Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Изменчивость как свойство жизни и генетическое явление

Содержание

Вопросы лекции:Изменчивость как биологическое явление. Формы изменчивостиНенаследственная изменчивостьНаследственная изменчивость
Изменчивость как свойство жизни и генетическое явлениеСлайд-лекциядля студентов V факультета по подготовкеиностранных Вопросы лекции:Изменчивость как биологическое явление. Формы изменчивостиНенаследственная изменчивостьНаследственная изменчивость Изменчивость как биологическое явление. Формы изменчивости Наследственное многообразие человека - результат длительной эволюции живой материи Факторы эволюции длительное У человека как социального существа  естественный отбор со временем протекал всё Например, более полноценное обеспечение себя пищей, удовлетворение потребности в витамине С позволили В процессе эволюции человек «приобретал» и нежелательные признаки, имеющие прямое отношение к Все многообразие живого и его постоянное совершенствование были бы невозможны без изменчивостиИзменчивость Выражается изменчивость в том, что в любом поколении особи чем-то отличаются друг Любые проявления жизнедеятельности организма являются результатом взаимодействия наследственных и средовых факторов.Болезнь также Соотносительная роль генетических (G) и средовых (Е) факторов в развитии Качественные и количественные признакиПризнаки организма делятся на качественные и количественныеКачественные – признаки, По механизмам возникновения и характеру изменений признаков различают два типа изменчивости: наследственную и ненаследственную ИзменчивостьНаследственная(генотипическая)Ненаследственная(фенотипическаяили модификационная)КомбинативнаяМутационнаяСоматическаяГенеративная Наследственная изменчивость – это способность к изменениям генетического материала (генотипа)Ненаследственная (модификационная, или Ненаследственная изменчивость Ненаследственная (фенотипическая) изменчивостьНенаследственная (модификационная или фенотипическая) изменчивость представляет собой эволюционно закрепленные приспособительные Проявления фенотипической изменчивостиМодификацииФенокопииДлительные модификацииМорфозы МодификацииМодификации - это фенотипические изменения, возникающие под влиянием условий среды и не Примеры модификационной изменчивости у человека: усиление пигментации кожи (загар) под влиянием ультрафиолетовых изменение количества эритроцитов у человека при пребывании на разных высотах над уровнем Все признаки и свойства организма наследственно детерминированы, однако организмы наследуют не сами Норма реакцииСтепень выраженности того или иного признака, может быть разной в зависимости Для разных признаков и свойств организма границы, определяемые нормой реакции, неодинаковыНорма реакции Все признаки и свойства каждого организма могут изменяться только в пределах нормы ЭкспрессивностьЭкспрессивность – степень выраженности фенотипического проявления признака  Она зависит от факторов Наследственная болезнь — фенилкетонурия, связанная с нарушением аминокислотного обмена, может иметь различную ПенетрантностьОдин и тот же признак может проявляться у некоторых организмов и отсутствовать Гены, контролирующие патологические признаки, могут иметь различную пенетрантность и экспрессивность, т.е. проявляться Болезнь — одно из проявлений приспособительных реакций на действие повреждающих факторов окружающей Онтогенетическая изменчивость – разновидность фенотипической изменчивости, связанная с определенной схемой развития особиПроцесс Нормальное развитие организма сопряжено с активным делением клеток, морфогенетическим движением зародышевых листков, Факторы, приводящие к развитию врожденных пороков у детей, не связанных с нарушением ФенокопииК модификационной изменчивости относятся также фенокопииФенокопии – ненаследственные изменения признаков организма под Вероятность появления пороков развития у плода высока, если беременная женщина принимала определенные СредаНормальный TORCH-инфекцииToxoplasmosisRubella (краснуха)CytomegalovirusHerpes Наличие фенокопий значительно осложняет диагностику Для избегания таких ошибок нужно Волчья пастьСиндактилия Длительные модификацииОсобую группу модификационной изменчивости составляют длительные модификации – наблюдаемые в течение Так, при воздействии высокой или пониженной температуры на куколок колорадского картофельного жука МорфозыМорфозы – это ненаследственные изменения (модификации), вызванные экстремальными или необычными для вида Признаки модификационной изменчивостиНенаследуемость и обратимость (только во время действия на организм определенного Множественность и предсказуемостьИнтенсивность модификационных изменений пропорциональна силе и длительности действия фактора среды Наследственная изменчивость Наследственная (генотипическая) изменчивостьПод наследственной изменчивостью понимают способность к изменениям генетического материалаНаследственную, или Комбинативная изменчивостьВ основе комбинативной изменчивости лежит половое размножение организмов, вследствие которого возникает Комбинативная изменчивость - важнейший источник большого наследственного  разнообразия, характерного для живых Комбинативная изменчивость широко распространена в природеУ микроорганизмов, размножающихся бесполым путем, появились своеобразные Мутационная изменчивостьОсновным источником многообразия наследственных признаков и их непрекращающейся эволюции служит мутационная Способность ДНК мутировать сложилась в эволюции и закрепилась отбором, так же, как Вероятность «сбоя» в точности репликации молекулы ДНК невелика: она составляет 10-5-10-7. Однако, Мутационная теория  Хуго Де ФризаОсновные положения мутационной теории разработаны Хуго Де Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными, как Почти любое изменение в структуре или количестве хромосом, при котором клетка сохраняет Существует много мутаций и у человека. Именно мутациями обусловлен полиморфизм человеческих популяций: Наследственная патология — часть наследственной изменчивости, накопившейся за время эволюции человекаЧеловек, став Классификация мутацийМутации классифицируют:по причинам, их вызвавшимпо характеру мутировавших клетокпо исходу для организмапо Соматические и генеративные мутацииПо характеру мутировавших клеток мутации подразделяют на соматическое и При половом размножении признаки, появившиеся в результате соматических мутаций, потомкам не передаются Соматические мутации могут быть причиной: доброкачественных и злокачественных новообразованийлейкозовнекоторых болезней тканей и Генеративные мутацииГенеративные мутации происходят в клетках, из которых развиваются гаметы, или в Классификация мутаций по исходу для организмаПо исходу для организма все мутации подразделяют Чаще всего вновь возникший аллель гена выступает как рецессивный по отношению к В отдельных случаях гетерозиготные носители патологической мутации подвергаются положительному отборуПримером этого служит Классификация мутаций по характеру изменения генетического материалаПо характеру изменения генетического аппарата различают Геномные мутацииГеномные мутации - это изменение числа хромосом в геноме клеткиК геномным Полиплоидия — это увеличение диплоидного числа хромосом путем добавления целых гаплоидных наборов Для многих растений известны так называемые полиплоидные рядыПолиплоидные формы известны и у (A) Около 2/3 триплоидов человека связано с оплодотворением одной яйцеклетки 2-мя сперматозоидами Анэуплоидия, или гетероплоидия – это некратное гаплоидному изменение числа хромосом в результате Организмы, развивающиеся из зиготы с генотипом 2n - 1 (отсутствие хромосомы) - Нерасхождение в мейозе: возникновение анэуплоидии в результате первичного или вторичного нерасхождения хромосом Трисомия может быть по любой из хромосом и даже по несколькимДвойной трисомик Нерасхождение в митозе: возникновение хромосомного мозаицизма в результате нерасхождения хроматид в делениях дробления нормальной зиготы Анэуплоидия приводит к изменениям в строении и к снижению жизнеспособности организмаЧем больше Хромосомные мутацииХромосомные мутации, или хромосомные перестройки (аберрации), выражаются в изменении структуры хромосом В норме механизмы контроля клеточного цикла предотвращают вхождение клеток с неисправленными хромосомами Известны хромосомные аберрации разных типов:нехватки — это потеря концевых участков хромосомы; делеции инверсии (inv) — поворот участка хромосомы на 180°, в результате чего в Делеция Запись хромосомных  мутаций В результате перестроек могут получаться аномальные хромосомыЛюбая получившаяся хромосома, которая не обладает Возможные стабильные последствия двух разрывов  в одной хромосоме Транслокации. Дицентрические и ацентрические хромосомы нестабильны при митозе. Робертсоновские транслокации Структурные хромосомные аномалии являются сбалансированными, если нет добавления или утраты хромосомного материала, В целом, сбалансированные аномалии (инверсии, сбалансированные транслокации) не влияют на фенотип, хотя Несбалансированные аномалии могут возникать непосредственно путем делеции или реже дупликации, или же Результаты мейоза у носителя сбалансированной реципрокной транслокации. Возможны также другие типы расщепления, Большинство крупных хромосомных аберраций в зиготах у человека приводит к тяжелым аномалиям, Генные или точковые мутации (трансгенации)Генные, или точковые, мутации (трансгенации) затрагивают структуру самого Мутации изменяют участки ДНК разной длины. Наименьший участок, изменение которого приводит к Типы генных мутацийСуществуют разные типы генных мутаций, связанных с добавлением, выпадением или Эффекты генных мутаций разнообразныБольшая часть генных мутаций фенотипически не проявляется (поскольку они Один из примеров - серповидно-клеточная анемия. Рецессивный аллель, вызывающий в гомозиготном состоянии Мутагенные факторыМутагены (мутагенные факторы) – это факторы, способные вызывать мутацииРазличают:экзомутагены (химические, биологические, По причинам мутации подразделяются на спонтанные индуцированные Спонтанные мутации возникают под влиянием Индуцированные мутации возникают при направленном воздействии на организм мутагенными факторамиВпервые индуцированные мутации Мутагенные факторы  по происхождению бываютфизическимихимическимибиологическими Физические мутагеныК физическим мутагенам относятся различные виды излучений, температура, влажность и др. Наибольшее значение имеют ионизирующие излучения, в частности рентгеновское – радиационный мутагенез В Проходя через живое вещество, рентгеновские лучи (или гамма-лучи) выбивают электроны из Одним из самых опасных последствий облучения является образование свободных радикалов из находящейся К физическим мутагенам относятся также ультрафиолетовые лучи, повышенная температура и другие факторыРентгеновские, Химические мутагеныХимические мутагены были открыты позже физическихПриоритет открытия химических мутагенов принадлежит советским Химические мутагены способны вызывать мутации всех типов (преимущественно генные)Например, алкалоид колхицин разрушает Большой вклад в изучение мутагенов внесла украинская школа генетиков, возглавляемая академиком С.М. Биологические мутагеныК биологическим мутагенам относят вирусы, невирусные паразитарные агенты (микоплазмы, бактерии, риккетсии, Любое загрязнение среды мутагенными факторами вредноВследствие влияния мутагенов на организм у человека Генетический груз – это часть наследственной изменчивости популяции, определяющая появление организмов со В целом эффекты генетического груза у человека выражены в эволюционно-генетических явленияхбалансированного полиморфизмалетальности сниженной фертильности На основе постоянно протекающих мутаций и отбора генотипов при длительной эволюции человека Генетическое многообразие человека основано на балансированном полиморфизме, формировавшемся в течение десятков и К эффектам мутационного груза относится летальность, которая проявляется гибелью гамет, зигот, эмбрионов, Увеличение генетического груза – опасное явление, т.к. естественный отбор для человека может КомутагеныКомутагены – токсические вещества, которые сами не вызывают мутации, но существенно изменяют Антимутационные барьеры клеткиАнтимутационные барьеры клетки – механизмы, снижающие неблагоприятный эффект генных мутаций К антимутационным механизмам относятся:особенности функционирования ДНК-полимеразы, отбирающей требуемые нуклеотиды в процессе репликации фактор защиты против неблагоприятных последствий генных мутаций - парность хромосом в диплоидном вклад в снижение вредных последствий генных мутаций вносит явление экстракопирования генов, кодирующих Существенное значение имеет функциональная неравнозначность замен аминокислот в полипептиде. Если новая и Таким образом, перечисленные механизмы способствуют сохранению отобранных в ходе эволюции генов и АнтимутагеныАнтимутагены – биологически активные вещества, введение которых в клетку препятствует действию мутагеновК Универсальными называют антимутагены, одинаково эффективно противодействующие действию радиации и химических мутагенов (цистеин, Интерферон – белок, обладающий радиозащитным и протекторным действием при действии физических и Основные свойства мутационной изменчивостиВозможность наследования новых комбинаций признаковНеопределенность и ненаправленностьДискретность и индивидуализмВероятностна и непредсказуема Гомологические ряды в наследственной изменчивости (закон Вавилова) Известно, что мутирование происходит в Н. И. Вавилов Н.И. Вавилов указал, что гомологические ряды часто выходят за пределы родов и Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости имеет прямое отношение к изучению наследственных Согласно закону Н. И. Вавилона, мутации, аналогичные наследственным болезням человека, должны встречаться Благодарю за внимание!
Слайды презентации

