Изменчивость-свойство , определяющее возникновение новых признаков в развитии живого.Мутации,механизмы возникновения.Классификация.Медицинское и эволюционное значение мутаций

Если бы организмы были бы сходны между собой,вопрос о наследственности мог бы никогда не возникнуть.Рождение подобных было бы естественным порядком вещей.Различия между организмами одного вида не только необходимы для изучения наследственности,но и служат материалом для образования новых видов. Мутации, порождающие эти различия,поставляют сырьё для взаимодействия наследственности с факторами внешней среды, и тем самым обеспечивают возможность для изменчивости.

Мутации-внезапные,скачкообразные,непредсказуемые,дискретные изменения порядка расположения нуклеотидов в ДНК.

Внезапные мутации возникают редко.Полагают, что одна из них произошла у английской королевы Виктории,хотя у её предков не было гемофилии.Потомки унаследовали ген с этим заболеванием.

Мутации,будучи новыми молекулярными состояниями генов, столь же стойки,как и гены,из которых они возникают.Ауторепродукции мутаций передаются в бесчисленном ряду клеточных поколений.

Место мутации в любой точке гена-сайты.Разные сайты могут быть объединены или разъединены в 1 ген.

4 типа:

1.Замена пар оснований в молекуле ДНК.

2.Делеции одной пары или групп оснований.

3.Вставка одной пары или групп оснований.

4.Перестановка положений нуклеотидов внутри гена.

Мутации,связанные с заменой пары комплементарных нуклеотидовдвуцепочной молекулы ДНК на другую пару нуклеотидов ведут к изменению отдельных триплётов,кодирующих нити этих триплётов.Могут приводить к миссенс мутации.

Нормальный гемоглобин (Hba) содержит глютаминовую кислоту.Однонуклеатидная замена на валин приводит к тяжёлому заболеванию-серповидно клеточной анемии.Эритроциты содержат аномальный гемоглобин (Hbs).

Вывод:если замена приносит изменения для организма,это приводит к тяжёлым последствиям.

Нарушение расположения аминокислот в андрогенном рецепторе приводит к мутациям SNP.Замена одного нуклотида приводит к тому, что белок рецептор не способен  воспринимать андроген.

Замена одной пары нуклеотидов изменяет смысл триплета 3`-5` нити ДНК ,приводит к способности кодировать другую аминокислоту.

Нонсенс мутации-замена нуклеотида в кодирующей части гена приводит к образованию стоп кодона,триплета, на котором прекращается трансляция и синтез белка на хромосомах в цитоплазме клеток.

Стоп кодон- кодон,влияющий на терминацию.

В случае миссенс мутации возникает триплет,соответствующий кодону другой,отличной от нормальной последовательности аминокислот,который оказывается включенным полипептидную цепь мутантного белка.

Точечная мутация в виде утраты или вставки 1-2 нуклеотидов может привести к сдвигу рамки считывания,образованию преждевременного стоп-кодона,остановке трансляции.Образование "бессмысленного" белка.

Точечные замены нуклеотидов на границе экзон-интронных стыков могут нарушать процесс узнавания сигнальной последовательности нуклеотидов соответствующей молекулы ДНК-причина нарушения сплайсинга.Вместо интронов вырезаются экзоны.

ПГЧ определила мутации в муковисцедозе.Утрата соответствующего экзона или сохранение продукта транскриции соседнего интрона.

В обоих случаях структуры вторичных РНК-транскриптов и синтез кодируемых ими белков нарушенный.

К другим типам генных мутаций относятся делеции.

Делеция-отсутствие фрагментов в ДНК различной протяжённости.

Дупликация- удвоение фрагмента ДНК.

Инсерции- вставление фрагмента ДНК.

Транслокации-обмен фрагментами ДНК между различными генами ихромасомами.

Часть таких мутаций вызывает генетический дисбаланс и приводит к серьёзным нарушениям синтеза белка,тогда как другие -инверсии, транслокации обычно не сопровождаются приобретением генетического материала или его разрывами, могут никак не проявиться в генотипе.

Отдельный тип представляют динамические мутации,которые характеризуются нарастанием числа триплетных ( а в некоторых случаях и более протяжённых) повторов кодирующей или некодирующей части генов.

Новый класс мутаций, как установлено,характерен для полиморфной группы наследственных болезней -болезни экспансии.Увеличение числа повторов по-разному сказывается на функции соответствующих генов.Нейрогенеративные заболевания,хорея Гентингтона,болезнь Кеннеди,Джозефа -Мачадо.Нарастание числа кодонов ЦАГ приводит к синтезу белков с длинными монотонными трактами глютаминовой кислоты(глю-глю-глю).Такие белки обладают токсическим действием,вызывая избирательную гибель нервных клеток человека определённого типа.

При других наследственных заболеваниях,миотической дистрофии, атаксии Фридриха увеличение триплетных повторов ГГГ-ЦТА-ГААнарушает транскрипцию и ведёт к дефициту соответствующего белка.

В основе механизма экспансии - нарушение процесса репликации ДНК , в частности скольжения в репликативной вилке.Вместе с тем целый ряд молекулярных аспектов в патогенезе белезней экспансии неизвестен.Продолжает изучаться.

Специально рассматриваются мутации,обусловленные инсерциями протяжённых мобильных элементов генома- транспонона.Натранспононы до 5% всего генома.

Большинство мутаций оказывают повреждающий эффект, причины разнообразных наследственных

болезней.При этом патологическое действие мутаций в различных генах реализуется на разных стадиях развития.Это положение хорошо изучено, так как проведены исследования почти на 1000 различных генов.Мутации,затрагивающие гены,кодируют разные ферменты, реализуются в виде заболеваний в течение 1-го года жизни.

Одной из важнейших характеристик мутаций является гетерогенность фенотипических проявлений.

Мутации разных генов приводят к весьма сходным патологическим состояниям.(болезнь Альцгеймера).Мутации в разных генах,нарушая разные звенья одного и того же биохимического цикла , могут в конечном счёте приводить к одному и тому же биохимическому эффекту.С другой стороны, мутации в одном и том же гене могут совершенно по-разному влиять на функции белкового продукта и давать разный продукт в разных тканях и органах.

Обратная ситуация: мутации разных генов зачастую в разных хромосомах, ведут к клинически рождественным , близким по симптоматике заболеваниям.

