Чем представлены мутации? Как они возникают?

Мутации - это устойчивые изменения структуры наследственного материала на любых уровнях его организации. Результатом мутаций становятся изменения признаков.

Термин введен в научный оборот голландским ботаником Хуго Де Фризом, который также является создателем мутационной теории - несмотря на прошедшие с той поры почти полтора века, его изыскания по-прежнему актуальны.

Передаются ли мутации в поколениях?

Мутации наследуются - иначе говоря, способны передаваться от предшествующих поколений к следующим.

Какова направленность мутаций?

Мутации не направлены. Какой угодно локус способен мутировать, и это ведет к изменениям как малозначимых признаков, так и тех, что являются жизненно важными. Мутациями называют качественные изменения. Они индивидуальны, то есть появляются у отдельных организмов. Одинаковые мутации могут появиться не единожды. Мутагенез - это процесс формирования мутаций. Факторы среды, способствующие мутагенезу, называют мутагенами.

Как различаются мутации по типу клеток организма, в которых они произошли?

По типу клеток принято различать мутации генеративные и соматические. Первый вид протекает в половых клетках и никак не способен влиять на признаки конкретного организма. Они проявятся лишь у представителей нового поколения. Мутации второго типа, соматические, протекают в соматических клетках и способны проявиться уже у этого организма.

Передаются ли потомству соматические мутации? Почему?

Этот вид мутаций не может передаться потомству в ходе полового размножения. Подобное явление обусловлено тем, что сами по себе соматические клетки очень редко передаются потомству.

Какие мутации могут передаваться у растений - соматические или генеративные? Почему?

А вот у растений соматические мутации могут передаться потомкам - правда, только путем бесполого вегетативного размножения: с помощью листьев, корней, побеговых черенков и др.

Какие три группы мутаций выделяют по адаптивному значению?

Различают следующие группы: полезные, вредные (или летальные, или полулетальные) и нейтральные мутации. В науке считается, что большинство мутаций вредны. Впрочем, полезные повышают жизнеспособность организма. Именно они обеспечили приобретение новых разнообразных признаков в ходе эволюции. Летальные мутации ведут к гибели, полулетальные понижают жизнеспособность, нейтральные же никак не воздействуют на общую жизнеспособность.

Может ли адаптивное значение мутаций изменяться под воздействием условий среды?

Одинаковые мутации в разных условиях могут приносить как вред, так и пользу. Известен пример с мутацией у африканцев серповидоклеточности в гетерозиготном состоянии (Аа) - этот сбой в организме, приводящий к аномалиям гемоглобина, одновременно защищает носителя от малярии.

Какие два вида мутаций выделяют по характеру проявления?

Различают доминантные и рецессивные мутации. В случае, когда доминантная мутация является опасной, организм может погибнуть еще на одной из первых стадий онтогенеза. Рецессивные мутации не могут проявиться у гетерозигот, вследствие чего они долго присутствуют в популяции в латентном состоянии.

Какое значение полезные мутации имеют для организмов?

Полезные рецессивные мутации создают резерв наследственной изменчивости. Если среда обитания меняется, носители данных мутаций способны получить превосходство в борьбе за выживание.

Какие виды мутаций выделяют в зависимости от того, установлен ли мутаген, приведший к мутации?

Основываясь на том, стало ли возможным обнаружение мутагена или нет, различают два вида мутаций: индуцированные и спонтанные. Как правило, спонтанные мутации происходят естественным путем, а индуцированные - искусственно вызваны.

Какие выделяются виды мутаций по критерию расположения в клетке?

По местонахождению в клетке выделяют ядерные и цитоплазматические мутации. Примеры цитоплазматических мутаций - пестролистность фиалки, мирабилиса или ночной красавицы, львиного зева (гены в хлоропластах), синтез дыхательных ферментов в клетке (гены в митохондриях).

