Smjeteni su u hromosomima u tzv. gen-lokusima. Svaki gen u okviru DNK sadri informaciju o jednom odreenom proteinu. Proteini nastaju na osnovu gena, i geni djeluju tek kroz proteine napravljene na osnovu njih. Gen da bi doao od DNA do proteina mora proi procese transkripcije i translacije. Zadnja tri slova, UAG, ine tzv. stop kodon, koji daje signal ribozomu da na tom mjestu treba da prestane sa daljom sintezom proteina.Primjer jednog lanca:AUG GUG CCU AAU AUU AGC UAG Met Val Pro Asn Ile Ser Stop

Kao to moete vidjeti iz gornje tabele, neke amino-kiseline su kodirane samo jednim kodom (recimo, UGG je jedini kod za triptofan), ali veina ima tri, etiri, ili vie kodova. Leucin, najea amino-kiselina, ima ak est razliitih kodova.MutacijaMutacija je promjena nasljedne informacije jednog organizma uzrokovane promjenom redoslijeda heterociklinih baza ili broja hromosoma, koja nije uzrokovana segregacijom ili rekombinacijom. Mutacijom dolazi do promjene nasljedne informacije DNK i kao posljedica toga mogu se pojaviti promjene u pojedinanim obiljejima.Mutacije su promjene u genetskom kodu, do kojih moe doi na mnoge naine. Svaki put kada se elija dijeli, recimo, DNK mora biti iskopirana u dvije kopije, po jedna kopija za svaku novu eliju. Mada je ovo kopiranje veoma precizno, ono ipak nije savreno otprilike na svakih milijardu tano iskopiranih baza, jedna biva pogreno prenesena. Drugi izvor su oteenja na DNK, do kojih moe doi spontano kroz normalan ivot elije, ili kroz spoljne otrove ili negativne uticaje (ultraljubiasto zraenje, na primjer). Kroz evoluciju, elije su razvile veoma kompleksan sistem za popravku promena na DNK, ali ovi sistemi ne samo to imaju ogranienja, ve ponekad i sami izazovu dodatne greke.

Genska mutacija

Podjela po nasljednosti Somatske mutacije su mutacije koje mogu zahvatiti sve elije osim gameta. Stoga imaju odraz na elije organizma u kojima se deavaju. Ovakve mutacije nisu nasljedne. Kada se somatske mutacije pojavljuju pojedinano, uzrokuju slabe ili nikakve posljedice. Ako se one pospjeuju nekim mutagenima, kao to su energetska zraenja, mogu postati vrlo opasne. Tako se izmeu ostalog mogu normalne elije preobraziti u elije raka. I pri starenju svakog organizma somatske mutacije igraju veliku ulogu.Gametske mutacije su mutacije koje se preko gameta prenose na potomstvo. Zahvataju jajne elije ili spermatozoide i prenose se putem diobe elija na sve ostale elije organizma nastajueg organizma. Ove mutacije su vrlo znaajne za evoluciju jer se prenose s generacije na generaciju.

Podjela po promjenljivosti Genske mutacije zahvataju samo pojedinane gene po emu su i dobile naziv. One nisu vidljive pod mikroskopom. Obino se dijele na autosomne i heterosomne genske mutacije s obzirom na kojim se hromosomu nalazi mutirani gen.Genske ili tokaste mutacije su promjene unutar jednog gena. Promjena unutar jednog gen moe dovesti do promjene redoslijeda aminokiselina u proteinu, a to moe promijeniti funkcioniranje tog proteina a time i strukturu i funkcionirnje itavog organizma. Podijela genskih mutacija: SPONTANE I INDUCIRANE. Spontane mutacije nastaju zbog greaka u replikaciji DNA(uzrok bioloki procesi). Inducirane mutacije uzrok fiziki i kemijski imbenici (uzrokuju oteenja molekule DNA, a popravak oteene molekule moe dovesti do mutacija).Uzroci genske mutacije su: Fiziki uzronici razliita zraenja. Kemijski uzronici razliiti organski i anorganski spojevi. Veliina gena to je gen vei, vea je mogunost za mutaciju. Genotip Temperatura (u vinske muice je stopa mutacija na 27 C 2-3X vea nego na 17 C). Starenje MutageniSamesense ili istovijetna mutacija kada zamjenom baza u DNA tripletu ne mijenja se raspored aminokiselina u polipeptidu.

Missense ili pogrena mutacija dovodi do ugradnje druge amninokiseline u polipeptidni lanac. Nonsense ili besmislena mutacija kada se npr.supstitucijom promjeni triplet za aminokiselinu u ifru za svretak translacije. Frameshift mutacija - kada adicijom ili delecijom dolazi do promjene (pomaka) u okviru itanja genske ifre na tripletu.Posljedice genske mutacije: a)dobre - evolucijski napredak, varijabilnosti u ivih bia, bez alternativnih oblika gena nastalih mutacijom genetiari ne bi mogli odrediti koje su karakteristike organizma genetiki kontrolirane. b)loe benigne mutacije razlike u boji oiju , kose, osobina linosti, patogeni efekt pojava bolesti ili ak smrti. c)tihe mutacije ne oituju se u fenotipu.Hromosomske mutacije zahvataju hromosome i vidljive su pod mikroskopom. Razlikujemo numerike hromosomske mutacije, ukoliko je dolo do numerike hromosomske mutacije, i strukturne hromosomske mutacije, koje se odnose na strukturu hromosoma. Ukoliko izostane jedan dio hromosoma, govorimo o deleciji, a ako se jedan dio udvostrui, o duplikaciji. Ako dva dijela hromosoma zamijene svoja mjesta, radi se u translokaciji.

