Презентация на тему генные мутации. Генные мутации. «Не ошибается только тот, кто ничего не делает» Народная мудрость

Генные мутации - изменения происходят в молекулярной структуре гена. Они вызываются нарушением очередности нуклеотидов в ДНК вследствие вставок, выпадения или замены отдельных нуклеотидов. В результате происходит изменение считывания наследственной программы с ДНК, что приводит к изменению очередности аминокислот или их состава в полипептидных цепочках белков и к возникновению мутаций.

Генные мутации имеют наибольшее и представляют большой интерес для селекции.

Хромосомные мутации

Хромосомные мутации обуславливаются перестройками хромосом и нарушением их структуры.

Происходят обычно при клеточном делении.

В зависимости от характера возникающих перестроек различают:

нехватки, делеции, дупликации, инверсии и транслокации хромосом.

Хромосомные мутации

Нехватка – теряется концевая часть хромосомы и хромосома укорачивается.

Делеция – теряется средняя часть хромосомы.

Дупликация – происходит удвоение какого-либо участка хромосом.

Инверсия – хромосомы разрываются и срастаются вновь другими концами.

Транслокация – взаимный обмен частями негомологичных хромосом.

Геномные мутации –

это изменения числа хромосом в клетке, возникающие чаще всего в результате нарушений клеточного деления. При этом может быть уменьшение или увеличение числа хромосом полными гаплоидными наборами и тогда возникают гаплоиды и полиплоиды, или за счет отдельных хромосом в диплоидном наборе и образуются гетероплоиды.

Комбинационная изменчивость – возникающая в процессе полового

размножения

Этапы возникновения комбинационной изменчивости:

в профазе 1 в результате кроссинговера;

в анофазе 1 при независимом расхождении гомологичных хромосом каждой пары (материнских и отцовских) к различным полюсам клетки;

при оплодотворении может происходить случайное сочетание половых клеток.

Особенности комбинационной изменчивости

При комбинационной изменчивости происходит новая комбинация генов. Сами гены, их молекулярная структура не изменяются. Изменяются лишь их сочетания и характер взаимодействия в генотипе

Значение в эволюционном процессе

Комбинационная изменчивость связана только с новыми комбинациями и рекомбинациями генов, и дает огромное разнообразие форм.

Генные мутации создают новые наследственные единицы - гены и, тем самым представляет естественному отбору исходный материал. Именно генные мутации вызывают ту самую неопределенную изменчивость, которой Дарвин придавал главное значение в эволюции

Значение в эволюционном процессе

Естественный отбор оценивает качество мутаций. Он сохраняет те формы, которые в результате мутаций оказались более приспособленными к данным условиям и уничтожает формы с мутациями, снижающими их приспособленность.

Методы изучения изменчивости

В основу методов изучения генетической изменчивости положено определение степени влияния наследственности и среды в проявлении фенотипа.

При изучении внутривидовой изменчивости применяются статистические методы обработки количественных признаков отдельных выборок групп особей, относящихся к разным видам, подвидам или сортам.

ГБПОУ НО «НИЖЕГОРОДСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ» Специальность 31.02.03 Лабораторная диагностика

Дисциплина: «Генетика человека с основами медицинской генетики»

Попрухина Алина Сегреевна

Группа 321-III Лаб

Тема: «Классификация мутаций. Химические мутагены»

Преподаватель: Вяжевич Л. П.

Цель и задачи

Цель: изучение классификации мутаций и химических мутагенов

• Изучить классификацию мутаций
• Дать характеристику различным мутациям в организме
• Рассмотреть химические мутагены

Классификация мутаций

I. По происхождению:

1) Спонтанные – возникают в природе без видимых причин. Например ген гемофилии может возникнуть спонтанно (при исследовании родословной не выявлено больных).

2) Индуцированные – возникают при направленном воздействии мутагенных факторов.

Классификация мутаций

II. По мутировавшим клеткам:

1) Генеративные – мутации, происходящие в половых клетках, и передающиеся потомкам при половом размножении.

2) Соматические – мутации, происходящие в соматических клетках, характерные только для самой особи.

Рак молочной железы

Классификация мутаций

III. По изменению генетического материала:

1) Генные мутации – это изменения в пределах одного гена:

а) вставка или выпадение нуклеотида;

б) замена одного нуклеотида на другой.

Многие болезни обмена веществ вызваны генными мутациями, например: фенилкетонурия, галактоземия, муковисцидоз и др.

Классификация мутаций

2) Хромосомные перестройки (аберрации) – это нарушения структуры хромосом.

