การกลายพันธุ์ใดเกิดขึ้นบ่อยที่สุดในร่างกาย? การกลายพันธุ์ของยีน แนวคิดเรื่องโรคยีน การกลายพันธุ์โดยธรรมชาติของการสำแดง

สวัสดี Olga Ryshkova อยู่ที่นี่ วันนี้เราจะพูดถึงการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์คืออะไร? การกลายพันธุ์ใน สิ่งมีชีวิตของมนุษย์ดีหรือไม่ดี มันเป็นปรากฏการณ์เชิงบวกหรืออันตรายสำหรับเราหรือไม่? การกลายพันธุ์สามารถทำให้เกิดโรคได้ หรือทำให้พาหะมีภูมิคุ้มกันต่อโรคต่างๆ เช่น มะเร็ง เอดส์ มาลาเรีย และเบาหวานได้

การกลายพันธุ์คืออะไร?

การกลายพันธุ์คืออะไร และเกิดขึ้นที่ไหน? เซลล์ของมนุษย์ (เช่นเดียวกับพืชและสัตว์) มีนิวเคลียส

นิวเคลียสประกอบด้วยชุดโครโมโซม โครโมโซมเป็นพาหะของยีน กล่าวคือ เป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรมและทางพันธุกรรม

โครโมโซมแต่ละอันถูกสร้างขึ้นจากโมเลกุล DNA ซึ่งมีข้อมูลทางพันธุกรรมและส่งผ่านจากพ่อแม่สู่ลูก โมเลกุล DNA มีลักษณะดังนี้:

การกลายพันธุ์เกิดขึ้นอย่างแม่นยำในโมเลกุล DNA

พวกมันเกิดขึ้นได้อย่างไร?

การกลายพันธุ์เกิดขึ้นได้อย่างไร? DNA ของแต่ละคนประกอบด้วยฐานไนโตรเจนเพียงสี่ฐานเท่านั้น ได้แก่ A, T, G, C แต่โมเลกุล DNA มีขนาดใหญ่มากและมีการทำซ้ำหลายครั้ง ลำดับที่แตกต่างกัน- ลักษณะเฉพาะของเซลล์แต่ละเซลล์ของเราขึ้นอยู่กับลำดับซึ่งสิ่งเหล่านี้ ฐานไนโตรเจน.

การเปลี่ยนลำดับของเบสเหล่านี้ใน DNA ทำให้เกิดการกลายพันธุ์

การกลายพันธุ์อาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในฐาน DNA เดียวหรือบางส่วน โครโมโซมบางส่วนอาจหายไป หรือส่วนนี้อาจซ้ำกัน หรือยีนสองตัวจะสลับที่กัน การกลายพันธุ์เกิดขึ้นเมื่อยีนสับสน ยีนเป็นส่วนหนึ่งของดีเอ็นเอ ในรูปนี้เพื่อความชัดเจน ตัวอักษรไม่ได้ระบุถึงฐานไนโตรเจน (มีเพียงสี่ตัวเท่านั้น - A, T, G, C) แต่เป็นบริเวณของโครโมโซมที่มีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น

แต่นี่ไม่ใช่การกลายพันธุ์

คุณสังเกตเห็นว่าฉันพูดว่า “นำไปสู่การกลายพันธุ์” ไม่ใช่ “นี่คือการกลายพันธุ์” ตัวอย่างเช่น มีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นใน DNA และเซลล์ซึ่งเป็นที่ตั้งของ DNA นี้อาจตายไปก็ได้ และจะไม่เกิดผลเสียต่อร่างกาย สำหรับเราที่จะบอกว่ามีการกลายพันธุ์เกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงจะต้องถาวร ซึ่งหมายความว่าเซลล์จะแบ่งตัว เซลล์ลูกจะแบ่งตัวอีกครั้ง และหลายครั้ง และการเปลี่ยนแปลงนี้จะถูกส่งไปยังลูกหลานทั้งหมดของเซลล์นี้ และจะได้รับการแก้ไขในร่างกาย จากนั้นเราสามารถพูดได้ว่ามีการกลายพันธุ์เกิดขึ้นนั่นคือการเปลี่ยนแปลงในจีโนมมนุษย์และการเปลี่ยนแปลงนี้สามารถส่งต่อไปยังลูกหลานของเขาได้

ทำไมพวกเขาถึงเกิดขึ้น?

เหตุใดการกลายพันธุ์จึงเกิดขึ้นในเซลล์ของมนุษย์? มีสิ่งที่เรียกว่า "สารก่อกลายพันธุ์" ซึ่งเป็นปัจจัยทางกายภาพและเคมีที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโครโมโซมและยีนนั่นคือทำให้เกิดการกลายพันธุ์

• ทางกายภาพ ได้แก่ การแผ่รังสี การแตกตัวเป็นไอออน และ รังสีอัลตราไวโอเลต, อุณหภูมิสูงและต่ำ
• สารเคมี - ไนเตรต ยาฆ่าแมลง ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม วัตถุเจือปนอาหารบางชนิด ยาฯลฯ
• สารก่อกลายพันธุ์อาจเป็นสิ่งมีชีวิตได้ ซึ่งรวมถึงจุลินทรีย์บางชนิด ไวรัส (หัด หัดเยอรมัน ไข้หวัดใหญ่) รวมถึงผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการออกซิเดชันของไขมันภายในร่างกายมนุษย์

การกลายพันธุ์อาจเป็นอันตรายได้

แม้แต่การกลายพันธุ์ของยีนที่เล็กที่สุดก็เพิ่มความน่าจะเป็นได้อย่างมาก ข้อบกพร่องที่เกิด- การกลายพันธุ์อาจทำให้เกิดความผิดปกติในการพัฒนาของทารกในครรภ์ได้ เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการปฏิสนธิเมื่ออสุจิพบกับไข่ มีบางอย่างผิดพลาดเมื่อมีการผสมจีโนม หรือปัญหาอาจมีอยู่ในยีนของพ่อแม่อยู่แล้ว สิ่งนี้นำไปสู่การเกิดของเด็กที่มีความผิดปกติทางพันธุกรรม

การกลายพันธุ์สามารถเป็นประโยชน์ได้

สำหรับบางคน การกลายพันธุ์เหล่านี้ทำให้พวกเขามีรูปลักษณ์ที่น่าดึงดูด ระดับสูงความฉลาดหรือร่างกายแข็งแรง การกลายพันธุ์ดังกล่าวดึงดูดเพศตรงข้ามได้อย่างมีประสิทธิภาพ ยีนกลายพันธุ์ที่เป็นที่ต้องการจะถูกส่งต่อไปยังลูกหลานและแพร่กระจายไปทั่วโลก

การกลายพันธุ์ทำให้เกิดผู้คนจำนวนมากที่รอดพ้นจากอันตรายได้ โรคติดเชื้อเช่นโรคระบาดและโรคเอดส์ คนเหล่านี้จะไม่ป่วยด้วยแม้ในช่วงที่มีโรคระบาดร้ายแรงที่สุด

การกลายพันธุ์มีทั้งประโยชน์และโทษในเวลาเดียวกัน

หนึ่งในโรคหลักในแอฟริกาคือมาลาเรีย แต่ก็มีคนที่ไม่เป็นโรคมาลาเรีย ได้แก่ผู้ที่มีเม็ดเลือดแดงรูปเคียว มีลักษณะดังนี้

พวกเขาสืบทอดเซลล์เม็ดเลือดแดงกลายพันธุ์จากบรรพบุรุษ เซลล์เม็ดเลือดแดงดังกล่าวขนส่งออกซิเจนได้ไม่ดี ดังนั้นเจ้าของจึงอ่อนแอและเป็นโรคโลหิตจาง แต่มีภูมิต้านทานต่อโรคมาลาเรีย

หรืออีกตัวอย่างที่ดี การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม โรคทางพันธุกรรม – กลุ่มอาการลารอน คนเหล่านี้มีความบกพร่องทางพันธุกรรมของปัจจัยการเจริญเติบโตคล้ายอินซูลิน IGF-1 ซึ่งทำให้การเจริญเติบโตหยุดเร็วมาก แต่เนื่องจากขาด IGF-1 พวกเขาจึงไม่เคยเป็นมะเร็ง โรคหัวใจและหลอดเลือด และ โรคเบาหวาน- โรคเหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นเลยในผู้ที่เป็นโรคลารอน

อาหารที่เรากินนั้นกลายพันธุ์

ใช่แล้ว พวกกลายพันธุ์ และสิ่งเหล่านี้ก็เป็นเช่นนั้น การกลายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์- ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ที่เราใช้เป็นอาหารเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์

สองตัวอย่าง ข้าวป่ามีสีแดง ผลผลิตต่ำกว่าข้าวเมล็ด 20% ข้าวที่ปลูกกลายพันธุ์เมื่อประมาณ 10,000 ปีก่อน ปรากฎว่าทำความสะอาดง่ายกว่าและปรุงเร็วกว่า ซึ่งช่วยให้ผู้คนประหยัดน้ำมันได้ เนื่องจากให้ผลผลิตสูงและ คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ชาวนาเริ่มชอบพันธุ์กลายพันธุ์ นั่นก็คือ ข้าวขาว- นี่คือสีแดงกลายพันธุ์

ข้าวสาลีที่เรากินตอนนี้เริ่มเติบโตเมื่อ 7,000 ปีก่อนคริสต์ศักราช ชายคนนั้นเลือกข้าวสาลีป่ากลายพันธุ์ที่มีเมล็ดขนาดใหญ่และไม่หลุดร่วง เรายังคงเติบโตจนถึงทุกวันนี้

พืชที่ปลูกอื่นๆ ได้รับการปลูกฝังมาเป็นเวลาหลายพันปีแล้ว มนุษย์เลือกพันธุ์พืชป่ากลายพันธุ์และเพาะปลูกเป็นพิเศษ ปัจจุบันเราใช้ผลจากการกลายพันธุ์ที่เลือกสรรมาในสมัยโบราณ

