Презентация "Мутационная изменчивость" (10 класс) по биологии – проект, доклад

Мутационная изменчивость

БОУ Омской области «Медицинский колледж»

Выполнила: Соломенцева О.В.

http://prezentacija.biz/

Изменчивость

2. Генотипическая (неопределённая, наследственная)

2б) Мутационная Генные мутации

Хромосомные абберации

Геномные мутации

1. Без сдвига рамки считывания

Происходят в результате замены нуклеотидных пар, при этом общая длина ДНК не изменяется. В результате возможна замена аминокислот, но из-за вырожденности генетического кода возможно и сохранение структуры белка.

- это изменение структуры отдельных участков ДНК, а, значит, количественного и качественного состава нуклеотидов гена.

Замена аминокислотного остатка в составе полипептида (миссенс–мутации)

Миссенс–мутации Серповидно-клеточная анемия

Замена всего лишь одного нуклеотида и одной аминокислоты приводит к развитию такого заболевания как серповидноклеточная анемия.

Молекула гемоглобина человека

Две a-цепи (a-цепь закодирована в 16-ой хромосоме)

Две b-цепи (b-цепь закодирована в 11-ой хромосоме)

146 аминокислотных остатка, Шестой - глутаминовая кислота (ГАА)

Образуется нормальный гемоглобин – HbA.

146 аминокислотных остатка, Шестой - валин кислота (ГТА)

Образуется нормальный гемоглобин – HbS.

При гипоксии (недостатке кислорода) эритроциты приобретают форму серпа и теряют способность к транспорту кислорода. Гомозиготы HbS/HbS умирают в раннем детстве. Гетерозиготы HbA/HbS характеризуются слабо измененными эритроцитами, что повышает устойчивость к малярии. Т.о. серповидноклеточная анемия – пример относительности «полезности» и «вредности» мутаций.

Без замены аминокислотного остатка в составе полипептида (сеймсенс-мутации)

Генные мутации без сдвига рамки чтения

ДНК матричная, участок гена

А Т Г Ц

мутационная точка

ААТ ГЦА ТТЦ - ДНК УУА ЦГУ ААГ - РНК лей арг лиз - белок

ААГ ГЦА ТТЦ - ДНК УУЦ ЦГУ ААГ - РНК фен арг лиз - белок

Замена

мутационные точки

ААЦ ГТА ТТЦ - ДНК УУГ ЦАУ ААГ - РНК лей гис лиз - белок

Инверсия Ц Г Т

2. Со сдвигом рамки считывания (фреймшифты) ~ 80% от всех генных мутаций

Происходят в результате вставки (инсерции) или потери (эксцизии) нуклеотидных пар, при этом общая длина ДНК изменяется. Происходит полное изменение структуры белка. Если после вставки пары нуклеотидов происходит их потеря (или наоборот), то аминокислотный состав белков может восстановиться. Тогда две мутации хотя бы частично компенсируют друг друга. Это явление называется внутригенной супрессией.

Нонсенс–мутации (замена смыслового кодона на стоп-кодон)

В результате могут возникать нуль-аллели, которым не соответствует ни один белок. Возможно и обратное явление: замена нонсенс-кодона на смысловой. Тогда длина полипептида может увеличиваться.

Генные мутации со сдвигом рамки чтения

ААГ ЦАТ ТЦ - ДНК УУЦ ГУА АГ - РНК фен вал сер/арг - белок

Делеция - выпадение

ААГ ТГЦ АТТ Ц - ДНК УУЦ АЦГ УАА Г - РНК фен тре стоп - белок

Вставка Нонсенс-мутация

Хромосомные мутации

1. Делеции

- изменение структуры хромосом.

(от лат. deletio — уничтожение) — хромосомные перестройки, при которых происходит потеря (нехватка) участка хромосомы.

А В С D E F

Синдром кошачьего крика (синдром Лежена). Причина: делеция короткого плеча хромосомы 5-й пары. Клиника: патологическое строение голосовых связок - дети издают крик, напоминающий мяуканье кошки. Недоразвитие речи. Микроцефалия. Косолапость. Задержка умственного и физического развития. Продолжительность жизни значительно снижена, только около 14% больных переживают возраст 10 лет. Патогенез: Порок сердца.

2. Инверсии

— поворот отдельных участков хромосомы на 180°

У человека наиболее распространенной является инверсия в 9 хромосоме, не вредящая носителю и считающаяся нормой, хотя существуют данные, что у женщин с этой мутацией существует 30 % вероятность выкидыша.

А В C D D C A B C D E F E D C

3. Дупликациия

(лат. duplicatio — удвоение) — удвоение (повтор) участка хромосомы.

Прямые Обратные А В С D E F

Мутация Bar у Drosophila, обнаруженная в 20-х годах XX века Т. Морганом и А. Стёртевантом. Обусловлена дупликацией локуса X-хромосомы. У нормальных самок (B+/B+) глаз имеет 800 фасеток, у гетерозиготных самок (B+/B) глаз имеет 350 фасеток, у гомозигот по мутации (B/B) — всего 70 фасеток.

4. Транслокация

— межхромосомные перестройки, при которых происходит перенос участка одной на негомологичную ей.

Взаимные, реципрокные (обратные)

Невзаимные Неимметричные Симметричные а в с d e f g h G H F E a b c d E F G H С D

Механизмы возникновения хромосомных мутаций

Неравный кроссинговер между гомологичными хромосомами (возникают делеции и дупликации) и негомологичными хромосомами (возникают транслокации); Внутрихромосомный кроссинговер (возникают делеции и инверсии); Разрывы хромосом (возникают различные фрагменты); Разрывы хромосом с последующим соединением фрагментов (возникают инверсии, транспозиции, транслокации); Копирование гена и перенос копии в другой участок хромосомы (возникают транспозиции).

