МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Шадринский государственный педагогический университет» Институт психологии и педагогики Кафедра психологии развития и педагогической психологии ТЕМА: КЛАССИФИЦИЯ МУТАЦИЙ ДОКЛАД направление подготовки 44.03.03: Специальное (дефектологическое) образование (образовательная программа "Генетика") квалификация – бакалавр Исполнитель: студентка 1-13Б группы заочная форма обучения Голикова Н.В. Руководитель ВКР: к.псих.н., доцент кафедры коррекционной педагогики и специальной психологии Самылова Ольга Анатольевна Шадринск-2023 2 Классификация мутаций. Их характеристика. Наследственные изменения генетического материала теперь называют мутациями. Мутации — внезапные изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организмов. Мутации по месту их возникновения: Генеративные — возникшие в половых клетках. Они не влияют на признаки данного организма, а проявляются только в следующем поколении. Соматические — возникающие в соматических клетках. Эти мутации проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении (черное пятно на фоне коричневой окраски шерсти у каракулевых овец). Сохранить соматические мутации можно только путем бесполого размножения (прежде всего вегетативного). Частота возникновения мутаций зависит от: • генотипа организма; • фазы онтогенеза; • стадии онтогенеза; • стадии гаметогенеза; • митотического и мейотического циклов хромосом; • химического строения отдельных участков хромосом и др. Свойства мутаций: • мутации возникают внезапно, скачкообразно; • мутации наследуются, т.е. передаются от поколения к поколению; • мутации не направленные - подвергаться мутациям может любой локус, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков; • одни и те же мутации могут возникать повторно; • за проявлением мутации могут быть полезными и вредными, доминантными и рецессивными. 3 Мутации можно классифицировать в следующем порядке. Мутации по адаптивному значению: Полезные — повышающие жизнеспособность особей. Вредные: летальные — вызывающие гибель особей; полулетальные — снижающие жизнеспособность особи (у мужчин рецессивный ген гемофилии носит полулетальный характер, а гомозиготные женщины оказываются нежизнеспособными). Нейтральные — не влияющие на жизнеспособность особей. Эта классификация весьма условна, так как одна и та же мутация в одних условиях может быть полезной, а в других — вредной. Мутации по характеру проявления: доминантные, которые могут делать обладателей этих мутаций нежизнеспособными и вызывать ихгибель на ранних этапах онтогенеза (если мутации являются вредными); рецессивные — мутации, не проявляющиеся у гетерозигот, поэтому длительное время сохраняющиеся в популяции и образующие резерв наследственной изменчивости (при изменении условий среды обитания носители таких мутаций могут получить преимущество в борьбе за существование). Мутации по степени фенотипического проявления: крупные — хорошо заметные мутации, сильно изменяющие фенотип (махровость у цветков); малые — мутации, практически не дающие фенотипического проявления (незначительное удлинение остей у колоса). Мутации по изменению состояния гена: прямые — переход гена от дикого типа к новому состоянию1; обратные — переход гена от мутантного состояния к дикому типу. Мутации по характеру их появления: 4 спонтанные — мутации, возникшие естественным путем под действием факторов среды обитания; индуцированные — мутации, искусственно вызванные действием мутагенных факторов. Мутации по характеру изменения генотипа: Генные – мутации, выражающиеся в изменении структуры 1. отдельных участков ДНК Хромосомные 2. – мутации, характеризующиеся изменением структуры отдельных хромосом. Геномные – мутации, характеризующиеся изменением числа 3. хромосом Мутации по месту их проявления: 1. Ядерные 1. Хромосомные 2. Точковые - Генная мутация, представляющая собой замену (в результате транзиции или трансверсии), вставку или потерю одного нуклеотида. 