Применительно к гену аллели разделяют на два типа: Дикого типа и Мутантные(приводят к вариациям,нарушениям различных генов).Для любых генов и популяций аллели дикого типа преобладающие.

Под мутацией понимается любое изменение в нуклеотидной последовательности ДНК,независимо от локализации и влияния на жизнеспособность.

Понятия мутация и мутантная аллель употребляются как синонимы.Изменения в нуклеотидной последовательности по- разному проявляются в фенотипе.Часть не оказывают влияния на структуру и функции соответствующего белка-это фенотипически молчащие мутации,не затрагивающие структурных генов,не приводящие к замене аминокислот в пептидной цепочке.

Классификация мутантных аллелей.

1.Мутации,ведущие к потере функций(серповидно-клеточная анемия)

2.Мутации,сопровождающиеся колличественным изменением в мРНК и первичных белковых продуктов.(делеции,вставки)

3.Доминантно-негативные мутации,изменяющие св-ва белковых субъединиц таким образом,что они вызывают повреждающий эффект в воспринимающих их клетках.

Частоты мутаций, приводящих даже к наиболее распространённым наследственным заболеваниям,невелики,менее 1 %.

Генетический полиморфизм- в отличие от мутаций,Генетический полиморфизм встречается чаще .Может захватывать значительную часть популяции(1-2 %)Генетический полиморфизм - многообразие нуклеотидных последовательностей, в том числе аллельных форм гена.Полиморфен ген,который имеет 2 и более аллеля.

Необходимо отметить,что разница между мутациями и генетическим полиморфизмом скорее количественная, чем качественная.

Эта особенность далеко не абсолютна.Нередко тяжёлая мутация практически полностью выключает работу гена, встречающегося в популяции чаще, чем многие генетические полиморфизмы.

Известно, что в результате протяжной мутации в гене GSTMI почти половина представителей белой рассы не имеет одного из ферментов детоксикации ксенобиотиков.С другой стороны 10-20 % всех представителей белой расы западной Европы гетерогенные носители гена FTR(муковисцедоз)

Изменчивость-общее свойство живых организмов приобретать новые или утрачивать прежние признаки особями одного вида.Изменчивость отражает взаимосвязь организма с внешней средой, обеспечивает способность адаптироваться и существовать в различных жизненных формах,порождать многообразие живого.

Изменчивость имеет боьшое значение в эволюционном процессе,так как является важнейшим условием исторического развития видов.Это один из главных факторов эволюции.Изменчивость служит источником для естественного и искусственного отбора.

Классификация изменчивости(В.Н.Ярыгин)

1.Фенотипичекая( ненаследственная):

А.Модификационная Б.Случайная.

2.Генотипическая(наследственная)

А.Генеративная Б.Соматическая

-Комбинативная -Комбинативная

-Мутационная

А.Геномные мутации Б.Хромосомные мутации В.Генные мутации

1.измене 2.Измене 1.Межхро 2.Внутрихро

ние числа ние числа мосомные мосомные

генов отдельных

хромосом

а.Гаплоид а.Моносомии а.Транслокации а.Инверсии

ная (с изменением ( без измене

б.Полипло б.Три- и поли- групп сцепления) ния групп

идная сомии сцепления)

б.Дупликации,

Делеции

Дефишенси

( с изменением

групп сцепления)

Фенотипическая изменчивость- изменчивость, возникающая под влиянием условий развития или факторов внешней среды.Наследственный материал при этом в измненение не вовлекается.

Если фенотипические изменения выходят за пределы нормы реакции и вызываются известным фактором внешней среды( изменение рациона питания,физических нагрузок), их называют модификациями.Примером модификации может служить изменение массы тела в зависимости от питания,изменение количества эритроцитов в крови в зависимости от парциального давления кислорода в воздухе, развитие мышечной и костной систем в зависимости от рациона питания и физической нагрузки.Другим примером модификационной изменчивости являются различия ,наблюдаемые у генетически индентичных монозиготных близнецов.

Особенности модификационоой изменчивости:

-не передаётся по наследству

-затрагивает только фенотип,генотип особи изменениям не подвергается.

-определяется условиями существования

-носит приспособительный(адаптивный) характер

-имеет обратимый характер

-характеризуется кратковременностью

-носит групповой характер

Модификационной изменчивости могут подвергаться как качественные , так и количественные признаки.

Интенсивность модификационных изменений пропорциональна степени,силе и продолжительности действия на организм факторара, её вызывающего.

Модифицирующие условия среды воздействуют на организм в критические периоды развития , изменяя их тетчение.Отрезок времени, в течении которого можно вызвать модификацию определённого признака, называют модификационым периодом.На многие признаки можно влиять в течении длительного периода, а для других характерен определённый короткий чувствительный отрезок онтогенеза.Масштабямодификационной изменяемости ограничиваются обусловленной генетически нормой реакции.В некоторые периоды развития модификации могут вообще не образовываться.

Норма реакции представляет собой пределы, в которых возможно варьирование проявления признака данного генотипа.Иначе говоря,Организм наследует не признак, как таковой, а способность формировать определёный фенотип в конкретных условиях среды.Некоторые признаки характеризуются широкой нормой реакции,при которой признак изменяется в широких пределах.Как правило,это количественные признаки, контролируемые полигенами.(масса тела, степень развития мыщц, пигментация кожи).Другие признаки,главным образом качественные(5-типалость руки, цвет глаз,группа крови) обладают очень узкой нормой реакции и слабо или почти не модифицируются в разных условиях.

Для характеристики модификаций пользуются статистическими показателями:

коэффициент вариации,графическое построение вариационной кривой для характеристики варьирующего признака.

Модификационный размах- широта модификациооных изменений признака, или организма.Характеризующаяся по крайним отклонениям от среднего проявления признака.

Закономерности фенотипической изменчивости важны для медиципскойпрактики,т.к. знание их помогает оценить значение отдельных факторов среды или всей совокупности условий, в которых протекает онтогенез,для развития фенотипа.

Фенотипические изменения называют случайными, если они появляются в результате совместного действия на организм многих факторов среды.

Особую группу составляют длительные модификации,наследующиеся по типу фенотипической предетерминации при цитоплазматическом наследовании.

