Презентация: Хромосомные перестройки и их значение.

3. В 1901-1903 гг. Э. Вильсон и В. Сеттон в США и Т.
Бовери в Германии пришли к заключению, что
именно хромосомы являются материальными
носителями факторов наследственности,
открытых Менделем и позднее названных
генами.
Первые описания хромосом появились в статьях и
книгах разных авторов в 70-х годах XIX века, и
приоритет открытия хромосом отдают разным
людям.

4. В 1916 г. В.Робертсон (Великобритания),
цитологически, обнаружил у насекомых
частный тип транслокаций хромосом,
названный его именем. Аналогичные
транслокации были выявлены позднее у
растений и млекопитающих. При анализе
генетических карт хромосом дрозофилы К.
Бриджесом в 1917-23 гг. были обнаружены другие
типы транслокаций и делеции хромосом, а в
1926 г. А.Стертевантом (США) —инверсии

5. Идентификация и картирование хромосом
Впервые идентификацию хромосом растений
на тотальных цитологических препаратах
клеток кукурузы (сохраняющих целостность
хромосом) провела в 1929 Б. Мак-Клинток.
С 1930-х гг. тотальные препараты хромосом
стали широко использоваться для
исследования кариотипов и, особенно,
хромосомных перестроек у растений и
животных.

6. Идиограмма кариотипа человека (46,XY)

7. В 1935 К. Бриджес создал
первую цитологическую карту
политенных хромосом
дрозофилы, содержащую
нумерацию всех хромомер
(дисков).

9. Использование политенных хромосом в генетическом
анализе
Гетерозиготные инверсии очень
хорошо видны в политенных
хромосомах

10. Дифференциальное окрашивание
хромосом, различные методики
которого были разработаны в начале
70-х годов XX века,
снабдило цитогенетиков мощнейшим
инструментом для идентификации
как индивидуальных хромосом в
целом, так и их частей, облегчив тем
самым процедуру анализа генома.

11. Homo sapiens
G-окраска R-окраска

12. В 1970-х гг. в практику
цитогенетики вошел метод
определения локализации
генов в хромосомах с помощью
РНК-ДНК и ДНК-ДНК
«гибридизации» in situ.

14. ОРГАНИЗАЦИЯ
ХРОМОСОМ

15. Упаковка ДНК в ядре

19. Классификация по положению центромеры

20. Хромосомные перестройки

21. Хромосомные мутации — это изменения в структуре
хромосом в процессе клеточного деления. Они
нарушают существующие группы сцепления генов
или приводящие к возникновению новых групп
сцепления .

22. Различают внутрихромосомные,
межхромосомные и изохромосомные аберрации.
Внутрихромосомные аберрации — аберрации в
пределах одной хромосомы. К ним относятся
делеции, инверсии и дупликации.
Межхромосомные аберрации — обмен
фрагментами между негомологичными
хромосомами.
Изохромосомные аберрации — образование
одинаковых, но зеркальных фрагментов двух
разных хромосом, содержащих одни и те же наборы
генов.

23. нехватка, или дефишенси, — потеря концевых
участков хромосомы;
делеция — выпадение участка хромосомы в средней
ее части;
дупликация — двух- или многократное повторение
генов, локализованных в определенном участке
хромосомы;
инверсия — поворот участка хромосомы на 180°, в
результате чего в этом участке гены расположены в
последовательности, обратной по сравнению с
обычной;

25. Делеции: Различают терминальные (утрата
концевого участка хромосомы) и интеркалярные
(утрата участка на внутреннем участке хромосомы) .
Тандемные дупликации появляются в половых
клетках при мейозе в результате неравного
кроссинговера .

26. Инверсии: Различают перицентрические
(инвертированный фрагмент лежит по разные
стороны от центромеры) и парацентрические
(инвертированный фрагмент лежит по одну сторону от
центромеры).

28. транслокация — изменение положения какого-
либо участка хромосомы в хромосомном наборе.
дицентрические и кольцевые хромосомы.
изохромосомы, несущие два одинаковых плеча.

29. Транслокации: реципрокные транслокации (когда две
негомологичные хромосомы обмениваются
участками)

30. Робертсоновские транслокации, или центрические
слияния (при этом две негомологичные
акроцентрические хромосомы объединяются в одну с
утратой материала коротких плеч).