а)Внутрихромосомные:

• Делеция
• Дупликация
• Инверсия

б)Межхромосомные:

• Транслокация

Классификация мутаций

3)Геномные мутации:

а)Полиплоидия – это кратное гаплоидному увеличение числа хромосом

б)Гетероплоидия – это не кратное гаплоидному увеличение или уменьшение числа хромосом.

Одна в паре лишняя – трисомия, одной в паре не хватает – моносомия, в паре нет обеих хромосом – нулесомия (летальная мутация).

Синдром Патау

Синдром Шерешевского-Тернера

Классификация мутаций

IV. По изменению фенотипа:

1) Аморфные мутации – мутация произошла и признак исчез.

2) Гипоморфные - уменьшение выраженности признака.

3) Гиперморфные – усиление выраженности признака.

4) Неоморфные – появился признак, которого раньше не было.

5) Антиморфные – вместо одного признак появился другой.

Альбинизм

Анофтальмия

Микрофтальмия

Классификация мутаций

V. По исходу для организма:

1) Летальные – смертельные.

2) Полулетальные – снижающие жизнеспособность организма.

3) Нейтральные – не влияющие на жизнеспособность и продолжительность жизни.

4) Положительные – возникают редко, но имеют большое значение для эволюции.

Цвет радужки глаз

Синдром Дауна

Химические мутагены

Химические мутагены - это вещества определённых типов химических соединений, которые, взаимодействуя с ДНК, пора-жают генетический аппарат клетки.

Химические мутагены

К химическим мутагенам относят:

• неорганические вещества
• простые органические соединения
• сложные органические соединения
• алкилирующие агенты
• пестициды
• некоторые пищевые добавки
• продукты переработки нефти
• органические растворители
• лекарственные препараты

Оксид серы (II)

Формальдегид

Признаки химических мутагенов

По Лобашёву химические мутагены должны обладать:

• Высокой проникающей способностью,
• Свойством изменять коллоидное состояние хромосом
• Определенным действием на изменение гена или хромосомы

М. Е. Лобашёв

Механизм действия химических соединений:

Мутагены проникают в клетку как чужеродные вещества, после чего начинают реагировать с ДНК, изменяя её структуру. При последующих репликациях ДНК возникают мутации. Есть особые формы химических мутагенов, которые не изменяют первичную структуру ДНК, а образуют с ней комплексы. В этих местах также происходят нарушения синтеза ДНК.

Механизм действия мутагенов

Азотистая кислота вызывает отщепление аминогруппы от азотистых оснований и замену их другой группой. Это приводит к точковым мутациям. Химически индуцированные мутации также вызывает гидроксиламин.

Нитраты и нитриты в больших дозах повышают риск возникновения рака. Некоторые пищевые добавки вызывают реакции арилирования нуклеиновых кислот, что приводит к нарушению процессов транскрипции и трансляции.

Азотистая кислота

Гидроксиламин

Вывод

Было открыто множество очень сильных химических мутагенов, а также показано мутагенное действие многих химических соединений, которые используются в промышленности и в сельском хозяйстве. Всего сейчас известно около 3000 мутагенов, большинство которых искусственно создано людьми. Мутагенами оказались многие растворители, красители, дезинфицирующие вещества, вещества для тушения пламени, вещества, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей, некоторые консерванты и др. Таким образом, развитие химической промышленности, наряду с большой пользой, создает и серьезную опасность для человечества, поскольку многие химические соединения повреждают наследственный аппарат.

Список литературы

• Абилев С.К. Химические мутагены и генетическая токсикология // Генетика. - 2012. -№10. -С. 39-46
• Бочков Н.П. Клиническая генетика. М.: Медицина. -1997. -С. 180.
• http://medbiol.ru/medbiol/genetic_sk/00071959.htm
• http://worldofschool.ru/biologiya/stati/genetika/izmenchivost/himicheskie-mutageny

краткое содержание презентаций

Мутация

Слайдов: 18 Слов: 438 Звуков: 0 Эффектов: 117

Мутации. Определение мутации. Мутации в природе возникают случайно и обнаруживаются у потомков. «В семье не без урода». Мутации бывают доминантными и рецессивными. Доминантная мутация yellow. Рецессивные мутации: nude \слева\ и hairless \ справа\. Varitint waddler. Dominant spotting. Неврологическая мутация замирания в любой позе. Мутация у японских вальсирующих мышей приводит к странному кружению и глухоте. Гомологичные мутации. Одинаковые или близкие мутации могут возникать у общих по происхождению видов. Мутация голландской пегости. Исчезновение волос. «Жила-была бесхвостая кошка, которая ловила бесхвостую мышку». - Мутация.ppt

