Изменчивость и заболевания

1.

Изменчивость и
заболевания

2.

Изменчивость — это явление противоположное наследственности. Заключается в изменении
наследственных задатков, а также их проявлении в процессе развития организмов.
Различают наследственную и ненаследственную изменчивость.
Наследственная (генотипическая) изменчивость связана с изменением самого генетического
материала. Ненаследственная (фенотипическая, модификационная) изменчивость — это
способность организмов изменять свой фенотип под влиянием различных факторов. Причиной
модификационной изменчивости являются изменения внешней среды обитания организма или его
внутренней среды

3.

Формы изменчивости.
Биологическую изменчивость подразделяют на фенотипическую и генотипическую.
Классификация по характеру изменения признаков и механизму:
Ненаследственная:
-фенотипическая.
Частный случай фенотипической изменчивости – фенокопии. Фенокопии – вызванные условиями
внешней среды фенотипические модификации, имитирующие генетические признаки. Под влиянием
внешних условий на генетически нормальный организм копируются признаки совсем другого
генотипа. Проявление дальтонизма может произойти под влиянием питания, плохой психической
конституции, повышенной раздражительности. У человека возникает заболевание витилиго (1%
людей) – нарушение пигментации кожи. Фенокопии появляются в большинстве случаев при действии
внешней среды на ранних стадиях эмбриогенеза, что приводит к врожденным заболеваниями порокам
развития. Наличие фенокопий затрудняет диагностику заболеваний.
- модификационная - отражает изменение фенотипа под воздействием факторов внешней среды
(усиление и развитие мышечной и костной массы у спортсменов, увеличение эритропоэза в условиях
высокогорья и крайнего севера).
-Случайная

4.

Наследственная:
генотипическая изменчивость распространяется на генетический аппарат.
Подразделяется на мутационную и комбинативную.
1) мутационная.
Мутации - это редкие, случайно возникшие стойкие изменения генотипа, затрагивающие
весь геном, целые хромосомы, части хромосом. Они возникают под действием
мутагенных факторов физического, химического или биологического происхождения.
Мутации бывают:
спонтанные - это мутации, возникшие ненаправленно, под действием неизвестного
мутагена
индуцированные - мутации, вызванные искусственно действием известного мутагена.
вредные, полезные и нейтральные;
Мутационный процесс повышает генетическое разнообразие популяций, что создает
предпосылки для эволюционного процесса.
2) комбинативная
Результат независимого расхождения хромосом в процессе мейоза, оплодотворения,
кроссинговера с рекомбинацией генов. Связана с новым сочетанием неизменных генов
родителей в генотипах потомства.. При комбинативной изменчивости происходит
перекомбинация генов, возникает новый индивидуальный набор хромосом, а значит,
новый генотип и фенотип.

5.

Факторы комбинативной изменчивости.
Независимое и случайное расхождение гомологичных хромосом в анафазе I мейоза.
Кроссинговер.
Случайное сочетание гамет при оплодотворении.
Случайный подбор родительских организмов.
Геномная мутация - это изменение числа хромосом.
Виды геномных мутаций:
1. Полиплоидия — изменение числа гаплоидных наборов хромосом в кариотипе. Под кариотипом понимают число,
форму и количество хромосом, характерные для данного вида. Различают нуллисомию (отсутствие двух
гомологичных хромосом), моносомию (отсутствие одной из гомологичных хромосом) и полисомию (наличие двух
и более лишних хромосом)
2. Гетероплоидия — изменение числа отдельных хромосом в кариотипе.
Генные мутации встречаются наиболее часто.
Причины генных мутаций:
выпадение нуклеотида;
вставка лишнего нуклеотида (эта и предыдущая причины приводят к сдвигу рамки считывания);
замена одного нуклеотида на другой.
Только с генными мутациями связано появление новой, ранее не существующей в природе биоинформации.

6.

