Đột biến gen là gì? Phân loại, nguyên nhân, ảnh hưởng đến sức khỏe

Trang chủ > Chuyên khoa > Khoa khác > Di truyền học > Đột biến gen là gì? Phân loại, nguyên nhân, ảnh hưởng đến sức khỏe

Tác giả: Nguyễn Hương Ngày đăng: Tháng mười một 28, 2024

Đột biến gen là sự biến đổi bất thường trong cấu trúc DNA, tạo ra một gen mới và làm cho cấu trúc DNA khác với cấu trúc DNA của đa số cá thể. Đột biến gen xảy ra ở nhiều cấp độ khác nhau nên chúng có thể gây ra những hậu quả khác nhau. Tuy nhiên, không phải tất cả các đột biến gen đều ảnh hưởng đến sức khỏe và sự phát triển của cơ thể. 

Đột biến gen là gì?

Đột biến gen là những thay đổi bất thường trong cấu trúc DNA, có thể gây ra sự xáo trộn về cấu trúc, thay đổi về trật tự, số lượng, kích thước. Sự biến đổi này có thể xảy ra từ khối cấu tạo DNA đơn lẻ (như các cặp cơ sở) cho đến một đoạn lớn của nhiễm sắc thể bao gồm nhiều gen.

Đột biến gen có thể xuất hiện trên bất kỳ điểm nào tại phân tử DNA.
Đột biến gen có thể xuất hiện trên bất kỳ điểm nào tại phân tử DNA.

Đột biến gen được phân thành hai loại chính, bao gồm:

Đột biến di truyền

Đột biến di truyền (hay còn gọi là đột biến dòng mầm) được truyền từ cha mẹ thông qua các tế bào mầm (trứng hoặc tinh trùng) và tồn tại trong hầu hết tế bào cơ thể suốt đời. Khi quá trình thụ tinh diễn ra, nếu DNA từ cha hoặc mẹ mang đột biến, đứa trẻ sinh ra sẽ mang đột biến đó trong toàn bộ tế bào của cơ thể.

Đột biến mắc phải (soma)

Đột biến mắc phải (soma) là những thay đổi xảy ra trong cuộc đời của một người, chỉ tồn tại ở một số tế bào nhất định trong cơ thể. Những đột biến này có thể do tác động của môi trường như tia cực tím từ mặt trời, hoặc do lỗi trong quá trình DNA tự sao chép khi tế bào phân chia. Đột biến xảy ra tại các tế bào soma (không phải tế bào sinh dục như tinh trùng và trứng) thì không thể truyền sang thế hệ kế tiếp.

Những thay đổi di truyền được gọi là đột biến de novo (mới) có thể là có thể là di truyền và soma. Đột biến này có thể chỉ tồn tại trong tế bào trứng hoặc tinh trùng của một cá nhân mà không hiện diện ở các tế bào khác, hoặc có thể phát sinh ngay sau khi trứng và tinh trùng kết hợp trong quá trình thụ tinh. Tuy nhiên, việc xác định chính xác thời điểm xuất hiện của đột biến de novo thường rất khó khăn.

Đột biến de novo có thể xuất hiện trong quá trình trứng thụ tinh bắt đầu phân chia và phát triển thành phôi. Điều này giải thích tại sao một số trẻ mang đột biến trong toàn bộ tế bào cơ thể dù cha mẹ và gia đình không có tiền sử về rối loạn di truyền này.

Đột biến soma, xảy ra trong một tế bào sau khi thụ tinh và chỉ ảnh hưởng đến một số tế bào trong cơ thể, gây ra hiện tượng thể khảm. Những đột biến này không có trong tế bào trứng hoặc tinh trùng của cha mẹ hay trứng đã thụ tinh, mà chỉ xuất hiện sau đó khi phôi đã hình thành và phát triển.

Trong quá trình phát triển của cơ thể, các tế bào phân chia, những tế bào được hình thành từ tế bào chứa gen bị thay đổi sẽ có đột biến, còn các tế bào khác vẫn bình thường.  Tùy thuộc vào loại đột biến và tỷ lệ tế bào bị ảnh hưởng, thể khảm có thể gây ra các vấn đề sức khỏe hoặc không có triệu chứng gì đáng kể.

Qua nghiên cứu, các bác sĩ nhận thấy phần lớn đột biến gen gây bệnh đều hiếm gặp trong cộng đồng. Tuy nhiên, một số biến đổi di truyền khác lại xảy ra thường xuyên hơn, được tìm thấy ở hơn 1% dân số. Các biến thể này được xem là đa hình – một phần bình thường trong cấu trúc DNA.

Tình trạng đa dạng di truyền hay sự biến đổi trong trình tự DNA có thể dẫn đến sự khác biệt về đặc điểm như: màu mắt, màu tóc và nhóm máu,… Mặc dù phần lớn các biến thể không gây hại cho sức khỏe, nhưng một số biến thể có thể làm tăng nguy cơ mắc một số bệnh rối loạn.

