МИКРОБИОЛОГИЯ 1-90. 1. Відмінності вірусів від інших мікроорганізмів Віруси мають такі відмінності
 Скачать 253.74 Kb.
|
|
48. Мутагени, особливості дії фізичних і хімічних мутагенів на живі організми. Мутагенна дія екзогенної ДНК. Антимутагени. Мутагени середовища. Мутагени в селекції мікроорганізмів, рослин, тварин. Хімічні мутагени можуть бути нормальними метаболітами клітиниñ аутомутагени, або потрапляти в організм(клітину) ззовніñ ксенобіотики. Хімічними мутагенами, які не взаємодіють з ДНК, є також інгібітори ферментів метаболізму нук-леїнових кислот і репарації. Фізичні мутагенні фактори представлені електромагнітним ви-промінюванням із довжиною хвилі менше300 нм і корпускулярни-ми випромінюваннями.Штучне порушення балансу нуклеїнових кислот в ядрі буде викликати нові біохімічні взаємовідношення між складовими чинниками як ядра в цілому, так і хромосом зокрема, що і приводитиме до виникнення нових змін». Це було геніальним передбаченням одного з найважливіших механізмів впливу екзогенних ДНК на спадковість — інформаційно-регуляторного, який набагато пізніше у різних редакціях пропонувався різними дослідниками. Саме регуляторний характер має мутація, отримана на дрозофілі М. Д. Тарнавським, і є найпершою серед мутацій, індукованих за допомогою е-ДНК.Антимутагени – речовини, які знижують частоту мутацій. Вони нейтралізують мутаген до його реакції з молекулою ДНК, або знімають пошкодження ДНК, які обумовлені мутагеном. Антимутагенну дію мають вітаміни, глутамін, серотонін, резерпін, а також деякі фізичні фактори (деннесвітло).У результаті забруднення навколишнього середовища продуктами радіоактивного розпаду відбувається накопичення радіонуклідів рослинами. Мутагени в навколишньому середовищі викликають збільшення частоти виникнення мутацій, що веде до зростання так званого генетичного вантажу, що виражається в збільшенні спадкової патології, а також частоти онкологічних захворювань. 49. Класифікація мутацій. Спонтанний мутаційний процес Індукований мутаційний процес. Захист спадковості живих організмів від мутагенного забруднення довкілля. Використання мутації в генетичному аналізі, біотехнології та селекції Мутації це незапрограмовані, випадкові та стабільні(такі, що за-лишаються"назавжди" та спадкуються) зміни в структурі ДНК, які з'являються або в результаті дії пошкоджуючих чинників, або як ре-зультат помилок систем реплікації, репарації чи рекомбінації.Індукований мутаційний процес - це виникнення спадкових змін під впливом направленої дії факторів зовнішнього і внутрішнього середовища. Виникнення мутацій без встановлених причин прийнято називати спонтанним мутаційним процесом. Відповідно, розрізняють точкові, хромосомні та геномні ,позитивні, негативні і нейтральні, ядерні і цитоплазматические. Індуковані мутації виникають при вплив на людини мутагенами –чинниками, що викликають мутації. Мутагени ж бувають трьох видів: . Фізичні ( радіація, електро – магнітне випромінювання, тиск, температура тощо.) . Хімічні (цитостатики, спирты,фенолы тощо.) . Біологічні ( бактерії і віруси ). Застосовуючи мутагени можна змінити генетичні властивості мікроорганізмів і отримати штами з цінними для промисловості властивостями. Наприклад, фермент ліпаза майже не синтезується грибом Aspergillus awamori на середовищі без індуктора, додавання жиру кашалота підсилює біосинтез ферменту в сотні разів. У сільськогосподарській практиці, отримані сомаклони картоплі сорту Зарево, що відрізняються високою врожайністю, підвищеною стійкістю до захворювань, більш високим вмістом в бульбах протеїну і крохмалю. 