Sedmica 10

Question 1

Mutacije?

Answer 1

Glavni su izvor genetičkih promjena u populacijama šumskog drveća i osiguravaju nastanak novog, izmijenjenog genetičkog materijala, koji je prihvaćen ili odbačen prilikom prirodne selekcije, u skladu sa okolišnim uslovima u određenom vremenskog periodu.
Pojam se ne odnosi samo na promjenu u genetičkom materijalu nego i na proces koji je doveo do te promjene.
Jedinka sa novnastalim fenotipom naziva se mutant.
U širem smislu mutacije su sve brze i nekontrolisane promjene genotipa koje nisu objašnjene rekombinacijom i varijabilnošću roditeljskog genetičkog materijala.
Te promjene genotipa obuhvataju promjenu u broju hromosoma (euploidije ili aneuploidije), promjene u strukturi hromosoma (hromosomska aberacija) i promjene pojedinih gena ili tačkaste mutacije.
Dijele se na recesivne i dominantne.

Question 2

Klasifikacija mutacija?

Answer 2

Ako se posmatra prema veličini genetičkog materijala koja je obuhvaćena mutacijom imamo genske (tačkaste mutacije), hromosomske i genomske mutacije.
Moguće su i male unutrašnje delecije, insercije, translokacije, inverzije…
Hromosomskim i genomskim mutacijama su zahvaćeni veći dijelovi nasljednog materijala, tj hromosoma ili čak cijeli hromosomski komplet.

Question 3

Klasifikacija mutacija prema uzroku nastajanja?

Answer 3

Imamo spontane i inducirane.
Spontane nastaju bez poznatog razloga, uzrok može bii inherentna metabolička nestabilnost, tj greška pri udvostručivanju DNK ili djelovanje mutacijskih agensa iz okoline ili tautomerne promjene na nukleotidima. Većinu njih uvjetuju inducirani hemijski i fizički agensi. Dešavaju se vrlo rijetko.
Inducirane mutacije nastaju kao posljedica djelovanja različitih mutacijskih agensa poput ionizirajućeg i UV zračenja, teških soli, visokih i niskih temperatura…
Genetička toksikologija je grana genetika koja određuje mehanizme i posljedice djelovanja fizičkih, hemijskih i bioloških mutacijskih agensa na genetički sistem sa procjenom rizika za iduće generacije.

Question 4

Klasifikacija mutacija prema uticaju na životnu sposobnost i prenos na potomstvo?

Answer 4

Uticaj mutacija na varijabilnost ili životnu sposobnost može se podijeliti na letalne mutacije (posljedica smrt jedinke), semiletalne mutacije (visoka smrtnost jedinki nastalih mutacijom uz mogućnost prenošenja genetičke informacije) i subvitalne (smrtnost jedinke relativno malena, ali preživljavanje nije 100% naspram divljeg tipa).
Imamo zigotne mutacije koje zahvate cijelu jedinku i kasnije se mogu prenijeti na iduću generaciju.

Question 5

Genske mutacije?

Answer 5

Hemijskim analizama izračunan je nivo tj učestalost pojavljivanja mutacija nastalih prilikom ugradnje nukleotida u molekulu DNK tokom procesa udvostručavanja, a iznosi oko (10 na -5).
Genske su mutacije promjene genskog materijala koje nastaju unutar jednog gena. Promjene mogu zahvatiti samo jedan nukleotidni par ili nekoliko njih što uzrokuje promjene redoslijeda purinskih i pririmidinskih baza u polinukleotidnom lancu. To su promjene u nukleotidnim sekvencama DNK unutar gena.
Gene u kojima su se takve promjene dogodile nazivamo mutiranim genima ili mutiranim alelima.
Genske su mutacije većinom recesivne i dijele se na bazne supstitucije (zamjena dušične baze polinukleotidnog lanca nekom drugom bazom), adicije i delecije.

Question 6

Podjela genskih mutacija?

Answer 6

Tranzicije i transverzije su mutacije na nivou DNA, izravna su posljedica baznih supstitucija mutacije na nivou proteina.
Mutacije na nivou proteina mogu biti istoznačne neutrlne, krivosmislene i besmislene.
U istoznačnim mutacijama mutirani kodon kodira istu aminokiselinu, ona ostaje na istome mjestu u polipeptidnom lancu a građa i funkcija proteina ostaju nepromjenjeni.
U neutralnim mutacijama mutirani kodon kodira različitu aminokiselinu, dolazi do promjene u građi proteina bez promjene funkcije proteina.
U krivosmislenim mutacijama mutirani kodon mutira različitu aminokiselinu, pa se mijenjaju građa i funkcija proteina.
U besmislenim mutacijama dolazi do mutacija kodona za aminokiselinu u stop kodon, što dovodi do skraćivanja polipeptidnog lanca.

