Мутационная изменчивость • Мутационной называется изменчивость

Мутационная изменчивость • Мутационной называется изменчивость самого генотипа • Мутации- внезапные наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменениям признаков организма

Положения мутационной теории • Разработаны Г. де Фризом в 1901 -1903 гг. 1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно, как дискретные изменения признаков 2. В отличии от ненаследственных изменений мутации представляют собой качественные изменения, которые передаются из поколения в поколения

Положения мутационной теории 3. Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными, как доминантными, так и рецессивными 4. Вероятность проявления мутаций зависит от числа исследуемых особей 5. Сходные мутации могут возникать повторно 6. Мутации ненаправленны, спонтанны, т. е. мутировать может любой участок хромосомы, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков

Генные мутации • Результат изменения нуклеотидной последовательности в молекуле ДНК в пределах одного гена • Возникает при транскрипции в структуре и. РНК • Меняется а/к последовательность в полипептидной цепи при трансляции • Синтезируется другой белок, меняется признак • Распространенный вид мутации, важнейший источник наследственных изменений

Типы генных мутаций • Дупликации- повторение участка гена • Вставки- появление в последовательности лишней пары нуклеотидов • Делеции- выпадение одной или более пар нуклеотидов • Замены нуклеотидных пар- АТ-ГЦ • Инверсии- переворот участка гена на 180 градусов

Эффекты генных мутаций • Большая часть из них фенотипически не проявляется, т. к. в рецессивном состоянии • Это важно, т. к. большинство мутаций вредны • Сохраняются у особей вида, проявляются у потомства в гомозиготном состоянии

Влияние генных мутаций на фенотип • Серповидноклеточная анемия: 1. В гомозиготном состоянии - наследственное заболевание 2. Замена всего одного а/к остатка в бетта цепи молекулы гемоглобина (глутаминовая к-та - валин) 3. Эритроциты деформируются и разрушаются 4. Острая анемия, снижение кол-ва кислорода 5. Физическая слабость, нарушение деятельности сердца, почек, ранняя смерть

Хромосомные мутации (перестройки, аберрации) • Нехватка или дефишенси- потеря концевых участков хромосомы • Делеция- выпадение участка хромосомы в средней ее части • Дупликация- двух- или многократное повторение генов, локализованных в определенном участке хромосомы • Инверсия- поворот участка хромосомы на 180 градусов

Хромосомные мутации (перестройки, аберрации) • Транслокация- изменение положения участка хромосомы в хромосомном наборе. Реципрокные-обмен участками между двумя негомологичными хромосомами • При дефишенси, делециях и дупликациях изменяется кол-во генетического материала • Дефишенси: синдром «кошачьего крика» (так кричат эти младенцы). Гетерозиготность по дефишенси в 5 -й хромосоме. Нарушение роста и умственная отсталость, ранняя смертность

Геномные мутации • Изменение числа хромосом в геноме клеток • Увеличение числа целых гаплоидных наборов (полиплоидия) • Потеря или включение отдельных хромосом (анеуплоидия) • Полиплоидия: триплоиды (3 n), тетраплоиды (4 n), гексаплоиды (6 n), октаплоиды (8 n)

Полиплоидия • Нарушение порядка расхождения хромосом к полюсам клетки • Может быть вызвано химическими и физическими факторами (колхицин разрушает веретено деления) • Полиплоидные ряды от 2 до 10 n • Паслен: 12, 24, 36, 48, 60, 72, 96, 108, 144 хромосомы • Пшеница: 14, 28, 42

Значение полиплоидии • Приводит к изменению признаков организма, важный источник изменчивости в эволюции и селекции • У растений распространены самоопыление, партеногенез и вегетативное размножение • Треть растений- полиплоиды, на Памире- 85%, все культурные растения тоже • В основе увеличения продуктивности- явление полимерии

Анеплоидия или гетероплоидия • Измененное число хромосом, некратное гаплоидному набору • Не расходятся или теряются гомологичные хромосомы в митозе или мейозе • Новые половые клетки с лишними хромосомами • При слиянии- трисомик 2 n+1, моносомик 2 n-1, нуллисомик 2 n-2, полисомики 2 n+x

Анеуплоидия • Встречается у растений и животных • Низкая жизнеспособность и плодовитость • У человека- бесплодие • Если матери более 38 лет- вероятность 2, % • У раздельнополых животных полиплоидия редка, затрудняет конъюгацию хромосом и определение пола. Особи бесплодные и маложизнеспососбные

Спонтанные и индуцированные мутации • Спонтанные мутации – под влиянием неизвестных природных факторов, результат ошибок при воспроизведении ДНК или РНК. Частота мутации у каждого вида поддерживается на определенном уровне • Индуцированный мутагенез- искусственное получение мутаций с помощью физических и химических мутагенов