2. Анеуплоидия

- изменение числа хромосом в кариотипе.

- кратное геному изменение числа хромосом

1. Полиплоидия

- не кратное геному изменение числа хромосом

Автополиплоидия Аллополиплоидиия

Нуллисомия Моносомия Трисомия Тетрасомия и т.д.

2n + n 2n + 2n 2n + 3n …

2n + 1 2n + 2 … 2n – 1 2n – 2 …

Полиплоидизация Мейотическая

происходит в результате нарушение митоза часть клеток полиплоидны

Соматическая

происходит при нарушениях в первом делении зиготы все клетки полиплоидны

Некоторые животные – лососи, карпы, черви, насекомые, ракообразные

Покрытосемянные растения, реже голосемянные, мхи, папоротники

земляника лесная, 14 хромосом

земляника восточная, 28 хромосом

клубника, 42 хромосомы

земляника крупноплодная, 56 хромосом

Полиплоидный ряд земляники

Полиплоидия

Многократное повторение одного и того же генома, или основного числа хромосом в клетках организма одного и того же биологического вида.

Автополиплоидия

Характерна для: - низших эукариот и покрытосеменных растений, - у многоклеточных животных встречается крайне редко: у дождевых червей, некоторых насекомых, некоторых рыб и земноводных. - автополиплоиды у человека и других высших позвоночных погибают на ранних стадиях внутриутробного развития.

Триплоиды обычно крупнее, но стерильны

Многократное повторение двух и более разных гаплоидных хромосомных наборов у гибридных организмов при межвидовой и межродовой гибридизации.

Аллоплоидия

Если в соматических клетках содержится по одному геному от разных видов, то такой аллополиплоид – бесплоден. Причины: - каждая хромосома представлена одним гомологом, и образование бивалентов в мейозе оказывается невозможным Т.о. возникает мейотический фильтр, препятствующий передаче наследственных задатков Поэтому у плодовитых полиплоидов каждый геном должен быть удвоен.

Полиплоиды, полученные в результате отдаленной гибридизации (скрещивание организмов, принадлежащих к различным видам, и содержащих два и более набора разных хромосом) называются аллополиплоиды.

Эндополиплоидия

увеличение числа хромосом в покоящемся ядре (при отсутствии митоза), не сопровождающееся делением клетки

Слюнные железы дрозофилы представлены клетками с 56 хромосомами

Анеуплоидия

Причина: не расхождение в анафазе мейоза I гомологичных хромосом

ХХ Y Х ХХХ 0 Y0 X0

1) Моносомия – утрата одной из хромосом диплоидного набора (2n – 1)

Синдро́м Те́рнера – Шереше́вского - моносомия по Х-хромосоме (ХО), кариотип представлен 45 хромосомами Клиника: отсутствие ВПП, низкий рост, непропорциональное строение тела, голова «сфинкса», уши деформированы. Половой инфантилизм. Снижение умственного развития. Патогенез: в пубертатный период недоразвитие половых органов и вторичных половых признаков, поражение сосудистой системы, аномалии мочевой системы, уменьшение остроты зрения, слуха.

1:700

2) Трисомия – наличие трёх гомологичных хромосом вместо пары (2n + 1)

Синдро́м Да́уна - трисомия по 21 хромосоме, кариотип – 47 хромосом. Клиника: малый рост, круглая голова со скошенным затылком, нос с широкой плоской переносицей, рот полуоткрыт, укорочение конечностей, нервно-психическое развитие замедленно (плохо развита речь), инфекционные заболевания протекают тяжело и в 15 раз чаще. Встречается острый лейкоз. Патогенез: патологии внутренних органов, сердечно-сосудистые дефекты.

Синдром Э́двардса - трисомия по 18 хромосоме Клиника: пренатальное недоразвитие, аномалии мозгового и лицевого черепа, и костно-мышечной системы. Патогенез: пороки сердца и крупных сосудов. Нарушения развития головного мозга, стопы, врожденное отсутствие щитовидной железы и надпочечников. 60 % детей умирают в возрасте до 3 месяцев, 5-10 % - доживает до года. Причины смерти: остановка дыхания и нарушения работы сердца. Оставшиеся в живых —олигофрены.

1:7000

Синдром Пата́у – трисомия 13 хромосомы Клиника: многоводие при вынашивании плода, пренатальное недоразвитие, помутнение роговицы, полидактилия, короткая шея, запавшая переносица, широкое основание носа. Патогенез: изменения поджелудочной железы, добавочные селезенки, эмбриональная пупочная грыжа Большинство детей с синдромом Патау умирают в первые недели или месяцы (95 % — до 1 года). Оставшиеся в живых страдают глубокой идиотией.

1:11000

2) Полисомия – наличие трёх гомологичных хромосом вместо пары (2n + 1)

Синдром Клайнфельтера - кариотип – 47 (ХХY), 48 и более хромосом. Клиника: проявляется лишь после полового созревания, длинные ноги, высокая талия, высокий рост, отсутствие залысин на лбу, оволосение по женскому типу, плохой рост волос на лице, гинекомастия, бесплодие. С увеличением Х-хромосом увеличивается умственная отсталость до полной идиотии, с увеличением Y-хромосом – агрессивность. Патогенез: в пубертатном периоде обнаруживается недоразвитие первичных половых признаков.

1:500

Спасибо за внимание!