ХРОМОСОМНЫЙ ПОЛИМОРФИЗМ. ХРОМОСОМНАЯ НЕСТАБИЛЬНОСТЬ. ГОНАДНЫЙ МОЗАИЦИЗМ. ОДНОРОДИТЕЛЬСКАЯ ДИСОМИЯ Выполнила: студентка 4 курса 38 группы Дунаева А. В.
Хромосомный полиморфизм
Хромосомный полиморфизм - существование в популяции в течение ряда поколений групп особей с различными кариотипами, появившимися первоначально в результате хромосомных или геномных мутаций.
Хромосомный полиморфизм играет важную роль в процессе видообразования. Симпатрическое (экологическое) видообразование - связано с расхождением групп особей одного вида и обитающих на одном ареале по экологическим признакам. При этом особи с промежуточными характеристиками оказываются менее приспособленными. Расходящиеся группы формируют новые виды. Симпатрическое видообразование может протекать несколькими способами. Один из них — возникновение новых видов при быстром изменении кариотипа путём полиплоидизации. Известны группы близких видов, обычно растений, с кратным числом хромосом. Другой способ симпатрического видообразования — гибридизация с последующим удвоением числа хромосом. Сейчас известно немало видов, гибридогенное происхождение и характер генома которых может считаться экспериментально доказанным.
Третий способ симпатрического видообразования — возникновение репродуктивной изоляции особей внутри первоначально единой популяции в результате фрагментации или слияния хромосом и других хромосомных перестроек. Этот способ распространён как у растений, так и у животных. Особенностью симпатрического пути видообразования является то, что он приводит к возникновению новых видов, всегда морфологически близких к исходному виду. Лишь в случае гибридогенного возникновения видов появляется новая видовая форма, отличная от каждой из родительских.
Исторически существовало две гипотезы, объясняющие природу поддержания хромосомного полиморфизма. Первая рассматривала инверсии как запиратели кроссинговера, под защитой которых складываются коадаптационные комплексы генов. Вторая основывалась на регуляторной роли хромосомных перестроек и, так называемом, “эффекте положения” – изменении характера экспрессии генов вблизи точки разрыва хромосомы. В любом случае эти гипотезы вытекают из представлений Дарвина о разновидностях (в данном случае хромосомных расах) как будущих видах.
Хромосомная нестабильность
Хромосомная нестабильность или хромосомные перестройки Хромосомные аберрации (хромосомные мутации, хромосомные перестройки) — тип мутаций, которые изменяют структуру хромосом. Классифицируют: делеции (утрата участка хромосомы), инверсии(изменение порядка генов участка хромосомы на обратный), дупликации(повторение участка хромосомы), транслокации (перенос участка хромосомы на другую), а также дицентрические и кольцевые хромосомы. Известны также изохромосомы, несущие два одинаковых плеча. Если перестройка изменяет структуру одной хромосомы, то такую перестройку называют внутрихромосомной (инверсии, делеции, дупликации, кольцевые хромосомы), если же двух разных, то межхромосомной (дупликации, транслокации, дицентрические хромосомы).
Хромосомные перестройки подразделяют также на сбалансированные и несбалансированные. Сбалансированные перестройки (инверсии, реципрокные транслокации) не приводят к потере или добавлению генетического материала при формировании, поэтому их носители, как правило, фенотипически нормальны. Несбалансированные перестройки (делеции и дупликации) меняют дозовое соотношение генов, и, как правило, их носительство сопряжено с клиническими отклонениями от нормы. Хромосомные перестройки играют определенную роль в эволюционном процессе и видообразовании, в нарушении фертильности, в онкологических и врождённых наследственных заболеваниях человека.
Возникновение хромосомных аберраций Основной предпосылкой для возникновения хромосомных перестроек является появление в клетке двунитевых разрывов ДНК, то есть разрывов обоих нитей спирали ДНК в пределах нескольких п. о. Двунитевые разрывы ДНК возникают в клетке спонтанно или под действием различных мутагенных факторов: физической (ионизирующее излучение), химической или биологической (транспозоны, вирусы) природы. Двунитевые разрывы ДНК возникают запрограммированно во время профазы I мейоза. Нарушения и ошибки процесса воссоединения двунитевых разрывов ДНК приводят к появлению хромосомных перестроек.