การกลายพันธุ์ไม่ได้สืบทอดมาทั้งหมด

ฉันกำลังพูดถึงการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นในช่วงชีวิตของคนๆ หนึ่ง เหล่านี้คือเซลล์มะเร็ง

ในบทความถัดไป ฉันจะบอกคุณว่าการกลายพันธุ์ทำให้เกิดรูปลักษณ์ได้อย่างไร เซลล์มะเร็งและที่ใดในหมู่พวกเราที่มีภูมิคุ้มกันต่อการติดเชื้อเอชไอวี ผู้ที่มีภูมิคุ้มกันต่อเชื้อเอชไอวี

หากคุณยังคงมีคำถามว่าการกลายพันธุ์คืออะไร เกิดขึ้นที่ไหน อย่างไร และทำไม เราจะพูดคุยเรื่องนี้ในความคิดเห็น หากคุณพบว่าบทความนี้มีประโยชน์ แบ่งปันกับเพื่อนของคุณบนโซเชียลเน็ตเวิร์ก

จีโนมของสิ่งมีชีวิตค่อนข้างคงที่ซึ่งจำเป็นต่อการรักษาโครงสร้างของสายพันธุ์และความต่อเนื่องของการพัฒนา เพื่อรักษาเสถียรภาพในการทำงานของเซลล์ ระบบต่างๆการชดใช้ที่แก้ไขการละเมิดโครงสร้าง DNA อย่างไรก็ตาม หากไม่รักษาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างดีเอ็นเอไว้เลย สปีชีส์จะไม่สามารถปรับตัวเข้ากับสภาวะที่เปลี่ยนแปลงได้ สภาพแวดล้อมภายนอกและพัฒนา ในการสร้างศักยภาพเชิงวิวัฒนาการ ได้แก่ ระดับความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่ต้องการ บทบาทหลักเป็นของการกลายพันธุ์

คำว่า “ การกลายพันธุ์“G. de Vries ในงานคลาสสิกของเขาเรื่อง Mutation Theory (1901-1903) ได้กล่าวถึงปรากฏการณ์ของการเปลี่ยนแปลงลักษณะที่กระสับกระส่ายและไม่ต่อเนื่อง เขาสังเกตตัวเลขหนึ่ง คุณสมบัติของความแปรปรวนของการกลายพันธุ์:

• การกลายพันธุ์เป็นสถานะใหม่ของลักษณะเชิงคุณภาพ
• รูปแบบกลายพันธุ์คงที่
• การกลายพันธุ์เดียวกันสามารถเกิดขึ้นซ้ำ ๆ ;
• การกลายพันธุ์อาจเป็นประโยชน์หรือเป็นอันตราย
• การตรวจหาการกลายพันธุ์ขึ้นอยู่กับจำนวนบุคคลที่วิเคราะห์

การเกิดการกลายพันธุ์นั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของ DNA หรือโครโมโซม ดังนั้นการกลายพันธุ์จึงสืบทอดต่อไปยังรุ่นต่อ ๆ ไป ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์นั้นเป็นสากล พบได้ในสัตว์ทุกชนิด พืชที่สูงและต่ำ แบคทีเรียและไวรัส

ตามอัตภาพ กระบวนการกลายพันธุ์แบ่งออกเป็นแบบที่เกิดขึ้นเองและแบบเหนี่ยวนำ ครั้งแรกเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยทางธรรมชาติ (ภายนอกหรือภายใน) ประการที่สอง - โดยมีผลกระทบต่อเซลล์ตามเป้าหมาย ความถี่ของการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองนั้นต่ำมาก ในมนุษย์จะอยู่ในช่วง 10 -5 - 10 -3 ต่อยีนต่อรุ่น ในแง่ของจีโนม นี่หมายความว่า โดยเฉลี่ยแล้ว เราแต่ละคนมียีนหนึ่งตัว ที่พ่อแม่ของเราไม่มี

การกลายพันธุ์ส่วนใหญ่เป็นแบบถอย ซึ่งสำคัญมากเพราะ... การกลายพันธุ์ฝ่าฝืนบรรทัดฐานที่กำหนดไว้ (ประเภทไวด์) และเป็นอันตราย อย่างไรก็ตาม ลักษณะด้อยของอัลลีลกลายพันธุ์ยอมให้พวกมันเกิดขึ้นได้ เวลานานคงอยู่ในประชากรในสถานะเฮเทอโรไซกัสและปรากฏชัดอันเป็นผลมาจากความแปรปรวนแบบรวมกัน หากการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นนั้นส่งผลดีต่อการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต มันก็จะคงอยู่ต่อไป การคัดเลือกโดยธรรมชาติและแพร่หลายไปในหมู่ประชาชน

ตามธรรมชาติของการออกฤทธิ์ของยีนกลายพันธุ์การกลายพันธุ์แบ่งออกเป็น 3 ประเภท:

• สัณฐานวิทยา,
• สรีรวิทยา,
• ทางชีวเคมี

การกลายพันธุ์ทางสัณฐานวิทยาเปลี่ยนการก่อตัวของอวัยวะและกระบวนการเจริญเติบโตในสัตว์และพืช ตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงประเภทนี้คือ การกลายพันธุ์ของสีตา รูปร่างปีก สีลำตัว และรูปร่างของขนแปรงในดรอสโซฟิล่า ขาสั้นในแกะ, คนแคระในพืช, นิ้วสั้น (brachydactyly) ในมนุษย์ ฯลฯ

การกลายพันธุ์ทางสรีรวิทยามักจะลดความมีชีวิตของแต่ละบุคคล ในหมู่พวกเขามีการกลายพันธุ์ที่ร้ายแรงและกึ่งร้ายแรงจำนวนมาก ตัวอย่างของการกลายพันธุ์ทางสรีรวิทยา ได้แก่ การกลายพันธุ์ของระบบทางเดินหายใจในยีสต์ การกลายพันธุ์ของคลอโรฟิลล์ในพืช และโรคฮีโมฟีเลียในมนุษย์

ถึง การกลายพันธุ์ทางชีวเคมีรวมถึงสารที่ยับยั้งหรือขัดขวางการสังเคราะห์สารเคมีบางชนิด ซึ่งมักเป็นผลจากการขาดเอนไซม์ที่จำเป็น ประเภทนี้รวมถึงการกลายพันธุ์ของแบคทีเรียออกโซโทรฟิค ซึ่งกำหนดความสามารถของเซลล์ในการสังเคราะห์สารใด ๆ (เช่น กรดอะมิโน) สิ่งมีชีวิตดังกล่าวสามารถมีชีวิตอยู่ได้เมื่อมีสารนี้อยู่ในสิ่งแวดล้อมเท่านั้น ในมนุษย์ผลของการกลายพันธุ์ทางชีวเคมีคือโรคทางพันธุกรรมที่รุนแรง - ฟีนิลคีโตนูเรียซึ่งเกิดจากการขาดเอนไซม์ที่สังเคราะห์ไทโรซีนจากฟีนิลอะลานีนซึ่งเป็นผลมาจากฟีนิลอะลานีนสะสมในเลือด หากการปรากฏตัวของข้อบกพร่องนี้ไม่เกิดขึ้นทันเวลาและฟีนิลอะลานีนไม่ได้รับการแยกออกจากอาหารของทารกแรกเกิดร่างกายจะต้องเผชิญกับความตายเนื่องจากการพัฒนาสมองบกพร่องอย่างรุนแรง

การกลายพันธุ์อาจเป็นได้ กำเนิดและ โซมาติก- อย่างแรกเกิดขึ้นในเซลล์สืบพันธุ์ ส่วนอย่างหลังเกิดขึ้นในเซลล์ของร่างกาย คุณค่าทางวิวัฒนาการของพวกมันแตกต่างและสัมพันธ์กับวิธีการสืบพันธุ์

การกลายพันธุ์กำเนิดอาจเกิดขึ้นได้ในวันที่ ขั้นตอนที่แตกต่างกันการพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์ ยิ่งเกิดขึ้นเร็วเท่าไร. มากกว่า gametes จะอุ้มพวกมันและเพิ่มโอกาสในการแพร่เชื้อไปยังลูกหลาน สถานการณ์ที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นในกรณีของการกลายพันธุ์ทางร่างกาย ยิ่งเกิดขึ้นเร็วเท่าไร เซลล์ก็จะพาไปได้มากขึ้นเท่านั้น บุคคลที่มีการเปลี่ยนแปลงพื้นที่ในร่างกายเรียกว่าโมเสกหรือไคเมรา ตัวอย่างเช่นในดรอสโซฟิล่ามีการสังเกตโมเสกในสีตา: เมื่อเทียบกับพื้นหลังที่มีสีแดงจุดสีขาว (ด้านที่ไม่มีเม็ดสี) จะปรากฏขึ้นอันเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์

ในสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเท่านั้น การกลายพันธุ์ทางร่างกายไม่ได้แสดงถึงคุณค่าใดๆ สำหรับวิวัฒนาการหรือการคัดเลือก เพราะว่า พวกเขาไม่ได้รับมรดก ในพืชที่สามารถสืบพันธุ์ได้ การกลายพันธุ์ทางร่างกายอาจกลายเป็นวัตถุดิบสำหรับการคัดเลือก ตัวอย่างเช่น การกลายพันธุ์ของตาที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงหน่อ (กีฬา) จากกีฬาดังกล่าว I.V. Michurin โดยใช้วิธีการต่อกิ่งได้รับต้นแอปเปิ้ลพันธุ์ใหม่ Antonovka 600 กรัม

การกลายพันธุ์มีความหลากหลายไม่เพียงแต่ในตัวมันเท่านั้น การแสดงฟีโนไทป์แต่ยังเป็นไปตามการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในจีโนไทป์ด้วย มีการกลายพันธุ์ ทางพันธุกรรม, โครโมโซมและ จีโนม.