Мутация в биологии

Слайдов: 20 Слов: 444 Звуков: 0 Эффектов: 13

Выравнивание … Мутации и отбор. Сегодня основное внимание уделим мутациям. CDS, coding sequence – кодирующая последовательность гена. Схема репликации. Виды мутаций. Причины мутаций разнообразны. Мутации CDS и отбор. Как отобразить отошение предок – потомок для нуклеотидов? “Наследование” аминокислотного остатка белка. Проблема выравнивания. Пример выравнивания. Что делать с остатками, которые не должны выравниваться? Выравнивание и эволюция. Последовательности белка оболочки из двух штаммов вируса Коксаки. Последовательности белка оболочки из двух штаммов вируса Коксаки и энтеровируса человека. - Мутация в биологии.ppt

Виды мутаций

Слайдов: 20 Слов: 323 Звуков: 0 Эффектов: 85

Мутация- источник формирования биологического разнообразия. Какое значение для процесса эволюции имеет возникновение мутаций? Гипотеза: Мутации могут быть как вредными, так и полезными. Цели исследования. Виды мутаций. Как может меняться генетический материал? Мутация. Изменчивость. Геном. Ген. Хромосома. Модификационная. Наследственная. Ненаследственная. Фенотипическая. Генотипическая. Условия среды. Комбинативная. Мутационная. Митоз, мейоз, оплодотворение. Мутации. Новый признак. Генетический материал. Мутагенез. Мутант. Свойства мутаций. Внезапны случайны не направлены наследственны индивидуальны редки. - Виды мутаций.ppt

Генные мутации

Слайдов: 57 Слов: 1675 Звуков: 0 Эффектов: 2

Определение. Классификация генных мутаций. Номенклатура генных мутаций. Значение генных мутаций. Биологические антимутационные механизмы. Свойства гена. Продолжаем говорить о реакциях с участием ДНК. Лекция получилась трудная для восприятия. Мутон – наименьшая единица мутации – равен паре комплементарных нуклеотидов. Генные мутации. Определение. Напоминаю: Строение гена эукариот. Генные мутации – любые изменения последовательности нуклеотидов гена. Гены. структурные – кодируют белок или тРНК или рРНК. Регуляторные – регулируют работу структурных. Уникальные – одна копия на геном. - Генные мутации.ppt

Примеры мутаций

Слайдов: 21 Слов: 1443 Звуков: 0 Эффектов: 21

Мутации. Цели работы. Введение. Любое изменение в последовательности ДНК. Мутации в половых клетках родителей наследуются детьми. Классификация мутаций. Геномные мутации. Хромосомы, расположенные по порядку величины. Структурные мутации. Различные типы хромосомных мутаций. Генные мутации. Наследственное заболевание фенилкетонурия. Примеры мутаций. Индуцированный мутагенез. Линейная зависимость от дозы облучения. Фенилаланин, ароматическая аминокислота. Тирозин, ароматическая аминокислота. Число мутаций резко уменьшается. Генная терапия. Методы трансплантации тканей. Легкие мышей через 3 дня после заражения их раковыми клетками. - Примеры мутаций.ppt

Мутационный процесс

Слайдов: 11 Слов: 195 Звуков: 0 Эффектов: 34

Эволюционная роль мутаций. Популяционная генетика. С.С. Четвериков. Насыщенность природных популяций рецессивными мутациями. Колебания частоты генов в популяциях в зависимости от действий факторов внешней среды. Мутационный процесс -. Подсчитано. В среднем одна гамета из 100 тыс. – 1млн. Гамет несет мутацию в определенном локусе. 10-15% гамет несут мутантные алели. Поэтому. Природные популяции насыщены самыми разнообразными мутациями. Большинство организмов гетерозиготно по многим генам. Можно предположить. Светлоокрашенные – аа Темноокрашенные -АА. - Мутационный процесс.ppt

Примеры мутационной изменчивости

Слайдов: 35 Слов: 1123 Звуков: 0 Эффектов: 9

Мутационная изменчивость. Формы изменчивости. Мутационная теория. Классификация мутаций. Классификация мутаций по месту их возникновения. Классификация мутаций по характеру проявления. Доминантная мутация. Классификация мутаций по адаптивному значению. Генные мутации. Геномные мутации. Генеративные мутации. Синдром Кляйнфельтера. Синдром Шершевского-Тернера. Синдром Патау. Синдром Дауна. Хромосомные мутации. Делеция. Дупликации. Транслокации. Замена оснований. Первичная структура гемоглобина. Мутация в гене. Синдром Морфана. Выброс адреналина. Р. Гемофилия. Профилактика. - Примеры мутационной изменчивости.ppt