В некоторых случаях модификации не имеют приспособительного значения, а, наоборот, представляют собой аномалии или даже уродства.Такие модификации получили название морфозов.Они связаны с нарушениями в работе отдельных генов.Морфозы представляют собой результат резкого отклонения индивидуального развития организма от нормального пути. Типичные морфозы связаны с воздействием различных химических веществ(хемоморфозы) или радиацией(Радиоморфозы).

Модификационной изменчивостью объединяется феномен фенокопирования.Фенокопия- изменение признака под влиянием внешних факторов в процессе его развития, зависящего от определённого генотипа.При этом копируются признаки, характерные для другого генотипа.Примером проявления фенокопий могут служить заболевания, приводящие к кретинизму, которые могут обусловливаться наследственными и средовыми ( в частности, отсутствие йода в рационе ребёнка) независимо от его генотипа факторами.Некоторые инфекционные болезни, краснуха, токсоплазмоз, которые перенесла мать, могут стать причиной фенокопий ряда наследственных болезней и пороков развития.Врачу следует помнить, что наличие фенокопий нередко затрудняет постановку диагноза.

Особую форму изменчивости представляет онтогенетическая( возрастная) изменчивость.Онтогенетическая изменчивость связана с определённой схемой развития организмов в процессе онтогенеза.Фенотип меняется в соответствии с каждым этапом развития, благодаря морфогенезу и дифференцировке клеток.Морфогенез - это возникновение новых структур на каждом этапе развития ,определяемое генетическим аппаратом клеток, может осуществляться благодаря контактным и дистантным межклеточным взаимодействиям, которые контролируют этот процесс.В случае нарушения морфогенеза возникают тератомы( уродства) и новообразования.Поскольку эти механизмы связаны с изменениями времени действия генов, изменчивость этого рода называется "парагеномная","эпигенетическая"," эпигеномная".Например, один и тот же человек в разные периоды жизни выглядит по-разному.

Фенотипическое проявление любого признака обусловлено, в конечном счёте,результатом взаимодействия генов и средовых факторов.Существуют две формы изменчивости:дискретная и непрерывная .При дискретной изменчивости чётко выражены фенотипы , а промежуточные формы отсутствуют( например, группы крови у человека, резус-фактор).Признаки, для которых характера дискретная изменчивость, обычно контролируются одним или двумя генами, и внешние условия мало влияют на их фенотипическую экспрессию.Её иногда называют качественной изменчивостью, поскольку она ограничена чётко выраженными признаками, в отличие от количественной непрерывной изменчивости.У человека примерами непрерывной изменчивости могут быть линейные размеры тела, колебания кровыного давления, вес, рН крови.Эти признаки обусловлены совместным взаимодействием многих генов и факторов среды.

Генотипическая изменчивость.

Генотипическая изменчивость- изменения, произошедшие в структуре генотипа и передаваемые по наследству.К этому типу изменчивости относят мутационную и комбинативную изменчивость, которые увеличивают внутривидовое разнообразие в природе.

Мутационная изменчивость.

Мутациями называют скачкообразные качественные изменения наследственно обусловленного признака.

Мутации- дискретные изменения наследственной информации особи.Они могут быть генными,хромосомными , геномными.Носители этих изменений называют мутантами, а сами изменения- мутациями.Мутационнаяы теория была создана Гюго-де-Фризом в 1901-1903 гг.

Классификация мутаций.

Различают следущие виды мутаций.

1.Спонтанные и индуцированные

Спонтанные- мутации, происходящие в природе без видимых причин.Чаще всего как результат ошибок при репликации и репарации ДНК.Могут возникать в соматических и генеративных клетках.Происходят крайне редко с частотой 1-100 на миллион экземпляров данного гена.Зависят как от внутренних, так и от внешних факторов.Динамика спонтанного мутирования у человека за последнии 20 лет в клетках периферической крови показывает повышение уровня хромосомных аберраций в 1,5-2 раза.( 1,56 - 2,78 %) Например,ген гемофилии возникает спонтанно,На 10000 гамет мутировало 0,32 гаметы.

Индуцированные- мутации., происходящие при направленном воздействии мутагенных факторов.Впервые способность ионизирующих излучений вызывать мутагенный эффект была обнаружена Г.А.Надсоном и Г.С.Филиповым(1925) в исследованиях Н.В.Тимофеева-Рессовского,М.Демереца, К.Штерна,Дж.Ли, М.Дельбрюка и др. были изучены основные радиобиологические зависимости индуцированых мутаций.В частности, было показано, что частота генных мутаций возрастает с увеличением дозы воздействия.

2. Генеративные и соматические

Генеративные - мутации, возникающие в клетках полового зачатка и в половых клетках и передающиеся потомкам при половом размножении.Одним из серьёзных последствий возникновения мутационных изменений в половых клетках родителей и развивающейся зиготе являются раннее прерывание беременности и спонтанные аборты, которые в 46-99% случаев происходят в результате возникновения геномных мутаций, структурные аберрации хромосом наблюдаются у 7,2% абортируемых эмбрионов.

Соматические- мутации,происходящие в соматических клетках,и проявляющиеся только у самой особи.Распространение их в организме всегда мозаично,т.е. часть клеток данной ткани или органа отличается от остальных по каким-либо свойствам.Эффект соматических мутаций обнаруживается у потомков мутантной клетки,такая мутация делает индивида мозаиком.Мозаик-Это особь со смешанной клеточной популяцией.По геномным мутациям такие особи встречаются довольно часто.Примером соматических мутаций у человека являются мозаицизм по цвету глаз,родимые пятна, некоторые виды новообразований(опухоли).

Чем раньше в онтогенезе появляется такая мутация, тем больше образуется мутантных клеток.И тем большим оказывается участок тела, несущий мутантный признак, и чем позднее- тем меньше.При половом размножении следующим поколениям не передаются.При вегетативном размножении соматические мутации наследуются.

Соматические мутации являются причиной преждевременного старения, т.к. с возрастом происходит накопление физиологических мутаций.У больных синдромом Вернера клетки обладают сниженной способностью к делению.Наблюдается катаракта,подкожная кальцификация, преждевременный артериосклероз,изменение кожи,сахарный диабет, повышенная частота злокачественных опухолей, хромосомная нестабильность, поседение и преждевременно постаревшее ли.Заболевание - аутосомно-рецессивное.

3.Летальные,сублетальные, нейтральные мутации.

