БОУ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ «МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ» Мутационная изменчивость

БОУ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ «МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ» Мутационная изменчивость Выполнила: Соломенцева О. В.

Изменчивость Ø 2. Генотипическая (неопределённая, наследственная) Ø Генные мутации Ø 2 б) Мутационная Ø Хромосомные абберации Ø Геномные мутации

Генные мутации

Генные мутации - это изменение структуры отдельных участков ДНК, а, значит, количественного и качественного состава нуклеотидов гена. Ø 1. Без сдвига рамки считывания Ø Замена аминокислотного остатка в составе Ø Происходят в результате полипептида (миссенс– замены нуклеотидных пар, мутации) при этом общая длина ДНК не изменяется. Ø В результате возможна замена аминокислот, но из-за вырожденности генетического кода возможно и сохранение структуры белка.

Миссенс–мутации Серповидно-клеточная анемия Две a-цепи (a-цепь закодирована в 16 - При гипоксии (недостатке кислорода) эритроциты Ø Молекула ой хромосоме) гемоглобина приобретают форму серпа и теряют способность к человека транспорту кислорода. Две b-цепи (b-цепь закодирована в 11 - ой хромосоме) Гомозиготы Hb. S/Hb. S умирают в раннем детстве. Гетерозиготы Hb. A/Hb. S характеризуются слабо 146 аминокислотных остатка, Шестой - глутаминовая кислота измененными эритроцитами, что повышает Шестой - валин кислота (ГТА) (ГАА) устойчивость к малярии. Т. о. серповидноклеточная анемия – пример Образуется нормальный гемоглобин Образуется нормальный гемоглобин – Hb. A. относительности «полезности» и «вредности» мутаций. – Hb. S. Замена всего лишь одного нуклеотида и одной аминокислоты приводит к развитию такого заболевания как серповидноклеточная анемия.

Генные мутации - это изменение структуры отдельных участков ДНК, а, значит, количественного и качественного состава нуклеотидов гена. Ø 1. Без сдвига рамки считывания Ø Замена аминокислотного остатка в составе Ø Происходят в результате полипептида (миссенс– замены нуклеотидных пар, мутации) при этом общая длина ДНК не изменяется. Ø Без замены Ø В результате возможна замена аминокислот, но из-за аминокислотного остатка в вырожденности составе генетического кода возможно полипептида (сеймсенс- и сохранение структуры мутации) белка.

Генные мутации без сдвига рамки чтения А А ТГ Г Ц А Т Т Ц ДНК матричная, участок гена мутационная точка ААТ ГЦА ТТЦ - ДНК ААГ ГЦА ТТЦ - ДНК УУА ЦГУ ААГ - РНК УУЦ ЦГУ ААГ - РНК лей арг лиз - белок фен арг лиз - белок Замена

Генные мутации без сдвига рамки чтения А А Ц ГГ Т Ц Т А Т Т Ц ДНК матричная, участок гена мутационные точки ААТ ГЦА ТТЦ - ДНК ААЦ ГТА ТТЦ - ДНК УУА ЦГУ ААГ - РНК УУГ ЦАУ ААГ - РНК лей арг лиз - белок лей гис лиз - белок Инверсия

Генные мутации - это изменение структуры отдельных участков ДНК, а, значит, количественного и качественного состава нуклеотидов гена. Ø Нонсенс–мутации (замена Ø 2. Со сдвигом рамки считывания смыслового кодона на стоп- (фреймшифты) кодон) Ø ~ 80% от всех генных мутаций Ø Происходят в результате вставки v В результате могут возникать (инсерции) или потери (эксцизии) нуль-аллели, которым не нуклеотидных пар, при этом общая длина соответствует ни один белок. ДНК изменяется. Происходит полное v Возможно и обратное изменение структуры белка. явление: замена нонсенс- Ø Если после вставки пары нуклеотидов кодона на смысловой. Тогда происходит их потеря (или наоборот), то аминокислотный состав белков может длина полипептида может восстановиться. увеличиваться. Ø Тогда две мутации хотя бы частично компенсируют друга. Это явление называется внутригенной супрессией.