50. Класифікація генних мутацій, причини і механізми виникнення Поширення, практичне використання, вплив на життєдіяльність, відтворну функцію організмів. Генні мутації являють собою випадання конкретного гена або додавання. Клінічно вони проявляються ознаками порушень обміну речовин (метаболізму) в організмі. Відомі й інші типи генних мутацій. За 1.безмовні мутації: кодують ту ж амінокислоту; 2. миссенс-мутації: кодують іншу амінокислоту; 3. нонсенс-мутації: кодують код зупинки (стоп-кодон) трансляції білка. Молекулярні зміни, що зачіпають від одного до декількох нуклеотидів, розглядають як точкову мутацію. Принциповим і відмітним для генної мутації є те, що вона 1) призводить до зміни генетичної інформації, 2) може передаватися від покоління до покоління. Генні мутації, що виникають під час формування гамет,передаються всім клітинам нащадків і можуть впливати на подальшу долю виду. Соматичні генні мутації, що відбуваються в організмі, успадковуються тільки тими клітинами, які утворюються з мутант-ної клітини в результаті мітозу. Ефекти генних мутацій надзвичайно різноманітні. Велика частина генних мутацій не виявляється, оскільки вони рецесивні, протевідомий ряд випадків, коли зміна всього лише одного заснування в певному гені робить глибокий вплив на фенотип. Прикладом може служити серповидно-клітинна анемія - захворювання, що викликається у людини заміною підстави в одному з генів, відповідальних засинтез гемоглобіну. 51. Ефект положення гена. Гені мутації (гранзиції, трансвсрсії, місенс-, нонсенс- і сіменс- мутації, зміна рамки зчитування) механізм їх виникнення та різновиди аморфні гіпоморфні, неоморфні. Мутації ДНК, мітохондрій, пластид і плазмід. Генні мутації являють собою випадання конкретного гена або додавання. Ефект положення гена - відмінність в фенотипическом прояві гена, обумовлене зміною його положення в хромосомі по відношенню до інших генам, які виникають при хромосомних перебудовах або при рекомбінації. Транзиції – заміна пурину на пурин, або піримідину на піримідин.Трансверсія – заміна пурину на піримідин або піримідину на пурин.Завдяки виродженості генетичного коду є три генетичних наслідки точкових мутацій:збереження смислу кодона ( сіменс-мутація), зміна смислу нуклеотида, що призводитьдо заміни амінокислоти у відповідному місці поліпептидного ланцюга ( місенс-мутація), утворення безглуздого кодона з передчасною термінацією ( нонсенс мутація). Зсув рамки зчитування явлює собою делеції або вставкинуклеотидів, число яких не кратне трьом, повязане з триплетністю генетичного коду. Механізм виникнення геномних мутацій пов'язаний з патологією порушення нормального розбіжності хромосом в мейозі ,в результаті чого утворюються аномальні гамети , після запліднення яких виникають гетероплоідние зиготи.Аморфні мутації - - група мутацій за характером їх прояву в фенотипі. Неактивні щодо типового ефекту нормального аллеля. При гіперморфних генних мутаціях на відміну від гіпоморфних кількість біохімічного продукту, синтезованого під контролем даного гена, не зменшується, а збільшується. Неоморфние генні мутації характеризуються тим, що мутантний аллель визначає синтез в організмі біохімічного продукту, що відрізняється від продукту, специфічного для вихідного немутантів алелі і не взаємодіє з цим продуктом. Мутації в ДНК мітохондрій можуть викликати передаються по материнській лінії спадкові захворювання. Також є дані, що вказують на можливий внесок мутацій мітохондріальної ДНК в процес старіння і розвитку вікових патологій. 52. Роль репараційних систем клітини у мутаційному процесі. Можливі генетичні наслідки за руднення навколишнього середовища і завдання щодо цього біотехнологів. Оцінювання забрудненості середовища мутагенами за допомогою тест-систем. Репарація ДНК – фундаментальний матричний процес, який забезпечує стабільність генетичних структур у нормальній клітині і стабілізації ДНК при її пошкодженні випроміненням, хімічними мутагенами і канцерогенами, ДНК-тропними агентами.