bliznetsovy_metod_mutatsii (3)

1.

Близнецовый
метод

2. Близнецовый метод

• Для доказательства
ведущей роли
наследственности в
формировании организма
Гальтон использовал
новый, им разработанный
и введенный в науку
метод близнецового
анализа.

3.

• Близнецами называют
потомство, состоящее из
одновременно родившихся
особей от одной матери.
• Происхождение
русского слова
«близнецы» связано со
словом «близкий»,
близнецы — это дети,
находящиеся рядом друг с
другом (в материнской
утробе).

4.

Гальтон первым различил два
типа близнецов:
Близнецы
Однояйцевые
(монозиготные,
идентичные)
Двуяйцевые
(дизиготные,
разнояйцевые)

5. Однояйцевые близнецы

• образуются из одной зиготы, разделившейся на
стадии дробления на две (или более) части;
• яйцеклетка оплодотворяется только одним
сперматозоидом, поэтому однояйцевые близнецы
всегда одного пола;
• с генетической точки зрения они идентичны, т.е.
обладают одинаковыми генотипами.

6. Зеркальные близнецы

•Около 25% однояйцевых близнецов являются
зеркальными близнецами.
• У них зеркальные отпечатки пальцев, один из
них оказывается левшой, а другой правшой, а
их волосы вьются в противоположных
направлениях.

7. Каспофаги, или «сиамские близнецы»

• Они рождаются с одной частью тела на двоих.
Обычно такие близнецы соединены между собой в
области бёдер, плеч, реже в области головы.
• Большинство соединенных близнецов являются
также и зеркальными.
• Наиболее известный случай — родившиеся в 1811 г.
в Сиаме (ныне Таиланд) сиамские близнецы — Чанг
и Энг.

8. Разнояйцевые близнецы

• развиваются в том случае, если две яйцеклетки
оплодотворены двумя сперматозоидами;
• дизиготные близнецы имеют различные генотипы;
• они сходны между собой не более, чем братья и
сестры, т.к. имеют около 50 % идентичных генов.

9. Общая частота рождения близнецов

составляет
примерно
1 %,
из них около
1/3
приходится на
монозиготных
близнецов.

10.

• Если возможность
рождения разнояйцевых
близнецов
"запрограммирована" в
генах человека, то
появление на свет
однояйцевых близнецов
- событие случайное: его
частота в разных странах
составляет 3-4 на тысячу
родов.

11. Частота рождения близнецов различается у представителей разных стран и народов

• У японок близнецы рождаются в
одном случае из 150.
• В Нигерии - в одном случае из 22-х.
• Зато в Японии 2/3 близнецов однояйцевые, хотя в целом в мире
пропорция другая – 30%
однояйцевых и 70% обычных
двойняшек.

12. Близнецовый метод

• Дает возможность с наибольшей точностью
выяснить наследственную предрасположенность
человека к ряду заболеваний и свойств.
• Помогает понять, что и как в человеке определяется
генами, а что — нет.

13.

• Различия между ОБ могут быть вызваны соматическими
мутациями или неодинаковыми условиями
внутриутробной жизни.
• Если по одним и тем же признакам нет различия у ОБ и
есть у РБ, то очевидно, что данные различия признаков у
последних обусловлены наследственными факторами.
• Если различия встречаются у одного и другого типа
близнецов, то очевидно, что они могут быть вызваны
факторами среды.

14. Сегодня наука оперирует уже статистикой

• Практически в 100% случаев у
однояйцевых близнецов совпадают
цвет глаз и кожи, форма волос, бровей,
носа, губ.
• У 97% совпадают умственные качества.
• У 92% - отпечатки пальцев.
• У близнецов сходны и образ жизни, и
профессии, и увлечения.

15. 1. Что представляет собой «близнецовый метод»

• Основан на сравнении качеств монозиготных близнецов,
имеющих идентичный генный набор, и дизиготных,
имеющих в среднем 50 % одинаковых генов.
• Признаки, вариативность которых существенно
определяется наследственностью, должны быть более
схожими у монозиготных, чем у дизиготных, близнецов.
Предпосылкой выступает суждение, что средовое влияния,
оказываемое на близнецов, может быть примерно
равным. При контролировании данного свойства
генотипом сходство монозиготных близнецов должно быть
большим, чем сходство дизиготных близнецов.

