Sissejuhatus Kõikidel loomaliikidel on kindel kromosoomiarv diploidne keharakkudes ja haploidne sugurakkudes. Normaalset haploidset kromosoomistikku või kõiki nendes kromosoomides paiknevaid geene, mis pärandatakse järglasele ühelt vanemalt, nimetatakse genoomiks. Genoommutatsioon (heteroploidsus) tähendab aga kromosoomide normaalse arvu muutumist, kusjuures geenide ja kromosoomide sisemine struktuur võib jääda muutumatuks või olla muutunud (geeni- ja kromosoommutatsioonide tõttu). Genoommutatsioonide jaotus Genoommutatsioonid jaotatakse kahte tüüpi: * euploidsus - haploidse kromosoomiarvu kordne suurenemine või vähenemine; * aneuploidsus - kromosoomiarvu suurenemine või vähenemine mõne kromosoomi võrra, mis pole haploidse arvu kordne. Nii euploidsus kui ka aneuploidsus võib põhjustada fenotüübi muutusi ja osa heteroploidsuse tüüpe omab evolutsioonilist tähtsust. Genoommutatsioonide tekkepõhjused Endomitoos (Endometrioos on haigus, mille puhul emakaõõnt voorderdavat
GENOOMMUTATSIOONID LP-I Sissejuhatus Kõikidelloomaliikidel on kindel kromosoomiarv. Kromosoomides paiknevaid geene, mis pärandatakse järglasele ühelt vanemalt nim genoomiks. Genoommutatsioon(heteroploidsus) tähendab kromosoomide normaalse arvu muutust. Genoommutatsioonide jaotus Euploidsus Haploidse kromosoomiarvu kordne suurenemine või vähenemine Aneuploidsus- kromosoomiarvu suurenemine või vähenemine mõne kromosoomi võrra, mis pole haploidse arvu kohane. (mõlemad võivad põhjustada fenotüübi muutusi) Arvu muutus 47, (+21.) Downi sündroom 47, (+13.) Patau sündroom 47, (+18.) Edwardsi sündroom 45, (XO) Turneri sündroom 47, (XXY) Klinefelteri sündroom 47, (XXX) sündroom
sagedust üle spontaanse mutabiilsuse taseme. Mutageenidega mõjustamisel saadud mutatsioone nim. indutseeritud mutatsioonideks, vastandatuna normaaltingimustes tekkivatele spontaansetele mutatsioonidele. Mutageenid võivad tõsta mutatsioonisagedust kuni sadu ja tuhandeid kordi. Tuntumad mutageenid on radioaktiivne, röntgen- ja UV-kiirgus, lämmastikaluste analoogid ja alküleerivad ühendid, mis võivad indutseerida nii geen- kui ka kromosoommutatsioone. Indutseeritud genoommutatsioonide põhjuseks on sageli käävimürgid, nt. kolhitsiin. Mutageenid võivad olla: a) füüsikalised (radioaktiivne kiirgus, UV-kiirgus, vibratsioon, müra) b) keemilised (ravimid, kemikaalid) c) bioloogilised (viirused, bakterid) Mutagenees on mutatsioonide tekke protsess,mis onn kas spontaanne või indutseeritud. Mutageneesi intensiivsus oleneb organismi geneetilistest omadustest (nt. DNA reparaaside aktiivsusest) või välistest teguritest (mutageenidest).
