биология. Коллок. Коллок 1 вопрос
 Скачать 54.74 Kb.
|
1 2 Коллок 1 вопрос. Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости, которые относятся к основным свойствам живой материи, всех организмов. Генетика изучает наследования нормальных и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предрасположенности и факторов среды. Генетика тесно связана с медициной. В настоящее время известно более 2000 наследственных болезней и аномалий развития. Они изучаются на молекулярном, клеточном, организменном и популяционном уровнях. Генетикой получены важные сведения о том, что наследственные болезни в определенных условиях могут не проявляться; в ряде случаев могут быть даны ценные рекомендации по их предупреждению. Ближайшие задачи медицинской генетики – дальнейшее изучение этих болезней, разработка мероприятий по предупреждению пороков развития, наследственных болезней и злокачественных новообразований. Наследственность – свойство живых организмов повторять в ряде поколений сходные признаки и обеспечивать специфический характер индивидуального развития в определенных условия среды. Благодаря наследственности родители и потомки имеют сходный тип биосинтеза, определяющий сходство в химическом составе тканей, характере обмена веществ, физиологических отправлениях, морфологических признаках и других особенностях. Вследствие этого каждый вид организмов воспроизводит себя из поколения в поколение. 1 закон Менделя (Закон единообразия). При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все потомство в первом поколении единообразно по фенотипу и генотипу. 2 закон Менделя (Закон расщепления ). При скрещивании двух гетерозиготных особей в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу 3:1 и по генотипу 1:2:1. Гомозиготный генотип – генотип, при котором в соматических клетках, гомологичных хромосомах содержатся одинаковые аллельные гены по данному признаку. Гетерозиготный генотип – генотип, при котором в соматических клетках, гомологичных хромосомах содержатся различные аллельные гены по данному признаку. Генотип – совокупность наследственных факторов организма в отношении одного или нескольких признаков. Фенотип – совокупность внешних и внутренних признаков организма. 2 вопрос Неполное доминирование – в гетерозиготном состоянии наблюдается промежуточное действие двух генов на признак. Фенотип гетерозигот имеет промежуточный характер между соответствующими гомозиготами (АА, аа). Свойством неполного доминирования обладает ряд генов, вызывающие наследственные аномалии и болезни человека (серповидноклеточная анемия). Анализирующее скрещивание заключается в том, что особь, генотип которой неясен, но должен быть выяснен, скрещивается с рецессивной формой. Если от такого скрещивания все потомство окажется однородным, значит анализируемая особь гомозиготна, если же произойдет расщепление, то она гетерозиготна. 3 закон Менделя (Закон независимого расщепления признаков и комбинирования генов). При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся двумя или более парами альтернативных признаков, во втором поколении наблюдается независимое наследование и комбинирование признаков, если гены, определяющие их расположены в различных гомологичных хромосомах. Расщепление по фенотипу 9:3:3:1. +Для того, чтобы было легче понять, как будет проходить комбинация признаков при скрещивании двух гибридов из первого поколения, американский исследователь Реджинальд Пеннет предложил заносить результаты опыта в таблицу, которую назвали решеткой Пеннета. 3 вопрос В. Астауров разработал методику индуцированного андрогенеза, позволившую экспериментально обосновать роль ядра в передаче наследственной информации и наследовании пола. Опят на тутовом шелкопряде. Андрогенез – размножение, происходящие только за счет мужских ядер. +Он нагрел яйцеклетку, в ней разрушилось ядро. Затем поместил туда ядра сперматозоонов. Получилась клетка с диплоидным набором хромосом. Из этой яйцеклетки развились особи только мужского пола и с признаками особей, у которых были взяты ядра. 4 вопрос Положения хромосомной теории: Гены находятся в хромосомах. Каждая хромосома представляет собой группу сцепления генов. Число групп сцепления у каждого вида равно гаплоидному числу хромосом. Каждый ген в хромосоме занимает определенное место (локус). Гены в хромосомах расположены линейно. Между гомологичными хромосомами может происходить обмен аллельными генами. Расстояние между генами в хромосоме пропорционально проценту кроссинговера между ними. Кроссинговер – рекомбинация гомологичных хромосом. Является основным источником генетической изменчивости популяции. Кроссинговер позволил создать принцип построения генетических карт. В основу этого принципа положено представление о линейном расположении генов по длине хромосомы. За единицу расстояния между двумя генами приняли 1%(вероятность кроссинговера) и назвали морганидой. 