Биологии

• Название: Биологии
• Дата: 09.03.2020
• Размер: 7.9 Mb.
• Имя файла: Lech_Zachyot_Voprosy_2019 (1).docx
• Тип: Документы; #111271
• страница: 7 из 14

Профаза 1 (2n4c)

• исчезновение ядерной оболочки и ядрышек

• образование веретена деления

• хромосомы спирализуются и располагаются в цитоплазме попарно

• конъюгация - тесное сближение гомологичных хромосом 

• кроссинговер - обмен участками гомологичных хромосом 

2. Метафаза 1 (2n4c)

• нити веретена деления прикрепляются к центромерам с одной стороны

• пары гомологичных хромосом выстраиваются по экватору клетки 

3. Анафаза 1 (2n4c)

• сокращение нитей веретена деления

• удвоенные гомологичные хромосомы расходятся к полюсам клетки 

4. Телофаза 1 (n2c)

• образование ядерной оболочки 

• деспирализация хромосом 

• цитокинез

Эквационное деление

1. Профаза 2 (n2c)

• исчезновение ядерной оболочки и ядрышек

• образование веретена деления

• хромосомы спирализуются и располагаются в цитоплазме попарно

2. Метафаза 2 (n2c)

• нити веретена деления прикрепляются к центромерам с одной стороны

• пары гомологичных хромосом выстраиваются по экватору клетки 

3. Анафаза 2 (2n2c)

• сокращение нитей веретена деления

• разделение хромосом в районе центромер 

• хроматиды, ставшие самостоятельными хромосомами, расходятся к полюсам клетки 

4. Телофаза 2 (nc)

• образование ядерной оболочки 

• деспирализация хромосом 

• цитокинез

Процессы рекомбинации наследственного материала:

1. кроссинговер *профаза 1*

2. случайное расхождение гомологичных хромосом *анафаза 1*

Редукция числа хромосом - сам мейоз

Кроссинговер. Этот процесс происходит в профазе I мейоза в то время, когда гомологичные хромосомы тесно сближены в результате конъюгации и образуют биваленты. В ходе кроссинговера осуществляется обмен соответствующими участками между взаимно переплетающимися хроматидами гомологичных хромосом . Этот процесс обеспечивает перекомбинацию отцовских и материнских аллелей генов в каждой группе сцепления. В разных предшественниках гамет кроссинговер происходит в различных участках хромосом, в результате чего образуется большое разнообразие сочетаний родительских аллелей в хромосомах. Абсолютно идентичные группы сцепления при кроссинговере не дают новых сочетаний аллелей.

Расхождение бивалентов в анафазе I мейоза. В метафазе I мейоза в экваториальной плоскости ахромативнового веретена выстраиваются биваленты, состоящие из одной отцовской и одной материнской хромосомы. Расхождение гомологов, которые несут разный набор аллелей генов в анафазе I мейоза, приводит к образованию гамет, отличающихся по аллельному составу отдельных групп сцепления.

В связи с тем, что ориентация бивалентов по отношению к полюсам веретена в метафазе I оказывается случайной, в анафазе I мейоза в каждом отдельном случае к разным полюсам направляется гаплоидный набор хромосом, содержащий оригинальную комбинацию родительских групп сцепления. Разнообразие гамет, обусловленное независимым поведением бивалентов, тем больше, чем больше групп сцепления в геноме данного вида. Оно может быть выражено формулой 2ⁿ, где п — число хромосом в гаплоидном наборе. Так, у дрозофилы п = 4 и количество типов гамет, обеспечиваемое перекомбинацией родительских хромосом в них, равно 2⁴= 16. У человека п = 23, и разнообразие гамет, обусловленное этим механизмом, соответствует 2²³, или 8388608.

Кроссинговер и процесс расхождения бивалентов в анафазе I мейоза обеспечивают эффективную рекомбинацию аллелей и групп сцепления генов в гаметах, образуемых одним организмом.

Оплодотворение. Случайная встреча разных гамет при оплодотворении приводит к тому, что среди особей вида практически невозможно появление двух генотипически одинаковых организмов. Достигаемое с помощью описанных процессов генотипическое разнообразие особей предполагает наследственные различия между ними на базе общего видового генома.

Таким образом, геном как высший уровень организации наследственного материала благодаря мейозу и оплодотворению сохраняет свои видовые характеристики. Но одновременно эти же процессы обеспечивают индивидуальные наследственные различия особей, в основе которых лежит рекомбинация генов и хромосом, т.е. комбинативную изменчивость. Комбинативная изменчивость, проявляющаяся в генотипическом разнообразии особей, повышает выживаемость вида в изменяющихся условиях его существования.

Значение: ведет к появлению бесконечно большого разнообразия генотипов и фенотипов , служит неиссякаемым источником наследственного разнообразия видов и основой для естественного отбора. В природе играет роль в видообразовании. В селекции используется для выведения новых сортов растений , животных и штаммов микроорганизмов. Также это дает возможность организмам приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды, тем самым способствуя выживанию вида в изменяющихся условиях его существования.

22. 
    Моногенное и полигенное наследование. Особенности аутосомного и сцепленного с полом наследования.
    

Моногенное наследование — наследование одного признака. Может быть доминантным и рецессивным, аутосомным или сцепленным с половыми хромосомами, ядерным или митохондриальным. В результате возможны следующие варианты моногенного наследования:

• 
  • аутомосный доминантный;
  
• 
  • аутосомный рецессивный;
  
• 
  • Х-сцепленный доминантный;
  
• 
  • Х-сцепленый рецессивный;
  
• 
  • У-сцепленный;
  
• 
  • митохондрильный
  

Полигенный тип наследования – это такой тип наследования, который контролируется несколькими парами неаллельных генов, т.е. один признак – несколько генов.
Неаллельные гены –это гены, которые находятся в разных парах хромосом или в разных локусах гомологичных хромосом и отвечают за развитие одного или нескольких признаков.

Формы взаимодействия неаллельных генов:

- эпистаз – подавление действия или проявления генов генами другого аллеля. Различают эпистаз доминантный(доминантный ген одного аллеля подавляет действие другого доминантного неаллельного ему гена. Ген подавляющий – эпистатический, подавляемый – гипостатический. При дигибридном скрещивании F2 12:3:1 или F2 13:3 и т.д.) и рецессивный (рецессивный ген в гомозиготном состоянии подавляет действие доминантного гена другой аллели. Расщепление в F2 9:3:4)

- Комплементарность – это когда два неаллельных, доминантных гена, сшедшиеся в одном генотипе, дают новое проявление признака, которое несвойственно для каждого гена в отдельности.

- Полимерия – один признак контролируется несколькими парами неаллельных генов.

Аутосомное наследование. Характерные черты аутосомного наследования признаков обусловлены тем, что соответствующие гены, расположенные в аутосомах, представлены у всех особей вида в двойном наборе. Это означает, что любой организм получает такие гены от обоих родителей.

В соответствии с законом чистоты гамет в ходе гаметогенеза все половые клетки получают по одному гену из каждой аллельной пары. Обоснованием этого закона является расхождение гомологичных хромосом, в которых располагаются аллельные гены, к разным полюсам клетки в анафазе I мейоза.

Ввиду того что развитие признака у особи зависит в первую очередь от взаимодействия аллельных генов, разные его варианты, определяемые разными аллелями соответствующего гена, могут наследоваться по аутосомно-доминантному или аутосомно-рецессивному типу, если имеет место доминирование. Возможен также промежуточный тип наследования признаков при других видах взаимодействия аллелей.

Сцепленное с полом наследование. Анализ наследования признака окраски глаз у дрозофилы в лаборатории Т. Моргана выявил некоторые особенности, заставившие выделить в качестве отдельного типа наследования признаков сцепленное с полом наследование.

Зависимость результатов эксперимента от того, кто из родителей являлся носителем доминантного варианта признака, позволила высказать предположение, что ген, определяющий окраску глаз у дрозофилы, расположен в Х-хромосоме и не имеет гомолога в Y-хромосоме. Все особенности сцепленного с полом наследования объясняются неодинаковой дозой соответствующих генов у представителей разного — гомо- и гетерогаметного пола.

Гомогаметный пол несет двойную дозу генов, расположенных в Х-хромосоме. Развитие соответствующих признаков у гетерозигот (Х^AХ^a) зависит от характера взаимодействия между аллельными генами. Гетерогаметный пол имеет одну Х-хромосому (ХО или XY). У некоторых видов Y-хромосома генетически инертна, у других она содержит некоторое количество структурных генов, часть из которых гомологична генам Х-хромосомы. Гены негомологичных участков Х- и Y-хромосом (или единственной Х-хромосомы) у гетерогаметного пола находятся в гемизиготном состоянии. Они представлены единственной дозой: Х^AY, Х^aХ, XY^B. Формирование таких признаков у гетерогаметного пола определяется тем, какой аллель данного гена присутствует в генотипе организма.

Характер наследования сцепленных с полом признаков в ряду поколений зависит от того, в какой хромосоме находится соответствующий ген. В связи с этим различают Х-сцепленное и Y-сцепленное (голандрическое) наследование.

Особенности описания аутосомных и сцепленных с полом признаков отдельно и подробно записаны в билете 35(вдруг ей общих будет мало)

23. 
    Хромосомная теория наследственности. Сцепление генов. Кроссинговер как механизм, определяющий нарушение сцепления генов. Построение карт хромосом.
    

Хромосомная теория наследственности. Сцепление генов. Кроссинговер как механизм, определяющий нарушение сцепления генов. Построение карт хромосом. 
Термин хромосома был предложен в 1888 г. немецким морфологом В. Вальдейером, который применил его для обозначения внутриядерных структур эукариотической клетки, хорошо окрашивающихся основными красителями. К началу XX в. углубленное изучение поведения этих структур в ходе самовоспроизведения клеток, при созревании половых клеток, при оплодотворении и раннем развитии зародыша обнаружило строго закономерные динамические изменения их организации. Это привело немецкого цитолога и эмбриолога Т. Бовери (1902—1907) и американского цитолога У. Сеттона (1902—1903) к утверждению тесной связи наследственного материала с хромосомами, что легло в основу хромосомной теории наследственности. Детальная разработка этой теории была осуществлена в начале XX в. школой американских генетиков, возглавляемой Т. Морганом. 
Работы Т. Моргана и его сотрудников не только подтвердили значение хромосом как основных носителей наследственного материала, представленного отдельными генами, но и установили линейность расположения их по длине хромосомы. 
Согласно хромосомной теории наследственности, совокупность генов, входящих в состав одной хромосомы, образует группу сцепления. Каждая хромосома уникальна по набору заключенных в ней генов. Число групп сцепления в наследственном материале организмов данного вида определяется, таким образом, количеством хромосом в гаплоидном наборе их половых клеток. При оплодотворении образуется диплоидный набор, в котором каждая группа сцепления представлена двумя вариантами — отцовской и материнской хромосомами, несущими оригинальные наборы аллелей соответствующего комплекса генов. 
Представление о линейности расположения генов в каждой хромосоме возникло на основе наблюдения нередко возникающей рекомбинации (взаимообмена) между материнским и отцовским комплексами генов, заключенными в гомологичных хромосомах. Было установлено, что частота рекомбинации характеризуется определенным постоянством для каждой пары генов в данной группе сцепления и различна для разных пар. Это наблюдение дало возможность высказать предположение о связи частоты рекомбинации с последовательностью расположения генов в хромосоме и процессом кроссинговера, происходящим между гомологами в профазе I мейоза. 
Сцепленное наследование признаков. Анализ наследования одновременно нескольких признаков у дрозофилы, проведенный Т. Морганом, показал, что результаты анализирующего скрещивания гибридов F1 иногда отличаются от ожидаемых в случае их независимого наследования. У потомков такого скрещивания вместо свободного комбинирования признаков разных пар наблюдали тенденцию к наследованию преимущественно родительских сочетаний признаков. Такое наследование признаков было названо сцепленным. Сцепленное наследование объясняется расположением соответствующих генов в одной и той же хромосоме. В составе последней они передаются из поколения в поколение клеток и организмов, сохраняя сочетание аллелей родителей. 
Гомологичные хромосомы — это одинаковые группы сцепления, которые отличаются друг от друга лишь аллелями отдельных генов. При конъюгации гомологи сближаются своими аллельными генами, а при кроссинговере они обмениваются соответствующими участками. В результате появляются кроссоверные хромосомы с новым набором аллелей. 
Нарушение сцепленного наследования родительских аллелей в результате кроссинговера позволяет говорить о неполном сцеплении в отличие от полного сцепления, наблюдаемого, например, у самцов дрозофилы. 
Кроссинговер: этот процесс происходит в профазе I мейоза в то время, когда гомологичные хромосомы тесно сближены в результате конъюгации и образуют биваленты. В ходе кроссинговера осуществляется обмен соответствующими участками между взаимно переплетающимися хроматидами гомологичных хромосом. Этот процесс обеспечивает перекомбинацию отцовских и материнских аллелей генов в каждой группе сцепления. В разных предшественниках гамет Кроссинговер происходит в различных участках хромосом, в результате чего образуется большое разнообразие сочетаний родительских аллелей в хромосомах. Понятно, что кроссинговер как механизм рекомбинации эффективен лишь в том случае, когда соответствующие гены отцовской и материнской хромосом представлены разными аллелями. Абсолютно идентичные группы сцепления при кроссинговере не дают новых сочетаний аллелей. 
Открытие сцепленного наследования неальтернативных признаков легло в основу разработки методики построения генетических карт хромосом с использованием гибридологического метода генетического анализа. 
Генетические карты хромосом — это схема взаимного расположения и относительных расстояний между генами определенных хромосом, находящихся в одной группе сцепления. Метод построения генетических карт называется генетическим картированием.

24. 
    Генетика пола. Хромосомный механизм определения пола. Наследование признаков, сцепленных с полом.
    

Пол большинства организмов определяется сочетанием половых хромосом, которое возникает в зиготе в процессе оплодотворения. При изучении хромосом половых и соматических клеток животных было установлено, что самцы и самки различаются по набору хромосом. Это различие связано с половыми хромосомами, которых в соматических клетках любой особи две. Пол, имеющий две одинаковые половые хромосомы, называется гомогаметным. Пол, у которого половые хромосомы разные, - гетерогаметным. 
Пол организма представляет собой важную фенотипическую характеристику, которая проявляется в совокупности свойств, обеспечивающих воспроизведение потомства и передачу ему наследственной информации. В зависимости от значимости этих свойств различают первичные и вторичные половые признаки. 
Под первичными половыми признаками понимают морфофизиологические особенности организма, обеспечивающие образование половых клеток — гамет, сближение и соединение их в процессе оплодотворения. Это наружные и внутренние органы размножения. Вторичными половыми признаками называют отличительные особенности того или другого пола, не связанные непосредственно с гаметогенезом, спариванием и оплодотворением, но играющие важную роль в половом размножении (обнаружение, и привлечение партнера). Их развитие контролируется гормонами, синтезируемыми первичными половыми органами. 
Хромосомный механизм определения половой принадлежности организмов обеспечивает равновероятность встречаемости представителей обоих полов. Это имеет большой биологический смысл, так как обусловливает максимальную вероятность встречи самки и самца, потомки получают более разнообразную наследственную информацию, поддерживается оптимальная численность особей в популяции. 
Сцепленное с полом наследование. Анализ наследования признака окраски глаз у дрозофилы в лаборатории Т. Моргана выявил некоторые особенности, заставившие выделить в качестве отдельного типа наследования признаков сцепленное с полом наследование. 
Зависимость результатов эксперимента от того, кто из родителей являлся носителем доминантного варианта признака, позволила высказать предположение, что ген, определяющий окраску глаз у дрозофилы, расположен в Х-хромосоме и не имеет гомолога в Y-хромосоме. Все особенности сцепленного с полом наследования объясняются неодинаковой дозой соответствующих генов у представителей разного — гомо- и гетерогаметного пола. 
Гомогаметный пол несет двойную дозу генов, расположенных в Х-хромосоме. Развитие соответствующих признаков у гетерозигот (ХАХа) зависит от характера взаимодействия между аллельными генами. Гетерогаметный пол имеет одну Х-хромосому (ХО или XY). У некоторых видов Y-хромосома генетически инертна, у других она содержит некоторое количество структурных генов, часть из которых гомологична генам Х-хромосомы. 
Характер наследования сцепленных с полом признаков в ряду поколений зависит от того, в какой хромосоме находится соответствующий ген. В связи с этим различают Х-сцепленное и Y-сцепленное (голандрическое) наследование. 
Х-сцепленное наследование. Х-хромосома присутствует в кариотипе каждой особи, поэтому признаки, определяемые генами этой хромосомы, формируются у представителей как женского, так и мужского пола. Особи гомогаметного пола получают эти гены от обоих родителей и через свои гаметы передают их всем потомкам. Представители гетерогаметного пола получают единственную Х-хромосому от гомогаметного родителя и передают ее своему гомогаметному потомству. 
Так как у гомогаметного пола признак развивается в результате взаимодействия аллельных генов, различают Х-сцепленное доминантное и Х-сцепленное рецессивное наследование. Х-сцепленный доминантный признак (красный цвет глаз у дрозофилы) передается самкой всему потомству. Самец передает свой Х-сцепленный доминантный признак лишь самкам следующего поколения. Самки могут наследовать такой признак от обоих родителей, а самцы — только от матери. 
Х-сцепленный рецессивный признак (белый цвет глаз у дрозофилы) у самок проявляется только при получении ими соответствующего аллеля от обоих родителей (XаXа). У самцов XаY он развивается при получении рецессивного аллеля от матери. Рецессивные самки передают рецессивный аллель потомкам любого пола, а рецессивные самцы —только «дочерям». 
При Х-сцепленном наследовании, так же, как и при аутосомном, возможен промежуточный характер проявления признака у гетерозигот. Например, у кошек пигментация шерсти контролируется Х-сцепленным геном, разные аллели которого определяют черную (XА) и рыжую (Xа) пигментацию. Гетерозиготные самки (XАXа) имеют пеструю окраску шерсти. Самцы же могут быть либо черными (XАY) либо рыжими (XаY).

25. 
    Изменчивость, её виды. Фенотипическая изменчивость. Роль генотипа и среды в формировании фенотипа. Эпигенетика. Экспрессивность и
    

пенетрантность.
Свойство живых систем приобретать изменения и существовать в различных вариантах называется изменчивостью.
Виды:

1. 
   Ненаследственная – фенотипическая изменчивость подразделяется на модификационную и онтогенетическую.
   
2. 
   Наследственная - генотипическая: комбинативная и мутационная.
   

Фенотипическая изменчивость: характеризуется разными вариантами фенотипических признаков в ответ на действие внешних факторов.

Роль генотипа и среды в формировании фенотипа: Проявление признаков, заложенных в генотипе особи, в значительной степени зависит от среды, которая может способствовать или препятствовать фенотипическому проявлению гена, усиливать или ослаблять степень такого проявления: генотипическая среда, внутренние факторы организма (среда 1-го порядка) и факторы среды обитания организма (среда 2-го порядка).

Фенотипические изменения, возникающие на основе одного и того же генотипа в разных условиях среды, называют модификациями. Пределы модификационной изменчивости признака называются нормой реакции. Норма реакции наследуется.
Эпигенетика: это раздел молекулярной биологии, изучающий наследуемые механизмы изменения экспрессии генов и фенотипа клетки без изменения нуклеотидных последовательностей ДНК.

Эпигенетические механизмы изменения экспрессии генов могут осуществляться в ядре и в цитоплазме. К ним относятся:

1) Метилирование ДНК приводит к инактивации генов. С метилированием и выключением отдельных генов, хромосом, геномов связывают геномный импринтинг – геномную память. Заболевания, связанные с «выключением» только одного аллеля – моноаллельная экспрессия генов, называются болезнями импринтинга.

2) Ацетилирование гистонов – приводит к декомпактизации хроматина и активации генов.

3) Деацетилирование гистонов – приводит к компактизации хроматина и к подавлению экспрессии генов.

4) Ремоделирование хроматина – его компактизация (спирализация) и декомпактизация (деспирализация). При компактизации (спирализации) хроматина гены инактивируются.

5) РНК-интерференция – подавляется процесссинг про-иРНК с помощью малых ядерных РНК.

6) Инактивация одной из Х-хромосом у зародышей женского пола в раннем эмбриогенезе (21 день).

7)Эффект положения генов – изменение фенотипического проявления гена в зависимости от его генного окружения.

8) Парамутации – влияние одного аллельного гена на другой, при этом продукт аллеля, подвергнутого влиянию напоминает продукт мутантного аллеля.

9) Трансфекция – способность энхансера, расположенного в одной хромосоме активировать промотор мутантного гена, расположенного в другом участке хромосомы или в другой хромосоме.

10) Сайленсинг – выключение экспрессии гена путём гетерохроматизации хроматина.

Экспрессивность и пенетрантность:

Фенотипическое проявление генетической информации характеризуется показателями пенетрантности и экспрессивности. Пенетрантность отражает частоту фенотипического проявления признака. Экспрессивность характеризует степень выраженности признака. Варьирующая экспрессивность проявляется различной тяжестью клинических симптомов заболевания. У части больных, принадлежащих одной семье, могут наблюдаться как стертые, так и смертельные формы заболевания.

26. 
    Модификационная изменчивость. Норма реакции признака. Вариационно- статистический метод изучения модификационной изменчивости.
    

Модификационная изменчивость- изменчивость, которая возникает под действием факторов внешней среды, не затрагивает генотип, носит приспособительный характер, направлена на выживание организма в данных условиях. Модификационная изменчивость ограничена нормой реакции.

Норма реакции - способность генотипа формировать в онтогенезе, в зависимости от условий среды, разные фенотипы, норма реакции наследуется.

Вариационный ряд — это статистический ряд, показывающий распределение изучаемого явления по величине какого-либо количественного признака.

Графическим показателем вариационно-статистического метода является вариационная кривая - графическое отображение частоты встречаемости каждой варианты.

Целью вариационно-статистического метода изучения является определение нормы реакции изучаемого признака, его средние значения и возможные вариационные отклонения.

∑PV/n=M

М – среднее значение признака, Σ – сумма произведений PV для каждого вариант-класса, V – среднее значение, P – частота встречаемости признака, n – общее число выборки. Полученные данные можно отобразить в виде вариационной кривой в координатах P; V.

27. 
    Генотипическая изменчивость. Мутации, их классификация и механизмы возникновения. Медицинское и эволюционное значение мутаций.
    

Эта изменчивость связана с образованием новых сочетаний генов в генотипе, без изменения структуры генетического материала. Механизмы комбинативной изменчивости: Рекомбинация генов при кроссинговере в профазе первого мейотического деления. Независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазе первого мейотичечского деления. Независимое расхождение хроматид в анафазе второго мейотического деления; Случайное сочетания гамет при оплодотворении. Случайный подбор родительских пар. Биологическое значение комбинативной изменчивости. Повышает генетический полиморфизм популяции. Повышает устойчивость и приспосабливаемость популяции к меняющимся условиям среды. Создаёт благоприятные условия для распространения полезных мутаций. Снижает вероятность генетического вырождения популяции вследствие необратимого накопления вредных мутаций. Эволюционное значение – удачные комбинации генов поддерживаются естественными отбором, что может привести к образованию нового вида.

Мутационная изменчивость - это изменчивость, при которой происходят скачкообразные, прерывистые изменения наследственного признака – мутации. По типу клеток, в которых возникают мутации, различают генеративные и соматические мутации, соответственно. Мутации в зависимости от уровня структурно-функциональной организации генетического аппарата бывают: генные, хромосомные и геномные. Генные мутации – это изменения химической структуры генов, воспроизводимые в последующих циклах репликации и проявляющиеся в виде изменения вариантов признаков. Выделяют 3 группы генных мутаций: а) Замена пары нуклеотидов в гене. Замены нуклеотидов, которые приводят к заменам аминокислот в белке, называют миссенс-мутациями. Замены нуклеотидов в гене, превращающие кодирующий триплет в молчащий, называются нонсенс-мутациями. Мутация, превращающая стоп-кодон в смысловой кодон, называется антитерминирующей мутацией. б) Делеция – потеря одного или нескольких пар нуклеотидов в гене; в) Дупликация – вставка одной или нескольких пар нуклеотидов в ген. г) Инверсия – изменение последовательности нуклеотидов в гене. К генным мутациям относится также прогрессивный рост (экспансия) тринуклеотидных тандемных повторов. Эти мутации проявляются фенотипически, только тогда, когда количество повторов превысит критическое значение. Поэтому эти мутации называют динамическими. Генные мутации могут возникать как в транслируемых (информативных), так и в нетранслируемых (неинформативных) частях ядерных генов, а также в митохондриальной ДНК. По типу наследования различают доминантные и рецессивные генные мутации. Хромосомные мутации связаны с изменением структуры хромосом. Различают делеции, дупликации, инверсии. Инверсии бывают: парацентрические и перицентрические. Транспозиция – изменение места положения фрагмента в одной хромосоме. Транслокация – участок одной хромосомы отрывается от неё и прикрепляется к другой хромосоме. Робертсоновнская транслокация – соединение двух негомологичных хромосом в области их центромер или разделение одной хромосомы на две по первичной перетяжке. Хромосомные мутации в клетках предшественниках гамет приводят к нарушению конъюгации гомологичных хромосом и их нерасхождению в дочерние клетки при мейозе. Геномные мутации – изменение количества хромосом в кариотипе: гаплоидия, полиплоидия, анэуплоидия (моносомии, трисомия). Мутации в зависимости от их влияния на жизнедеятельность организма подразделяют на вредные (летальные и полулетальные), нейтральные и полезные. Медицинское значение мутаций: Мутации в соматических клетках могут вызвать их злокачественное перерождение или привести к преждевременному старению организма. Генеративные мутации являются причиной рождения потомства с наследственной патологией. К этой группе заболеваний относятся генные и хромосомные болезни. Эволюционное значение: Формирование резерва наследственной изменчивости, увеличение генетического разнообразия и гетерогенности популяций, что повышает её приспособительные возможности, материал для образования новых видов.

28. 
    Генные мутации. Причины и механизмы возникновения генных мутаций.
    

Генные мутации затрагивают единичные гены и образуются наиболее часто. С ними связаны большинство изменений морфологических, биохимических и физиологических признаков организма.

Механизмы генных мутаций: замена, выпадение, вставка нуклеотидов (сдвиг рамки считывания); инверсия последовательности нуклеотидов (нарушение процесса сшивания при сплайсинге).

К генным болезням у человека относятся многочисленные болезни обмена веществ. Они могут быть связаны с нарушением обмена углеводов, липидов, стероидов, пуринов и пиримидинов, билирубина, металлов и др.

Болезни аминокислотного обмена: самая многочисленная группа наследственных болезней обмена веществ. Почти все они наследуются по аутосомно-рецессивному типу. Причина заболеваний — недостаточность того или иного фермента, ответственного за синтез аминокислот.

Фенилкетонурия — нарушение превращения фенилаланина в тирозин из-за резкого снижения активности фенилаланингидроксилазы;

Нарушения обмена углеводов - галактоземия — отсутствие фермента галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы и накопление в крови галактозы;

Болезни нарушения обмена соединительной ткани - синдром Марфана («паучьи пальцы», арахнодактилия) — поражение соединительной ткани вследствие мутации в гене, ответственном за синтез фибриллина;

Наследственные нарушения циркулирующих белков - гемоглобинопатии — наследственные нарушения синтеза гемоглобина.

29. 
    Хромосомные мутации, их классификация. Механизмы возникновения хромосомных мутаций.
    

Хромосомные мутации связаны с изменением структуры хромосом (механизм возникновения)

Различают делеции, дупликации, инверсии, транслокации, транспозиции
Делеция – потеря какого-либо участка хромосомы

Дупликация – удвоение какого-либо участка хромосомы

Инверсии - поворот какого-либо участка на 180 гр - бывают: парацентрические и перицентрические.

Транслокация – обмен участками между двумя негомологичными хромосомами

Транспозиция – присоединение фрагмента к своей же хромосоме
Хромосомные мутации в клетках предшественниках гамет приводят к нарушению конъюгации гомологичных хромосом и их нерасхождению в дочерние клетки при мейозе.

Хромосомные мутации являются причинами возникновения хромосомных болезней. Пример: синдром Дауна, синдром Шерешевского-Тернера, синдром Клайнфельтера, синдром Патау

30. 
    Кариотип, его характеристика. Механизмы поддержания постоянства кариотипа в ряду поколений организмов.
    

Кариотип -— совокупность признаков (число, размеры, форма и т. д.) полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида (видовой кариотип), данного организма (индивидуальный кариотип) или линии клеток.
Характеристики (особенности) кариотипа:

1. 
   В кариотипе разных видов чаще всего четное число хромосом
   
2. 
   Парные хромосомы-гомологичные
   
3. 
   Соматические клетки имеют диплоидный набор, половые - гаплоидный
   

Постоянство кариотипа поддерживается механизмам и митоза и мейоза

У организмов, размножающихся бесполым путем, новое поколение появляется из неспециализированных в отношении генеративной функции клеток тела. В основе их самовоспроизведения лежит митоз, обеспечивающий таким образом сохранение постоянной структуры наследственного материала в ряду поколений не только клеток, но и организмов.

При половом размножении процесс воспроизведения организмов осуществляется с участием специализированных половых клеток — гамет, вступающих в оплодотворение.  В такой ситуации поддержание постоянства кариотипа в ряду поколений организмов достигается предварительным уменьшением вдвое набора хромосом в гаметах, который восстанавливается до диплоидного при их оплодотворении: п + п = 2n.

Образование гаплоидных гамет осуществляется в ходе гаметогенеза путем особой формы клеточного деления — мейоза. При мейозе из клеток с диплоидным набором 2n образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом п. В отличие от митоза в первом мейотическом делении в результате конъюгации гомологичные хромосомы объединяются в пары — биваленты. Последующее расхождение гомологов к разным полюсам веретена деления приводит к образованию клеток с гаплоидным набором хромосом: 2n4с → п2с.  В ходе второго мейотического деления сестринские хроматиды каждой хромосомы, как и в митозе, распределяются между дочерними клетками с наследственным материалом пс.

Благодаря особенностям мейоза образуются клетки, несущие полноценный геном, в котором каждая группа сцепления представлена в единственном экземпляре (гаплоидный набор хромосом).

При самооплодотворении гаметы одного и того же родителя, а при перекрестном оплодотворении половые клетки разных организмов взаимодействуют друг с другом. Сперматозоиды, проникая в яйцеклетку, вводят в нее свой ядерный наследственный материал, заключенный в гаплоидном наборе хромосом. Ядра гамет сливаются и формируют диплоидное ядро зиготы, в котором каждая группа сцепления представлена в двойном экземпляре — отцовской и материнской хромосомами.

Таким образом, мейоз и последующее оплодотворение обеспечивают сохранение у нового поколения организмов диплоидного кариотипа, присущего всем особям данного вида.

31. 
    Геномные мутации, механизмы возникновения. Классификация геномных мутаций.
    

Геномные мутации — это мутации, которые приводят к добавлению либо утрате одной, нескольких или полного гаплоидного набора хромосом

Механизм возникновения геномных мутаций связан с патологией нарушения нормального расхождения хромосом в мейозе (анафаза-I и анафаза-II), в результате чего образуются аномальные гаметы (по количеству хромосом), после оплодотворения которых возникают гетероплоидные зиготы.

1. Гаплоидия – уменьшение числа хромосом вдвое (синдром Шерешевского-Тернера)

2. Анеуплоидия – изменение кариотипа, при котором число хромосом в клетках не кратно гаплоидному набору (n, 3n, 5n и т.д.) (синдром Дауна)

3. Полиплоидия – изменение кариотипа, при котором число хромосом в клетках кратно гаплоидному набору (4n, 6n и т.д.) (кукуруза, пшеница)

32. 
    Генокопии и фенокопии. Мутагенные факторы и механизм их действия. Антимутагенные факторы и механизмы.
    

Генокопии - ряд сходных по внешнему проявлению признаков, в том числе и наследственных болезней, обусловленных аллелями различных генов. Биологическая природа генокопий заключается в том, что синтез одинаковых веществ в клетке в ряде случаев достигается различными путями. Возникновение генокопий - следствие контроля признаков несколькими генами. 
Фенокопии - изменения фенотипа под влиянием неблагоприятных факторов среды, по проявлению похожие на мутации. В медицине фенокопии — ненаследственные болезни, сходные с наследственными. При фенокопиях изменённый под действием внешних факторов признак копирует признаки другого генотипа (например, у человека приём алкоголя во время беременности приводит к комплексу нарушений, которые до некоторой степени могут копировать симптомы болезни Дауна). 
Мутагены — химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения — мутации. По происхождению делятся на: 1) эндогенные, образующиеся в процессе жизнедеятельности организма 2) экзогенные — все прочие факторы, в том числе и условия окружающей среды. 
По природе возникновения делятся на: физические (ионизирующее излучение; радиоактивный распад; ультрафиолетовое излучение; чрезмерно высокая или низкая температура), химические (некоторые алкалоиды; окислители и восстановители (нитраты, нитриты, активные формы кислорода); нитропроизводные мочевины - часто применяются в сельском хозяйстве; некоторые пестициды; некоторые пищевые добавки; продукты переработки нефти; органические растворители; лекарственные препараты (например, препараты ртути, иммунодепрессанты)) и биологические (специфические последовательности ДНК—транспозоны; некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа); продукты обмена веществ (продукты окисления липидов); антигены некоторых микроорганизмов). 
Мутационный процесс или мутагенез – это процесс формирования мутаций под действием мутагенов – факторов, повреждающих наследственный материал. 
Мутации могут проявиться спонтанно без видимых внешних причин, но под влиянием внутренних условий в клетке и организме в целом – это спонтанные мутации или спонтанный мутагенез. 
Мутации от нормального состояния гена (признака) к патологическому состоянию называются прямыми. 
Мутации от патологического состояния гена (признака) к нормальному состоянию называются обратными. 
Мутации в соматических клетках называются соматическими. Они формируют патологические клеточные клоны (совокупность патологических клеток) и в случае одновременного присутствия в организме нормальных и патологических клеток приводят к клеточному мозаицизму. 
Мутации в половых клетках называются герминативными. Они встречаются реже соматических мутаций, лежат в основе всех наследственных и некоторых врожденных болезней и передаются из поколения в поколение. 
Антимутагенез — это механизм, снижающий неблагоприятный эффект мутаций. В результате мутаций изменяется смысл биологической информации, что негативно отражается на выживаемости организмов, поэтому важная роль принадлежит антимутационным механизмам, которые ограничивают неблагоприятные последствия мутаций, возникающие в процессе эволюции. 
К факторам защиты наследственного аппарата от мутаций относятся: 
1. Репарация ДНК 
2. Вырожденность генетического кода 
3. Парность хромосом в диплоидном кариотипе 
4. Иммунная система.

33. 
    Особенности человека как объекта генетических исследований. Методы изучения генетики человека.
    

Особенности человека как объекта генетических исследований:

1. У человека не может быть произведено искусственного направленного скрещивания в интересах исследователя.

2. Низкая плодовитость делает невозможным применение статистического подхода при оценке немногочисленного потомства одной пары родителей.

3. Редкая смена поколений, происходящая в среднем через 25 лет, при значительной продолжительности жизни.

Особенности человека делают невозможным применение для изучения его наследственности и изменчивости классического гибридологического метода генетического анализа, с помощью которого были открыты все основные закономерности наследования признаков и установлены законы наследственности.

К методам, широко используемым при изучении генетики человека, относятся генеалогический, популяционно-статистический, близнецовый, метод дерматоглифики, цитогенетический, биохимический, методы генетики соматических клеток: 1. Генеалогический метод – в основе лежит составление анализ родословных. 2. Близнецовый метод – заключается в изучении закономерностей наследования признаков в парах 1 и 2 – яйцевых близнецов. 3. Популяционно-статистический метод – изучает наследственные признаки в больших группах населения, в одно или нескольких поколений. 4. Цитогенетический метод – основан на микроскопическом изучении хромосом в клетках человека. – диагностика хромосомных заболеваний

34. 
    Популяционно-статистический метод в генетике человека. Закон Харди- Вайнберга и его применение для популяций человека.
    

Популяционно-статистический метод

Чтобы посмотреть, как изменяются частоты генотипов и генов в последующих поколениях, используется закон харди-вайнберга. В бесконечно большой популяции диплоидных организмов частоты генов остаются неизменными из поколения в поколение. Генотипы удовлетворяют соотношению, имеющему вид пропорции:

P_mm : p_mn : p_nn = p² : 2pq : q²

Буква p обозначает частоту встречаемости соответствующего генотипа; p и q – частоты встречаемости генов m и n в генофонде популяции.

С помощью закона харди-вайнберга можно вычислить частоту встречаемости как гомозигот, так и гетерозигот в популяции. Это становится важным, когда заболевание у человека обусловлено редким рецессивным геном. Как известно, редкие аллели присутствуют в популяции главным образом в гетерозиготном состоянии.

В медицинской генетике популяционно-статистический метод используется при изучении наследственных болезней населения, частоты нормальных и патологических генов, генотипов и фенотипов в популяциях различных местностей, стран и городов. Кроме того, этот метод изучает закономерности распространения наследственных болезней в разных по строению популяциях и возможность прогнозировать их частоту в последующих поколениях.

35. 
    Генеалогический метод изучения генетики человека. Особенности наследования признаков в родословных с аутосомно-доминантным, аутосомно-рецессивным, Х-сцепленным и Y-сцепленным типах
    

наследования.
Генеалогический метод (метод составления родословных) позволяет проследить наследование признаков (нормальных и патологических ) в ряду поколений с указанием родственных связей между членами родословной. Он включает в себя два этапа:

1. 
   Составление родословной на основании сведений, полученных от пробанда, с использованием специальных символов
   
2. 
   Анализ родословной (определение типа наследования, генотипов всех членов родословной, прогнозирование проявления признака у потомства).
   

Родословные имеют характерный вид, который определяется особенностями типа наследования: аутосомное и сцепленное с полом, доминантное и рецессивное. Каждый тип наследования имеет свои специфические особенности.

Анализ основан на генетических закономерностях моногенного наследования менделирующих признаков. Менделирующий признак альтернативен, дискретен, детерминирован наличием своего аллеля, прослеживается по поколениям и подчиняется законам расщепления.

Генеалогический метод является эквивалентом гибридологического, который модифицирован в соответствии с социальными и биологическими особенностями человека. Он используется в медико-генетическом консультировании, для определения сцепленного наследования, пенетрантности генов и т.д.
1.Для родословных при аутосомно-доминантном типе наследования характерно:

- признак обнаруживается в каждом поколении

- наследуется примерно половиною детей

- потомки мужского и женского пола наследуют признак одинаково часто

- оба родителя в равной мере передают признаки детям
2.Для аутосомно-рецессивного типа наследования :

- признак может отсутствовать в поколении детей, но проявляться у внуков

- признак может проявляться у детей при отсутствии его у родителей

- признак наследуется всеми детьми если оба родителя имеют его

- наследуется мужчинами и женщинами одинаково часто