Ферментативна фоторепарація (фотореактивація). Виникає коли під дією УФ-опромінення між двома піримідиновими основами одної нитки ДНК (переважно Т-Т) утворюються хімічні зв’язки (виникають димери), які перешкоджають зчитуванню інформації.Темнова, або ексцизійна (вирізаюча) репарація відбувається в декілька етапів. Один із ферментів (ендонуклеаза) “впізнає” пошкоджену ділянку нитки ДНК, інший – екзонуклеаза, – “вирізає” пошкоджену ділянку, третій – ДНК-полімераза – сприяє синтезу фрагмента ДНК за типом комплементарності, четвертий – лігаза – “зшиває” кінці синтезованої ділянки з основною ниткою ДНК. Тестування проб з об`єктів середовища з застосуванням біологічних тест-систем, який називають оцінкою сумарної мутагенної активності (СМА), сумарної мутагенності (СМ), дозволяє, по-перше, оцінити істинну мутагенність забруднень об`єкта довкілля в цілому і; по-друге, якщо активність виявляється підвищенною - проводити подальше вивчення таких забруднень шляхом фракціювання з наступною оцінкою мутагенності окремих фракцій і хімічного аналізу, що, в кінцевому результаті, дозволить виявити окремі хімічні сполуки, які обумовлюють мутагенність всього комплексу забруднень. 53. Хромосомні мутації. Дуплікації, делеції та нестачі. Нерівний кросинговер дуплі кованих ділянок хромосом. Інверсії. Фрагментації. Реципрокні та робертсовські транс локації. Особливості мейозу у разі різних типів хромосомних перебудов. Хромосо́мні абера́ції — порушення структури хромосом, які відбуваються синхронно в обох хроматидах. Хромосомні перебудови носять, як правило, патологічний характер і нерідко призводять до загибелі організму.Делеція(нестача)— структурна мутація (хромосомна аберація), при якій вилучається частинахромосоми або послідовність ДНК.Інверсії — хромосомні аберації, пов'язані з поворотом окремих ділянок хромосоми на 180°.Відбуваються в результаті двох розривів в одній хромосомі. Дуплікація генів — структурна хромосомна мутація, будь-яке дублювання регіону ДНК, що містить ген.Реципрокна транслокація трапляється у випадку, коли хромосоми взаємно обмінюються фрагментами.Робертсонівська транслокація трапляється у випадку, коли одна хромосома приєднується до іншої.Але іноді спостерігається рекомбінація між гомологічними ділянками, які займають різне положення на хромосомі, унаслідок чого здійснюється обмін неоднаковими за довжиною ділянками (нерівний кросинговер). 54.Поліплоїдія в природі та в експерименті. Клсифікація поліплоїдів. Автополіплоїдія і алоплоїдія. Поліплоїдні ряди. Особливості мейозу в поліплоїдів. Успадкування у поліплоїдів. Анеуполіплоїдія. Моносомія, нулісомя та трисомія. Спадкові хвороби пов’язані зі зміною кількості хромосом. Поліплоїдія -, кратне збільшення числа хромосом в клітках рослин або тварин. П. широко поширена в світі рослин. Виникає внаслідок поділу хромосом, що не супроводиться поділом клітини; злиття соматичних клітин або їхніх ядер; утворення гамет чи спор з нередукованим числом хромосом внаслідок аномалії мейозу. Розрізняють автополіплоїдію — кратне збільшення числа хромосом одного і того ж вигляду, і аллополіплоїдію — кратне збільшення числа хромосом в гібридів при схрещуванні різних видів (міжвидова і міжродова гібридизація). поліплоїдні ряди, коли види одного роду або сімейства утворюють еуплоїдний ряд із збільшенням числа хромосом, кратним основному гаплоїдному . Кратне збільшення числа хромосом в клітках може виникати під дією високої або низької