Acest proiect a fost realizatde Scarlat Simona

clasa a XII E

Tema proiectului:1-Mutatiile2.Factori mutageni

Mutatiile Def. Schimbari ireversibile care apar in structura si

functia materialului genetic,fara a fi rezultatul recombinarilor genetice

La nivelul ADN,mutatia este reprezentata de schimbari in succesiunea nucleotidelor,care vor

determina aparitia de noi proprietati la nicel celular.Efectele mutatiilor asupra cromozomilor si

genelor sunt foarte variate.La om,in multe cazuri,mutatiile sunt letale,impiedicand dezvoltarea unui organism anormal.Asa de exemplu,aproximativ 20% din sarcini sunt avortate spontan inainte de 12 saptamani si dintre acestea 50% reprezinta nomalii genetice.Mutatiile genetice pot conduce la formarea

unui numar mare de alele ale aceluiasi locus in cromozom.Efectul acestor mutatii este cresterea

heterozigotiei si a fondului de gene al popului si,implicit,a variabilitatii acesteia.

Anumite forme de mutatii cromozomale pot duce la schimbari ale secventei genelor si,ca efect al acestei

modificari poate aparea un caracter avantajos.Un alt efect avantajos al

schimbarii secventei genelor in cromozomi este tendinta acestora de a transmite in bloc,adica de a nu se

supune crossing-over-ului,fapt avantajos in cazul unei mutatii utile

Foarte rar,poate aparea o alela

mutanta dominanta,caz in

care se va exprima imediat in fenotip.

Factori mutageniFactorii care pot determina mutatii se numesc FACTORI MUTAGENI.

Mutatiile pot aparea spontan sau pot fi induse experimental prin utilizarea unei game variate de agenti mutageni.Identificarea mutatiilor se realizeaza usor datorita modificarilor denotipice consecutive acestora

Procesul prin care ia nastere o mutatie si care se desfasoara in intervalul cuprins intre actiunea factorului mutagen si aparitia mutatiei se numeste MUTAGENEZA.

CLASIFICARE1.FACTORI MUTAGENI FIZICI

2.FACTORI MUTAGENI CHIMICI3.FACTORI MUTAGENI BIOLOGICI

1.FACTORI MUTAGENI FIZICI

Cei mai importanti factori mutageni fizici sunt radiatiile ultraviolete ,radiatiile ionizante,socurile termice si forta de

acceleratie.RADIATIILE NEIONIZANTE(ULTRAVIOLETE)

Au ca efect ionizarea bazelor azotate in timpul replicarii ADN,determinand imperecheri aberante de tipul TG si GT

sau TT. RADIATIILE NEIONIZANTE

Pot fi corpusculare ca electronii,protonii,neutronii,deutronii,particulele alfa

sau electromagnetice,razele gamma si razele Roentgen(X).Efectele radiatiilor ionizante sunt

fragmentari ale cromozomilor si /sau ale cromatidelor,precum si transformarea apei in peroxizi,cu efecte nocive asupra materialului

genetic.

SOCURILE TERMICE

Totalitatea simptomelor provocate de o

expunere excesiva la caldura, socul termic

este deosebit de grav la copilul sub doi ani, a carui reglare termica este prost asigurata,

rezervele sale organice de apa fiind mici. El

poate sa priveasca si adultul si survine de

cele mai multe ori dupa o expunere prelungita la soare. simptome -

socul termic se manifesta printr-o

temperatura rectala mai mare de 40 grade

Celsius, printr-un facies cenusiu, o piele uscata

si fierbinte, ochii tulburi, o adinamie (slabiciune musculara), o stare de prostratie. El se poate

complica prin crize convulsive

Factorii mutageni chimici se clasifica in:

a)Analogi ai bazelor azotate:5-bromouracilul,5-

clorouracilul,5-iodouracilul,2-

bromodeoxiuridina,2-aminopurina.Efectul

mutagen al acestora este determinat prin

tranzactii de tipul AT-GC in

timpul replicarii ADN.Adesea ,

tranzactiile sunt bidirectionale si

declanseaza reversia mutatiilor pe care le

produc.