การกลายพันธุ์ของยีน

การกลายพันธุ์ของยีน เปลี่ยนโครงสร้างของยีนแต่ละตัว ในหมู่พวกเขามีส่วนสำคัญคือ การกลายพันธุ์แบบจุดซึ่งการเปลี่ยนแปลงส่งผลต่อนิวคลีโอไทด์หนึ่งคู่ บ่อยครั้งที่การกลายพันธุ์แบบจุดเกี่ยวข้องกับการทดแทนนิวคลีโอไทด์ การกลายพันธุ์ดังกล่าวมีสองประเภท: การเปลี่ยนผ่านและการเปลี่ยนผ่าน ในระหว่างการเปลี่ยนผ่านในคู่นิวคลีโอไทด์ พิวรีนจะถูกแทนที่ด้วยพิวรีนหรือไพริมิดีนด้วยไพริมิดีน กล่าวคือ การวางแนวเชิงพื้นที่ของฐานไม่เปลี่ยนแปลง ในการเปลี่ยนผ่าน พิวรีนจะถูกแทนที่ด้วยไพริมิดีน หรือไพริมิดีนด้วยพิวรีน ซึ่งเปลี่ยนการวางแนวเชิงพื้นที่ของฐาน

โดยธรรมชาติของอิทธิพลของการทดแทนเบสต่อโครงสร้างของโปรตีนที่ถูกเข้ารหัสโดยยีนการกลายพันธุ์มีสามประเภท: การกลายพันธุ์แบบพลาด การกลายพันธุ์แบบไม่มีประโยค และการกลายพันธุ์แบบประโยคเดียวกัน

การกลายพันธุ์ของมิสเซนซ์เปลี่ยนความหมายของโคดอนซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของกรดอะมิโนที่ไม่ถูกต้องในโปรตีน นี้สามารถมาก ผลกระทบร้ายแรง- ตัวอย่างเช่น โรคทางพันธุกรรมที่รุนแรง - โรคโลหิตจางชนิดเคียวซึ่งเป็นโรคโลหิตจางรูปแบบหนึ่ง เกิดจากการแทนที่กรดอะมิโนตัวเดียวในหนึ่งในสายโซ่ฮีโมโกลบิน

การกลายพันธุ์ที่ไร้สาระคือลักษณะที่ปรากฏ (ซึ่งเป็นผลมาจากการแทนที่ฐานหนึ่ง) ของโคดอนส่วนปลายภายในยีน หากไม่ได้เปิดระบบการแปลความคลุมเครือ (ดูด้านบน) กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนจะถูกขัดจังหวะ และยีนจะสามารถสังเคราะห์ได้เพียงชิ้นส่วนของโพลีเปปไทด์ (โปรตีนที่แท้ง)

ที่ การกลายพันธุ์ของความรู้สึกเดียวกันการแทนที่ฐานหนึ่งจะทำให้เกิดลักษณะที่ปรากฏของรหัสคำพ้องความหมาย ในกรณีนี้รหัสพันธุกรรมจะไม่มีการเปลี่ยนแปลง และจะมีการสังเคราะห์โปรตีนตามปกติ

นอกเหนือจากการทดแทนนิวคลีโอไทด์แล้ว การกลายพันธุ์แบบจุดอาจเกิดจากการแทรกหรือการลบคู่นิวคลีโอไทด์คู่เดียว การละเมิดเหล่านี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในกรอบการอ่าน ดังนั้นรหัสพันธุกรรมจึงเปลี่ยนแปลงและมีการสังเคราะห์โปรตีนที่เปลี่ยนแปลงไป

การกลายพันธุ์ของยีนรวมถึงการทำซ้ำและการสูญเสียส่วนเล็ก ๆ ของยีนเช่นกัน การแทรก- ส่วนแทรกเพิ่มเติม สารพันธุกรรมแหล่งที่มาซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เคลื่อนที่ได้ การกลายพันธุ์ของยีนเป็นสาเหตุของการดำรงอยู่ เทียม— สำเนาของยีนที่ทำงานซึ่งขาดการแสดงออก เช่น ไม่มีการสร้างโปรตีนเชิงหน้าที่ ใน pseudogenes การกลายพันธุ์สามารถสะสมได้ กระบวนการพัฒนาของเนื้องอกมีความเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นการทำงานของยีนเทียม

มีสองสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ของยีน: ข้อผิดพลาดระหว่างกระบวนการจำลองแบบ การรวมตัวกันใหม่และการซ่อมแซม DNA (ข้อผิดพลาดของ Ps ทั้งสาม) และการกระทำของปัจจัยก่อกลายพันธุ์ ตัวอย่างของข้อผิดพลาดในการทำงานของระบบเอนไซม์ในระหว่างกระบวนการข้างต้นคือการจับคู่ฐานที่ไม่เป็นที่ยอมรับ สังเกตได้เมื่อมีการรวมฐานรองซึ่งเป็นแอนะล็อกของฐานธรรมดาไว้ในโมเลกุล DNA ตัวอย่างเช่น แทนที่จะใช้ไทมีน อาจรวมโบรมูราซิลเข้าไปด้วย ซึ่งรวมกับกัวนีนค่อนข้างง่าย ด้วยเหตุนี้ คู่ AT จึงถูกแทนที่ด้วย GC

ภายใต้อิทธิพลของสารก่อกลายพันธุ์ การเปลี่ยนแปลงของฐานหนึ่งไปเป็นอีกฐานหนึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น กรดไนตรัสจะเปลี่ยนไซโตซีนเป็นยูราซิลโดยการปนเปื้อน ใน รอบถัดไปในระหว่างการจำลอง มันจะจับคู่กับอะดีนีน และคู่ GC ดั้งเดิมจะถูกแทนที่ด้วย AT

การกลายพันธุ์ของโครโมโซม

การเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงมากขึ้นในสารพันธุกรรมเกิดขึ้นเมื่อ การกลายพันธุ์ของโครโมโซม- สิ่งเหล่านี้เรียกว่าความผิดปกติของโครโมโซมหรือการจัดเรียงโครโมโซมใหม่ การจัดเรียงใหม่อาจส่งผลต่อโครโมโซมหนึ่งอัน (ในโครโมโซม) หรือหลายโครโมโซม (ระหว่างโครโมโซม)

การจัดเรียงใหม่ในโครโมโซมสามารถมีได้สามประเภท: การสูญเสีย (ขาด) ของส่วนของโครโมโซม; การเพิ่มส่วนโครโมโซมเป็นสองเท่า (การทำซ้ำ); การหมุนส่วนโครโมโซม 180° (ผกผัน) การจัดเรียงระหว่างโครโมโซมใหม่ ได้แก่ การโยกย้าย- การเคลื่อนที่ของส่วนของโครโมโซมหนึ่งไปยังอีกโครโมโซมที่ไม่คล้ายคลึงกัน

เรียกว่าการสูญเสียส่วนภายในของโครโมโซมที่ไม่ส่งผลต่อเทโลเมียร์ การลบและการสูญเสียส่วนท้ายก็คือ การต่อต้าน- ส่วนที่แยกออกมาของโครโมโซม หากไม่มีเซนโทรเมียร์ก็จะสูญหายไป ข้อบกพร่องทั้งสองประเภทสามารถระบุได้ตามลักษณะของการผันคำกริยา โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันในไมโอซิส ในกรณีของการลบเทอร์มินัล ความคล้ายคลึงอันหนึ่งจะสั้นกว่าอีกอัน ในภาวะพร่องจากภายใน ความคล้ายคลึงกันแบบปกติจะก่อให้เกิดการวนซ้ำกับบริเวณความคล้ายคลึงที่ขาดหายไป

ข้อบกพร่องทำให้สูญเสียข้อมูลทางพันธุกรรมบางส่วนดังนั้นจึงเป็นอันตรายต่อร่างกาย ระดับของอันตรายขึ้นอยู่กับขนาดของพื้นที่ที่สูญเสียไปและองค์ประกอบของยีน Homozygotes สำหรับข้อบกพร่องนั้นแทบจะไม่สามารถเกิดขึ้นได้ คุณ สิ่งมีชีวิตที่ต่ำกว่าผลกระทบของการขาดแคลนนั้นสังเกตเห็นได้น้อยกว่าผลที่สูงกว่า แบคทีเรียสามารถสูญเสียส่วนสำคัญของจีโนมไปแทนที่ส่วนที่สูญเสียไปของ DNA แปลกปลอม และในขณะเดียวกันก็รักษาไว้ กิจกรรมการทำงาน- ในคลาสที่สูงกว่า แม้แต่เฮเทอโรไซโกซิตี้สำหรับข้อบกพร่องก็มีขีดจำกัด ดังนั้นในดรอสโซฟิล่า การสูญเสียพื้นที่ที่ประกอบด้วยแผ่นดิสก์มากกว่า 50 แผ่นโดยหนึ่งในความคล้ายคลึงกันนั้นมีผลร้ายแรง แม้ว่าความคล้ายคลึงกันครั้งที่สองจะเป็นเรื่องปกติก็ตาม

ในมนุษย์ โรคทางพันธุกรรมจำนวนหนึ่งเกี่ยวข้องกับการบกพร่อง: มะเร็งเม็ดเลือดขาวรูปแบบรุนแรง (โครโมโซมที่ 21) กลุ่มอาการร้องไห้แมวในทารกแรกเกิด (โครโมโซมที่ 5) เป็นต้น

ข้อบกพร่องสามารถใช้สำหรับการทำแผนที่ทางพันธุกรรมโดยการเชื่อมโยงการสูญเสียพื้นที่เฉพาะของโครโมโซมเข้ากับ คุณสมบัติทางสัณฐานวิทยาบุคคล

