6_ИЗМЕНЧИВОСТЬ

1. ИЗМЕНЧИВОСТЬ

1. Модификационная изменчивость
2. Комбинативная изменчивость
3. Система браков
4. Мутационная изменчивость
1

2. Изменчивость-

Изменчивостьэто свойство живых организмов существовать в
различных формах.
• С точки зрения эволюции:
- групповая
- индивидуальная
Изменчивость может реализовываться в
пределах группы организмов в ряду поколений
(групповая) или отдельных организмов или
клеток в онтогенезе (индивидуальная)
2

3.

Изменчивость
Генотипическая
Фенотипическая
Модификационная
Случайная
Генеративная
Комбинативная
Генные
Соматическая
Мутационная
Хромосомные
Геномные
3

4. Фенотипическая изменчивость

• (модификационная), ненаследственная
изменчивость. Отражает изменения фенотипа
под действием условий существования
организма.
• Предел модификационной изменчивости
ограничен нормой биологической реакции –
способностью генотипа формировать в онтогенезе,
в зависимости от условий среды, разные
фенотипы
• Модификационное изменение признака не
наследуется, но норма реакции генетически 4
детерминирована и наследуется.

5. Фенокопии-

Фенокопии• это вызванные средовыми
воздействиями модификации фенотипа,
имитирующие генотипические признаки.
• При воздействии внешних условий
(климатические, химические, биологические,
социальные факторы) на генетический
нормальный (не мутантный) организм,
копируются признаки характерные для другого
генотипа.
5

6. Фенокопии (примеры):

• - плохая психическая приспособленность,
плохая приспособленность к особенностям
питания могут влиять на цветовое зрение,
приводя к возникновению фенокопии цветовой
слепоты.
Генетический дефект встречается у 8% мужчин.
• -витилиго (нарушение пигментации кожи).Частота1% населения Земли. В 30%-случаев генетически
детерминированная патология. Но под влиянием
химических факторов (профессиональных) тоже
возникает витилиго-это фенокопия.
• -талидомид (седативный препарат) при приеме
во время беременности вызывает фекомелию у
плода.
6

7. Витилиго (встречается у 1% людей; 30% генетически детерминировано. 70%-профессиональное витилиго

7

8. Английское общество жертв талидомида

8

9. Талидомидная Фекомелия

9

10. Фенокопии

• Появляются с большой частотой при
действии факторов среды на ранних
стадиях эмбрионального развития.
Тогда они проявляются как врожденные
болезни и пороки развития.
Наличие фенокопий иногда затрудняет
постановку диагноза.
10

11.

Изменчивость
Генотипическая
Фенотипическая
Модификационная
Случайная
Генеративная
Комбинативная
Генные
Соматическая
Мутационная
Хромосомные
Геномные
11

12. Комбинативная изменчивость-

Комбинативная изменчивость-является результатом:
-независимого расхождения хромосом при мейозе
-случайного сочетания хромосом при
оплодотворении
-рекомбинации генов во время кроссинговера.
В случае комбинативной изменчивости новые гены
не возникают.
Появляется новое, даже ранее не
существовавшее сочетание генов, которое
приводит к появлению организмов с другим
генотипом и с другим фенотипом.
12

13. Система браков

• Самая простая система браков –
панмиксия=случайный подбор пар.
Ограничения панмиксии:
религиозные,
социальные,
индивидуальные различия.
Направления отклонения от панмиксии:
1- люди, состоящие между собой в родстве,
вступают в брак чаще, чем при случайном подборе
пар – инбридинг (инбредные, кровнородственные
браки)
2- люди, состоящие между собой в родстве,
вступают в брак реже, чем при случайном подборе
пар – аутбридинг (аутбредные браки)
13

14.

При аутосомно-рецессивном наследовании реализация гена в
признак происходит в гомозиготном состоянии. Частота
появления рецессивного потомства повышается при
близкородственных браках
14

15. Инбредные браки для медицины

• Вероятность обладания супругов одинаковыми
генами (рецессивными, патологическими)
будет выше, если они состоят в близком
родстве.
• В эволюционном плане все люди состоят в родстве.
• 2n – число предков одного (любого) человека
• n-число ступеней от данного потомка к его прямым
предкам.
Каждый человек имеет 2 родителей, 4 дедушек и бабушек, 8
прадедушек и прабабушек и т.д. Ск. предков у одного
человека за 1 000 лет (в 1025 году)?
230 – 240
• На 100 лет приходится 3-4 поколения.
В Х веке население Земли насчитывало 400-500 млн
человек.
• С точки зрения многовековой эволюции реально все
15
люди родственники.

