153. Комплекс Гольжди. Строение. Функция. Комплекс Гольджи
 Скачать 0.78 Mb.
|
|
Множественный аллелизм. Генетические причины его возникновения. Приведите пример множественного аллелизма у человека. Множественный аллелизм — это существование в популяции более двух аллелей данного гена. В основе этой множественности лежат генные мутации, изменяющие последовательность азотистых оснований молекулы ДНК в участке, соответствующем данному гену. Обусловленность признака серий множественных аллелей не меняет соотношения фенотипов в гибридном потомстве. Во всех случаях в генотипе присутствует только одна пара аллелей, их взаимодействие и определяет развитие признака. Так, у человека известны четыре группы крови: А, В, АВ и 0. Если взять кровь от человека группы АВ или А или В и перелить другому человеку, имеющему кровь группы 0, то последний может погибнуть. Причина этого заключается в следующем. Эритроциты группы АВ содержат два антигена: группа А — антиген А, группа В — антиген В, группа 0 не содержит антигенов А и В. Сыворотка крови этих четырех групп различается следующим образом: группа 0 имеет два антитела, обозначаемые как а и Р; группа А содержит в сыворотке антитело р, группа В — антитело а, сыворотка группы АВ не имеет антител а и р. 256. Косвенная ДНК диагностика. Это метод ДНК-диагностики основанный на анализе сцепления с исследуемым геном определенного полиморфного локуса (маркера), с помощью которого можно производить маркировку как мутантиых, так и нормальных аллелей и проанализировать их передачу в поколениях. Для косвенной ДНК диагностики необходимо знать точную локализацию гена, т. е. ген должен быть достаточно точно картирован. Больше ничего знать не надо! Сущность заключается в анализе наследования полиморфных генетических маркеров сцепленных с геном болезни. 257. Митохондриальные заболевания. Особенности их наследования. Митохондриальные заболевания – это заболевания обусловленные мутациями кольцевых молекул митохондриальной ДНК (мтДНК). Наследование связано с исключительно материнским происхождением митохондрий и мтДНК во всех клетках организма. Заболевание передается от больной матери всем ее детям. Сыновья и дочери больной матери поражаются в равной степени. Передача болезни по мужской линии невозможна. 258. Половой хроматин. Лайонизация. Физиологический клеточный мозаицизм. Половой хроматин это инактивированная одна из половых хромосом во всех соматических клетках гомогаметного пола. У людей (у женщин) инактивируется одна из Х хромосом. Эта хромосома именуется тельцем Барра. Формирование полового хроматина у гомогаметного (женского) пола обеспечивает дозовую компенсацию генов в клетках гомогаметного пола, чтобы с двух половых хромосом (ХХ) не образовывалось вдвое больше РНК, чем в клетках гетерогаметного (мужского) пола. Лайонизация – процесс инактивации одной из двух Х-хромосом в клетках женского организма, с образованием неактивного гетерохроматина (полового хроматина). Этот процесс обеспечивает дозовую компенсацию генов в женских клетках, чтобы с двух Х-хромосом не образовывалось вдвое больше РНК, чем в клетках мужского организма, имеющих только одну Х-хромосому. Мозаицизм – существование в пределах одного организма генетически различающихся клеток. Может возникнуть в результате соматических мутаций, а также быть следствием кроссинговера, нарушения сегрегации хромосом в ходе митоза. Мутации отдельных генов могут локализоваться в отдельных клетках или группах клеток. Это состояние может влиять на любой тип клеток, в том числе: Клетки крови,Сперматозоиды,Клетки кожи Причины Мозаицизм вызван ошибкой в делении клеток в самом начале развития будущего ребенка. Примеры мозаичности включают в себя: Мозаика синдромаДауна, Мозаика синдрома Клайнфельтера,Мозаика синдрома Тернера. 259. Генные мутации. Механизмы их возникновения. Генные мутации или точковые мутации – это мутации, которые возникают в генах на уровне нуклеотидов, при этом изменяется структура гена, изменяется молекула мРНК, изменяется последовательность аминокислот в белке, в организме изменяется признак. Виды генных мутаций: - миссенс мутации – замена 1 нуклеотида в триплете на другой приведет к тому, что в полипептидную цепь белка будет включаться другая аминокислота, которой в норме не должно быть, а это приведет к тому, что изменятся свойства и функции белка. Пример: замена глутаминовой кислоты на валин в молекуле гемоглобина. ЦТТ – глутаминовая кислота, ЦАТ – валин Если такая мутация происходит в гене, который кодирует β цепь белка гемоглобина, то в β цепь вместо глютаминовой кислоты включается валин → в результате такой мутации изменяются свойства и функции белка гемоглобина и вместо