МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ, АНАТОМІЯ, ФІЗІОЛОГІЯ ТА ПАТОЛОГІЯ ЛЮДИНИ - Я.І.Федонюк 2010

БІОЛОГІЯ

РОЗДІЛ 1. БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ

1.4. ОНТОГЕНЕТИЧНИЙ РІВЕНЬ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ

1.4.2. Основи генетики людини

Генні мутації

Це зміни хімічної структури гена (ДНК). Якщо зміни торкаються лише окремого нуклеотида в ДНК, то такі мутації називаються точковими. Генні мутації не помітні під мікроскопом і виявляються за появою в потомстві зміненої ознаки, яку контролює мутантний ген. Мутації цього типу утворюються найбільш часто. Вони зумовлюють появу нових алелей, збільшують генофонд популяцій і мають значення для еволюції.

Основні види генних мутацій - заміни, вставки (інсерції), випадіння (делеції), подвоєння (дуплікації) пар нуклеотидів. В усіх випадках вони змінюють послідовність нуклеотидів ДНК. Ці зміни транскрибуються на молекулу ІРНК і часто ведуть до утворення зміненого поліпептиду. Найбільш типовими генними мутаціями є заміни основ і мутації зі зсувом рамки зчитування. Останні пов'язаніз випадінням, вставкою одного або кількох нуклеотидів. Мутації, при яких відбувається заміна пуринової основи на пуринову (А±»Г) або піримідинової основи на піримідинову (Т£Щ), називаються транзщіями. За умови заміни пуринової основи на піримідинову і навпаки мутації називаються трансверсіями (А±+Т, А±5Ц, Г±+Ц і Г±»Т). Мутації заміни основ ведуть до появи міссенс- і нонсенс-мутацій. Міссенс-мутація - заміна нуклеотиду в кодуючій системі гена, яка може спричинити заміну амінокислоти в молекулі білка, Нонсенс-мутація - заміна нуклеотиду в кодуючій частині гена, що веде до утворення нонсенс (стоп)-кодону. Існують мутації, коли заміна нуклеотиду в кодуючій частині гена не змінює зміст генетичного коду за рахунок його надлишку. Але у випадку серпоподібноклітинної анемії це не так (рис. 1.80).

Рис. 1.80. Серпоподібноклітинна анемія

Серпоподібноклітинна вродженої анемії. Її назва серпоподібноклітинною (СК тому що в мазках крові знаходиться еритроцити в формі серпа. Пізніше було встановлено, захворювання є генною мутацією і успадковується за автосомами рецесивним типом. При цьому в еритроцитах міститься аномальний гемоглобін ¥. Білкова частина молекули гемоглобіну дорослої людини з чотирьох Hb^AHb^s; поліпептидних ланцюгів (двох а- хворих на ланцюгів і двох р-ланцюгів). серпоподібноклітинну анемію. Кожний а-ланцюг містить 141 амінокислоту, а кожний Р-ланцюг- 146. Ці ланцюги кодуються різними генами. Аномальний гемоглобін Hb^s відрізняється від нормального Нb^{^} заміною лише однієї амінокислоти (у р- ланцюзі глутамінова кислота в шостому положенні замінена валіном - Глу Вал). Ціла молекула складається з 574 амінокислот. Відмінність лише за двома амінокислотами (по однійу кожному з двох Р-ланцюгів). Ця єдина відмінність між Нb^{^} і Hb^s пояснюється заміною однієї основи у відповідному триплеті гена. Глутамінова кислота кодується двома кодонами - ГАА і ГАГ, валін - чотирма: ГУУ, ГУЦ, ГУА і ГУГ, тобто відбулася мутація - заміна другої основи кодону (А У). Ця, здавалося б, дуже мала відмінність, спричинює фатальні наслідки. Еритроцити з аномальним гемоглобіном замість звичайної форми двовогнутих дисків набувають форми серпа, стають крихкими, швидко руйнуються і не здатні виконувати транспорт кисню. У гомозигот Hb^sHb^s розвивається тяжка СКА, вони вмирають у ранньому дитячому віці. Гетерозиготи Hb^{^}Hb^s клінічно здорові, але в умовах дефіциту кисню (високогір'я, підводні роботи, авіація) у них проявляються ознаки анемії. Це пояснюється тим, що значна частина еритроцитів гетерозогот містить аномальний гемоглобін (рис. 1.80).

Генні мутації спричинюють також гемофілію, дальтонізм, альбінізм, фенілкетонурію, алкаптонурію, галактоземію. Ці хвороби називаються генними, або молекулярними, оскільки зумовлені зміною структури гена (молекули ДНК).