температури, іонізуючих випромінювань, хімічних речовин, а також в результаті зміни фізіологічного стану клітки. Механізм дії цих чинників зводиться до порушення розбіжності хромосом в мітозе або мейозі і утворенню кліток з кратно збільшеним числом хромосом в порівнянні з вихідною кліткою. З хімічних агентів, що викликають порушення правильної розбіжності хромосом, найбільш ефективний алкалоїд колхіцин, що перешкоджає утворенню ниток веретена ділення клітки . Поліплоїдія ускладнює успадкуванняознак і змінює характер розщеплення, внаслідок чого у нащадків гібридів переважають особини з домінантними ознаками. Анеуполіплоїдія – зміна каріотипу при якому число хромосом в клітинах не кратке галоїдному набору. Моносомія( н-1)- відсутність у хромосомному наборі диплоїдного організм однієї хромосоми. Нулісомія (2н-2) відсутність двох гомологічних хромосом. Трисомія(2н+1) наявність додаткової хромосоми. Хвороби:
55. Популяція в системі виду. Успадкування в популяції . Зако Гарді Вайнберга. Популяція — сукупність організмів одного виду, що займають обмежений ареал (територія поширення якогось об'єкта або явища), мають спільне походження за фенотипом та географічно ізольовані від інших популяцій даного виду, можуть вільно схрещуватися і дають плодюче потомство. Субпопуляція панміктична — частина популяції, в якої забезпечується вільне схрещування. Природна популяція- це мінімальна самовідвторна гупа особин одного виду що мешкає на певному просторі протягом еволюційно тривалого відрізку часу, утворює самостійнк генетичну систему й формує власну екологічну нішу. Генофод формується під впливом природних факторів. Штучна популяція це сукупність тварин однієї породи розведення якої відбувається в штучно створених умовах, а генофонд знаходиться під прямим котролем антропогенного відбору. Закон : стверджує що в багато чисельній популяції після одного покоління випадкових схрещувань у межах диалельного аутосомного локусу встановлюють рівноважні пропорціх між частотами аллей і частотами генотипів що описуються біноміальною функцією. ( p2:2hq:q2) 56.Динаміка популяцій.Фактори генетичної динаміки популяцій:мутаційний процес,відбір,дрейф генів,ізоляція,міграція.Типи відбору. При зменшенні чисельності популяції зменшуються і можливості обміну генетичною інформацією, що призводить до зниження життєздатності. Тому пізнання закономірностей динаміки чисельності популяцій має першочергове значення. У кожний конкретний момент будь-яка популяція складається з певної кількості особин, але ця величина досить динамічна. Генетичну рівновагу в популяціях порушують елементарні еволюційні фактори - мутаційний процес, міграція, популяційні хвилі, ізоляція, дрейф генів. У будь-якій популяції безперервно відбувається мутаційний процес, у результаті якого в її генофонд вносяться все нові й нові спадкові зміни. Мутації слугують важливим джерелом спадкових змін. Незважаючи на те, що частота спонтанного мутування одного окремого гена дуже мала, загальна кількість різних мутацій у зв'язку з величезним числом генів в організмі достатньо велика. Приро́дний відбір— виживання найбільш пристосованих у боротьбі за існування організмів, здатних залишити численне потомство.Стабілізуючий добір — знешкодження мутацій шляхом добору, удосконалення генотипу при сталому фенотипі та утворення резерву знешкоджених мутацій. Рушійний добір — розкриття резерву знешкоджених мутацій, добір знешкоджених мутацій, формування нового генотипу та фенотипу — формується нова норма реакції. Дизруптивний добір — розкриття резерву знешкоджених мутацій та їх добір для формування крайньої норми реакції — виникнення поліморфізму. Балансуючий відбір — форма відбору, в результаті дії якого підтримується, підвищується або регулюється генетична мінливість без виникнення нових морфофізіологічних адаптацій і нових життєвих форм.