нормального HbA появляется HbS, в результате у человека развивается серповидноклеточная анемия (форма эритроцитов изменяется). - нонсенс мутации – замена 1 нуклеотида в триплете на другой приведет к тому, что генетически значащий триплет превратится в стоп кодон, что приводит к обрыву синтеза полипептидной цепи белка. Пример: УАЦ – тирозин. УАА – стоп кодон. - мутации со сдвигом рамки считывания наследственной информации. Если в результате генной мутации у организма будет появляться новый признак (например, полидактилия), то они называются неоморфные. если в результате генной мутации организм утрачивает признак (например, при ФКУ исчезает фермент) то они называются аморфные. - сеймсенс мутации – замена нуклеотида в триплете приводит к появлению триплета-синонима, который кодирует тот же самый белок. Это связано с вырожденностью генетического кода. Например: ЦТТ – глютамин ЦТЦ – глютамин. Механизмы возникновения генных мутаций (замена, вставка, выпадение). ДНК состоит из 2-х полинуклеотидных цепей. Сначала изменение возникает в 1-й цепи ДНК – это полумутационное состояние или “первичное повреждение ДНК”. Каждую секунду в клетке имеет место 1 первичное повреждение ДНК. Когда повреждение переходит на вторую цепь ДНК то, говорят о том, что произошла фиксация мутации, то есть возникла “полная мутация”. Первичные повреждения ДНК возникают при нарушении механизмов репликации, транскрипции, кроссинговера 260. Закон гомологических рядов Н.И. Вавилова. Медицинское значение. Закон Н.И.Вавилова: ГЕНЕТИЧЕСКИ БЛИЗКИЕ РОДЫ И ВИДЫ ХАРАКТЕРИЗУЮТСЯ СХОДНЫМИ РЯДАМИ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ. Медицинское значение: Животных, у которых выявлены наследственные дефекты и ВП, присущие человеку, используют в качестве модели для изучения аналогичных дефектов у человека. Например, гемофилия выявлена также у мыши и кошки. 261. Модификационная изменчивость - это эволюционно закрепленные реакции организма, которые происходят под влиянием внешней среды без изменения генотипа. Такой тип изменчивости имеет две главные особенности. Во- первых, изменения затрагивают большинство или все особи в популяции и у всех них проявляются одинаково. Во-вторых, эти изменения обычно имеют приспособительный характер. Как правило, модификационные изменения не передаются следующему поколению Придел М.И. называют НОРМОЙ РЕАКЦИИ-норма реагирования на изменяющиеся условия внеш. среды (контролируется генотипом) 262. Цитоплазматический, или митохондриальный, тип наследования не связан с повреждением ядерной ДНК в хромосомах, он обусловлен мутациями кольцевых молекул ДНК, локализованных в митохондриях. Особенности данного типа наследования связаны с материнским происхождением митохондрий и митохондриальной ДНК во всех клетках организма. Заболевание передается от больной матери всем её детям, мужчины и женщины поражаются в равной степени. Передача болезни по мужской линии невозможна! 263. · В соматических клетках и зиготе находится диплоидный набор хромосом · В одинаковых локусах гомологичных хромосом находятся аллельные гены ( у гетерозигот в одной гомологичной хромосоме находится доминантный аллель , в другой - рецессивный ) · При гаметогенезе в мейозе гомологичные хромосомы расходятся по разным клеткам (гаметам) , в результате образуются два сорта гамет по данной аллельной паре(одни несут аллель А , другие - а) · При оплодотворении гаметы , несущие одинаковые или разные аллели , случайно сливаются друг с другом , принося в зиготу по одной хромосоме с одной аллелью (восстановление в зиготе парности гомологичных хромосом ) ; в силу статистической вероятности при достаточно большом числе гамет в потомстве будут 25% - АА , 50% - Аа , 25% - аа , т. е. соотношение 1АА : 2Аа : 1аа · Для расчёта сочетаний разных типов гамет английский генетик Р. Пеннет предложил испоьзовать решётку , по горизонтали которой записываются отцовские гаметы , а по вертикали - материнские а в образующихся квадратах - сочетание гамет (зиготы). 264) Сочетание поло пых хромосом в зиготе опреде¬ляет пол будущего организма Большую из хромосом этой пары принято называть X (икс)-хромосомой, меньшую - Y (игрек)-хромосомой. У не¬которых животных Y-хромосома может отсутствовать. У всех млекопитающих, в том числе и у человека, у дрозофилы и у мно¬гих других видов животных, женские особи в соматических клетках име¬ют две Х-хромосомы, а мужские - X и Y-хромосомы. У этих организмов все яйцевые клетки содержат X-хромосомы, и в этом отношении все оди¬наковы. Сперматозоиды у них образуются двух типов: одни содержат Х-хромосому, другие Y-хромосому. поэтому при оплодотворении возмож¬ны две комбинации: 1. Яйцеклетка, содержащая Х-хромосому, оплодотворяется спермато¬зоидом тоже с Х-хромосомой. В зиготе встречаются две Х-хромосомы; из такой зиготы развивается женская особь. 