Генетика коллоквиум
 Скачать 329.73 Kb.
|
|
Генетика коллоквиум 1.Наследственность и изменчивость – фундаментальные свойства живо-го. Ядерная (хромосомная) и цитоплазматическая наследственность. Уровни организации генетического материала: генный, хромосомный, геномный. Непрерывность существования и историческое развитие живой природы обусловлены двумя фундаментальными свойствами жизни: наследственностью и изменчивостью. Наследственность-свойство организмов передавать следующему поколению свои признаки и особенности их развития,т.е. воспроизводить себе подобных. . На популяционно-видовом уровне организации жизни наследственность проявляется в поддержании постоянного соотношения различных генетических форм в ряду поколений организмов данной популяции (вида). На биоценотическом уровне продолжительное существование биоценоза обеспечивается сохранением определенных соотношений видов организмов, образующих этот биоценоз. Ядерная(хромосомная )теория наследственности— теория, согласно которой хромосомы, заключённые в ядре клетки, являются носителями генов и представляют собой материальную основу наследственности, то есть преемственность свойств организмов в ряду поколений определяется преемственностью их хромосом. Хромосомная теория наследственности возникла в начале 20 в. на основе клеточной теории и использовалась для изучения наследственных свойств организмов гибридологического анализа. Наследственность цитоплазматическая (внеядерная, нехромосомная, плазматическая)- преемственность материальных структур и функциональных свойств организма, которые определяются и передаются факторами, расположенными в цитоплазме Изменчивость-способность организмов изменять свои признаки и свойства ,что проявляется в разнообразии особей внутри вида. Изменчивость бывает наследственная(неопределенная,индивидуальная, мутационная)и ненаследственная(определенная,групповая,модификационная).Наследственная изменчивость связана с изменением генотипа ,ненаследственная-с изменением фенотипа под влиянием условий окр.среды. 2. Генный уровень организации наследственного материала. Свойства гена как функциональной единицы наследственности и изменчивости: специфичность, дискретность, стабильность, плейотропность, дозированность действия, аллельность, способность к мутациям. В процессе изучения свойств генетического кода была обнаружена его специфичность. Каждый триплет способен кодировать только одну определенную аминокислоту. Интересным фактом является полное соответствие кода у различных видов живых организмов. Нескорректированные изменения химической структуры генов, воспроизводимые в последовательных циклах репликации и проявляющиеся у потомства в виде новых вариантов признаков, называют генными мутациями. Определяя возможность развития отдельного качества, присущего данной клетке или организму, ген характеризуется дискретностью действия. же нуклеотидная последовательность может детерминировать синтез не одного, а нескольких полипептидов. Это наблюдается в случае альтернативного сплайсинга у эукариот и при перекрывают генов у фагов и прокариот. Очевидно, такую способность следует оценить как множественное, или плейотропное, действие гена (хотя традиционно под плейотропным действием гена принято понимать участие его продукта — полипептида — в разных биохимических процессах, имеющих отношение к формированию различных сложных признаков). ген характеризуется дозированностью действия, т.е. количественной зависимостью результата его экспрессии от дозы соответствующего аллеля этого гена. 3. Хромосомный уровень организации наследственного материала. Хромосома, её химический состав и структурная организация. Морфология хромосом, морфологические виды хромосом. 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. Хсостоят в основном из ДНК и белков, которые образуют нуклеопротеиновый комплекс—хроматин. Наиболее распространенной является точка зрения, согласно которой хроматин (хромосома) представляет собой спирализованную нить. При этом выделяется несколько уровней спирализации (компак-тизации) хроматина: ДНК, нуклеосом. нить, элементарная хроматиновая фибрилла, интерфазная хромонема, метафазная хромотида. В первой половине митоза они состоят из двух хроматид, соединенных между собой в области первичной перетяжки (центромеры или кинетохора). Во второй половине митоза происходит отделение хроматид друг от друга. Из них образуются однонитчатые дочерние хромосомы, распределяющиеся между дочерними клетками. Формы хромосом:I — телоцентрическая, II — акроцентрическая, III—субметацентрическая, IV—метацентрическая; 4. Геномный уровень организации наследственного материала. Геном и кариотип как видовые характеристики. Геномный уровень организации Геномом называют всю совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом клеток данного вида организмов. Геном видоспецифичен, так как представляет собой тот необходимый набор генов, который обеспечивает формирование видовых характеристик организмов в ходе их нормального онтогенеза. Кариотип — диплоидный набор хромосом, свойственный соматическим клеткам организмов данного вида, являющийся видоспецифическим признаком и характеризующийся определенным числом, строением и генетическим составом хромосом 5. Генотип – сбалансированная система взаимодействующих генов. Аллельные и неаллельные гены. Виды взаимодействия генов. Взаимодействие аллельных генов. Постоянно возникающие разнообразные изменения структуры генов обусловливают явление множественного аллелизма (см. разд. 3.4.2.4), поэтому взаимодействующие при оплодотворении гаметы часто несут в своих геномах разные аллели одного и того же гена. В связи с этим генотип нового организма является гетерозиготным по многим локусам, т.е. его аллельные гены, расположенные в соответствующих участках гомологичных хромосом и пришедшие от обоих родителей, представлены разными аллелями — А и А', В и В' С и С' и т.д. Если аллельные гены представлены одинаковыми аллелями, т.е. находятся в гомозиготном состоянии (АА или A'A', BB или B'B', CC или С'С'), то развивается соответствующий данному аллелю вариант признака. В случае гетерозиготности (АА', BB', CC') развитие данного признака (А, В или С) будет зависеть от взаимодействия аллельных генов. Взаимодействие неаллельных генов. результатом действия не одной пары аллельных генов, а нескольких неаллельных генов или их продуктов. Поэтому эти признаки называют сложными. Большинство количественных признаков организмов определяется полигенами, т.е. системой неаллельных генов, одинаково влияющих на формирование данного признака. Взаимодействие таких генов в процессе формирования признака называют полимерным. Оно сводится чаще всего к суммированию действия сходных аллелей этих генов, определяющих формирование одинакового варианта признака. Совместное действие полигенов обусловливает различную экспрессивность — степень выраженности признака, зависящую от дозы соответствующих аллелей. По полимерному типу взаимодействия у человека определяется интенсивность окраски кожных покровов, зависящая от уровня отложения в клетках пигмента меланина 6. Взаимодействие аллельных генов в генотипе: доминирование, непол-ное доминирование, кодоминирование, межаллельная комплементация, аллельное исключение. Доминирование — это такое взаимодействие аллельных генов, при котором проявление одного из аллелей (А) не зависит от присутствия в генотипе другого аллеля (А') и гетерозиготы АА' фенотипически не отличаются от гомозигот по этому аллелю (АА). Такая ситуация наблюдается, например, когда один из аллелей гена А («дикий») способен обеспечить формирование определенного варианта признака (синтез пептида с определенными свойствами), а другой А'—не обладает такой способностью. Наличие в генотипе АА' единственного нормального аллеля А приводит к формированию нормального признака. Этот аллель выступает как доминантный в данном гетерозиготном генотипе. Присутствие другого аллеля (А') фенотипически не проявляется, поэтому его называют рецессивным. Неполное доминирование наблюдается, когда фенотип гетерозигот BB' отличается от фенотипа гомозигот по обоим аллелям (BB или B'B') промежуточным проявлением признака. Это объясняется тем, что аллель, способный сформировать нормальный признак, находясь в двойной дозе у гомозиготы BB, проявляется сильнее, чем в единственной дозе у гетерозиготы BB'. Указанные генотипы отличаются экспрессивностью, т.е. степенью выраженности признака. Демонстрацией такого типа взаимодействия генов могут быть многочисленные наследственные заболевания у человека, проявляющиеся клинически у гетерозигот по мутантным аллелям, а у гомозигот заканчивающиеся смертью. Иногда гетерозиготы имеют почти нормальный фенотип, а гомозиготы характеризуются пониженной жизнеспособностью. Кодоминирование представляет собой такой тип взаимодействия аллельных генов, при котором каждый из аллелей проявляет свое действие. В результате этого формируется некий промежуточный вариант признака, новый по сравнению с вариантами, определяемыми каждым аллелем самостоятельно. Примером может служить формирование IV, или АВ-группы, крови у человека, гетерозиготного по аллелям IA и IB, которые по отдельности детерминируют образование II и III групп крови. Межаллельная комплементация. В этом случае возможно формирование нормального признака D у организма, гетерозиготного по двум мутантным аллелям гена D(D'D"). Аллельное исключение процесс формирования элементарного признака — синтез полипептида с определенной последовательностью аминокислот — зависит, как правило, от взаимодействия по меньшей мере двух аллельных генов, и конечный результат определяется конкретным сочетанием их в генотипе. Формирование сложных признаков предполагает необходимость взаимодействия неаллельных генов, занимающих разное положение в геноме данного вида. 7.