Factorii mutageni chimici se clasifica in:

a)Analogi ai bazelor azotate:5-bromouracilul,5-

clorouracilul,5-iodouracilul,2-

bromodeoxiuridina,2-aminopurina.Efectul

mutagen al acestora este determinat prin tranzactii de tipul AT-GC in timpul

replicarii ADN.Adesea ,tranzactiile

sunt bidirectionale si declanseaza reversia mutatiilor pe care le

produc.2.FACTORI MUTAGENI CHIMICI

CEL MAI UTILIZANT BLOCANT:colchicina,care produce remanenta unuia sau a ambilor cromozomi pereche in placa metafazica,dupa terminarea acestei faze a

diviziunii.c)Antibioticele sunt substante care interactioneaza cu enzimele implicate in procesele de replicatie si

transcriere sau direct cu structura ADN.d)Acidul nitros inlocuieste gruparea amino din bazele purinice si primidinice,determinand imperecheri gresite intre

baze.De exemplu,dezaminarea citozinei conduce la legarea citozinei cu adenina in locul guaninei

e)Cofeina,in cantitati mari,blocheaza sinteza bazelor azotate guanina si adenina,impiedicand desfasurarea normala a ciclului celular

FACTORI MUTAGENI BIOLOGICI

proteine.Capacitatea virusurilor de a actiona direct asupra materialului genetic a determinat utilizarea acestora ca vectori prin care sunt incluse gene utile in genomul altor celule.Aceste gene produc medicamente sau inclouiesc gene defecte.

Cei mai importanti factori mutageni biologici sunt

virusurile (rubeolei, oreionului, hepatitei,

herpesului care produc tumori, sarcoame, leucemii)

care pot actiona direct asupra materialului genetic,provocand urmatoarele efecte

mutagene: -fragmentari cromozomale-translocatii

-transformarea maligna a celulelor

-modificari ale diviziunii si diferentierii celulare

Cel mai important mod prin care virusurile modifica

ADN celulelor gazde este inserarea unor fragmente

de ADN proprii sau preluate din alte celule gazde.Aceste fragmente sunt functionale

in celula gazda si prin exprimare vor determina

sinteza de noi

Cariotipul= este reprezentarea cromozomilor unei celule diploide,ordonati pe perechi si grupe in functie de dimensiuni,forma,plasarea centromerului etc.El se alcatuieste cu cromozomii aflati in metafaza mitozei.Cariotipul uman normal e

alcatuit din 46 cromozomi,din care 22 perechi autozomi si o pereche de cromozomi ai sexului-heterozomi,XX-la femeie si XY-la barbati.

Afecteaza setul haploid de cromozomi din celulele

somatice.Pot fi :

1)POLIPLOIDII-se multiplica numar de genomuri si apar datorita blocarii activitatii

fusului de diviziune.Acestea sunt letale la om si sunt de

tipul:3n,4n…. Organismele poliploide se împart în autopoliploide, care îşi

multiplică singuresetul de cromozomi şi rezultă forme tri- şi tetraploide(ex.viţa

Mutatiile genomice

ex. grâul comun este un hexaploid format pe cale naturală în maimulte etape: încrucişarea a două specii diploide şi obţinerea unei forme tetraploide;acestă formă tetraploidă a fost încrucişată cu alta diploidă şi a rezultat o specie hexaploidă.

Aneuploidia reprezintă o modificare inexactă a setului de

cromozomi prin non-disjuncţia sau nesepararea crom

ozomilor în cursul meiozei. Rezultă astfel gameţi cu

n+1 sau cu n-1 care, prin fecundarea cu gameţi normali, vor da naştere unor indivizi cu

monosomie (2n-1) sau cu trisomie (2n+1).

Aneuploidiile pot fi:a)AUTOZOMALE

Sindromul Down(trisomia 21)Frecventa:1/600 1/700 nou nascuti

Descoperita:1959-LejeuneMedia de viata:27 de ani dar au fost raportate cazuri in care s-a ajuns si la

50 de ani

Manifestare;fiecare celula are 3 cromozomi in

perechea 21 ca rezultat al non-disjunctiei

cromozomilor la unul din parintiFactori

determinanti:radiatii,infectii virale,probleme

imunologice,varsta mameiCaracteristice:cap mic,ochi

oblici,epicantus,gat scurt,urechi mici,degete

scurte,piele uscata/aspra,inapoiere

mintala.!!!Alaturi de modificarile

morfologice,sindromul este insotit si de numeroase

modificari cantitative ale activitatii enzimatice.