Слайд 2 Вопросы лекции:
Изменчивость как биологическое явление. Формы изменчивости
Ненаследственная изменчивость
Наследственная

Вопросы лекции:Изменчивость как биологическое явление. Формы изменчивостиНенаследственная изменчивостьНаследственная изменчивость

изменчивость


Слайд 3 Изменчивость как биологическое явление. Формы изменчивости

Изменчивость как биологическое явление. Формы изменчивости

Слайд 4 Наследственное многообразие человека - результат длительной эволюции живой

Наследственное многообразие человека - результат длительной эволюции живой материи Факторы эволюции

материи
Факторы эволюции длительное время влияли не только на

нормальные характеристики организма, но и на его патологические реакции, обусловливая значительно большее многообразие нозологических форм болезней у человека по сравнению с таковыми у животных
При этом надо иметь в виду особенности эволюции человека как биологического и социального существа

Слайд 5 У человека как социального существа естественный отбор со

У человека как социального существа естественный отбор со временем протекал всё

временем протекал всё в более специфических формах, что расширяло

наследственное разнообразие популяций
Сохранялось то, что могло «отметаться» у животных, или, наоборот, утрачивалось то, что нужно животным

Слайд 6 Например, более полноценное обеспечение себя пищей, удовлетворение потребности

Например, более полноценное обеспечение себя пищей, удовлетворение потребности в витамине С

в витамине С позволили человеку в процессе эволюции «утратить»

ген L-гулонолактоноксидазы, катализирующей синтез витамина. Наличие этого гена у животных является страховкой от развития цинги, а человек из-за такой «всеобщей врождённой ошибки метаболизма» подвержен авитаминозу С

Слайд 7 В процессе эволюции человек «приобретал» и нежелательные признаки,

В процессе эволюции человек «приобретал» и нежелательные признаки, имеющие прямое отношение

имеющие прямое отношение к патологии человека
Большинство видов животных невосприимчиво

к дифтерийному токсину и вирусу полиомиелита, потому что у животных отсутствуют соответствующие рецепторы мембран клеток
У человека эти рецепторы есть. Детерминирующие их гены уже идентифицированы. Например, для восприятия дифтерийного токсина такой ген локализован в 5-й, для вируса полиомиелита - в 19-й хромосоме

Слайд 8 Все многообразие живого и его постоянное совершенствование были

Все многообразие живого и его постоянное совершенствование были бы невозможны без

бы невозможны без изменчивости
Изменчивость – это общебиологическая способность организмов

в процессе онтогенеза приобретать новые признаки, утрачивать старые, существовать в различных вариантах

Слайд 9 Выражается изменчивость в том, что в любом поколении

Выражается изменчивость в том, что в любом поколении особи чем-то отличаются

особи чем-то отличаются друг от друга и от родителей
Причина

этого – то, что признаки и свойства организма – это результат взаимодействия двух факторов: наследственной информации (от родителей) и конкретных условий внешней среды, в которых шло индивидуальное развитие каждой особи

Слайд 10 Любые проявления жизнедеятельности организма являются результатом взаимодействия наследственных

Любые проявления жизнедеятельности организма являются результатом взаимодействия наследственных и средовых факторов.Болезнь

и средовых факторов.
Болезнь также развивается на основе тесного взаимодействия

внешних повреждающих и внутренних факторов. Если сами внутренние факторы наследственно изменены, то возникает патологический процесс. Факторы внутренней среды в конечном счёте — результат взаимодействия генетических и средовых факторов в онтогенезе, потому что уровень гормонов в организме, особенности обмена веществ, иммунные реакции исходно определяются функционированием соответствующих генов, другими словами, генетической конституцией

Болезнь = Генотип + Среда


Слайд 11 Соотносительная роль генетических (G) и средовых

Соотносительная роль генетических (G) и средовых (Е) факторов в развитии

(Е) факторов в развитии болезней человека:
1

— наследственные болезни; 2 — болезни с наследственной предрасположенностью; 3 — ненаследственные болезни

ИЗМЕНЧИВОСТЬ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ - ОСНОВА ПАТОЛОГИИ
(сыпь, повышение температуры, изменение биохимических показателей крови …)


Слайд 12 Качественные и количественные признаки
Признаки организма делятся на качественные

Качественные и количественные признакиПризнаки организма делятся на качественные и количественныеКачественные –

и количественные
Качественные – признаки, которые можно описать. Пример: карие

глаза, темные волосы. Качественные признаки – менделирующие признаки
Количественные признаки – определяются измерением (рост, масса тела). Количественные (полимерные) признаки более сложны в изучении, т.к. не дают четкой картины наследования

Слайд 13 По механизмам возникновения и характеру изменений признаков различают

По механизмам возникновения и характеру изменений признаков различают два типа изменчивости: наследственную и ненаследственную ИзменчивостьНаследственная(генотипическая)Ненаследственная(фенотипическаяили модификационная)КомбинативнаяМутационнаяСоматическаяГенеративная