Мутагены • Ионизирующие излучения • УФ-излучения • Высокие и низкие температуры • Формалин • Азотистый иприт • Колхицин • Кофеин • Табак • Лекарственные препараты • Консерванты • Пестициды • Вирусы • Токсины плесневых грибов

Закон гомологических рядов • Сформулировал Н. И. Вавилов в 1920 • Виды и роды, генетически близкие, связанные единством происхождения, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости • У родственных видов сходные мутации • Параллелизм- гомологические ряды мутаций по морф, физиол. , биохим. признакам и свойствам

Значение з-на гомологических рядов • Альбинизм и бесшерстность у птиц и млекопитающих • Медицина использует знания: сахарный диабет у крыс, врожденная глухота мышей, катаракта глаз собак • Можно предвидеть возможность появления мутаций, неизвестных науки

Предмет и задачи генетики человека • Предмет: наследственность и изменчивость в популяциях людей • Задача: выявление, изучение, профилактика и лечение наследственных болезней, Предотвращение вредного воздействия среды

Генеалогический метод • Составление генеалогии • Определение типа наследования • Диагностика наследственных болезней • Ранняя профилактика

Близнецовый метод • Определение роли генотипа в наследовании сложных признаков, а так же оценка влияния воспитания, обучения • Близнецы монозиготные и дизиготные • Монозиготные: идентичен генотип. Отличия между ними в развитии физических и психических свойств объясняются влиянием условий среды

Цитогенетический метод • Микроскопическое исследование структуры хромосом больных и здоровых людей • Изучают наследственные болезни, связанные с анеуплоидией и хромосомными перестройками, старение тканей, влияние мутагенов • Процесс картирования генов у человека

Биохимические методы • Обнаружение заболеваний обмена веществ путем исследования биологических жидкостей. Причина заболеваний- изменение активности ферментов • Открыто 500 молекулярных болезней • Определяют аномальный белок- фермент или промежуточные продукты обмена

Онтогенетический метод • Позволяет рассматривать развитие нормальных и патологических признаков в ходе индивидуального развития человека

Наследственные болезни человека • 2 тыс. болезней, большинство связано с психическими расстройствами • Ежегодно регистрируется 3 новых заболевания • Болезней, не имеющих отношения к наследственности, не существует • Выздоровление зависит от иммунологических, физиологических, поведенческих, психических особенностей

Генные мутации и нарушения обмена веществ • Повышение или понижение активности некоторых ферментов, вплоть до их отсутствия • Альбинизм- пример нарушения а/к метаболизма, встречается в западной Европе 1: 25000. Дефект фермента тирозиназы, тирозин не превращается в меланин. Повышенная чувствительность к солнечному свету, воспаления кожи

Генные мутации и нарушения обмена веществ • Сахарный диабет- болезнь углеводного обмена, связана с дефицитом инсулина, нарушение процесса образования гликогена, повышение уровня глюкозы в крови • Гипертония, атеросклероз, подагра определяются несколькими генами (полимерия). В благоприятных условиях могут не проявиться

Хромосомные болезни • Изменение числа или структуры хромосом • Частота хромосомных аномалий у новорожденных- от 0, 6 до 1%, на стадии 8 -12 недель- 3%, выкидыши- 30%, до двух месяцев- 50% • Моносомия: синдром Шерешевского -Тернера (44+ x). Малый рост, короткая шея, отсутствие большинства женских вторичных половых признаков, умственная ограниченность. Частота встречаемости 1: 4000

Хромосомные болезни • Женщины- трисомики (44+ххх), нарушение полового, физического, умственного развития. У многих эти признаки не проявляются, известны случаи плодовитости. Часто та синдрома 1: 1000 • Мужчины с синдромом Клайнфельтера (44+XXY), нарушение развития и активности потовых желез, евнухоидный тип (плечи уже таза, оволосение и отложение жира по женскому типу, длинные руки и ноги, высокий рост). Признаки могут проявиться с момента полового созревания. Также этот синдром у : XXY, XXXXY, XYY, XXYYY. Частота 1: 1000

Синдром Дауна • Трисомия по 21 -й хромосоме • Частота 1: 500 -700 новорожденных, в последнее время частота увеличилась • Признаки: маленький нос с широкой плоской переносицей, раскосые глаза с эпикантусом, деформированные небольшие ушные раковины, полуоткрытый рот, низкий рост, умственная отсталость. Около половины- порок сердца и крупных сосудов • 22 -40% рождаются у матерей старше 40 лет (2 -3% женщин детородного возраста)

Пути предотвращения наследственных заболеваний • Профилактика • Медико-генетическое консультирование • Профилактика вредных привычек • Полиомиелит-наследственная предрасположенность, но причина- вирусная инфекция. Выход- массовая иммунизация. • Диетическое и гормональное лечение фенилкетонурии, сахарного диабета и других болезней