Взаимодействие неаллельных генов: эпистаз, комплементарность, полимерия. Эффект положения. Эпистаз-тип взаимодействия генов,при котором один ген подавляет действие другого неаллельного гена.Гены ,подавляющие действие др.генов наз.ингибиторами(супрессорами,эпистатистическими), а подавляемые гипостатистическими. Комплементарность-взаимодействие генов ,при котором признак проявляется только при наличии аллельных пар.В присутствии доминантного гена из 1 аллельной пары не воспроизводится.Пример:AaBB (комплементарное взаимодействие) Полимерия-это взаимодействие генов,при котором признак контролируется несколькими парами генов и интенсивность признака зависит от кол-ва доминантных генов.По принципу полимерии наследуется цвет кожи,цвет глаз,рез-фактор,масса тела. Особый вид представляет взаимодействие, обусловленное местом положения гена в системе генотипа,— эффект положения. Непосредственное окружение, в котором находится ген, может сказываться на характере его экспрессии. Изменение активности гена, наблюдаемое при хромосомных перестройках, нередко связано с перемещением его в другую группу сцепления при транслокациях или изменением его положения в своей хромосоме при инверсиях. Особый случай, очевидно, представляет изменение экспрессии генов в результате деятельности подвижных генетических элементов, активирующих или угнетающих проявление генов, вблизи которых они встраиваются. 8. Наследственность и наследование. Типы и варианты наследования признаков. Термины «наследственность» и «наследование» не являются синонимами. Под наследственностью понимается совокупность генетических механизмов, которые обеспечивают структурно-функциональную преемственность организмов в ряду поколений. Эти механизмы вытекают из принципов организации наследственного материала на генном, хромосомном и геномном уровнях, а также закономерностей поведения генов в процессе гаметогенеза и размножения. Под наследованием понимают процесс воспроизведения в последовательных поколениях общего плана структурно-функциональной организации н отдельных признаков у особей конкретного биологического вида. Наследование — это внешнее выражение наследственности в том смысле, что механизмы наследственности обусловливают правила (закономерности) наследования. Это хорошо иллюстрируют результаты исследований Г. Менделя, который в своих опытах наблюдал внешние проявления генетической связи между растениями разных поколений и сформулировал три правила независимого наследования признаков. От правил он пришел к формулировке законов наследственности, в которых отразил закономерности организации и динамики генетического материала — дискретность и аллельное состояние генов, генетическая «чистота» гамет и т. д, Правильное отношение к понятиям «наследственность» и «наследование» особенно важно для врача, так как в повседневной практике он первоначально встречается с проявлениями наследования. Обратив внимание на определенный признак пациента, врач сравнивает его состояние с таковым у родителей и детей ' больного. На этапе диагноза наследственного заболевания и прогноза развития нежелательного признака в потомстве врач обращается к механизмам наследственности. Выделяют несколько основных типов наследования признаков, каждый из которых имеет варианты. Учитывая особенности генетического контроля качественных и количественных признаков, в отношении отдельных признаков различают моногенное и полигенное наследование, о которых шла речь ранее. Моногенное наследование бывает аутосомным или тепленным с полом. Аутосомное и сцепленное с Х-хромосомой наследование может быть доминантным и рецессивным. Названные типы и варианты соответствуют правилам наследования отдельно взятых менделирующих признаков. Закономерности соотносительного наследования нескольких признаков описываются такими типами, как независимое, частично сцепленное и полностью сцепленное наследование. Тины и варианты наследования, свойственные другим организмам, обнаружены и у человека и могут быть проиллюстрированы родословными людей. Аутосомно-доминантный вариант наследования обусловливается передачей в ряду поколений доминантного аллеля гена, локализующегося в аутосоме, для которого характерны определенные черты, проявляющиеся в родословных: 1) при достаточном числе потомков признак обнаруживается в каждом поколении; 2) редкий признак наследуется примерно половиной детей; 3) потомки мужского и женского пола наследуют признак одинаково часто; 4) оба родителя в равной мере передают признак детям. Отмеченные черты характеризуют, например, наследование признака «шерстистых волос» появившихся несколько поколений тому назад в одной т норвежских семей. 