Лекция 6 Тема: Виды изменчивости и виды мутаций у человека. Факторы мутагенеза Преподаватель к.м.н. Сизова Валентина Владимировна Генетика человека с основами медицинской генетики

Генетика человека с основами медицинской генетики: учеб. для студ.учреждений сред.проф.учеб.завдений/ В.Н.Горбунова. - М.: Изд.центр "Академия", 2012 стр , , Медицинская генетика: учебник для медицинских колледжей / Под ред. Н.П.Бочкова. - М.:ГЭОТАР-Медиа, 2008 стр

фундаментальные свойства живых организмов Изменчивость – это способность живых организмов в период онтогенеза утрачивать старые признаки и свойства и приобретать новые под влиянием факторов среды. Наследственность – свойство организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениям

ИЗМЕНЧИВОСТЬ модификационная (фенотипическая) мутационную (генотипическую) изменение фенотипа под действием факторов внешней среды, которое происходит без изменения генотипа. изменение генетического материала под влиянием факторов внешней среды Комбинативная - результат кроссинговера и обмена генов, которые имелись у родителей

Модификационная изменчивость Фенотипическое изменение окраски шерсти гималайского кролика под влиянием различных температур Распределение температурных порогов пигментации в волосах

Модификационная изменчивость характеризуется рядом особенностей 1. обратимый характер 2. адекватный характер 3. приспособительный 4. массовость 5. модификации не наследуются Обратимый характер Адекватный характер Приспособительный характер

Мутационная изменчивость Мутации – это наследуемые изменения генетического материала организмов. Мутации – случайно возникшие, стойкие изменения генотипа, затрагивающие целые хромосомы, их части и отдельные гены. Процесс возникновения мутаций называют мутагенез, организмы, у которых произошли мутации, – мутантами, а факторы среды, вызывающие появление мутаций, – мутагенами

Мутационная теория 1.Мутации возникают внезапно, скачкообразно, без всяких переходов. 2.Мутации наследственны, т.е. стойко передаются из поколения в поколение. 3.Мутации не образуют непрерывных рядов, не группируются вокруг среднего типа, они проявляются качественными изменениями. 4.Мутации не направлены – мутировать может любой локус, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков в любом направлении. 5.Одни и те же мутации могут возникать повторно. 6.Мутации индивидуальны, т.е. возникают у отдельных особей. Гуго Де Фриз ( )

классификации мутаций по месту их возникновения по адаптивному значению по характеру изменения генотипа по характеру проявления мутации Домашнее задание: Зарисовать схему «Классификация мутаций» стр.62

по месту их возникновения Мутации Генеративные - возникшие в половых клетках. Они не влияют на признаки данного организма, а проявляются только в следующем поколении Соматические - возникающие в соматических клетках. Эти мутации проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении. Сохранить соматические мутации можно только путем бесполого размножения (прежде всего вегетативного)

по адаптивному значению Мутации Полезные - повышающие жизнеспособность особей Вредные понижающие жизнеспособность особей Нейтральные – не влияющие на жизнеспособность особей

по характеру изменения генотипа Мутации Геномные Генные Хромосомные

Геномные мутации – это изменение числа хромосом в клетках организма причина: нерасхождение хромосом к полюсам клеток при мейозе или митозе Полиплоидuя – это увеличение числа хромосом в клетках, кратное гаплоидному. триплоидные (3n), тетраплоидные (4n) и т.п. у человека не встречаются Гетероплоидия (анеуплоидию) – некратное геному увеличение или уменьшение числа хромосом на одну (реже две и более), вследствие нерасхождения какой-либо пары гомологичных хромосом в мейозе. 2n+1 (трисомия) 2n-1 (моносомия) Гаплоидuя – это уменьшение диплоидного набора хромосом в 2 раза у человека не встречаются

синдром Дауна Трисомия по 21 хромосоме

Хромосомные мутации – это изменения в структуре хромосом дупликация – удвоение сегмента делеция – утрата сегмента, инверсия – переворот сегмента, транслокация – перенос сегмента на другую хромосому

делеция – утрата сегмента ABCDEFABCDEF ABCEFABCEF del

инверсия – переворот сегмента ABCDEFABCDEF ABCEDFABCEDF inv

дупликация – удвоение сегмента ABCDEFABCDEF ABCD EDEFABCD EDEF add

транслокация – перенос сегмента на другую хромосому trans ABCDABCD EFEF KLMKLM N ABCDABCD EFEF KLMKLM N

Аномальный кариотип Комплексные нарушения кариотипа, наиболее часто встречались: +7, -5, -21, add 5 (q36), del 6 (q21), del 7 (q31), множественные маркеры, дицентрики и двойные микросегменты. Кариотип представленной пластинки: 46, Х0, -4, +7, +14, -21, - Х, +М1, add 5 (q36), del 6 (q21), del 7 (q31).