16. 2. Метод «контрольного близнеца»

• В научной литературе описано около 130 пар монозиготных близнецов,
живших и развивавшихся раздельно. Анализ их внутрипарного сходства и
различия весьма показателен, так как параметры сходства, вероятно,
должны однозначно свидетельствовать о наследуемости изучаемого
признака. Однако анализ семей разлученных близнецов, поведение которых
было по некоторым параметрам сходным, показал, что в подавляющем
большинстве эти пары попадали в мало различавшуюся среду. Таким
образом, сходство психологических признаков могло иметь и
негенетическое происхождение.
Метод контрольного близнеца (или контроля по партнеру) сводится к
тому, что один из близнецов подвергался внешним воздействиям
(например, обучению), результаты которых должны свидетельствовать о
степени его восприимчивости к влияниям среды.
При использовании метода близнецовой пары главное внимание
уделяется анализу специфики взаимоотношений между близнецами.

17. 3. Классический близнецовый метод.

• В этом случае используется такая схема
эксперимента, при которой выраженность
исследуемого признака сопоставляется в парах МЗ и
ДЗ близнецов и оценивается уровень внутрипарного
сходства партнеров.

18. 4. Метод близнецовых семей.

• Является сочетанием семейного и близнецового
метода. При этом исследуются члены семей
взрослых близнецовых пар. Дети МЗ близнецов по
генетической конституции являются как бы детьми
одного человека. Метод широко используется при
изучении наследственных причин ряда заболеваний.

19. 5. Исследование близнецов как пары.

• Предполагает исследование специфических
близнецовых эффектов и особенностей
внутрипарных отношений. Используется как
вспомогательный метод для проверки
справедливости гипотезы о равенстве средовых
условий для партнеров МЗ и ДЗ пар.

20. 6. Сопоставление близнецов с не близнецами.

• Также вспомогательный метод, позволяющий
оценить существенность разницы между близнецами
и не близнецами. Если разница между близнецами и
остальными людьми не является значимой, то
близнецы и остальные люди относятся к одной
генеральной выборке и, следовательно, результаты
близнецовых исследований можно распространять
на всю популяцию.

21. Конкордантность. Дискордантность

•Конкордантность — наличие определённого
признака у обоих близнецов, или среди группы
людей. Конкордантностью также называется
вероятность того, что оба близнеца будут иметь
определённый признак, при условии, что его
имеет один из них.
•Дискордантность - несходство близнецов в
отношении анализируемого признака.

22.

Коэффициент наследственности (формула Хольцингера):
МБ - ДБ
Н =
Х 100%
100 - ДБ
• Е = 100 – Н
• Е – влияние среды
• Н – коэффициент наследуемости
• МБ – конкордантность монозиготные близнецы
• ДБ – конкордантность дизиготные близнецы
• Если Н = 70% и выше – признак наследственный
• Н = 40-70% - имеют роль и наследственность и среда
• Н = меньше 40% - в основном имеют место факторы среды

23. Таблица конкордантности

Сахарный диабет
65
18
Эпилепсия
67
3
Расщелина неба
33
5
Ревматизм
47
17
Корь
98
94
Туберкулёз
67
23

24. Таблица дискордантности

Цвет глаз
0,5
72
Форма ушей
2,0
80
Цвет волос
3,0
77
Цвет кожи
0,0
55
Форма волос
0,0
21
Форма губ
0,0
35

25. Классификации мутаций

По месту возникновения:
-генеративные (возникают в половых клетках. Они не влияют на признаки данного организма, а
проявляются только в следующем поколении);
-соматические (возникают в соматических клетках. Проявляются у данного организма и не
передаются потомству при половом размножении. Сохранить соматические мутации можно только
путем бесполого размножения).
По адаптивному значению:
-полезные (повышают жизнеспособность особей);
-нейтральные (не влияют на жизнеспособность особей);
-вредные (подразделяются на летальные – вызывающие гибель особей и полулетальные – снижают
жизнеспособность особей).
По характеру проявления:
-рецессивные (большинство мутаций. Они не проявляются у гетерозигот, поэтому
длительное время сохраняются в популяции и образуют резерв наследственной
изменчивости);
-доминантные (встречаются реже рецессивных. Могут делать обладателей этих мутаций
нежизнеспособными и вызывать их гибель).

