153. Комплекс Гольжди. Строение. Функция. Комплекс Гольджи

• Название: 153. Комплекс Гольжди. Строение. Функция. Комплекс Гольджи
• Анкор: otvety_bio_ekzamen_153-296 (1).docx
• Дата: 02.05.2017
• Размер: 0.78 Mb.
• Имя файла: otvety_bio_ekzamen_153-296 (1).docx
• Тип: Документы; #6394
• страница: 8 из 13

221. Использование FISH метода в диагностике наследственных заболеваний.(см.вопрос №201)

FISH применяют в пренатальной молекулярно-генетической диагностике и для характеристики опухолей; в педиатрической практике его используют, как правило, для идентификации субмикроскопических делеций, ассоциированных со специфическими пороками развития. Синдромы, в основе которых лежат микроделеции, раньше считались заболеваниями неизвестной этиологии, так как хромосомные делеции и перестройки, вызывающие развитие этих заболеваний, обычно не визуализируются при традиционных методах хромосомного анализа. Такие мелкие делеции в специфических участках хромосом можно с большой точностью выявить методом FISH. К заболеваниям, обусловленным субмикроскопическими делециями, относятся синдромы Прадера-Вилли, Ангельмана, Вильямса, Миллера-Дикера, Смит-Мадженис и велокардиофациальный синдром. FISH облегчает диагностику этих синдромов в нетипичных случаях, особенно в младенческом возрасте, когда еще отсутствуют многие диагностически значимые признаки заболевания. Применение этого метода молекулярно-генетической диагностики целесообразно также в подростковом и во взрослом возрасте, когда типичные клинические признаки заболевания, характерные для детского возраста, претерпевают изменения.

222. Значение проекта «Геном человека» для медицины

Проект «Геном человека»

В 1990 году начался крупнейший проект в области биологии «Геном человека», инициатором и руководителем которого был Джеймс Уотсон. Целью проекта было определение последовательность нуклеотидов ДНК человека и идентификация генов. Ожидалось, что выполнение проекта займет 15 лет. Связано это в первую очередь с большим размером генома человека – 3х109 нуклеотидов (рис. 1). А во вторую очередь с самим алгоритмом секвенирования*, в котором весь геном разбивался на огромное количество небольших участков длиной около 100т.п.н., а затем уже эти участки секвенировались шаг за шагом примерно по 500 нуклеотидов. Весь этот процесс занимал большое количество времени и конечно участия большого количества людей.

Масштабность и сложность проекта, безусловно, подразумевало участие в нём большого количества коллективов из многих стран: США, Китай, Франция, Германия, Япония, Великобритания, в том числе и из России. В программе «Геном человека» участвовало более 400 Российских исследователей из 30 научных учреждений, ими были опубликованы сотни научных работ, описывающих те или иные участки генома человека и модельных животных. В базах данных Российскими учеными было зарегистрировано более миллиона нуклеотидных пар фрагментов ДНК человека и многие сотни генетических маркеров, имеющих большое значение для детального анализа генома человека.

Первая («черновая») версия генома человека была опубликована в 2001 году, в журнале «Nature». Эта версия впервые дала представление о почти 90% последовательности генома размером 3,2 миллиарда пар нуклеотидов. Оказалось, что геном человека содержит не так уж много генов, намного меньше, чем было предсказано экспертами – менее 30 тысяч. И на сегодняшний день ведётся работа по установлению функций этих генов, на что потребуется, по меньшей мере, столетие.

Не смотря на успешное завершение проекта «Геном человека», сама технология секвенирования продолжает развиваться и совершенствоваться. На смену технологии Сэнгера, которая и по сей день активно используется во всем мире, пришла так называемая технология нового поколения (NextGen). Основная цель данного направления сделать доступным индивидуальное секвенирование генома человека стоимостью менее 1’000 долларов, что позволит приблизиться к созданию персонализированной медицины, когда по индивидуальному секвенированию генома можно будет диагностировать и лечить заболевания

223. Международная Парижская классификация хромосом человека

Парижская классификация. В1971 году в Париже на IV международном конгрессе по генетике человека была согласована единая система идентификации хромосом человека, учитывавшая дифференцировку хромосом по длине. Каждая хромосома набора человека при дифференциальной окраске характеризуется уникальным для нее сочетанием темно окрашенных сегментов или полос , чередующихся с неокрашенными участками или светлыми сегментами. Именно такое специфическое для данной хромосомы сочетание сегментов позволяет четко ее идентифицировать и отличить от других хромосом набора.