Генети́чний дрейф генів — зміна відносної частоти, з якою певний варіант гену (алель) знаходиться в популяції, що є наслідком того, що алелі у нащадків є випадковим набором алелей батьків та через вплив випадковості на виживання та розмноження. Ізоля́ція — це процес виникнення будь-яких бар'єрів, що порушують вільне схрещування та потік генів. Ізоляція є елементарним еволюційним фактором, який діє на мікроеволюційному рівні та приводить до видоутворення. Міграція - регулярне пересування популяції тварин, в ході якого особини з однієї області проживання переміщаються в іншу, але потім повертаються назад. Міграція в популяцію або з популяції може привести до значних змін в частотах алелей, так як при цьому змінюється пропорція членів популяції, несучи цей аллель. 57.Інгибридинг та аутбридинг,їх генетична суть.Інгибридинг у перехреснозапильних рослин та тваринництві.Інбредні лінії.Коефіцієнт інбридингу. Інбри́динг -близькоспоріднені схрещування, схрещування організмів, що мають спільних предків до 4-5 покоління. Спільність походження схрещується організмів збільшує ймовірність наявності у них одних і тих же алелей будь-яких генів, тому ймовірність появи гомозиготних організмів зростає з підвищенням ступеня споріднення.організмів. У самозапильних рослин (пшениця, ячмінь, цитрусові та ін.) інбридинг — повністю нормальне явище. Чисті лінії ( інбредні лінії)- чисті культури, штами і клони (у мікроорганізмів) - обмежена сукупність спадково однорідних організмів, які походять від одного спільного предка. Чисті лінії відіграють велику роль у різних галузях експериментальної медицини та біології. Коефіцієнт інбридингу може бути обчислений для окремої персони і є мірою ступеня редукції предків в родоводі конкретної особистості.За Пушом –Шапорушем поділяється на:тісний(25проц),близький(12,5-24,9),помірний(1,55-12,49),віддалений(0,4-1,54). 58.Гетерозис.Системи несумісності.Теорії(гіпотези) гетерозису.Практичне використання гетерозису. Гетерозис (гібридна сила) — явище, коли перше покоління гібридів, одержаних у результаті неспорідненого схрещування, має підвищену життєздатність, продуктивність, ріст, стійкість проти шкідників, хвороб тощо. Генетичні системи несумісності, контролюючі статевої процес у рослин, можуть знайти широке застосування для отримання гетерозисних насіння на всіх материнських і батьківських рослина х схрещується ліній, при створенні синтетичних популяцій, закладці плодових садів, лісових насаджень і ін. За гіпотезою домінування гетерозис обумовлений накопиченням і підсумовуванням дії корисних домінантних нёаллельних генів, наявних у кожного з батьків. За гіпотезою наддомінування внутрішньоалельні комплементарні взаємодії генів призводять до підвищеного розвитку ознаки. Гіпотеза генетичного балансу пояснює ефект гетерозису складною взаємодією неаллельньних генів зміною балансу генів при підвищенні гетерозиготности організмів. Останнім часом велике значення набуває біохімічна гіпотеза гетерозису, згідно з якою схрещування призводить до збільшення гетерозиготності по мутацій, що регулює синтез білка. Прояв гетерозису в цьому випадку відбувається за рахунок стимулювання біохімічних процесів в клітинах і тканинах гібридного організму. Жодна з перерахованих гіпотез не може вважатися єдино правильною. Ймовірно, кожен із зазначених генетичних механізмів відіграє певну роль у виникненні і прояві гетерозису, так як всі гіпотези повинні відповідати іншим, визначеними експериментальними даними і містять в собі елементи точного знання. |