Có những dạng đột biến gen nào?

Đột biến gen là những thay đổi trong cấu trúc của gen, dẫn đến sự thay đổi thông tin di truyền. Có nhiều loại đột biến gen khác nhau, mỗi loại đều có những đặc điểm và ảnh hưởng riêng.

  • Đột biến thay thế là hiện tượng một cặp bazơ DNA bị thay đổi, dẫn đến sự thay thế một axit amin bằng một axit amin khác trong protein được mã hóa bởi gen.
  • Đột biến vô nghĩa xảy ra khi có sự thay đổi trong cặp cơ sở DNA, khiến tế bào phải dừng sớm quá trình tạo protein. Kết quả là protein bị rút ngắn, có thể không hoạt động đúng hoặc mất hoàn toàn chức năng.
  • Đột biến chèn là sự thay đổi số lượng cơ sở DNA bằng cách thêm một đoạn DNA vào chuỗi gen. Điều này có thể làm protein do gen mã hóa không thực hiện được chức năng bình thường.
  • Đột biến nhân bản xảy ra khi một đoạn DNA được sao chép bất thường một hoặc nhiều lần trong quá trình nhân bản. Hiện tượng này có thể làm thay đổi chức năng của protein được tạo ra từ đoạn DNA đó.
  • Đột biến lệch khung là kết quả của việc thêm hoặc mất các cơ sở DNA, làm thay đổi khung đọc của gen – nơi các bazơ được đọc theo nhóm ba để mã hóa axit amin. Khi khung đọc bị thay đổi do chèn, xóa hoặc sao chép DNA, các nhóm bazơ mới sẽ mã hóa cho các axit amin khác, thường dẫn đến protein mất chức năng.
  • Đột biến lặp lại mở rộng liên quan đến sự tăng số lượng lặp lại của các chuỗi DNA ngắn (như chuỗi ba nucleotide hoặc bốn nucleotide). Loại đột biến này có thể gây ra sự hoạt động bất thường của protein được tạo ra từ gen bị ảnh hưởng.
  • Đột biến xóa là hiện tượng một đoạn DNA bị loại bỏ khỏi chuỗi gen. Đột biến này có thể xảy ra ở quy mô nhỏ (mất một hoặc vài cặp bazơ) hoặc quy mô lớn (mất toàn bộ gen hoặc nhiều gen lân cận), dẫn đến sự thay đổi chức năng của các protein được mã hóa.

 Nguyên nhân nào dẫn tới đột biến gen?

Đột biến gen ở người là sự thay đổi trình tự nucleotit trên phân tử ADN, có thể do mất, thêm hoặc thay thế cặp nucleotit trong quá trình nhân đôi ADN. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến đột biến gen, có thể chia thành hai nhóm chính:

Nguyên nhân bên trong cơ thể

  • Lỗi trong quá trình nhân đôi ADN: Khi tế bào phân chia, quá trình sao chép ADN có thể xảy ra sai sót, dẫn đến việc thêm, mất hoặc thay thế cặp base nitơ.
  • Lỗi trong quá trình sửa chữa ADN: Các tổn thương trong ADN thường được sửa chữa bởi các hệ thống sửa chữa đặc biệt của tế bào. Tuy nhiên, đôi khi quá trình sửa chữa này dẫn đến đột biến.

Nguyên nhân bên ngoài (tác nhân gây đột biến)

  • Tác nhân vật lý: Tia X, tia gamma, tia cực tím… có thể làm đứt gãy hoặc biến đổi cấu trúc ADN.
  • Tác nhân hóa học: Nhiều chất hóa học như chất độc trong thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm, các chất phóng xạ… có thể tương tác với ADN và gây đột biến.
  • Tác nhân sinh học: Một số loại virus có thể tích hợp vào bộ gen của tế bào chủ, gây ra đột biến. Điển hình là một số loại virus viêm gan B, virut Hecpet,… Bên cạnh đó, một số loại nấm cũng có thể gây đột biến gen.

Có phải tất cả các gen bị đột biến đều ảnh hưởng đến cơ thể?

KHÔNG phải tất cả đột biến gen đều ảnh hưởng đến sức khỏe và sự phát triển của cơ thể. Thực tế, chỉ một số ít đột biến gây ra rối loạn di truyền, trong khi phần lớn không gây tác động hoặc chỉ thay đổi trình tự DNA mà không làm thay đổi chức năng của protein mà gen đó được mã hóa.

Mặc dù đột biến gen có thể gây ra rối loạn di truyền, nhiều đột biến được các enzyme sửa chữa kịp thời trước khi ảnh hưởng đến biểu hiện gen và protein. Mỗi tế bào đều có nhiều cơ chế khác nhau để các enzyme nhận diện và sửa chữa lỗi DNA, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể khỏi bệnh tật.

Trong tổng số đột biến gen, chỉ một phần rất nhỏ mang lại tác động tích cực, tạo ra các phiên bản protein mới giúp cá thể thích nghi tốt hơn với môi trường. Ví dụ như việc tạo ra protein bảo vệ cơ thể khỏi các chủng vi khuẩn mới.