Мутации

1. Какие клетки называют полиплоидными
А) содержащие больше двух наборов гомологичных хромосом
Б) полученные в результате гибридизации
В) содержащие многоаллельные гены
Г) полученные от скрещивания нескольких чистых линий

2. Поворот участка хромосомы на 180 градусов относится к мутациям
А) геномным
Б) генным
В) хромосомным
Г) точковым

3. Соматические мутации передаются потомству у
А) растений при вегетативном размножении
Б) животных при половом размножении
В) животных, размножающихся партеногенетически
Г) растений с двойным оплодотворением

4. Причины генных мутаций - это нарушения, происходящие при
А) редупликации ДНК
Б) биосинтезе углеводов
В) образовании АТФ
Г) синтезе аминокислот

5. Полиплоидные организмы возникают в результате
А) геномных мутаций
Б) модификационной изменчивости
В) генных мутаций
Г) комбинативной изменчивости

6. К какому виду мутаций относят изменение структуры ДНК в митохондриях
А) геномной
Б) хромосомной
В) цитоплазматической
Г) комбинативной

7. Получение селекционерами сортов полиплоидной пшеницы возможно благодаря мутации
А) цитоплазматической
Б) генной
В) хромосомной
Г) геномной

8. Выпадение участка хромосомы в отличие от перекреста хроматид в мейозе - это
А) конъюгация
Б) мутация
В) репликация
Г) кроссинговер

9. Пестролистность у ночной красавицы и львиного зева определяется изменчивостью
А) комбинативной
Б) хромосомной
В) цитоплазматической
Г) генетической

10. Полиплоидные сорта пшеницы - это результат изменчивости
А) хромосомной
Б) модификационной
В) генной
Г) геномной

12. Животное, в потомстве которого может появиться признак, обусловленный соматической мутацией
А) гидра
Б) волк
В) еж
Г) выдра

13. Изменение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК - это мутация
А) генная
Б) геномная
В) хромосомная
Г) аутосомная

14. Выпадение четырех нуклеотидов в ДНК - это
А) модификационное изменение
Б) генная мутация
В) хромосомная мутация
Г) геномная мутация

15. Полиплоидия - одна из форм изменчивости
А) модификационной
Б) мутационной
В) комбинативной
Г) соотносительной

16. Какая болезнь человека - результат генной мутации
А) синдром приобретенного иммунодефицита
Б) грипп
В) серповидноклеточная анемия
Г) гепатит

17. Болезнь Дауна связана с появлением лишней 21-й пары хромосом в генотипе человека, поэтому подобное изменение называют
А) соматической мутацией
Б) геномной мутацией
В) полиплоидией
Г) гетерозисом

18. Мутации, связанные с обменом участками негомологичных хромосом, относят к
А) хромосомным
Б) геномным
В) точковым
Г) генным

19. Изменчивость организмов, вызванная кратным увеличением наборов хромосом в клетках, - это
А) генная мутация
Б) полиплоидия
В) гетерозис
Г) точковая мутация

20. Повысить частоту мутаций в популяции можно
А) действием рентгеновских лучей на особей
Б) межвидовыми скрещиваниями
В) скрещиванием чистых линий
Г) скрещиванием гетерозиготных организмов

21. Рецессивные генные мутации изменяют
А) последовательность этапов индивидуального развития
Б) состав триплетов в участке ДНК
В) набор хромосом в соматических клетках
Г) строение аутосом

22. Соматические мутации
А) обусловлены изменением аутосом в половых клетках
Б) связаны с начледованием, сцепленным с полом
В) передаются потомству у растений при вегетативном размножении
Г) возникают в гаметах у животных

23. Синдром Дауна является результатом мутации
1) геномной
2) цитоплазматической
3) хромосомной
4) рецессивной

24. Рождение ребенка с синдромом Дауна – это пример проявления изменчивости
А) модификационной
Б) комбинативной
В) цитоплазматической
Г) геномной

25. Какие клетки называют полиплоидными?
А) имеющие кратно увеличенное число хромосом
Б) содержащие доминантные гены
В) полученные в результате гибридизации
Г) полученные от скрещивания чистых линий

26. Соматические мутации у человека
А) не наследуются потомством
Б) повышают интенсивность обмена веществ
В) служат основой адаптации
Г) возникают в гаметах

27. Соматические мутации у позвоночных животных
А) формируются в гаметах
Б) передаются следующему поколению
В) возникают в клетках органов тела
Г) обусловлены нарушением обмена веществ

28. Мутационная изменчивость обусловлена
А) рекомбинацией генов в гомологичных хромосомах
Б) изменением последовательности нуклеотидов в ДНК
В) изменением признака в пределах нормы реакции
Г) образованием гибридного потомства

