Лекция 4. Изменчивость –свойство живого

их классификация.
Генные мутации.
Хромосомные мутации.
Геномные мутации.
Антимутационные механизмы.

живых организмов передавать свои признаки потомству

Изменчивость – свойство живых организмов

(вызвана мутациями – изменениями наследственного материала)

Фенотипическая (ненаследственная, модификационная)

(Эпигенетическая)

целенаправленная передача ДНК одним организмом другому,
трансдукции – перенос ДНК

об эволюции

в профазе 1 мейоза
Независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазе 1

1 мейоза.
Пахитена
Диплотена
Диакинез

собой длинное белковое образование, напоминающее веревочную лестницу, к противоположным сторонам

разнообразие сочетаний хромосом у потомков:
2n, где n - число

Так, у человека это будет 223 = 8388608 возможных комбинаций расхождения хромосом.

3. Случайная встреча гамет при оплодотворении дает 8388608 × 8388608 = 8388608² = 7,036874418 × 10¹³ (так написал компьютер)
И это без учета кроссинговера, который делает все хромосомы немного разными…

и ее предки тоже были внутриклеточными паразитами. При таком долгом

Горизонтальный перенос генов у эукариот также имеет место.

Из лекции А.В.Маркова «Горизонтальный перенос генов и эволюция». 13 ноября 2008 г., ИОГЕН.

«Вольбахия — паразитическая бактерия, живущая в клетках многих беспозвоночных. Вольбахию называют микробом-манипулятором, потому что она научилась при помощи регуляторных белков управлять размножением и развитием своим хозяев. Например, она умеет превращать самцов в самок, избирательно убивать зародышей мужского пола, повышать плодовитость зараженных самок.

начинают выполнять полезные функции в геноме. Явление это настолько широко

Молекулярное одомашнивание.

Ретротранспозоны (мобильные генетические элементы первого типа, или транспозоны) — это генетические элементы, которые могут самовоспроизводиться в геноме и являются вездесущими компонентами ДНК многих эукариотических организмов. У
млекопитающих, практически половина генома (45-48 %) состоит из транспозонов или остатков транспозонов. Примерно 42 % генома человека состоит из ретротранспозонов, и около 2-3 % из ДНК-транспозонов.
(Из Википедии)

де Фризом. Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза.
Мутации (лат. mutatio — изменение)

репликации и рекомбинации постоянно возникают различные нарушения в структуре ДНК

Соматические



Генеративные

Ядерные



Цитоплаз-матические

Вредные

Полезные

Нейтральные

Спонтанные

Индуцированные

Классификация мутаций

определенный размер и позицию - локус)
Лабильность (может мутировать)
Стабильность (однако мутирует

наименьшая единица мутации – равен паре комплементарных нуклеотидов
Мутации, влияющие на

Мутации, влияющие на трансляцию и процессинг белка
Мутации в инициирующем кодоне
Мутации в стоп-кодонах
Миссенс-мутации
Нонсенс-мутации
Мутации сдвига рамки считывания
Мутации процессинга белка

замены нуклеотидов (чаще всего)
вставка или выпадение нуклеотидов (реже)
переворот

Число нуклеотидов не кратно 3 - сдвиг рамки считывания

Число нуклеотидов кратно 3 – без сдвига рамки считывания

Пусть РАЗ ДВА ТРИ – исходная последовательность ДНК

Замена нуклеотидов:
ТАЗ ДВА ТРИ

Выпадение/вставка нуклеотидов:

АЗД ВАТ РИ.. РАЗ ТРИ

Переворот нуклеотидов
ЗАР ДВА ТРИ

миссенс-мутация (missense)
вместо кодона для аминокислоты появляться стоп-кодон - нонсенс-мутация (nonsense)
аминокислота

(если число пар нуклеотидов кратно трем) – выпадет/вставится 1, 2,3

ДВА ТРИ


Изменится последовательность аминокислот, на затронутом участком гена.

нуклеотидов привела к замене аминокислоты в белке, т.е.изменилась первичная структура,

Пример миссенс-мутации: серповидно-клеточная анемия.

в положении 6 b-цепи молекулы Hb. В венозном русле HbS

результате замены нуклеотида, так и при сдвиге рамки считывания. Пример:

антигена Н
Ген Н
аллель IA
аллель IВ
Группа 0

Антигены на мембране эритроцитов

аллель I0

под действием белков-ферментов А (аллель IA) или В (аллель IВ). Мутация «0» в гене (аллель I0) привела к образованию неактивного белка.

3 нуклеотидов – муковисцидоз
Делеции или инсерции (вставки) большого числа нуклеотидов

выделение секретов железами
У большинства пациентов выпадение 3 нуклеотидов (и, как

проявления хронической легочной инфекции
Пораженные органы при муковисцидозе (СF)

Дюшенна/Беккера
Крупные делеции (выпадения) в гене дистрофина дают МДД (мышечная дистрофия

снижения интеллекта тем выше, чем больше вставка ЦГГ повторов.

писал Лев Толстой (по другому поводу): Все счастливые семьи (норма)

организма в нормальных для него условиях окружающей среды.
Метод определения

ДНК («запасная» цепь)
Вырожденность генетического кода («запасные» триплеты)
Наличие повторяющихся генов («запасные»

генами записывают обычным шрифтом.
Аббревиатура генов и белков человека дается заглавными

HUGO Gene Nomenclature Committee (HGNC) утверждает уникальные имена для всех известных человеческих генов. HGNC также указывает аббревиатуру (называющуюся символом) для каждого гена.

