возникновение полиплоидных форм какая мутация
Возникновение полиплоидных форм какая мутация
Атипические митозы. Наряду с типичными картинами митоза нередко наблюдаются атипические митозы, возникновение которых обусловлено теми или иными отклонениями в деятельности указанных выше основных клеточных компонентов — участников митоза. Так, если по каким-либо причинам клеточный центр не разделится надвое, то образуется однополюсное веретено деления. Такой митоз называют однополюсным, униполярным (от лат. unus — один) или моноцентрическим (от греч. monos — один). При этом варианте митоза хромосомы не расходятся к полюсам веретена, и деление клетки не завершается плазмотомией.
Нередко встречаются многополюсные митозы, в процессе которых образуется несколько клеточных центров (до 5-6 и больше). Это связано с делением клеточного центра (центросомы) не на две, как обычно, а на большее число центриолей. По числу полюсов различают многополюсные, или мультиполярные (от лат. multum — много), или полицентрические (от греч. poly — много), а митозы называют три-, квадри-, гекса- и т. д. полярными. Чаще всего многополюсный митоз не завершается плазмотомией, вследствие чего образуются многоядерные гигантские клетки. Если же наступает цитотомия, то дочерние клетки содержат неравноценный генетический материал (анэуплоидия).
Ряд алкалоидов (колхицин) избирательно действует на веретено деления, в результате чего исключается возможность расхождения хромосом в анафазе. В этом случае течение митоза приостанавливается на стадии метафазы. Указанная разновидность атипического митоза в литературе известна под названием колхицинового митоза, или К-митоза. Колхицин используют в экспериментальной цитологии при подсчете количества митозов в тканях. Фибриллярные структуры веретена деления нарушаются также под действием бета-меркаптоэтанола, эфира, нагревания и повышенного давления.
Отклонения от нормального течения митоза могут быть связаны с изменениями структуры хромосом. Эти изменения называются хромосомными аберрациями (от лат. aberratio — уклонение). Различают несколько разновидностей хромосомных аберраций: 1) слипание хромосом; 2) разрыв хромосомы на фрагменты; 3) выпадение участка хромосомы при ее разрыве (нехватка, или делеция); 4) транслокация — обмен обломками между двумя хромосомами; 5) инверсия — переворачивание на 180° фрагмента хромосомы, расположенного между двумя переломами; 6) дупликация — удвоение какого-либо участка хромосомы; 7) отставание хромосом во время анафазного их перемещения с образованием хромосомных мостиков между расходящимися к полосам комплексами хромосом.
Из обособившихся при этом хромосом могут возникать маленькие ядра — кариомеры. Хромосомные аберрации возникают при действии на клетки ионизирующего излучения.
Эндомитоз. Эндомитозом (от греч. endon — внутри) называют вариант митоза, когда репликация хромосом не сопровождается исчезновением ядерной оболочки и образованием веретена деления. При эндомитозе в одних случаях хромосомы выявляются, в других же — они не видны. Путем повторных эндомитозов количество хромосомных наборов в клеточном ядре может значительно увеличиваться. Ядро приобретает гигантские размеры. Эндомитоз лежит в основе полиплоидии.
Полиплоидией (от греч. poly — много и ploos — складывать) называют такое состояние клетки, когда в ней в результате предшествующих эндомитозов оказывается более двух гаплоидных наборов хромосом. Полиплоидизация, в отличие от митоза, осуществляется без снижения специфических клеточных функций и свойственна полифункциональным элементам (клеткам печени, сердца, слюнных желез и др.). В зависимости от числа хромосомных наборов в полиплоидных клетках их называют три-(при 3), тетра-(при 4), пента-(при 5) и т. д. плоидными. Полиплоидные клетки отличаются гигантскими размерами. Они довольно часто встречаются в опухолевых тканях, а также в тканях, подвергнутых действию проникающей радиации.
Среди модификаций митоза имеется еще один особый его вариант, называемый мейозом (от греч. meiosis — уменьшение). В результате мейоза происходит уменьшение числа хромосом вдвое (от диплоидного к гаплоидному). Этот способ клеточного деления характерен для половых клеток.