В пределах короткого (р) и длинного (q) плеча каждой хромосомы выделяют ряд четко идентифицируемых областей или регионов, которые нумеруются арабскими цифрами начиная от центромеры к теломерному участку или терминальному концу хромосомы. Каждая область хромосомы включает определенное числосегментов, нумерация которых (второй арабской цифрой) также идет в направлении от центромерного к теломерному участку. Таким образом, обозначение хромосомного сегмента 2q34 означает хромосому №2, длинное плечо, 3 регион и 4 сегмент. Сама центромера обозначается сочетанием цифр 1 и 0, т.е. часть центромеры в пределах короткого плеча обозначается как- р10, а часть, включающая длинное плечо -q10. Открытие в середине 70-х годов того факта, что профазные и про-метафазные хромосомы позволяют достичь большего числа сегментов, чем метафазные хромосомы, и, следовательно, повысить разрешающие возможности цитогенетического исследования, привело к разработке методов получения хромосом высокого разрешения и потребовало дополнения цитогенетической номенклатуры новыми принципами анализа таких хромосом. В1980 году по этому поводу в Париже было достигнуто международное соглашение, которое было опубликовано в 1981 году под названием "Международная система цитогенетической номенклатуры хромосом человека - сегментация хромосом высокого разрешения" или ISCN (1981). Так, если сегмент в пределах какой-либо хромосомы подразделяется на отдельные субсегменты, то после номера сегмента ставится точка, после которой указывается номер субсегмента. Например, если оригинальный сегмент 1 р31 подразделяется на 3 разных субсегмента, то они обозначаются как 1р31.1, 1р31.2и 1р31.3, причем субсегмент 1р31.1 является проксимальным, а 1 р31.3 - дистальным по отношению к центромере. Дополнительное деление субсегментов на другие сегменты, например субсегмента 1 р31.1, соответственно обозначается как 1p31.11,1р31.12 ит.д.

224. Короткие тандемные повторы. Их роль в ДНК-диагностике

Результатом определения нуклеотидной последовательности человека стало картирование и описание всех основных геномных элементов: гены, псевдогены, повторы, транспозоны, ретротранспозоны.

Наряду с псевдогенами часто встречающимся элементом в геноме человека являются повторы. Насчитывается их около 5 миллионов, и покрывают собой почти половину генома. Повторы делятся на 2 основных класса: тандемные и диспергированные.

Тандемные повторы представляют собой повторяющиеся последовательности ДНК различной длины: микросателлиты содержат ДНК повторы от 1 до 6 нуклеотидов, минисателлиты от 7 до 100 нуклеотидов, сателлиты более 100 нуклеотидов.



Тандемные повторы или STR используются в КОСВЕННОЙ ДНК-ДИАГНОСТИКЕ (. Косвенные методы молекулярной диагностики пригодны для тех болезней, гены которых еще не идентифицированы и мутации неизвестны. Единственным и непременным условием этого является наличие полиморфных сайтов рестрикции либо коротких минисателлитных тандемных повторов, типа STR (short tandem repeats), находящихся в непосредственной близости от мутантного гена или, что еще лучше, внутри него (чаще всего в интронах). При помощи этих полиморфных сайтов удается маркировать мутантные аллели гена и проследить их передачу потомству.



*Секвенирование

Для установления точной нуклеотидной последовательности определенного фрагмента ДНК на практике наиболее широкое распространение получил метод секвенирования. Секвенирование (от лат. Sequentum— последовательность) — комплекс методов направленных на расшифровку аминокислотной или нуклеотидной последовательности биополимеров (белков и нуклеиновых кислот). Секвенирование ДНК — прочтение нуклеотидной последовательности первичной структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты.