Geenmutatsioonid - väikesed muutused DNA primaarstruktuuris, mille tulemusena võivad tekkida uued alleelid Kromosoommutatsioonid - muutused kromosoomide pikkuses ja/või struktuuris Geenmutatsioonid - väikesed muutused DNA primaarstruktuuris, mille tulemusena võivad tekkida uued alleelid Pärilikud haigused Geenihaigused Kromosoomhaigused (geenmutatsioonide tagajärjel) (kromosoom- ja genoommutatsioonide tagajärjel) · Huntingtoni tantstõbi · Down'i sündroom · Marfani sündroom · Kassikisa sündroom · kurttummus · Klinefelteri sündroom · hemofiilia ·
jagatakse mutatsioonid järgnevalt: · Geenmutatsioonid - väikesed muutused DNA primaarstruktuuris, mille tulemusena võivad tekkida uued alleelid · Kromosoommutatsioonid - muutused kromosoomide pikkuses ja/või struktuuris · Genoommutatsioonid - muutused homoloogiliste kromosoomide arvu kordsuses Pärilikud haigused Kromosoomhaigused Geenihaigused (kromosoom- ja genoommutatsioonide (geenmutatsioonide tagajärjel) tagajärjel) · Huntingtoni tantstõbi · Down'i sündroom · Marfani sündroom · Kassikisa sündroom · kurttummus · Klinefelteri sündroom · hemofiilia · Turneri sündroom · soomustõbi Sh päriliku eelsoodumusega: · suhkruhaigus · reuma · lühinägelikkus · skisofreenia Downi sündroom
2 Pärilikud haigused · Geenihaigused (geenmutatsioonide tagajärjel) · Huntingtoni tantstõbi · Marfani sündroom · Hemofiilia · Soomustõbi · Kurttummus Sh päriliku eelsoodumusega: · Lühinägelikkus · Reuma · Skisofreenia · Suhkruhaigus · Kromosoomihaigused (kromosoom ja genoommutatsioonide tagajärjel) · Down'i sündroom · Klinefelteri sündroom · Turneri sündroom · Kassikisa sündroom Näited mõndadest pärilikkudest haigustest . Down'i sündroom e. Mongoloidne idiotism ehk 21-trisoomia Põhjus : Liigne 47'es kromosoom (21.kromosoom on kolmekordne) Esinemissagedus: 1:1800 (kõige sagedasem kromosoomhaigus) . See ei sõltu riigist ega piirkonnast, kuid suuresti ema vanusest
Evolutsiooni tegurid: 1. Mutagenees (mutatsioonid) 2. Kombinatiivne muutlikus 3. Geenivool (geenisiire) rändamine 4. Geenitriiv juhuslik kõikumine 5. Looduslik valik 1. Geenmutatsioonid tekitavad uusi allele ja mõnikord ka uusi gene. Äädikkärbsetel geenmutatsioonid avalduvad mõnedes tunnustes: tiivad, kehavärvus, silmavärvus, peakuju .Kromosoommutatsioonid põhjustavad muutusi geenide paiknemises ja kordsuses. Genoommutatsioonide tagajärjel muutub kromosoomide arv. Mutatsioonid 2.Alleelide kombineerumine sugulisel paljunemisel · Meiosis - kromosoomide ristsiire · Viljastumisel - alleelide kombineerumine 3.Geenivool - erinevate populatsioonide isendite ristumine. Populatsiooni geenifondi võivad sattuda uued, varem seal puudunud alleelid. - migratsioon( tuul, tolmlejad, putukad, loomade ränded jm.)
jäävad põlvkonniti muutumatuks. Aga see kehtib ainult järgmistel tingimustel: populatsioon on väga suur, ristumised on vabad, mutagenees puudub, populatsioon on isoleeritud, puudub looduslik valik. Selline populatsioon ei evolutsioneeru, ta säilib sellisena igavesti, kuid sellist pole olemas. Geneetilise muutlikkuse allikad-mutatsioonid-geenmutatsioonid tekitavad uusi alleele ja mõnikord ka uusi geene. Kromosoommutatsioonid põhjustavad muutusi geenide paiknemises ja kordsuses. Genoommutatsioonide tagajärjel muutub krom ja nendes asutvate geenide kordsus. Mutatsioon on harulda,e sageli ei avaldu fenotüübis. Kui avaldub, siis on kas kasulik, kahjulik või neutraalne. Geenivool-Teises populatsioonis tekkinud mutatsioonid siirduvad vaadeldavasse populatsiooni. Sisseränne põhjustab olemasolevate alleelide sagedust. Selle peamisteks tagajärgedeks on soodsate alleelide levimine üle liigi ja populatsioonide geneetiline ühtlustumine.