Летальные- приводят организм к гибели на ранних этапах индивидуального развития.Характер мутаций формируется в виде 3 вариантов: дисморфогенез(вродённые пороки развития) , нарушенный обмен веществ, смешанные эффекты( дисморфогенез и аномальный обмен веществ)

Сублетальные- снижают жизнеспособность организма.Человек, как правило не доживает до репродуктивного возраста.

Нейтральные- не влияющие на процессы жизнедеятельности,продолжительность жизни.Например, цвет радужной оболочки, пигментация кожи( если ген не обладает плейотропным действием)

Направление биологического эффекта мутаций может быть прямым и обратным.Мутации гена от состояния дикого типа к новому состоянию называют прямыми, а от мутантного к дикому- обратными.Процесс обратного перехода называют реверсией гена.Прямые мутации чаще являются рецессивными(алкаптонурия,фенилкетонурия, слепота и др.), а обратные-доминантными.(аномалии в строении конечностей).Для большинства генов частота прямых мутаций значительно выше, чем обратных.

4.По изменению генетического материала.

Генные( точковые) мутации , хромосомные перестройки( аберрации),геномные мутации.

1.Генные(точковые) мутации

- затрагивают структуру самого гена, обусловлены качественными изменениями самого гена,связаны с изменением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.Они приводят к тому, что мутантный ген блокируется, и тогда либо не образуются соответствующие РНК и белок,либо синтезируется белок с изменёнными свойствами.Вследствие генных мутаций образуются новые аллели.

Механизм возникновения:

1.Замена одних оснований ( нуклеотидов) другими( они составляют 20 % спонтанно возникающих генных изменений)

2.Сдвиг рамки считывания при изменении количества нуклеотидных пар в составе гена.

3.Изменение порядка нуклеотидных последовательностей в пределах гена(инверсии).

Характер наследования: доминантный, рецессивный,промежуточный.

а.Мутации по типу замены азотистых оснований

Они могут быть связаны с изменением структуры основания , уже включённого в спираль ДНК, или происходят под действием активных мутагенов только на стадии репликации ДНК.

К первым относятся простые замены в двухцепочечной ДНК-пары А-Тина Г-Ц , и наоборот,и перекрёстные замены урина на пиримидин, и наоборот.Вызываются алкилирующими соединениями.

Замены оснований приводят к изменениям смысла кодонов:а)вследствии чего они кодируют другую аминокислоту - миссенс мутации;б)когда на изменённых кодонах прерывается чтение информации гена(УАГ,УАА,УГА)-нонсенс-мутации .

Подсчитано, что замена нуклеотидов в одном триплете приводят в 25% случаев к образованию триплетов-синонимов, а в 2-3%- бессмысленных триплетов, в 70-75 % - к возникновению истинных генных мутаций

б.Мутации со сдвигом рамки считывания

Происходят вследствии выпадения или вставки в нуклеотидную последовательность ДНК одной или нескольких пар комплиментарных нуклеотидов.Приводят к сдвигу триплетной рамки.Различают:

-генные делеции - выпадение пары или нескольких пар нуклеотидов;

-генные вставки пары или нескольких нуклеотидов;

-генные дупликации пары или нескольких нуклеотидов.

в.мутации по типу инверсии нуклеотидных последовательностей в гене

Происходят вследствии поворота участка ДНК но 180 градусов.обычно этому предшествует образование молекулой ДНК петли,в пределах которой репликация идёт в направлении , обратном правильному.Генные инверсии приводят к перестановке положения нуклеотидов внутри генов.

Известно,что благодаря огромному числу генных мутаций , именно генные заболевания составляют основу наследственной патологии человека.Генные мутации могут наследоваться как аутосомно-доминантные(арахнодактилия,нейрофибромотоз и др.),

аутосомно-рецессивные( альбинизм,амавротичекая идиотия,галактоземия); сцепленные с полом(гемофилия,дальтонизм).Одна и та же генная болезнь может быть обусловлена разными мутациями.Например,в гене муковисцедоза описано свыше 200 вызывающих болезнь мутаций.Так же установлено, что мутации в разных частях RET-онкогена ведут к 4 клинически разным наследственным болезням: двум формам множественной эндокринной неоплазии, семейной болезни Гирптрунта,семейной медуллярной тиреоидной карценоме.В настоящее время разрабатывается генная терапия злокачественных новообразований.

Генные заболевания могут проявляться в разном возрасте, в разные периоды онтогенеза.Большая часть патологических мутаций проявляется внутриутробно(гемофилия , глухота)- до 25 % от всез наследственных патологий.Ещё 20% проявляется в пубертатном юношеском возрасте, и лишь 10 % моногенных болезней развиваются в возрасте старше 20 лет.

Общая частота новорожденных с генными болезнями в популяциях в целом составляет приблизительно 1 %, из них с аутосомно-доминантным типом наследования-0,5 %, аутосомно-рецессивным и х-сцепленным -0,25%, у-сцепленные и митохондриальные болезни встречаются крайне редко.

Распространённость генных болезней 1:10000- 1:40000.Они обуславливают 50 % общей частоты больных с наследственной патологией

2.Хромосомные абберации(перестройки)

мутации, обусловленные изменением размеров и структуры хромосом.В настоящее время известно более 700 структурных нарушений хромосом.Хромосомные пересторойки могут быть внутрихромосомными(делеции, дупликации и инверсии) и межхромосомными(транслокации).

а.Внутрихромосомные мутации

затрагивают внутреннюю структуру хромосом.

-нехватки возникают вследствии потери хромосомой того или иного участка.Нехватка в средней части хромосомы называется делецией.Потеря значительной части хромосомы приводит организм к гибели, утрата незначительных участков вызывает изменения наследственных свойств.Например,делеция короткого плеча 21 хромосомы- хронический миелолейкоз.Делеция короткого плеча хромосомы 4 - синдром Вольфа-Хиршхорна, делеция длинного плеча хромосомы 18- синдром Лежена - эти заболевания приводят к тяжёлым соматическим и умственным растройствам.Нехватка концевого фрагмента  хромосомы называется дефишенси.Например, нехватка концевого фрагмента короткого плеча 5 хромосомы- синдром " Кошачьего крика".Частота встречаемости 1:50000.Кроме своеобразного плача, напоминающего крик кошки, у больных наблюдается задержка умственного развития( имбецильность и  идиотия), недоразвитие речи.Дети плохо растут и отстают в психическом развитии.