Question 7

Adicije i delecije?

Answer 7

Adicije ili insercije su genske mutacije u kojima dolazi do umetanja jednog ili više nukleotida u polinukleotidni lanac.
Delecije su genske mutacije u kojima dolazi do brisanja jednoga ili više nukleotida iz polinukleotidnog lanca.
Adicijom ili delecijom jednoga ili više nukleotica nastaje pomaj okvira čitanja genetičke upute te se takve mutacije nazivaju frameshift mutacije.
Frameshift mutacije su teški oblik mutacije jer mijenjanjem okvira čitanja nastaje disfunkcionalni protein.

Question 8

Fenotipski učinak genskih mutacija?

Answer 8

Mutacije na fenotipu mogu se očitavati u rasponu od vrlo malih promjena (na biohemijskom ili molekularnom nivou) do vrlo velikih promjena na morfološkoj razini, vrlo često popraćenih subletalnim ili letalnim ishodom.

Question 9

Tihe mutacije? Semiletalne mutacije?

Answer 9

Zbog izrođenosti genskog koda neke se promjene među nukleotidnim parovima ne mogu primijetiti na dijelu aminokiselina i u blejančevina, pa su tada u pitanju tihe mutacije.
Semiletalne mutcije su mutacije koje u određenim, izmjenjenim uslovima sredine dovode do letalnog ishoda, a u normalnim uslovima nemaju važnijeg uticaja.

Question 10

Mehanizam nastajanja mutacija na genima?

Answer 10

Atomi vodika u azotnim bazama se mogu pomicati sa jednog na drugo mjesto. Te promjene mjesta na hemijskoj bazi se nazivaju tautomerije.
Iako su tautomerije rijetke, uloga im je vrlo bitna i delikatna u procesima metabolizma DNK molekule jer se mijenja afinitet povezivanja među azotnim bazama.
Ovako termostabilniji keto-oblici timina ili guanina kao i određene aminoforme adenina ili guanina, mogu preći u tautomerne oblike i neusporedivo manje stabilne iminokiseline. Pri tom baze imaju manje stabilne oblike ali jedno kraće vrijeme. Ako baze imaju takav oblik tokom samog umnožavanja ili ugradnje u DNK molekulu, pojavljuju se mutacije.
Ako su mutacije nastale kao posljedica djelovanja tautomerijskih procesa, tada se aktiviraju zamjene purina u jednome od lanaca DNK molekula s drugim purinom ili zamjene pirimidina drugim pirimidinom. Taj oblik tačkastih mutacija, uz zamjenu parova purin-pirimidin i pirimidin-purin može se označiti kao tranzicija.
Ako ipak nastane zamjena para purin-pirimidin parom pirimidin-purin, ili obrnuto nastaje tačkasta mutacija nazvana transverzija.
Kako se tačkaste muracije reflektiraju na jedinku ovisi o tome dešava li se zamjena nukleotida u strukturnom genu, te događa li se izmjena aminokiselina u kolinearnom dijelu bjelančevine.

Question 11

Mutacijski agensi?

Answer 11

DNK molekula posjeduje mehanizam za održavanje stabilnosti stečen kroz dugotrajni proces evolucije. Ipak postoji stalna izloženost fizičko-hemijskim agensima koji mogu prouzrokovati promjene u strukturi DNK. Ako je broj mutacija malen, njihove posljedice za ćeliju i njezino preživljavanje ovise o njezinoj sposobnosti da reparira i obnovi taj dio DNK molekule. Mehanizam reparacije ne može da otkloni sve pogreške, pa se određen broj oštećenja zadržava i uklapa kao nasljedna promjena genetičkog materijala.

Question 12

Zračenje kao mutacijski agens?

Answer 12

Zračenje označava kretanje određene energije u obliku valova kroz prostor.
Biološki efekat zračenja se objašnjava uz pomoć dviju teorija.
Prva teorija naglašava značenje izravnog ioniziranja tokom sudara zraka sa živom materijom, pri čemu stepen oštećenja DNK ovisi o primljenoj količini zračenja.
Druga teorija značenje se pridaje nastajanju visokoreaktivnih slobodnih radikala koji nakon toga mogu oštećivati DNK molekule i prouzrokovati mutacije.
Ćelije su najosjetljivije na ionizirajuće zračenje u fazi diobe. Prisustvo kisika i porast temperature pojačavaju učinak zračenja.
Stepen izloženosti zračenju označava se jedinicom rendgen - r.

