План 1 Определение изменчивости Классификация типов изменчивости 2

План 1. Определение изменчивости. Классификация типов изменчивости. 2. Модификационная изменчивость. 3. Генотипическая изменчивость: - Комбинативная; - Мутационная.

Изменчивость-способность организмов приобретать новые или утрачивать прежние признаки или свойства. Изменчивость обеспечивает способность организма адаптироваться и существовать в различных жизненных формах. ИЗМЕНЧИВОСТЬ ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ (МОДИФИКАЦИОННАЯ): определенная, групповая, ненаследственная. Генотипическая: неопределенная, индивидуальная, Наследственная. Генотипическая изменчивость: мутационная и комбинативная.

* МИ отражает изменение фенотипа под действием средовых условий, не затрагивающих генотип, но которые определяются генотипом.

* Свойства модификаций: 1. Степень выраженности модификации пропорционально силе и продолжительности действия на организм фактора, вызывающего модификацию. 2. 3. Модификации носят адаптивный характер. 4. Не имеют приспособительного характера модификации, вызываемые экстремальными воздействиями, с которыми организм не сталкивается в природе (морфозы). 5. 6. Модификации обладают разной степенью стойкости. Модификации в большинстве случаев представляют собой полезную приспособительную реакцию. Модификации не передаются по наследству.

* Границы модификационной изменчивости определяются генотипом и называются нормой реакции. Норма реакции может быть: * * Узкой (жирность молока); Широкой (пигментация кожи у человека) Генетическая обусловленность нормы реакции: 1. Полигенная детерминация признака и реакции организма 2. Плейотропность действия гена. 3. Зависимость проявления мутаций от условий среды. 4. Гетерозиготность организма. 5. Взаимодействие генов. 6. Альтернативные пути развития в системе онтогенеза, когда блокирование одного пути компенсируется другим. *

Наследуемость – обозначает ту часть общей фенотипической изменчивости, которая обусловлена генетическими различиями. Оценивают наследуемость в человеческой популяции с помощью близнецового метода, который позволяет оценить относительную роль каждой группы факторов в возникновении различий м/у индивидуумами.

Фенокопии- изменения признака под влиянием внешних факторов в процессе его развития, зависящего от определенного генотипа, ведущего к копированию признаков, характерных для другого генотипа или его отдельных элементов.

Морфозы - изменения фенотипа вследствие реакции организма на факторы внешней среды, которым особи в нормальных условиях жизни редко или вообще не подвергаются. Обычно к таким воздействиям не адаптируется (хемоморфозы, радиоморфозы).

* – изменения, происшедшие в структуре генотипа, и передаваемые по наследству. Различают комбинативную и мутационную изменчивость. КОМБИНАТИВНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ (КИ) - обусловлена перекомбинацией генов родителей, без изменения структуры генетического материала. МЕХАНИЗМЫ: 1. Рекомбинация генов при кроссинговере; 2. Независимое расхождение хромосом и хроматид при мейозе; 3. Случайное сочетание гамет при оплодотворении.

* Мутации- скачкообразные изменения генетического материала под влиянием факторов внешней или внутренней среды, передающиеся по наследству. Основные положения мутационной теории (Г. де Фриз, 1901 -1903 гг. ) 1. Мутация возникает скачкообразно. 2. Новые формы константны. 3. Мутации являются качественными изменениями. 4. Мутации разнонаправлены (полезные и вредные). 5. Выявляемость мутаций зависит от размеров выборки. 6. Одни и те же мутации могут возникать повторно.

Мутагенез- процесс образования мутаций. Мутагены – факторы, вызывающие мутации. Мутагены: физические, химические, биологические. ФИЗИЧЕСКИЕ МУТАГЕНЫ- излучения, температура, влажность. 1. 2. 3. 4. Механизмы их действия: Нарушение структуры генов и хромосом; Образование свободных радикалов, которые вступают в химическое взаимодействие с ДНК; Разрывы нитей ахроматинового веретена деления; Образование димеров.