Polügeenseid geenhaigusi on teada mitusada, neist mõnd põeb 10-15% inimestest. Enamiku polügeensete haiguste (suhkrutõbi, lühinägelikkus,reuma, skisofreenia) avaldumist mõjutavad keskkonnariskitegurid, seega on tegemist haiguste päriliku soodumisega. Geenhaigusteks on nt: *Huntingtoni tantsutõbi *Marfani sündroom *kurttummus *hemofiilia *soomustõbi Sh päriliku eelsoodumusega: *suhkruhaigus *reuma *lühinägelikkus *skisofreenia 2)Kromosoomhaigused (kromosoom- ja genoommutatsioonide tagajärjel). Kromosoomhaigusi põhjustab kromosoomide ehituse või arvu muutus, neid haigusi on kirjeldatud umbes30 ja neid leidub rohkem kui 0,5% vastsündinuil. Peaaegu kõik kromosoomhaigused põhjustavad kas varast surma või sigimatust, seepärast on neid haigusi harva üksikjuhuna, korduda võivad need haigused suguvõsas. Kromosoomhaige lapse sünni tõenäosus suureneb vananedes, eriti pärast 38.eluaastat. Kromosoomhaigusteks on nt: *Down'i sündroom *Kassikisa sündroom
(Vahel võib üle kanduda kromosoom tervikuna) c) isokromosoomid kromosoomide lahknemine toimub vales tasapinnas. Genoommutatsioonid : ü mutatsioonid, mille käigus muutub kromosoomide arv. a) suureneb kõigi kromosoomide arv. b) väheneb kõigi kromosoomide arv. c) Suureneb ühe kromosoomi arv(võrreldes normaalsega) d) Väheneb ühe kromosoomi arv ü Imetajatel on levinud genoommutatsioonid, mis muudavad sugukromosoomide arvu. Genoommutatsioonide tekkepõhjused: 1. endomitoos DNA kahekordistub, aga raku jagunemist ei toimu. 2. Viljastumisel osaleb diploidne sugurakk areneva organismi ploidsus on suurenenud. 3. Hübridiseeruvad erineva kromosoomide arvuga vanemad. Organismide kaitsevõimalused mutatsioonide kahjuliku mõju eest: 1. reparatsioon DNA vigade leidmine ja kõrvaldamine 2. diploidsus geenialleelid on keharakkudes kahes korduses 3. regulaatorgeenide mõju ei luba mutanteerunud alleele avalduma. 4
5 Kromosoomide arvu mitmekordistumist nimetatakse polüploidsuseks. Selle nähtuse käigus ei lahkne mitoosi käigus kromosoomid poolustele, vaid jäävad samasse tuuma edasi. Kui see protsess leiab aset meioosis, siis tekivad diploidsed sugurakud. Viljastumisel normaalse haploidse sugurakuga tekib triploidne sügoot. Juhul, kui mõlemad sugurakud on diploidsed, tekib tetraploidne sügoot. Polüploidsus on levinud kõrge viljakusega taimesortide aretamisel. Polüploidsus kuulub genoommutatsioonide hulka. Veel iseloomustab genoommutatsioone kromosoomide arvu muutus. Kui muutused tulevad esile ka keharakkudes, nimetatakse seda somaatilisteks mutatsioonideks. (Poljanski 1987). Joonis 1. Kromosoomutatsioonid. 6 Mutatsioonide esinemine ja põhjused Mutatsioonid tekivad sugurakkude kromosoomides paiknevates geenides. Kuna enamik mutatsioone on retsessiivsed, siis on väga raske kõiki mutatsioone kokku lugeda. Enamus
2. Tooge fenotüübilise muutlikkuse näiteid. Isenditel on vaid neile omased tunnusemuutused (värvus, kasv, väärarengud). 3. Milliseid organisme nimetatakse mutantideks? Isend, kellel esineb mutatsioon. 4. Mille poolest erinevad geenmutatsioonid kromosoommutatsioonidest? Geenmutatsioonid on väikesed muutused DNA primaarstruktuuris, kromosoommutatsioonid seisnevad aga kromosoomide pikkuse ja struktuuri muutustes. 5. Kirjeldage genoommutatsioonide tekkepõhjusi. Seisnevad homoloogiliste kromosoomide arvu kordsuse muutustes. Tekkepõhjusteks võivad olla häired meioosis (kromosoomide mittelahknemine nt). 6. Mille poolest erinevad indutseeritud mutatsioonid spontaansetest? Organismi normaalses elukeskkonnas „iseeneslikult“ tekkinud mutatsioone nimetatakse spontaanseteks, mis tekivad suhteliselt harva. Indutseeritud mutatsioonid on aga eksperimendi käigus esile