การทำสำเนาเรียกว่าการเพิ่มส่วนใดส่วนหนึ่งของโครโมโซมจากชุดโครโมโซมปกติเป็นสองเท่า ตามกฎแล้ว การทำซ้ำจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของลักษณะที่ถูกควบคุมโดยยีนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นในภูมิภาคนี้ ตัวอย่างเช่น เพิ่มยีนในแมลงหวี่เป็นสองเท่า บาร์ส่งผลให้จำนวนด้านตาลดลง ส่งผลให้จำนวนด้านตาลดลงอีก

การทำซ้ำสามารถตรวจพบได้ง่ายทางเซลล์วิทยาโดยการหยุดชะงักของรูปแบบโครงสร้างของโครโมโซมยักษ์ และในทางพันธุกรรมสามารถระบุได้หากไม่มีฟีโนไทป์แบบถอยระหว่างการผสมข้ามพันธุ์

การผกผัน- หมุนส่วน 180° - เปลี่ยนลำดับของยีนในโครโมโซม นี่เป็นการกลายพันธุ์ของโครโมโซมประเภทที่พบบ่อยมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลายตัวพบในจีโนมของดรอสโซฟิล่า ไคโรโนมัส และเทรดสแกนเทีย การผกผันมีสองประเภท: แบบพาราเซนตริกและแบบเพอริเซนตริก แบบแรกส่งผลกระทบเพียงแขนเดียวของโครโมโซม โดยไม่ต้องสัมผัสบริเวณเซนโตรเมอริก และไม่เปลี่ยนรูปร่างของโครโมโซม การผกผันรอบศูนย์กลางเกี่ยวข้องกับบริเวณเซนโทรเมียร์ ซึ่งรวมถึงส่วนของแขนโครโมโซมทั้งสองข้างด้วย ดังนั้นจึงสามารถเปลี่ยนรูปร่างของโครโมโซมได้อย่างมีนัยสำคัญ (หากการแตกหักเกิดขึ้นที่ระยะห่างจากเซนโทรเมียร์ต่างกัน)

ในการทำนายไมโอซิสสามารถตรวจพบการผกผันของเฮเทอโรไซกัสได้โดยลูปลักษณะเฉพาะด้วยความช่วยเหลือซึ่งการเสริมความสมบูรณ์ของบริเวณปกติและกลับด้านของสองคล้ายคลึงกัน หากมีครอสโอเวอร์เดี่ยวเกิดขึ้นในพื้นที่ผกผัน จะทำให้เกิดโครโมโซมที่ผิดปกติ: ศูนย์กลาง(มีสองเซนโทรเมียร์) และ ศูนย์กลาง(ไม่มีเซนโทรเมียร์) หากพื้นที่กลับหัวมีขอบเขตที่มีนัยสำคัญ การข้ามสองครั้งอาจเกิดขึ้นได้ ซึ่งเป็นผลมาจากผลิตภัณฑ์ที่มีชีวิตเกิดขึ้น ในกรณีที่มีการผกผันสองครั้งในบริเวณหนึ่งของโครโมโซม โดยทั่วไปการข้ามผ่านจะถูกระงับ ดังนั้นจึงเรียกว่า "ตัวยับยั้งครอสโอเวอร์" และถูกกำหนดด้วยตัวอักษร C คุณลักษณะของการผกผันนี้จะใช้เมื่อ การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมตัวอย่างเช่นเมื่อคำนึงถึงความถี่ของการกลายพันธุ์ (วิธีการบัญชีเชิงปริมาณของการกลายพันธุ์โดย G. Möller)

การจัดเรียงระหว่างโครโมโซมใหม่ - การโยกย้ายหากมีลักษณะของการแลกเปลี่ยนส่วนต่างๆ ระหว่างโครโมโซมที่ไม่คล้ายคลึงกันจะถูกเรียกว่า ซึ่งกันและกัน- หากการแตกหักส่งผลกระทบต่อโครโมโซมตัวหนึ่งและส่วนที่ขาดไปติดอยู่กับโครโมโซมอีกอันหนึ่ง ในกรณีนี้คือ - การโยกย้ายแบบไม่ตอบแทนกัน- โครโมโซมที่เกิดขึ้นจะทำงานได้ตามปกติในระหว่างการแบ่งเซลล์หากโครโมโซมแต่ละตัวมีหนึ่งเซนโทรเมียร์ Heterozygosity สำหรับการโยกย้ายเปลี่ยนแปลงกระบวนการผันคำกริยาในไมโอซิสอย่างมากเพราะว่า แรงดึงดูดที่คล้ายคลึงกันนั้นไม่ได้เกิดขึ้นจากโครโมโซมสองตัว แต่ด้วยสี่โครโมโซม แทนที่จะเป็นไบวาเลนต์ จะมีการสร้างรูปสี่เหลี่ยมจตุรัสซึ่งสามารถมีการกำหนดค่าที่แตกต่างกันในรูปแบบของกากบาท วงแหวน ฯลฯ การเบี่ยงเบนที่ไม่ถูกต้องมักนำไปสู่การก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์ที่ไม่สามารถมีชีวิตได้

ด้วยการโยกย้ายแบบโฮโมไซกัส โครโมโซมจะมีพฤติกรรมเหมือนโครโมโซมปกติและเกิดกลุ่มเชื่อมโยงใหม่ขึ้น หากพวกมันถูกเก็บรักษาไว้โดยการคัดเลือก เผ่าพันธุ์โครโมโซมใหม่ก็จะเกิดขึ้น ดังนั้นการโยกย้ายสามารถทำได้ ปัจจัยที่มีประสิทธิภาพ speciation ดังที่เกิดในสัตว์บางชนิด (แมงป่อง แมลงสาบ) และพืช (ลำโพง ดอกพีโอนี อีฟนิ่งพริมโรส) ในสายพันธุ์ Paeonia californica โครโมโซมทั้งหมดมีส่วนร่วมในกระบวนการโยกย้ายและในไมโอซิสจะเกิดความซับซ้อนของการผันคำกริยาเดี่ยว: โครโมโซม 5 คู่ก่อตัวเป็นวงแหวน (การผันคำกริยาจากต้นทางถึงปลาย)

สาเหตุของการกลายพันธุ์

การกลายพันธุ์แบ่งออกเป็น โดยธรรมชาติและ ชักนำ- การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติตลอดชีวิตของสิ่งมีชีวิตภายใต้สภาวะแวดล้อมปกติ โดยมีความถี่ประมาณหนึ่งนิวคลีโอไทด์ต่อการสร้างเซลล์

การกลายพันธุ์แบบเหนี่ยวนำคือการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในจีโนมที่เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากผลกระทบต่อการกลายพันธุ์บางอย่างในสภาวะเทียม (การทดลอง) หรือภายใต้ ผลข้างเคียงสิ่งแวดล้อม.

การกลายพันธุ์เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในระหว่างกระบวนการที่เกิดขึ้นในเซลล์ที่มีชีวิต กระบวนการหลักที่นำไปสู่การเกิดการกลายพันธุ์คือการจำลองดีเอ็นเอ ความผิดปกติของการซ่อมแซมดีเอ็นเอ และการรวมตัวกันใหม่ของยีน

ความสัมพันธ์ระหว่างการกลายพันธุ์และการจำลองดีเอ็นเอ

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกิดขึ้นเองหลายอย่างในนิวคลีโอไทด์ส่งผลให้เกิดการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการจำลองแบบ ตัวอย่างเช่น เนื่องจากการปนเปื้อนของไซโตซีนที่อยู่ตรงข้าม จึงสามารถรวมยูราซิลไว้ในสายโซ่ DNA ได้ (คู่ U-G ถูกสร้างขึ้นแทนที่จะเป็นคู่ C-G ที่เป็นที่ยอมรับ) ในระหว่างการจำลองดีเอ็นเอ ยูราซิลที่อยู่ตรงข้ามกันจะมีอะดีนีนรวมอยู่ในสายโซ่ใหม่ที่กำลังก่อตัว คู่รัก U-Aและในระหว่างการจำลองครั้งต่อไป จะถูกแทนที่ด้วย คู่รัก T-Aนั่นคือการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น (การแทนที่จุดของไพริมิดีนด้วยไพริมิดีนอื่นหรือพิวรีนด้วยพิวรีนอื่น)

ความสัมพันธ์ระหว่างการกลายพันธุ์และการรวมตัวกันใหม่ของ DNA

ในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการรวมตัวกันใหม่ การข้ามที่ไม่เท่ากันส่วนใหญ่มักนำไปสู่การกลายพันธุ์ มันมักจะเกิดขึ้นในกรณีที่มีสำเนาของยีนดั้งเดิมบนโครโมโซมซ้ำหลายชุดที่ยังคงลำดับนิวคลีโอไทด์ที่คล้ายกันไว้ อันเป็นผลมาจากการข้ามที่ไม่เท่ากัน การทำซ้ำเกิดขึ้นในโครโมโซมรีคอมบิแนนท์ตัวใดตัวหนึ่ง และการลบเกิดขึ้นในโครโมโซมอีกตัวหนึ่ง

ความสัมพันธ์ระหว่างการกลายพันธุ์และการซ่อมแซม DNA

ความเสียหายของ DNA ที่เกิดขึ้นเองนั้นเป็นเรื่องปกติและเกิดขึ้นในทุกเซลล์ เพื่อกำจัดผลที่ตามมาของความเสียหายดังกล่าว มีกลไกการซ่อมแซมพิเศษ (เช่น ส่วนที่ผิดพลาดของ DNA ถูกตัดออกและส่วนดั้งเดิมกลับคืนมา ณ ที่แห่งนี้) การกลายพันธุ์เกิดขึ้นเฉพาะเมื่อกลไกการซ่อมแซมด้วยเหตุผลบางประการไม่ทำงานหรือไม่สามารถรับมือกับการกำจัดความเสียหายได้ การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นในยีนที่เข้ารหัสโปรตีนที่รับผิดชอบในการซ่อมแซมสามารถนำไปสู่การเพิ่มขึ้นหลายเท่า (เอฟเฟกต์การกลายพันธุ์) หรือลดลง (เอฟเฟกต์การต่อต้านการกลายพันธุ์) ในความถี่ของการกลายพันธุ์ของยีนอื่น ๆ ดังนั้นการกลายพันธุ์ในยีนของเอนไซม์หลายชนิดของระบบการซ่อมแซมส่วนตัดตอนจึงนำไปสู่ เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วความถี่ของการกลายพันธุ์ทางร่างกายในมนุษย์ และในทางกลับกัน นำไปสู่การพัฒนาของเม็ดสี xeroderma และ เนื้องอกร้ายครอบคลุม

