Картиране на хромозомите. Мутации

1. Картиране на хромозомите. Мутации • Етапи в съвременното картиране на хромозомите • Установяване на хромозомата, в която е локализиран даден ген. • сомато-соматична междуклетъчна хибридизацияв хибридни клетъчни културимежду клетки от един илиот различни организмови видове - синкарион - в синкарионитепостепенното отпадат човешки хромозоми; съпоставяне с проявени човешки признаци в културата; в синкариони от клетки със специфична функция се установява хромозомата, в която се намира генът, ръководещ или инхибиращ тази функция. • 2. Установяване местоположението на гени в хромозомата • Чрез експериментални хромозомни мутации (делеции, транслокации, дупликации) на определена хромозома в хибридни клетки - изявен признак, свързан с мутацията.

2. Чрез трансфекция на известна човешка хромозома в миши клетки - разпад на фрагменти;цитологично установяване на точния фрагмент, свързан с човешки признак, изявен от мишите клетки. Чрез използване на ДНК - сонда, създадена при обратна транскрипция върху прекурсорна иРНК на даден ген –хибридизация на точно определено място с едноверижен ДНК - фрагмент, съдържащ търсения ген. 2.Определяне местоположението на даден ген чрез метода“препечатка по Садърн“ (Southern blotting)  разграждане на едноверижна ДНК на отделни фрагменти електрофоретично разделяне в гел  препечатка на гела върху нитроцелулозна мембрана  потапяне в разтвор с маркираната сонда  излишната сонда се отстранява  хибридизиралата със сондата нитроцелулозна мембрана се поставя върху рентгенова плака  чрез авторадиография се визуализира местоположе-нието на търсения ген

3. 3. Определяне позицията на гени чрез хибридизация на място (in situ) в самата хромозома. 4. Определяне пълната нуклеотидна последователност на ДНК =секвениране на ДНК. кДНК - сонди-родство между ДНК-фрагменти от различни организмови видове, предварително нарязани от рестриктазни ензими и подложени наелектрофореза. Приложение – за количествено определяне на даден ген с радиоактивно маркирана едноверижна ДНК-сонда- в разтвор, съдържащ цялата ДНК на определена хромозома, предварително накъсана на фрагменти и денатурирана. Отчита се общата радиоактивност на разтвора, която отговаря на количеството на търсения ген. Биочипове (Biochips=gene microarray) – колекция от различни генни фрагменти (няколко хиляди) върху стъклена плочка с размер на пощенска марка. Използват се за скриниране на определени генни варианти.

4. МУТАЦИИ трайни качествени и/или количествени промени в молекулата на ДНК 1. Според типа на засегнатите клетки -соматични и герминативни 2. Според това, дали водят до фенотипна промяна на структура или на функция -морфологични и физиологични(летални мутации) 3. Според начина на проявяване -спонтанни и индуцирани 4. Според вида и размера на засегнатата генетична структура -генни, хромозомни, геномни и цитоплазмени Генни мутации - засягат една, няколко или голям брой нуклеотидни двойки от даден ген І. Точкови генни субституции (засягат само една нуклеотидна двойка) 1. missence - мутации - променя се смисълът на засегнатия кодон и се транслира друга аминокиселина (сърповидно-клетъчна анемия)

5. 2. nonsense - мутации - засегнатият кодон се превръща в терминиращ 3. неутрални мутации - без фенотипен ефект, поради превръщане на кодона в негов синонимен алкаптонурия(дефект в тирозиновия метаболизъм, натрупване на хомогентизинова киселинав хрущяли, кости и урина) ІІ. Блокови генни мутации - засягат няколко или много нуклеотидни двойки 1. Генни делеции - откъсване на: отделна база от даден кодон промяна в рамката на разчитане на генетичния код и синтез на мутантен протеин; един или повече цели кодони отпадане на съотетните АК и синтез на друг протеин; един или повече цели кодони + части от кодон(и) отпадане на АК + изместване рамката на разчитане и синтез на променена протеинова верига 2. Генни инсерции - допълнително включване на един или повече нуклеотида към гена