два типа изменчивости: наследственную и ненаследственную
Изменчивость
Наследственная
(генотипическая)
Ненаследственная
(фенотипическая
или модификационная)
Комбинативная
Мутационная
Соматическая
Генеративная


Слайд 14 Наследственная изменчивость – это способность к изменениям генетического

Наследственная изменчивость – это способность к изменениям генетического материала (генотипа)Ненаследственная (модификационная,

материала (генотипа)
Ненаследственная (модификационная, или фенотипическая) – способность организмов реагировать

на условия окружающей среды и изменяться в пределах нормы реакции (изменять фенотип)

Слайд 15 Ненаследственная изменчивость

Ненаследственная изменчивость

Слайд 16 Ненаследственная (фенотипическая) изменчивость
Ненаследственная (модификационная или фенотипическая) изменчивость представляет

Ненаследственная (фенотипическая) изменчивостьНенаследственная (модификационная или фенотипическая) изменчивость представляет собой эволюционно закрепленные

собой эволюционно закрепленные приспособительные реакции организма на изменение условий

внешней среды без изменения генотипа

Слайд 17 Проявления фенотипической изменчивости
Модификации
Фенокопии
Длительные модификации
Морфозы

Проявления фенотипической изменчивостиМодификацииФенокопииДлительные модификацииМорфозы

Слайд 18 Модификации
Модификации - это фенотипические изменения, возникающие под влиянием

МодификацииМодификации - это фенотипические изменения, возникающие под влиянием условий среды и

условий среды и не связанные с изменениями генотипа
Модификации


не наследуются и
сохраняются лишь на протяжении жизни данного организма

Слайд 19 Примеры модификационной изменчивости у человека:
усиление пигментации кожи

Примеры модификационной изменчивости у человека: усиление пигментации кожи (загар) под влиянием

(загар) под влиянием ультрафиолетовых лучей
мощное развитие костно-мышечной системы

в результате физических нагрузок

Слайд 20 изменение количества эритроцитов у человека при пребывании на

изменение количества эритроцитов у человека при пребывании на разных высотах над

разных высотах над уровнем моря: в 1 мм3 крови

у людей, живущих в местностях на уровне моря, их в два раза меньше, чем у людей, живущих высоко в горах
инфекционные заболевания, протозойные заболевания, гельминтозы – после выздоровления человек имеет тот же неизмененный генотип


Слайд 21 Все признаки и свойства организма наследственно детерминированы, однако

Все признаки и свойства организма наследственно детерминированы, однако организмы наследуют не

организмы наследуют не сами признаки и свойства, а лишь

возможность их развития
Формирование признака — цепь процессов, идущая от генов через иРНК, полипептид и фермент, — протекает нормально только в том случае, если в клетке имеются все необходимые исходные вещества, источник энергии и подходящие условия для реакций
Т.е. среда должна обеспечить условия, необходимые для формирования признака

Слайд 22 Норма реакции
Степень выраженности того или иного признака, может

Норма реакцииСтепень выраженности того или иного признака, может быть разной в

быть разной в зависимости от условий внешней среды: при

одних она может быть усилена, при других — ослаблена
Пределы варьирования признака, ограниченные действием генотипа, называются нормой реакции

Слайд 23 Для разных признаков и свойств организма границы, определяемые

Для разных признаков и свойств организма границы, определяемые нормой реакции, неодинаковыНорма

нормой реакции, неодинаковы
Норма реакции может быть широкой и узкой
Наибольшей

изменчивостью характеризуются количественные признаки. Качественные признаки мало изменяются при изменении условий среды
Типичность клинической картины заболевания может быть объяснена подобием нормы реакции у людей, имеющих разные генотипы. Разные формы течения заболевания связаны с проявлением индивидуальности генотипов

Слайд 24 Все признаки и свойства каждого организма могут изменяться

Все признаки и свойства каждого организма могут изменяться только в пределах

только в пределах нормы реакции
Норма реакции складывалась исторически

в результате естественного отбора
В силу этого модификационная изменчивость, как правило, целесообразна. Она соответствует условиям обитания, является приспособительной
Возникновение модификационных изменений связано с тем, что условия среды воздействуют на ферментативные реакции, протекающие в развивающемся организме, и в известной мере изменяют их течение

Слайд 25 Экспрессивность
Экспрессивность – степень выраженности фенотипического проявления признака

Она зависит

ЭкспрессивностьЭкспрессивность – степень выраженности фенотипического проявления признака Она зависит от факторов

от факторов внешней среды и влияния других генов
Экспрессивность связана

с изменчивостью признака в пределах нормы реакции. Экспрессивность может выражаться в изменении морфологических признаков, биохимических, иммунологических, патологических и других показателей. Так, содержание хлора в поте у человека обычно не превышает 40 ммоль/л, а при наследственной болезни — муковисцидозе (при одном и том же генотипе) колеблется от 40 до 150 ммоль/л

Min → Max


Слайд 26 Наследственная болезнь — фенилкетонурия, связанная с нарушением аминокислотного

Наследственная болезнь — фенилкетонурия, связанная с нарушением аминокислотного обмена, может иметь

обмена, может иметь различную тяжесть проявления (т.е. различную экспрессивность),

начиная от легкой степени умственной отсталости, до глубокой имбецильности (т.е. способности лишь к элементарным навыкам самообслуживания)

Слайд 27 Пенетрантность
Один и тот же признак может проявляться у

ПенетрантностьОдин и тот же признак может проявляться у некоторых организмов и

некоторых организмов и отсутствовать у других, имеющих тот же

ген
Пенетрантность – частота проявления признака, определяемого геном
Выражается в процентном отношении числа лиц, имеющих данный признак, к числу лиц, имеющих данный ген
Если, например, мутантный ген проявляется у всех особей, говорят о 100 % пенетрантности, в остальных случаях — о неполной пенетрантности
Так, наследуемость групп крови у человека по системе АВ0 имеет стопроцентную пенетрантность, наследственные болезни: эпилепсия — 67 %, сахарный диабет 65%, врожденный вывих бедра — 20 % и т. д.

Пенетрантность = 2/6 * 100%


Слайд 28 Гены, контролирующие патологические признаки, могут иметь различную пенетрантность

Гены, контролирующие патологические признаки, могут иметь различную пенетрантность и экспрессивность, т.е.

и экспрессивность, т.е. проявляться не у всех носителей аномального

гена, а у болеющих степень болезненного состояния неодинакова. Изменяя условия среды, можно влиять на проявление признаков
Тот факт, что один и тот же генотип может явиться источником развития различных фенотипов, имеет существенное значение для медицины. Это означает, что отягощенная наследственность не обязательно должна проявиться. Многое зависит от тех условий, в которых находится человек. В ряде случаев болезнь как фенотипическое проявление наследственной информации можно предотвратить соблюдением диеты или приемом лекарственных препаратов.

Слайд 29 Болезнь — одно из проявлений приспособительных реакций на

Болезнь — одно из проявлений приспособительных реакций на действие повреждающих факторов

действие повреждающих факторов окружающей среды. Поскольку каждый человек с

генетической точки зрения строго индивидуален и неповторим, то и реакции каждого человека специфичны

Слайд 30 Онтогенетическая изменчивость – разновидность фенотипической изменчивости, связанная с

Онтогенетическая изменчивость – разновидность фенотипической изменчивости, связанная с определенной схемой развития

определенной схемой развития особи
Процесс индивидуального развития имеет ряд критических

периодов, когда организм наиболее уязвим к различным средовым факторам
Особую чувствительность к токсическим воздействиям имеет эмбрион на ранних сроках развития (в первом триместре беременности)

Слайд 31 Нормальное развитие организма сопряжено с активным делением клеток,

Нормальное развитие организма сопряжено с активным делением клеток, морфогенетическим движением зародышевых

морфогенетическим движением зародышевых листков, процессами дифференцировки и органогенеза
Токсическое воздействие

может спровоцировать гибель отдельных клеточных масс, замедлить распад и рассасывание отмирающих клеток, нарушить взаимодействие тканей между собой
В результате тот или иной орган развивается неправильно или недоразвивается, что фенотипически проявляется в пороках развития, несмотря на нормальный генотип


Слайд 32 Факторы, приводящие к развитию врожденных пороков у детей,

Факторы, приводящие к развитию врожденных пороков у детей, не связанных с

не связанных с нарушением наследственного материал, называются тератогенными
Природа их

многообразна
Характерной чертой тератогенных пороков развития является то, что они не наследуются

Слайд 33 Фенокопии
К модификационной изменчивости относятся также фенокопии
Фенокопии – ненаследственные

ФенокопииК модификационной изменчивости относятся также фенокопииФенокопии – ненаследственные изменения признаков организма

изменения признаков организма под влиянием среды, копирующие мутации, отсутствующие

в генотипе данного человека
В развитии фенокопии могут играть роль разнообразные факторы среды — климатические, физические, химические, биологические