5 вопрос Молекула ДНК имеет сложное строение. Она состоит из двух спирально закрученных цепей, соединенных между собой по всей длине водородными связями. Нуклеотиды, входящие в состав ДНК содержат дезоксирибозу, и азотистое основание. Каждая цепь ДНК представляет собой полинуклеотид, состоящий из десятков тысяч нуклеотидов. Молекула РНК - полимер, состоящий из одной цепочки значительно меньших размеров. Мономерами являются нуклеотиды, состоящие из рибозы, остатка фосфорной кислоты и азотистого основания. В 1953г. – Уотсон и Крик, используя все известные на тот момент факты, публикуют 25 апреля в журнале Natureкороткую статью. Им удалось убедительно доказать, что ДНК - это двойная спираль с комплементарными азотистыми основаниями. Согласно модели Уотсона и Крика молекула ДНК напоминает гибкую лестницу, закрученную вокруг воображаемой оси. Боковые стороны этой лестницы – чередующиеся остатки сахара и фосфорной кислоты, перекладины – комплементарные азотистые основания. В 1950г. – Э. Чаргафф внес вклад в изучение структуры ДНК .В своем эксперименте он использовал чистую ДНК и разрушал ее на нуклеотиды, подсчитывая количество азотистых оснований. Он установил что у разных видов их различное соотношение. Правила Чаргаффа (для ДНК): Сумма пиримидиновых нуклеотидов равна сумме пуриновых: Пур = Пир Содержание тимина равно содержанию аденина, а содержание гуанина равно содержанию цитозина: А=Т, Г=Ц. Количество 6-аминогрупп равно количеству 6-кетогрупп: Г+Т = А+Ц. Отношение А+Т \ Г+Ц видоспецифично. Биспиральная ДНК весьма жесткая молекула. Это свойство является единым принципом строения ДНК у всех живых организмов. Это говорит о монофилии животного и растительного мира. Число возможных вариаций ДНК бесконечно. Это объясняет разнообразность и уникальность животного мира. Реакция на ДНК – реакция Фельгена: реактив Шиффа – фуксин-сернистая кислота (сиренево-фиолетовые глыбки в ядре). Реакция на РНК – реакция Браше: реактив метиленовый зеленый - пиронин (малиново-красные гранулы в цитоплазме и окрашенные ядрышки). +В молекуле ДНК каждый нуклеотид входит лишь в какой-нибудь один кодон. Поэтому код ДНК неперекрывающийся. Кодоны располагаются друг за другом без перерыва. Так как кодонов возможно 64, то одни и те же аминокислоты могут кодироваться различными триплетами. Такой код называют вырожденным или избыточным. 6 вопрос Ген – участок молекулы ДНК или РНК определяющий последовательность аминокислот в первичной структуре белков. Информационная структура состоящая из ДНК, реже РНК, определяющая синтез молекул РНК одного из типов. 1909 – Йогансен ввел понятие «ген» 1960 – Дж.Симпсон указывает на то, что наследственность осуществляется через гены. 1963 – Ф. Добжанский пишет о том, что единицей наследственности и мутации являются тела молекулярных размеров, названных генами. В 1927г.- Кольцов сформулировал белковую гипотезу гена. (она просуществовала до 1953 года). Кольцов рассматривал гены как боковые радикалы огромных белковых молекул (генонем) хромосомы. Гипотеза Кольцова носила умозрительный характер, но она содержала некоторые ценные идеи: Ген является химической молекулой, биополимером. Ген представляет собой нерегулярный биополимер, несущий в особенностях своего строения специфическую наследственную информацию. Гипотеза предусматривала механизм редупликации генетической молекулы посредством матричного синтеза. Требования, предъявляемые к субстрату наследственности: Способность к самовоспроизведению – вещество должно обеспечить преемственность свойств в поколениях Уникальность – вещество должно иметь структуру, объясняющую существование миллионов видов и неповторимость. Специфичность – структура вещества должна предполагать синтез специфических белков. Мутон – наименьшая единица мутации. Рекон – наименьшая единица рекомбинации. Кодон – триплет кодирующий аминокислоту. Оперон – блок, образованный структурными генами. Единица считывания наследственной информации. Оперон у прокариот: состоит из структурного цистрона и