-Дупликация(удвоение)

связано с включением лишнего, дублирующего участка хромосомы.Может приводить к появлению новых признаков.

-Инверсии

разрыв участка хромосомы,поворот его на 180 градусов и прикрепление к месту отрыва.

Инвертированный участок может включать ( перецентрическая инверсия) или не включать центромеру( парацентрическая инверсия).Изменяется последовательность сцепления генов.Может измениться и конфигурация хромосом, в случае , если инвертированный участок ассиметричен относительно центромеры.Например,у человека 17 хромосома отличается от такой же хромосомы шимпанзе одной перицентрической инверсией, при этом у человека эта хромосома акроцентрична, тогда как у шимпанзе- метацентрична.Результатом парацентрической инверсией на длинном плече 18 хромосомы у человека является умеренная умственная отсталость и потеря слуха.

б.Межхромосомные перестройки

Происходят между негомологичными хромосомами.

-Транслокации

отрыв участка одной хромосомы и присоединение его к другой, не гомологичной.У человека изучена транслоцированная форма болезни Дауна, когда происходит транслокация лишней 21 хромосомы( или её добавочного участка).На 15,20,22, 4 , 2 хромосому.На транслокационный вариант приходится 4 % от общего числа больных.В кариотипе содержится 46 хромосом, а лишняя 21 хромосома оказывается транслоцированной чаще всего на хромосомы группы Д и С.Иногда подобная транслокация в сбалансированном состоянии обнаруживается у одного из родителей( чаще всего у матери).Для такой семьи имеется повышенный риск повторного рождения ребёнка с болезнью Дауна, так как в мейозе у таких родителей наряду с нормальными гаметами будут возникать гаметы с несбалансированным кариотипом .

В целом, хромосомные мутации приводят к патологическим нарушениям в организме.Но рядом авторов показана ведущая роль хромосомных перестроек в процессе эволюции.Хромосомные аберрации обнаруживаются цитогенетическими методами.

3.Геномные мутации

мутации, обусловленные изменением числа хромосом.К ним относится полиплоидия и гетероплоидия(анеуплоидия).Полиплоидия- увеличение числам хромосом, кратное гаплоидному набору( 3n-триплоид, 4n- тетраплоид,5n- пентаплоид).Появляется в результате нарушения хода митоза и мейоза.Полиплоидные организмы часто встречаются среди растений.Полиплоидия позволяет сохраняться и побеждать в борьбе за существование.

Типы полиплоидов:

1.Автополиплоидия- это формы , возникшие в результате умножения хромосом одного генома( одного биологического вида).Этот тип мутаций может возникать при выпадении цитокинеза, завершающего процесс митоза,при отсутствии редукционного деления во время мейоза, либо при разрушении веретена деления при делении клеток.Сопровождается увеличением размеров организма, но понижением его фертильности.

2.Аллонолиплоидия- это формы , возникшие в результате умножения числа хромосом двух разных геномов.

3.Эндополиплоидия- увеличение числа хромасом в одной клетке.

Полиплоидные формы известны и у животных, но встречаются очень редко( тутовый шелкопряд, морские креветки, аксолотль)

У человека в норме некоторые соматические клетки полиплоидны: клетки печени(в интерфазе у полиплоидной клетки печени ядро крупнее, чем у диплоидной клетки).Они сохраняют способность делиться; в клетках мегакариоцитов полиплоидия представляет собой нормальное состояние.

У человека описаны геномные мутации по типу полиплоидии, которые редко наблюдаются у живорожденных, а в основном обнаруживаются у абортированных эмбрионов и плодов и мертворождённых.Если в некоторых клетках человека насчитывается по 69 хромосом- это триплоидия,по 92- тетроплоидия.Триплоидия - одна из наиболее часто встречающихся спонтанных аномалий набора хромосом в эмбриогенезе человека.Около 20% нарушений хромосом у зародышей приходится на триплоидию.Синдром триплоидии(69,ХХУ)был впервые обнаружен у человека в 60-х годах, к настоящему времени опублтковано около 60 случаев триплоидии у детей, максимальная продолжительность жизни которых составляет семь дней.

Тетраплоидия встречается крайне редко.Из всех зародышей с хромосомными нарушениями обнаруживается лишь 5-6 % случаев, сопровождающихся серьёзными пороками развития, такие зародыши редко вступают в плодный период, погибая обычно в течении первых двух месяцев эмбриогенеза.

Гетероплоидия или анеуплоидия- изменения числа хромосом в кариотипе не кратно гаплоидному набору.В результате гетероплоидии возникают особи с аномальным числом хромосом: моносомики( 2n-1) и полисомики(трисомики, тетрасомики и т. д.)Когда одна из хромосом может быть повторена трижды и более раз(2n+1,2...)

Механизм возникновения геномных мутаций связан с патологией нарушения нормального расхождения хромосом в мейозе, в результате чего образуются аномальные гаметы( по количеству хромосом), после оплодотворения которых возникают гетероплоидные зиготы.

Гетероплоидии могут быть как по аутосомам, так и по гетеросомам.Полные трисомии описаны у человека по большому числу хромосом:8,9,13,14, 18, 21, Х.Аномалии крупных хромосом ( 1-12) обычно летальны.Трисомии 13 и 18 пар хромосом сублетальны. Достаточная жизнеспособность имеет место только при трисомии по 21,аномалиях половых хромосом и частично аутосомных трисомиях.

Трисомии по аутосомам.

1.Трисомия 21 хромосомы - синдром Дауна- наиболее частая хромосомная патология человека.Частота СД среди новорожденных 1:700 - 1:800; зависит от возраста матери и в меньшей мере от возраста отца(в возрасте 45 лет вероятность рождения возрастает: 1:12) Случаи полной трисомии - 21 составляют 94-95 %.В кариотипе 47 хромосом.При этом лишней является 21 хромосома.На мозаичные формы ( 47 + 21/46) приходится примерно 2 %.Характерно :уплощение профиля лица (90%), мышечная гипотония( 80%), монголоидный разрез глазных щелей( 80%) , избыток кожи на шее( 80%), разболтанность суставов(80%), диспластичный таз ( 70%) , деформированные ушные раковины ( 60%), клинодактилия мизинца( 60%), задержка в умственном развитии, рост больных на 20 см ниже среднего.Дети ласковые, внимательные, послушные,терпеливые при обучении.Лечение должно быть многоплановым и неспецифичным.Многие люди с трисомией -21 способны вести самостоятельную жизнь, овладевать несложными профессиями, создавать семьи , хотя их браки бесплодны.