Слайд 34 Вероятность появления пороков развития у плода высока, если

Вероятность появления пороков развития у плода высока, если беременная женщина принимала

беременная женщина принимала определенные лекарства или перенесла коревую краснуху,

токсоплазмоз, сифилис
Пороки, появляющиеся после этого, могут напоминать признаки наследственных заболеваний (фенокопии)

Постимплантационный эмбрион


Слайд 35 Среда
Нормальный

СредаНормальный          Мутантный

Мутантный
генотип генотип

Патологический = Патологический
фенотип фенотип

Фенокопии


Слайд 36 TORCH-инфекции
Toxoplasmosis
Rubella (краснуха)
Cytomegalovirus
Herpes
Наличие фенокопий значительно осложняет диагностику
Для

TORCH-инфекцииToxoplasmosisRubella (краснуха)CytomegalovirusHerpes Наличие фенокопий значительно осложняет диагностику Для избегания таких ошибок

избегания таких ошибок нужно тщательно собирать анамнез болезни
Механизм

появления фенокопий связан с наличием и действием факторов, нарушающих взаимодействие генов, негативно влияющих на реализацию нормальной генетической информации
Поэтому в критические периоды онтогенеза необходимо строго следовать здоровому образу жизни

Слайд 37 Волчья пасть
Синдактилия

Волчья пастьСиндактилия

Слайд 38 Длительные модификации
Особую группу модификационной изменчивости составляют длительные модификации

Длительные модификацииОсобую группу модификационной изменчивости составляют длительные модификации – наблюдаемые в

– наблюдаемые в течение определенного времени в ряду поколений,

но потом признак изменяется на первоначальный
Эти изменения возникают под влиянием внешних условий

Слайд 39 Так, при воздействии высокой или пониженной температуры на

Так, при воздействии высокой или пониженной температуры на куколок колорадского картофельного

куколок колорадского картофельного жука окраска взрослых животных изменяется. Этот

признак держится в нескольких поколениях, а затем возвращается прежняя окраска. Указанный признак передается потомкам лишь под воздействием температуры на женские особи и не передается, если влиянию фактора подвергались только самцы.
Следовательно, длительные модификации наследуются по типу цитоплазматической наследственности. По-видимому, под влиянием внешнего фактора происходят изменения в тех частях цитоплазмы, которые затем могут ауторепродуцироваться


Слайд 40 Морфозы
Морфозы – это ненаследственные изменения (модификации), вызванные экстремальными

МорфозыМорфозы – это ненаследственные изменения (модификации), вызванные экстремальными или необычными для

или необычными для вида факторами внешней среды (рентгено-, хемоморфозы)
Морфозы

имеют ненаследуемый, неадаптивный, необратимый характер

Слайд 41 Признаки модификационной изменчивости
Ненаследуемость и обратимость (только во время

Признаки модификационной изменчивостиНенаследуемость и обратимость (только во время действия на организм

действия на организм определенного фактора среды)
Направленность и адаптивность -

однонаправленость у большой группы людей (при заболеваниях проявляются одинаковые симптомы – насморк, головная боль, температура). Большинство модификаций имеет приспособительное значение и способствует адаптации организмов к изменению окружающей среды

Слайд 42 Множественность и предсказуемость
Интенсивность модификационных изменений пропорциональна силе и

Множественность и предсказуемостьИнтенсивность модификационных изменений пропорциональна силе и длительности действия фактора

длительности действия фактора среды на организм
Модификационная изменчивость генетически обусловлена

и ограничена нормой реакции


Слайд 43 Наследственная изменчивость

Наследственная изменчивость

Слайд 44 Наследственная (генотипическая) изменчивость
Под наследственной изменчивостью понимают способность к

Наследственная (генотипическая) изменчивостьПод наследственной изменчивостью понимают способность к изменениям генетического материалаНаследственную,

изменениям генетического материала
Наследственную, или генотипическую, изменчивость подразделяют на комбинативную

и мутационную
Комбинативной называют изменчивость, в основе которой лежит образование рекомбинаций, т.е. таких комбинаций генов, которых не было у родителей
Мутационной называется изменчивость самого генотипа

Слайд 45 Комбинативная изменчивость
В основе комбинативной изменчивости лежит половое размножение

Комбинативная изменчивостьВ основе комбинативной изменчивости лежит половое размножение организмов, вследствие которого

организмов, вследствие которого возникает большое разнообразие генотипов
Источниками комбинативной изменчивости

служат три процесса:
Независимое расхождение гомологичных хромосом в первом мейотическом делении
Взаимный обмен участками гомологичных хромосом, или кроссинговер. Он создает новые группы сцепления, т. е. служит важным источником генетической рекомбинации аллелей. Рекомбинантные хромосомы, оказавшись в зиготе, способствуют появлению признаков, нетипичных для каждого из родителей.
Случайное сочетание гамет при оплодотворении

Слайд 46 Комбинативная изменчивость - важнейший источник большого наследственного разнообразия,

Комбинативная изменчивость - важнейший источник большого наследственного разнообразия, характерного для живых

характерного для живых организмов
Однако перечисленные источники изменчивости не порождают

существенных для выживания стабильных изменений в генотипе, которые необходимы, согласно эволюционной теории, для возникновения новых видов. Такие изменения возникают в результате мутаций

Слайд 47 Комбинативная изменчивость широко распространена в природе
У микроорганизмов, размножающихся

Комбинативная изменчивость широко распространена в природеУ микроорганизмов, размножающихся бесполым путем, появились

бесполым путем, появились своеобразные механизмы (трансформация и трансдукция), приводящие

к появлению комбинативной изменчивости
Комбинативная изменчивость у здоровых родителей – носителей патологических генов может приводить к рождению больных детей, а у больных родителей иногда могут рождаться здоровые дети

Слайд 48 Мутационная изменчивость
Основным источником многообразия наследственных признаков и их

Мутационная изменчивостьОсновным источником многообразия наследственных признаков и их непрекращающейся эволюции служит

непрекращающейся эволюции служит мутационная изменчивость
Мутации (лат. mutatio — перемена)

— это внезапно возникающие стойкие изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных наследственных признаков организма

Слайд 49 Способность ДНК мутировать сложилась в эволюции и закрепилась

Способность ДНК мутировать сложилась в эволюции и закрепилась отбором, так же,

отбором, так же, как и способность противостоять мутационным изменениям
В

организации ДНК заложена возможность ошибок её репликации наряду с возможностью изменения первичной структуры

Слайд 50 Вероятность «сбоя» в точности репликации молекулы ДНК невелика:

Вероятность «сбоя» в точности репликации молекулы ДНК невелика: она составляет 10-5-10-7.

она составляет 10-5-10-7. Однако, принимая во внимание исключительно большое

число нуклеотидов в геноме (3,2 х 109 на гаплоидный набор), следует признать, что в сумме на геном клетки на одно её поколение приходится несколько мутаций в структурных генах
По мнению разных авторов, каждый индивид наследует 2-3 новые вредные мутации, которые могут давать летальный эффект или подхватываться отбором, увеличивая генетическое разнообразие человеческих популяций


Слайд 51 Мутационная теория Хуго Де Фриза
Основные положения мутационной теории

Мутационная теория Хуго Де ФризаОсновные положения мутационной теории разработаны Хуго Де

разработаны Хуго Де Фризом в 1901-1903 гг. (он же

предложил термин “мутация”):
Мутации возникают внезапно, скачкообразно, как дискретные изменения признаков.
В отличие от ненаследственных изменений мутации представляют собой качественные изменения, которые передаются из поколения в поколение

Хуго Де Фриз
(1848-1935)


Слайд 52 Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными,

Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными,

так и вредными, как доминантными, так и рецессивными
Вероятность обнаружения

мутаций зависит от числа исследованных особей
Сходные мутации могут возникать повторно
Мутации ненаправленны (спонтанны), т.е. мутировать может любой участок хромосомы, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков

Слайд 53 Почти любое изменение в структуре или количестве хромосом,

Почти любое изменение в структуре или количестве хромосом, при котором клетка

при котором клетка сохраняет способность к самовоспроизведению, обусловливает наследственное

изменение признаков организма
В настоящее время известны мутации у всех классов животных, растений и вирусов

Слайд 54 Существует много мутаций и у человека. Именно мутациями

Существует много мутаций и у человека. Именно мутациями обусловлен полиморфизм человеческих

обусловлен полиморфизм человеческих популяций:
различная пигментация кожи,
волос,
окраска

глаз, разрез глаз
форма носа, ушей, подбородка
группы крови и т. д.
В результате мутаций появляются и наследственные аномалии в строении тела, и наследственные болезни человека

Слайд 55 Наследственная патология — часть наследственной изменчивости, накопившейся за

Наследственная патология — часть наследственной изменчивости, накопившейся за время эволюции человекаЧеловек,

время эволюции человека
Человек, став биологическим видом Homo sapiens, как

бы заплатил за “сапиентацию” своего вида накоплением патологических мутаций
На основе этих положений формулируется одна из главных концепций медицинской генетики об эволюционном накоплении патологических мутаций в человеческих популяциях

Слайд 56 Классификация мутаций
Мутации классифицируют:
по причинам, их вызвавшим
по характеру мутировавших

Классификация мутацийМутации классифицируют:по причинам, их вызвавшимпо характеру мутировавших клетокпо исходу для

клеток
по исходу для организма
по характеру изменений генетического материала


Слайд 57 Соматические и генеративные мутации
По характеру мутировавших клеток мутации

Соматические и генеративные мутацииПо характеру мутировавших клеток мутации подразделяют на соматическое

подразделяют на соматическое и генеративные
Биологическое значение их неравноценно и

связано с характером размножения организмов
Соматические мутации происходят в соматических клетках и проявляются у самой особи. При делении мутировавшей соматической клетки новые свойства передаются ее потомкам - клону.