Мутационная изменчивость организмов

Слайдов: 28 Слов: 1196 Звуков: 0 Эффектов: 12

Генетика и эволюционная теория. Проблемный вопрос. Цель. Задачи. Естественный отбор – направляющий, движущий фактор эволюции. Изменчивость – это способность приобретать новые признаки. Изменчивость. Модификационная изменчивость. Наследственная изменчивость. Комбинативная изменчивость. Генетические программы. Мутационная изменчивость – это первичный материал. Мутации. Классификация условна. Хромосомные и геномные мутаций. Нарастание сложности организации живого. Генные (точечные) мутации. Что происходит с индивидом,. Популяция – это элементарная единица эволюционного процесса. - Мутационная изменчивость организмов.ppt

Виды мутационной изменчивости

Слайдов: 16 Слов: 325 Звуков: 0 Эффектов: 12

Мутационная изменчивость. Наследственная изменчивость. Факторы, вызывающие мутации. Характеристики мутационной изменчивости. Виды мутаций по влиянию на организм. Виды мутаций по изменению генотипа. Хромосомные мутации. Хромосомные мутации животных. Изменение числа хромосом. Полиплоидия. Синдром Дауна. Изменение структуры генов. Геномные мутации. Генные мутации. Виды изменчивости. Домашнее задание. - Виды мутационной изменчивости.pptx

Мутационная изменчивость

Слайдов: 17 Слов: 717 Звуков: 0 Эффектов: 71

Мутационная изменчивость. Генетика. Из истории: Мутации: Мутационная изменчивость связана с процессом образования мутаций. Кем была создана: Организмы у которых произошла мутация называются мутантами. Мутационная теория была создана Гуго де Фризом в 1901-1903 гг. Слайд разделитель. По способу возникновения По отношению к зачатковому пути По адаптивному значению. По локализации в клетке. Классификация мутаций. По способу возникновения. Различают спонтанные и индуцированные мутации. Мутагены же бывают трех видов: Физические Химические Биологические. По отношению к зачатковому пути. - Мутационная изменчивость.ppt

Наследственная изменчивость

Слайдов: 14 Слов: 189 Звуков: 0 Эффектов: 0

Наследственная изменчивость. Сравнение модификационной и мутационной изменчивости. Проверим свои знания. Комбинативная изменчивость. Случайная комбинация генов в генотипе. Мутации – внезапно возникающие стойкие изменения генов и хромосом, передающиеся по наследству. Механизм мутаций. Геномные приводят к изменению числа хромосом. Генные Связаны с изменением последовательности нуклеотидов молекулы ДНК. Хромосомные связаны с изменением структуры хромосом. Цитоплазматические результат изменения ДНК клеточных органоидов – пластид, митохондрий. Примеры хромосомных мутаций. - Наследственная изменчивость.ppt

Виды наследственной изменчивости

Слайдов: 24 Слов: 426 Звуков: 0 Эффектов: 8

Наследственная изменчивость. Определять форму изменчивости. Родители. Первое поколение потомков. Виды наследственной изменчивости. Объект исследования. Гомозигота. Закон единообразия. Комбинативная. Цитоплазматическая наследственность. Комбинативная изменчивость. Виды наследственной изменчивости. Виды наследственной изменчивости. Мутационная изменчивость. Виды наследственной изменчивости. Альбинизм. Виды наследственной изменчивости. Хромосомные мутации. Геномная мутация. Синдром Дауна. Геномная мутация цветков капусты. Генная мутация. Цитоплазматическая изменчивость. -

Определение.
Классификация генных мутаций.
Номенклатура генных мутаций.
Значение генных мутаций.
Биологические антимутационные
механизмы.
6. Свойства гена.
1.
2.
3.
4.
5.

Продолжаем говорить о реакциях с участием ДНК

Репликация (самоудвоение ДНК)
Рекомбинация (обмен участками между
молекулами ДНК)
Репарация (самовосстановление ДНК)
Транскрипция (синтез РНК на ДНК)
Обратная транскрипция (синтез ДНК на
РНК – у некоторых вирусов)
Мутирование (изменение строения
ДНК)

Предупреждение! Лекция получилась трудная для восприятия. Пожалуйста, не пытайтесь списывать все, что будет на экране, а в

конце
посоветуйте, что было бы
лучше убрать вообще.
Спасибо!

«Не ошибается только тот, кто ничего не делает» Народная мудрость

В ходе репликации и рекомбинации
постоянно возникают различные
нарушения в структуре ДНК и
хромосом, которые распознаются и
исправляются системами репарации.
Нарушения в ходе этих «трех р» могут
приводить к мутациям.