Генные, или точковые мутации – результат изменения нуклеотидной последовательности в молекуле ДНК в пределах одного гена вследствие вставки, выпадения или замены нуклеотидов, т.е. соответствующий триплет может теперь кодировать другую аминокислоту, что приводит к изменению первичной структуры соответствующего протеина

Серповидноклеточная анемия заболевание человека, вызываемое заменой нуклеотида в одном из генов, ответственных за синтез гемоглобина. Это ведет к изменению молекулярной структуры белка гемоглобина. При этом эритроциты теряют способность к транспорту кислорода и вместо округлой приобретают серповидную форму. Развивается острая анемия. Нормальный гемоглобин (HbA) состоит из цепи аминокислот: вал-гис-лей-тре-про-гли-гли-лиз. Аномальный гемоглобин (HbS), вызывающий тяжелое заболевание – серповидноклеточную анемию, состоит из цепи аминокислот: вал-гис-лей-тре-про-вал-гли-лиз. Глицину соответствуют ГГУ ГГЦ ГГА ГГГ Валину соответствуют ГУУ ГУЦ ГУА ГУГ т.е. мутации подвергся 2-ой нуклеотид: гуанин заменился на уроцил

Пример: Фенилкетонурия

по характеру проявления Мутации Спонтанные – мутации, возникшие естественным путем под действием факторов среды обитания Индуцированные – мутации, искусственно вызванные действием мутагенных факторов

Мутагены физические (ионизирующая радиация, ультрафиолетовый свет, температура и т.п.) химические (формалин, колхицин, соли тяжелых металлов, некоторые лекарственные вещества и т.п.) пищевые добавки (пропиленгликоль, ванилин, нитрат натрия, нитрат калия, газированные напитки, гидрогенерированные жирные кислоты) биологические (вирусы, токсины бактерий, паразитов, гельминтов)

Результат действия мутагенов

Мутации от радиации Исполняется полвека трагическим событиям, произошедшим на производственном объединении «Маяк» в Челябинской области жители Каменского района, попавшие под воздействие радиации с Маяка, получили изменения в генах.

Механизм репарации - восстановление ДНК

Вывод: Комбинативная изменчивость Мутационная изменчивость по сути: наследственные по механизму: изменения, возникающие в генотипе передаются последующим поколениям

Выводы 1. Ошибки, возникающие в процессе удвоения (репликации) ДНК, приводят к генным мутациям. 2. Генные мутации представляют собой изменения в последовательности нуклеотидов ДНК (замена, потеря или добавление). 3. Генные мутации, происходящие в гаметогенезе, то есть при образовании гамет, если они не летальны, увеличивают генетическое разнообразие, повышают количество гетерозигот, приводят к возникновению множественного аллелизма. 4. В процессе мейоза могут возникать перестройки хромосом, отличающиеся от нормальной рекомбинации (потеря участков, их удвоение, инверсия и др.), возможно также нерасхождение гомологичных хромосом во время редукционного деления.

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости виды и роды, близкие генетически, связанные единством происхождения, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости. Зная, какие формы изменчивости встречаются у одного вида, можно предвидеть нахождение аналогичных форм у других видов Вавилов Николай Иванович (1887–1943) Фактами, подтверждающими этот закон, являются случаи альбинизма у позвоночных, гемофилия у человека и других млекопитающих и т.д.

Генофонд современного человека Генофонд человека – это совокупность всех генов в общей популяции человека как биологического вида (гены всех живущих на Земле людей). Общая популяция человека обозначает совокупность всех людей Земли

Генофонд современного человека Общая популяция современного человека насчитывает 6,3 млрд. людей и подразделяется на: расы (австралийская, азиатская, европейская, негроидная); нации (американцы, англичане, китайцы, корейцы, монголы, русские, татары и т.д.); народы и народности (большие и малые популяционные группы); этнические группы (около 5-6 тысяч) – у каждой группы свой язык общения или языковое наречие. Особенности генофонда человека: глубокая дифференцированность или неоднородность генотипов при сохраняющейся общей совокупности генов; зависимость генофонда современного человека от генофонда его предков; генетическая целостность генофонда; генетический груз.

Адаптация к особенностям питания и типу хозяйства

Самостоятельная работа Зарисовать схему «Классификация мутаций» с.62 Законспектировать: Раздел "Мутации" с "Полиморфизм популяций и генетический груз" с.106 Зарисовать схему "Особенности структуры генома человека" с.131

Спасибо за внимание