В основе реакции секвенирования лежит в принцип удлинения новосинтезированной цепи ДНК на изучаемой матрице (фрагмент ДНК, например, продукт ПЦР) при участии праймера, набора дезоксирибонуклеотид-трифосфатовиДНК-полимеразы.Помимо

природных трифосфатов в реакцию также добавляется один из 4 химически измененных дезоксирибонуклеотид-трифосфатов(терминаторов). В качестве таких терминаторов выступаютди-дезоксирибонуклеотид-трифосфаты(ddGTP, ddATP, ddTTP и ddCTP). Терминаторные буквы участвуют в реакциях секвенирования раздельно друг от друга при более низкой концентрации относительно их природных аналогов, таким образом, что в результате прохождения реакции они могут случайно встраиваться в растущую цепь обрывая её рост в различных местах по всей длине матрицы. При проведении четырех одинаковых реакции с разнымиди-дезоксирибонуклеотид-трифосфатамив каждой из пробирок накапливается набор дочерних молекул ДНК различной длины, оканчивающихся строго на один и тот же нуклеотид. После электрофореза продуктов этих реакций в 4 соседних дорожках проводится считывание информации от более коротких фрагментов к более длинным, при этом выявляемый пошаговый порядок удлинения цепей

иотражает последовательность нуклеотидов в составе анализируемойДНК-матрицы.При секвенировании геномной ДНК всегда следует помнить, что получаемая картина отражает нуклеотидную последовательность обоих аллелей изучаемого фрагмента гена. Поэтому в случае гетерозиготной мутации (например, нуклеотидной замены) в определенном месте авторадиограммы будут одновременно видны две полосы, соответствующие нормальному и мутантному основаниям. В случае гомозиготной мутации, а также в редких случаях секвенирования «однокопийной» ДНК (например, клонированной ДНК или фрагмента гена сХ-хромосомыу индивида мужского пола) мутация будет определяться как одна полоса, расположенная в атипичном сайте по отношению к нормальному сиквенсу.

Одномоментно может быть секвенирован участок ДНК средней длинной около 500 п.о., поэтому для исследования более длинных участков гена они должны быть амплифицированы в виде совокупности коротких перекрывающихся фрагментов, каждый из которых секвенируется отдельно. Обычно для обнаружения мутаций секвенируются только экзоны изучаемого гена вместе с примыкающими к ним интронными последовательностями (областями сплайсинга). Иногда при небольшом размере гена проводится секвенирование целой молекулы кДНК, получаемой при проведении обратнотранскриптазной ПЦР.

В настоящее время техника секвенирования ДНК значительно усовершенствовалась благодаря внедрению в практику лазерно-флюоресцентныхавтоматических секвенаторов

– специальных приборов, осуществляющих детекцию продуктов реакции в геле путем регистрации интенсивности их флюоресценции. Для этого реакция секвенирования проводится с использованием флуоресцентно-меченныхди-дезоксирибонуклеотид-трифосфатов. При дальнейшем проведении капиллярногогель-электрофореза,флуоресцентно-меченныемолекулы ДНК возбуждаются лазерным лучом и испускают сигнал определенной длиной волны, который фиксируется специальными датчиками и визуализируется на экране в виде разноцветных пиков. Для автоматического считывания

ианализа продуктов реакции используется соответствующее компьютерное программное обеспечение.
**К сведению: (Диспергированные повторы включают в себя транспозоны и ретротранспозоны. Транспозоны – это мобильные элементы, репликация которых включает перемещение своей ДНК последовательности на новое место в геноме. В геноме человека они занимают 2-3%,такие как MER1, MER2. Ретротранспозоны – это мобильные элементы, которые могут самовоспроизводиться в геноме, осуществляя реакцию обратной транскрипции. В геноме человека они занимают 42%, среди них такие семейства как Alu, MIR, LINE1, LINE2. )

225.Типы РНК. Функции различных типов РНК.

Выделяют три основных типа РНК, различающихся по структуре, величине молекул, расположению в клетке и выполняемым функциям.

Рибосомные РНК (рРНК) синтезируются в основном в ядрышке и составляют примерно 85% всех РНК клетки. Они входят в состав рибосом и участвуют в формировании активного центра рибосомы, где происходит процесс биосинтеза белка.

Транспортные РНК (тРНК) образуются в ядре на ДНК, затем переходят в цитоплазму. Они составляют около 10% клеточной РНК и являются самыми небольшими по размеру РНК, состоящими из 70— 100 нуклеотидов. Каждая тРНК присоединяет определенную аминокислоту и транспортирует ее к месту сборки полипептида в рибосоме.
Все известные тРНК за счет комплементарного взаимодействия образуют вторичную структуру, по форме напоминающую лист клевера. В молекуле тРНК есть два активных участка: триплет-антикодон на одном конце и акцепторный конец на другом

Информационные, или матричные, РНК (иРНК) составляют около 5% всей клеточной РНК. Они синтезируются на участке одной из цепей молекулы ДНК и передают информацию о структуре белка из ядра клеток к рибосомам, где эта информация реализуется. В зависимости от объема копируемойинформации молекула иРНК может иметь различную длину.