цистрона-оператора. Оперон у эукариот: - Плейотропная активация (много генов-регуляторов). - Зависимость от гормонов (тестостерон, эстроген). -Роль белков хроматина (гистоновых, нуклеосомных, негистоновых – инактиваторов). - Поэтапная регуляция (сплайсинг и мультимерная организация белка). Цистрон-регулятор – ген, контролирующий синтез белка-репрессора, родственного к структуре оператора. Цистрон-оператор – функциональный ген, расположенный в начале оперона, включающий и выключающий структуры генов. Структурные цистроны – расположены рядом и образуют оперон. Они программируют синтез ферментов, участвующих в последовательно идущих ферментативных реакциях одного метаболического цикла. Интроны – инертные участки ДНК или РНК. Не несет наследственной информации. Экзоны – неинертные участки ДНК или РНК. Участки гена несущие генетическую информацию, представленные м-РНК, кодирующие первичную структуру белка. Сплайсинг – процесс синтеза м-РНК, проходящий при участии малых ядер РНК.удаление интронов и соединение оставшихся экзонов в последовательности, переписанной с экзонов. Спейсеры – небольшие нетранскрибируемые участки ДНК, которые разделяют многочисленные повторы генов. 7 вопрос Опыт Гриффитса. Работал с двумя штаммами пневмококка, которые отличались по внешнему виду и болезнетворным свойствам. Штамм S– от него мыши сразу погибали. ШтаммR– при введении гибели мышей не наступало. Он заметил, что при смеси убитых вирулетных и невирулетных мышы погибали. Это доказало процесс транформации. Трансформация – включение чужеродной ДНК в бактериальную клетку. Это перенос наследственной информации от одной клетки прокариотов к другой посредством ДНК бактерии – донора или клетки – донора. (Гриффитс, 1928). Опыт Херши и Чейза. Они выяснили, что не все вирусы убивают бактериальную клетку. Существуют умеренные фаги. Они могут быть и вирулентными и объединятся с геномом бактериальной клетки. При этом попадая в другие бактерии вирусы привносят чужие генетические данные. Так доказан процесс трансдукции. Трансдукция заключается в том, что вирусы, покидая бактериальные клетки, в которых они паразитировали, могут захватывать с собой часть их ДНК и, перемещаясь в новые клетки, передавать новым хозяевам свойства прежних. Доказательства генетической роли ДНК были получены в ряде опытов по заражению бактериальных клеток вирусами. Бактериофаг состоит из белковой капсулы правильной геометрической формы и молекулы нуклеиновой кислоты , свернутой в виде спирали. Фаг прикрепляется своими отростками к клеточной оболочке, с помощью ферментов разрушает участок клеточной мембраны и чрез образовавшееся отверстие вводит свою ДНК в клетку и т.д. Когда белок фага был помечен радиоактивной серой 35S, а ДНК – радиоактивным фосфором32Р оказалось, что вновь образованные фаги содержали только радиоактивный фосфор, которым была помечена ДНК. Эти опыты наглядно показали, что генетическая информация от внедрившегося фага его потомкам передается только проникающей в клетку нуклеиновой кислотой, а не белком, содержащимся в капсуле вируса. Опыт Френкель-Конрата. Им удалось доказать, что чистая НК вируса табачной мозаики может заражать растения. И удалось создать гибрид из вирусов, в котором белковый футляр принадлежал одному, а НК другому вирусу. В таких случаях генетическая информация гибридов в точности повторяла генетическую информацию вируса, чья НК находилась в гибриде. 8 вопрос Генетический код – система расположения нуклеотидов в молекуле ДНК, контролирующая последовательность расположения аминокислот в молекуле белка. Структура каждой молекулы ДНК индивидуальна и специфична, так как представляет собой кодовую форму записи биологической информации. С помощью 4 нуклеотидов в ДНК записана вся важная информация об организме, передающаяся по наследству. Опят Ниринберга. Он создал искусственную и-РНК и поместил ее в бесклеточную среду, содержащую аминокислоты, РНК, все необходимое для синтеза белка. В результате многочисленных опытов он заметил что происходил синтез только фенилаланина, что соответствовало триплету УУУ. Так открыт первый триплет. Од   ним из центральных процессов метаболизма клетки, связанных с потоком вещества является синтез белка – формирование сложной молекулы белка-полимера из аминокислот-мономеров. Процесс протекает по след. схеме: ДНК РНК белок.