6. 3. Генни инверсии-делеция на определен брой нуклеотиди и повторното им включване в ДНК след завъртане на 1800 като тандем • 4. Генни транслокации- делеция на отделни участъци от гена и инсерцирането им на ново място вътре в същия ген • Генните мутации се проявяват фенотипно като ензимопатии (болести на обмяната) • болести на аминокиселинната обмяна • - фенилкетонурия (недостатъчност на ензима фенилаланинхидроксилаза, натрупване на фен в плазмата и урината; диета /мляко, сирене, месо, ядки/; миша миризма, умствена изостаналост) • албинизъм (нарушение в образуването на пигментамеланин в кожата, в резултат на отклонения в активността на ензиматирозиназа) •  болести на въглехидратната обмяна - галактоземия, захарен диабет • нарушения в разграждането на липидите - атеросклероза • болести на обмяната на пурините – подагра (артрит, причинен от натрупването на кристали пикочна киселина в ставите)

7. Хромозомни мутации (хромозомни аберации) - структурни промени в хромозомите 1. Делеция - откъсване на част от хромозома а) терминална делеция (дефишънс) - откъсване на крайна хромозомна част с разкъсване само на едно място б) интерстициална делеция - откъсване на междинен хромозомен участък с разкъсване на две места 2. Дупликация - тандемно удвояване на даден хромозомен участък в резултат на скъсвания на две и повече места - вътрехромозомна; междухромозомна; дуплицираният участък е в нормален порядък; повтореният участък е в обратен ред; дуплициран е краен хромозомен сегмент 3.Инверсия - скъсване на две места, завъртане на 1800 и подреждане в обратен ред на определен хромозомен сегмент. а) перицентрични - мутацията включва центромера и засяга и двете хромозомни рамена б) парацентрични - мутацията засяга само едното хромозом-но рамо и не включва центромера

8. 4. Транслокация - преместване на определен хромозомен участък на ново място в същата или в друга хромозома а) транспозиция - пренос на хромозомен фрагмент на ново място в същата хромозома б) проста транслокация - еднопосочно преместване на хромозомна част в друга хромозома в) реципрочна транслокация - двупосочна смяна на хромозомни участъци между две хромозоми г) Робертсоново центромерно сливане или разделянена две акроцентрични хромозоми в една мета- или субмета-центрична хромозома или обратно. Променя се общият брой на хромозомите в генома. Геномни мутации промени в броя на хромозомите в генома; промяна в количеството на наследствения материал І. Анеуплоидии - променя се броят на отделни хромозоми в хомоложната двойка 1. Хипоплоидия - броят на хомоложните хромозоми е намален: монозомия- отпада 1-та хомоложна хромозома - геном 2n-1; нулизомия - отпада цялата хомоложна двойка - геном 2n-2;

9. 2.Хиперплоидия - броят на хомоложните хромозоми се увеличава с 1, 2, 3 или повече хромозоми и съответно геномът е: тризомия (2n+1), тетразомия (2n+2), пентазомия (2n+3) и т.н. 3. Митотична или мейотична- дали засяга автозомите или половите хромозоми. 4. Първична или вторична- дали настъпва в нормални или в анеуплоидни клетки. ІІ. Полиплоидии- представляват три - или повече пъти повторен целия хаплоиден хромозомен набор Цитоплазмени мутации засягат ДНК в плазмидите (прокариоти) или ДНК в пластидите и митохондриите (еукариоти). Характеризират се с:настъпват и се унаследяват несинхронно и независимо от ядрените мутации;увеличават адаптивността на организмите към условията на средата; играят роля във видообразуването при растенията;мутантните митохондрии при човека се изявяват с различна интензивност и клинична картина у поколенията, в зависимост от броя им и от органите, в които попадат при еленето на зиготата.