2. Яйцеклетка, содержащая Х-хромосому, оплодотворяется спермато¬зоидом, несущим Y-хромосому. В зиготе оказывается сочетание Х- и Y-хромосомы; из такой зиготы развивается мужской организм. 265)Существуют животные, у которых определение пола обусловлено Х- и Y-хромосомами. Это, например,двукрылые насекомые и большинство млекопитающих . Так же происходит определение пола у человека: у женщин имеются только Х-хромосомы, а у мужчин Х- и Y-хромосомы. Что касается растений, то у печеночного мха еще в 1919 г. Аллен обнаружил Х-хромосомы у женских растений и набор XY-хромосом у мужских. У других организмов определение пола осуществляется иначе. Например, самки большинства бабочек и кузнечиков имеют две Х-хромосомы, а самцы - только одну. Такой же тип определения пола встречается у некоторых многоножек , пауков и нематод . Наконец, у птиц , некоторых рыб и земноводных , некоторых видов бабочек (например, у тутового шелкопряда), а из растений, например, у клубники встречается определение пола, при котором гетерогаметным является женский пол. В этом случае принято обозначать половые хромосомы самцов буквой Z. Генотип самцов по половым хромосомам ZZ. А у самок имеются две разные половые хромосомы, их обозначают буквами Z и W . Оригинальный способ определения пола имеется у пчел , муравьев и некоторых других перепончатокрылых - у них отсутствуют половые хромосомы. Пчелиная матка спаривается только один раз в жизни во время брачного полета. Сперма хранится у нее в специальных семяприемниках. Когда очередное созревшее яйцо проходит мимо семяприемника, его просвет приоткрывается и яйцо оплодотворяется. Однако матка может и не открывать отверстие семяприемника. Тогда яйцо останется неоплодотворенным. Из таких неоплодотворенных яиц развиваются мужские особи пчел - трутни , поэтому у трутней нет отцов, все свои хромосомы они получают от матери. Таким образом, одни зиготы содержат диплоидные наборы хромосом (у пчел - 32), из них развиваются самки, а другие - гаплоидные наборы хромосом (у пчел - 16), из них развиваются трутни. При образовании сперматозоидов у трутней не происходит мейоза 266. Репарация ДНК. Виды репарации. Репарация (от лат. reparatio — восстановление) — особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физических или химических агентов. Осуществляется специальными ферментными системами клетки. Ряд наследственных болезней (напр., пигментная ксеродерма) связан с нарушениями систем репарации. (Процесс, позволяющий живым организмам восстанавливать повреждения, возникающие в ДНК, называют репарацией – кратко). Все репарационные механизмы основаны на том, что ДНК - двухцепочечная молекула, т.е. в клетке есть 2 копии генетической информации. Если нуклеотидная последовательность одной из двух цепей оказывается повреждённой (изменённой), информацию можно восстановить, так как вторая (комплементарная) цепь сохранена. Процесс репарации происходит в несколько этапов. На первом этапе выявляется нарушение комплементарности цепей ДНК. В ходе второго этапа некомплементарный нуклеотид или только основание устраняется, на третьем и четвёртом этапах идёт восстановление целостности цепи по принципу комплементарности. Однако в зависимости от типа повреждения количество этапов и ферментов, участвующих в его устранении, может быть разным. Очень редко происходят повреждения, затрагивающие обе цепи ДНК, т.е. нарушения структуры нуклеотидов комплементарной пары. Такие повреждения в половых клетках не репарируются, так как для осуществления сложной репарации с участием гомологичной рекомбинации требуется наличие диплоидного набора хромосом. Виды: 1)Прямая репарация 2)Эксцизионная репарация 3)Пострепликативная репарация Прямая репарация — наиболее простой путь устранения повреждений в ДНК, в котором обычно задействованы специфические ферменты, способные быстро (как правило, в одну стадию) устранять соответствующее повреждение, восстанавливая исходную структуру нуклеотидов. Так действует, например, O6-метилгуанин-ДНК-метилтрансфераза, которая снимает метильную группу с азотистого основания на один из собственных остатков цистеина. Эксцизионная репарация (англ. excision — вырезание) включает удаление повреждённых азотистых оснований из ДНК и последующее восстановление нормальной структуры молекулы. Эксцизионная репарация (excision repair): процесс с участием ферментативной системы, которая удаляет короткую однонитевую последовательность двунитевой ДНК , содержащей ошибочно спаренные или поврежденные основания , и замещает их путем синтеза последовательности, комплементарной оставшейся нити. Эксцизионная репарация является наиболее распространенным способом репарации модифицированных оснований ДНК. Этот тип репарации базируется на распознавании модифицированного основания различными гликозилазами, расщепляющими N-гликозидную связь этого основания с сахарофосфатным остовом молекулы ДНК. При этом существуют гликозилазы, специфически распознающие присутствие в ДНК определенных модифицированных оснований (оксиметилурацила, гипоксантина, 5-метилурацила, 3-метиладенина, 7-метилгуанина и т.