33. Изохромосомы состоят из двух копий одного плеча
хромосомы, соединенных центромерой таким образом,
что плечи образовавшейся хромосомы представляют
собой зеркальные «отражения» друг друга

34. Кольцевые хромосомы. Этот тип хромосомной
мутации возникает в том случае, когда разрывы
наблюдаются в обоих плечах какой-то хромосомы.
Ацентрические фрагменты при этом теряются, а
центральная часть хромосомы замыкается в кольцо.

35. Хромосомные перестройки и
картирование генов

36. МЕТОД ПЕРЕКРЫВАЮЩИХСЯ ДЕЛЕЦИЙ

37. Хромосомные перестройки и аномалии
развития.

38. Делеции
Если после образования делеции хромосома
сохранила центромеру, она аналогично другим хромосомам
передается при митозе, участки же без центромеры
элеминируются. Врождённые делеции у человека редко
захватывает протяженные участки хромосом, обычно такие
аберрации приводят к гибели эмбриона на ранних этапах
развития. Самым хорошо изученным заболеванием,
обусловленным достаточно крупной делецией,
является синдром кошачьего крика, описанный в 1963
году Жеромом Леженом. В его основе лежит делеция участка
короткого плеча 5 хромосомы. Для больных характерен ряд
отклонений от нормы: нарушение функций сердечно-
сосудистой, пищеварительной систем, недоразвитие гортани (с
характерным криком, напоминающим кошачье мяуканье),
общее отставание развития, умственная отсталость,
лунообразное лицо с широко расставленными глазами.
Синдром встречается у 1 новорожденного из 50000.

39. Современные методы выявления хромосомных нарушений,
прежде всего флуоресцентная гибридизация in situ позволили
установить связь между микроделециями хромосом и рядом
врождённых синдромов. Микроделециями, в частности,
обусловлены давно описанные синдром Прадера-
Вилли и синдром Ангельмана.
Больные с синдромами: Angelman (А-слева )
и Prader-Willi (P-W - справа). A- серьёзная
умственная отсталость, припадки,
нарушения речи, неуместный смех. P-W-
умственная отсталость, ожирение,
неразвитые половые железы, низкий рост

41. Дупликация
Пример дупликации — мутация Bar у Drosophila обнаруженная в 20-х годах
XX века Т. Морганом и А. Стёртевантом. Мутация обусловлена дупликацией
локуса 57.0 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. Обнаружены также самки
с трижды повторенным геном — double Bar (BD/B+).

43. В 1970 году Сусумо Оно в монографии «Эволюция путем
дупликации генов» разработал гипотезу об эволюционной
роли дупликаций, поставляющих новые гены, не затрагивая
при этом функций исходных генов. В пользу этой идеи
говорит близость ряда генов по нуклеотидному составу,
кодирующих разные продукты.
Это трипсин и химотрипсин, гемоглобин и миоглобин и ряд
других белков.
Среди гомеобокс-содержащих генов различаются два типа:
один тип представлен дисперсными, или одиночными
генами, тогда как другой –кластерными формами. В
последнем случае имеется ряд последовательно
расположенных Hox-генов, возникших в результате
дупликации исходного анцестрального гена.

45. Инверсии
У гетерозигот по инверсиям не происходит потери
генетического материала, поэтому инверсии, как правило, не
влияют на фенотип носителя. Однако, если у гетерозигот по
инверсиям (у организма, несущего как нормальную
хромосому, так и хромосому с инверсией) в
процессе гаметогенеза при мейозе происходит кроссинговер в
пределах инвертированного участка, то существует
вероятность формирования аномальных хромосом, что в
свою очередь может привести к частичной элиминации
половых клеток, а также формировании гамет с
несбалансированным генетическим материалом.

47. Транслокации
Реципрокные транслокации не сопровождаются утратой генетического
материала, их также называют сбалансированными транслокациями, они,
как правило, не проявляются фенотипически. Однако, у носителей
реципрокных транслокаций половина гамет несёт несбалансированный
генетический материал, что приводит к снижению фертильности,
повышенной вероятности спонтанных выкидышей и рождения детей с
врождёнными аномалиями.