Биология [Полный справочник для подготовки к ЕГЭ] Лернер Георгий Исаакович

3.7.1. Мутагены, мутагенез

3.7.1. Мутагены, мутагенез

Мутагены – это физические или химические факторы, влияние которых на организм может привести к изменению его наследственных признаков. К таким факторам относятся рентгеновские и гамма-лучи, радионуклиды, оксиды тяжелых металлов, определенные виды химических удобрений. Некоторые мутации могут быть вызваны вирусами. К генетическим изменениям в поколениях могут привести и такие распространенные в современном обществе агенты, как алкоголь, никотин, наркотики. От интенсивности влияния перечисленных факторов зависит скорость и частота мутаций. Увеличение частоты мутаций ведет за собой увеличение числа особей с врожденными генетическими аномалиями. По наследству передаются мутации, затронувшие половые клетки. Однако мутации, произошедшие в соматических клетках, могут привести к раковым заболеваниям. В настоящее время проводятся исследования по выявлению мутагенов в окружающей среде и разрабатываются эффективные меры по их обезвреживанию. Несмотря на то что частота мутаций относительно невелика, их накопление в генофонде человечества может привести к резкому повышению концентрации мутантных генов и их проявлению. Вот почему необходимо знать о мутагенных факторах и принимать на государственном уровне меры по борьбе с ними.

Медицинская генетика – раздел антропогенетики , изучающий наследственные заболевания человека, их происхождение, диагностику, лечение и профилактику. Основным средством сбора информации о больном является медико-генетическое консультирование. Оно проводится в отношении лиц, у которых среди родных наблюдались наследственные заболевания. Цель – прогноз вероятности рождения детей с патологиями, либо исключение возникновения патологий.

Этапы консультирования:

– выявление носителя патогенного аллеля;

– расчет вероятности рождения больных детей;

– сообщение результатов исследования будущим родителям, родственникам.

Наследственные заболевания, передаваемые потомкам:

– генные, сцепленные с Х-хромосомой – гемофилия, дальтонизм;

– генные, сцепленные с У-хромосомой – гипертрихоз (оволосение ушной раковины);

– генные аутосомные: фенилкетонурия, сахарный диабет, полидактилия, хорея Гентингтона и др.;

– хромосомные, связанные с мутациями хромосом, например синдром кошачьего крика;

– геномные – поли– и гетероплоидия – изменение числа хромосом в кариотипе организма.

Полиплоидия – двух– и более кратное увеличение числа гаплоидного набора хромосом в клетке. Возникает в результате нерасхождения хромосом в мейозе, удвоения хромосом без последующего деления клеток, слияния ядер соматических клеток.

Гетероплоидия (анеуплоидия) – изменение характерного для данного вида числа хромосом в результате их неравномерного расхождения в мейозе. Проявляется в появлении лишней хромосомы (трисомия по 21 хромосоме ведет к болезни Дауна) или отсутствии в кариотипе гомологичной хромосомы (моносомия ). Например, отсутствие второй Х-хромосомы у женщин вызывает синдром Тернера, проявляющийся в физиологических и умственных нарушениях. Иногда встречается полисомия – появление нескольких лишних хромосом в хромосомном наборе.

Методы генетики человека. Генеалогический – метод составления родословных по различным источникам – рассказам, фотографиям, картинам. Выясняются признаки предков и устанавливаются типы наследования признаков.

Типы наследования : а) аутосомно-доминантное, б) аутосомно-рецессивное, в) сцепленное с полом наследование.

Человек, в отношении которого составляется родословная, называется пробандом .

Близнецовый . Метод изучения генетических закономерностей на близнецах. Близнецы бывают однояйцовые (монозиготные, идентичные) и разнояйцовые (дизиготные, неидентичные).

Цитогенетический . Метод микроскопического изучения хромосом человека. Позволяет выявить генные и хромосомные мутации.

Биохимический . На основе биохимического анализа позволяет выявить гетерозиготного носителя заболевания, например носителя гена фенилкетонурии можно выявить по повышенной концентрации фенилаланина в крови.

Популяционно-генетический . Позволяет составить генетическую характеристику популяции, оценить степень концентрации различных аллелей и меру их гетерозиготности. Для анализа крупных популяций применяется закон Харди-Вайнберга.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть С

С1. Хорея Гентингтона – тяжелейшее заболевание нервной системы, наследуется как аутосомный признак (А).

Фенилкетонурия – заболевание, вызывающее нарушения в обмене веществ, определяется рецессивным геном, наследуется по тому же типу. Отец гетерозиготен по гену хореи Гентингтона и не страдает фенилкетонурией. Мать не страдает хореей Гентингтона и не несет генов, определяющих развитие фенилкетонурии. Каковы возможные генотипы и фенотипы детей от этого брака?