д.). Для многих гликозилаз к настоящему времени описан полиморфизм, связанный с заменой одного из нуклеотидов в кодирующей последовательности гена. Для ряда изоформ этих ферментов была установлена ассоциация с повышенным риском возникновения онкологических заболеваний [ Chen, 2003 ]. Пострепликативная репарация Tип репарации, имеющей место в тех случаях, когда процесс эксцизионной репарации недостаточен для полного исправления повреждения: после репликации с образованием ДНК, содержащей поврежденные участки, образуются одноцепочечные бреши, заполняемые в процессе гомологичной рекомбинации при помощи белка RecA.[1] Пострепликативная репарация была открыта в клетках E.Coli, не способных выщеплять тиминовые димеры. Это единственный тип репарации, не имеющий этапа узнавания повреждения. 267. Механизмы эпигенетического регулирования экспрессии генов. Эпигенетическим наследованием называют наследуемые изменения экспрессии генов, вызываемые механизмами, отличными от изменения последовательности ДНК. Такие изменения могут оставаться видимыми в течение нескольких клеточных поколений или даже нескольких поколений живых существ. В случае эпигенетического наследования происходит изменение не последовательности ДНК, а химические изменения, происходящие в определённых участках генома. Описаны следующие механизмы эпигенетического регулирования экспрессии генов: 1) метилирование ДНК (Метилирование ДНК заключается в присоединении метильной группы к цитозину в составе CpG-динуклеотида в позиции С5 цитозинового кольца. У человека за процесс метилирования ДНК отвечают три фермента, называемые ДНК-метилтрансферазами 1, 3a и 3b 2) ремоделирование хроматина (Ремоделирование хроматина — процесс перемещения нуклеосом по ДНК, приводящий к изменению плотности нуклеосом или к расположению их на определенном расстоянии друг от друга. Ремоделирование осуществляется специальными белковыми комплексами, при этом затрачивается энергия в виде АТФ.); 3) РНК-интерференция (на уровне РНК) (РНК-интерференция - процесс подавления экспрессии гена на стадии транскрипции, трансляции, деаденилирования или деградации мРНК при помощи малых молекул РНК. Процесс РНК-интерференции начинается с действия фермента Dicer, который разрезает длинные молекулы двуцепочечной РНК (dsRNA) на короткие фрагменты порядка 21—25 нуклеотидов, называемые siRNA. Одну из двух цепочек каждого фрагмента называют «направляющей», эта одноцепочечная РНК далее включается в состав РНК-белкового комплекса RISC. В результате активности RISC одноцепочечный фрагмент РНК соединяется с комплементарной последовательностью молекулы мРНК и вызывает разрезание мРНК белком Argonaute либо ингибирование трансляции и/или деаденилирование мРНК. Эти события приводят к подавлению экспрессии (сайленсингу) соответствующего гена, эффективность которого ограничена концентрациями молекул малых РНК — siRNA и микроРНК.; 4) прионизация белков (Прионные белки обладают аномальной трёхмерной структурой и способны катализировать структурное превращение гомологичных им нормальных белков в себе подобный (прионный) белок, присоединяясь к белку-мишени и изменяя его конформацию. Как правило, прионное состояние белка характеризуется переходом α-спиралей белка в β-слои. Прионы — единственные инфекционные агенты, размножение которых происходит без участия нуклеиновых кислот, а также они осуществляют единственный известный путь передачи информации от белка к белку.; 5) инактивация X-хромосомы (Инактивация Х-хромосомы - процесс, в ходе которого инактивируется одна из двух копий Х-хромосом, представленных в клетках самок млекопитающих. ДНК неактивной Х-хромосомы упаковывается в транскрипционно неактивный гетерохроматин. Инактивация Х-хромосомы происходит в клетках самок млекопитающих для того, чтобы с двух копий Х-хромосом не образовывалось вдвое больше продуктов соответствующих генов, чем у самцов млекопитающих. Такой процесс называется дозовой компенсацией генов. У плацентарных выбор Х-хромосомы, которая будет инактивирована, случаен. Инактивированная Х-хромосома будет оставаться неактивной во всех последующих дочерних клетках, образующихся в результате деления.) |