16. Ассортивные браки (предпочтительные) -

выбор брачного партнера оказывает влияние на
генотип потомка:
фенотипически сходные люди (глухонемые,
сходные по росту, умственному развитию, цвету
кожи …) вступают в брак чаще, чем при случайном
подборе пар – положительные ассортивные
браки;
фенотипически сходные люди ( с одинаковыми
фенотипами) вступают в брак реже, чем при
случайном подборе пар –
отрицательные
ассортивные браки.
16

17. Группы инбридинга в человеческих популяциях

- браки между родственниками 1-ой степени
родства = инцестные браки (отец-дочь, сынмать, брат-сестра ..)
- близкородственные браки в изолированных
популяциях
- близкородственные браки поощряемые по
религиозным, экономическим, социальным и
иным соображениям.
17

18. Правовые ограничения для заключения брака (Великобритания и США)

Правовые ограничения для заключения брака
№
Тип брака
(Великобритания и США)
Англия
США
1
Полные сибсы
Запрещен
Запрещен
2
Родитель-ребенок
Запрещен
Запрещен
3
Дед-внучка (и наоборот)
Запрещен
Запрещен
4
Полусибсы
Запрещен
Запрещен в 42
штатах
5
Дядя-племянница (тетка-племянник) Запрещен
Запрещен
6
Полудядя-племянница (и наоборот)
Запрещен
Запрещен в 18
штатах
7
Двоюродные сибсы
Разрешен
Запрещен в 30
штатах
8
Двоюродные дядя-племянница
(и наоборот)
Разрешен
Запрещен в 7
штатах
9
Дважды двоюродные сибсы
Разрешен
Запрещен в
штате
18
Северная

19. Наиболее важные типы кровнородственных браков

19

20. Частота редких аутосомно-рецессивных болезней

Болезни
Частота больных детей от… браков
Неродственных
Кузенных
Фенилкетонурия
1:15000
1:7000
Пигментная
ксеродерма
1:23000
1:2200
Болезнь Огуши
1:32000
1:2600
Общий альбинизм
1:40000
1:3000
Ахроматопсия
1:73000
1:4100
Микроцефалия
1:77000
1:4200
Болезнь Вильсона
1:87000
1:4500
Врожденный ихтиоз
1:1000000
1:16000
Амавротическая
идиотия
1:310000
1:8600
Акаталаземия
1:360000
1:9600
20

21. Влияние инбридинга на смертность детей (шт. Андхра Прадеш – Ю.Индия)

Каста с уровнем
жизни
Частота ББ
Смертность детей
Высоким
48,26% преобладают
ББ между теткойплемянником
44,54%
Средним
47,46% преобладают
ББ между
двоюродными
сибсами
44,54%
Низким
40,63%
44,54%
Не родственные
браки
17%
21

22. Структура родственных браков в Самаркандской области

Тип брака
1.дядя-племянница
2.племянник-тетя
3.двоюроные сибсы
4.троюродные сибсы
5.дальние
родственники
6.инцестные браки
Сельское
население
Городское
население
Итого
48
14
199
72
4
4
192
21
52
18
328
93
265
52
317
2
0
2
22

23.

Кровное родство родителей рецессивных гомозигот
Высота столбиков означает частоту браков
между двоюродными братьями и сестрами
среди европейского населения в целом и
среди родителей, дети которых страдают
указанными заболеваниями. Врожденный
ихтиоз-это тяжелое наследственное
заболевание кожи.
Частота родственных
браков в трех
европейских
популяциях
23

24. Коэффициент инбридинга (а= EPiFi) (средняя идентичная по происхождению)

Популяция
а
США, католики
0.00009
Аргентина, католики
0.00058
США, мормоны
0.00038
Япония
0.0046
Гвинея
0.026
Индия, Андхра-Прадаи
0.32
Израиль и Иордания, самаритяне
0.434
Браки между 4-юродными
0.0019
Браки между 3-юродными
0.0078
Браки между 2-юродными
0.0625
Браки между дядей и тетей
0.125
24

25. Классификация мутаций человека

МУТАЦИИ
Геномные
Хромосомные
Моносомия
Тетраплоидия
2.
Трисомия
Транслокации
Инверсия
Делеция
Дупликация
Изохромосомы
Нереципрокные
Терминальная
Перестановка
положения
нуклеотидов
1.
С вовлечением 2-х и 3-х
хромосом
Замена одного
основания другим
Триплоидия
С вовлечением одной
хромосомы
Вставка лишнего
основания в мол. ДНК
Анеуплоидия:
Выпадение азотистого
основания в мол. ДНК
Полиплоидия
Генные
Реципрокные
Робертсоновская
Интерстициальная
25

26. Мутационная изменчивость

• В результате мутационной изменчивости
происходят и количественные и качественные
изменения генотипа организма
• Это единственный вид изменчивости, в
результате которой появляются новые, ранее
не встречавшиеся гены.
• Три уровня организации генетического
материала:
-генный
-хромосомный
-геномный
26

27. Типы мутаций

• -генные
-хромосомные
-геномные
Мутация – это внезапное
наследственное изменение какого-либо
фенотипического признака, вызванное
резким структурным или
функциональным изменением в
генетическом материале.
27

28.