Репликация – удвоение цепи ДНК. Транскрипция – процесс списывания информации с ДНК на молекулу про-и-РНК. Трансляция – процесс переноса информации и ее реализации в виде синтеза белковых молекул. Идет в 3 стадии: Инниация – начало сборки белка на малой субъединице рибосомы с участием т- и м-РНК. Первая аминокислота метионин. Элонгация – наращивание белковой цепи с последовательным присоединением новых аминокислот в первичной структуре белка. Терминация – окончание синтеза первичной структуры белка. Происходит придостижении м-РНК стоп-кодона (УГА, УАГ, УАА). +р-РНК образует структурный каркас рибосомы. Она участвует в инициации, окончании и отщепление молекул белка от рибосом. т-РНК транспортирует аминокислоты к рибосомам. и-РНК несет в себе генетическую информацию для построения белка. 9 вопрос Изменчивость – общее свойство организмов приобретать новые индивидуальные признаки Наследственная изменчивость(генотипическая): Комбинативная. Не происходит изменения числа и структуры хромосом. 3 источника: кроссинговер, независимое расхождение хромосом в анафазе 1 мейоза, случайное слияние гамет при половом размножении. Мутационная. Мутации – генотипические изменения на уровне ДНК, возникающие на разных уровнях организации наследственного материала. (генные, хромосомные, геномные). Индуцированные мутации – вызваны специально направленными воздействиями, повышающими мутационный процесс. Спонтанные мутации – возникают под влияние неизвестных природных факторов, чаще всего как результат ошибок при репликации ДНК. Генные мутации – тонкие структурные изменения ДНК на уровне отдельных генов. (наследственная гиперхолестеринемия, муковисцидоз, серповидно-клеточная анемия, болезнь Вильсона-Коновалова, фенилкетонурия). Хромосомные абберации возникают в результате перестройки хромосом: Нехватки(исерция) возникают вследствие утери хромосомой того или иного участка. Дупликации (удвоение) связано с включением лишнего дублирующего участка хромосомы. Инверсии наблюдаются при разрыве хромосомы и переворачивании оторвавшегося участка на 180⁰. Транслокации возникают, когда участок хромосомы из одной пары прикрепляется к участку хромосомы из другой пары. Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом: Полиплоидия – кратное увеличение числа хромосом. Аллоплоидия – умножение хромосом двух разных геномов. Автоплоидия – умножение хромосом одного генома. Гетероплоидия – не кратное увеличение числа хромосом. Ненаследственная изменчивость(фенотипическая): Модификационная. Модификации – фенотипические особенности, возникающие под действием внешних факторов. ГЕНОТИП + СРЕДА = ФЕНОТИП. Генетическая инженерия – область молекулярной биологии и генетики ставящая своей задачей конструирование генетических структур по заранее намеченному плану, создание организмов с новой генетической программой. Перенос гена, ответственного за ценное свойство от организма донора к организму реципиенту. Генная инженерия микроорганизмов создает лекарственные препараты, генная инженерия растений выводит растения, устойчивые к вредителям и климату, генная инженерия животных выводит трансгенных животных. Этапы генной инженерии: Обнаружение свойства и ответственного за него гена Выделение ДНК из клетки донора Выделение нужного гена Клонирование ДНК in vitro Создание рекомбинантной ДНК Использование вектора (средство, достигающие гена клетки реципиента – плазмиды) Верификация дееспособности генов в ряду поколений Способен ли регулироваться этот ген. Цитоплазматическая наследственность – нехромосомная, путь передачи наследственной информации через цитоплазму. Характерная черта - наследование по линии матери. Наследственность и среда. В генетической информации заложена способность развития определенных свойств и признаков. Эта способность реализуется лишь в определенных условиях среды. Одна и та же наследственная информация в измененных условиях может проявится по разному. Норма реакции – диапазон изменчивости, в пределах которой в зависимости от условий среды один и тот же генотип способен давать разные фенотипы. Взаимодействие аллелей : Экспрессивность – степень выраженности признака при реализации генотипа в различных условиях среды. Пенетрантность – количественный показатель фенотипического проявления гена. Полигенность - различные доминантные неаллельные гены могут оказывать действие на проявление одного и того же признака, усиливая его проявление. Плейотропия – зависимость нескольких признаков от одного гена. Фенокопии – признак, зависящий от определенного генотипа, может измениться, при этом копируется признаки, характерные для другого генотипа. +Генокопии – ряд сходных по фенотипическому проявлению признаков, вызванных различными неаллельными генами. 