ХИМИЧЕСКИЕ МУТАГЕНЫ- • Природные органические и неорганические вещества ( нитриты, нитраты, алкалоиды, гормоны, ферменты и др. • Продукты промышленной переработки природных соединений нефти и угля. • Синтетические вещества не встречающиеся в природе (инсектициды, пестициды, пищевые консерванты, лекарственные вещества). Вызывают генные мутации. Механизмы действия : -дезаминирование, -алкилирование, -замена азотистых оснований, -подавление синтеза предшественников нуклеиновых кислот.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МУТАГЕНЫ: • Вирусы краснухи, кори, гриппа. • Невирусные паразитарные агенты(микоплазмы, бактерии, простейшие, гельминты) Механизмы действия: 1. Вирусы встраивают свою ДНК в ДНК клетки хозяина. 2. Продукты жизнедеятельности возбудителей действуют как химические мутагены.

* По локализации в клетке: -ядерные -цитоплазматические. По проявлению в гетерозиготе: -доминантные -рецессивные. По возможности наследования: -генеративные -соматические По условиям возникновения: -спонтанные -индуцированные По исходу для организма: -отрицательные -полулетальные -нейтральные -положительные И др.

Соматические мутации в гена-супрессорах опухолей - причина раковых заболеваний

Мутации связанные с изменением генетического материала: 1. Геномные 2. Хромосомные 3. Генные Геномные- связаны с нарушениями числа хромосом в кариотипе: полиплоидия, гаплоидия, анеуплоидия. ПОЛИПЛОИДИЯ – изменение хромосом в кариотипе кратное гаплоидному. (Синдром триплоидии – 69, ХХУ.

Анеуплоидия(гетероплоидия) – изменение числа хромосом в кариотипе не кратное гаплоидному набору. Обнаруживаются цитогенетически, проявляются фенотипически. Моносомики (2 n-1) Полисомики (2 n+1), (2 n+2) и т. д. Трисомия 21 (синдром Дауна) Трисомия 13 (синдром Патау) Трисомия 18 (синдром Эдварса) Половые хромосомы 45, ХО – моносомия( синдром Тернера) 47, ХХХ – трисомия, 47, ХХУ – синдром Клайнфельтера 48, ХХХУ, 49 ХХХХУ, 50, ХХХХХУ Механизм: нарушение нормального расхождения хромосом в мейозе (анафаза 1 и 2), после оплодотворения возникают гетероплоидные зиготы.

Полиплоидия у растений приводит к увеличению размеров всех частей тела

* У животных и человека приводит к гибели плода

* Анеуплоидии – изменение количества отдельных хромосом * Чем меньше генов в хромосоме, тем вероятнее, что плод с анеуплоидией доживет до рождения. * Абсолютное большинство погибает на ранних сроках беременности. * Анеуплоидии возникают при нарушениях расхождения хромосом

* Есть связь между частотой анеуплоидии и возрастом матери

Синдром Даунатрисомия 21 Частота встречаемости 1: 900. Округлая голова, уплощенный затылок, лоб скошен, узкий, лицо плоское, плоская стенка носа, косой разрез глаз, и др. Умственная отсталость дебильность, идиотия. Продолжительность жизни ниже 36 лет.

* Синдром ПАТАУ (трисомия 13) Частота встречаемости 1: 6000. Умеренная микроцефалия, низкий скошенный лоб, суженные глазные щели, помутнение роговицы, запавшее переносье, двустронняя расщелина губы, и т. д. Живут недолго, умирают до 3 лет.

Синдром Эдварса – трисомия 18. Частота встречаемости 1: 7000. Аномалии мозгового черепа, западение лобной кости, нижняя челюсть и отверстие рта маленькие, ушные раковины деформированы, наружный слуховой проход, мочка и козелка нет и др. Продолжительность жизни детей: до 60 % умирают до 3 мес. , до 1 года доживает 1 из 10.

Синдром Шерешевского. Тернера Кариотип: 45, Х 0. Фенотип женский. Частота встречаемости 1: 800, 1: 1000. Рост 135 -145 см. Крыловидная складка на шее, низкое расположение ушей, недоразвитие первичных и вторичных половых признаков, пороки развития сердца и др. Интеллект страдает редко.

ХРОМОМНЫЕ МУТАЦИИ (АБЕРРАЦИИ) Обусловлены изменением структуры хромосомы м. б. внутрихромосомными и межхромосомными. Внутрихромосомные : инверсии, делеции, дупликации.

Синдром «кошачьего крика» ( 5 р-). Делеция короткого плеча 5 хромосомы. Частота встречаемости 1: 45 000. Специфический плач, умственное и фичическое недоразвитие, деформированные ушные раковины, косоглазие, гипотония мышц и др. Продолжительность жизни снижена, около 14% переживает 10 лет.

Межхромосомные: транслокации: -реципрокные (2 негомологичные хромосомы обмениваются сегментами) -нереципрокные (сегменты одной хромосомы переносятся на другую) Хромосомные аберрации выявляются цитогенетически. Геномные и хромосомные мутации являются причиной хромосомных болезней.

ГЕННЫЕ МУТАЦИИ (ТОЧКОВЫЕ) Связаны с изменениями структурных и функциональных генов. Генные мутации проявляются фенотипически и являются причиной генных болезней, выявляемых биохимически.

Изменения структурных генов – 1. Сдвиг рамки считывания- вставка или выпадение пары или нескольких пар. 2. Транзиция – замена оснований пуринового на пуриновое. 3. Трансверзия – замена пуринового основания на пиримидиновое. Эти изменения приводят к: -мисценсмутациям (изменение смысла кодонов); -нонсенсмутациям (образование бессмысленных кодонов: УАА, УАГ, УГА).

Точечные мутации - замены одного нуклеотида Точечные мутации в кодирующей части гена Миссенс-мутация замена аминокислотного остатка в белке Молчащая замена (сайлент-мутация) не приводит к замене а/к

Нонсенс-мутация - замена аминокислотного кодона на стоп-кодон Мутация сдвига рамки считывания (фреймшифт) - изменение последовательности а/к

* * Нарушения аминокислотного обмена: ФЕНИЛКЕТОНУРИЯ и АЛЬБИНИЗМ Фенилкетонурия. Ген располагается 12 q 22 -q 24. Аутосомно-рецессивный тип наследования. Диагностика: Биохимический метод. Метод лечения: диетотерапия ( снижение содержания фенилаланина (ФА) с первых недель жизни, до 7 -10 лет постоянно следить за содержанием ФА.

*Миодистрофия ДЮШЕНА-БЕККЕРА Ген Хр21, Частота встречаемости: 1: 3500 Наследование сцеплено с полом. Диагностика: клиническая картина, биохимический метод.

Изменения функциональных генов: 1. Белок-репрессор не подходит к гену-оператору. Структурные гены работают постоянно. 2. Белок-репрессор плотно присоединяется к гену оператору и не снимается индуктором. Структурные гены не работают. 3. Нарушение чередования репрессии и индукции. При отсутствии индуктора он синтезирует, а при его наличии не синтезирует.

* Мутантные аллели различных генов, которые контролируют синтез коллагена и фибриллина, нарушение свойств соединительной ткани, наблюдаются множественные влияния этих мутаций на клиническую картину (фенотип)

Устойчивость и репарация генетического материала: 1. 2. 3. 4. 5. Диплоидный набор хромосом; Двойная спираль ДНК; Вырожденность генетического кода; Повторность некоторых генов; Репарация нарушений структуры ДНК

Частота генных мутаций Спонтанные мутации возникают самопроизвольно на протяжении всей жизни организма в нормальных для него условиях окружающей среды. Метод определения частоты спонтанных мутаций у человека основан на появлении у детей доминантного признака, если у родителей он отсутствует. Ученый Холдейн рассчитал среднюю вероятность появления спонтанных мутаций, которая оказалась равна 5 х 10 -5 на ген (локус) на поколение.