Изменчивость
Генотипическая
Фенотипическая
Модификационная
Случайная
Генеративная
Комбинативная
Генные
Соматическая
Мутационная
Хромосомные
Геномные
28

29. Номенклатурные символы, дополнительные к тем, которые рекомендованы Чикагской конференцией (1966), (Парижская конференция,

1971)
del
der
dup
ins
inv ins
гср
гее
rob
tan
ter
:
::
->
Делеция
Производная хромосома
Дупликация (удвоение)
Инсерция (поворот на 1800 )
Инвертированная инсерция
Реципрокная транслокация
Рекомбинантная хромосома
Робертсоновская транслокация (центрическое слияние)
Тандемная транслокация
Терминальный или концевой (pter- конец
короткого
плеча, qter-конец длинного плеча)
Разрыв (без соединения, как терминальная
делеция)
Разрыв и соединение
От-к
29

30. типы генных мутаций на молекулярном уровне

Замена
АТ АТ
АТ ГЦ*
ГЦ ГЦ
АТ АТ
Делеция
АТ АТ
--* ---*
ГЦ ---*
АТ АТ
Вставка Перестановка
АТ АТ
АТ
АТ ГЦ*
ГЦ*
ГЦ ГЦ*
АТ*
ГЦ* АТ
АТ
АТ ГЦ
АТ
30

31.

Механизм возникновения мутаций на
нуклеотидном уровне. Возможны четыре
транзиции и восемь трансверсий
31

32.

1) изменение биохимического фенотипа:
НьА -> HьS;
2) аминокислотная замена: глутаминовая кислота -> валин;
3) кодоны:
Глутаминовая кислота
мРНК
GAA
GAG
ДНК
CTT
СТС
GUU
Валин
мРНК
GUA
GUG
CAA
GUC
ДНК
САТ
САС
САА
GAG
4) возможные замены оснований в случае, если в ДНК произошла только
одна нуклеотидная замена:
СТТ------------------------------ -> CАT
CТC ------------------------------ -> CАC
5) замена основания в ДНК: Т (тимин) -> А (аденин);
6)типы
замены: пуриновое основание замещается пиримидиновым
Этот тип замены называется «трансверсией». Замена пурина на другой пурин
или пиримидина на другой пиримидин известна под названием «транзиции» .
Mis-sеns - мутация
Samis-sens - мутация
32

33. Нонсенс- мутации

Замена одного основания на другое может
превратить кадон в какой-либо из трех
нонсенс-триплетов:
УАГ УАА
УГА
Эти триплеты не транслируются, но приводят
к преждевременной остановке синтеза
растущей полипептидной цепи.
33

34.

• Делеция или вставка одного или
нескольких триплетов влечет утрату
или вставку одной или нескольких
аминокислот соответствующего
полипептида
• Делеция или вставка одного или
нескольких нуклеотидов не кратное
трем влечет нарушение порядка
считывания генетической
информации (сдвиг рамки
считывания) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11…..
34

35. Эффект изменений молекулярной структуры гена

Большинство изменений в молекулярной
структуре гена ведут к новым формам
списывания с него генетической информации,
которая реализуется на уровне биохимических
процессов (метаболических путей) клетки. В
конечном счете, появляются новые свойства
клеток и организма в целом.
В геноме человека открыто множество генных
мутаций, затрагивающих его морфологию,
обмен веществ, поведение, интеллект и т.п.
35

36. Альбинизм: в результате этой мутации ген доминантной, нормальной окраски превратился в рецессивный аллель, потерявший

способность
выработке пигмента ( меланина)
• Так называемые видимые мутации
36

37. Альбинизм

37

38. Галактоземия (биохимические мутации)

Лактаза
38

39.

Фенилкетонурия
Фенилпировиноградная кислота
Фенилаланин
Фенилаланин-4гидроксилаза
Тирозин
39

40. Мутации нарушающие жизнеспособность организмов

• Летальные (обусловливают гибель организма на
одной из стадий онтогенеза. Эти мутации
несовместимы с жизнью и приводят к спонтанным
абортам)
• Полулетальные ( в разной мере
• Сублетальные
ослабляют
жизнеспособность организма или клетки)
Пример: Брахидактилия (а/д заболевание. Этот
признак проявляется у гетерозигот(Вв). Гомозигота
доминантная (ВВ) нежизнеспособна
40