9. Моногенное и полигенное наследование. Аутосомное и сцепленное с полом типы наследования. 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. 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 (ХAХa) 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 (рис. 6.9). Гены негомологичных участков Х- и Y-хромосом (или единственной Х-хромосомы) у гетерогаметного пола находятся в гемизиготном состоянии. Они представлены единственной дозой: ХAY, ХaХ, XYB. Формирование таких признаков у гетерогаметного пола определяется тем, какой аллель данного гена присутствует в генотипе организма. Сцепленное наследование с полом-наследование ,какого-либо гена,находящегося в половых хромосомах. 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. 10. Множественный аллелизм. Наследование групп крови по системе АВ0. Множественный аллелизм-это существование в популяции более 2х аллелей данного гена.В популяции оказываются не 2 аллельных гена,а несколько.Возникают в рез-те разных мутаций одного локуса.Гены множественного аллелизма взаимодействуют между собой различным образом. Существует четыре допустимых комбинации; то, какая из них характерна для данного человека, определяет его группу крови: - первая (0)рецессивный признак -вторая (А) -третья(В) -четвертая(АВ) 11.Независимое и сцепленное наследование признаков. Законы независимого наследования Менделя. Независимое наследование признаков : Закон независимого наследования каждая пара признаков наследуется независимо от других пар и дает расщепление по фенотипу9:3:3:1 по каждой паре.По другому этот закон наз.третий закон Менделя. Открытие Г. Менделем правила единообразия, законов расщепления и независимого наследования. Проявление правила единообразия и закона расщепления во всех видах скрещивания, а закона независимого наследования — при дигибридном и полигибридном скрещивании. Сцепленное наследование-это наследование определенных состояний генов,локализованных в 1 хромосоме. 12.Сцепление генов. Кроссинговер. Опыты Моргана. Хромосомная теория наследственности. Принципы построения генетических карт хромосом. Сцепление Генов - связь между генами, обусловленная их расположением в одной хромосоме. Гены, лежащие в одной хромосоме, составляют одну группусцепления и наследуются большей частью совместно. Кроссинго́вер (другое название в биологии перекрёст) — процесс обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации в профазе I мейоза. Основным объектом, с которым работали Т. Морган и его ученики, была плодовая мушка Дрозофила. Проводилось дигибридное анализирующее скрещивание по двум признакам: длине крыльев и цвету тела. Данные опытов показали, что получается расщепление признаков 1:1 вместо ожидаемого - 1:1:1:1. Хромосомная теория наследственности: 1.Гены,расположены в хромасомах в линейной последовательности и занимают определенное место-локус. 2.Гены ,расположенные в хромосоме наследуются сцепленно и составляют группу сцепления. 3.Кол-во групп сцепления равно гаплоидному набору хром-м. 4.Сцепленрие между генами может быть в рез-те кроссинговера. 5.астота кросинговера зависит от расстояния между генами в 1 хром-ме :чем дальше гены друг от друга ,тем меньше сцепление между ними ,и частота кроссинговера выше. 6.За единицу расстояния между генами принята 1 морганида(-это такое расстояние ,которое определяет 1% кроссинговера и 1%кроссоверных гамет и кроссоверных особей. Принципы построения генетических карт хромосом. Существование кроссинговера побудило Моргана разработать в 1911-1914 гг. принцип построения генетических карт хромосом. В основу этого принципа положено представление о расположении генов по длине хромосомы в линейном порядке. За единицу расстояния между двумя генами условились принимать 1 % перекреста между ними. Допустим, что к одной группе сцепления относятся гены А и В. Между ними обнаружен перекрест в 10 %. Следовательно, гены А и В находятся на расстоянии 10 единиц. Допустим далее, что к этой же группе сцепления относится ген С. Чтобы узнать его место в хромосоме, необходимо выяснить, какой процент перекреста он дает с обоими из двух уже известных генов. Например, если с А он дает 3 % перекреста, то можно предположить, что ген С находится либо между А и В, либо с противоположной стороны, то есть А расположен между В и С. Если между В и С окажется перекрест 7 %, то на хромосоме их следует расположить в таком порядке, как на верхней схеме. Если между В и С перекрест составит 13 %, то расположение генов будет как на нижней схеме. 