10 вопрос Близнецовый метод был введен Ф. Гальтоном. Он разделил близнецов на однояйцевых (монозиготных) и двуяйцовые (дизиготных). Близнецовый метод используется для определения степени влияния среды и наследственности на развитие какого-либо признака. Конкордантность – процент сходства между близнецами. Дискондартность – процент различия в проявлении признака. Если коэффициент наследственности больше 1, то признак наследственный. Если от 0,5 до 1, то признак возник под влияние окружающей среды. Родословная карта является средством в генеалогическом методе исследования наследственности. Суть этого метода состоит в том, чтобы выяснить родственные связи и проследить наличие нормального или патологического признака среди близких и дальних родственников в этой семье. После сбора всех необходимых данных составляется родословная карта, отражающая все собранные сведения. +Наследственность и среда. В генетической информации заложена способность развития определенных свойств и признаков. Эта способность реализуется лишь в определенных условиях среды. Одна и та же наследственная информация в измененных условиях может проявится по разному. Норма реакции – диапазон изменчивости, в пределах которой в зависимости от условий среды один и тот же генотип способен давать разные фенотипы. 11 вопрос Митохондриальные заболевания — группа наследственных заболеваний, связанных с дефектами в функционировании митохондрий, приводящими к нарушениям энергетических функций в клетках эукариотов, в частности — человека. Для постановки диагноза митохондриального заболевания важен комплексный генеалогический, клинический, биохимический, морфологический и генетический анализ. Основным биохимическим признаком митохондриальной патологии является развитие лактат-ацидоза, обычно выявляется гиперлактатацидемия в сочетании с гиперпируватацидемией. Отмечается стабильное повышение концентрации молочной и пировиноградной кислот в цереброспинальной жидкости. Такие заболевания, как, например, наследственная дистрофия зрительного нерва (нейропатия Лебера), передаются по наследству только по материнской линии, однако связаны не с повреждением генетической информации Х-хромосомы, а с мутациями генов митохондрий. Митохондрии передаются потомкам с яйцеклеткой, поэтому их дефекты наследуются только по материнской линии. Наследственная нейропатия зрительного нерва Лебера Наследственная нейропатия зрительного нерва Лебера (LHON) является двухсторонней, часто последовательной, под острой оптической нейропатией, при которой первично поражается центральное зрение. Соотношение полов пораженных м : ж = 5:1, средний возраст манифестации - от 23 до 26 лет (самое раннее начало в 4 года и самое позднее - в 86 лет). Наиболее часто встречается у жителей Северной Европы или японцев. Острота зрения варьирует, но обычно снижается до 20/200 или более. Цветовое зрение снижается значительно, характерна центроцекальная скотома. При прогрессировании LHON выявляется неспецифическая атрофия зрительного нерва с аномальными папилломакулярными нервными волокнами и обеднением сосудами. Проведение дополнительных исследований нецелесообразно: ЭЭГ, спинномозговая пункция и КТ мозга непоказательны. При МРТ могут выявляться неспецифические повреждения зрительного нерва. При ЭКГ обнаруживаются нарушения проведения (удлинение интервала РR, синдром Вольфа-Паркинсона-Уайта). Заболевание, как правило, протекает изолированно, но в некоторых родословных у больных описаны скелетные и неврологические симптомы. Молекулярно-генетическое исследование необходимо для подтверждения диагноза. В 95% случаев в матричной ДНК выявляются три мутации в 11778, 3460 и 14484 положениях. +Восстановление зрения вариабельно и зависит от выявленной мутации. Наилучший прогноз характерен для 14484 мутации (50% больных), улучшение зрения отмечается менее чем у 5% больных с 11778 мутацией, а частота выздоровления у больных с 15275 мутацией составляет 25% . Больные моложе 15 лет имеют лучший прогноз независимо от типа мутации. Эффективного лечения этого заболевания не существует. 