สารก่อกลายพันธุ์

มีปัจจัยที่สามารถเพิ่มความถี่ของการกลายพันธุ์ได้อย่างมาก - ปัจจัยก่อกลายพันธุ์ ซึ่งรวมถึง:

• สารก่อกลายพันธุ์ทางเคมี - สารที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์
• สารก่อกลายพันธุ์ทางกายภาพ - รังสีไอออไนซ์รวมถึงรังสีพื้นหลังตามธรรมชาติ, รังสีอัลตราไวโอเลต, อุณหภูมิสูงฯลฯ
• สารก่อกลายพันธุ์ทางชีวภาพ - ตัวอย่างเช่น retroviruses, retrotransposons

การจำแนกประเภทการกลายพันธุ์

มีการจำแนกประเภทของการกลายพันธุ์ตามเกณฑ์ต่างๆ โมลเลอร์เสนอให้แบ่งการกลายพันธุ์ตามลักษณะของการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของยีนออกเป็น ภาวะ hypomorphic(อัลลีลที่ถูกเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางเดียวกับอัลลีลประเภท wild; มีการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์โปรตีนน้อยกว่าเท่านั้น) สัณฐาน(ดูเหมือนกลายพันธุ์. การสูญเสียทั้งหมดการทำงานของยีน เช่น การกลายพันธุ์ สีขาวในแมลงหวี่) แอนติมอร์ฟิก(ลักษณะกลายพันธุ์เปลี่ยนไป เช่น สีของเมล็ดข้าวโพดเปลี่ยนจากสีม่วงเป็นสีน้ำตาล) และ นีโอมอร์ฟิก.

ในความทันสมัย วรรณกรรมการศึกษานอกจากนี้ยังใช้การจำแนกประเภทที่เป็นทางการมากขึ้น โดยขึ้นอยู่กับลักษณะของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแต่ละยีน โครโมโซม และจีโนมโดยรวม ภายในการจำแนกประเภทนี้ก็มี ประเภทต่อไปนี้การกลายพันธุ์:

• จีโนม;
• โครโมโซม;
• ทางพันธุกรรม.

ผลที่ตามมาของการกลายพันธุ์ของเซลล์และสิ่งมีชีวิต

การกลายพันธุ์ที่ทำให้การทำงานของเซลล์ลดลง สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์มักนำไปสู่การทำลายเซลล์ (โดยเฉพาะกับการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ - การตายของเซลล์) หากกลไกการป้องกันภายในและภายนอกเซลล์ไม่รู้จักการกลายพันธุ์และเซลล์เกิดการแบ่งตัว ยีนกลายพันธุ์จะถูกส่งต่อไปยังลูกหลานทั้งหมดของเซลล์ และบ่อยครั้งที่สุดนำไปสู่ความจริงที่ว่าเซลล์เหล่านี้ทั้งหมดเริ่มทำงานแตกต่างออกไป

นอกจากนี้ ความถี่ของการกลายพันธุ์ของยีนและบริเวณต่างๆ ภายในยีนหนึ่งจะแตกต่างกันไปตามธรรมชาติ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า สิ่งมีชีวิตที่สูงขึ้นใช้การกลายพันธุ์แบบ "กำหนดเป้าหมาย" (นั่นคือเกิดขึ้นในบางส่วนของ DNA) ในกลไกภูมิคุ้มกัน ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาทำให้เกิดโคลนลิมโฟไซต์ที่หลากหลายซึ่งส่งผลให้มีเซลล์ที่สามารถตอบสนองต่อภูมิคุ้มกันต่อโรคใหม่ที่ร่างกายไม่รู้จักอยู่เสมอ ลิมโฟไซต์ที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับการคัดเลือกเชิงบวก ซึ่งส่งผลให้เกิดความจำทางภูมิคุ้มกัน (ผลงานของยูริ ไชคอฟสกี้ยังพูดถึงการกลายพันธุ์โดยตรงประเภทอื่นๆ ด้วย)

ภายในกรอบการจำแนกประเภทอย่างเป็นทางการมีดังนี้:

การกลายพันธุ์ของจีโนม - การเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซม
การกลายพันธุ์ของโครโมโซม– การปรับโครงสร้างของโครโมโซมแต่ละตัว
การกลายพันธุ์ของยีน - และ/หรือลำดับ ส่วนประกอบยีน (นิวคลีโอไทด์) ในโครงสร้าง DNA ซึ่งผลที่ตามมาคือการเปลี่ยนแปลงปริมาณและคุณภาพของผลิตภัณฑ์โปรตีนที่เกี่ยวข้อง

การกลายพันธุ์ของยีนเกิดขึ้นโดยการแทนที่ การลบออก (การสูญเสีย) การโยกย้าย (การเคลื่อนไหว) การทำซ้ำ (สองเท่า) การผกผัน (การเปลี่ยนแปลง) ของนิวคลีโอไทด์ภายในแต่ละยีน ในกรณีที่เมื่อ เรากำลังพูดถึงเมื่อพูดถึงการเปลี่ยนแปลงภายในนิวคลีโอไทด์ จะใช้คำว่า การกลายพันธุ์แบบจุด

การเปลี่ยนแปลงของนิวคลีโอไทด์ดังกล่าวทำให้เกิดรหัสกลายพันธุ์สามรหัส:

ด้วยความหมายที่เปลี่ยนไป (การกลายพันธุ์แบบ missense) เมื่ออยู่ในโพลีเปปไทด์ที่ถูกเข้ารหัสโดยยีนนี้ กรดอะมิโนตัวหนึ่งจะถูกแทนที่ด้วยอีกตัวหนึ่ง
ที่มีความหมายไม่เปลี่ยนแปลง (การกลายพันธุ์ที่เป็นกลาง) - การแทนที่นิวคลีโอไทด์ไม่ได้มาพร้อมกับการแทนที่กรดอะมิโนและไม่มีผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนต่อโครงสร้างหรือการทำงานของโปรตีนที่เกี่ยวข้อง
ไร้ความหมาย (การกลายพันธุ์ที่ไร้สาระ) ซึ่งสามารถทำให้เกิดการสิ้นสุดของสายโซ่โพลีเปปไทด์และมีผลเสียหายมากที่สุด

การกลายพันธุ์ในส่วนต่างๆ ของยีน

หากเราพิจารณายีนจากตำแหน่งขององค์กรโครงสร้างและหน้าที่ การลบ การแทรก การทดแทน และการเคลื่อนไหวของนิวคลีโอไทด์ที่เกิดขึ้นในนั้นสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

1. การกลายพันธุ์ในบริเวณควบคุมของยีน (ในส่วนของโปรโมเตอร์และในบริเวณโพลิอะดีนิเลชั่น) ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณในผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องและแสดงให้เห็นทางคลินิกขึ้นอยู่กับระดับสูงสุดของโปรตีน แต่การทำงานของพวกมันยังคงรักษาไว้

2. การกลายพันธุ์ในบริเวณการเข้ารหัสของยีน:
ใน exons - ทำให้เกิดการสังเคราะห์โปรตีนก่อนเวลาอันควร;
ในอินตรอน - พวกเขาสามารถสร้างไซต์การประกบใหม่ ซึ่งท้ายที่สุดจะแทนที่ไซต์ดั้งเดิม (ปกติ)
ที่ไซต์ประกบกัน (ที่ทางแยกของเอ็กซอนและอินตรอน) - นำไปสู่การแปลโปรตีนไร้สาระ

เพื่อลดผลที่ตามมาจากความเสียหายประเภทนี้จึงมีกลไกการซ่อมแซมพิเศษ สาระสำคัญคือการลบส่วนที่ผิดพลาดของ DNA ออกแล้วจึงนำส่วนดั้งเดิมกลับคืนมา ณ ที่แห่งนี้ เฉพาะในกรณีที่กลไกการซ่อมแซมไม่ทำงานหรือไม่สามารถรับมือกับความเสียหายได้จึงเกิดการกลายพันธุ์

ยีนที่เป็นอันตรายเกิดขึ้นได้อย่างไร?

