БОУ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ Мутационная изменчивость Выполнила

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 Происходят в результате замены нуклеотидных пар, при этом общая длина ДНК не изменяется. Ø В результате возможна замена аминокислот, но из-за вырожденности генетического кода возможно и сохранение структуры белка. Ø Замена аминокислотного остатка в составе полипептида (миссенс– мутации)

Миссенс–мутации Серповидно-клеточная анемия Две a-цепи (a-цепь закодирована в 16 Ø Молекула При гипоксии (недостатке кислорода) эритроциты ой хромосоме) гемоглобина приобретают форму серпа и теряют способность к человека Две b-цепи (b-цепь закодирована в 11 транспорту кислорода. ой хромосоме) Гомозиготы Hb. S/Hb. S умирают в раннем детстве. 146 аминокислотных остатка, Гетерозиготы Hb. A/Hb. S характеризуются слабо 146 аминокислотных остатка, Шестой - глутаминовая кислота Шестой - валин кислота (ГТА) измененными эритроцитами, что повышает (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 Происходят в результате замены нуклеотидных пар, при этом общая длина ДНК не изменяется. Ø В результате возможна замена аминокислот, но из-за вырожденности генетического кода возможно и сохранение структуры белка. Ø Замена аминокислотного остатка в составе полипептида (миссенс– мутации) Ø Без замены аминокислотного остатка в составе полипептида (сеймсенсмутации)

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

Генные мутации со сдвигом рамки чтения А А Т Г Ц А Т Т Ц ДНК матричная, 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. (от лат. deletio — уничтожение) — хромосомные перестройки, при которых происходит потеря (нехватка) участка хромосомы. Ø 1. Делеции А В С D E F v Синдром кошачьего крика (синдром Лежена). 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 DC АВ CD EF — поворот отдельных участков хромосомы на 180° 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. (лат. duplicatio — удвоение) — удвоение (повтор) участка хромосомы. Ø 3. Дупликациия Прямые А В С ВD E F С Обратные 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 A А В BC E С D FDEC E F реципрокные G EHF G H (обратные) Симметричные а в с dc d a b e f g h f e g h A B CD a b c d Неимметричные E FG H 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 изменение числа хромосом v- не кратное геному изменение числа хромосом Ø Автополиплоидия 2 n + n Ø Аллополиплоидиия 2 n + 2 n Ø Нуллисомия 2 n + 1 Ø Моносомия 2 n + 2 … 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 результате нарушение митоза vчасть клеток полиплоидны vпроисходит при нарушениях в первом делении зиготы vвсе клетки полиплоидны Ø Некоторые животные – лососи, карпы, черви, насекомые, ракообразные Ø Покрытосемянные растени реже голосемянные, мхи, папоротники

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

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

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

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

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

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

Анеуплоидия Ø 2) Трисомия – наличие трёх гомологичных хромосом вместо пары (2 n + 1) 1: 7000 v Синдром Э двардса - трисомия по 18 хромосоме v Клиника: пренатальное недоразвитие, аномалии мозгового и лицевого черепа, и 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 живых —олигофрены.

Анеуплоидия Ø 2) Трисомия – наличие трёх гомологичных хромосом вместо пары (2 n + 1) 1: 11000 v Синдром Пата у – трисомия 13 хромосомы v Клиника: многоводие при вынашивании плода, пренатальное недоразвитие, 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 глубокой идиотией.

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

Спасибо за внимание!