Хромосомные мутации — это изменения структуры хромосом и процессе клеточного деления.
Хромосомные и геномные мутации в функционально генетическом отношении сводятся либо к
изменению количества биоинформации (делеция - потеря участка хромосомы, дупликации участков
хромосом-удвоение участка хромосомы за счет неравного кроссинговера , гаплойдные, диплойдные
клетки), либо к перекомбинфции блоков биоинформации разного объема (транслокацииперемещение участка хромосомы на другую хромосому, транспозиции, инверсии - поворот участка
хромосомы на 180°, инсерции).
Классификация по эволюционному значению:
Групповая, реализованная группой организмов, и индивидуальная изменчивость – у одного
организма или группы его клеток.

7.

Виды мутаций по объекту изменения
Генные мутации – изменение строения одного гена. Это изменение в последовательности
нуклеотидов: выпадение, вставка, замена и т.п. Например, замена А на Т. Причины –
нарушения при удвоении (репликации) ДНК. Примеры: серповидноклеточная анемия,
фенилкетонурия.
Хромосомные мутации – изменение строения хромосом: выпадение участка, удвоение
участка, поворот участка на 180 градусов, перенос участка на другую (негомологичную)
хромосому и т.п. Причины – нарушения при кроссинговере. Пример: синдром кошачьего
крика.
Геномные мутации – изменение количества хромосом. Причины – нарушения при
расхождении хромосом.
Полиплоидия – кратные изменения (в несколько раз, например, 12 → 24). У животных
не встречается. У растений приводит к увеличению размера, поэтому большинство
сельскохозяйственных растений являются полиплоидами.
Анеуплоидия – изменения на одну-две хромосомы. Например, одна лишняя двадцать
первая хромосома приводит к синдрому Дауна (при этом общее количество хромосом –
47).

8.

Виды мутаций по локализации в клетке
Ядерные
мутации
–
изменения
в
ДНК
ядра
Цитоплазматические мутации – изменения в ДНК митохондрий и пластид. Передаются
только по женской линии, т.к. митохондрии и пластиды из сперматозоидов в зиготу не
попадают. Пример у растений – пестролистность.
Виды мутаций по типу клетки
Генеративные – мутации в половых клетках. Передаются следующему поколению при
половом
размножении.
Соматические – мутации в соматических клетках (клетках тела). При половом размножении
по наследству не передаются. Передаются при вегетативном размножении у растений, при
почковании и фрагментации у кишечнополостных (у гидры).

9.

Кариотип – это полный хромосомный набор клетки человека. В норме он
состоит из 46 хромосом, из них 44 аутосомы (22 пары), имеющих одинаковое
строение и в мужском, и в женском организме, и одна пара половых хромосом (XY у
мужчин и XX у женщин). Каждая хромосома несет гены, ответственные за
наследственность. Кариотип 46, ХХ – соответствует нормальному
женскому кариотипу, а кариотип 46, XY – это нормальный мужской кариотип.

10.

Наследственные заболевания — это заболевания, обусловленные генными
или хромосомными мутациями. У людей от 20 000 до 25 000
генов. Генетическая мутация возникает, когда изменяется один или
несколько генов. Если это генетическое изменение передается детям, то
это наследственное генетическое заболевание. При совпадении у
партнеров статусов носительства определенных

11.

Виды наследственных заболеваний
Наследственные заболевания разделяются на хромосомные, генные и митохондриальные.
Хромосомные заболевания
Хромосомные заболевания возникают в результате изменения числа или структуры
хромосом. Они характеризуются общими признаками: маленькая масса и длина тела при
рождении, отставание в умственном и физическом развитии, задержка и аномалии полового
развития и прочее.
Хромосомные заболевания наследуются редко. И более чем в 95% случаев риск
повторного рождения в семье ребенка с хромосомной патологией не превышает
общепопуляционного уровня.
Хромосомные заболевания с аномалиями числа хромосом включают:
синдром Патау,
синдром Эдвардса,
синдром трисомии хромосомы 8.
А хромосомные заболевания с аномалиями структуры хромосом — синдром Ди Джорджи,
синдром Вольфа-Хиршхорна, синдром «кошачьего крика», синдром Альфи, синдром
Орбели.

12.