แม้ว่าคุณสมบัติหลักของยีนคือการคัดลอกตัวเองอย่างแม่นยำ เนื่องจากการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมหลายอย่างจากพ่อแม่สู่ลูกเกิดขึ้น คุณสมบัตินี้จึงไม่สมบูรณ์ ธรรมชาติของสารพันธุกรรมนั้นมีอยู่สองประการ ยีนยังมีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงและรับคุณสมบัติใหม่อีกด้วย การเปลี่ยนแปลงของยีนดังกล่าวเรียกว่าการกลายพันธุ์ และการกลายพันธุ์ของยีนเองที่สร้างความแปรปรวนที่จำเป็นสำหรับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตและความหลากหลายของรูปแบบชีวิต การกลายพันธุ์เกิดขึ้นในเซลล์ใดๆ ของร่างกาย แต่มีเพียงยีนจากเซลล์สืบพันธุ์เท่านั้นที่สามารถถ่ายทอดไปยังลูกหลานได้

สาเหตุของการกลายพันธุ์คือปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมหลายอย่างที่สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีปฏิสัมพันธ์กันตลอดชีวิตสามารถขัดขวางความเป็นระเบียบเรียบร้อยที่เข้มงวดของกระบวนการสร้างยีนและโครโมโซมโดยรวมด้วยตนเอง ซึ่งนำไปสู่ข้อผิดพลาดในการถ่ายทอดทางพันธุกรรม การทดลองที่จัดตั้งขึ้น ปัจจัยต่อไปนี้ทำให้เกิดการกลายพันธุ์: รังสีไอออไนซ์ สารเคมีและอุณหภูมิสูง เห็นได้ชัดว่ามีปัจจัยเหล่านี้ทั้งหมดอยู่ใน สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติการอยู่อาศัยของมนุษย์ (เช่น รังสีพื้นหลังตามธรรมชาติ รังสีคอสมิก) การกลายพันธุ์เกิดขึ้นมาโดยตลอดในฐานะปรากฏการณ์ทางธรรมชาติทั่วไป

เนื่องจากข้อผิดพลาดโดยพื้นฐานในการถ่ายทอดสารพันธุกรรม การกลายพันธุ์จึงเกิดขึ้นแบบสุ่มและไม่มีทิศทางโดยตรง กล่าวคือ การกลายพันธุ์มีทั้งประโยชน์และโทษ และค่อนข้างเป็นกลางต่อร่างกาย

การกลายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์ได้รับการแก้ไขในระหว่างการวิวัฒนาการและสร้างพื้นฐานสำหรับการพัฒนาที่ก้าวหน้าของชีวิตบนโลก ในขณะที่การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายซึ่งลดความสามารถในการมีชีวิตลง ก็เป็นอีกด้านหนึ่งของเหรียญ พวกมันรองรับโรคทางพันธุกรรมในทุกความหลากหลาย

การกลายพันธุ์มีสองประเภท:

• พันธุกรรม (ในระดับโมเลกุล)
• และโครโมโซม (การเปลี่ยนจำนวนหรือโครงสร้างของโครโมโซมเป็น ระดับเซลล์)

ทั้งสองอย่างอาจเกิดจากปัจจัยเดียวกัน

การกลายพันธุ์เกิดขึ้นบ่อยแค่ไหน?
การปรากฏตัวของเด็กป่วยมักเกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ครั้งใหม่หรือไม่?

หากการกลายพันธุ์เกิดขึ้นบ่อยเกินไป ความแปรปรวนในธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตก็จะอยู่เหนือพันธุกรรม และไม่มีรูปแบบชีวิตที่มั่นคง ตรรกะบอกชัดเจนว่าการกลายพันธุ์เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นได้ยาก อย่างน้อยก็หายากกว่าความเป็นไปได้ที่จะรักษาคุณสมบัติของยีนเมื่อถ่ายทอดจากพ่อแม่สู่ลูก

ความถี่ที่แท้จริงของการกลายพันธุ์ของยีนมนุษย์แต่ละคนมีค่าเฉลี่ยตั้งแต่ 1:105 ถึง 1:108 ซึ่งหมายความว่าประมาณหนึ่งในล้านเซลล์สืบพันธุ์มีการกลายพันธุ์ใหม่ในแต่ละรุ่น หรืออีกนัยหนึ่ง แม้ว่านี่จะเป็นการทำให้ง่ายขึ้น แต่เราสามารถพูดได้ว่าทุกๆ ล้านกรณีของการถ่ายทอดยีนแบบปกติ จะมีกรณีของการกลายพันธุ์เกิดขึ้นหนึ่งกรณี ข้อเท็จจริงที่สำคัญก็คือ เมื่อมันเกิดขึ้นแล้ว การกลายพันธุ์ครั้งใหม่นี้สามารถถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อ ๆ ไปได้ ซึ่งได้รับการแก้ไขโดยกลไกของการสืบทอด เนื่องจากการกลายพันธุ์แบบย้อนกลับที่ทำให้ยีนกลับสู่สถานะดั้งเดิมนั้นหาได้ยากเช่นเดียวกัน

ในประชากร อัตราส่วนของจำนวนมนุษย์กลายพันธุ์และผู้ที่ได้รับยีนที่เป็นอันตรายจากพ่อแม่ (ผู้แยกส่วน) ในผู้ป่วยทั้งหมดขึ้นอยู่กับประเภทของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและความสามารถในการทิ้งลูกหลาน ในโรคถอยแบบคลาสสิก การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายสามารถถ่ายทอดโดยไม่มีใครสังเกตเห็นผ่านทางพาหะที่มีสุขภาพดีหลายรุ่น จนกระทั่งพาหะที่มียีนที่เป็นอันตรายเดียวกัน 2 ตัวแต่งงานกัน และเกือบทุกกรณีการเกิดของเด็กที่ป่วยจะเกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม และไม่เกี่ยวข้องกับ การกลายพันธุ์ใหม่

ในโรคเด่น สัดส่วนของการกลายพันธุ์จะสัมพันธ์กันแบบผกผัน ภาวะเจริญพันธุ์ป่วย. เห็นได้ชัดว่าเมื่อโรคหนึ่งนำไปสู่การเสียชีวิตก่อนวัยอันควรหรือผู้ป่วยไม่สามารถมีบุตรได้ การถ่ายทอดโรคจากพ่อแม่ก็เป็นไปไม่ได้ หากโรคนี้ไม่ส่งผลกระทบต่ออายุขัยหรือความสามารถในการมีลูก ในทางกลับกัน กรณีที่สืบทอดมาจะมีอิทธิพลเหนือกว่า และการกลายพันธุ์ใหม่จะพบได้ยากเมื่อเปรียบเทียบ

ตัวอย่างเช่นด้วยรูปแบบหนึ่งของคนแคระ (เด่น achondroplasia) ตามสังคมและ เหตุผลทางชีววิทยาอัตราการสืบพันธุ์ของดาวแคระต่ำกว่าค่าเฉลี่ยอย่างมาก โดยประชากรกลุ่มนี้มีบุตรน้อยกว่ากลุ่มอื่นๆ ประมาณ 5 เท่า หากเราใช้ปัจจัยการสืบพันธุ์โดยเฉลี่ยตามปกติเท่ากับ 1 ดังนั้นสำหรับคนแคระก็จะเท่ากับ 0.2 ซึ่งหมายความว่า 80% ของผู้ป่วยในแต่ละรุ่นเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ครั้งใหม่ และมีผู้ป่วยเพียง 20% เท่านั้นที่สืบทอดภาวะแคระแกร็นจากพ่อแม่

ในโรคทางพันธุกรรมที่เกี่ยวพันทางพันธุกรรมกับเพศ สัดส่วนของการกลายพันธุ์ในเด็กผู้ชายและผู้ชายที่ป่วยก็ขึ้นอยู่กับความสามารถในการเจริญพันธุ์ของผู้ป่วยด้วย แต่ในกรณีนี้ การสืบทอดจากมารดาจะมีอิทธิพลเหนือกว่าเสมอ แม้แต่ในโรคที่ผู้ป่วยไม่ได้ละทิ้งลูกหลาน เลย สัดส่วนสูงสุดของการกลายพันธุ์ใหม่ในโรคร้ายแรงดังกล่าวจะต้องไม่เกิน 1/3 ของกรณี เนื่องจากผู้ชายคิดเป็นสัดส่วนหนึ่งในสามของโครโมโซม X ของประชากรทั้งหมด และสองในสามเกิดขึ้นในผู้หญิงซึ่งตามกฎแล้ว มีสุขภาพแข็งแรง

ฉันสามารถมีลูกที่มีการกลายพันธุ์ได้หรือไม่ หากได้รับรังสีในปริมาณที่เพิ่มขึ้น?

ผลกระทบด้านลบจากมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ทั้งสารเคมีและกัมมันตภาพรังสี เป็นปัญหาแห่งศตวรรษ นักพันธุศาสตร์พบปัญหานี้ไม่บ่อยเท่าที่เราต้องการในประเด็นต่างๆ มากมาย: ตั้งแต่อันตรายจากการทำงานไปจนถึงการเสื่อมสภาพ สถานการณ์ทางนิเวศวิทยาอันเป็นผลมาจากอุบัติเหตุที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ และความกังวลของผู้คนที่รอดชีวิตจากโศกนาฏกรรมเชอร์โนบิลก็เป็นเรื่องที่เข้าใจได้

ผลที่ตามมาทางพันธุกรรมของมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมนั้นสัมพันธ์กับความถี่ของการกลายพันธุ์ที่เพิ่มขึ้น รวมถึงการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตราย ซึ่งนำไปสู่โรคทางพันธุกรรม อย่างไรก็ตาม โชคดีที่ผลที่ตามมาเหล่านี้ไม่ได้ร้ายแรงถึงขนาดพูดถึงอันตรายของการเสื่อมถอยทางพันธุกรรมของมนุษยชาติ อย่างน้อยบน เวทีที่ทันสมัย- นอกจากนี้ หากเราพิจารณาปัญหาที่เกี่ยวข้องกับบุคคลและครอบครัวโดยเฉพาะ เราก็สามารถพูดได้อย่างมั่นใจว่าความเสี่ยงของการมีบุตรที่ป่วยเนื่องจากรังสีหรือผลกระทบที่เป็นอันตรายอื่น ๆ อันเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์นั้นไม่เคยสูงเลย

แม้ว่าความถี่ของการกลายพันธุ์จะเพิ่มขึ้น แต่ก็ไม่ได้เกินหนึ่งในสิบหรือร้อยเปอร์เซ็นต์ด้วยซ้ำ ไม่ว่าในกรณีใด บุคคลใดก็ตาม แม้แต่ผู้ที่สัมผัสกับผลกระทบที่ชัดเจนของปัจจัยก่อกลายพันธุ์ ย่อมมีความเสี่ยง ผลกระทบด้านลบสำหรับลูกหลานนั้นน้อยกว่าความเสี่ยงทางพันธุกรรมที่มีอยู่ในทุกคนที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งยีนทางพยาธิวิทยาที่สืบทอดมาจากบรรพบุรุษ