Амитоз — прямое деление клетки (ядра). При этом происходит перешнуровывание или фрагментация ядра без выявления хромосом и образования веретена деления. Одной из форм амитоза может быть сегрегация геномов — множественное перешнуровывание полиплоидного ядра с образованием мелких дочерних ядер. Как правило, амитоз встречается в полиплоидных, отживающих или патологически измененных клетках и ведет к образованию многоядерных клеток. В последние годы факт существования амитоза как способа нормальной репродукции клеток отрицается.
Учебное видео: митоз клетки и его стадии
— Вернуться в оглавление раздела «гистология»
Чем плоха полиплоидия
Полиплоидия, то есть такое состояние генома, при котором клетки обладают удвоенным (или более) количеством хромосом, часто встречается в природе. Полиплоидия играет свою роль как эволюционный фактор, развивается также как результат клеточного стресса или заболевания. Обнаружены гены, вызывающие гибель клетки только при полиплоидии.
Физиологические изменения, вызванные полиплоидией, недостаточно изучены. На модели дрожжей было установлено, что мутации происходящие в полиплоидных клетках, приводят к их гибели, в то время как клетки дикого типа при такой же генетической мутации не погибают. Гены, мутации в которых вызывают гибель полиплоидных клеток, чаще всего вовлечены в процессы, связанный с жизненным циклом клетки. Поскольку многие раковые клетки полиплоидны, предполагается, что эти гены могут рассматриваться в качестве мишеней для новых противоопухолевых препаратов.
По материалам журнала Nature, 2006, v.5/443, October, p. 541-547
Код вставки на сайт
Чем плоха полиплоидия
Полиплоидия, то есть такое состояние генома, при котором клетки обладают удвоенным (или более) количеством хромосом, часто встречается в природе. Полиплоидия играет свою роль как эволюционный фактор, развивается также как результат клеточного стресса или заболевания. Обнаружены гены, вызывающие гибель клетки только при полиплоидии.
Физиологические изменения, вызванные полиплоидией, недостаточно изучены. На модели дрожжей было установлено, что мутации происходящие в полиплоидных клетках, приводят к их гибели, в то время как клетки дикого типа при такой же генетической мутации не погибают. Гены, мутации в которых вызывают гибель полиплоидных клеток, чаще всего вовлечены в процессы, связанный с жизненным циклом клетки. Поскольку многие раковые клетки полиплоидны, предполагается, что эти гены могут рассматриваться в качестве мишеней для новых противоопухолевых препаратов.
По материалам журнала Nature, 2006, v.5/443, October, p. 541-547
Виды мутаций, причины, примеры
Мутации – это изменения в ДНК клетки. Возникают под действием ультрафиолета, радиации (рентгеновских лучей) и т.п. Передаются по наследству, служат материалом для естественного отбора. отличия от модификаций
Генные мутации – изменение строения одного гена. Это изменение в последовательности нуклеотидов: выпадение, вставка, замена и т.п. Например, замена А на Т. Причины – нарушения при удвоении (репликации) ДНК. Примеры: серповидноклеточная анемия, фенилкетонурия.
Хромосомные мутации – изменение строения хромосом: выпадение участка, удвоение участка, поворот участка на 180 градусов, перенос участка на другую (негомологичную) хромосому и т.п. Причины – нарушения при кроссинговере. Пример: синдром кошачьего крика.
Геномные мутации – изменение количества хромосом. Причины – нарушения при расхождении хромосом.
Цитоплазматические мутации – изменения в ДНК митохондрий и пластид. Передаются только по женской линии, т.к. митохондрии и пластиды из сперматозоидов в зиготу не попадают. Пример у растений – пестролистность.
Соматические – мутации в соматических клетках (клетках тела; могут быть четырех вышеназванных видов). При половом размножении по наследству не передаются. Передаются при вегетативном размножении у растений, при почковании и фрагментации у кишечнополостных (у гидры).