Слайд 58 При половом размножении признаки, появившиеся в результате соматических

При половом размножении признаки, появившиеся в результате соматических мутаций, потомкам не

мутаций, потомкам не передаются и в процессе эволюции никакой

роли не играют

Однако в индивидуальном развитии они могут влиять на формирование признака: чем в более ранней стадии развития возникнет соматическая мутация, тем больше участок ткани, несущий данную мутацию
Такие особи называются мозаиками. Например, мозаиками являются люди, у которых цвет одного глаза отличается от цвета другого, или животные определенной масти, у которых на теле появляются пятна другого цвета, и т. п.
Примеры естественного мозаицизма женского организма – аллельное исключение (Х-инактивация)

Слайд 59 Соматические мутации могут быть причиной:
доброкачественных и злокачественных

Соматические мутации могут быть причиной: доброкачественных и злокачественных новообразованийлейкозовнекоторых болезней тканей

новообразований
лейкозов
некоторых болезней тканей и органов, где клеточный пул быстро

обновляется (пароксизмальная ночная гемоглобинурия, макроглобулинемия Вальденстрема и другие болезни крови и иммунной системы)
Не исключено, что соматические мутации, влияющие на метаболизм, являются одной из причин старения

Слайд 60 Генеративные мутации
Генеративные мутации происходят в клетках, из которых

Генеративные мутацииГенеративные мутации происходят в клетках, из которых развиваются гаметы, или

развиваются гаметы, или в половых клетках
Мутации передаются по наследству

при половом размножении и выявляются фенотипически у потомков
Новый признак проявится в ближайшем или последующих поколениях
Генеративные мутации являются материалом для естественного отбора

Слайд 61 Классификация мутаций по исходу для организма
По исходу для

Классификация мутаций по исходу для организмаПо исходу для организма все мутации

организма все мутации подразделяют на:
отрицательные
летальные (несовместимые с жизнью)
полулетальные (снижающие

жизнеспособность организма)
нейтральные
положительные (повышающие приспособленность и жизнестойкость организма). Встречаются относительно редко, однако именно они являются элементарным материалом, лежащим в основе прогрессивной эволюции

Слайд 62 Чаще всего вновь возникший аллель гена выступает как

Чаще всего вновь возникший аллель гена выступает как рецессивный по отношению

рецессивный по отношению к распространенному в природе аллелю «дикого»

типа
Но иногда мутантная форма гена может быть доминантной по отношению к «дикому» аллелю, чаще встречающемуся в генофонде популяции

Слайд 63 В отдельных случаях гетерозиготные носители патологической мутации подвергаются

В отдельных случаях гетерозиготные носители патологической мутации подвергаются положительному отборуПримером этого

положительному отбору
Примером этого служит ген серповидно-клеточной анемии, который широко

распространился в популяциях, проживающих в эндемичных по малярии районах, вследствие большой устойчивости гетерозиготных носителей «аномального» гена (мутантного аллеля) к малярийному плазмодию

(Р falciparum)


Слайд 64 Классификация мутаций по характеру изменения генетического материала
По характеру

Классификация мутаций по характеру изменения генетического материалаПо характеру изменения генетического аппарата

изменения генетического аппарата различают мутации:
геномные (изменение числа хромосом)
хромосомные (изменение

структуры хромосом, хромосомные аберрации)
генные или точковые (изменение молекулярной структуры гена)
Отдельно выделяют цитоплазматические мутации, причиной которых является изменчивость определенных органоидов цитоплазмы (митохондрий, плазмид, пластид), содержащих ДНК или РНК

Слайд 65 Геномные мутации
Геномные мутации - это изменение числа хромосом

Геномные мутацииГеномные мутации - это изменение числа хромосом в геноме клеткиК

в геноме клетки
К геномным мутациям относятся:
полиплоидия
гетероплоидия (анэуплоидия)


Слайд 66 Полиплоидия — это увеличение диплоидного числа хромосом путем

Полиплоидия — это увеличение диплоидного числа хромосом путем добавления целых гаплоидных

добавления целых гаплоидных наборов в результате нарушения мейоза
У полиплоидных

форм отмечается увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору:
Зn — триплоид
4n — тетраплоид
5n — пентаплоид
6n — гексаплоид и т.д.

Полиплоидия может вызываться действием физических (высокая и низкая температура, радиоактивное излучение) и химических (колхицин) факторов

Слайд 67 Для многих растений известны так называемые полиплоидные ряды
Полиплоидные

Для многих растений известны так называемые полиплоидные рядыПолиплоидные формы известны и

формы известны и у животных. По-видимому, эволюция некоторых групп

простейших, в частности инфузорий и радиолярий, шла также путем полиплоидизации
У некоторых многоклеточных животных полиплоидные формы удалось создать искусственно (тутовый шелкопряд)
У высших животных полиплоидия, вызывая изменение соотношения половых хромосом и аутосом, приводит к нарушению конъюгации гомологичных хромосом и бесплодию

Слайд 68 (A) Около 2/3 триплоидов человека связано с оплодотворением

(A) Около 2/3 триплоидов человека связано с оплодотворением одной яйцеклетки 2-мя

одной яйцеклетки 2-мя сперматозоидами (диспермия)
Другими причинами являются диплоидные яйцеклетки

(B) или сперматозоиды (C)
Большинство триплоидов человека спонтанно абортируется, очень редко выживают до родов
Тетраплоиды (D) появляются в результате нарушения первого митотического деления после оплодотворения и не способны к дальнейшему развитию

От 1% до 3% установленных беременностей человека являются триплоидными


Слайд 69 Анэуплоидия, или гетероплоидия – это некратное гаплоидному изменение

Анэуплоидия, или гетероплоидия – это некратное гаплоидному изменение числа хромосом в

числа хромосом в результате нарушения мейоза и митоза (+1,

+2, …, -1, -2, …)
Анэуплоиды возникают в результате нерасхождения отдельных гомологичных хромосом в мейозе или хроматид в митозе

Слайд 70 Организмы, развивающиеся из зиготы с генотипом 2n -

Организмы, развивающиеся из зиготы с генотипом 2n - 1 (отсутствие хромосомы)

1 (отсутствие хромосомы) - моносомики по определенной хромосоме
Организмы, развивающиеся

из зиготы с генотипом 2n - 2 (отсутствие пары гомологичных хромосом) - нуллисомики
Организмы, развивающиеся из зиготы с генотипом 2n + 1 (лишняя хромосома) - трисомики по определенной хромосоме

Слайд 71 Нерасхождение в мейозе: возникновение анэуплоидии в результате первичного или

Нерасхождение в мейозе: возникновение анэуплоидии в результате первичного или вторичного нерасхождения

вторичного нерасхождения хромосом и последующего оплодотворения нормальных и ненормальных гамет


Слайд 72 Трисомия может быть по любой из хромосом и

Трисомия может быть по любой из хромосом и даже по несколькимДвойной

даже по нескольким
Двойной трисомик имеет набор хромосом 2n +

2, тройной — 2n + 3 и т. д.
Появление третьей хромосомы в 21-й паре вызывает болезнь Дауна, которая сопровождается нарушением умственного развития, меньшей продолжительностью жизни (как правило, не больше 30 лет), уменьшением размеров головы, плоским лицом, косым разрезом глаз и др. признаками

Слайд 73 Нерасхождение в митозе: возникновение хромосомного мозаицизма в результате нерасхождения

Нерасхождение в митозе: возникновение хромосомного мозаицизма в результате нерасхождения хроматид в делениях дробления нормальной зиготы

хроматид в делениях дробления нормальной зиготы


Слайд 74 Анэуплоидия приводит к изменениям в строении и к

Анэуплоидия приводит к изменениям в строении и к снижению жизнеспособности организмаЧем

снижению жизнеспособности организма
Чем больше нарушение, тем ниже жизнеспособность
У человека