26. Классификации мутаций

По степени фенотипического проявления:
- крупные (хорошо заметные, сильно изменяющие фенотип);
- малые (практически не дающие фенотипического проявления).
По изменению состояния гена:
- прямые (переход гена от дикого типа к новому состоянию);
- обратные (переход гена от мутантного состояния к дикому типу);
По характеру появления:
- спонтанные (возникают естественным путем под влиянием факторов среды
обитания);
- индуцированные (искусственно вызванные действием мутагенных факторов).
По характеру изменения генотипа:
- генные;
- геномные;
- хромосомные

27.

По уровню поражения наследственного
аппарата
Хромосомные
аберрации
По аутосомам
Без сдвига
рамки
считывания
Со сдвигом
рамки
считывания
Гетероплоидии
Внутрихромосомные
Полиплоидии
Моносомии
Выпадение
нуклеотида(ов)
Трисомии
Дефишенси
Делеции
Транзиции
Реципрокные
Интерстициальные
Трансверсии
Добавление
нуклеотида(ов)
Нулисомии
Межхромосомные
Дупликации
Полисомии
Инверсии
Нереципрокные
Робертсоновские
Транслокации
Геномные
Генные
По половым
хромосомам

28. Генные мутации - изменение структуры молекулы ДНК на участке гена, кодирующего структуру определенной молекулы белка

без сдвига рамки считывания
Транзиции
замена азотистого основания в
молекуле ДНК: одно пуриновое основание
заменяется на другое пуриновое, или
наоборот, одно пиримидиновое основание на
другое пиримидиновое.
со сдвигом рамки считывания
Инсерции
– вставки нуклеотида (ов)
Эксцизии
– потери нуклеотида (ов)
Трансверсии
замена азотистого основания в
молекуле ДНК: пуриновое основание
заменяется пиримидиновым или
пиримидиновое основание — пуриновым
Самиссенс – полипептид не изменяется
Миссенс – изменяется полипептид
Нонсенс-мутации –особая группа точечных мутаций,
которые приводят к замене смыслового кодона стоп-кодоном.

29.

Генные мутации лежат в основе развития генных болезней,
связанных чаще всего с нарушением обмена веществ.
К таким болезням относятся:
• Серповидно-клеточная анемия;
• Фенилкетонурия;
• Галактоземия;
• Альбинизм
• Оксалурия
• Уратурия
• Цистинурия
• Фруктоземия и др.
Диагностика генных болезней:
-Биохимический анализ
-Методы молекулярной диагностики

30. Геномные мутации

Геномные мутации - мутации, в результате которых происходит изменение
числа хромосом. Выделяют полиплоидии и анеуплоидии.
Полиплоидии - изменение числа хромосом, равное гаплоидному.
Анеуплоидии (гетероплоидии)- изменение числа хромосом, не равное
гаплоидному.
-
-
Среди анеуплоидий чаще всего у человека наблюдаются:
трисомии (увеличение количества хромосом на одну: 2n+1),
например, синдром Дауна, т.е. трисомия по 21-й паре хромосом;
моносомии (отсутствие одной хромосомы: 2n-1), например, синдром
Шерешевского-Тернера, т.е.
моносомия по Х-хромосоме.

31.

Хромосомные мутации (аберрации)
Хромосомные мутации - мутации, в результате которых происходит
изменение структуры хромосом.

32. Внутрихромосомные аберрации

1. Делеции - это утрата части хромосомного материала.
а) Дефишенси (концевая, терминальная делеция) — утрата концевого участка хромосомы.
б) Интерстициальные делеции - утрата внутреннего участка хромосомы, не затрагивающая теломеру.

33. Внутрихромосомные аберрации

2.
Дупликации - (лат. duplicatio — удвоение) — разновидность хромосомных перестроек, при
которой участок хромосомы оказывается удвоенным.
3.
Инверсии - хромосомные перестройки, при которых происходит поворот участка хромосомы
на 180°.