Hromosomska mutacija sprastih eritrocitaKromosomske mutacije su velike promjene u genomu osnovnom haploidnom setu kromosoma koji se nalazi u gametama (spolnim stanicama). Obuhvaaju promjenu broja ili promjenu strukture kromosoma. Humani kariotip se sastoji od 23 kromosomska para (22 para autosoma i 1 par spolnih kromosoma) te ga moemo nazvati hromosomskom osobnom kartom jer nam daje prikaz svih 46 ljudskih hromosoma u kojima je zapakirano cijelo ljudsko nasljee. Ti hromosomski parovi su razliitih veliina i imaju razliit poloaj centromera.kariotip muke osobeStrukturne promjene hromosoma (hromosomske aberacije)Nastaju zbog pogreaka tijekom krosingovera ili zbog loma hromosoma. Hromosomi se mogu lomiti spontano ili zbog djelovanja poznatih (npr.virusna zaraza) ili nepoznatih uzroka. Hromosomske aberacije pojavljuju se dosta esto; kod otprilike jednog od svakih 500 novoroenadi.Delecija je gubitak hromosomskog segmenta kao posljedica loma hromosoma. Javljaju se razliite nepravilnosti ovisno o veliini i vanosti dijela hromosoma koji nedostaje. Delecije su obino smrtonosne za gamete ivotinja i ovjeka.

DuplikacijeNastaju kada je neki gen udvostruen, odnosno javlja se vie od dva puta u diploida. Posljedica su greaka tijekom krosingovera. Manje su tetne od delecija jer nema gubitka nasljedne tvari.InverzijeNastaju tako to se isti hromosom prelomi na dva mjesta, taj se segmet rotira za 180 te se opet privrsti. Kod inverzije nema duplikacije niti gubitka nasljedne tvari, no zbog obrnutog rasporeda gena homologni hromosomi se ne mogu spariti itavom svojom duljinom. Inverzija moe ali ne mora imati neeljene posljedice. Moe uzrokovati poremeaje kao to su teka mentalna zaostalost,mala glava (mikrocefalija), priroene srane mane i druge vee razvojne mane.TranslokacijeNastaju kada se sa dva razliita hromosoma odlome dva segmenta koja zatim zamijene svoje poloaje. Moe se pojaviti spontano u vrijeme zaea ili se moe naslijediti i prenositi kroz narataje.

Promjene broja hromosomaPromjena broja hromosoma moe zahvaati sve hromosome u hromosomskom setu euploidija, ili samo pojedine hromosome aneuploidija. Neka stanica moe imati manjak hromosoma dok ih druga moe imati previe. Monoploidi (haploidi) organizmi koji imaju jedan set hromosoma Poliploidi organizmi s tri ili vie setova hromosoma. Aneuploidija moe nastati nepravilnim razdvajanjem hromosoma tijekom mejoze poliploida. Najee zahvaa 13., 18. i 21. hromosom.

Najpoznatije bolesti uzrokovane aneuploidijom autosoma su: Downov sindrom, Edwardov sindrom i Patauov sindrom.

Downov sindrom Trisomija 21. hromosoma, G21Javlja se kod 1 od oko 700 novoroenadi (najei autosomni poremeaj). 93% sluajeva Downovog sindroma nastaje zbog nerazdvajanja u mejozi. Osobe ive u prosjeku oko 18 god., mentalno su retardirane i imaju odreene fizike osobine: mongoloidno postavljene oi, niski rast, iroka i kratka lubanja,nabor koe u stranjem dijelu vrata, zdepasti udovi.

Edwardov sindrom - Trisomija 18. hromosomaJavlja se kod 1 od oko 5000 poroda. Veinom zahvaa enski spol. Osobe su mentalno retardirane, izgledaju poput patuljaka s malim nosom i ustima te abnormalnim ukama. Mortalitet 80-90% do druge godine ivota.Patauov sindrom - Trisomija 13. hromosomaJavlja se kod 1 od oko 5000 poroda. Osobe su jako mentalno retardirane, javljaju se razne bolesti. Smrtnost je velika u 1. godini ivota. Turnerov sindrom 44+XOJedina monosomija koja u ovjeka preivljava. Osobe su enskog spola, niskog rasta, nemaju jajnike pa su spolno nezrele i sterilne, imaju neto snien IQ. Poremeaj nastaje zbog greke u oevoj mejozi.Klinefelterov sindrom 44+XXYOsobe su mukog spola (zbog Y hromosoma). Nakon puberteta razvijaju im se sekundarne enske spolne karakteristike, sterilni su, imaju snien IQ.