Презентация по теме: Изменчивость и мутации.

Виды изменчивости и мутации человека

Преподаватель: Кокшарова Н.У.

Изменчивость  — разнообразие признаков среди представителей данного вида, а также свойство потомков приобретать отличия от родительских форм. Наследственность – общее свойство живых организмов передавать свои особенности развития потомству. Изменчивость вместе с  наследственностью  представляют собой два неразрывных свойства живых организмов, являющихся предметом изучения науки генетики.

Модификационная изменчивость

• Возникает под действием окружающей среды. По наследству не передаётся, потому что при модификациях меняется только фенотип (признак), а генотип не меняется. 

Примеры:

• если человек будет находится на солнце, то он загорит; если будет заниматься физкультурой, то увеличит свои мышцы;
• Модификационная изменчивость не безгранична, например, белый человек никогда не сможет загореть до состояния негра. Границы, внутри которых могут происходить модификационные изменения, называются  «норма реакции» , они заложены в генотипе и передаются по наследству.

Комбинативная изменчивость

• Возникает при перекомбинации (перемешивании) генов отца и матери(такие комбинации генов, которых не было у родителей).
• Источники: 1. Кроссинговер при мейозе (гомологичные хромосомы тесно сближаются и меняются участками). 2. Независимое расхождение хромосом при мейозе. 3. Случайное слияние гамет при оплодотворении.
• Пример: у цветка ночная красавица есть ген красного цвета лепестков А, и ген белого цвета а. Организм Аа имеет розовый цвет лепестков, этот признак возникает при сочетании (комбинации) красного и белого гена.

Мутационная изменчивость

• Это изменения ДНК клетки (изменение строения и количества хромосом). Возникают под действием ультрафиолета, радиации (рентгеновских лучей) и т.п. Передаются по наследству, служат материалом для  естественного отбора  (мутационный процесс – одна из  движущих сил эволюции ).
• Естественный отбор  — основной  эволюционный процесс , в результате действия которого в  популяции  увеличивается число особей, обладающих максимальной  приспособленностью  (наиболее благоприятными признаками), в то время, как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается.

Вывод:

• Ненаследственная (фенотипическая) изменчивость - не играет роли в эволюции, так как не передаётся по наследству и носит чисто приспособительный характер (например, обряд инициации у некоторых народов в виде нанесения повреждений: обрезание крайней плоти, протыкание носовой перегородки или губ, удаление клыков, изменение формы грудной клетки при ношении корсетов или удалении ребер; изменение формы стопы при использовании обуви и т.п.).
• Наследственная или генетическая изменчивость обусловлена последовательностью нуклеотидов в ДНК, генами, хромосомами. Этот тип изменчивости играет большую роль в эволюции, благодаря ему появляются потомки, отличающиеся от предков и способные передать эти изменения другому поколению.

Мутации человека

• Мутация  (лат.  mutatio  — изменение) — стойкое (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками данной клетки или организма) преобразование генотипа, происходящее под влиянием внешней или внутренней среды. Термин предложен Хуго де Фризом. Процесс возникновения мутаций получил название  мутагенеза .

Мутагены

Агенты, вызывающие мутации:

• Ультрафиолетовое излучение
• Радиоактивное излучение
• Вирусы
• Химические мутагены

Причины мутации:

Неуловимо тонкие изменения в сочетаниях четырёх «букв», из которых складывается геном человека (азотистые основания аденин, цитозин, гуанин и тимин), производят новые клетки с отличными от их предков чертами.

Геном человека

Виды мутаций

• По причине : «спонтанные» и «индуцированные».

« Спонтанные» - спонтанные мутации возникают самопроизвольно на протяжении всей жизни организма в нормальных для него условиях окружающей среды (без установленных причин)- редкое явление.

«Индуцированные» - возникновение наследственных изменений под влиянием направленного действия факторов внешней и внутренней среды.

• По виду клеток, в которых произошла мутация :

«соматическая» и «гаметические».

«Соматическая»(в клетках тела) - изменения наследственного характера в соматических клетках, возникающих на разных этапах развития особи. Соматические мутации не влияют на потомство, но могут приводить к возникновению синдромов поражения органов и тканей, пока живет организм (у человека соматические мутации приводят к возникновению злокачественных опухолей (например, рак молочной железы).

«Гаметические», (в половых клетках) – мутации возникающие в половых клетках, приводят к порокам развития плода. Возможны также зиготические мутации, то есть происходящие в соматических клетках зародыша.

• По значению : «патогенные», «нейтральные» и «благоприятные».

«Благоприятные» - повышают устойчивость организма к неблагоприятным внешним условиям (например, тёмная окраска кожных покровов у жителей африканского континента).

«Нейтральные» - мутация, при которой происходящее изменение в гене не отражается на жизнеспособности организма (цвет глаз, группа крови).

«Патогенные» - тормозят нормальный ход жизненных процессов, понижают жизнеспособность организма. К относятся так называемые летальные (смертельные) мутации, обычно вызывающие гибель организма.

Виды мутаций

• По характеру проявления : «доминантные» и «рецессивные».

«Доминантные» - представляет собой столь сильное отклонение от нормального развития, что даже в гетерозиготном состоянии вызывает отклонение от нормы (когда же подобный ген присутствует в двойной дозе, то эффект влечет за собой смерть).