Populatsiooni geneetilise struktuuri püsiva suunaga muutusi nim. mikroevolutsiooniks. Geneetilise muutlikkuse allikad Populatsiooni geneetilise muutlikkuse esmaseks põhjuseks on mutatsioonid. Geenmutatsioonid tekitavad uusi alleele ja mõnikord ka uusi geene. Kromosoommutatsioonid põhjustavad muutusi geenie paiknemises ja kordsuses. See võib muuta geenide avaldumist ja ühtlasi põhjustada uute geenide teket (kordistunud geenid võivad eristuda erineva funktsiooniga geenideks). Genoommutatsioonide tagajärjel muutub kromosoomide ja nendes asuvate geenide kordsus ja sellega kaaasneb ka uute geenide eristumise võimalus. Kui mutatsioon avaldub, võib olla isendi eluvõime ja sigivuse suhtes kas kasulik, neutraalne või kahjulik. Kui mutatsioon ei põhjusta seda kandva indiviidi surma, siis kandub see ka põlvest põlve edasi ja moodustab koos teiste mutatsioonidega populatsiooni mutatsioonilise muutlikkuse kasvu.
võivad tekkida uued alleelid · Kromosoommutatsioonid - muutused kromosoomide pikkuses ja/või struktuuris · Genoommutatsioonid - muutused homoloogiliste kromosoomide arvu kordsuses Pärilikud haigused Geenihaigused Kromosoomhaigused (geenmutatsioonide tagajrjel) (kromosoom- ja genoommutatsioonide tagajrjel) Huntingtoni tantstõbi Down'i sündroom Marfani sündroom Kassikisa sündroom kurttummus Klinefelteri sündroom hemofiilia Turneri sündroom soomustõbi Sh päriliku eelsoodumusega: suhkruhaigus reuma lühinägelikkus skisofreenia
võivad tekkida uued alleelid Kromosoommutatsioonid - muutused kromosoomide pikkuses ja/või struktuuris Genoommutatsioonid - muutused homoloogiliste kromosoomide arvu kordsuses Pärilikud haigused Geenihaigused Kromosoomhaigused (geenmutatsioonide tagajrjel) (kromosoom- ja genoommutatsioonide tagajrjel) Huntingtoni tantstõbi Down'i sündroom Marfani sündroom Kassikisa sündroom kurttummus Klinefelteri sündroom hemofiilia Turneri sündroom soomustõbi 4
.................................................................9 Kromosoommutatsioonid :.................................................................................................................9 Kromosoommutatsioonid jagunevad :...............................................................................................9 Genoommutatsioonid :.......................................................................................................................9 Genoommutatsioonide tekkepõhjused :...........................................................................................10 Organismide kaitsevõimalused mutatsioonide kahjuliku mõju eest :..............................................10 Inimese mutatsioonid :.....................................................................................................................10 Inimese geenmutatsioonid jagunevad :..............................................................................