นอกจากนี้การกลายพันธุ์บางอย่างไม่ได้นำไปสู่การสำแดงทันทีในรูปแบบของโรค ในหลายกรณี แม้ว่าเด็กจะได้รับการกลายพันธุ์ครั้งใหม่จากพ่อแม่คนใดคนหนึ่ง เขาก็จะมีสุขภาพแข็งแรงสมบูรณ์ตั้งแต่เกิด ท้ายที่สุดแล้ว ส่วนสำคัญของการกลายพันธุ์นั้นเป็นแบบถอยนั่นคือพวกมันไม่แสดงออกมา ผลกระทบที่เป็นอันตรายจากผู้ให้บริการ และในทางปฏิบัติแล้ว ไม่มีทางที่เด็กจะได้รับการกลายพันธุ์ใหม่แบบเดียวกันจากทั้งพ่อและแม่ เนื่องจากยีนปกติของทั้งพ่อและแม่ ความน่าจะเป็น กรณีที่คล้ายกันมีขนาดเล็กมากจนประชากรทั้งหมดของโลกไม่เพียงพอที่จะตระหนักถึงมัน

จากนี้ไปการเกิดการกลายพันธุ์ซ้ำ ๆ ในครอบครัวเดียวกันนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย ดังนั้นหากพ่อแม่ที่มีสุขภาพแข็งแรงมีลูกที่ป่วยและมีการกลายพันธุ์ที่โดดเด่น ลูกคนอื่นๆ ของพวกเขา ซึ่งก็คือพี่น้องของผู้ป่วยก็ควรมีสุขภาพแข็งแรง อย่างไรก็ตามสำหรับลูกหลานของเด็กที่ป่วยความเสี่ยงในการถ่ายทอดโรคจะอยู่ที่ 50% ตามกฎคลาสสิก

มีการเบี่ยงเบนจาก กฎปกติมรดกและเกี่ยวข้องกับอะไร?

ใช่ มี. เป็นข้อยกเว้น - บางครั้งเกิดจากการหายากเช่นรูปร่างหน้าตาของผู้หญิงที่เป็นโรคฮีโมฟีเลีย สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นบ่อยกว่า แต่ไม่ว่าในกรณีใด การเบี่ยงเบนนั้นเกิดจากความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนและมากมายระหว่างยีนในร่างกายและปฏิสัมพันธ์ของพวกมันกับสิ่งแวดล้อม ในความเป็นจริง ข้อยกเว้นสะท้อนถึงกฎพื้นฐานทางพันธุศาสตร์ที่เหมือนกัน แต่อยู่ในระดับที่ซับซ้อนกว่า

ตัวอย่างเช่น โรคที่สืบทอดมาส่วนใหญ่มีลักษณะเฉพาะด้วยความแปรปรวนอย่างมากในความรุนแรง จนถึงจุดที่บางครั้งอาการของโรคในพาหะของยีนทางพยาธิวิทยาอาจหายไปโดยสิ้นเชิง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการแทรกซึมของยีนที่ไม่สมบูรณ์ ดังนั้นในสายเลือดของครอบครัวที่มีโรคเด่นบางครั้งเรียกว่าการข้ามรุ่นเมื่อพาหะของยีนที่รู้จักซึ่งมีทั้งบรรพบุรุษที่ป่วยและลูกหลานที่ป่วยนั้นมีสุขภาพดีในทางปฏิบัติ

ในบางกรณี การตรวจสอบพาหะดังกล่าวอย่างละเอียดถี่ถ้วนมากขึ้น จะเผยให้เห็นถึงอาการที่แม้จะเพียงเล็กน้อย แต่ก็ถูกลบออกไป แต่ค่อนข้างชัดเจน แต่มันก็เกิดขึ้นเช่นกันว่าวิธีการที่เรากำจัดล้มเหลวในการตรวจจับอาการใด ๆ ของยีนทางพยาธิวิทยาแม้ว่าจะมีหลักฐานทางพันธุกรรมที่ชัดเจนว่าบุคคลใดบุคคลหนึ่งมีก็ตาม

สาเหตุของปรากฏการณ์นี้ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ มีความเชื่อกันว่า ผลร้ายยีนกลายพันธุ์สามารถดัดแปลงและชดเชยได้ด้วยยีนอื่นหรือปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม แต่กลไกเฉพาะของการปรับเปลี่ยนและการชดเชยในโรคบางชนิดยังไม่ชัดเจน

นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นว่าในบางครอบครัวโรคด้อยถูกส่งติดต่อกันหลายชั่วอายุคนจนสับสนกับโรคเด่นได้ หากผู้ป่วยแต่งงานกับผู้เป็นพาหะของยีนสำหรับโรคเดียวกัน ลูกครึ่งหนึ่งของพวกเขาก็จะได้รับยีน "สองเท่า" ซึ่งเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับโรคที่จะแสดงออก สิ่งเดียวกันนี้สามารถเกิดขึ้นได้ในรุ่นต่อๆ ไป แม้ว่า "การทุจริต" ดังกล่าวจะเกิดขึ้นเฉพาะในการแต่งงานในตระกูลเดียวกันหลายครั้งเท่านั้น

ท้ายที่สุด การแบ่งลักษณะออกเป็นลักษณะเด่นและลักษณะด้อยนั้นไม่สมบูรณ์ บางครั้งการแบ่งส่วนนี้ก็เป็นไปตามอำเภอใจ ยีนชนิดเดียวกันถือได้ว่ามีความโดดเด่นในบางกรณี และยีนด้อยในยีนอื่นๆ

เมื่อใช้วิธีการวิจัยที่ละเอียดอ่อน มักจะเป็นไปได้ที่จะรับรู้ถึงผลกระทบของยีนด้อยในสถานะเฮเทอโรไซกัส แม้จะอยู่ในพาหะที่มีสุขภาพดีอย่างสมบูรณ์ก็ตาม ตัวอย่างเช่นยีนฮีโมโกลบินเซลล์รูปเคียวในสถานะเฮเทอโรไซกัสทำให้เกิดเซลล์เม็ดเลือดแดงรูปเคียวซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ แต่ในสถานะโฮโมไซกัสจะนำไปสู่โรคร้ายแรง - โรคโลหิตจางชนิดเคียว

ความแตกต่างระหว่างการกลายพันธุ์ของยีนและโครโมโซมคืออะไร
โรคโครโมโซมคืออะไร?

โครโมโซมเป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรมในระดับเซลล์ที่ซับซ้อนมากขึ้นขององค์กร โรคทางพันธุกรรมอาจเกิดจากความบกพร่องของโครโมโซมที่เกิดขึ้นระหว่างการสร้างเซลล์สืบพันธุ์

โครโมโซมแต่ละตัวมีชุดยีนของตัวเอง ซึ่งอยู่ในลำดับเชิงเส้นที่เข้มงวด กล่าวคือ ยีนบางตัวไม่เพียงแต่อยู่ในโครโมโซมเดียวกันสำหรับทุกคน แต่ยังอยู่ในส่วนเดียวกันของโครโมโซมเหล่านี้ด้วย

เซลล์ปกติของร่างกายมีจำนวนโครโมโซมคู่ที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด (ดังนั้นการจับคู่ของยีนที่พวกมันมีอยู่) ในมนุษย์ ในแต่ละเซลล์ ยกเว้นเซลล์เพศ มีโครโมโซม 23 คู่ (46) เซลล์เพศ (ไข่และอสุจิ) ประกอบด้วยโครโมโซมที่ไม่ได้จับคู่ 23 แท่ง ซึ่งเป็นโครโมโซมและยีนชุดเดียว เนื่องจากโครโมโซมที่จับคู่แยกจากกันในระหว่างกระบวนการ การแบ่งเซลล์- ในระหว่างการปฏิสนธิ เมื่อสเปิร์มและไข่ผสานกัน ทารกในครรภ์ซึ่งเป็นเอ็มบริโอจะพัฒนาจากเซลล์เดียว (ขณะนี้มีโครโมโซมและยีนครบชุดสองชุด)

แต่บางครั้งการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์ก็เกิดขึ้นพร้อมกับ "ข้อผิดพลาด" ของโครโมโซม สิ่งเหล่านี้คือการกลายพันธุ์ที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงจำนวนหรือโครงสร้างของโครโมโซมในเซลล์ นี่คือสาเหตุที่ไข่ที่ปฏิสนธิอาจมีวัสดุโครโมโซมเกินหรือขาดเมื่อเทียบกับปกติ เห็นได้ชัดว่าความไม่สมดุลของโครโมโซมนำไปสู่ การละเมิดอย่างร้ายแรงพัฒนาการของทารกในครรภ์ สิ่งนี้แสดงออกมาในรูปแบบของการแท้งบุตรและการคลอดบุตรเอง โรคทางพันธุกรรม และกลุ่มอาการที่เรียกว่าโครโมโซม

ที่สุด ตัวอย่างที่มีชื่อเสียง โรคโครโมโซมคือโรคดาวน์ (trisomy - การปรากฏตัวของโครโมโซมที่ 21 พิเศษ) อาการของโรคนี้สามารถระบุได้ง่ายจากรูปร่างหน้าตาของเด็ก ซึ่งรวมถึงรอยพับของผิวหนังที่มุมด้านในของดวงตา ซึ่งทำให้ใบหน้ามีลักษณะมองโกลอยด์ ลิ้นใหญ่ นิ้วสั้นและหนา เมื่อตรวจดูอย่างระมัดระวัง เด็กดังกล่าวยังมีความบกพร่องทางหัวใจ การมองเห็นและการได้ยินบกพร่อง และภาวะปัญญาอ่อน .