Question 13

Hemijski mutacijski agensi?

Answer 13

Smatraju se da su glavni uzročnici većine induciranih mutacija.
Od anorganskih agensa za pojavu mutacija su najodgovornije soli nekih metla (Be, Co, Cd, Ni, Pb), živa , azbest, nitriti, nitrati..
Najčešći mehanizmi nastanka mutacijskih promjena hemijskim agensima su:
Alkilacija (dodavanje alkil-grupa na vrlo osjetljiva mjesta u azotnim bazama u DNK lancu)
Hidroksilacija ( povezivanje atoma kisika kao nastavka hidroksilne grupa),
Deaminizacija (nestajanje amino-grupa i njihova zamjena sa keto-grupom)
Interkalacija (ubacivanje hidrofobnih agensa kao što su akrilne boje među naslonjene baze u DNK molekuli)
Ugrađivanje baznih analoga koje direktno vodi tačkastim mutacijama.

Question 14

Učestalost mutacija?

Answer 14

Velik broj mutacija vodi povećanju genetičke opterećenosti, a pri visokoj opterećenosti dolazi do nestanka vrste.
Svaki gen ima različit afinitet prema mutacijskim promjenama, zato neki geni češće mutiraju od drugih.
Geni visokog stepena mutacija se nazivaju nestabilni ili mutabilni geni.
Učestalost mutacije po gameti je oko (10 na -6 do 10 na -4).
Da bi imali podatak o učestalosti mutacija, trebamo promatrati veliki broj potomaka.

Question 15

Hromosomske mutacije?

Answer 15

Su promjene u strukturi ili broju hromosoma, a vidljive su i pod svjetlosnim mikroskopom. Ovaj se oblik mutacija pojavljuje kod svih organizama i nižih i viših.
Javljaju se spontano u prirodi, bez poznatog uzroka ili pod uticajem raznih hemijsko-fizičkih egensa, ionizirajućeg zračenja, određenih hemijskih materija i djelovanjem virusa i bakterija.
Značenje hromosomskih mutacija se ogleda u pojavi različitih sindroma u životinja i čovjeka, ali se i biljke slično ponašaju.
Odnose se na promjenu normalne strukture, tj broja hromosoma u ćeliji, te u principu postoje numeričke i strukturne hromosomske mutacije.
Hromosomske mutacije nastaju spontano, u grupama ćelija ili intaktnim tkivima sa vrlo malom učestalosti od 1-2%.

Question 16

Strukturne mutacije hromosoma?

Answer 16

Preduslov za nastanak neke od strukturnih mutacija na hromosomima je pojava određenog oblika prekida u njihovoj građi.
Ako se pojavi prekid na hromosomu, a nalazi se unutar jednog gena, to može voditi gubitku njegove uloge.
Identificiranje hromosomskih mutacija je složen posao zbog velike mogućnosti promjena na hromosomima, a sa sigurnošću se mogu utvrditi samo primjenom tehnike bojenja hromosoma - metod G-vrpci.
Hromosomske mutacije mogu biti uravnotežene i neuravnotežene.
Imamo 4 tipa strukturnih promjena na hromosomima od kojih su delecija i duplikacija neuravnotežene, jer nastaju projmene u količini DNK hromosoma, a inverzije ili promjene u orjentaciji hromosomskog dijela i translokacije su uravnotežene zbog razmjene materijala među dijelovima različitih hromosoma.

Question 17

Delecije?

Answer 17

Označavaju manjak dijela hromosoma te se ubrajaju u parcijalne monosomije.
Glavni preduslov za nastanak delecija je pojava prekida na hromosomu.
Agensi koji prouzrokuju prekid hromosoma su temperature, zračenje, virusi, hemijakile i greške pri rekombinaciji u procesu mejoze.
Pri deleciji se gubi dio hromosoma pa nema mogućnosti reparacije tog hromosoma u noramlno stanje.

Question 18

Duplikacije?

Answer 18

Označavaju pojavu viška genetičkog materijala, tj djelimične trisomije.
Duplikacije i delecije nastaju usporedno, kao direktna posljedica nejednakog crossing overa.

Question 19

Pojava izohromosoma?