12 вопрос Норма реакции — способность генотипа формировать в онтогенезе, в зависимости от условий среды, разные фенотипы. Она характеризует долю участия среды в реализации признака. Чем шире норма реакции, тем больше влияние среды и тем меньше влияние генотипа в онтогенезе. Здоровье — естественное состояние организма, при котором организм в целом и все органы способны полностью выполнять свои функции; отсутствие недуга, болезни. У знаменитого натуралиста Жана-Батиста Ламарка был весьма специфический взгляд на вопросы наследственности. Ученый был уверен, что потомки получают не только фамильные черты родителей, но и все полезные качества, которыми те обзавелись за свою жизнь. Дети кузнецов, рассуждал Ламарк, выглядят крепче своих сверстников, потому что их отцы всю жизнь орудовали тяжелым молотом. Неоламаркизм признает наследование "благоприобретенных" признаков (например, в результате упражнения органов) и отрицает творческую роль естественного отбора. Благоприобретенные признаки не наследуются, так как это противоречит центральной догме биологии!!! ДНК→(транскрипция + обратная транскрипция) РНК→(трансляция) белок Центральная догма молекулярной биологии — обобщающее наблюдаемое в природе правило реализации генетической информации: информация передаётся от нуклеиновых кислот к белку, но не в обратном направлении. Правило было сформулировано Френсисом Криком в 1958 году и приведено в соответствие с накопившимися к тому времени данными в 1970 году. Транскрипция (буквально значит «переписывание): Транскрипция в биологии: построение РНК по комплементарной ей ДНК (биосинтез молекул РНК на соответствующих участках ДНК; первый этап реализации генетической информации, в процессе которого последовательность нуклеотидов ДНК "переписывается" в нуклеотидную последовательность РНК) +Обратная транскрипция (у ретровирусов) — построение ДНК по комплементарной ей РНК (процесс образования двуцепочечной ДНК на матрице одноцепочечной РНК). 13 вопрос Наследование пола происходит по законам Менделя. Половые хромосомы (гетерохромосомы) не идентичны как по морфологии, так и по заключенной в них генетической информации. Сочетание половых хромосом в зиготе определяет пол будущего организма. Большая из хромосом – Х, меньшая – У. При оплодотворении возможны 2 комбинации: Яйцеклетка, содержащая Х хромосому, оплодотворяется сперматозоидом тоже с Х-хромосомой. В зиготе встречаются две Х-хромосомы. Из нее развивается женский организм. Яйцеклетка, содержащая Х-хромосому оплодотворяется сперматозоидом с У-хромосомой. В зиготе сочетаются Х- и У-хромосомы. Из зиготы развивается мужской организм. Хромосомные болезни – обширная группа наследственных патологических состояний, причиной которых являются изменения количества хромосом и нарушение их структуры: + Синдром Шеришевского-Тернера. Моносомия Х. единственная совместимая с жизнью моносомия. Диспропорция тела, рост ниже нормы, короткая шея со складками кожи, низкий рост волос на затылке, антимонголоидный разрез глаз, инфальтильность эмоций. Синдром Клайнфельтера. Трисомия ХХУ в мужском организме. Некратное увеличение набора половых хромосом в мужском кариотипе. Недоразвитие семенников, отсутствие сперматогенеза, развитие вторичных половых признаков в сторону женских. Синдром трисомии ХХХ. Нарушение функции яичников, снижении IQ, ранний климакс, высокий рост. Синдром Дауна. Трисомия по 21 паре хромосом. Умственное отставание, гиперсаливация, наличие эпиканта, антимонголоидный разрез глаз, короткая жизнь, изменение формы ушных раковин, дерматоглифические особенности. Синдром Патау. Трисомия по 13 паре хромосом. Расщепление мягкого и твердого неба, незаращение губы, недоразвитие или отсутствие глаз, многочисленные нарушения со стороны внутренних органов. Синдром Эдвардса. Трисомия по 18 паре хромосом. Смерть наступает до 2 – 3 месяцев. 14 вопрос Половой хроматин - плотное окрашивающееся тельце, обнаруживаемое в недслящихся (интерфазных) ядрах клеток у гетерогаметных (имеющих Х и Y половые хромосомы) животных и человека. Половой хроматин подразделяют на Х-хроматин, или тельце Барра (открыт в 1949 английскими исследователями М. Барром и Л. Бертрамом), и Y-хроматин (открыт в 1970 шведскими учёными Т. Касперсоном и Л. Цех). Х-хроматин - интенсивно окрашивающееся основными красителями тельце (0,7-1,2 мкм), чаще прилегающее к ядерной оболочке и имеющее треугольную полулунную или округлую форму. Y-хроматин значительно меньше по размерам, выявляется при окраске ядра флюорохромами (акрихин, акрихиниприт) и исследовании в ультрафиолетовом свете. У особей женского пола (тип XX) одна из Х-хромосом неактивна, что проявляется в её более сильной спирализации и уплотнении. В интерфазном