Việc chẩn đoán các bệnh di truyền gặp nhiều thách thức vì mã di truyền của con người có thể chứa nhiều đột biến không ảnh hưởng đến sức khỏe. Một số gen được cho là liên quan đến bệnh di truyền có thể mang đột biến, nhưng chưa xác định được vai trò của chúng trong sự phát triển của bệnh. Những đột biến này được gọi là biến thể chưa xác định ý nghĩa (VOUS/VUS).

Trong một số trường hợp, các nhà khoa học không tìm thấy đột biến ở gen nghi ngờ gây bệnh, nhưng lại phát hiện đột biến ở các gen khác. Tuy nhiên, mối liên hệ giữa những đột biến này với bệnh di truyền vẫn chưa được làm rõ, gây khó khăn trong việc xác định vai trò của chúng đối với bệnh.

Ảnh hưởng của đột biến gen đến sức khỏe và sự phát triển

Hàng nghìn protein khác nhau cần thiết cho hoạt động bình thường của tế bào. Đột biến gen có thể làm gián đoạn chức năng của một hoặc nhiều protein này, gây ra các vấn đề về sức khỏe.

  • Đột biến gen có thể làm cho một protein quan trọng hoạt động sai hoặc bị thiếu, gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe. Điều này có thể gây ra sự phát triển bất thường hoặc bệnh tật, bao gồm các bệnh như phình đại tràng bẩm sinh, bạch biến và mù màu.
  • Một số đột biến gen nghiêm trọng khiến phôi thai không thể sống sót để đến ngày sinh. Những đột biến này thường tác động đến các gen thiết yếu cho sự phát triển bình thường của phôi, làm gián đoạn sự phát triển của phôi trong giai đoạn sớm. Từ đó, gây ra những rối loạn nghiêm trọng không tương thích với sự sống.

Gen không tự nó gây ra bệnh, mà chính các đột biến gen làm cho gen không thực hiện đúng chức năng mới là nguyên nhân gây bệnh. Ví dụ, bệnh xơ nang là do đột biến trong gen CFTR, nhưng mọi người đều có gen CFTR, chỉ những người mang đột biến cụ thể mới mắc bệnh.

Bệnh lý có thể xảy ra khi bị đột biến gen

Hầu hết các đột biến gen gây bệnh hiếm gặp trong dân số. Tuy nhiên, một số biến thể gen lại là nguyên nhân gây ra các bệnh rối loạn, mức độ nghiêm trọng tùy thuộc vào loại và vị trí đột biến.

  • Bệnh động kinh: là một bệnh di truyền nguy hiểm, thường bắt nguồn từ đột biến điểm trong gen ti thể. Triệu chứng bao gồm các rối loạn thần kinh như mất kiểm soát, bất tỉnh, co giật, mắt trợn ngược và cắn lưỡi.
  • Bệnh bạch tạng: hình thành là do các rối loạn xảy ra trong quá trình sinh sản và tổng hợp melanin. Nguyên nhân được xác định là do đột biến gen lặn trên nhiễm sắc thể thường.
  • Bệnh mù màu: Những người mắc bệnh mù màu thường có đột biến hoặc thiếu một gen trên nhiễm sắc thể X, gây rối loạn chức năng của các tế bào cảm thụ ánh sáng ở mắt, khiến họ không thể phân biệt được một số màu sắc nhất định. Người mắc bệnh mù màu thường không có khả năng phân biệt một màu, một số màu hoặc toàn bộ hệ thống màu.
  • Dị tật bẩm sinh: Một số đột biến gen trội có thể gây ra dị tật bẩm sinh như ngón tay ngắn hoặc thừa ngón tay. Chỉ cần một thay đổi nhỏ trong trình tự DNA, chẳng hạn như thay thế một cặp nucleotide, cũng có thể gây ra các bệnh nghiêm trọng như bệnh hồng cầu hình liềm.

Đột biến gen có thể tác động mạnh mẽ đến sức khỏe và sự phát triển của con người, nhưng không phải mọi đột biến đều mang tính tiêu cực. Việc nắm rõ các ảnh hưởng của đột biến gen sẽ giúp chúng ta có những biện pháp phù hợp để nâng cao sức khỏe và cải thiện chất lượng sống.

Khuyến cáo y khoa: Các bài viết của Phòng khám Đa khoa Phương Nam chỉ có tính chất tham khảo, không thay thế cho việc chẩn đoán hoặc điều trị y khoa.
Đánh giá bài viết
Bài viết này có hữu ích với bạn không?

Đăng ký tư vấn ngay

Đăng ký ngay để được tư vấn miễn phí về sức khỏe của bạn!

Bạn chưa điền số điện thoại

DMCA.com Protection Status
*Lưu ý: kết quả điều trị còn phụ thuộc vào cơ địa từng người
Gọi ngay Đặt hẹn
CHAT NGAY
Địa Chỉ Bác sĩ