(creste activitatea enzimei superoxid-dismutaza)

Frecventa:0.01-0.08 nou nascuti

Media de viata:cam 5% din acesti copii traiesc

mai mult de un anSe manifesta prin:un cromozom un plus in perechea 18;greutate mica la nastere,capul-

gura-falcile mici,mainile au pumnii

stransi cu pozitii anormale ale

degetelor,probleme cu inima si rinichii,retard mintal,maltformatii ale capului,fetei,toracelui,

gatului,picioarelor

Sindromul EDWARDS (trisomia 18)

Sindromul Patau(trisomia 13)

Frecventa:0.01Media de

viata:majoritatea sunt eliminati in primele 3 luni de viata intrauterina

Se manifesta prin:buza

despicata,polidactilie,maltformatii

ale scheletului,ale

inimii,ale organelor

sexuale,ale sistemului nervos,ale

vaselor de sange.

Sindromul Turner(tipul heterozomilor-XO)

Frecventa:1/15000 nou-nascuti

Caracteristici:talie redusa<145 cm,fata

batranicioasa,gat scurt si patrat,inteligenta

medie,anomalii scheletice si cardiace,lipseste

cromatina sexuala=>sunt sterili,par intins pe ceafa.

Heterozomale

Sindromul Triplo X (tipul heterozomilor:XXX)Frecventa:1/1000 femei

Prezinta:sterilitate si debilitate mintala,pilozitate pe fata si corp,prezenta unui

extra cromozom x in toate celulele femeii.

Sindromul dublu masculTpul heterozomilor:XXY

Frecventa maladiei:1/100000 nou nascutiCaracteristici:inaltime peste

medie,comportament agresiv,inapoiere mintala,atrofie

testiculara,ginecomastie,azoospermie

Sindromul KlinefelterTipul heterozomilor:XXYFrecventa maladiei:1,8% nou nascutiCaracteristici:fenotip normal,coeficient de inteligenta normal,atrofie testiculara,ginecomastie

MUTATIILE CROMOZOMIALE

Apar schimbari in structura cromozomului.Restructurarile cromozomale de tipul deletiilor,inversiilor,translocatiilor determina aparitia unor maltformatii congenitale si maladii ereditare.SINDROMUL ‘’CRI DU CHAT’’(tipatul pisicii) este produsa prin deletia partiala a bratului scurt al cromozomului 5.Aceasta aberatie determina microcefalie,inapoiere mintala grava,intarziere in crestere si maltformatii ale laringelui=>tipatul caracteristic.O alta restructurare,remarcata cu o frecventa dubla la fete fata de baieti este deletia partiala a bratului scurt al cromozomului 4;persoanele afectate nu supravietuiesc decat un numar redus de ani.

MUTATIILE GENICEEste afectata structura unei gene;se schimba ordinea normala a nucleotidelor.

Cea mai mica unitate mutationala este MUTATIA PUNCTIFORMA.(o singura nucleotida schimbata)

Mutaţiile genice constau în modificarea structurală a unei singure gene.Mecanismele care produc mutaţii genice sunt: substituţia, adiţia de nucleotide,deleţia sau inversia ordinii nucleotidelor. Mutaţiile genice pot fi dominante,recesive, codominante, semidominate sau letale

AUTOZOMALE

Prognatism Sindactile PolidactileGene dominante dominante

Enzimopatie Cauze Efecte

Galactozemia Insuficienta producere de galactoza.

Blocarea transformatii galactozei in glucoza.Inhibarea metabolismului hidrocarburilor.

Fenilcetonuria Blocarea transformatii fenilalaninei in tirozinoza datorita deficientei enzimei hepatitice:Fenilalaninhidroxilaza.

Afectarea sistemului nervos-idiotie piruvica.

Albinismul Blocarea sintezei enzimei tirozinaza care va bloca formarea pigmentului melanina.

Par-ochi-tegumente depigmentate.Hipersensibilitate la lumina si expuneri solare.

Cretinismul sporadic cu gusa Absenta enzimei care intervine in transformarea tirozinei in tiroxinoza.