3. Геномные 2. Цитоплазменные – мутации, связанные с мутациями неядерных генов находящихся в митохондриальной ДНК и ДНК пластид — хлоропластов. Генные мутации, механизмы возникновения. Понятие о генных болезнях. Генные мутации возникают в результате ошибок репликации, рекомбинации, репарации ген материала. Они появляются внезапно; они наследственны, ненаправленны; мутировать может любой генный локус, 5 вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков; одни и те же мутации могут возникать повторно. Чаще всего генные мутации происходят в результате: 1. замены одного или нескольких нуклеотидов на другие; 2. вставки нуклеотидов; 3. потери нуклеотидов; 4. удвоения нуклеотидов; 5. изменения порядка чередования нуклеотидов. Типы генных мутаций: 1. Точковые – потеря, вставка, замена нуклеотида; 2. Динамическая мутация - нарастание числа повторных триплетов в гене (атаксия Фридрейха); 3. Дупликация – удвоение фрагментов ДНК; 4. Инверсия – поворот фрагмента ДНК размером от 2х нуклеотидов; 5. Инсерсия - перемещение фрагментов ДНК; 6. Летальная мутация – приводит к гибели 7. Миссенс мутация – возникает кодон, соответствующий другой аминокислоте (серповидно-клеточная анемия); 8. Нонсенс-мутация – мутация, с заменой нуклеотида в кодирующей части гена, приводящая к образованию стоп-кодона; 9. Регуляторная мутация - Изменения в 5' или 3' нетранслируемых областях гена нарушают его экспрессию; 10. Сплайсинговые мутации – точечные заменяя нуклеотидов на границе экзон-интрон, при этом происходит блокирование сплайсинга. Генные болезни – болезни, возникающие в результате генных мутаций. Например, болезнь серповидно-клеточной анемии. 6 Хромосомные мутации Хромосомные мутации — мутации, вызывающие изменения структуры хромосом 1. Внутрихромосомные мутации: 1. Делеция (del-) — утрата части хромосомы (АВСD AB); 2. Инверсия (inv) — поворот участка хромосомы на 180˚(ABCD ACBD) Перицентрическая – разрыв в q и p плечах; Парацентрическая – разрыв в одном плече; (dup+) — удвоение одного и того же участка хромосомы; (ABCD ABCBCD); – соединение плеч pp и qq r)– утрата теломер и замыкание хромосом в одно кольцо. 2. Межхромосомные мутации: транслокация (t) — Перенос участка или целой хромосомы на другую (гомологичную или негомологичную) 1. Реципрокная (сбалансированная) – взаимный обмен участками между двумя негомологичными хромосомами; 2. Нереципрокная (несбалансированная) – перемещение участка хромосомы либо внутри той же хромосомы, либо в другую хромосому; 3. Робертсоновская (rob) – центрическое слияние q плеч двух акроцентрических хромосом. 7 Геномные мутации. Геномными называют мутации, в результате которых происходит изменение в клетке числа хромосом. Геномные мутации возникают в результате нарушения митоза или мейоза, приводящих либо к неравномерному расхождению хромосом к полюсам клетки, либо к удвоению хромосом, но без деления цитоплазмы. В зависимости от характера изменения числа хромосом, различают: 1. Гаплоидию — уменьшение числа полных гаплоидных наборов хромосом. 2. Полиплоидию — увеличение числа полных гаплоидных наборов хромосом. Полиплоидия чаще наблюдается у простейших и у растений. В зависимости от числа гаплоидных наборов хромосом, содержащихся в клетках, различают: триплоиды (3n), тетраплоиды (4n) и т.д. Они могут быть: автополиплоидами — полиплоидами, возникающими в результате умножения геномов одного вида; аллополиплоидами — полиплоидами, возникающими в результате умножения геномов разных видов (характерно для межвидовых гибридов). 3. Гетероплоидию (анеуплоидия) — некратное увеличение или уменьшение числа хромосом. Чаще всего наблюдается уменьшение или увеличение числа хромосом на одну (реже две и более). Вследствие нерасхождения какой-либо пары гомологичных хромосом в мейозе одна из образовавшихся гамет содержит на одну хромосому меньше, а другая — на одну больше. Слияние таких гамет с нормальной гаплоидной гаметой при оплодотворении приводит к образованию зиготы с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для данного вида. Среди анеуплоидов встречаются: трисомики — организмы с набором хромосом 2n+1; моносомики — организмы с набором хромосом 2n -1; 8 нулесомики — организмы с набором хромосом 2n –2. Например, болезнь Дауна у человека возникает в результате трисомии по 21-й паре хромосом. Понятие о хромосомных болезнях. Хромосомные болезни, наследственные заболевания, обусловленные изменением числа или структуры хромосом. Частота хромосомных болезней среди новорождённых детей около 1%. Многие изменения хромосом несовместимы с жизнью и являются частой причиной спонтанных абортов и мертворождений. Изменение числа хромосом происходит в результате нерасхождения их в мейозе или при делении клеток на ранней стадии развития оплодотворённого яйца . Нерасхождению хромосом при первых делениях оплодотворённого яйца способствует, например, высокий возраст матери. Хромосомные аберрации обусловливаются физическими (ионизирующее излучение) и химическими (например, лекарственные препараты с мутагенным эффектом) факторами; вирусами (краснухи, вирусного гепатита, ветряной оспы и др.), антителами и различными расстройствами метаболизма. Хромосомные болезни могут быть связаны с излишком генетического материала (полисемия — наличие одной или нескольких добавочных хромосом; полиплоидия; дупликация); с утратой части генетического материала (нуллисомия, моносомия, делеция); с хромосомными перестройками (транслокация; различные перестановки участков хромосом). Различают также группы хромосомных болезней, обусловленных изменениями половых и неполовых хромосом. Наиболее распространённые аномалии первой группы у женщин — синдром Шерешевского — Тернера (моносомия Х) и синдром трисомии Х; у мужчин — синдром Клайнфельтера, 9 характеризующийся наличием лишней Х-хромосомы. При синдромах Шерешевского — Тернера и Клайнфельтера возникают задержка полового развития и бесплодие; при синдроме трисомии Х — некоторое снижение интеллекта, расстройства менструального цикла. Среди аутосомных аномалий с нарушением числа хромосом выделяются трисомные синдромы: синдром трисомии хромосом группы D (13—15-е пары), или синдром Патау, встречающийся с частотой 1: 4000 новорождённых; синдром трисомии хромосом группы Е (18-я пара) — Эдвардса, с частотой 1: 300 и Дауна болезнь (трисомия по 21-й хромосоме), частота которой 1: 700 новорождённых. Указанные хромосомные болезни проявляются различными уродствами; задержкой физического и умственного развития; пороками развития внутренних органов. Отмечается специфическое сочетание отдельных аномалий в различных случаях трисомии. Подобные больные живут, как правило, недолго, погибают от вторичных инфекций. Тяжесть клинической картины при синдромах, вызванных структурными изменениями хромосом, как правило, коррелирует с количеством избыточного или недостающего хромосомного материала. Специфика патологических проявлений зависит от того, какая хромосома вовлечена в процесс перестройки. Чаще отмечаются задержка умственного и физического развития, мышечная гипотония, аномалии лицевого скелета. пороки развития внутренних органов. Единственно надёжный метод диагностики хромосомных болезней — цитогенетическое исследование кариотипа, а при изменении числа половых хромосом — дополнительно исследование полового хроматина. Лечение хромосомных болезней сводится к назначению общеукрепляющих, стимулирующих и поддерживающих средств, в том числе гормонов, и др. В профилактике важную роль играет медико-генетическая консультация, которая позволяет выявить семьи с повышенным риском рождения больного ребёнка. Перспективный метод внутриутробной диагностики хромосомного 10 набора плода повышает эффективность медико-генетической консультации в случаях прогнозирования исхода беременности в семьях с повышенным риском рождения ребёнка.