โชคดีที่โอกาสที่จะเป็นโรคนี้และความผิดปกติของโครโมโซมอื่นๆ ที่เกิดขึ้นในครอบครัวนั้นต่ำ โดยส่วนใหญ่แล้วความผิดปกติเหล่านี้เกิดจากการกลายพันธุ์แบบสุ่ม นอกจากนี้ยังเป็นที่ทราบกันว่าการกลายพันธุ์ของโครโมโซมแบบสุ่มเกิดขึ้นบ่อยกว่าเมื่อสิ้นสุดระยะเวลาการคลอดบุตร

ดังนั้นเมื่ออายุของคุณแม่เพิ่มมากขึ้น โอกาสที่โครโมโซมจะผิดพลาดในระหว่างการสุกของไข่ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังนั้น ผู้หญิงดังกล่าวจึงมีความเสี่ยงที่จะมีบุตรที่มีความผิดปกติของโครโมโซมเพิ่มขึ้น หากอุบัติการณ์โดยรวมของดาวน์ซินโดรมในเด็กแรกเกิดทั้งหมดอยู่ที่ประมาณ 1:650 ดังนั้นสำหรับลูกหลานของมารดายังสาว (อายุ 25 ปีขึ้นไป) จะต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (น้อยกว่า 1:1,000) ความเสี่ยงส่วนบุคคลจะถึงระดับเฉลี่ยเมื่ออายุ 30 ปี และสูงขึ้นเมื่ออายุ 38 - 0.5% (1:200) และเมื่ออายุ 39 - 1% (1:100) และเมื่ออายุ 39 - 1% (1:100) และเมื่ออายุ 30 ปี มากกว่า 40 จะเพิ่มขึ้นเป็น 2- 3%

อาจจะมี คนที่มีสุขภาพดีมีความผิดปกติของโครโมโซม?

ใช่ สามารถทำได้ด้วยการกลายพันธุ์ของโครโมโซมบางประเภท ในเมื่อไม่ใช่ตัวเลข แต่เป็นโครงสร้างของโครโมโซมที่เปลี่ยนแปลง ความจริงก็คือการจัดเรียงโครงสร้างใหม่ในช่วงเริ่มต้นของการปรากฏตัวของพวกเขาอาจมีความสมดุล - ไม่ได้มาพร้อมกับวัสดุโครโมโซมที่มากเกินไปหรือขาด

ตัวอย่างเช่น โครโมโซมที่ไม่ได้จับคู่สองตัวสามารถแลกเปลี่ยนส่วนของพวกมันที่มียีนต่างกันได้ หากในระหว่างที่โครโมโซมแตก ซึ่งบางครั้งสังเกตได้ในระหว่างการแบ่งเซลล์ ปลายของพวกมันจะเหนียวและเกาะติดกันกับชิ้นส่วนอิสระของโครโมโซมอื่น ๆ ผลจากการแลกเปลี่ยน (การโยกย้าย) ดังกล่าว ทำให้จำนวนโครโมโซมในเซลล์ยังคงอยู่ แต่นี่คือวิธีที่โครโมโซมใหม่เกิดขึ้นซึ่งหลักการจับคู่ยีนที่เข้มงวดถูกละเมิด

การโยกย้ายอีกประเภทหนึ่งคือการติดกาวโครโมโซมสองตัวเกือบทั้งหมดโดยมีปลาย "เหนียว" ส่งผลให้ จำนวนทั้งหมดโครโมโซมจะลดลงหนึ่งอัน แม้ว่าจะไม่สูญเสียวัสดุโครโมโซมเกิดขึ้นก็ตาม บุคคลที่เป็นพาหะของการโยกย้ายดังกล่าวมีสุขภาพแข็งแรงอย่างสมบูรณ์ แต่การจัดเรียงโครงสร้างที่สมดุลใหม่ที่เขามีอยู่นั้นไม่ใช่เรื่องบังเอิญอีกต่อไป แต่ค่อนข้างจะนำไปสู่ความไม่สมดุลของโครโมโซมในลูกหลานของเขาโดยธรรมชาติ เนื่องจากเป็นส่วนสำคัญของเซลล์สืบพันธุ์ของพาหะของการโยกย้ายดังกล่าว มีวัสดุโครโมโซมมากเกินไปหรือในทางกลับกันไม่เพียงพอ

บางครั้งผู้ให้บริการดังกล่าวไม่สามารถมีลูกที่มีสุขภาพดีได้เลย (แม้ว่า สถานการณ์ที่คล้ายกันหายากมาก) ตัวอย่างเช่นในพาหะของความผิดปกติของโครโมโซมที่คล้ายกัน - การโยกย้ายระหว่างสองคน โครโมโซมที่เหมือนกัน(เช่นการหลอมรวมปลายคู่ที่ 21 เดียวกัน) ไข่หรือสเปิร์ม 50% (ขึ้นอยู่กับเพศของพาหะ) มีโครโมโซม 23 แท่ง รวมทั้งโครโมโซมคู่ด้วย และอีก 50% ที่เหลือมีโครโมโซม 1 แท่งน้อยกว่าที่คาดไว้ . ในระหว่างการปฏิสนธิ เซลล์ที่มีโครโมโซมคู่จะได้รับโครโมโซมที่ 21 อีกอันหนึ่ง ส่งผลให้เด็กที่เป็นดาวน์ซินโดรมเกิด เซลล์ที่ขาดโครโมโซมที่ 21 ในระหว่างการปฏิสนธิจะทำให้ทารกในครรภ์ไม่สามารถมีชีวิตได้ ซึ่งจะยุติลงเองในช่วงครึ่งแรกของการตั้งครรภ์

ผู้ให้บริการของการโยกย้ายประเภทอื่นสามารถมีลูกหลานที่มีสุขภาพดีได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม มีความเสี่ยงที่โครโมโซมไม่สมดุล ซึ่งนำไปสู่พัฒนาการทางพยาธิสภาพที่รุนแรงในลูกหลาน ความเสี่ยงต่อลูกหลานของพาหะของการจัดเรียงโครงสร้างใหม่นี้สูงกว่าความเสี่ยงของความผิดปกติของโครโมโซมอันเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ใหม่แบบสุ่ม

นอกจากการโยกย้ายแล้ว ยังมีการจัดเรียงโครโมโซมเชิงโครงสร้างของโครโมโซมประเภทอื่นที่นำไปสู่การคล้ายกัน ผลกระทบด้านลบ- โชคดีที่การถ่ายทอดความผิดปกติของโครโมโซมที่มีความเสี่ยงสูงต่อพยาธิวิทยานั้นพบได้น้อยกว่าในชีวิตมากกว่าการกลายพันธุ์ของโครโมโซมแบบสุ่ม อัตราส่วนของผู้ป่วยโรคโครโมโซมในรูปแบบกลายพันธุ์และรูปแบบทางพันธุกรรมอยู่ที่ประมาณ 95% และ 5% ตามลำดับ

รู้จักโรคทางพันธุกรรมกี่โรคแล้ว?
จำนวนพวกมันเพิ่มขึ้นหรือลดลงในประวัติศาสตร์ของมนุษย์หรือไม่?

ตามแนวคิดทางชีววิทยาทั่วไป เราคาดว่าจำนวนโครโมโซมในร่างกายจะมีความสอดคล้องกันโดยประมาณกับจำนวนโรคของโครโมโซม (และระหว่างจำนวนยีนและโรคของยีนในทำนองเดียวกัน) อันที่จริงในปัจจุบันเราทราบถึงความผิดปกติของโครโมโซมหลายสิบรายการที่มีลักษณะเฉพาะ อาการทางคลินิก(ซึ่งจริงๆ แล้วเกินจำนวนโครโมโซมเพราะต่างกันในเชิงปริมาณและ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโครโมโซมเดียวกันทำให้เกิดโรคต่างกัน)

จำนวนโรคที่ทราบซึ่งเกิดจากการกลายพันธุ์ของยีนเดี่ยว (ในระดับโมเลกุล) มีขนาดใหญ่กว่ามากและเกินกว่าปี 2000 มีการประมาณกันว่าจำนวนยีนในโครโมโซมของมนุษย์ทั้งหมดนั้นมากกว่ามาก หลายแห่งไม่ซ้ำกันเนื่องจากมีการนำเสนอในรูปแบบของสำเนาซ้ำหลายชุดบนโครโมโซมที่ต่างกัน นอกจากนี้ การกลายพันธุ์จำนวนมากอาจไม่แสดงตนว่าเป็นโรค แต่นำไปสู่การตายของตัวอ่อนในครรภ์ ดังนั้นจำนวนโรคของยีนจึงประมาณสอดคล้องกับโครงสร้างทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต

ด้วยการพัฒนาการวิจัยทางพันธุกรรมทางการแพทย์ทั่วโลก จำนวนโรคทางพันธุกรรมที่เป็นที่รู้จักก็ค่อยๆ เพิ่มขึ้น และหลายโรคซึ่งกลายเป็นคลาสสิกเป็นที่รู้จักของผู้คนมาเป็นเวลานาน ขณะนี้ในวรรณคดีทางพันธุกรรมมีการตีพิมพ์อย่างแปลกประหลาดเกี่ยวกับกรณีใหม่และรูปแบบของโรคและกลุ่มอาการทางพันธุกรรมซึ่งหลายแห่งมักตั้งชื่อตามผู้ค้นพบ

ทุก ๆ สองสามปี Victor McKusick นักพันธุศาสตร์ชาวอเมริกันผู้โด่งดังจะตีพิมพ์แคตตาล็อกเกี่ยวกับลักษณะทางพันธุกรรมและโรคของมนุษย์ซึ่งรวบรวมบนพื้นฐานของการวิเคราะห์คอมพิวเตอร์ของข้อมูลวรรณกรรมโลก และในแต่ละครั้งแต่ละฉบับต่อๆ ไปก็มีความแตกต่างจากครั้งก่อนด้วยจำนวนโรคดังกล่าวเพิ่มมากขึ้น เห็นได้ชัดว่าแนวโน้มนี้จะดำเนินต่อไป แต่สะท้อนถึงการปรับปรุงการรับรู้โรคทางพันธุกรรมและการเอาใจใส่โรคเหล่านี้อย่างระมัดระวังมากขึ้น แทนที่จะเพิ่มจำนวนอย่างแท้จริงในกระบวนการวิวัฒนาการ