Blocarea sintezei de hormoni tiroidieni.

AUTOZOMALEENZIMOPATIILE-sunt determinate de mutatii ale genelor implicate in sinteza unor enzime

b)Afecteaza metabolismul

Hemoglobinopatiile Lant polipeptidic afectat de mutatie

Efectul mutatiei asupra catenei polipeptidice

Caracteristici

Anemia falciforma β Inlocuirea acidului glutamic din pozitia a VI-a cu aminoacidul valina

In stare homozigota determina moartea.In stare heterozigota hematiile au forma de secere si transporta cantitati reduse de oxigen.

Talasemia majora β-nu se sintetizeaza dar apare o hemoglobina fetala HbF

Blocarea sintezei catenei β Transport insuficient de oxigen.

HEMOGLOBINOPATIILE-sunt determinate de mutatii ale genelor implicate in sinteza hemoglobinei.Hemoglobina umana este o heteroproteina compusa dintr-o componenta proteica-

GLOBULINA- si una neproteica-HEMUL.Componenta proteica este alcatuita din doua lanturi polipeptidice:α si β pot suferi mutatii variate si astfel se explica numarul mare de hemoglobinopatii.(peste 300).

AUTOZOMALE

a)Bazelor azotate purinice si pirimidinice .Poate fi afectat de

mutatii precum GUTA, care afecteaza enzimele implicate in primele face

ale sintezei purinelor.Ea se manifesta prin cresterea cantitatii de acid uric in sange,formarea si acumularea in

articulatii a cristalelor de urat de sodii.

b)Mineral Poate fi afectat de madalii precum :HEMOCROMATOZA-acumularea unei cantitati crescute de fier in epiteliul intestinalATRANSFERINEMIA CONGENITALA-acumulari de fier in plasma sangvina,ficat,miocard,rinichi etc.

Metabolismul

c)LipidelorHIPERLIPEMIA IDIOPATICA-este consecutiva aparitiei unei gene

recesive care controleaza sinteza enzimei lipoproteinlipaza.Bolnavii nu prezinta aceasta enzima,acumuland

in mediul intern mari cantitati de trigliceride.HIPERCOLESTEROLEMIA-formarea de depozite de colesterol si

fosfolipide cauzate de lipsa unei enzime implicate in degradarea colesterolului.

d)GlucidelorPoate fi afectat de mutatii care produc blocaje ale proceselor de sinteza a glicogenului sau a glucidelor simpla din produsii neglucidici,precum si ale proceselor de hidroliza a glucidelor pentru obtinere de energie.

Maladiile metabolice heterozomale sunt

determinatii de mutatii ale genelor plasate in

heterozomi si de aceea nu au frecventa

asemanatoare la cele doua sexe.Toate aceste maladii sunt sex-linkate

Heterozomale

1.HEMOFILIA-produsa in urma deletiei unui fragment din cromozomul x,este caracterizata de deficiente ale procesului de coagulare.Nu se manifesta fenotipic decat la barbati deoarece gena afectata este situata pe cromozomul X.

2.DALTONISMUL-consta in incapacitatea de a deosebi culoarea rosie de cea verde.Are o frecventa de 8% la barbati si de numai 0.48 % la femei.

3.MIOPATIA DUCHENNE(distrofie musculara)-are o frecventa de 1/3500 baieti.Afecteaza in special baietii,fiind cauzata de o mutatie a unei gene situae pe cromozomul X,fiind una dintre cele mai mari gene care a suferit mutatii pana in prezent.

Boala se manifesta prin anomalii ale mersului la

varste mici,pentru ca la 20 tinerii sa nu mai poata

merge deloc ca urmare a atrofierii

ireversibile a musculaturii.Pan

a la 20 ani maladia poate fi fatala deoarece

poate afecta muschiul cardiac

Rata mutationista este data de frecventa aparitiei

mutatiilor la nivelul unei singure gene. Rata

mutationala la bacterii este de 1:10.000.000, la

organismele pluricelulare ea este apreciata a fi

1:1.000.000. Aceasta inseamna ca rata

mutationista este mai redusa in cazul din urma; avand in vedere faptul ca numarul

total de gene este mai mare, probabilitatea aparitiei unei mutatii este relativ ridicata.