Füüsikalistest teguritest kiirgused lõhuvad pärilikke struktuure, keemilistest aga ühendid seostuvad pärilike struktuuridega või asendavad neid teatud osades. Kromosoommutatsiooni kompenseerida on väga raske. GENOOMMUTATSIOONID Genoommutatsioonid jagunevad: kromosoomide arv: a) suureneb b) väheneb Arvu muutus haarab: a) üksikut kromosoomid b) kõiki kromosoome Kõige vähemtõenäolisem on kõikide kromosoomide arvu vähenemine. Genoommutatsioonide tekke põhjused (valdavalt bioloogilised): 1. kromosoomide lahknemishäired sugurakkude meioosis, mille tulemusena munarakkudes on üks kromosoom kahes korduses 2. viljastumises osaleb diploidne sugurakk, järglasel suureneb kõikide kromosoomide arv 3. toimub DNA kahekordistumine, toimub kromosoomide lahknemine poolustele mitoosi anafaasis, kuid jääb ära raku jagunemine 4. ristuvad erinevate kromosoomide arvudega vanemorganismid ja nende järglased ehk
intensiivsust populatsioonides. Nendeks teguriteks on mutagenees, geenivool, geneetiline triiv ja looduslik valik. Esmane põhjus: mutatsioonid –geenmutatsioonid tekitavad uusi geene ja alleele. Kromosoommutatsioonid põhjustavad muutusi geenide paiknemises ja kordsuses – võib muuta geenide avaldumist ja ühtlasi põhjustada uute geenide teket (kordistunud geenid võivad eristuda erineva funktsiooniga geenideks). Genoommutatsioonide tagajärjel muutub kromosoomide ja nendes asuvate geenide kordsus ning sellega kaasneb ka uute geenide eristumise võimalus. Mutatsioon on kas neutraalne, kahjulik või kasulik. Kui pole dominantselt letaalne (surmav :D), siis pärandub ja moodustab teiste mutatsioonidega populatsiooni mutatsioonilise muutlikkuse varu . Kasulikke kõige vähem. Suhteline, olude muutudes võib kahjulik olla kasulik.
populatsioonides. Nendeks teguriteks on mutagenees, geenivool, geneetiline triiv ja looduslik valik. Esmane põhjus: mutatsioonid geenmutatsioonid tekitavad uusi geene ja alleele. Kromosoommutatsioonid põhjustavad muutusi geenide paiknemises ja kordsuses võib muuta geenide avaldumist ja ühtlasi põhjustada uute geenide teket (kordistunud geenid võivad eristuda erineva funktsiooniga geenideks). Genoommutatsioonide tagajärjel muutub kromosoomide ja nendes asuvate geenide kordsus ning sellega kaasneb ka uute geenide eristumise võimalus. Mutatsioon on kas neutraalne, kahjulik või kasulik. Kui pole dominantselt letaalne (surmav :D), siis pärandub ja moodustab teiste mutatsioonidega populatsiooni mutatsioonilise muutlikkuse varu. Kasulikke kõige vähem. Suhteline, olude muutudes võib kahjulik olla kasulik.
teise kromosoomiga. Genoommutatsioonid Need on muutused kromosoomide arvus. 1. arv suureneb a) üksiku kromosoomi arv b) kõigi kromosoomide tasandil - polüploidsus (3n, 4n jne) 2. arv väheneb a) üksiku kromosoomi tasandil (Turneri sündroomiga naised, kellel on ainult X kromosoom 1:2000 tüdrukust) b) kõigi kromosoomide tasandil (saame haploidse elujärgu) - kõrgemad organismid haploidsel tasandil eksisteerida ei saa. Genoommutatsioonide tekkepõhjused 1. Endomitoos - toimub DNA kahekordistumine, kuid ei järgne raku jagunemist. Eriti esineb taimedel. 2. Viljastamises osaleb diploidne sugurakk 2n + n = 3n (taimedel ja seentel üsna sage) 3. Viljastamises osaleb sugurakk, milles üks kromosoom on kahes korduses nt Downi sündroom, supermehe ja supernaise sündroomid. 4. Viljastumises osaleb sugurakk, milles ühte kromosoomi polegi 5