Hарушения в одной из цепей ДНК –
это еще не мутация!
Мутон – наименьшая
единица мутации –
равен паре
комплементарных
нуклеотидов.

Генные мутации. Определение.

Напоминаю: Строение гена эукариот.

Генные мутации – любые
изменения последовательности
нуклеотидов гена
Напоминаю: Строение гена эукариот.

уникальные – одна
копия на геном
структурные – кодируют
белок или тРНК или рРНК
Гены
регуляторные – регулируют работу
структурных
повторяющиеся

Классификация мутаций

По причине

Спонтанные – причина не ясна
Индуцированные – вызваны
мутагенами
Мутагены – факторы, вызывающие
мутации:
физические – например, температура, радиация
химические – например, НNO2, иприт
биологические - например, вирусы

По уровню

Генные –изменения в пределах одного
гена
Хромосомные – изменения строения
хромосом
Геномные – изменения количества
хромосом
Сегодня мы обсуждаем
только генные мутации!

По механизмам

Основные типы генных мутаций:
замена нуклеотидов
вставка или выпадение
нуклеотидов
о
переворот нуклеотидов на 180
(везде имеются в виду пары нукдеотидов)

Последствия замен или вставок/ выпадений одной пары нуклеотидов (на примере простого текста)

Замены нуклеотидов не обязательно ведут к изменению смысла генетической информации

Миссенс (missense)-изменяется
аминокислота в белке
Сайлент (silent)- аминокислота не
меняется
Нонсенс (nonsense)- вместо кодона для
аминокислоты появляется стоп-кодон

Примеры генных мутаций у человека

Миссенс мутация. Пример – серповидноклеточная анемия.
Замена пары нуклеотидов привела к замене аминокислоты в белке,
т.е.изменилась первичная структура, что повлекло изменение
вторичной, третичной и четвертичной и формы эритроцитов.
ЦТТ в ДНК
ГАА в РНК
ЦАТ в ДНК
ГУА в РНК

Дефект гена HBB (*141900, 11p15.5). HbS образуется в результате замены валина на глутаминовую кислоту в положении 6 b-цепи

Не для запоминания!
Дефект гена HBB (*141900, 11p15.5). HbS образуется в
результате замены валина на глутаминовую кислоту в
положении 6 b-цепи молекулы Hb. В венозном русле HbS
полимеризуется с формированием длинных цепей,
эритроциты становятся серповидными. Это вызывает
увеличение вязкости крови, стаз; создается механическая
преграда в мелких артериолах и капиллярах, что приводит
к тканевой ишемии (с чем связаны болевые кризы).

Нонсенс мутация может возникнуть как в результате замены нуклеотида, так и при сдвиге рамки считывания. Пример: группа крови 0.

Нонсенс мутация может возникнуть
как в результате замены нуклеотида,
так и при сдвиге рамки считывания.
Пример: группа крови 0.
У людей с данной группой крови в
гене произошло выпадение
(делеция) одного нуклеотида – в
результате возник стоп-кодон.
Синтезируется короткий и
неактивный белок-фермент.

Антигены А и В – олигосахариды, синтезируются из антигена Н под действием белков-ферментов А (аллель IA) или В (аллель IВ).

Мутация «0» в гене
(аллель I0) привела к образованию неактивного белка.
Группа 0 (Н)
Группа А (А)
Группа В (В)
Группа АВ (А и В)
А
Мембрана эритроцита с
разными антигенами
Н
В

Выпадения и вставки большого числа нуклеотидов часто являются нарушением рекомбинации (неравный кроссинговер). Примеры: синдром

Выпадения и вставки большого
числа нуклеотидов часто являются
нарушением рекомбинации
(неравный кроссинговер).
Примеры: синдром Мартина-Белл
(умственная отсталость,с
фрагильной Х хромосомой)

Мутации со вставкой большого числа нуклеотидов – болезни экспансии тринуклеотидных повторов

Синдром ломкой Х хромосомы (синдром Мартина-Белл). Степень снижения интеллекта тем выше, чем больше вставка ЦГГ повторов.

FMR-1 gene
норма
премутация
полная мутация

Еще примеры мутаций с выпадением разного количества нуклеотидов

Не для запоминания!
Делеция 3 нуклеотидов – муковисцидоз
Делеции или инсерции (вставки)
большого числа нуклеотидов – МДД и
МДБ – мышечные дистрофии Дюшенна
(ранняя и тяжелая) или Беккера
(поздняя и более легкая)

Муковисцидоз (cystic fibrosis), наследуется аутосомно-рецессивно. Самая частая мутация – выпадение 3 нуклеотидов (триплет 508)

Не для запоминания!
Нарушается выделение секретов железами

Органы, страдающие при
муковисцидозе (СF)
«Барабанные палочки» и
«часовые стекла» – проявления
хронической легочной инфекции
Мекониальный илеус – проявление CF

Крупные делеции (выпадения) в гене дистрофина дают МДД (мышечная дистрофия Дюшенна), инсерции (вставки) – МДБ (мышечная

дистрофия Беккера),.
Наследуются Х-сцепленно
рецессивно
Не для запоминания!

МДД

Продолжим разговор о классификации генных мутаций

По локализации в гене. Если мутация происходит

в кодирующей части – синтез белка
может измениться качественно
в регуляторной части – например, в
промоторе – измениться количественно
в интронах – ничего не будет –
нейтральная (сайлент) мутация

По локализации в хромосоме

Аутосомные – в аутосомах
(неполовых хромосомах)
Х-сцепленные (в Х хромосоме)
У-сцепленные (в Y)

По локализации в клетке

Ядерные
Цитоплазматические (немногочисленные,
но тяжелые митохондриальные болезни)
Митохондрии имеют
свою кольцевую
ДНК

Митохондриальные болезни передаются по материнской линии и затрагивают, мышцы, зрение, нервную систему

Все наши клеточные
органеллы от мам, папы
привносят только хромосомы

По локализации в организме

Соматические (в клетках тела, чаще всего
– рак), не передаются детям
Генеративные (в половых клетках и
проявятся только у потомков)

По последствиям

Вредные
Полезные
Нейтральные

По проявлению в фенотипе

Доминантные (проявляются в фенотипе
сразу как в гомо-, так и в гетерозиготном
состоянии)
Рецессивные (проявляются только в
гомозиготном состоянии)

Множественный аллелизм

Чем длиннее ген, тем больше у него может
быть мутантных аллелей.
Как писал Лев Толстой по другому поводу:
«Все счастливые семьи (норма)
счастливы одинаково. Каждая несчастная
семья (мутация) несчастна по-своему».
Так, выявлено около 1000 мутаций гена
муковисцидоза, большинство редкие.
Самая частая мутация (50% случаев) – del
508 – приводит к выпадению фенилаланина в
положении 508 белка и нарушает его работу.

Номенклатура генных мутаций

Гены имеют названия и места на хромосомах («прописку»), например:

15q21.1 – фибриллин (мутация вызывает
синдром Марфана)
07q31.2 – трансмембранный регулятор (мутация
приводит к муковисцидозу)
Xp21.2 – дистрофин (мутации - миопатия
Дюшенна или Беккера)
Нумерация
районов идет
от
центромеры к
теломерам в
каждом плече
3
2
1
1
2
3
4
Короткое плечо p
Длинное плечо q

Номенклатура генов и генных мутаций основывается на разных подходах:

Подход 1: Генетическая номенклатура (по
изменениям в ДНК или белке)
Для генных болезней человека:
Подход 2: Mendelian Inheritance in Man (ОMIM)
Подход 3: Названия болезней

Генетическая номенклатура (подход 1) основана на описании изменений в ДНК или белке. Примеры (запоминать не надо!):

В ДНК
3821delT - выпадения тимина в
позиции № 3821.
2112ins13 kb – после нуклеотида №
2112 вставилось 13 000 нуклеотидов
(13 килобаз)
В БЕЛКЕ
delF508 – выпадение фенилаланина в
позиции 508
N44G – замена аспарагина на глицин
в позиции 44
W128X – замена триптофана на стоп
триплет
Аланин A Ала
Аргинин R Арг
Аспарагиновая
кислота D Асп
Аспарагин N Асн
Валин V Вал
Гистидин H Гис
Глицин G Гли
Глутаминовая
кислота E Глу
Глутамин Q Глн
Изолейцин I Иле
Лейцин L Лей
Лизин K Лиз
Метионин M Мет
Пролин P Про
Серин S Сер
Тирозин Y Тир
Треонин T Тре
Триптофан W Три
Фенилаланин F Фен
Цистеин C Цис
Стоп-триплет Х

Огромная роль в собирании и описании генных мутаций у человека принадлежит Виктору МакКьюсику. Он начал работу по составлению

регистра мутаций.
(подход 2)
(October 21, 1921 – July 22, 2008),

(OMIM - Online Mendelian Inheritance in Man)
Каждая мутация получает
6-значный номер
Номера генных мутаций
(ОMIM)
1
100000–
199999
Аутосомно-доминантные
2
200000–
299999
Аутосомно-рецессивные
3
300000–
399999
Х-сцепленные
4
400000–
499999
Y-сцепленные
5
500000–
599999
600000–
Митохондриальные
6
Аутосомные, описанные после 15
мая 1994 года

Названия генных болезней не систематизированы (подход 3)

Это может быть просто название,
основанное на проявлении болезни –
ахондроплазия – «недоразвитие хряща»
Может быть синдром, названный по
имени ученого (чаще) – синдром
Марфана; или больного (реже)
Может быть броское и необычное
название – синдром грима Кабуки,
синдром счастливой куклы

Ахондроплазия (хондродистрофическая
карликовость)
OMIM 100800
Мутация в белкерецепторе к
фактору роста
фибробластов

Синдром Марфана
OMIM 154700
Мутация в
важном белке
соединительн
ой ткани –
фибриллине.
Проявления –
высокий рост,
длинные
конечности,
растяжимая
соед. ткань.
Как
следстивие –
сколиоз,
подвывих
хрусталика*,
аневризма Поскольку большинство мутаций вредны, природа выработала антимутационные механизмы Две цепи ДНК (запасная цепь)
Вырожденность генетического кода
(запасные триплеты)
Наличие повторяющихся генов (запасные
гены)
Диплоидность (запасной набор хромосом)
Системы репарации (следит на уровне ДНК)
Иммунная система (следит на уровне
организма)

Но совсем без мутаций нельзя!

вред для
особи
польза для
эволюции

Частота генных мутаций

Спонтанные мутации возникают
самопроизвольно на протяжении всей жизни
организма в нормальных для него условиях
окружающей среды.
Метод определения частоты спонтанных
мутаций у человека основан на появлении у
детей доминантного признака, если у
родителей он отсутствует.
Ученый Холдейн рассчитал среднюю
вероятность появления спонтанных мутаций,
которая оказалась равна 5 х 10-5 на ген
(локус) на поколение.

Свойства гена

Свойства гена (не путать со свойствами генетического кода!)

Дискретность (имеет определенный размер
и позицию - локус)
Лабильность (может мутировать)
Стабильность (однако мутирует редко)
Специфичность (ген кодирует конкретный
белок)
Аллельность (в результате мутаций
возникают варианты - аллели)
Плейотропность (множественность
действия)
Дозированность действия (чем больше
экземпляров гена в генотипе (доз), тем
сильнее эффект гена)

Продолжаем говорить о реакциях с участием ДНК Репликация (самоудвоение ДНК) Рекомбинация (обмен участками между молекулами ДНК) Репарация (самовосстановление ДНК) Транскрипция (синтез РНК на ДНК) Обратная транскрипция (синтез ДНК на РНК – у некоторых вирусов) Мутирование (изменение строения ДНК)

«Не ошибается только тот, кто ничего не делает» Народная мудрость В ходе репликации и рекомбинации постоянно возникают различные нарушения в структуре ДНК и хромосом, которые распознаются и исправляются системами репарации. Нарушения в ходе этих «трех р» могут приводить к мутациям.

ЦТТ в ДНК ГАА в РНК ЦАТ в ДНК ГУА в РНК Миссенс мутация. Пример – серповидно- клеточная анемия. Замена пары нуклеотидов привела к замене аминокислоты в белке, т.е.изменилась первичная структура, что повлекло изменение вторичной, третичной и четвертичной и формы эритроцитов.

Дефект гена HBB (*141900, 11p15.5). HbS образуется в результате замены валина на глутаминовую кислоту в положении 6 b-цепи молекулы Hb. В венозном русле HbS полимеризуется с формированием длинных цепей, эритроциты становятся серповидными. Это вызывает увеличение вязкости крови, стаз; создается механическая преграда в мелких артериолах и капиллярах, что приводит к тканевой ишемии (с чем связаны болевые кризы). Не для запоминания!

Нонсенс мутация может возникнуть как в результате замены нуклеотида, так и при сдвиге рамки считывания. Пример: группа крови 0. У людей с данной группой крови в гене произошло выпадение (делеция) одного нуклеотида – в результате возник стоп-кодон. Синтезируется короткий и неактивный белок-фермент.

Антигены А и В – олигосахариды, синтезируются из антигена Н под действием белков-ферментов А (аллель I A) или В (аллель I В). Мутация «0» в гене (аллель I 0) привела к образованию неактивного белка. Н АВ Группа 0 (Н) Группа А (А) Группа В (В) Группа АВ (А и В) Мембрана эритроцита с разными антигенами

Еще примеры мутаций с выпадением разного количества нуклеотидов Делеция 3 нуклеотидов – муковисцидоз Делеции или инсерции (вставки) большого числа нуклеотидов – МДД и МДБ – мышечные дистрофии Дюшенна (ранняя и тяжелая) или Беккера (поздняя и более легкая) Не для запоминания!