С2. Женщина со вздорным характером вышла замуж за человека с мягким характером. От этого брака родились две дочери и сын (Елена, Людмила, Николай). У Елены и Николая оказался вздорный характер. Николай женился на девушке Нине с мягким характером. У них родилось два сына, один из которых (Иван) был скандалистом, а другой мягким человеком (Петр). Укажите на родословной этой семьи генотипы всех ее членов.

Участок цепи белка вируса табачной мозаики состоит из следующих аминокислот: сер-гли-сер-иле-тре-про-сер. В результате воздействия на иРНК азотистой кислоты цитозин РНК превращается в гуанин. Определите изменения в строении белка вируса после воздействия на иРНК азотистой кислотой.

Фрагмент кодогенной цепи ДНК в норме имеет следующий порядок нуклеотидов: ААААЦЦААААТАЦТТАТАЦАА. Во время репликации четвертый аденин и пятый цитозин слева выпали из цепи. Как называется такой тип мутации. Определите структуру полипептидной цепи, кодируемой данным участком ДНК, в норме и после выпадения нуклеотидов.

Участок ДНК, кодирующий полипептид, имеет в норме следующий порядок нуклеотидов: 5′ААААЦЦААААТАЦТТАТАЦАА 3′. Во время репликации триплет AЦЦ выпал из цепи. Определите, как изменится структура полипептидной цепи, кодируемая данным участком ДНК. Как называется такой тип мутаций?

Какие изменения произойдут в строении белка, если в кодирующем его участке ДНК: 5′ АААЦАААГААЦАААА 3′, между 10-м и 11-м нуклеотидами включить цитозин, между 13-м и 14-м тимин, а на конце добавить еще один аденин?

Четвертый пептид в нормальном гемоглобине (гемоглобин А ) состоит из следующих аминокислот: вал-гис-лей-тре-про-глу-глу-лизин. У больного с симптомомспленомегалии при умеренной анемии обнаружен следующий состав четвертого пептида: вал-гис-лей-тре-про-лиз-глу-лизин. Какие изменения произошли в структуре молекулы ДНК, кодирующей четвертый пептид гемоглобина, после мутации.

У человека, больного цистинурией (содержание в моче большего, чем в норме, числа аминокислот), с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты иРНК: УЦУ, УГУ, ГЦУ, ГГУ, ЦАГ, ЦГУ, ААА. У здорового человека в моче обнаруживаются аланин, серин, глутаминовая кислота и глицин. Напишите триплеты иРНК, соответствующие аминокислотам, имеющимся в моче здорового человека.

Участок гена, кодирующий полипептид, имеет в норме следующий порядок оснований: 5′ ААГЦААЦЦАТТАГТААТГ 3′. Какие изменения произойдут в белке, если во время репликации в шестом кодоне появилась вставка Т между вторым и третьим нуклеотидами?

У больных серповидно-клеточной анемией в 6-м положении -цепи молекулы гемоглобина глутаминовая кислота замещена на валин. Чем отличается ДНК человека, больного серповидно-клеточной анемией, от здорового человека?

В нуклеотидной последовательности гена 5΄АААГТТАААЦТГАААГГЦ 3΄ происходит выпадение 5-го и 9-го нуклеотидов. Определите тип мутационного повреждения и структуру белка в норме и в результате возникших мутаций.

1. Геномные мутации Образцы решения задач

При решении подобных задач нужно указать, при слиянии каких гамет формируется зигота с данным кариотипом, затем показать механизм возникновения этих гамет в процессе мейоза.

Задача 1 : В клетках фибробластов эмбриона человека установлен кариотип

3А + ХХ. Объясните механизм возникновения такого кариотипа.

Решение:

Общее количество хромосом в кариотипе 3А + ХХ равно 22×3+2=68 хромосом. Зигота с кариотипом 3А + ХХ могла возникнуть при слиянии: нормальной яйцеклетки (А+Х) с аномальным сперматозоидом (2А+Х).

23 хр. 23 хр. 23 хр. 23 хр.

45 хр. 45 хр. 1 хр. 1 хр.

3А+ХХ = (А+Х) + (2А+Х)

Задача 2: Объясните механизм возникновения синдрома Дауна у мальчика (47,ХУ, 21+)