«Рецессивные» - возникают значительно чаще, чем доминантные, причем проявляются после того, как мутировавший ген окажется в гомозиготном состоянии.

• По «уровню» масштаба : «генные», «геномные» и «хромосомные».

«Генные» (точковые)– изменение одного гена (замена, утрата или удвоение нуклеотидов).

• Делеция — утрата сегмента ДНК размером от одного нуклеотида до гена.
• Дупликация — удвоение или повторное дублирование сегмента ДНК от одного нуклеотида до целых генов.
• Инверсия — поворот на 180° сегмента ДНК размером от двух нуклеотидов до фрагмента, включающего несколько генов.
• Инсерции — вставка фрагментов ДНК размером от одного нуклеотида до целого гена.
• Трансверсии — замена пуринового основания на пиримидиновое или наоборот в одном из кодонов.
• Транзиции — замена одного пуринового основания на другое пуриновое или одного пиримидинового на другое в структуре кодона

Виды мутаций

« Хромосомные» – изменение структуры хромосом (утрата части хромосомы, поворот или удвоение участка хромосомы).

• Внутрихромосомные аберрации — аберрации в пределах одной хромосомы. К ним относятся делеция, инверсия и дупликация.

Делеция — утрата одного из участков хромосомы (внутреннего или терминального), что может стать причиной нарушения эмбриогенеза и формирования множественных аномалий развития (например, делеция в регионе короткого плеча хромосомы 5, обозначаемая как 5р-, приводит к недоразвитию гортани, ВПР сердца, отставанию умственного развития). Этот симптомокомплекс обозначен как синдром кошачьего крика, поскольку у больных детей из-за аномалии гортани плач напоминает кошачье мяуканье.

Инверсия — встраивание фрагмента хромосомы на прежнее место после поворота на 180°. В результате нарушается порядок расположения генов.

Дупликация — удвоение (или умножение) какого-либо участка хромосомы (например, трисомия по короткому плечу хромосомы 9 приводит к появлению множественных ВПР, включая микроцефалию, задержку физического, психического и интеллектуального развития).

• Межхромосомные аберрации — обмен фрагментами между негомологичными хромосомами. Они получили название

Транслокация - различают : реципрокные (обмен фрагментами двух хромосом), нереципрокные (перенос фрагмента одной хромосомы на другую), робертсоновские (соединение двух акроцентрических хромосом в районе их центромер с потерей коротких плеч, в результате образуется одна метацентри-ческая хромосома вместо двух акроцентрических).

• Изохромосомные аберрации — образование одинаковых, но зеркальных фрагментов двух разных хромосом, содержащих одни и те же наборы генов. Это происходит в результате поперечного разрыва хроматид через центромеры (отсюда другое название — центрическое соединение).

Виды мутаций

«Геномные» – изменение числа хромосом (краткое увеличение числа хромосом, уменьшение или увеличение числа хромосом).

Полиплоидия — увеличение числа наборов хромосом, кратное гаплоидному (Зn, 4n, 5n и т.д.). Причины: двойное оплодотворение и отсутствие первого мейотического деления. У человека полиплоидия, а также большинство анеуплоидий приводят к формированию леталей.

Анеуплоидия — изменение (уменьшение — моносомия, увеличение — трисомия) числа хромосом в диплоидном наборе, т.е. не кратное гаплоидному (2n+1, 2n-1 и т.д.). Механизмы возникновения: нерасхождение хромосом (хромосомы в анафазе отходят к одному полюсу, при этом на каждую гамету с одной лишней хромосомой приходится другая — без одной хромосомы) и «анафазное отставание» (в анафазе одна из передвигаемых хромосом отстаёт от всех других).

Трисомия — наличие трёх гомологичных хромосом в кариотипе (например, по 21-й паре, что приводит к развитию синдрома Дауна; по 18-й паре — синдрома Эдвардса; по 13-й паре — синдрома Патау).

Моносомия — наличие только одной из двух гомологичных хромосом. При моносомии по любой из аутосом нормальное развитие эмбриона невозможно. Единственная совместимая с жизнью моносомия у человека — по хромосоме X — приводит к развитию синдрома Шерешевского—Тернера (45,Х0).

Генные болезни – группа заболеваний, обусловленных мутациями на генном уровне. Передаются из поколения в поколение. Термин употребляется в отношении моногенных заболеваний (многочисленные болезни обмена веществ - фенилкетонурия, глазно-кожный альбинизм, гликогеновая болезнь, подагра, непереносимость лактозы и т.д.)

Значение мутаций

• Мутации – материал для эволюционного процесса
• Мутации служат материалом и для работы селекционеров,

НО

Мутации, возникающие у людей, - источник несчастий, они приводят к гибели эмбрионов, появлению больного потомства и могут быть причиной рака.

Мутации – наследственные изменения генетического материала

Вывод:

• Мутации возникают внезапно, скачкообразно.
• Мутации наследственны (стойко передаются из поколения в поколение).
• Мутации случайны и ненаправленны – мутировать может любой ген, вызывая изменение как незначительных, так и жизненно важных признаков.
• Одни и те же мутации могут возникать повторно.
• По своему проявлению мутации могут быть полезными и вредными, доминантными и рецессивными.
• Мутации бывают генеративными и соматическими.
• Мутации - причины наследственных заболеваний.

СПАСИБО

ЗА ВНИМАНИЕ!