Answer 19

U anafazi mitoze centromere se umjesto uzdužno podijele poprečno. Time nastaju 2 telocentrična hromosoma.
Tako nastali telocentrični hromosomi nisu dovoljno stabilni pa nakon S faze ćelijskog ciklusa bivaju transformirani u metacentrične hromosome. Ovako nastali metacentrični hromosomi sadrže 2 identična kraka pa se nazivaju izohromosomima.
Izohromosomi mogu nastajati i tokom II mejotičke dobe, posljedica čega je velika genetička neravnoteža među nastalim gametama.

Question 20

Inverzije?

Answer 20

Nastaju nakon što se dio hromosoma rotira za 180° te raspored genskih lokusa biva obrnut, tj invertiran.
Nastaju i zbog zapletanja hromatinskih niti tokom profaze mejoze I, te pojave prekida na hromosomskim nitima.
Ako inverzija nastane na jednom od krajeva hromosoma i ne obuhvaća centromeru, u pitanju je paracentrična inverzija, a pri pericentičnoj inverziji obuhvaćena je i centromera.
Inverzija je uravnotežena promjena pa su glavni nosioci fenotipski normalne jedinke.

Question 21

Translokacije?

Answer 21

Su poseban oblik hromosomskih mutacija u kojima se mijenja pozicija hromsomskih dijelova u genomu.
Pri translokacijama nema gubitka ni dobivanja genetičkog materijala, pa su uravnotežene promjene.
Imamo 3 tipa translokacija
- Recipročna ili uzajamna razmjena hromosomskih dijelova,
- Nerecipročne razmjene ili prenošenje genetičkog materijala s jednog hromosoma na drugi,
- Centrična fuzija ili zamjene hromosomskog materijala između akrocentričnih hromosoma.

Question 22

Mutacije broja hromosoma?

Answer 22

Razlike u broju hromosoma se mogu kretati od nedostatka do viška jednog ili više hromosoma, pa do povećanja za cijele hromosomske komplete.
Stanje sa viškom ili manjkom jednoga ili više hromosoma se naziva aneuploidija.
Ako u diploidnoj garnituri nedostaje samo jedan hromsom ta se pojava naziva monosomijom, a ako imamo višak jednog hromosoma govorimo o trisomiji.
Kariotip sa smanjenim ili povećanim hromosomskim kompletom za jedan, dva ili više hromosomskih garnitura u pitanju su euploidi, dok je smanjenje za jedan komplet haploidija.
Za dva kompleta diploidnih hromosoma koristi se termin poliploidija.
Ako jedinka ili ćelija imaju 3 kompleta hromosoma, riječ je o triploidu, a ako su 4 kompleta o tetraploidu.

Question 23

Aneuploidije?

Answer 23

Su promjene udvostručavanja hromosoma koje su rezultat nerazdvajanja hromosoma u ciklusu mejoze ili mitoze.
Ako ne dođe do razdvajanja jednoga ili više hromosoma u mejozi I ili mejozi II, nastat će gamete s neregularnim brojem hromosoma.

Question 24

Mozaične promjene tkiva?

Answer 24

Nastanak ćelija s različitim brojem hromosoma porijeklom iz iste zigote poznat je kao mozaična promjena tkiva ili miksoploidija.
Rezultat su nerazilaženja hromosoma tokom razvoja embrija, a njihovo nerazdvajanje nastaje zbog poremećaja funkcije diobenog vretena, što prati zaostajanje hromatida tokom anafaze mitotskog ciklusa.

Question 25

Monoploidija?

Answer 25

Monoploidija je pojava haploidnih jedinki koje raspolažu sa samo jednom garniturom hromosoma u svojim ćelijama. Rijetka je pojava.

Question 26

Poliploidija?

Answer 26

U svim ćelijama većine živih organizama je struktura hromosoma diploidna -2n, a u gametama nalazimo reducirani ili haploidni broj hromosoma -n.
Nastanak poliploida je poremećaj broja hromosoma u ćeliji, pri čemu se broj hromosoma uvećava za jednu ili više garnitura.
U prirodi mogu nastati spontano ili umjetno, djelovanjem fizičkih i hemijskih tvari koje utiču na aktivnost diobenog vretena u mitozi ili mejozi.
U prirodi postoje 2 glavne grupe poliploida, poliploidi sa parnim brojem hromosomskih kompleta i poliploidi s neparnim brojem hromosoma.
Prema porijekliu viška hromosomkih kompleta poliploidije mogu biti autopoliploidije nastale udvostručivanjem vlastite garniture, odnosno alopoliploidije, heteroploidije ili anfiploidije koje nastaju hibridizacijom različitih vrsta organizama