13. Хромосомный и генный механизм определения и развития пола организма. Возможные нарушения формирования пола у человека. Хромосомное определение пола у животных и человека происходит в момент оплодотворения. Для человека это формирование кариотипа 46 XX или 46 ХУ, что определяется гаметой гетерогаметного пола. У человека женский пол гомогаметный, а мужской пол гетерогаметный. У птиц и бабочек, наоборот, самцы гомогаметные, а самки - гетерогаметные. У прямокрылых насекомых самки гомогаметны, с кариотип XX, а самцы гетерогаметны - ХО, у последних отсутствует у-хромосома. Хорошо изученный пример генного определения пола — определение пола у почкующихся дрожжей. У большинства штаммов дрожжей вегетативные почкующиеся клетки гаплоидны, при половом процессе образуется зигота, которая делится мейозом. У дрожжей есть гены а и альфа, которые находятся в разных локусах одной хромосомы. Оба они неактивны. Один из этих генов удваивается и посылает свою копию в третий локус — МАТ-локус. Там этот ген включается и определяет пол. 14.Сцепленный с полом тип наследования. Особенности Х-сцепленного и Y-сцепленного типов наследования. 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. У млекопитающих (в том числе и человека) мужской пол получает Х-сцепленные гены от матери и передает их дочерям. При этом мужской пол никогда не наследует отцовского Х-сцепленного признака и не передает его своим сыновьям (рис. 6.10). 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 —дочерям. Yсцепленное-Активно функционирующие гены Y-хромосомы, не имеющие аллелей в Х-хромосоме, присутствуют в генотипе только гетерогаметного пола, причем в гемизиготном состоянии. Поэтому они проявляются фенотипически и передаются из поколения в поколение лишь у представителей гетерогаметного пола. Так, у человека признак гипертрихоза ушной раковины («волосатые уши») наблюдается исключительно у мужчин и наследуется от отца к сыну. 15.Изменчивость. Классификация и характеристика форм изменчивости. Изменчивость-способность организмов изменять свои признаки и свойства ,что проявляется в разнообразии особей внутри вида. Изменчивость бывает наследственная(неопределенная,индивидуальная, мутационная)и ненаследственная(определенная,групповая,модификационная).Наследственная изменчивость связана с изменением генотипа ,ненаследственная с изменением фенотипа под влиянием условий окр.среды. Ненаследственная изменчивость(фенотипическая): Случайная и модификационная.Модификационная изменивость-изменчивость фенотипов,в пределах нормы реакции под действием факторов среды. Модфикационная изменчивость не передается по наследству и возникает как приспособление организма ,т.е . представляет собой адаптацию. Норма реакции-передел модификационной изменчивости признака ,обусловленный генотипом,всязи с чем наследуется. Наследственная(генотипическая): Комбинативная изм.-это появление новых сочетаний генов при мейозе: -кроссинговер профазы 1 -независимое расхождение бивалентов в анафазе 1 -случайная встреча гамет при оплодотворении. Мутационная изм-наследственная изменчивость генотипа ,которая сохраняется в ряду поколений в гетерозиготном состоянии.Эта изменчивость является индивидуальной,неопределенной,носит случайный,ненаправленный характер.Фенотипически мутации проявляются только в гомозиготном состоянии. 16.Фенотипическая изменчивость. Фенотип организма. Простые и сложные признаки. Понятие среды. Среда I-го и II-го порядка. Экспрессивность и пенетрантность признаков. К фенотипической изм относится случайная и модификационная. Фенотип - совокупность всех признаков организмов. Экспрессивность-степень выраженности признака. Пенентрантность-проявление гена в признак. Факторы, от которых зависит фенотипическое разнообразие, генетическая программа (генотип), условия среды и частота случайных изменений (мутации), обобщены в следующей зависимости: генотип + внешняя среда + случайные изменения → фенотип. 17.Модификационная изменчивость. Норма реакции. Вариационно-статистический метод изучения модификационной изменчивости. Модификационная изменивость-изменчивость фенотипов,в пределах нормы реакции под действием факторов среды. Модфикационная изменчивость не передается по наследству и возникает как приспособление организма ,т.е . представляет собой адаптацию. Норма реакции-передел модификационной изменчивости признака ,обусловленный генотипом,всязи с чем наследуется.Метод изучения модификационнаой изменчивости вариационно-статистический и гнеалогический.Вариационный ряд-ряд модификационной изм.признака,слагающий из отдельных значений,расположенных в порядке увел. или умен.колличественного выражения признака(размеры листьев,число цветков в колосье и т.д.) Свойства модификаций: 1) ненаследуемость; 2) групповой характер изменений; 3) соотнесение изменений действию определенного фактора среды; 4) обусловленность пределов изменчивости генотипом. 18.Генотипическая изменчивость. Комбинативная изменчивость. Механизмы возникновения и биологическое значение. К генотипической изм относится комбинативная и мутационная.Биологическое значение удачные комбинации подхватывают естественным отбором. Комбинативная изм.-это появление новых сочетаний генов при мейозе: -кроссинговер профазы 1 -независимое расхождение бивалентов в анафазе 1 -случайная встреча гамет при оплодотворении. 19.Мутационная изменчивость. Классификация мутаций, характеристика и биологическое значение мутаций. Мутационная изм-наследственная изменчивость генотипа ,которая сохраняется в ряду поколений в гетерозиготном состоянии.Эта изменчивость является индивидуальной,неопределенной,носит случайный,ненаправленный характер.Фенотипически мутации проявляются только в гомозиготном состоянии. Мутации различают: -по изменению генотипа(генные,хромосомные,геномные) -по типам клеток(генеративные и соматические) -по причинам возникновения(спонтанные и индуцированные) -по результату(летальные,вредные,нейтральные,полезные) Биологическое значение мутаций: Обеспечивают разнообразие генов;явл.источником эволюционного материала;снижает жизнеспособность особей;делеции в гомозиготном состоянии летальны,инверсии и транслокации могут приводить к расхождению форм внутри вида,а дупликаци могут служить источником образования новых генов. 20.Спонтанные и индуцированные мутации. Мутагены, их природа и действие на организм. Естественные и искусственные антимутагенные механизмы. Спонтанные мутации возникают при обычных физиологических состояниях организма.Индуцированные мутации при воздействии на организм мутагенных факторов. Мутаген-факторы ,вызывающие изменение генотипа как в естественном,так и в искусственно созданных условиях.Это могут быть хим-ие,температурные,биолог.воздействия,действие различных излучений и др.Биологическими мутагенами явл. вирусы и бактерии(ДНК вирусов встраивается в клетку и разрушает или изменяет ее генотип).Химическими мутагенами служат некоторые лекарства,возбуждающие средства(алкоголь),наркотические (никотин табака,морфин мака). 21.Генные мутации. Роль генных мутаций в создании генетического полиморфизма и возникновении наследственной патологии у человека. Генные болезни. Генные мутации(точковые)-связаны с изменением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.Это приводит к изменению строения молекул белков и появлению новых признаков и свойств.Генные мутации происходят под влиянием мутагенных факторов(биологических,физических,химических)или спонтанно(случайно).Вследствии генной мутации образуются новые аллели,это имеет важное эволюционное значение. Болезни:ферментопатия,фенилкетунория,гемоглобинопатия(серповидноклеточная анемия),коллагеноз. 22.Хромосомные мутации, их классификация. Роль хромосомных мутаций в развитии патологических состояний человека. Хромосомные мутации-это перестройки участка хромосом.Различают 5 основных типов хром-ых мутаций: Делеция(потеря участка хром-м),дупликация(удвоение участка хром-м),инверсия(поворот участка хром-м на 180 градусов),транслокация(обмен участками негомологичных хром-м)слияние 2х хром-м в одну. Хром-ые мутации вызывают резкие изменения в организме и в гомозиготном состоянии часто приводят к гибели. Болезни:Синдром Вольфа(делеция короткого плеча(р)4 хром-мы-46,4р-(кариотип);синдром «кошачьего крика»(делеция короткого плеча(р)5 хром-мы:46,5р-;хронический миелолейкоз(делеция длинного плече(q)21или22 хром-мы:46,21q,46,22q. 23.Геномные мутации. Хромосомные болезни, механизмы возникновения и наиболее характерные клинические проявления. Геномные мутации-это изменение количества числа хромосом.Они могут быть при нерасхождении хро-м в мейозе.Геномные мутации могут буть предствлены гаплоидами(с хром-ой мутацие),анеуплоидами(с лишней или недостаточной хром-ой),полиплоидами(с кратным увеличением наборов хром-м). Болезни: 1)связанные 1-22 парами -синдром Патау(трисомия по 13паре хром-м :47,13+ -синдром Эдварса на 18 паре:47,18+ -синдром Дауна по 21паре:47,21+ 2)связанные с половыми хром-ами -синдром Шершевского-Тернера(моносомия 045,Х0) -синдром трипло-Х(трисомия 047,ХХХ) -синдром Кляинфельтера(варианты разные хром-м 47,ХХУ;48ХХУУ) 24.Особенности человека как объекта генетических исследований. Методы генетики человека: генеалогический, цитогенетический, близнецовый, популяционно-статистический, биохимический. Методы генетики соматических клеток, молекулярно-генетические методы. Генеалогический метод В основе этого метода лежит составление и анализ родословных. При составлении родословных исходным является человек — пробанд, родословную которого изучают. Обычно это или больной, или носитель определенного признака, наследование которого необходимо изучить. С помощью генеалогического метода может быть установлена наследственная обусловленность изучаемого признака, а также тип его наследования (аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный, X-сцепленный доминантный или рецессивный, Y-сцепленный). При анализе родословных по нескольким признакам может быть выявлен сцепленный характер их наследования, что используют при составлении хромосомных карт. Этот метод позволяет изучать интенсивность мутационного процесса, оценить экспрессивность и пенетрантность аллеля. Он широко используется в медико-генетическом консультировании для прогнозирования потомства. Однако необходимо отметить, что генеалогический анализ существенно осложняется при малодетности семей. Родословные при аутосомно-доминантном наследовании. Для аутосомного типа наследования в целом характерна равная вероятность встречаемости данного признака как у мужчин, так и у женщин. Это обусловлено одинаковой двойной дозой генов, расположенных в аутосомах у всех представителей вида и получаемых от обоих родителей, и зависимостью развивающегося признака от характера взаимодействия аллельных генов. Родословные при аутосомно-рецессивном наследовании. Рецессивные признаки проявляются фенотипически лишь у гомозигот по рецессивным аллелям. Эти признаки, как правило, обнаруживаются у потомков фенотипически нормальных родителей — носителей рецессивных аллелей. Вероятность появления рецессивного потомства в этом случае равна 25%. Если один из родителей имеет рецессивный признак, то вероятность проявления его в потомстве будет зависеть от генотипа другого родителя. У рецессивных родителей все потомство унаследует соответствующий рецессивный признак Родословные при доминантном Х-сцепленном наследовании признака. Гены, расположенные в Х-хромосоме и не имеющие аллелей в Y-хромосоме, представлены в генотипах мужчин и женщин в разных дозах. Женщина получает две свои Х-хромосомы и соответствующие гены как от отца, так и от матери, а мужчина наследует свою единственную Х-хромосому только от матери. Развитие соответствующего признака у мужчин определяется единственным аллелем, присутствующим в его генотипе, а у женщин он является результатом взаимодействия двух аллельных генов. В связи с этим признаки, наследуемые по Х-сцепленному типу, встречаются в популяции с разной вероятностью у мужского и женского пола. При доминантном Х-сцепленном наследовании признак чаще встречается у женщин в связи с большей возможностью получения ими соответствующего аллеля либо от отца, либо от матери. Мужчины могут наследовать этот признак только от матери. Женщины с доминантным признаком передают его в равной степени дочерям и сыновьям, а мужчины — только дочерям. Сыновья никогда не наследуют от отцов доминантного Х-сцепленного признака. Родословные при рецессивном Х-сцепленном наследовании признаков. Характерной особенностью родословных при данном типе наследования является преимущественное проявление признака у гемизиготных мужчин, которые наследуют его от матерей с доминантным фенотипом, являющихся носительницами рецессивного аллеля. Как правило, признак наследуется мужчинами через поколение от деда по материнской линии к внуку. У женщин он проявляется лишь в гомозиготном состоянии, вероятность чего возрастает при близкородственных браках. Близнецовый метод Этот метод заключается в изучении закономерностей наследования признаков в парах одно- и двуяйцевых близнецов. Он позволяет выявить наследственный характер признака, определить пенетрантность аллеля, оценить эффективность действия на организм некоторых внешних факторов (лекарственных препаратов, обучения, воспитания). Суть метода заключается в сравнении проявления признака в разных группах близнецов при учете сходства или различия их генотипов. Монозиготные близнецы, развивающиеся из одной оплодотворенной яйцеклетки, генетически идентичны, так как имеют 100% общих генов. Поэтому среди монозиготных близнецов наблюдается высокий процент конкордантных пар, в которых признак развивается у обоих близнецов. Сравнение монозиготных близнецов, воспитывающихся в разных условиях постэмбрионального периода, позволяет выявить признаки, в формировании которых существенная роль принадлежит факторам среды. По этим признакам между близнецами наблюдается дискордантность, т.е. различия. Напротив, сохранение сходства между близнецами, несмотря на различия условий их существования, свидетельствует о наследственной обусловленности признака. Сопоставление парной конкордантности по данному признаку у генетически идентичных монозиготных и дизиготных близнецов, которые имеют в среднем около 50% общих генов, дает возможность более объективно судить о роли генотипа в формировании признака. Высокая конкордантность в парах монозиготных близнецов и существенно более низкая конкордантность в парах дизиготных близнецов свидетельствуют о значении наследственных различий в этих парах для определения признака. Сходство показателя конкордантности у моно- и дизиготных близнецов свидетельствует о незначительной роли генетических различий и определяющей роли среды в формировании признака или развития заболевания. Достоверно различающиеся, но достаточно низкие показатели конкордантности в обеих группах близнецов дают возможность судить о наследственной предрасположенности к формированию признака, развивающегося под действием факторов среды. Популяционно-статистический метод С помощью популяционно-статистического метода изучают наследственные признаки в больших группах населения, в одном или нескольких поколениях. Существенным моментом при использовании этого метода является статистическая обработка получаемых данных. Этим методом можно рассчитать частоту встречаемости в популяции различных аллелей гена и разных генотипов по этим аллелям, выяснить распространение в ней различных наследственных признаков, в том числе заболеваний. Он позволяет изучать мутационный процесс, роль наследственности и среды в формировании фенотипического полиморфизма человека по нормальным признакам, а также в возникновении болезней, особенно с наследственной предрасположенностью. Этот метод используют и для выяснения значения генетических факторов в антропогенезе, в частности в расообразовании. При статистической обработке материала, получаемого при обследовании группы населения по интересующему исследователя признаку, основой для выяснения генетической структуры популяции является закон генетического равновесия Харди — Вайнберга. Он отражает закономерность, в соответствии с которой при определенных условиях соотношение аллелей генов и генотипов в генофонде популяции сохраняется неизменным в ряду поколений этой популяции (см. разд. 10.2.3, т.2). На основании этого закона, имея данные о частоте встречаемости в популяции рецессивного фенотипа, обладающего гомозиготным генотипом (аа), можно рассчитать частоту встречаемости указанного аллеля (а) в генофонде данного поколения. Распространив эти сведения на ближайшие поколения, можно предсказать частоту появления в них людей с рецессивным признаком, а также гетерозиготных носителей рецессивного аллеля. (рА. + qa)2, где р и q — частоты встречаемости аллелей А и а соответствующего гена. Раскрытие этой формулы дает возможность рассчитать частоту встречаемости людей с разным генотипом и в первую очередь гетерозигот — носителей скрытого рецессивного аллеля: p2AA + 2pqAa + q2аа. Цитогенетический метод(25 вопрос) Цитогенетический метод основан на микроскопическом изучении хромосом в клетках человека. Применение цитогенетического метода позволяет не только изучать нормальную морфологию хромосом и кариотипа в целом, определять генетический пол организма, но, главное, диагностировать различные хромосомные болезни, связанные с изменением числа хромосом или с нарушением их структуры. Кроме того, этот метод позволяет изучать процессы мутагенеза на уровне хромосом и кариотипа. Применение его в медико-генетическом консультировании для целей пренатальной диагностики хромосомных болезней дает возможность путем своевременного прерывания беременности предупредить появление потомства с грубыми нарушениями развития. Непременным требованием для изучения хромосом является наличие делящихся клеток. Дэнверская номеклатура основана на разделении хром-м по размеру(крупные,средние,мелкие),по форме (метацинтрические,субметацинтрические,акроцинтрические).Эта номеклатура позволяет установить наследственные заболевания геномными мутациями. Парижская номеклатура хро-м основа на дифференциальном окрашивании хром-м с выявлением участков эу- и гетерохроматина.Позволяет установить наследственные заболевания ,вызванные хром-ыми и геномными мутациями. Биохимический метод В отличие от цитогенетического метода, который позволяет изучать структуру хромосом и кариотипа в норме и диагностировать наследственные болезни, связанные с изменением их числа и нарушением организации, наследственные заболевания, обусловленные генными мутациями, а также полиморфизм по нормальным первичным продуктам генов изучают с помощью биохимических методов. 26.Половой хроматин. Экспресс-метод определения полового хроматина. Половой хроматин-max спирализованная х-хромосома ,обнаруживается в интерфазных соматических клетках у женщин и находится в оболочке ядра.Позволяет диагносировать заб-я,связанные с изменением кол-ва половых хром-м. Амниоцентез-метод получения клеток плода. 30.Пренатальная диагностика наследственных заболеваний человека. Медико-генетическое консультирование. Профилактика наследственных заболеваний у человека. Диагностика производится цитогенетическими, молекулярно-цитогенетическими и молекулярно-генетическими методами, а также на основании фенотипических признаков (синдромологический подход). By Naza=) |