antibiootikumidele, piimasuhkru omastamisvõime säilimine) Näited: Pruun hambaemail (X) , kõrvade karvasus ( Y) , autosoomides:fenüülketonuuria, lühisõrmsus, ihtüoos. 2. Kromosoommutatsioonid 1. Kromosoomide pikkuses ja struktuuris toimuvad muutused:kromosoomilõik võib kaduda ehk deletsioon või mitmekordistuda ehk duplikatsioon. Näited: kassikisa sündroom 3. Genoommutatsioonid kromosoomide arvu muutus. Genoommutatsioonide põhjused: · Viljastumisel osaleb sugurakk, milles on muutunud arv kromosoome. · Munarakk viljastatakse korraga 2 või enama spermiga. · Indutseeritud kunstlikult esile kutsustud selektsioon. Uute mikroobitüvede saamine, sordiaretus jm. Sugurakkudes tekkinud mutatsioonid generatiivsed mutatsioonid.Päranduvad järglastele sugulisel paljunemisel. Keharakkudes tekkinud mutatsioonid somaatilised mutatsioonid. Kanduvad järglastele vegetatiivsel
Geenmutatsioonide mõju tunnustele : __________________________ 67 Geenmutatsioonide mõju kahjulikkuse ja kasulikkuse tasandil : ______ 67 Geenmutatsioonid jagunevad :________________________________ 67 Kromosoommutatsioonid : ___________________________________ 67 Kromosoommutatsioonid jagunevad : __________________________ 68 Genoommutatsioonid : ______________________________________ 68 Genoommutatsioonide tekkepõhjused : _________________________ 68 Organismide kaitsevõimalused mutatsioonide kahjuliku mõju eest : ___ 68 Inimese mutatsioonid : ______________________________________ 69 Inimese geenmutatsioonid jagunevad : _________________________ 70 Suguliitelised geenmutatsioonid :______________________________ 70 Kombinatiivne muutlikkus :___________________________________ 71 Modifikatsiooniline e
kromosoommutatsioon haarab korraga paljusid geene). Genoommutatsioonid muutused kromosoomide arvus. 1) muutus haarab kõiki kromosoome: a) kõikide kromosoomide arv suureneb, b) kõikide kromosoomide arv väheneb (erinevad polüploidsus variandid taimedel nt 4n -> 2n) 2) muutus haarab ühte kromosoomi: a) ühe kromosoomi arv suureneb, b) ühe kromosoomi arv väheneb omane kõigile organismidele ka inimesele. Genoommutatsioonide tekkevõimalused: 1) viljastumises osaleb diploidne sugurakk. 2) Tänu meioosi häirele osaleb viljastumses sugurakk, milles mingi kromosoom on kahes korduses Downi sündroomi teke. 3) Enne raku jagunemist on tekkinud kahekromatiidilised kromosoomid kuid nende lahknemist anafaasis poolustele ei toimu või rakujagunemine jääb ära endomitoos. 4) Toimub hübridiseerumine vanemate sugurakkudes on erinev arv kromosoome.
kromosoomide struktuur ning arv; II võib muutuda olemasolevate alleelide ja seega genotüüpide sagedus. Populatsiooni geneetilise struktuuri püsiva suunaga muutusi nimetatakse mikroevolutsiooniks. Geneetilise muutlikkuse allikad. Populatsiooni geneetilise muutlikkuse esmaseks põhjuseks on mutatsioonid. Geenmutatsioonid tekitavad uusi alleele ja vahel ka geene. Kromosoommutatsioonid põhjustavad muututusi geenide paiknemises ja kordsuses- muudab geenide avaldumist ja uued geenid. Genoommutatsioonide tagajärjel muutub kromosoomide ja nendes asuvate geenide kordsus ning sellega kaasneb ka uute geenide eristumise võimalus. Kasulikud mutatsioonid on nt keskkonda sobiv värvus, vastupidavus haigustele või ebasoodsale temperatuurile, resistentsus antibiootikumidele. Geenivool- ehk geenisiire, teisest 70 populatsioonist tulevad geenid (isendi) ja ristuvad selle populatsiooni omadega. Tagajärjeks
annaabi.ee 
