Слайд 1Изменчивость. Формы изменчивости
Тема лекции:
Слайд 2План
Фенотипическая и комбинативная изменчивость.
Мутации, их классификация.
Генные, хромосомные и геномные мутации.
Понятие о генных и хромосомных болезнях человека.
Слайд 3Формы изменчивости
Фенотипическая:
Модификации.
Фенокопии.
Морфозы.
Генотипическая:
Комбинативная.
Мутационная.
Слайд 4Фенотип – это результат взаимодействия генотипа и внешних условий.
Фенотипическая изменчивость
– изменения фенотипа при изменении внешних условий, не затрагивающие генотип.
Слайд 5Модификации -
изменения фенотипа в пределах нормы реакции, вызванные обычными для
существования данного вида факторами внешней среды, и не связанные с
изменениями генотипа
Норма реакции –
пределы фенотипической изменчивости, определяемые генотипом.
Модификации:
Имеют групповой, обратимый и адаптивный характер.
Обычно не передаются следующим поколениям (однако существуют длительные модификации, которые исчезают постепенно, в течение нескольких поколений).
Слайд 6Примеры модификаций.
Усиление пигментации кожи под действием УФ-лучей.
Увеличение количества эритроцитов в
крови при гипоксии.
Слайд 7Фенокопия –
ненаследственное изменение фенотипа, сходное с проявлением определенных изменений генотипа
(в медицине – ненаследственные болезни, сходные с наследственными).
* Являются результатом
действия тератогенов на развивающийся плод.
* Как правило, имеют необратимый и неадаптивный характер.
*Не передаются следующим поколениям.
Слайд 8Примеры фенокопий.
Фекомелия (укороченные ластовидные руки). Результат действия на плод талидомида.
Глухонемота.
Может быть вызвана у ребенка вирусами краснухи, если мать переболеет
краснухой на ранних этапах беременности.
Желтые молочные зубы. Прием женщиной в последние 3 месяца беременности антибиотика тетрациклина.
Кариес зубов. Действие кислотообразующей микрофлоры зубного налета.
Слайд 9Гипотиреоз
Наследственная форма (нарушение синтеза гормона)
Ненаследственная форма (фенокопия) – недостаток неорганического
йодида
Слайд 12Морфозы –
ненаследственные изменения, вызванные экстремальными или необычными для данного вида
факторами внешней среды.
Носят неадаптивный и необратимый характер.
Часто – это грубые
морфологические изменения (ВПР), сходные с ВПР наследственного генеза.
Слайд 13Пример морфоза.
Расщелина губы (и) неба.
Факторы риска развития расщелины у плода:
Повышенная
температура тела беременной.
Дефицит витаминов и микроэлементов (медь).
Инфекционные заболевания матери, диабет.
Прием
в период беременности лекарственных препаратов, эстрогенов, андрогенов, инсулина, алкоголя и др.
Слайд 14Механизмы фенотипической изменчивости.
Изменения активности гена или скорости синтеза белка.
Приводит к
увеличению или уменьшению количества синтезируемого продукта гена.
Изменения гомеостаза клетки, что
может отразиться на функции продукта гена.
Взаимодействия генов.
Дерепрессия генов.
Слайд 15Значение фенотипической изменчивости для вида.
Повышаются адаптационные возможности организмов – достигается
адаптация к изменяющимся условиям среды.
Могут появиться в фенотипе патологические признаки,
снижающие жизнеспособность организма.
Слайд 16Необходимость для врача знаний о фенотипической изменчивости:
Можно корректировать (в ряде
случаев) экспрессию патологических генов. Например, при ФКУ возможно лечение -
диетотерапия (аа – здоровые).
Для профилактики наследственных заболеваний, причиной которых является непереносимость некоторых пищевых и лекарственных веществ (исключить контакт человека с этими веществами). Например, препараты, вызывающие клинически выраженный гемолиз при недостаточности фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ) в эритроцитах: аспирин, примахин, стрептоцид, нафталин, красная смородина, крыжовник, конские бобы.
Для дифференциальной диагностики наследственных и ненаследственных заболеваний.
Слайд 17Генотипическая изменчивость –
изменения, затрагивающие ДНК ядра или ДНК митохондрий.
Комбинативная изменчивость –
новые сочетания неизмененных генов родителей в генотипах
потомства.
Слайд 18Механизмы комбинативной изменчивости.
Случайное и независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазе1
мейоза (2х23х150000 генов) – постоянный механизм. Дети получают разное количество
хромосом отцовского и материнского происхождения.
Кроссинговер в профазе1 мейоза – непостоянный механизм. Приводит к перекомбинации генов в группе сцепления.
Случайное сочетание гамет при оплодотворении.
МГЭ.
Слайд 19Значение комбинативной изменчивости.
Возникает огромное гено- и фенотипическое разнообразие особей.
Повышаются адаптивные
возможности.
Может возникнуть комбинация генов, которая проявится в фенотипе как болезнь,
или исключит ее проявление.
------------------------------------------------------------------
Лечить надо больного, а не болезнь!
Слайд 20Мутации –
редкие, случайно возникшие стойкие изменения генотипа.
Возникают ненаправленно под действием
мутагенного фактора.
Возникают редко.
Могут быть вредными, полезными и нейтральными.
Могут передаваться потомству.
Являются
причиной наследственных болезней человека (генные, хромосомные).
Слайд 21Вредные мутации в зависимости от фенотипического эффекта:
Летальные – вызывают гибель
организма на уровне зиготы или раннего эмбриогенеза.
Сублетальные – вызывают гибель
организма до наступления репродуктивного периода. Не передаются потомкам.