Еще можно почитать
Задания части 1
Выберите один, наиболее правильный вариант. Полиплоидные организмы возникают в результате
1) геномных мутаций
2) модификационной изменчивости
3) генных мутаций
4) комбинативной изменчивости
Выберите один, наиболее правильный вариант. Синдром Дауна является результатом мутации
1) геномной
2) цитоплазматической
3) хромосомной
4) рецессивной
Выберите один, наиболее правильный вариант. Рецессивные генные мутации изменяют
1) последовательность этапов индивидуального развития
2) состав триплетов в участке ДНК
3) набор хромосом в соматических клетках
4) строение аутосом
Выберите один, наиболее правильный вариант. К какому виду мутаций относят изменение структуры ДНК в митохондриях
1) геномной
2) хромосомной
3) цитоплазматической
4) комбинативной
Выберите один, наиболее правильный вариант. Появление разных аллелей одного гена происходит в результате
1) непрямого деления клетки
2) модификационной изменчивости
3) мутационного процесса
4) комбинативной изменчивости
Выберите один, наиболее правильный вариант. Получение селекционерами сортов полиплоидной пшеницы возможно благодаря мутации
1) цитоплазматической
2) генной
3) хромосомной
4) геномной
Выберите один, наиболее правильный вариант. Пестролистность у ночной красавицы и львиного зева определяется изменчивостью
1) комбинативной
2) хромосомной
3) цитоплазматической
4) генетической
Выберите один, наиболее правильный вариант. Цитоплазматическая изменчивость связана с тем, что
1) нарушается мейотическое деление
2) ДНК митохондрий способна мутировать
3) появляются новые аллели в аутосомах
4) образуются гаметы, неспособные к оплодотворению
МУТАЦИИ КРОМЕ
Приведённые ниже понятия, кроме двух, используются для описания последствий нарушения расположения нуклеотидов в участке ДНК, контролирующем синтез белка. Определите эти два понятия, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) нарушение первичной структуры полипептида
2) расхождение хромосом
3) изменение функций белка
4) генная мутация
5) кроссинговер
ГЕННАЯ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Генные мутации связаны с
1) изменением числа половых хромосом в клетках
2) изменением состава триплетов в ДНК
3) изменением строения аутосом
4) выпадением нуклеотида из триплета
5) изменением структуры хромосом
6) вставкой нуклеотида в триплет
ГЕННАЯ КРОМЕ
1. Ниже приведен перечень характеристик изменчивости. Все они, кроме двух, используются для описания характеристик генной изменчивости. Найдите две характеристики, «выпадающие» из общего ряда, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) обусловлена сочетанием гамет при оплодотворении
2) обусловлена изменением последовательности нуклеотидов в триплете
3) формируется при рекомбинации генов при кроссинговере
4) характеризуется изменениями внутри гена
5) формируется при изменении нуклеотидной последовательности
2. Все приведенные ниже характеристики, кроме двух, служат причинами генной мутации. Определите эти два понятия, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) конъюгация гомологичных хромосом и обмен генами между ними
2) замена одного нуклеотида в ДНК на другой
3) изменение последовательности соединения нуклеотидов
4) появление в генотипе лишней хромосомы
5) выпадение одного триплета в участке ДНК, кодирующей первичную структуру белка
3. Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания генных мутаций. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) замена пары нуклеотидов
2) возникновение стоп-кодона внутри гена
3) удвоение числа отдельных нуклеотидов в ДНК
4) увеличение числа хромосом
5) потеря участка хромосомы
4. Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания генных мутаций. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) добавление одного триплета в ДНК
2) увеличение числа аутосом
3) изменение последовательности нуклеотидов в ДНК
4) потеря отдельных нуклеотидов в ДНК
5) кратное увеличение числа хромосом
5. Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, типичны для генных мутаций. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) возникновение полиплоидных форм
2) случайное удвоение нуклеотидов в гене
3) потеря одного триплета в процессе репликации
4) образование новых аллелей одного гена
5) нарушение расхождения гомологичных хромосом в мейозе
6сб. Все приведённые ниже характеристики, кроме трех, характерны для генных мутаций. Определите три характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) возникает в процессе репликации ДНК
2) вставка нуклеотидов в ДНК
3) выпадение участка хромосомы
4) изменение структуры молекулы ДНК
5) перенос участка одной хромосомы на другую
6) поворот участка хромосомы на 180 градусов
2. Установите соответствие между признаками и типами мутаций: 1) генные, 2) хромосомные. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) замена одного нуклеотида
Б) разворот участка хромосомы
В) удвоение нескольких нуклеотидов
Г) выпадение двух генов
Д) перестановка участка хромосомы на негомологичную
Е) может приводить к замене аминокислоты в полипептиде
2. Установите соответствие между характеристиками и типами мутаций: 1) генные, 2) геномные, 3) хромосомные. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) делеция участка хромосомы
Б) изменение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК
В) кратное увеличение гаплоидного набора хромосом
Г) анеуплоидия
Д) изменение последовательности генов в хромосоме
Е) выпадение одного нуклеотида
3. Установите соответствие между характеристиками и видами мутаций: 1) генная, 2) хромосомная, 3) геномная. Запишите цифры 1, 2, 3 в порядке, соответствующем буквам.
