Mutageneza și teratogeneza
Mutageneza: procesul de apariție și manifestare a mutațiilor genetice.
Teratogeneza: procesul de desfășurare a anomalilor determinate de mutațiile genetice.
Carcinogeneza: procesul de apariție a tumorilor maligne.
MUTAGENEZA
Mutațiile reprezintă orice modificare a materialului ereditar care nu este un produs direct al recombinării genetice. Mutațiile pot fi caracterizate după mai multe criterii:
După efectul pe care-l au asupra celulelor:
mutații benefice;
mutații neutre;
mutații negative.
După modul de apariție:
mutații naturale;
mutații induse artificial.
După întindere:
Mutații genomice - care afectează întregul genom, adică întregul set de cromozomi. Pot fi poliploidii (care afectează toți cromozomii: triploidii (3n), tetraploidii (4n), pentaploidii (5n) etc.) sau aneuploidii (care afectează doar un cromozom: nulisomie (2n-2), monosomie (2n -1), trisomie (2n+1).)
Mutații cromozomiale - care afectează structura unui singur comozom: adiții (adăugare de material în cromozom), deleții (îndepărtare de material din cromozom), transpoziții (schimbarea locurilor în cromozom), inversii (inversarea locurilor genelor) etc.
Mutații genice - care afectează structura unei singure gene.
Mutații punctiforme - care afectează doar o singură pereche de nucleotide.
Pentru mai multe detalii despre mutații și exerciții legate de acestea vezi Genetica umană.
Factorii care pot induce mutații se numesc factori mutageni. Ei pot fi:
fizici:
ultrasunetele
radiațiile ionizante
radiația nucleară
ultravioletele
chimici:
iperita (gaz muștar)
alcoolul etilic
nicotina
anumiți coloranți
unele ierbicide și insecticide
biologici:
virusuri
unele bacterii
Fenotipurile mutațiilor la om
POLIPLOIDIILE
Nu sunt compatibile cu supraviețuirea. Au fost raportate cazuri de copii triploizi (2n = 69) născuți vii dar prezentau asemenea malformații încât nu pot supraviețui decât câteva zile. Au fost raportați embrioni tetraploizi expulzați, dar neviabili.
ANEUPLOIDIILE
1. Autozomale
Sunt cazurile în care în loc de o pereche de autozomi se formează trei cromozomi, prin non-disjuncția cromozomială din momentul meiozei gametului. Pot da diverse tipuri de sindromuri:
Sindromul Patau (trisomia 13): copiii născuți cu trei cromozomi în loc de perechea 13 prezintă malformații destul de grave, uneori letale. Malformațiile cardiace fac ca persoanele născute cu această afecțiune să nu depășească vârsta de 1 an.
Sindromul Edwards (trisomia 18): afectează aproximativ una din 5000 de nașteri (sursa). Copiii afectați sunt grav malformați, aproximativ 20% dintre ei reușesc să supraviețuiască primului an de viață.
Sindromul Down (trisomia 21): apare aproximativ la una din 1000 de nașteri. Copiii afectați de sindrom au fața caracteristică, mongoloidă, prezintă întârziere mintală și pot avea diverse malformații. Se datorează prezenței unui cromozom suplimentar în perechea 21.
2. Heterozomale
Reprezintă cazurile în care apar dereglări legate de perechea de heterozomi (X și Y):
Sindromul Klinefelter: reprezintă o disomie X anormală (44 + XXY). Persoanele afectate sunt bărbați cu un cromozom X suplimentar în fiecare celulă. Cei afectați sunt sterili, prezintă caractere evidente de feminizare.
Sindromul Turner: sau monosomia X. Persoanele afectate sunt femei cu un singur cromozom X în fiecare celulă. Femeile care au acest sindrom sunt sterile, insuficient dezvoltate fizic și prezintă uneori ușor retard mintal.
MUTAȚII CROMOZOMIALE
Sindromul cri-du-chat: tradus prin ”mieunatul pisicii” datorită plânsului caracteristic al nou-născuților afectați de acest sindrom, se datorează deleției unei cromatide din cromozomul 5. Copiii afectați au malformații grave, în special microcefalie și întârziere mintală gravă.
MUTAȚII GENICE
Sindactilia: prezența unor degete lipite. Acestea se pot manifesta la un singur membru, la mai multe sau chiar la toate membrele.