41. Хромосомные мутации = = хромососные абберации

• - это структурные перестройки одной или
нескольких хромосом.
Выражаются в наличии внутрихромосомных и
межхромосомных мутаций и связаны либо:
-с утратой (del p ; del q )=частичные моносомии
-с дупликацией ( dup )
-c переносом участков хромосом( t
реципрокные, нереципрокные,
робертсоновские транслокации)
-c инверсией (inv)
-с поперечным разрывом центромеры (iso )
41

42. Клинические проявления структурных перестроек

• При всем многообразии структурных перестроек
хромосом клинически все хромосомные болезни,
связанные с этими перестройками - это
последствия либо частичных трисомий, либо
частичных моносомий.
На долю хромосомных аберраций приходится
около 7% всех хромосомных болезней.
• Клинически, как правило, они характеризуются
множественными пороками развития.
42

43. Геномные мутации -

Геномные мутации • - изменение числа хромосом в кариотипе.
Типы геномных мутаций:
-Триплоидия (3n=69) – основной механизм возникновения
нарушение оплодотворения, связанные с диандрией или
дигинией (в яйцеклетке лишний геном матери).
-Тетраплоидия (4n=92) Результат эндомитоза или
блокирования веретена деления.
-Полиплоидия – увеличение числа хромосом кратное
гаплоидному (3n, 4n, и т.д.).
- Гаплоидия – хромосомы представлены в наборе в
единичном числе (n).
- Анеуплоидия=Гетероплоидия – изменение числа
хромосом за счет добавления или потерь хромосом
(47,ХХ+21; 45,Х0 ;…..). Результат нарушения сегрегации43
хромосом в митозе или мейозе.

44. Опухоли, сопряженные с известными хромосомными дефектами

Заболевания
Хромосомный
дефект
Разрывы или
делении
Лейкозы
Хронический миелоидный лейкоз
t (9; 22)
9q34.1 и 22ql 1.21
М1 (острый миелоидный лейкоз)
t (9; 21)
9q34.1 и 22ql 1.21
М2 (острый миелоидный лейкоз)
t (8; 21)
8q22.1 и 21q22.3
МЗ (острый промиелоцитарный лейкоз)
t (15; 17)
15q22 и 17ql 1.2
М4 (острый миело-моноцитарный лейкоз)
inv 16
pl3.2 и q22
М4, М5 (острый нелимфоцитарный лейкоз)
t(9; 11)
9p22 и Uq23
Ml, М2, М45 М5, М6(острый нелимфоцитарный лейкоз)
del 5q
5q22q23
del 7q
7q33q36
Острый нелимфоцитарный лейкоз
+8
+ 12
Хронический лимфолейкоз
t (11; 14)
llql3 и 14q32
L1-L2
t (9; 22)
9q34.1 и 22q 11.21
L2
t-(4; 11)
4q21 и llq23
L3
t (8; 14)
8q24.13 и 14q32.33
44
Острый лимфолейкоз

45.

Лимфомы
Беркитта, состоящая из небольших неразделившихся
клеток
t (8; 14)
8q24.13 и
14q32.33
Фолликулярная, состоящая из небольших разделившихся
смешанных и крупных клеток
t (14; 18)
14q32.3 и 18q21.3
Мелкоклеточная лимфоцитарная
+ 12
Мелкоклеточная лимфоцитарная, трансформировавшаяся
»
диффузные большие клетки
t (11; 14)
llql3 и 14q32
Карциномы
Нейробластома, рассеянная
del lp
Ip31p36
мелкоклеточная карцинома легкого
del 3p
3pl4p23
Папиллярная цистоаденокарцинома яичника
t (6; 14)
6q21 и 14q24
Конституциональная ретинобластома
del 13q
13ql4.13
Ретинобластома
del 13q
13ql4
Аниридия; опухоль Вилмса
del lip
llpl3
Опухоль Вилмса
del lip
llpl3
Доброкачественные солидные опухоли
Смешанная опухоль околоушной железы
t (3; 8)
Зр25 и 8q21
Менингиома
-22
22
45

46. Частота аутосомных аномалий (геномных и хромосомных мутаций) у 54 749 новорожденных

Кариотип
Число
Частота х 1000
47,XX +13 (47,XY +13)
3
0,05
47,XX +18 (47,XY +18)
8
0,15
47,XX +21 (47,XY +21)
63
1,15
47, + «ломкая» хром.
12
0,22
47, + «ломкая» хром., мозаики
5
0,09
Делеции
5
0,09
Инверсии
7
0,13
D/D-транслокации
43
0,79
D/G-транслокации
11
0,20
Реципрокные транслокации
47
0,85
Несбалансированные Y-аутосомные
транслокации
2
0,04
46

47.

47

48.

48

49.

49

50. Замена оснований в разных типах гемоглобина человека

50

51. Теоретически рассчитанные коэффициенты для различных пар родственников

51