анэуплоидия нередко приводит к бесплодию и в этих случаях не наследуется
У детей, родившихся от матерей старше 38 лет, вероятность анэуплоидии повышена (до 2,5%)

Слайд 75 Хромосомные мутации
Хромосомные мутации, или хромосомные перестройки (аберрации), выражаются

Хромосомные мутацииХромосомные мутации, или хромосомные перестройки (аберрации), выражаются в изменении структуры

в изменении структуры хромосом
Хромосомные аберрации связаны с разрывами

хромосом, возникающими в результате повреждения ДНК (радиацией или химикатами) или в связи с механизмами рекомбинации
Клетки обладают системами, которые узнают и при возможности устраняют разрывы хромосом
Репарация может происходить соединением двух разорванных концов или покрытием разорванного конца теломерой


Слайд 76 В норме механизмы контроля клеточного цикла предотвращают вхождение

В норме механизмы контроля клеточного цикла предотвращают вхождение клеток с неисправленными

клеток с неисправленными хромосомами в митоз; если исправление невозможно,

то запускается механизм апоптоза
Хромосомные аберрации возникают, когда разрывы исправляются неправильно

Слайд 77 Известны хромосомные аберрации разных типов:
нехватки — это потеря

Известны хромосомные аберрации разных типов:нехватки — это потеря концевых участков хромосомы;

концевых участков хромосомы;
делеции (del) — выпадение участка хромосомы

в средней ее части;
дупликации (dup) — двух- или многократное повторение набора генов, локализованных в определенном участке хромосомы

Слайд 78 инверсии (inv) — поворот участка хромосомы на 180°,

инверсии (inv) — поворот участка хромосомы на 180°, в результате чего

в результате чего в этом участке гены расположены в

последовательности, обратной по сравнению с обычной
транслокации (t) — перенос участка к другому концу той же хромосомы либо к другой, негомологичной хромосоме

Слайд 79 Делеция

Делеция      Реципрокная

Реципрокная

Робертсоновская транслокация транслокация

Кольцевая хромосома


Слайд 80 Запись хромосомных мутаций

Запись хромосомных мутаций     Набор

Набор

половых Изменения Участвующие
хромосом хромосом регионы

46, XY, t (9;22) (q34;q11)

Общее Расшифровка аномалии
число хромосом

t – транслокация, q – длинное плечо хромосомы, p – короткое плечо хромосомы


Слайд 81 В результате перестроек могут получаться аномальные хромосомы
Любая получившаяся

В результате перестроек могут получаться аномальные хромосомыЛюбая получившаяся хромосома, которая не

хромосома, которая не обладает центромерой (ацентрическая) или имеет две

центромеры (дицентрическая), не будет успешно разделяться при митозе и будет в конечном итоге утрачиваться
Хромосомы с одной центромерой могут стабильно распространяться в ряду последовательных митозов, даже если они структурно аномальны

Слайд 82 Возможные стабильные последствия двух разрывов в одной хромосоме

Возможные стабильные последствия двух разрывов в одной хромосоме

Слайд 83 Транслокации. Дицентрические и ацентрические хромосомы нестабильны

Транслокации. Дицентрические и ацентрические хромосомы нестабильны при митозе. Робертсоновские транслокации

при митозе. Робертсоновские транслокации образуются обменом между проксимальными короткими

плечами акроцентрических хромосом 13, 14, 15, 21 и 22. Несмотря на наличие двух центромер, эти хромосомы функционируют как одна и они стабильны. Малый ацентрический фрагмент утрачивается, но это не имеет патологических последствий, так как он содержит только повторяющиеся последовательности ДНК, которые также представлены в других акроцентрических хромосомах

Слайд 84 Структурные хромосомные аномалии являются сбалансированными, если нет добавления

Структурные хромосомные аномалии являются сбалансированными, если нет добавления или утраты хромосомного

или утраты хромосомного материала, и несбалансированными, если имеет место

добавление или утрата

Слайд 85 В целом, сбалансированные аномалии (инверсии, сбалансированные транслокации) не

В целом, сбалансированные аномалии (инверсии, сбалансированные транслокации) не влияют на фенотип,

влияют на фенотип, хотя имеются важные исключения:
Разрыв хромосом может

приводить к разрыву важного гена;
Разрыв может влиять на экспрессию гена, даже не прерывая кодирующую последовательность. Разрыв может отделять ген от контролирующих элементов или может перемещать ген в ненадлежащее хроматиновое окружение, например транслоцируя нормально работающий ген в гетерохроматин;
Сбалансированные X-аутосомные транслокации вызывают проблемы с X-инактивацией

Слайд 86 Несбалансированные аномалии могут возникать непосредственно путем делеции или

Несбалансированные аномалии могут возникать непосредственно путем делеции или реже дупликации, или

реже дупликации, или же опосредованно в результате нарушения разделения

хромосом во время мейоза у носителя сбалансированной аномалии
Носители сбалансированных структурных аномалий могут иметь проблемы во время мейоза, если структуры гомологичных пар хромосом не соответствует друг другу

Слайд 87 Результаты мейоза у носителя сбалансированной реципрокной транслокации. Возможны

Результаты мейоза у носителя сбалансированной реципрокной транслокации. Возможны также другие типы

также другие типы расщепления, например 3:1. Относительная частота образования каждой

из возможных гамет не является строго определенной. У носителя вероятность иметь ребенка с каждым из приведенных результатов зависит от частот образования гамет

Слайд 88 Большинство крупных хромосомных аберраций в зиготах у человека

Большинство крупных хромосомных аберраций в зиготах у человека приводит к тяжелым

приводит к тяжелым аномалиям, несовместимым с жизнью, либо к

гибели зародышей еще во время внутриутробного развития

Слайд 89 Генные или точковые мутации (трансгенации)
Генные, или точковые, мутации

Генные или точковые мутации (трансгенации)Генные, или точковые, мутации (трансгенации) затрагивают структуру

(трансгенации) затрагивают структуру самого гена и являются результатом изменения

нуклеотидной последовательности молекулы ДНК в определенном участке хромосомы
Изменение последовательности азотистых оснований в данном гене воспроизводится при транскрипции в структуре иРНК и приводит к изменению последовательности аминокислот в полипептидной цепи

Слайд 90 Мутации изменяют участки ДНК разной длины. Наименьший участок,

Мутации изменяют участки ДНК разной длины. Наименьший участок, изменение которого приводит

изменение которого приводит к появлению мутации, назван мутоном (может

быть 1 нуклеотид)
Следует помнить, что нарушения в структуре ДНК приводят к мутациям только тогда, когда не осуществляется репарация

Слайд 91 Типы генных мутаций
Существуют разные типы генных мутаций, связанных

Типы генных мутацийСуществуют разные типы генных мутаций, связанных с добавлением, выпадением

с добавлением, выпадением или перестановкой нуклеотидов в гене
Это:
дупликации,


вставки лишней пары нуклеотидов,
делеции (выпадение пары нуклеотидов),
инверсии
замены пар нуклеотидов

Слайд 92 Эффекты генных мутаций разнообразны
Большая часть генных мутаций фенотипически

Эффекты генных мутаций разнообразныБольшая часть генных мутаций фенотипически не проявляется (поскольку

не проявляется (поскольку они рецессивны), однако известен ряд случаев,

когда изменение лишь одного основания в определенном гене оказывает глубокое влияние на фенотип

Слайд 93 Один из примеров - серповидно-клеточная анемия. Рецессивный аллель,

Один из примеров - серповидно-клеточная анемия. Рецессивный аллель, вызывающий в гомозиготном

вызывающий в гомозиготном состоянии это наследственное заболевание, выражается в

замене всего одного аминокислотного остатка в цепи молекулы гемоглобина (глутаминовая кислота → валин). Это приводит к тому, что в крови эритроциты с таким гемоглобином деформируются (из округлых становятся серповидными) и быстро разрушаются. При этом развивается острая анемия и наблюдается снижение количества кислорода, переносимого кровью. Анемия вызывает физическую слабость, нарушения деятельности сердца и почек и может привести к ранней смерти людей, гомозиготных по мутантному аллелю

Слайд 94 Мутагенные факторы
Мутагены (мутагенные факторы) – это факторы, способные

Мутагенные факторыМутагены (мутагенные факторы) – это факторы, способные вызывать мутацииРазличают:экзомутагены (химические,

вызывать мутации
Различают:
экзомутагены (химические, биологические, физические)
эндомутагены – нарушения репликации,

транскрипции, трансляции, репарации, гены-мутаторы

Слайд 95 По причинам мутации подразделяются на
спонтанные
индуцированные

Спонтанные

По причинам мутации подразделяются на спонтанные индуцированные Спонтанные мутации возникают под