Генные мутации со сдвигом рамки чтения ДНК матричная, А А Т Г Ц А Т Т Ц участок гена мутационная точка ААТ ГЦА ТТЦ - ДНК ААГ ЦАТ ТЦ - ДНК УУА ЦГУ ААГ - РНК УУЦ ГУА АГ - РНК лей арг лиз - белок фен вал сер/арг - белок Делеция - выпадение

Генные мутации со сдвигом рамки чтения А АГ Т Г Ц А Т Т Ц ДНК матричная, участок гена мутационная точка ААТ ГЦА ТТЦ - ДНК ААГ ТГЦ АТТ Ц - ДНК УУА ЦГУ ААГ - РНК УУЦ АЦГ УАА Г - РНК лей арг лиз - белок фен тре стоп - белок Вставка Нонсенс-мутация

Хромосомные мутации

Хромосомные мутации - изменение структуры хромосом. Ø 1. Делеции (от лат. deletio — уничтожение) — хромосомные перестройки, при которых происходит потеря (нехватка) участка хромосомы. v Синдром кошачьего крика (синдром Лежена). А В С D E F v Причина: делеция короткого плеча хромосомы 5 -й пары. v Клиника: патологическое строение голосовых связок - дети издают крик, напоминающий мяуканье кошки. Недоразвитие речи. Микроцефалия. Косолапость. Задержка умственного и физического развития. Продолжительность жизни значительно снижена, только около 14% больных переживают возраст 10 лет. v Патогенез: Порок сердца.

Хромосомные мутации - изменение структуры хромосом. Ø 2. Инверсии — поворот отдельных участков хромосомы на 180° DC АВ CD EF A B E D CE CD F v. У человека наиболее распространенной является инверсия в 9 хромосоме, не вредящая носителю и считающаяся нормой, хотя существуют данные, что у женщин с этой мутацией существует 30 % вероятность выкидыша.

Хромосомные мутации - изменение структуры хромосом. Ø 3. Дупликациия (лат. duplicatio — удвоение) — удвоение (повтор) участка хромосомы. Прямые Обратные А В С ВD E F С А В C D D C E F v Мутация Bar у Drosophila, обнаруженная в 20 -х годах XX века Т. Морганом и А. Стёртевантом. v Обусловлена дупликацией локуса X-хромосомы. v У нормальных самок (B+/B+) глаз имеет 800 фасеток, у гетерозиготных самок (B+/B) глаз имеет 350 фасеток, у гомозигот по мутации (B/B) — всего 70 фасеток.

Хромосомные мутации - изменение структуры хромосом. Ø 4. Транслокация — межхромосомные перестройки, при которых происходит перенос участка одной на негомологичную ей. Взаимные, Невзаимные реципрокные А В BC E С D A F D FDEC E F G EHF G H (обратные) Симметричные а в с dc d a b e f g h f e g h Неимметричные A B CD E FG H a b c d e f g h

Механизмы возникновения хромосомных мутаций v Неравный кроссинговер между гомологичными хромосомами (возникают делеции и дупликации) и негомологичными хромосомами (возникают транслокации); v Внутрихромосомный кроссинговер (возникают делеции и инверсии); v Разрывы хромосом (возникают различные фрагменты); v Разрывы хромосом с последующим соединением фрагментов (возникают инверсии, транспозиции, транслокации); v Копирование гена и перенос копии в другой участок хромосомы (возникают транспозиции).

Геномные мутации

Геномные мутации - изменение числа хромосом в кариотипе. Ø 1. Полиплоидия Ø 2. Анеуплоидия v- кратное геному v- не кратное геному изменение числа хромосом Ø Автополиплоидия Ø Нуллисомия 2 n + 1 2 n + n Ø Аллополиплоидиия Ø Моносомия 2 n + 2 … 2 n + 2 n Ø Трисомия 2 n – 1 Ø Тетрасомия и т. д. 2 n – 2 … 2 n + 3 n …

Полиплоидизация - изменение числа хромосом в кариотипе. Ø Соматическая Ø Мейотическая vпроисходит в vпроисходит при результате нарушениях в нарушение митоза первом делении vчасть клеток зиготы полиплоидны vвсе клетки полиплоидны Ø Некоторые животные – лососи, карпы, черви, Ø Покрытосемянные растени насекомые, реже голосемянные, мхи, ракообразные папоротники

Полиплоидный ряд земляники v земляника v клубника, v земляника лесная, восточная, v 42 хромосомы крупноплодная, v 14 хромосом v 28 хромосом v 56 хромосом

Полиплоидия Ø Характерна для: Ø - низших эукариот и Ø Автополиплоидия покрытосеменных растений, Ø - у многоклеточных животных v Многократное встречается крайне редко: у повторение одного и дождевых червей, некоторых того же генома, или насекомых, некоторых рыб и основного числа земноводных. хромосом в клетках Ø - автополиплоиды у человека организма одного и и других высших того же позвоночных погибают на биологического вида. ранних стадиях внутриутробного развития. Триплоиды обычно крупнее, но стерильны