48. Примером реципрокной транслокации может служить транслокация типа
«филадельфийская хромосома» между хромосомами 9 и 22. В 95 % случаев
именно эта мутация в гемопоэтических клетках-предшественниках является
причиной хронического миелобластного лейкоза.
В результате этой транслокации ген
ABL1 из хромосомы 9 объединяется с
геном BCR хромосомы 22.
Активность нового химерного белка
приводит к нечувствительности
клетки к воздействию факторов
роста и вызывает её безудержное
деление.

49. Роль хромосомных перестроек в эволюционном
процессе и видообразовании.
Мутационный процесс изменяет гены и порядок их
расположения в хромосомах и тем самым увеличивает
генетическое разнообразие популяций. Он создает
избыточные копии генов и тем самым открывает
возможность усложнения организмов. Мутации возникают
случайно и не направленно. Адаптивная ценность каждой
мутации не постоянна. Она определяется взаимодействием
мутантного аллеля с другими генами организма и с
условиями среды, в которой развивается и живет
мутантный организм.
Хромосомные перестройки играют определенную роль
в эволюционном процессе и видообразовании. в нарушении
фертильности, в онкологических и врождённых
наследственных заболеваниях человека.

50. Считают: Робертсоновские транслокации, возможно,
являются причиной различий между числом хромосом у
близкородственных видов. Показано, что два плеча 2-й
хромосомы человека соответствуют 12 и 13
хромосомам шимпанзе. Возможно, 2-я хромосома
образовалась в результате робертсоновской транслокации
двух хромосом обезьяноподобного предка человека. Таким
же образом объясняют тот факт, что различные
виды дрозофилы имеют от 3 до 6 хромосом.

52. Существует специальная наука –кариосистематика,
образовавшаяся на стыке систематики и цитологии.
Она исследует хромосомные наборы разных групп
организмов для выявления их родственных связей и
таксономического положения. Изучение хромосом,
позволило открыть, например, виды-двойники.
Оказалось, что в пределах вида чёрная крыса
(Rattusrattus), ранее считавшегося единым,
скрываются два вида-двойника: 38-хромосомный вид из
Европы и Западной Азии и 42-хромосомный вид из Юго-
Восточной Азии. Кариосистематика определила, что
домашняя овца произошла от азиатского муфлона
(Ovisorientalis), а домашняя лошадь от ныне
исчезнувшего тапана(Equuscaballusgmelini).

53. Пример варьирования кариотипа в пределах одного вида
(Варьирование числа хромосом –очень редкое исключение из общего правила его
постоянства!)
Sorex araneus

54. РАЗЛИЧИЕ 4-Х ВИДОВ МОШЕК ПО ИНВЕРСИЯМ В IIIL-ПЛЕЧЕ

56. Реконструкция филогении нескольких видов мошек
S. (N.) vernum комплекса на основе хромосомных перестроек.

57. Хромосомная филогения нескольких видов мошек
S.venustum/verecundum комплекса.

58. Гомозиготная инверсия IS 9-15
Гетерозиготная
инверсия IS 9-15
Хромосомные перестройки в популяционных
исследованиях

59. Гетерозиготная инверсия 12-15 внутри гомозиготной
инверсии IS 9-15

60. По сравнению с популяциями европейской
части России и Украины (Петрова, Чубарева,
Рива, 2007), армянская популяция S.(B.)
erythrocephalum цитогенетически менее
полиморфна. В ней обнаружено всего 6
инвертированных участков, что в 2-3 раза
меньше, чем на севере России и в 5 раз меньше,
чем в Самарской области и на Украине. Уровень
гетерозиготности и число гетерозиготных
инверсий на особь также значительно ниже
(84,4% против 88-100% и 1,38 против 3,2 /в
среднем/ соответственно).

61. Относительно низкое разнообразие
встреченных инверсий и более низкое число
гетерозиготных инверсий, приходящихся на
особь, свидетельствуют о краевом положении
популяции в ареале. В цитогенетическом плане
своеобразие популяции
характеризуетсяследующим:
1. высокой частотой гомозиготной инверсии IS 9-
15;
2. возникновении на её базе инверсии IS 9-15 hom
+ 12-15 het;
3. высокой частотой гомозиготной инверсии IIL
63-69a.

62. Хромосомные перестройки и реконструкция расселения видов.