ядре эта спирализованная Х-хромосома и видна в виде Х-хроматина. Y-хроматин у человека и некоторых приматов имеет большой гетерохроматиновый участок, который даёт интенсивную флюоресценцию. +Т. о., технически простое исследование интерфазного ядра позволяет судить о состоянии системы половых хромосом. Х-хроматин более или менее часто встречается у женщин в ядрах клеток всех тканей (например, в клетках эпителия слизистой оболочки рта в 15-60% ядер). Число ядер с Х-хроматином зависит от интенсивности размножения клеток в данной ткани и от гормонального состояния организма. Изменение количества полового хроматина свидетельствует об изменении количества половых хромосом, что детальнее выявляется анализом кариотипа. Определением полового хроматина широко пользуются для установления пола ребёнка (что ныне возможно и до его рождения и необходимо в случае наследования болезней, сцепленных с полом). 15 вопрос Молекулярные болезни - врождённые ошибки метаболизма, заболевания, обусловленные наследственными нарушениями обмена веществ. Термин предложен американским химиком Л. Полингом. В начале 20 в. английский врач Л. Э. Гаррод, изучая ряд наследственных заболеваний, предположил, что они возникают в результате пониженной активности или полного отсутствия фермента, контролирующего определённый этап обмена веществ. Серповидно-клеточная анемия — это наследственная гемоглобинопатия, связанная с таким нарушением строения белка гемоглобина, при котором он приобретает особое кристаллическое строение — так называемый гемоглобин S. Эритроциты, несущие гемоглобин S вместо нормального гемоглобина А, под микроскопом имеют характерную серпообразную форму (форму серпа), за что эта форма гемоглобинопатии и получила название серповидно-клеточной анемии. Основные симптомы серповидно-клеточной анемии: усталость и анемия, приступы боли, дактилит (отек и воспаление пальцев рук и/или ног) и артрит, бактериальные инфекции, тромбоз крови в селезенке и печени, легочные и сердечные травмы, язвы на ногах, асептический некроз (инфаркт кости), повреждение глаз. Для лечения применяется гидроксимочевина, способствующая повышению уровня гемоглобина. Гемофилия — наследственное заболевание, связанное с нарушением коагуляции (процессом свёртывания крови); при этом заболевании возникают кровоизлияния в суставы, мышцы и внутренние органы, как спонтанные, так и в результате травмы или хирургического вмешательства. При гемофилии резко возрастает опасность гибели пациента от кровоизлияния в мозг и другие жизненно важные органы, даже при незначительной травме. Больные с тяжёлой формой гемофилии подвергаются инвалидизации вследствие частых кровоизлияний в суставы (гемартрозы) и мышечные ткани (гематомы). Гемофилия относится к геморрагическим диатезам, обусловленным нарушением плазменного звена гемостаза (коагулопатия). Гемофилия появляется из-за изменения одного гена в хромосоме X. Лечение. Основной метод лечения - заместительная терапия. В настоящее время с этой целью используют концентраты VIII и IX факторов свёртывания крови. Дозы концентратов зависят от уровня VIII или IX фактора у каждого больного, вида кровотечения. При гемофилии А наиболее широко применяется концентрированный препарат антигемофильного глобулина - криопреципитат, который готовят из свежезамороженной плазмы крови человека. Для лечения больных гемофилией В применяют комплексный препарат PPSB, содержащий факторы II (протромбин), VII (проконвертин), IX (компонент тромбопластина плазмы) и X (Стюарта-Прауэр). Дальтонизм, цветовая слепота — наследственная, реже приобретённая особенность зрения, выражающаяся в неспособности различать один или несколько цветов. Названа в честь Джона Дальтона, который впервые описал один из видов цветовой слепоты на основании собственных ощущений, в 1794 году. У человека в центральной части сетчатки расположены цветочувствительные рецепторы — нервные клетки, которые называются колбочки. Каждый из трёх видов колбочек имеет свой тип цветочувствительного пигмента белкового происхождения. Передача дальтонизма по наследству связана с X-хромосомой и практически всегда передаётся от матери-носителя гена к сыну, в результате чего в двадцать раз чаще проявляется у мужчин. Лечению не подлежит. Альбинизм (от лат. albus, «белый») — врождённое отсутствие пигмента кожи, волос, радужной и пигментной оболочек глаза. Причиной заболевания является отсутствие (или блокада) фермента тирозиназы, необходимой для