Polidactilia: prezența unor degete suplimentare. Poate fi un deget suplimentar sau mai multe. Acestea se pot manifesta la un singur membru, la mai multe sau chiar la toate membrele.
Albinismul: datorită mutației unei gene care controlează metabolismul tirozinei și implicit a melaninei aceasta din urmă nu mai este formată. Astfel persoanele afectate au o lipsă totală de melanină, pigmentul din piele, păr și ochi. Persoanele afectate au dificultăți legate de expunerea la soare.
Anemia falciformă: o mutație în gena care controlează formarea hemoglobinei (pigmentul roșu din sânge) determină înlocuirea aminoacidului acid glutamic cu valina în structura hemoglobinei. Drept urmare hematiile, care în mod normal au formă de disc, devin falciforme, adică în formă de seceră (de semilună). Din acest motiv nu mai au o suprafață corespunzătoare pentru a fixa O2 și persoanele afectate suferă de hipoxie cronică.
Hemofilia: mutația unei gene situate pe cromozomul X determină o carență gravă în formarea factorilor trombocitari pentru coagularea sângelui. Așadar persoanele afectate au timpi extrem de mari de coagulare a sângelui, orice hemoragie, cât de mică, le poate pune viața în pericol. Deoarece este determinată de o genă (recesivă) situată pe cromozomul X numai bărbații sunt afectați (femeile au doi cromozomi X, astfel că gena recesivă de pe un cromozom este inhibată de gena de pe celălalt cromozom). Fenomenul se numește hemizigoție.
Daltonismul: este tot o maladie sex-linkată (adică gena responsabilă este tot pe cromozomul X) și determină insuficienta formare a unuia dintre cele trei tipuri de pigmenți vizuali. drept urmare persoanele afectate (bărbați) nu văd una din culorile fundamentale (roșu - protanopia, verde - deuteranopia, albastru - protanomalia), în locul acestora văzând culorile complementare (în loc de roșu - verde, în loc de verde - roșu, în loc de albastru - verde) sau nuanțe mult estompate.
CARCINOGENEZA
Cancerul este o boală foarte gravă provocată de apariția și diseminarea unor porțiuni de țesut numite tumori. Tumoarea reprezintă o formațiune nou apărută dintr-un țesut. Dacă tumoarea respectivă nu provoacă cancer poartă numele de tumoare benignă, dacă provoacă cancerul se numește tumoare malignă. În funcție de țesutul afectat, tumorile maligne (care se mai numesc neoplazii sau neoplasme) pot fi:
sarcom - afectează țesutul muscular;
carcinom - afectează epiteliile și mucoasele;
blastom - afectează sistemul nervos;
lipom - afectează țesutul adipos;
osteom - afectează țesutul osos
limfom - afectează țesutul limfatic.
adenom - afectează glandele
Factorii cancerigeni sunt factorii care facilitează apariția tumorilor maligne:
a) Factori chimici:
pesticide, insecticide
gudronii rezultați din arderea hârtiei din țigară
alcoolul etilic
diverse tipuri de conservanți
b) Factori fizici:
radiații ionizante
radiația ultravioletă
ultrasunetele
c) Factori biologici: virusurile
virusul sarcomului Rous
virusul uman papilloma (HPV)
Mecanismul producerii tumorilor maligne
Deși există încă destule neclarități în ceea ce privește mecanismul intim al apariției tumorilor, azi se știe cum iau naștere celulele canceroase. Astfel, o tumoare este formată din numeroase celule care se divid haotic și inutil, fără nicio pauză. Mecanismul diviziunii celulare este controlat de gene care poartă numele de protooncogene. Aceste gene sunt foarte active în perioada diferențierii tisulare, atunci când se formează țesuturile și organele embrionului. Apoi aceste gene își încetează activitatea susținută și funcționează la frecvență redusă. Dacă aceste protooncogene suferă mutații se transformă în oncogene și determină apariția unor procese de diviziune rapidă și necontrolată a țesutului, astfel încât se formează tumoarea. Celule izolate sau bucăți din tumoare se pot desprinde și se răspândesc în întregul organism purtate de sânge și acolo unde ajung generează o nouă tumoare malignă. Se ajunge la o situație în care organismul este invadat de tumori maligne, atunci apar metastazele.