2.Трисомии по 13 хромосоме- синдром Патау.Частота среди новорожденных 1:7000.Соотношение полов 1:1.Характерны множественные пороки развития головного мозга и лица.Микроцефальный череп с низким скошенным лбом, переносье запавшее, ушные раковины низко расположены и деформированы, типичный признак-"Заячья губа", "волчья пасть", а так же полидактилия , дефекты перегородок сердца , кисты почек, 95 % детей умирают в первые недели или месяцы( до 1 года).Отмечается тенденция увеличения продолжительности жизни до 5 лет( примерно 15 % детей) и даже до 10 лет( 2-3 %).

3.Трисомия по 18 хромосоме-синдром Эдвардса.Частота встречаемости 1:7000.Соотношение мальчиков и девочек 1:3.Отмечаются множественные врождённые пороки развития лицевой части черепа , сердца, костной системы, половых органов.Дети погибают в раннем возрасте( 90% до одного года).

4.Трисомия по 17 хромосоме- вызывает "треугольный" рот у новорожденных , отсутствие шеи, дефекты ушей , сердца.

5.Трисомия по 22 хромосоме- характерна шизофрения .

Описаны трисомии по 8-й (синдром Варкани), 9,14.

К настоящему времени описаны около 100 синдромов , в основе которых лежат различные хромосомные аномалии.

Гетероплоидии по половым хромосомам

Особенно тяжелы моносомии .Считают,что 20% случаев моносомии заканчиваются летально ещё в первые дни эмбриогенеза и на более поздних стадиях(спонтанные аборты).Причины - в утрате целой группы сцеплений генов ( хромосомы) в кариотипе.

Синдром Шерешевского -Тернера.45, Х0.

единственная форма моносомии у человека.Частота встречаемости среди новорожденных девочек 1:2000 , 1: 5000.Клинически проявляется в 3 направлениях:

1.Гипогонадизм, недоразвитие половых органов и вторичных половых признаков;

2.Врождённые пороки развития;

3.Низкий рост

Синдром трисомии Х- среди новорожденных девочек частота встречаемости составляет 1:1000.Синдром Клайнфельтера- среди новорожденных мальчиков частота встречаемости 1:500, 1:750.

Геномные мутации обнаруживаются цитогенетическими методами.Фенотипически проявляются всегда.

Комбинативная изменчивость.Причины, значение в эволюционном процессе.

зависит от перекомбинации аллелей в генотипах потомков по сравнению с генотипами родителей.Она связана с получением новых сочетаний генов в генотипе.

Комбинативная изменчивость возникла с появлением полового процесса.Вероятность появления двух одинаковых в генетическом отношении потомков равна о.(исключение составляют однояйцевые близнецы).Практически любая особь оказывается генетически уникальной.Это важно для действия естественного отбора.

Причины комбинативной изменчивости.

1.Независимое расхождение хромосом при мейозе.

2.Случайная встреча гамет при оплодотворении;

3.Рекомбинация генов благодаря кроссинговеру

все источники Комбинативной изменчивости действуют независимо и одновременно , создавачя огромное разнообразие генотипов.Однако в эволюции выработались механизмы , не только определяюшие увеличение изменчивости, но и ведущие к понижению и даже к разрушению комбинаций генов.Поэтому часто в потомстве выдающихся по своим качествам живых организмив появляются особи, уступающие родителям.А на уровне особи генетическая стабильность подерживается механизмом митоза.И распределением генов в геноме по группам сцепления в определённых хромосомах.А на уровне ДНК - механизмами репарации.Комбинативная изменчивость является мощным фактором, повышающим гетерогенность популяций.Подсчитанно, что около 98% всех наследственных изменений в популяции обязано своим распространением процессу генетической комбинаторики.Первично сравнительно редких мутаций.Возможность комбинативной изменчивости зависит от наличия разнообразного исходного материала, поставляемого мутационным процессом

Примером проявления комбинативной изменчивости может быть рождение у родителей гетерозиготных по второй и третьей группам крови детей с любой

из 4-х групп крови.

Высокий уровень комбинативной изменчивости обусловлен большим количеством генов, которые объединены в 23 группы сцепления.Изменчивость является источником разнообразия сочетаемых признаков.

В эволюции- комб измен имеет огромное значение и ведёт к появлению бесконечно большого разнообразия генотипов и фенотипов, служит неиссякаемым источником наследственного разнообразия видов и основой для естественного отбора.В природе играет роль в водообразовании.В селекции комб измен используется для выведения новых сортов растений, животных и штаммов микроорганизмов.

Комб измен даёт возможность организмам приспосабливаться мк изменяющимся условиям окружающей среды, тем самым способствуя выживанию вида.В изменяющихся условиях его существования

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Готовые ответы для студентов биологических вузов. Генотип. Классификация паразитов. Свойства и функции наследственного материала. ДНК, РНК. Биосинтез белка. Экология круглых червей. Изучение генетики человека

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Эта тема принадлежит разделу:

Ответы на билеты по биологии

Готовые ответы для студентов биологических вузов. Генотип. Классификация паразитов. Свойства и функции наследственного материала. ДНК, РНК. Биосинтез белка. Экология круглых червей. Изучение генетики человека

К данному материалу относятся разделы:

Закономерности существования клетки во времени. Жизненный цикл клетки, его варианты. Основное содержание и значение периодов жизненного цикла клетки

Половые генетические аномалии. Роль генотипических факторов в формировании патологических изменений фенотипа человека

Класс Цестоды. Морфология, жизненный цикл, патогенность лентеца широкого. Диагностика и профилактика дифиллоботриоза

Организация открытых биологических систем в пространстве и во времени. Поток информации в клетке и ультраструктуры их обеспечивающие (поровый комплекс, рибосомы и т. д.)