Таким образом, различные типы РНК представляют собой единую функциональную систему, направленную на реализацию наследственной информации через синтез белка.

226. Мобильные генетические элементы – транспозрны, ретротранспозоны.

Транспозоны (англ. transposableelement, transposon) — это участки ДНК организмов, способные к передвижению (транспозиции) и размножению в пределах генома^[1]. Транспозоны также известны под названием «прыгающие гены» и являются примерами мобильных генетических элементов.

Транспозоны формально относятся к так называемой некодирующей части генома — той, которая в последовательности пар оснований ДНК не несёт информацию об аминокислотных последовательностях белков, хотя некоторые классы мобильных элементов содержат в своей последовательности информацию о ферментах, транскрибируются и катализируют передвижения, например, ДНК-транспозоны и ДДП-1 кодируют белки транспозаза, БОРС1 и БОРС2. У разных видов транспозоны распространены в разной степени: так, у человека транспозоны составляют до 45 % всей последовательности ДНК, у плодовой мухи Drosophila melanogaster часть мобильных элементов составляет лишь 15-20 % всего генома^[2]. У растений транспозоны могут занимать основную часть генома — так, у кукурузы (Zea mays) с размером генома в 2,3 миллиардов пар оснований по крайней мере 85 % составляют различные мобильные элементы^[3].

Ретротранспозоны — это мобильные генетические элементы, которые применяют метод «копировать и вставить» для распространения в геноме животных^[17]. По крайней мере 45 % генома человека составляют ретротранспозоны и их производные. Процесс передвижения включает промежуточную стадию молекулы РНК, которая считывается с участка ретротранспозона и которая затем, в свою очередь, используется как матрица для обратной транскрипции в последовательность ДНК. Новосинтезированный ретротранспозон встраивается в другой участок генома.

227. Морфозы. Приведите пример морфоза у человека.

.Морфозы — это изменения фенотипа вследствие реакции организма на факторы внешней среды, которым особи в нормальных условиях жизни подвергаются редко или вообще не подвергаются: обычно организм к таким воздействиям не адаптируется. Типичныеморфозы связаны с воздействием различных химических веществ (хемоморфозы) или радиацией (радиоморфозы).

Пример: всякие разные уродства,шрамы.
228.Полная и неполная пенетрантность гена. Приведите примеры.

Пенетрантность — понятие из области генетики популяций. Показатель фенотипического проявления аллеля в популяции

Пенетрантность определяется по проценту особей в популяции, имеющих мутантный фенотип. При полной пенетрантности (100%) мутантный ген проявляет свое действие у каждой особи. Пример: фраза «аллель A обладает пенетрантностью 95 %» означает, что из всех особей, у которых данный аллель имеется в необходимом числе копий, лишь у 95 % наличие этого аллеля можно установить по показателям фенотипа. Полная пенетрантность — это 100 % фенотипическое проявление наличия данного аллеля в пределах популяции.

При неполной пенетрантности (меньше 100%) ген проявляется фенотипически не у всех особей. Так, у мышей известна рецессивная мутация изогнутости хвоста, называемая "поросячий хвост".

229.Лайонизация. механизм и биологическое значение лайонизации.

Во всех клетках женского организма одна из хромосом Х отключена или «подавлена». Этот процесс называется «лайонизацией» по имени Мэри Лайон, которая впервые его описала. Лайонизация - это беспорядочный, ещё не полностью понятый процесс. Если выключенная хромосома имеет измененный ген, эта клетка будет производить фактор свертывания. Если выключена хромосома с нормальным геном, то эта клетка либо не будет производить фактор свертывания, либо производимый ею фактор будет с нарушенной функцией. В среднем у носителей гемофилии вероятность иметь нормальное количество фактора свертывания составляет приблизительно 50%, поскольку примерно в половине их клеток «хороший» ген будет выклю- чен. У некоторых носителей уровни фактора свертывания намного ниже, поскольку у большей части их хромосом Х нормальный ген выключен