Autor: Mgr. Tomáš Hasík Určení: Septima, III.G Mutace Autor: Mgr. Tomáš Hasík Určení: Septima, III.G Gymnázium a Střední odborná škola pedagogická, Čáslav, Masarykova 248 Moderní biologie reg. č.: CZ.1.07/1.1.32/02.0048 TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

Mutagenní faktory (mutageny) Fyzikální faktory UV záření Roentgenové záření Chemické faktory chemické látky reagující s DNA (alkylační látky, silná oxidační činidla)

Mutagenní faktory (mutageny) Mutageny mají často kancerogenní účinky Promutageny – látky samy o sobě nemutagenní, mutagenními se stávají až po metabolické přeměně v organismu Pamatuj: Významným zdrojem změn v genomu organismu je chybný průběh meiózy (nejedná se však přímo o mutagenní faktor)

Základní rozdělení mutací Genové mutace Chromozómové mutace Genomové mutace Posunové mutace Záměnové mutace

Posunové mutace Adice – zabudování nadbytečných nukleotidových párů do struktury DNA Delece – vynechání či ztráta nukleotidových párů (termín delece se užívá v obdobném významu i u chromozomových mutací) Při čtení takto upravené DNA dochází k posunu při čtení tripletů za mutací a následné syntéze nesprávných bílkovin Mohou být letální

Záměnové mutace Ve struktuře DNA dojde k záměně nukleotidu za jiný (transice či transverze), změna se týká pouze jednoho nukleotidu Důsledky jsou různorodé, v závislosti na konkrétním nukleotidu se nemusí vůbec projevit (různé kodóny mohou kódovat přiřazení téže AMK) Může vzniknout terminační kodón – zastavení proteosyntézy Transice – záměna purinové báze (přesněji celého nukleotidu) za purinovou či pyrimidinové za pyrimidinovou Transverze – záměna purinové báze za pyrimidinovou či naopak

Genové mutace Týkají se změny pouze jednoho genu Jejich důsledek se odvíjí od významu postiženého genu – mutace genů regulujících dělení a diferenciaci buněk vede ke vzniku rakoviny Nelze je mikroskopicky pozorovat na struktuře chromozómu

Chromozómové mutace Vznikají díky vzniku zlomů ve struktuře chromozómu Narušení chromozómů je pozorovatelné mikroskopicky Chromozómové mutace lze sledovat na jedné či obou chromatidách podle toho, zda došlo k mutaci před či po replikaci chromatid

Chromozómové mutace Delece – ztráta odlomené části (syndrom kočičího křiku, delece 5.chromozómu) Duplikace – zdvojení určité části Inverze – převrácení a opětné napojení vylomené části Translokace – jednostranná výměna odlomené části se sousedním chromozómem Reciproká translokace – oboustranná výměna odlomených částí se sousedním chromozómem

Chromozómové mutace

Syndrom Cri du chat Syndrom Cri du chat (syndrom kočičího křiku) Delece krátkého raménka 5. chromozómu

Syndrom Cri du chat Četnost 1: 50 000 – 100 000 porodů Typický pláč dětí Předčasný porod Mikrocefalie (malá hlava) Antimongoloidní sklon oční štěrbiny Méně výrazné opoždění duševního vývoje

Genomové mutace Změny v počtu chromozomů (případně celých sad chromozómů) Aneuploidie Monosomie Trisomie Polyploidie

Aneuploidie Ztráta či nadbytek jednotlivých chromozómů (i celých párů) Monozómie – jeden chromozóm z homologického páru chybí, 2n-1 Trizómie – jeden chromozóm je navíc, místo homologického páru je trojice, 2n+1 Downův syndrom (trizómie 21. chromozómu) Patauův syndrom (trizómie 13. chromozómu) Edwardsův syndrom (trizómie 18. chromozómu)

Downův syndrom (mongolismus) Výskyt 1:700 porodů, asi 70% končí potratem Četnost stoupá s věkem matky nad 35 let Snížený intelekt (70% imbecilita, 20% debilita, 10% idiocie) Mongoloidní průběh očních štěrbin Atypické dermatoglyfy (opičí rýha) Krátké a paličkovité prsty Plochá tvář Epikantus Zubní anomálie

Downův syndrom

Downův syndrom

Downův syndrom

Patauův syndrom Četnost 1:10 000 porodů Rozštěp rtů a patra Nízká porodní hmotnost Zpomalený vývoj Mikrocefalie Polydaktilie Srdeční vady

Patauův syndrom

Edwardsův syndrom Četnost 1:5000 porodů Těžká psychosomatická retardace Dolichocefalie (dlouhá lebka) Mikrogenie a retrogenie (malá a ustupující čelist) Dožití několik let

Edwardsův syndrom

Obecně o syndromech Mezi aneuploidie patří i pohlavní syndromy U syndromů se mohou vyskytovat mozaiky (např. trizomických a normálních buněk apod.) Četnost jednotlivých syndromů se udává ve zdrojích velmi rozdílně 1 dítě ze 170 narozených je nositelem chromozomální anomálie, také příčinou části potratů jsou chromozomální změny

Polyploidie Změna počtu sad chromozómů U živočichů obecně negativní dopad, u vyšších obratlovců letální (existují však výjimky – někteří obojživelníci, snad i savci) U rostlin běžná záležitost Uměle je též docilována šlechtěním – větší vzrůst rostlin

Reparační mechanismy Mechanismy opravující poškozená místa DNA Mechanismus opravy: Potřeby k opravě: sada enzymů (endonukleáza, exonukleáza, polymeráza, ligáza), volné nukleotidy Identifikace poškozeného segmentu DNA Vystřižení a odbourání poškozeného segmentu DNA Nasyntetizování záplaty Propojení záplaty s původní DNA

Reparační mechanismy Rozpoznání poškozeného místa na DNA Nastřižení okrajů poškozeného místa enzymem endonukleázou Odbourání chybných nukleotidů enzymem exonukleázou Přiřazení správných nukleotidů enzymem polymerázou Scelení opraveného řetězce enzymem ligázou

Zdroje obrázků http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromosomes_mutations-en.svg?uselang=cchromosom PD http://www.mun.ca/biology/scarr/iGen3_16-04.html http://learn.genetics.utah.edu/content/disorders/whataregd/cdc/ http://learn.genetics.utah.edu/content/disorders/whataregd/down/ http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Downs_syndrome.jpg CC 3.0 http://en.wikipedia.org/wiki/File:Feet_of_a_boy_with_Down_Syndrome.JPG CC 3.0 http://www.mun.ca/biology/scarr/MGA2-11-17_Down.html http://commons.wikimedia.org/wiki/File:VIP_003.jpg?uselang=cs PD http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Patauface.PNG CC 2.0 http://medgen.genetics.utah.edu/photographs/pages/trisomy_13.htm

Zdroje obrázků http://medgen.genetics.utah.edu/photographs/diseases/high/69b.gif http://medgen.genetics.utah.edu/photographs/diseases/high/cytog003.jpg http://medgen.genetics.utah.edu/photographs/diseases/high/4-2.jpg