Генотип - сбалансированная система взаимодействующих генов. Медицинские аспекты аллельного взаимодействия генов

Паразитизм как экологический феномен. Классификация паразитов. Понятие о промежуточных, окончательных и резервуарных хозяевах

Закономерности существования клетки во времени. Жизненный цикл клетки, его варианты. Основное содержание и значение периодов жизненного цикла. Ультраструктуры, обеспечивающие нормальный ход жизненного цикла

Генотип - сбалансированная система взаимодействующих генов. Наследование признаков у человека по типу эпистатического взаимодействия

Экологический анализ качества среды обитания. Экологическая безопасность человека. Экологически приемлемый риск

Свойства и функции наследственного материала. Самовоспроизведение наследственного материала. Принцип и этапы репликации ДНК

Репликация ДНК

Особенности путей инвазии, локализации и дифференциальной диагностики Plasmodium vivax, Plasmodium ovaleи

Неорганические ксенобиотики среды обитания (ртуть, свинец, мышьяк и т. д.). Биоаккумуляция их в организме человека. Тератогенное, мутагенное, канцерогенное

Главные механизмы митотического цикла, обеспечивающие поддержание генетического гомеостаза (редупликация, равномерное распределение генетического материала). Регуляция митоза. Результаты нарушений хода митоза

Генотип - сбалансированная система взаимодействующих генов. Наследование признаков у человека по типу полимерии

Экологические категории организмов биосферы. Система цепей питания. Насыщенность растений и животных ксенобиотиками антропогенного происхождения

Современный экологический кризис. Пути и способы преодоления кризисной экологической ситуации

Современный экологический кризис. Пути и способы преодоления кризисной экологической ситуации

Реакции различных структур клеток, органов и тканей человека на радиационное поражение

Изменчивость-свойство , определяющее возникновение новых признаков в развитии живого.Мутации,механизмы возникновения.Классификация.Медицинское и эволюционное значение мутаций

Формы размножения организмов.Особенности полового размножения, его эволюционное значение.Отличия половых клеток от соматических. Преимущества полового размножения

Экология Жгутиковых.Морфологическая характеристика класса Жгутиковые.Жизненный цикл.Патогенез лямблий.Диагностика и профилактика лямблиоза

Экологическая безопасность человека

Хромосома, ее химический состав. Структурная организация хроматина. Гетерохроматин и эухроматин

Среда как комплекс абиотических, биотических и антропогенных факторов. Экологическая ситуация в урбанизированных экосистемах. Особенности структуры заболеваемости городского населения

Этапы реализации генетической информации. Транскрипция. Механизм транскрипции, ферментативное обеспечение, осуществление во времени. Обоснование необходимости явления транскрипции. Стадии транскрипции

Особенности хромосомной организации в зависимости от фазы пролиферативного учения (хроматин, метафазная, хромосома)

Экология ленточных червей. Морфология, жизненный цикл, патогенность эхинококка. Диагностика и профилактика эхинококкоза

Особенности многоклеточной организации биосистем. Иерархические уровни жизни (микросистемы, мезосистемы, макросистемы). Проявления главных свойств жизни на различных уровня ее организации

Типы моногенного наследования. Особенности Х-сцепленного и голандрического типов наследования. Примеры нормальных и патологических признаков, сцепленных с половыми хромосомами

Экология саркодовых. Морфология, жизненный цикл, патогенное действие дизентерийной амебы. Возможные осложнения, диагностика, профилактика амебиаза

Биосинтез белка - процесс реализации генетической информации

Индивидуальное развитие, онтогенез

Экология Самарской области

Геном как эволюционно сложившаяся система генов. Функциональная классификация генов (структурная, регуляторная, модуляторная)

Репарация как процесс поддержания морфологической ценности систем на уровне организма.Физиологическая регенерация, её значение

Место экологии среди других наук

Исторические этапы. Формирования представлений об организации материального субстрата наследственности и изменчивости

Эмбриональный период развития организма. Дробление как процесс образования многоклеточного зародыша. Особенности пролиферации клеток па этапе дробления. Тип дробления у человека

Экология Самарской области. Насыщенность литосферы городов и районов ксенобиотиками антропогенного происхождения. Заболевания населения, экологически зависимые от техногенных загрязнений почвы

Реализация генетической информации. Взаимосвязь между геном и признаком. Центральная догма молекулярной биологии. Смысловое значение ее постулатов

Эмбриональный период индивидуального развития. Гаструляция как процесс формирования многослойного зародыша. Первичный органогенез (нейруляция). Зародышевые листки и их производные

Экология споровиков. Жизненный цикл малярийного плазмодия на примере Plasmodium vivax. Профилактика малярии

Репарация как механизм поддержания генетического гомеостаза. Виды репарации

Дробление как процесс образования многоядерного зародыша. Типы дробления. Связь яйцеклетки с типом дробления

Акариформные клещи: чесоточный зудень и железница угревая - возбудители заболеваний человека. Морфологическая характеристика , цикл развития, географическое распространение . Профилактика

Развитие представлений о сущности жизни. Определение жизни с позиций системного подхода

Биологические и генетические аспекты пола. Типы определения пола

Генетические последствия радиационного облучения. Механизм воздействия излучений на молекулярно-генетический уровень наследственного материала

Ген как единица изменчивости. Генные мутации и их классификация. Причины и механизмы возникновения генных мутаций. Мутон. Последствия генных мутаций для человека

Прогенез. Многофункциональная организация зрелой яйцеклетки. Пространственная упорядоченность цитоплазмы яйца. Значение генома яйцеклетки для начальных стадий онтогенеза

Экология споровиков. Морфология, жизненный цикл токсоплазмы. Приобретенный и врожденный токсоплазмоз. Профилактика токсоплазмоза

Хромосомный уровень организации наследственного материала. Химический состав и структура хроматина. Виды хроматина. Конститутивный и факультативный гетерохроматин

Профилактика наследственных заболеваний. Медико-генетическое консультирование, его медицинское значение. Этапы консультирования

Дифференциальная диагностика Plasmodium malariae, Plasmodium falciparum

Этапы реализации генетической информации. Посттранскриптационные процессы в клетке. Процессинг. Механизм осуществления, ферментативное обеспечение, значение для биосинтеза белка

Оплодотворение - начальный этап развития нового организма. Фазы оплодотворения. Оплодотворение - процесс слияния гаплоидных половых клеток, или гамет, приводящий к образованию диплоидной клетки зиготы