мутации возникают под влиянием неизвестных природных факторов, чаще всего

как результат ошибок при воспроизведении генетического материала (ДНК или РНК)
Причинами спонтанных мутаций могут быть естественный радиационный фон, космические лучи, достигающие поверхности Земли, и другие причины
Частота спонтанного мутирования у каждого вида генетически обусловлена и поддерживается на определенном уровне. Спонтанные мутации происходят относительно редко

Слайд 96 Индуцированные мутации возникают при направленном воздействии на организм

Индуцированные мутации возникают при направленном воздействии на организм мутагенными факторамиВпервые индуцированные

мутагенными факторами
Впервые индуцированные мутации были получены Г. А. Надсоном

и Г. С. Филипповым (1925) при облучении грибов радием и Г. Меллером (1927) при облучении мух дрозофил рентгеновскими лучами
Спонтанные мутации служат исходным материалом для естественного отбора, а индуцированные — для искусственного отбора

Слайд 97 Мутагенные факторы по происхождению бывают
физическими
химическими
биологическими

Мутагенные факторы по происхождению бываютфизическимихимическимибиологическими

Слайд 98 Физические мутагены
К физическим мутагенам относятся различные виды излучений,

Физические мутагеныК физическим мутагенам относятся различные виды излучений, температура, влажность и

температура, влажность и др.
Основные механизмы действия:
нарушение структуры

генов и хромосом
образование свободных радикалов, вступающих в химическое взаимодействие с ДНК
разрывы нитей ахроматинового веретена деления
образование димеров нуклеотидов

Слайд 99 Наибольшее значение имеют ионизирующие излучения, в частности рентгеновское

Наибольшее значение имеют ионизирующие излучения, в частности рентгеновское – радиационный мутагенез

– радиационный мутагенез
В настоящее время установлено, что наследственные

изменения обусловливаются всеми видами проникающей радиации

Слайд 100 Проходя через живое вещество, рентгеновские лучи (или

Проходя через живое вещество, рентгеновские лучи (или гамма-лучи) выбивают электроны

гамма-лучи) выбивают электроны из внешней оболочки атомов или молекул,

в результате чего те становятся заряженными положительно, а выбитые электроны продолжают этот процесс, вызывая химические преобразования различных соединений живых организмов

Слайд 101 Одним из самых опасных последствий облучения является образование

Одним из самых опасных последствий облучения является образование свободных радикалов из

свободных радикалов из находящейся в тканях воды
Эти радикалы обладают

высокой реакционной способностью и могут расщеплять многие органические вещества, в том числе нуклеиновые кислоты

Слайд 102 К физическим мутагенам относятся также ультрафиолетовые лучи, повышенная

К физическим мутагенам относятся также ультрафиолетовые лучи, повышенная температура и другие

температура и другие факторы
Рентгеновские, ультрафиолетовые лучи могут приводить к

мутациям, как правило, генным и реже – хромосомным
Высокая температура может увеличить количество генных мутаций, а повышение ее до верхнего предела выносливости организмов - и хромосомных мутаций

Слайд 103 Химические мутагены
Химические мутагены были открыты позже физических
Приоритет открытия

Химические мутагеныХимические мутагены были открыты позже физическихПриоритет открытия химических мутагенов принадлежит

химических мутагенов принадлежит советским исследователям
В 1933 г. В.В. Сахаров

получил мутации путем действия йода, в 1934 г. М. Е. Лобашев — применяя аммоний
В 1946 г. советский генетик И.А. Рапопорт обнаружил сильное мутагенное действие формалина и этиленимина, а английская исследовательница Ш. Ауэрбах — иприта

Слайд 104 Химические мутагены способны вызывать мутации всех типов (преимущественно

Химические мутагены способны вызывать мутации всех типов (преимущественно генные)Например, алкалоид колхицин

генные)
Например, алкалоид колхицин разрушает веретено деления, что приводит к

удвоению количества хромосом в клетке
Газ иприт, используемый как химическое оружие, повышает частоту мутаций у экспериментальных мышей до 90 раз

Слайд 105 Большой вклад в изучение мутагенов внесла украинская школа

Большой вклад в изучение мутагенов внесла украинская школа генетиков, возглавляемая академиком

генетиков, возглавляемая академиком С.М. Гершензоном (1906-1998)
Известно множество химических мутагенов:


природные органические и неорганические вещества (нитриты, нитраты, алкалоиды, гормоны, ферменты и др.)
продукты промышленной переработки природных соединений – угля, нефти;
синтетические вещества – инсектициды, пестициды, пищевые консерванты, лекарственные вещества;
некоторые метаболиты организма человека – кортикостероидные, половые гормоны

Слайд 106 Биологические мутагены
К биологическим мутагенам относят вирусы, невирусные паразитарные

Биологические мутагеныК биологическим мутагенам относят вирусы, невирусные паразитарные агенты (микоплазмы, бактерии,

агенты (микоплазмы, бактерии, риккетсии, простейшие, гельминты)
В 1958 г. советский

генетик С.И. Алиханян показал, что вирусы вызывают мутации у актиномицетов
Установлено, что в клетках, пораженных вирусами, мутации наблюдаются значительно чаще, чем в здоровых клетках
Вирусы вызывают как генные, так и хромосомные мутации, вводя определенное количество собственной генетической информации в генотип клетки-хозяина
Считают, что эти процессы играли важную роль в эволюции прокариот, поскольку вирусы могут переносить генетическую информацию между клетками различных видов (так называемый горизонтальный перенос генов)
Продукты жизнедеятельности паразитов действуют как химические мутагены

Слайд 107 Любое загрязнение среды мутагенными факторами вредно
Вследствие влияния мутагенов

Любое загрязнение среды мутагенными факторами вредноВследствие влияния мутагенов на организм у

на организм у человека появляются доминантные, рецессивные аутосомные и

сцепленные с полом мутации
Генетическая информация человека, закодированная в ДНК имеет три уровня организации:
молекулярный (ДНК)
хромосомный (хроматин)
популяционный (генофонд популяций).
Именно на популяционном уровне у людей накапливается генетический груз

Слайд 108 Генетический груз – это часть наследственной изменчивости популяции,

Генетический груз – это часть наследственной изменчивости популяции, определяющая появление организмов

определяющая появление организмов со сниженными приспособительными признаками
С течением времени

в популяции накапливаются вредные рецессивные мутации, носителями которых являются гетерозиготы
Сейчас генетический груз человека опасно высокий. Так, человечество имеет 200 млн гетерозиготных носителей гемоглобинопатий, 5% - гена муковисцидоза, 3% - гена врожденного гипотиреоза, 3% - болезней хромосомной нестабильности, 2% - фенилкетонурии

Слайд 109 В целом эффекты генетического груза у человека выражены

В целом эффекты генетического груза у человека выражены в эволюционно-генетических явленияхбалансированного полиморфизмалетальности сниженной фертильности

в эволюционно-генетических явлениях
балансированного полиморфизма
летальности
сниженной фертильности


Слайд 110 На основе постоянно протекающих мутаций и отбора генотипов

На основе постоянно протекающих мутаций и отбора генотипов при длительной эволюции

при длительной эволюции человека в популяциях сформировался балансированный полиморфизм

- явление, когда в популяции представлены две или более формы аллелей одного гена, причём частота редкого аллеля составляет не менее 1%
Поскольку возникновение мутаций — редкое событие (1 х 10-7), то частоту мутантного аллеля в популяции более 1% можно объяснить только каким-то селективным преимуществом этого аллеля для организма и постепенным накоплением в ряду поколений после его появления
Примерами балансированного полиморфизма являются группы крови АВО, резус, гены муковисцидоза, фенилкетонурии, первичного гемохроматоза

Слайд 111 Генетическое многообразие человека основано на балансированном полиморфизме, формировавшемся

Генетическое многообразие человека основано на балансированном полиморфизме, формировавшемся в течение десятков

в течение десятков и сотен тысячелетий
Такое многообразие — основа

развития человека как биологического вида
Вероятность возникновения и фиксации в популяциях какой-либо мутации с положительным эффектом в эволюционно “отлаженном” человеческом организме существует и в настоящее время, но она крайне мала. Практически новые мутации всегда дают отрицательный эффект

Слайд 112 К эффектам мутационного груза относится летальность, которая проявляется

К эффектам мутационного груза относится летальность, которая проявляется гибелью гамет, зигот,

гибелью гамет, зигот, эмбрионов, плодов, смертью детей
Наиболее интенсивно летальные

эффекты выражены в человеческих популяциях на уровне зигот. Примерно 60% зигот погибает до имплантации, т.е. до клинически регистрируемой беременности
Исходы всех клинически зарегистрированных беременностей распределяются следующим образом: спонтанные аборты — 15%, мертворождения — 1%, живорождения — 84%
Из 1000 живорождённых детей не менее 5 умирают в возрасте до года по причине наследственной патологии, несовместимой с жизнью. Таков объём летального груза мутационной изменчивости в популяциях человека с медицинской точки зрения.