Гонадный мозаицизм
Мозаицизм гонад — частный случай органного мозаицизма, возникающего на более поздних стадиях эмбрионального развития в процессе органогенеза. В ряде случаев новая мутация может возникнуть в родительской половой клетке на ранней (митотической) стадии гаметогенеза - на уровне первичных половых клеток будущей матери или отца. Это дает начало разделению клетокпотомков на нормальную и мутантную популяции гамет - феномен гонадного мозаицизма.
Мутация может возникнуть у будущей матери (отца) на ранней стадии их эмбрионального развития в такой клетке, которая дает начало развитию и дифференцировке зародышевых тканей. В этом случае мать (отец) будут являться соматическими мозаиками, но при этом все их гаметы будут мутантными. В такой ситуации дальнейшее наследование мутантной хромосомы у потомков (и, соответственно, наследование болезни у мужчин или наследование носительства у женщин) будет полностью подчиняться классическому X-сцепленному рецессивному типу.
Если ни у одного из родителей нет мутации в соматических клетках, появление у их детей идентичной мутации скорее всего обусловлено гонадным мозаицизмом. В этом случае велика вероятность болезни и у последующих детей больного, что было отмечено при несовершенном остеогенезе и миопатии Дюшена. Иногда степень гонадного мозаицизма можно оценить с помощью исследования спермы молекулярногенетическими методами.
При гонадном мозаицизме у родителей менделевское наследование нарушается: не все потомки наследуют мутацию. Мутации в соматических клетках нередко случаются на ранних этапах эмбриогенеза. В таких случаях мутации могут локализоваться в тканях, происходящих из одного зародышевого листка, или в отдельных клонах клеток всех тканей организма. Формирование фенотипа у больных с мозаицизмом зависит от числа и распределения клонов клеток, несущих генетический дефект.
Однородительская дисомия
Однородительская дисомия - происхождение пары гомологичных хромосом диплоидного организма из генома одного из родителей при половом размножении - например, при слиянии дисомичной яйцеклетки и нуллисомичного спермия, дисомичной яйцеклетки и нормального спермия с последующей элиминацией отцовского гомолога; у человека может приводить к наследственным заболеваниям типа синдрома Прадера-Вилли.
Однородительская дисомия, то есть наследование обеих копий целой хромосомы или ее части от одного родителя (при отсутствии соответствующего генетического материала от другого родителя), является исключением из менделевских принципов наследования. Она встречается редко и вызывает, например, синдром Прадера-Вилли и синдром Ангельмана. Роль дисомии в патологии во многом усугубляется геномным импринтингом, который приводит к неодинаковой экспрессии материнской и отцовской копий гена. Возможный механизм дисомии — элиминация лишней хромосомы у плода с трисомией на ранних стадиях эмбриогенеза. Болезнь проявляется в том случае, если элиминируется лишняя хромосома, происходящая из нормальной гаметы.
Однородительская дисомия была описана при муковисцидозе, когда оба мутантных аллеля наследовались от одного родителя. В таких случаях дисомия имитирует аутосомно-рецессивное наследование. У 20 -30% больных с синдромом Прадера-Вилли, имеющих по данным цитогенетического исследования нормальный кариотип, с помощью молекулярно-биологических методов обнаруживается дисомия материнской 15 -й хромосомы. Отцовская 15 -я хромосома у таких больных отсутствует. Предполагают, что однородительская дисомия является причиной внутриутробной задержки развития, умственной отсталости и микроцефалии. Эти предположения пока не подтверждены молекулярно-биологическими исследованиями.
Спасибо за внимание
Скачать презентацию ХРОМОСОМНЫЙ ПОЛИМОРФИЗМ ХРОМОСОМНАЯ НЕСТАБИЛЬНОСТЬ ГОНАДНЫЙ МОЗАИЦИЗМ ОДНОРОДИТЕЛЬСКАЯ ДИСОМИЯ
Презентация. Генетика.pptx