Витальные – совместимые с жизнью. Могут передаваться потомству.
Слайд 22Мутации:
Спонтанные – возникают ненаправленно под действием неизвестного мутагена. В среднем
каждый человек является носителем 1-2 новых мутаций.
Индуцированные – вызванные искусственно
действием определенного мутагена.
Слайд 23Мутации:
1. Генеративные.
* Возникают в половых клетках.
* Проявляются в следующих поколениях.
*
Могут наследоваться.
2. Соматические:
* Возникают в соматических клетках.
* Не передаются потомству.
*
Врожденные – мутаген действует на клетки эмбриона.
Фенотипический эффект: мозаицизм, врожденные пороки развития.
* Приобретенные – мутаген действует в постэмбриональный период. Фенотипический эффект: опухоли.
Слайд 24Мутагены.
Физические (ионизирующее излучение, УФ-лучи, лазерные лучи, высокая температура и др.).
Химические
(некоторые лекарства и пищевые вещества, химические вещества).
Биологические (некоторые вирусы и
простейшие).
Слайд 25Генные мутации –
изменения нуклеотидного состава гена.
Причины.
Замена нуклеотида:
Миссенс мутация – изменение
смысла кодона.
ЦТЦ-----ЦАЦ
глу
вал
Нонсенс мутация.
АТГ-----АТТ
тир нон
Выпадение нуклеотида – сдвиг рамки считывания.
Вставка нуклеотида – сдвиг рамки считывания.
Слайд 26Механизмы генных мутаций.
1. Ошибки репликации:
а)
переход оснований в редкие структурные изомеры,
что меняет их способность образовывать водородные
связи;
А ------ А*(Г) репликация А* - Ц
б) модификация оснований – дезаминирование, т.е.
отщепление группы - NH2
А ------А(-NH2) – гипоксантин. А*(Г) – Ц.
2. Ошибки рекомбинации (кроссинговер, СХО, МГИ).
3. Ошибки репарации.
Слайд 27Фенотипический эффект генных мутаций зависит:
Вида гена (уникальный, повтор).
Локализации мутации в
гене (начало гена – более значимая зона, конец гена –
менее значимая зона).
Нуклеотида кодона:
ЦТЦ ----- ЦАЦ, глу-----вал, синтезируется HbS,
развивается серповидноклеточная анемия (более тяжелая форма анемии).
ЦТЦ ----- ТТЦ, глу-----лиз, синтезируется HbC,
развивается анемия С – более легкая форма анемии.
Функции продукта гена (ключевые ферменты – более значимы, наличие дублеров – менее значимы).
Дозы гена – мутации чаще рецессивные и у гетерозигот не проявляются.
Слайд 31Крысиная змея – типичный представитель частичных альбиносов
Слайд 32Тигренок-альбинос с голубыми глазами
Слайд 33Альбинизм у представителей негроидной расы
Слайд 35Хромосомные мутации (аберрации) –
изменения структуры хромосом.
Некоторые виды аберраций:
Делеция и дефишенс
– потеря участка.
Дупликация – удвоение участка
Инверсия – переворот участка на
180°.
Транслокация – обмен участками между двумя хромосомами, или объединение двух целых хромосом в одну (сбалансированная – количество генетического материала не изменяется, несбалансированная – изменяется).
Кольцевая хромосома – замыкание хромосомы в кольцо.
Слайд 36Хромосомные мутации:
Как правило, сублетальные и летальные.
Потомству не передаются (кроме сбалансированных
транслокаций и инверсий).
Определяют развитие хромосомных заболеваний.
Для больных характерны: низкий вес
при рождении, резкая задержка развития, умственная отсталость, аномальное расположение глаз, низко расположенные и деформированные ушные раковины, расщелины губы и неба при делециях и транслокациях хромосом – 1, 3, 4, 5, 7, 10, 11, 13, 14, 18, 21, Х.
Слайд 37Синдромы, связанные с аберрациями.
Слайд 38Механизмы хромосомных мутаций.
Разрывы по длине хромосом в результате действия мутагенов
на ДНК.
Ошибки рекомбинации или репарации ДНК.
Слайд 39Геномные мутации –
изменения числа хромосом.
Виды геномных мутаций:
Полиплоидия (2п + п).
Тотальная летальна, мозаичные формы жизнеспособны – 46,ХХ/92,ХХХХ.
Гетероплоидия:
-Моносомия (2п –
1), по аутосомам и 45,У0 – летальны.
45,Х0 с. Шерешевского-Тернера, (1:2500 среди девочек).
-Трисомия (2п+1).
С. Дауна 47,+21 (1:700)
С. Патау 47,+13 (1:4000)
С. Клайнфельтера 47,ХХУ (1:700)
С. Трисомия –Х 47,ХХХ (1:1000).
-Полисомия (2п + 2, 3….). Только по половым хромосомам - 48,ХХХУ.
Слайд 40Механизмы геномных мутаций.
Нерасхождение хромосом в анафазе митоза или мейоза.
Утрата отдельной
хромосомы вследствие «анафазного отстования». Приводит к мозаицизму – 46,ХХ/45,ХО.
Наличие в
клетках, вступающих в мейоз или митоз, хромосомных мутаций.
Полиплоидизация (3п, 4п и т.д.):
А) двойное оплодотворение,
Б) отсутствие 1-го мейотического деления и образование диплоидных гамет.
Слайд 41Синдромы, связанные с аномалиями числа хромосом
Слайд 42Синдром Патау
(трисомия по 13 хр.)
Слайд 43Хромосомы 18 трисомии синдром(с. Эдвардса)
Слайд 45Хромосом XXY синдром
Klinefelter syndrome