Множественный аллелизм Чем длиннее ген, тем больше у него может быть мутантных аллелей. Как писал Лев Толстой по другому поводу: «Все счастливые семьи (норма) счастливы одинаково. Каждая несчастная семья (мутация) несчастна по-своему». Так, выявлено около 1000 мутаций гена муковисцидоза, большинство редкие. Самая частая мутация (50% случаев) – del 508 – приводит к выпадению фенилаланина в положении 508 белка и нарушает его работу.

Гены имеют названия и места на хромосомах («прописку»), например: 15q21.1 – фибриллин (мутация вызывает синдром Марфана) 07q31.2 – трансмембранный регулятор (мутация приводит к муковисцидозу) Xp21.2 – дистрофин (мутации - миопатия Дюшенна или Беккера) Короткое плечо p Длинное плечо q Нумерация районов идет от центромеры к теломерам в каждом плече

Генетическая номенклатура (подход 1) основана на описании изменений в ДНК или белке. Примеры (запоминать не надо!): 3821delT - выпадения тимина в позиции ins13 kb – после нуклеотида 2112 вставилось нуклеотидов (13 килобаз) delF508 – выпадение фенилаланина в позиции 508 N44G – замена аспарагина на глицин в позиции 44 W128X – замена триптофана на стоп триплет АланинАланин A Ала АргининАргинин R Арг Аспарагиновая кислотаАспарагиновая кислота D Асп АспарагинАспарагин N Асн ВалинВалин V Вал ГистидинГистидин H Гис ГлицинГлицин G Гли Глутаминовая кислотаГлутаминовая кислота E Глу ГлутаминГлутамин Q Глн ИзолейцинИзолейцин I Иле ЛейцинЛейцин L Лей ЛизинЛизин K Лиз МетионинМетионин M Мет ПролинПролин P Про СеринСерин S Сер ТирозинТирозин Y Тир ТреонинТреонин T Тре ТриптофанТриптофан W Три ФенилаланинФенилаланин F Фен ЦистеинЦистеин C Цис Стоп-триплет Х В ДНК В БЕЛКЕ

Номера генных мутаций (ОMIM) – Аутосомно-доминантные – Аутосомно-рецессивные – Х-сцепленные – Y-сцепленные – Митохондриальные –Аутосомные, описанные после 15 мая 1994 года (OMIM - Online Mendelian Inheritance in Man) Каждая мутация получает 6-значный номер

Названия генных болезней не систематизированы (подход 3) Это может быть просто название, основанное на проявлении болезни – ахондроплазия – «недоразвитие хряща» Может быть синдром, названный по имени ученого (чаще) – синдром Марфана; или больного (реже) Может быть броское и необычное название – синдром грима Кабуки, синдром счастливой куклы 45 Синдром Марфана OMIM Мутация в важном белке соединительн ой ткани – фибриллине. Проявления – высокий рост, длинные конечности, растяжимая соед. ткань. Как следстивие – сколиоз, подвывих хрусталика*, аневризма аорты**. *** ** *

Синдром «грима Кабуки» OMIM , в чем состоит генетический дефект, пока не известно

Поскольку большинство мутаций вредны, природа выработала антимутационные механизмы Две цепи ДНК (запасная цепь) Вырожденность генетического кода (запасные триплеты) Наличие повторяющихся генов (запасные гены) Диплоидность (запасной набор хромосом) Системы репарации (следит на уровне ДНК) Иммунная система (следит на уровне организма)

Частота генных мутаций Спонтанные мутации возникают самопроизвольно на протяжении всей жизни организма в нормальных для него условиях окружающей среды. Метод определения частоты спонтанных мутаций у человека основан на появлении у детей доминантного признака, если у родителей он отсутствует. Ученый Холдейн рассчитал среднюю вероятность появления спонтанных мутаций, которая оказалась равна 5 х на ген (локус) на поколение. Свойства гена (не путать со свойствами генетического кода!) Дискретность (имеет определенный размер и позицию - локус) Лабильность (может мутировать) Стабильность (однако мутирует редко) Специфичность (ген кодирует конкретный белок) Аллельность (в результате мутаций возникают варианты - аллели) Плейотропность (множественность действия) Дозированность действия (чем больше экземпляров гена в генотипе (доз), тем сильнее эффект гена)