Полиплоидия Ø Если в соматических клетках Полиплоиды, полученные в v содержится по одному геному Ø Аллоплоидия результате отдаленной от разных видов, то такой гибридизации (скрещивание аллополиплоид – бесплоден. v Многократное организмов, принадлежащих к Ø Причины: повторение двух и различным видам, и Ø - каждая хромосома более разных содержащих два и более представлена одним гаплоидных набора разных хромосом) гомологом, и образование хромосомных наборов называются аллополиплоиды. бивалентов в мейозе у гибридных оказывается невозможным организмов при Ø Т. о. возникает мейотический межвидовой и фильтр, препятствующий межродовой передаче наследственных гибридизации. задатков Ø Поэтому у плодовитых полиплоидов каждый геном должен быть удвоен.

Эндополиплоидия Ø увеличение числа хромосом в покоящемся ядре (при отсутствии митоза), не сопровождающееся делением клетки • Слюнные железы дрозофилы представлены клетками с 56 хромосомами

Анеуплоидия v Синдро м Те рнера – Причина: Ø 1) Моносомия – утрата Шереше вского - моносомия по Х Ø одной из хромосом не расхождение в анафазе -хромосоме (ХО), кариотип диплоидного набора мейоза I гомологичных представлен 45 хромосомами v Клиника: отсутствие ВПП, хромосом(2 n – 1) низкий рост, непропорциональное строение тела, голова «сфинкса» , уши ХХ 0 деформированы. Половой Х Y инфантилизм. Снижение умственного развития. v Патогенез: в пубертатный период недоразвитие половых ХХХ X 0 Y 0 органов и вторичных половых признаков, поражение сосудистой системы, аномалии мочевой системы, уменьшение 1: 700 остроты зрения, слуха.

Анеуплоидия v Синдро м Да уна - трисомия по Ø 2) Трисомия – наличие 21 хромосоме, кариотип – 47 трёх гомологичных хромосом вместо пары v Клиника: малый рост, круглая голова со скошенным затылком, (2 n + 1) нос с широкой плоской переносицей, рот полуоткрыт, Возраст матери Вероятность, укорочение конечностей, нервно % -психическое развитие 15 -19 0. 03 -0. 04 замедленно (плохо развита 20 -24 0. 02 -0. 04 речь), инфекционные заболевания протекают тяжело и 25 -29 0. 04 -0. 08 в 15 раз чаще. Встречается острый лейкоз. 30 -34 0. 11 --0. 13 v Патогенез: патологии 35 -39 0. 33 -0. 42 внутренних органов, сердечно- сосудистые дефекты. 40 и более 0. 80 -1. 88

Анеуплоидия v Синдром Э двардса - трисомия Ø 2) Трисомия – наличие по 18 хромосоме трёх гомологичных v Клиника: пренатальное хромосом вместо пары недоразвитие, аномалии мозгового и лицевого черепа, и (2 n + 1) костно-мышечной системы. v Патогенез: пороки сердца и крупных сосудов. Нарушения развития головного мозга, стопы, врожденное отсутствие щитовидной железы и надпочечников. v 60 % детей умирают в возрасте до 3 месяцев, 5 -10 % - доживает до года. Причины смерти: остановка дыхания и нарушения работы сердца. Оставшиеся в 1: 7000 живых —олигофрены.

Анеуплоидия v Синдром Пата у – трисомия 13 Ø 2) Трисомия – наличие хромосомы трёх гомологичных v Клиника: многоводие при хромосом вместо пары вынашивании плода, пренатальное недоразвитие, (2 n + 1) помутнение роговицы, полидактилия, короткая шея, запавшая переносица, широкое основание носа. v Патогенез: изменения поджелудочной железы, добавочные селезенки, эмбриональная пупочная грыжа v Большинство детей с синдромом Патау умирают в первые недели или месяцы (95 % — до 1 года). Оставшиеся в живых страдают 1: 11000 глубокой идиотией.

Анеуплоидия Синдром Клайнфельтера - Ø 2) Полисомия – наличие кариотип – 47 (ХХY), 48 и более хромосом. трёх гомологичных Клиника: проявляется лишь хромосом вместо пары после полового созревания, (2 n + 1) длинные ноги, высокая талия, высокий рост, отсутствие залысин на лбу, оволосение по женскому типу, плохой рост волос на лице, гинекомастия, бесплодие. С увеличением Х- хромосом увеличивается умственная отсталость до полной идиотии, с увеличением Y-хромосом – агрессивность. Патогенез: в пубертатном периоде обнаруживается недоразвитие первичных половых признаков. 1: 500

Спасибо за внимание!