Слайд 113 Увеличение генетического груза – опасное явление, т.к. естественный

Увеличение генетического груза – опасное явление, т.к. естественный отбор для человека

отбор для человека может утратить значение направляющего фактора эволюции
Естественный

отбор ограничивает рождение детей только с несовместимыми для жизни пороками
Изменчивость у большинства людей почти не проходит естественного отбора. Вследствие этого генетическая адаптация популяций человека к загрязнению среды мутагенами не происходит
Увеличение в человеческих популяциях количества случаев наследственных аномалий, психических отклонений, онкологических заболеваний, алкоголизма и наркомании вызывает закономерную обеспокоенность, т.к. согласно с концепцией генетического груза Г. Мелера существует возможность вырождения человека как вида

Слайд 114 Комутагены
Комутагены – токсические вещества, которые сами не вызывают

КомутагеныКомутагены – токсические вещества, которые сами не вызывают мутации, но существенно

мутации, но существенно изменяют влияние мутагенных факторов физической, химической

и биологической природы
Комутагены – синергисты мутагенных факторов
Комутагенами являются вещества, используемые в пищевых добавках, косметике, СМС, лекарственных препаратах
Токсические вещества приводят к модификационной изменчивости и изменяют норму реакции. Вместе с мутагенами они способствуют увеличению генетического груза человека

Слайд 115 Антимутационные барьеры клетки
Антимутационные барьеры клетки – механизмы, снижающие

Антимутационные барьеры клеткиАнтимутационные барьеры клетки – механизмы, снижающие неблагоприятный эффект генных

неблагоприятный эффект генных мутаций
Важная роль в ограничении неблагоприятных

последствий мутаций принадлежит антимутационным механизмам, возникшим в эволюции

Слайд 116 К антимутационным механизмам относятся:
особенности функционирования ДНК-полимеразы, отбирающей требуемые

К антимутационным механизмам относятся:особенности функционирования ДНК-полимеразы, отбирающей требуемые нуклеотиды в процессе

нуклеотиды в процессе репликации ДНК, а также осуществляющей самокоррекцию

при образовании новой цепи ДНК наряду с редактирующей эндонуклеазой
различные механизмы репарации структуры ДНК
вырожденность генетического кода
триплетность генетического кода, которая допускает минимальное число замен внутри триплета, ведущих к искажению информации. Так, 64% замен третьего нуклеотида в триплетах не дает изменения их смыслового значения. Правда, замены второго нуклеотида в 100% приводят к искажению смысла триплета.

Слайд 117 фактор защиты против неблагоприятных последствий генных мутаций -

фактор защиты против неблагоприятных последствий генных мутаций - парность хромосом в

парность хромосом в диплоидном кариотипе соматических клеток эукариот. Парность

аллелей генов препятствует фенотипическому проявлению мутаций, если они имеют рецессивный характер

Слайд 118 вклад в снижение вредных последствий генных мутаций вносит

вклад в снижение вредных последствий генных мутаций вносит явление экстракопирования генов,

явление экстракопирования генов, кодирующих жизненно важные макромолекулы. В генотипе

имеются десяти, а иногда и сотни идентичных копий генов рРНК, тРНК, гистоновых белков, без которых жизнедеятельность любой клетки невозможна. При наличии экстракопий мутационное изменение в одном или даже нескольких одинаковых генах не ведет к катастрофическим для клетки последствиям. Копий, остающихся неизменными, вполне достаточно, чтобы обеспечить нормальное функционирование

Слайд 119 Существенное значение имеет функциональная неравнозначность замен аминокислот в

Существенное значение имеет функциональная неравнозначность замен аминокислот в полипептиде. Если новая

полипептиде. Если новая и сменяемая аминокислоты сходны по физико-химическим

свойствам, изменения третичной структуры и биологических свойств белка незначительны
Дублирование клеточных структур
Механизмы антиоксидантной защиты (ферментативные и неферментативные), гидрофильные и гидрофобные – препятствуют образованию и ликвидируют появившиеся свободные радикалы в клетках

Слайд 120 Таким образом, перечисленные механизмы способствуют сохранению отобранных в

Таким образом, перечисленные механизмы способствуют сохранению отобранных в ходе эволюции генов

ходе эволюции генов и одновременно накоплению в генофонде популяции

различных их аллелей, формируя резерв наследственной изменчивости
Последний определяет высокую эволюционную пластичность популяции, т. е. способность выживать в разнообразных условиях

Слайд 121 Антимутагены
Антимутагены – биологически активные вещества, введение которых в

АнтимутагеныАнтимутагены – биологически активные вещества, введение которых в клетку препятствует действию

клетку препятствует действию мутагенов
К веществам, защищающим клетку от ионизирующего

излучения, относятся:
соединения тиолового ряда: цистеин, цистин, цистамин
различные серосодержащие вещества: аммония дитиокарбамат, тиомочевина
фосфорилированные тиолы
биоактивные вещества: гистамин, серотонин
и другие (глицерол, пропиленгликоль)

Слайд 122 Универсальными называют антимутагены, одинаково эффективно противодействующие действию радиации

Универсальными называют антимутагены, одинаково эффективно противодействующие действию радиации и химических мутагенов

и химических мутагенов (цистеин, цистамин, глутатион, серотонин, спермин и

другие полиамины, некоторые витамины). Витамины – антиоксиданты – Е, А, каротин, аскорбиновая кислота.

Слайд 123 Интерферон – белок, обладающий радиозащитным и протекторным действием

Интерферон – белок, обладающий радиозащитным и протекторным действием при действии физических

при действии физических и химических мутагенов. Считают, что интерферон

действует через систему репарации ДНК, усиливая репарацию всех типов первичных повреждений. Предполагают, что именно интерферон запускает разные механизмы защиты (иммунологический, противовирусный, антионкогеный).


Слайд 124 Основные свойства мутационной изменчивости
Возможность наследования новых комбинаций признаков
Неопределенность

Основные свойства мутационной изменчивостиВозможность наследования новых комбинаций признаковНеопределенность и ненаправленностьДискретность и индивидуализмВероятностна и непредсказуема

и ненаправленность
Дискретность и индивидуализм
Вероятностна и непредсказуема


Слайд 125 Гомологические ряды в наследственной изменчивости (закон Вавилова)
Известно,

Гомологические ряды в наследственной изменчивости (закон Вавилова) Известно, что мутирование происходит

что мутирование происходит в различных направлениях, Однако это многообразие

подчиняется определенной закономерности, обнаруженной в 1920 г. Н.И. Вавиловым
При сравнении признаков различных сортов культурных растений и близких к ним дикорастущих видов обнаружилось много общих наследственных изменений. Это позволило Вавилову сформулировать закон гомологических рядов в наследственной изменчивости: «Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть существование параллельных форм у других видов и родов»

Слайд 126 Н. И. Вавилов

Н. И. Вавилов

Слайд 127 Н.И. Вавилов указал, что гомологические ряды часто выходят

Н.И. Вавилов указал, что гомологические ряды часто выходят за пределы родов

за пределы родов и даже семейств. Короткопалость отмечена у

представителей многих отрядов млекопитающих: у крупного рогатого скота, овец, собак, человека. Альбинизм наблюдается во всех классах позвоночных животных.
Закон гомологических рядов позволяет предвидеть возможность появления мутаций, еще не известных науке, которые могут использоваться в селекции для создания новых ценных для хозяйства форм

Слайд 128 Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости имеет прямое

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости имеет прямое отношение к изучению

отношение к изучению наследственных болезней человека. Вопросы лечения и

профилактики наследственных заболеваний не могут быть решены без исследований на животных с наследственными аномалиями, noдобными встречающимся у человека

Слайд 129 Согласно закону Н. И. Вавилона, мутации, аналогичные наследственным

Согласно закону Н. И. Вавилона, мутации, аналогичные наследственным болезням человека, должны

болезням человека, должны встречаться у животных. Действительно, многие мутации,

обнаруженные у животных, могут служить моделями наследственных болезней человека. Так, у собак наблюдается гемофилия, сцепленная с полом. Альбинизм зарегистрирован у многих видов грызунов, кошек, собак, у ряда видов птиц. Моделями для изучения мышечной дистрофии могут служить мыши, крупный рогатый скот, лошади; эпилепсии — кролики, крысы, мыши, аномалии в строении глаза - многие виды грызунов, собаки, свиньи и другие животные. Наследственными болезнями обмена, такими, как ожирение и диабет, страдают мыши.
Кроме уже известных мутаций путем воздействия мутагенных факторов можно получить у лабораторных животных много новых аномалий, сходных с теми, которые встречаются у человека

  • Имя файла: izmenchivost-kak-svoystvo-zhizni-i-geneticheskoe-yavlenie.pptx
  • Количество просмотров: 102
  • Количество скачиваний: 0