А) удвоение одной из хромосом
Б) замена одного нуклеотида в ДНК
В) разворот участка хромосомы
Г) перенос участка хромосомы на негомологичную
Д) приводит к замене одной аминокислоты
Е) кратное увеличение числа хромосом
4. Установите соответствие между характеристиками и видами мутаций: 1) генная, 2) хромосомная, 3) геномная. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) нерасхождение хромосом в мейозе
Б) выпадение одного нуклеотида в ДНК
В) увеличение числа хромосом, равное диплоидному геному
Г) удвоение нескольких генов
Д) удаление участка хромосомы
Е) приводит к замене нескольких триплетов в гене
ХРОМОСОМНАЯ КРОМЕ
1. Ниже приведен перечень характеристик изменчивости. Все они, кроме двух, используются для описания характеристик хромосомной изменчивости. Найдите две характеристики, «выпадающие» из общего ряда, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) потеря участка хромосомы
2) поворот участка хромосомы на 180 градусов
3) уменьшение числа хромосом в кариотипе
4) появление добавочной Х-хромосомы
5) перенос участка хромосомы на негомологичную хромосому
2. Все приведённые ниже признаки, кроме двух, используются для описания хромосомной мутации. Определите два термина, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) число хромосом увеличилось на 1-2
2) один нуклеотид в ДНК заменяется на другой
3) участок одной хромосомы перенесен на другую
4) произошло выпадение участка хромосомы
5) участок хромосомы перевернут на 180°
3. Все приведенные ниже характеристики, кроме двух, используются для описания хромосомной изменчивости. Найдите две характеристики, «выпадающие» из общего ряда, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) умножение участка хромосомы в несколько раз
2) появление дополнительной аутосомы
3) изменение последовательности нуклеотидов
4) потеря концевого участка хромосомы
5) поворот гена в хромосоме на 180 градусов
4. Все приведенные ниже характеристики, кроме двух, используют для описания хромосомных мутаций организмов. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) умножение участка хромосомы в несколько раз
2) появление дополнительной аутосомы
3) изменение последовательности нуклеотидов
4) потеря концевого участка хромосомы
5) поворот гена в хромосоме на 180 градусов
ФОРМИРУЕМ
1) удвоение одного и того же участка хромосомы
2) удвоение целого гена
1) потеря одной Х-хромосомы
2) удвоение гаплоидного набора хромосом
3) уменьшение числа хромосом в половых клетках
4) увеличение числа хромосом в соматических клетках
5) нерасхождение гомологичных хромосом
6) замена одного нуклеотида на другой в ДНК
7) сдвиг рамки считывания
2. Установите соответствие между типами мутаций и их характеристиками и примерами: 1) геномные, 2) хромосомные. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) утеря или появление лишних хромосом в результате нарушения мейоза
Б) приводят к нарушению функционирования гена
В) примером является полиплоидия у простейших и растений
Г) удвоение или потеря участка хромосомы
Д) ярким примером является синдром Дауна
3. Установите соответствие между примерами и видами мутаций: 1) геномная, 2) хромосомная. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) синдром Дауна
Б) нерасхождение хромосом в мейозе
В) разворот участка хромосомы
Г) полиплоидия
Д) удвоение группы генов
Е) перестановка участка хромосомы на негомологичную
4. Установите соответствие между признаками и типами мутаций: 1) хромосомные, 2) геномные. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) перестановка участка аутосомы на Х-хромосому
Б) выпадение нескольких генов из хромосомы
В) нарушение коньюгации хромосом в мейозе
Г) удвоение участка хромосомы, содержащей несколько генов
Д) добавление «лишней» хромосомы в кариотипе
Е) кратное увеличение числа хромосом
ГЕНОМНАЯ
Выберите три варианта. Чем характеризуется геномная мутация?