34. Межхромосомные аберрации

Транслокации - хромосомные мутации, при которых происходит перенос участка хромосомы на
негомологичную хромосому. Выделяют:
а) реципрокные транслокации, при которых происходит взаимный обмен участками между хромосомами.
б) нереципрокные транслокации – фрагмент одной из хромосом
переносится на другую.
в) Робертсоновские транслокации - хромосомная перестройка, при которой происходит слияние двух
акроцентрических хромосом с образованием одной метацентрической или субметацентрической. хромосомы.

35.

Что такое генетический груз?
Генетический груз - совокупность особей популяции, уменьшающих её приспособленность к конкретной среде обитания.
Используется для обозначения суммы
неблагоприятных летальных и сублетальных мутаций в генофонде популяции.
Эта концепция была предложена английским популяционным генетиком
Джоном Холдейном в 1937 году. А термин «Генетический груз» ввёл американский
биолог и генетик Герман Джозеф Мёллер в 1950 году.
Джон Холдейн
Г.Дж.Мёллер

36.

3 типа генетического груза
Мутационный
Сегрегационный
Субституционный

37.

Мутационный генетический груз постоянно присутствует
в популяциях всех видов организмов и представлен аллелями генов и хромосомными перестройками, которые снижают жизнеспособность и/или плодовитость
особей и возникают в результате повторных мутаций. Такие мутации снижают приспособленность особей уже при
наличии у них одного мутантного в гетерозиготном состоянии аллеля. Это побочный продукт мутационного
процесса, который, как правило порождает вредные
мутации. Они должны быть удалены стабилизирующим
отбором.

38.

Сегрегационный генетический груз также представлен аллелями генов и хромосомными перестройками,
но их неблагоприятный эффект проявляется только
при наличии двух вредных в гомозиготном состоянии аллелей. Сегрегационный генетический груз отсутствует в популяциях гаплоидных организмов.
Существует в популяциях, которые используют
превосходство гетерозигот, выщепляются гомозиготы
– это плата за дизруптивный отбор.

39.

Субституционный генетический груз возникает
при изменении условий существования популяции, когда особи определённого генотипа становятся менее приспособленными к новой среде.
Возникает в популяциях, когда происходит
замещение
старого
аллеля
новым,
превосходящим его аллелем Соответствует
движущей форме естественного отбора и
переходному полиморфизму.

40.

41.

Генетический груз в популяциях людей
Впервые генетический груз в популяции человека был
определен в 1956году в Северном полушарии и составил
4%. Т.е. 4% детей рождались с наследственной патологией.
При этом за последующие годы было выброшено более
миллиона химический соединений в биосферу (более 6000
ежегодно). Ежедневно – 63000 химических соединений.
Растет влияние источников радиоактивного излучения.
Структура ДНК нарушается.
3% детей в США страдают от врожденной умственной
отсталости (даже не обучаются в средней школе).

42. Динамика генетического груза у человека заключается в том, что с развитием медицины и улучшением условий жизни многие вредные

мутации могут
накапливаться, так как они перестают быть смертельными или критически
неблагоприятными для выживания.
• Некоторые показатели динамики генетического груза у человека:
• 0,5–1% — доля новорождённых с хромосомными болезнями, вызванными геномными и
хромосомными мутациями.
• 0,5–1% — дети с заболеваниями или аномалиями, детерминированными мутациями
генов.
• Более 2,5% — дети с врождёнными генетически обусловленными пороками развития
(заячья губа, волчья пасть, врождённый вывих бедра, пороки сердца и сосудов и т.п.),
часть из которых выявляется не при рождении, а позже.
• 2% — люди, страдающие сложно наследуемыми психическими заболеваниями
(шизофрения, маниакально-депрессивный синдром и др.) и умственной отсталостью.
• 1% — люди, наследственность которых отягощена генетическими дефектами,
вызывающими хронические и дегенеративные заболевания (сахарный диабет,
эпилепсия, некоторые патологии щитовидной железы и обмена веществ).
• Величина генетического груза иногда значительно колеблется от популяции к популяции.
В небольших популяциях он может увеличиваться из-за инбридинга, но в крупных
популяциях с высоким генетическим разнообразием естественный отбор работает
эффективнее, что помогает уменьшить влияние генетического груза

43.

В популяциях человека высокая частота неблагоприятных аллелей, вызывающих наследственные заболевания, может быть следствием «эффекта основателя» – её высокой частоты в исходной небольшой группе людей, давших начало этой популяции.