(«прописку»), например:
Запись: 15q21.1/FBN1 - fibrillin 1 означает, что ген, кодирующий

Короткое плечо p

Длинное плечо q

321
1234

Нумерация районов идет от центромеры к теломерам в каждом плече хромосомы

белке.
3821delT - выпадения тимина в позиции № 3821.
2112ins13 kb

Аланин A Ала
Аргинин R Арг
Аспарагиновая кислота D Асп
Аспарагин N Асн
Валин V Вал
Гистидин H Гис
Глицин G Гли
Глутаминовая кислота E Глу
Глутамин Q Глн

Изолейцин I Иле
Лейцин L Лей
Лизин K Лиз
Метионин M Мет
Пролин P Про
Серин S Сер
Тирозин Y Тир
Треонин T Тре
Триптофан W Три
Фенилаланин F Фен
Цистеин C Цис
Стоп-триплет Х

В ДНК:

В БЕЛКЕ:

Например:

принадлежит Виктору МакКьюсику. Он опубликовал первый регистр мутаций и фенотипов

(October 21, 1921 – July 22, 2008)

(г. Томск) указывает на четыре положения, которые позволяют почитать В. 

Прежде всего, Маккьюсик – один из основателей, может быть самый глубокий и последовательный, медицинской генетики, как отдельной клинической медицины.
В. Маккьюсик – пионер в картировании генов человека. Вплоть до 1990 года он был организатором и участником в разных городах мира регулярных симпозиумов «Картирование генов человека» (Human Gene Mapping – HGM).
В. Маккьюсик – лидер проекта «Геном человека». Он со времени зарождения полного секвенирования генома поддерживал программу и соучаствовал в её реализации. В 1980 году он предположил, что через 20 лет возможно картирование всех генов человека. Так и случилось.
В. Маккьюсик – создатель каталога генов - «MIM» («Mendelian Inheritance in Man»), менделеевской наследственности у человека. 

на проявлении болезни – ахондроплазия – «недоразвитие хряща»
Может быть синдром,

рост, длинные конечности, растяжимая соед. ткань. Как следстивие – сколиоз*,

***

**

*

Синдром Марфана OMIM 154700

микроцефалией и характерными чертами лица; в чем состоит генетический дефект,

Могут возникать как нарушения кроссинговера.
Геномные мутации – изменения количества хромосом

– обмена участками между хромосомами, происходящего в профазе 1 деления

внутрихромосомные

межхромосомные

на 1800)
Кольцевая хромосома (замыкание в кольцо)
Изохромосома (наличие только 2 р

изохромосом

– хромосомами 13,14,15,21,22

фрагменты

потери или добавления генов)
Например,
инверсия,
реципрокная транслокация
Робертсоновская транслокация
В фенотипе не

несбалансированные (гены теряются или добавляются)
Например,
делеция
дупликация
изохромосома
кольцевая с потерей материала
Проявляются в виде хромосомных синдромов

наша хромосома 2 – результат Робертсоновской транслокации у нашего общего

Робертсоновская транслокация и эволюция человека

– транслокация между 22 и 9 хромосомами – пример соматической

du chat

крика
-- Синдром Вольфа-Хиршхорна
Синдром Вильямса

– целое число более 2
(k = 1 – гаплоидия n)
(k

Анеуплоидии (гетероплоидии)
2n+/-k,где k не равно n.

2n + 1 - трисомия
2n + 2 - тетрасомия
2n – 1 - моносомия
2n – 2 - нулисомия и так далее

(соматическая мутация) только некоторые клетки – «мозаицизм».
Мозаицизм всегда приводит к

При нерасхождении в мейозе (генеративная мутация) все клетки будут иметь измененное количество хромосом – полная трисомия.

набора два, а чьих один
2 от матери + 1 от

2 набора от отца + 1 от матери – маленький плод, но очень большая плацента

Пузырный занос

Triploidy can result from either two sperm fertilizing one egg (60%) or from one sperm fertilizing an egg with two copies of every chromosome

тем вероятнее, что плод с анеуплоидией доживет до рождения.
Абсолютное большинство

всего генов
Это старые данные, но смысл не изменился

(1:5000-8000) синдром Эдвардса (1:3000-6000) большинство анеуплоидий приводят к гибели плода и спонтанным

описал синдром кошачьего крика — иногда его называют «синдромом Лежена».
Джон Лэнгдон

синдрома была установлена Клаусом Патау в 1960 году.

Более 80% детей

John Hilton Edwards (1928 –2007) описал трисомию 18 в 1960 году

Половина детей с синдромом Эдвардса умирают на первой неделе жизни. В среднем, дети живут 15 дней при полной трисомии 18.

благодаря способности Х хромосомы образовывать тельце Барра!
Зависимость количества телец Барра

с частотой 1:1000 девочек. Их отличает более высокий рост, они

же) — советский эндокринолог и терапевт, учёный-медик, именем которого назван

Henry H. Turner (August 28, 1892 – August 4, 1970) was an American endocrinologist, noted for his published description of Turner Syndrome in 1938.

Синдром Шерешевского-Тернера, 45,Х

45,Х
30-40% - мозаицизм; чаще 45,Х/46,ХХ, реже 45,Х/46,ХУ
10-20% - изохромосомы, кольцевые

мальчиков)
Женский тип оволосения и гинекомастия
А также ХХХY, XXXXY, XXYY, XXXYY

Признаки: высокий рост, женский тип оволосения, бесплодие, гинекомастия

14 лет две группы исследователей выявили хромосомную природу синдрома.

Хромосомная конституция

Harry Klinefelter (1912-90)

При синдроме Клайнфелтера может наблюдаться гинекомастия и повышен риск рака груди

в 19 лет.
Диагноз чаще ставится взрослым, чем детям.

затем нарушения.

Норма:
46,ХХ или 46, ХУ

мужчина
46,XX,del(14)(q23)
Женщина с 46 хромосомами и делецией участка 23 на

новые аллели генов, новые хромосомы и кариотипы, что дает материал