1) изменением нуклеотидной последовательности ДНК
2) утратой одной хромосомы в диплоидном наборе
3) кратным увеличением числа хромосом
4) изменением структуры синтезируемых белков
5) удвоением участка хромосомы
6) изменением числа хромосом в кариотипе
ГЕНОМНАЯ КРОМЕ
1. Ниже приведен перечень характеристик изменчивости. Все они, кроме двух, используются для описания характеристик геномной изменчивости. Найдите две характеристики, «выпадающие» из общего ряда, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) ограничена нормой реакции признака
2) число хромосом увеличено и кратно гаплоидному
3) появляется добавочная Х-хромосома
4) имеет групповой характер
5) наблюдается потеря Y-хромосомы
2. Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания геномных мутаций. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) нарушение расхождения гомологичных хромосом при делении клетки
2) разрушение веретена деления
3) конъюгация гомологичных хромосом
4) изменение числа хромосом
5) увеличение числа нуклеотидов в генах
3. Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания геномных мутаций. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) изменение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК
2) кратное увеличение хромосомного набора
3) уменьшение числа хромосом
4) удвоение участка хромосомы
5) нерасхождение гомологичных хромосом
4. Ниже приведен перечень характеристик изменчивости. Все они, кроме трех, используются для описания характеристик геномных мутаций. Найдите три характеристики, «выпадающие» из общего ряда, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) возникают в результате перераспределения генного материала между хромосомами
2) связаны с нерасхождением хромосом при мейозе
3) возникают из-за утраты части хромосомы
4) приводят к появлению полисомии и моносомии
5) связаны с обменом участками между негомологичными хромосомами
6) обычно оказывают вредное воздействие и приводят к гибели организма
5. Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания геномных мутаций организмов. Определите две характеристики, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) образуется при нерасхождении хромосом в мейозе
2) возникает при перестановке участка хромосомы на негомологичную хромосому
3) в результате может возникать синдром Дауна
4) могут образовываться полиплоидные организмы
5) случается при замене нескольких нуклеотидов в ДНК
СОМАТИЧЕСКАЯ
Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания соматических мутаций у млекопитающих. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) не передаются по наследству
2) происходят в клетках-предшественниках половых клеток
3) индивидуальны для каждого организма
4) могут быть генными или хромосомными
5) проявляются у потомков
Проанализируйте таблицу «Виды изменчивости». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующее понятие или соответствующий пример из предложенного списка.
1) соматические
2) генные
3) замена одного нуклеотида на другой
4) удвоение гена в участке хромосомы
5) добавление или выпадение нуклеотидов
6) гемофилия
7) дальтонизм
8) трисомия в хромосомном наборе
Найдите три ошибки в приведённом тексте и укажите номера предложений с ошибками. (1) Мутации – это случайно возникшие стойкие изменения генотипа. (2) Генные мутации – это результат «ошибок», возникающих в процессе удвоения молекул ДНК. (3) Геномными называют мутации, которые ведут к изменению структуры хромосом. (4) Многие культурные растения являются полиплоидами. (5) Полиплоидные клетки содержат одну–три лишние хромосомы. (6) Полиплоидные растения характеризуются более мощным ростом и крупными размерами. (7) Полиплоидию широко используют как в селекции растений, так и в селекции животных.
Полиплоидия
Почему развивается полиплоидия?
Человеку присущ диплоидный набор хромосом — 2n. Диплоидные клетки образуются в результате слияния гаплоидных в процессе оплодотворения. При этом дочерняя клетка получает по одинарному набору от отцовской и материнской клетки. Эта закономерность может нарушаться при различных патологических состояниях, среди которых можно отметить:
Риск развития полиплоидии повышается при воздействии на клетки физических или химических факторов, которые приводят к повреждению веретена деления.
Методы диагностики полиплоидии
Для изучения набора хромосом (кариотипа) пациента применяется цитогенетическое исследование. Его выполняют в несколько этапов:
В конечном итоге врач может увидеть в окуляре микроскопа все хромосомы и изучить их.
Применение различных видов цитогенетического исследования позволяет выявить не только полиплоидию, но и ряд других заболеваний (моносомию, трисомию, делецию, инверсию и др.), а также оценить размер и форму хромосом.
Пройти диагностику генетических заболеваний можно в медико-генетическом центре «Геномед».
Последствия полиплоидии
У человека полиплоидия является редким явлением. Обычно продолжительность жизни новорожденных составляет всего несколько часов. В большинстве случаев полиплоидия заканчивается спонтанным абортом. Результаты исследований говорят о том, что изменение кратности набора хромосом приводит к серьезным порокам сердечно-сосудистой и центральной нервной системы.