Ксенобиотики в пищевых продуктах. Пути поступления ксенобиотиков в продукты. Патогенное действие на организм человека (тератогенный, канцерогенный эффекты)

Пространсвенная организация и местоположение органов в эмбриогенезе. Критические периоды эмбриогенеза

Мутационный груз, его биологическая сущность и значение. Антимутационные механизмы

Основные компоненты экологического кризиса. Последствия кризиса для здоровья человека

Оплодотворение - начальный этап развития нового организма. Фазы Оплодотворения

Методы изучения генетики человека. Селективные диагностические программы. Цитогенетический метод генетики

Экология круглых червей. Понятие о биогельминтах. Морфология, жизненный цикл, патогенное действие трихинеллы. Диагностика и профилактика трихинеллеза

Химические компоненты биологических систем. Роль неорганических соединений в нормальной жизнедеятельности клетки и организма. Металлы жизни. Последствия недостатка биогенных элементов для клеточного метаболизма

Полигенное наследование. Группы сцепления. Кроссинговер как механизм нарушения сцепления генов. Значение генетических рекомбинаций для человека

Пищевые добавки в продуктах питания. Биоаккумуляция в организме человека. Воздействие пищевых добавок на клеточные и тканевые структуры. Мониторинг ксенобиотиков в плодоовощной и мясной продукции

Особенности хромосомной организации в зависимости от степени пролиферации. Морфология хромосом. Правила хромосом

Заключительный этап онтогенеза. Формирование совокупности половых признаков. Их гормональное обеспечение

Класс Сосальщики. Морфология, жизненный цикл, патогенность кошачьего сосальщика. Природная очаговость, диагностика и профилактика описторхоза

Ведущие процессы постэмбрионального онтогенеза. Рост и конституция человека - важнейшие показатели здоровья

Закономерности наследования внеядерных генов. Болезни человека с нетрадиционным типом наследования (митохондриальные)

Основные государственные приоритеты в политике здоровья питания человека Российской Федерации

Геномный уровень организации наследственного материала. Геном, кариотип как видовые характеристики. Кариотип человека. Денверская классификация хромосом

Пол – фенотипическая характеристика организма. Половые генетические и соматические аномалии. Причины и механизмы возникновения

Экология круглых червей. Морфология, жизненный цикл, патогенность власоглава. Диагностика и профилактика трихоцефалёза

Генные мутации. Причина их возникновения. Классификация генных мутаций

Основные положения хромосомной теории. Кроссинговер как механизм, определяющий нарушение сцепления генов

Тип Плоские черви. Морфология, жизненный цикл, пути инвазии, локализация, патогенное действие бычьего цепня. Особенности лабораторной диагностики и профилактики тениаринхоза

Хромосомные аберрации (хромосомные мутации, хромосомные перестройки)

Биохимический метод

Сосальщики с одним промежуточным хозяином, обитающие в пищеварительной системе

Сосальщики с одним промежуточным хозяином, обитающие в кровеносных сосудах

Сосальщики с двумя промежуточными хозяевами

Первичный органогенез (нейруляция) как процесс образования комплекса осевых органов хордовых. Дифференцировка зародышевых листков. Образование органов и тканей

Современный глобальный экологический кризис. Пути и способы преодоления кризисной экологической ситуации

Класс Цестоды. Особенности морфологической характеристики ленточных червей

Репродукция ядерного материала. Амитоз. Специфика течения. Виды прямого деления ядер. Биологическое значение амитоза для многоклеточного организма. Результаты амитотического деления при патологии

Типы моногенного наследования. Критерии аутосомного (доминантного и рецессивного) наследования у человека. Заболевания, наследуемые как менделирующие признаки

Мейоз как процесс формирования гаплоидных гамет. Фазы редукционного и эквационного деления, их характеристика и значение. Нарушения хода мейоза и последствия для потомства

Популяционно-статический метод изучения генетики человека. Закон Харди-Вайнберга. Значение популяционно-статического метода для медицины

Ионизирующая радиация. Опасные виды излучения и дозы воздействия. Искусственные и естественные источники радиации. Виды .облучения

Хромосомные мутации

Особенности профилактики экологически зависимых заболеваний

Медицинская экология. Предмет, содержание, задачи, методы. Появление нового типа заболеваний человека - экологически зависимых болезней

Мутации. Причина возникновения мутаций. Мутагены, их классификация

Органические ксенобиотики среды обитания. Пути поступления и биоаккумуляция в организме человека. Патогенное воздействие на клетки, ткани и органы человека. Меры предупреждения попадания органических экотоксикантов в продукты питания и воду

Мутагенное воздействие ксенобиотиков на человеческий организм. Антимутагенез

Экосистемы и адаптация. Представление об адаптивных типах человека

Класс Ленточные черви (Цестоды). Морфология, жизненный цикл, пути инвазии, локализация, патогенное действие свиного цепня. Возможные осложнения, диагностика и профилактика тениоза

Экология человека

Опасность идуцированного мутагенеза. Мутагенный груз, его биологическая сущность и значение

Паразитоценоз. Взаимоотношения в системе «паразит-хозяин»: действие паразита на хозяина; хозяина на паразита. Адаптация различных представителей к паразитическому образу жизни

Морфология хромосом, нуклеосомная модель строения хромосом. Основные положения хромосомной теории

Геномные мутации, причины и механизмы их возникновения. Классификация и значение геномных мутаций. Нарушения мейоза и митоза как механизмы возникновения генеративных и соматических мутаций

Экология насекомых. Насекомые - переносчики инфекционных заболеваний. Особенности морфологии и жизненного цикла вшей. Профилактика педикулеза и фтириоза

Неорганические компоненты живых систем. Значение их в жизнедеятельности клетки

Рекомбинация наследственного материала, ее медицинское значение. Рекон. Комбинативная изменчивость и ее механизмы

Экология клещей. Особенности строения, жизненного цикла паразитических клещей. Возбудители клещевой чесотки и демодекоза. Рекомендации к профилактике заражения

Экологические аспекты радиационной биологии

Эмбриональный период развития организма. Дробление как процесс

Рациональное и адекватное питание как профилактика экологически зависимых заболеваний

Процесс образования женских половых клеток – овогенез. Происходит в яичниках

Меры предупреждения попадания ксенобиотиков с пищевыми продуктами

Эхинококкоз

Процесс образования мужских половых клеток

Похожие материалы: