3 Flashcards
Surse variabilitate
Sursele variabilităţii genetice sunt mutaţiile, recombinările genetice şi migraţiile
Recombinarea genomică
Se realizează în procesul fecundaţiei, prin fuzionarea materialului genetic al celor doi gameţi haploizi de origine diferită, maternă şi paternă
Recombinarea cromosomială
Se realizează prin crossing-over (recombinare intracromosomială) şi disjuncţia cromosomilor în timpul diviziunii meiotice (recombinare intercromosomială).
Crossing-over
- egal, când are loc un schimb reciproc de fragmente cromatidice echivalente genetic şi similare dimensional;
- inegal, prin decalarea sau nesuprapunerea secvenţelor echivalente, în acest caz între segmentele cromatidice omoloage nu există corespondenţă, ceea ce generează o recombinare nereciprocă - unul dintre cromosomi va avea o duplicaţie a unei gene, iar celălalt o deleţie a aceleiaşi gene
Recombinarea intragenică
Crossing-over-ul inegal se poate realiza în zonele cu gene duplicate, cu segmente nucleotidice similare.Crossing-overul inegal poate determina pierderea funcţiei unui tip de gene sau formarea de gene hibride. Prin crossing-over-ul inegal între o genă funcţională şi o pseudogenă, fragmente din pseudogenă ajung la nivelui genei active, care va avea structură anormală şi funcţie biologică aberantă sau absentă - de exemplu, formarea unei gene hibride între gena 21CYPB (gena activă) şi 21CYPA (pseudogenă).
Polimorfismul cromosomial
Polimorfismele cromosomiale vizibile pe cariotip se mai numesc heteromorfisme cromosomiale şi se observă la nivelul heterocromatinei, eucromatinei, situsurilor fragile, cromosomilor marker (care au conţinut exclusiv heterocromatic) sau inversiilor (pericentrice la nivelul cromosomilor 2 şi 10 sau ale braţelor lungi ale cromosomilor 1 şi 9).
Heteromorfsmele heterocromatinei constitutive sunt localizate la nivelul heterocromatinei pericentromerice, braţelor scurte ale cromosomilor acrocentrici, constricţiilor secundare ale cromosomilor 1, 9 şi 16 sau la nivelul braţului lung al cromosomului Y. Heteromorfismele eucromatinei sunt determinate de prezenţa de benzi suplimentare sau de deleţia altora la nivelul diferitelor regiuni şi sunt frecvente la nivelul cromosomilor 2, 5, 8, 9, 11, 15, 16. Unele dintre aceste polimorfisme ale eucromatinei au fost evidenţiate la indivizi cu fenotip normal
Polimorfismul de inserţie
Secvenţele de ADN repetitiv dispersate posedă o structură de transposoni [elemente de ADN instabile, capabile de a migra, de a-şi schimba locul (prin retrotranspoziţie) în diferite regiuni ale genomului]. Transcripţii lor ARN sunt convertiţi în celulă în ADN complementar reinserabil în ADN-ul genomic. Grupele principale de asemenea secvenţe transpozabile prezente la mamifere şi la om sunt LINEs (Long INterspersed Elements) şi SINEs (Short INterspersed Elements) sau secvenţele Alu
Polimorfismul de talie
VNTR (variable number of tandem repeats) este reprezentat de variaţia numărului repetiţiilor unei anumite secvenţe (de exemplu, CACACACACACA). Minisateliţii şi microsatelitii reprezintă exemple ale polimorfismului de talie. Minisateliţii reprezintă repetiţii ale unor secvenţe mici (15-500 pb), dispersate în toţi cromosomii, cu excepţia heterosomilor, în situsuri precise. Microsateliţii semnifică repetiţiile unor secvenţe foarte scurte (1-15 nucleotide), deseori formate din două sau trei nucleotide. Analiza minisateliţilor şi microsateliţilor, permite constituirea amprentei genetice a unui anumit individ, lucru permis de polimorfismul foarte înalt al acestor VNTR-uri, peste 10 alele per locus
Polimorfismul uninucleotidic sau punctiform
Modificarea cea mai simplă, single nucleotide polymorphism, SNP, este dată de înlocuirea unei baze azotate cu alta, la fiecare 200-1.000 nucleotide. Sunt cele mai frecvente polimorfisme ale ADN (≈ 1% din genom). Multe SNP-uri sunt situate în regiuni non-codante şi nu au efect fenotipic, iar dacă sunt localizate la nivelul regiunilor reglatoare ale genelor sau la nivelul regiunilor codante pot avea efecte fenotipice.
Studiul polimorfismelor în cadrul geneticii populaţionale s-a concretizat prin proiectul HapMap care a avut ca obiectiv identificarea majorităţii SNP-urilor genomului uman (~10 milioane), responsabile de variabilitatea genetică. Aceste variante genetice tind să fie apropiate unele de altele şi să fie moştenite împreună, formând diverse haplotipuri. Studiul SNP-urilor permite identificarea genelor de susceptibilitate pentru bolile multifactoriale, prin studiul fenomenelor de înlănţuire sau de asociere a haplotipurilor. Prin studiul polimorfismelor genetice s-au determinat semnăturile genetice ale diferitelor populaţii (de exemplu, din India sau Europa), permiţând astfel descifrarea evoluţiei speciei umane sau a migraţiilor populaţionale.
Mutaţii spontane
Apar in mod natural.sunt tranziţiile ceto-enol şi imino-amino din bazele azotate. Acestea determină modificarea semnificaţiei bazelor fie prin tranziţie purină-purină; pirimidină-pirimidină , fie prin transversie purină-pirimidină ;pirimidină-purină
Mutaţiile induse
a. Factorii mutageni fizici sunt radiaţii ionizante (ce includ radiaţiile electromagnetice cu lungime de undă foarte scurtă - X şi g) şi particulele cu energie mare (particule a, b şi neutronii).
Dozele limită individuale sunt exprimate în mrem/an/gonadă, fiindcă sunt mai importante efectele radiaţiilor asupra celulelor germinale decât asupra celulelor somatice. Doza gonadică a radiaţiilor se exprimă prin cantitatea primită în 30 de ani (această perioadă corespunde unei generaţii). Pentru indivizi sau populaţii, sursele de iradiere sunt:
- naturale - iradierea cosmică, radiaţiile g ale pământului şi radiaţiile UV solare;
- antropice (artificiale) - iradierea medicală, profesională, scăpările radioactive (accidentele nucleare) şi altele.
-b. Factori mutageni chimici
Factorii chimici mutageni sunt: alchilanţii, antibioticele, analogii şi heterologii bazelor azotate purinice şi pirimidinice, hidroxili, derivaţi ai acridinei, citostaticele etc. Mutaţiile induse de factorii chimici pot avea loc prin următoarele mecanisme:
- deleţii de baze azotate, chiar de codoni, mai rar de gene;
- adiţii de baze azotate;
- inversii de baze azotate, ceea ce conduce la restructurări genice;
- tranziţii - substituţia unei purine cu o altă purină sau a unei pirimidine cu o altă pirimidină;
- transversii - o bază purinică este înlocuită cu una pirimidinică;
- împerecheri neobişnuite C-T, G-A;
- blocaje totale sau parţiale de ADN, împiedicând trecerea ADN-ului dublu catenar în ADN monocatenar şi sinteza de ADN şi ARNm;
- dezaminarea bazelor azotate;
- rupturi cromosomiale - afectează regiuni mai mult sau mai puţin extinse din macromoleculele de ADN, gene şi subunităţile ale genei.
Efectul mutagenilor chimici depinde de: structura substanţelor chimice, doza administrată şi de particularităţile genetico-metabolice ale individului
-c. Factori mutageni biologici sunt consideraţi virusurile și transposonii - au mobilitate crescută în conditii de stres provocat de mediu, vârsta maternă şi paternă avansată, boli materne. Transposonii sunt reprezentaţi de fragmente de ADN repetitiv ce au capacitatea de a-şi schimba locul în genom. Din această categorie fac parte secvenţele Line1 şi Alu. Ele se pot insera atât în regiunile informaţionale (exoni), non-informaţionale (introni), cât la nivelul regiunilor reglatoare (promotorul) ale genei şi să determine modificări ale structurii şi funcţiei biologice a acesteia. Se pare că virusurile produc leziuni ale materialului genetic datorită unei afinităţi speciale a acestora pentru celulele aflate în diviziune. Virusurile acţionează asupra materialului genetic promovând anomalii prin formarea de lacune cromosomiale şi situsuri fragile ce facilitează fragmentarea şi remanierile cromosomiale. Virusurile îşi pot insera promotorul în proximitatea promotorului unor gene şi să declanşeze activitatea genică. De exemplu, unele adenovirusuri, Epstein-Barr şi Papilomavirusuri umane, prin inserţia promotorului adiacent unei protooncogene determină transformarea acesteia în oncogenă. Majoritatea virusurilor au efect teratogen. Aşa este cazul virusului rubeolei (Rubella virus), virusului infecţiilor citomegalice (Cytomegalovirus), virusului herpetic (Herpes simplex), virusului varicelei (Herpes zoster) etc. Efect teratogen au şi unii paraziţi precum: Toxoplasma gondi, Treponema palidum
Heterosis
Creşterea vitalităţii şi a fertilităţii la heterozigoti
Anomaliile cromosomiale echilibrate
Translocaţiile reciproce, inversiile, inserţiile.
Nu sunt însoţite de pierdere sau câştig de material genetic şi nu determină modificări fenotipice purtătorilor (dar aceştia pot avea dereglări ale reproducerii)
Anomaliile cromosomiale neechilibrate
Deleţiile, duplicaţiile, isocromosomi, cromosomi inelari.
Pierdere sau câştig de material genetic şi anomalii de dozaj genic ce determină naşterea unor descendenţi cu fenotipuri morbide
Bolile mitocondriale
Afectează în principal acele structuri care sunt mari consumatoare de energie cum ar fi muşchii, nervii sau glandele endocrine