Моногенные заболевания
Моногенные заболевания возникают в результате повреждения ДНК на уровне
гена. Количество моногенных заболеваний по некоторым оценкам достигает 5000.
Среди признаков моногенных болезней можно выделить:
различные формы умственной отсталости,
дефекты органов слуха, зрения,
скелетные дисплазии,
болезни нервной, эндокринной, иммунной и других систем.
К числу наиболее известных моногенных болезней относятся муковисцидоз, гемофилия
А и В, болезнь Гоше, миодистрофия Дюшенна/Беккера, спинальная мышечная атрофия,
дальтонизм.
Выявить тяжелые моногенные заболевания можно с помощью пренатальной диагностики,
а также, определив наличие мутаций у родителей с помощью Генетического теста Атлас.

13.

Митохондриальные заболевания
Обусловлены генетическими, структурными, биохимическими дефектами
в функционировании митохондрий, которые приводят к нарушению тканевого
дыхания.
Болезни, вызванные мутациями в митохондриальной ДНК, наследуются
исключительно по материнской линии.
Если именно таким образом было унаследовано митохондриальное заболевание,
существует 100% вероятность того, что каждый ребенок в семье его унаследует.
Симптомы могут включать нарушение роста, слабость мышц, аутизм,
ментальные расстройства, проблемы с дыханием, слухом и зрением.
Примеры митохондриальных заболеваний: синдром Лея, синдром ВольфаПаркинсона-Уайта, наследственная оптическая нейропатия Лебера и другие.

14.

Полигенные или мультифакториальные заболевания
Существуют также болезни с наследственной
предрасположенностью, которые называют мультифакториальными
или полигенными заболеваниями.
Мультифакториальные заболевания обусловлены наследственными
факторами риска, и в значительной степени — неблагоприятным
воздействием среды.
К таким заболеваниям относятся большинство хронических
заболеваний, включая сердечно-сосудистые, эндокринные,
иммунные, нервно-психические, онкологические и др.
Например, бронхиальная астма, сахарный диабет, ревматоидный
артрит, гипертоническая болезнь сердца и т. д.

15.

Виды наследственных болезней
Исходя из рассматриваемых причин, все наследственные заболевания человека условно делят на три
группы: генные, хромосомные и мультифакториальные или мультифакторные (болезни с наследственной
предрасположенностью).
Генные болезни
К этой категории заболеваний относят заболевания, вызванные незаметными даже в микроскоп
изменениями структуры отдельных генов (повреждения нити ДНК). Такие изменения приводят к синтезу
измененных продуктов этих генов и, как результат, - к изменению или даже полной потере их функций.
Это так называемые болезни обмена. К такому виду заболеваний относится серповидно-клеточная анемия.
Эта болезнь вызвана заменой всего лишь одного нуклеотида (аденин заменяется на тимин), которое влечет
за собой изменение гемоглобина. Нарушения в регуляции генной активности приводят к уменьшению
скорости синтеза фермента или снижению его содержания в тканях (например, заболевание талассемией –
пониженным синтезом гемоглобина).

16.

Хромосомные болезни
Хромосомные болезни часто называют синдромами. Это такие патологические
изменения, которые проявляются в виде различных пороков развития и часто
сопровождаются очень тяжелыми отклонениями (нарушениями) в физическом и
психическом развитии человека. Как правило, главное отклонение – различные
степени
умственной
недостаточности,
сопровождающиеся
нарушениями
физического развития (зрение, слух, речь, опорно-двигательный аппарат) и
поведенческих реакций. Причиной появления хромосомных заболеваний являются
хромосомные мутации – изменение структуры хромосом и их количества. К
хромосомным болезням относят синдром Дауна, синдром кошачьего крика и др.
Болезни с наследственной предрасположенностью или мультифакторные болезни

17.

Болезни с наследственной предрасположенностью – это такая категория заболеваний,
наследование которых не подчиняется законам Менделя. Любой организм уникален.
Поэтому его реакции на окружающую среду могут быть сугубо индивидуальными.
Поэтому проявление болезни может быть связано как с мутациями, так и с сочетанием
нормальных аллелей при ответных реакциях организма на влияния окружающей среды.
К этой категории заболеваний относят:
1. диабет, варикоз, ишемическая болезнь сердца (соматические болезни среднего
возраста);
2. шизофрения, эпилепсия, маниакально-депрессивный психоз (нервно-психические
заболевания);
3. хронические заболевания, связанные с ослабленным иммунитетом