нормального синтеза меланина — особого вещества, от которого зависит окраска тканей. В генах, ответственных за образование тирозиназы, могут возникать самые различные нарушения. От характера нарушения зависит степень недостатка пигмента у людей с альбинизмом. Лечению не подлежит. Фенилкетонурия (фенилпировиноградная олигофрения) — наследственное заболевание группы ферментопатий, связанное с нарушением метаболизма аминокислот, главным образом фенилаланина. Сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражению ЦНС, проявляющемуся в виде нарушения умственного развития. В большинстве случаев (классическая форма) заболевание связано с резким снижением или полным отсутствием активности печёночного фермента фенилаланин-4 гидроксилазы, который в норме катализирует превращение фенилаланина в тирозин. Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Лечение фенилкетонурии. Режим амбулаторный, госпитализация показана для коррекции диеты в случае нестабильной концентрации фенилаланина плазмы. Болезнь Вильсона — Коновалова (гепатоцеребральная дистрофия или гепатолентикулярная дегенерация или болезнь Вестфаля — Вильсона — Коновалова) — врожденное нарушение метаболизма меди, приводящее к тяжелейшим наследственным болезням центральной нервной системы и внутренних органов. Заболевание передается по аутосомно-рецессивному типу, обусловлено низким или аномальным синтезом церулоплазмина — белка, транспортирующего медь (ген, кодирующий белок расположен на 13-й хромосоме) Лечение болезни Вильсона направлено на выведение избытка меди из организма для предупреждения ее токсического воздействия. При лечении болезни Вильсона применяется диета № 5 (исключением медьсодержащих продуктов), британский антилюизит (инъекции, чрезвычайно болезненны), унитиол (5% раствор инъекции) Муковисцидоз (кистозный фиброз) — системное наследственное заболевание, обусловленное мутацией гена трансмембранного регулятора муковисцидоза и характеризующееся поражением желез внешней секреции, тяжёлыми нарушениями функций органов дыхания и желудочно-кишечного тракта. В основе заболевания лежит генная мутация. Муковисцидоз наследуется по аутосомно-рецессивному типу и регистрируется в большинстве стран Европы с частотой 1:2000 — 1:2500 новорожденных. Лечение муковисцидоза - мероприятия по уменьшению вязкости мокроты и улучшению дренажа бронхов, антибактериальную терапию, борьбу с интоксикацией и гипоксией, гиповитаминозом, диета больного должна соответствовать возрасту, содержать повышенное на 10-15% количество белка и нормальное количество жиров и углеводов. Антибиотики подбирают с учетом антибиотикограммы. Гиперхолестеринемия (гиперлипидемия) Гиперлипидемия (гиперлипопротеинемия, дислипидемия) — аномально повышенный уровень липидов и/или липопротеинов в крови человека. Нарушение обмена липидов и липопротеинов встречается довольно часто в общей популяции. Гиперлипидемия является важным фактором риска развития сердечнососудистых заболеваний в основном в связи со значительным влиянием холестерина на развитие атеросклероза. Кроме этого, некоторые гиперлипидемии влияют на развитие острого панкреатита. Желательно, чтобы уровень холестерина в организме в целом не превышал 200 мг/дл. Лечение - Тип I (Диета); Тип IIa (статины, никотиновая кислота); Тип IIb: (статины, никотиновая кислота, гемфиброзил); Тип III: (преимущественно гемфиброзил); Тип IV: (преимущественно никотиновая кислота); Тип V: (никотиновая кислота, гемфиброзил) Идиотия Тея-Сакса – болезнь Тея — Сакса — редкое наследственное заболевание нервной системы. Названо в честь британского офтальмолога Уоррена Тея (1843—1927), и американского невролога Бернарда Сакса (1858—1944). (Болезнь распространена у евреев ашкеназов.) Вызывается мутацией гена, ответственного за синтез фермента гексозоаминидазы A — фермента, принимающего участие в метаболизме ганглиозидов. В результате, ганглиозиды накапливаются в нервных клетках, нарушая их работу. Наследуется по аутосомно-рецессивному типу наследования. Это значит, что вероятность рождения больного ребёнка существует только, если оба родителя являются носителями мутантного гена, и составляет 25 %. Диагноз болезни Тея-Сакса подтверждается биохимическим исследованием крови, картиной глазного дна. На сетчатке выявляется характерное пятно вишнево-красного цвета («вишневая косточка») и атрофия диска зрительного нерва. +Лечение в настоящее время лечение не разработано. Медицинская помощь сводится к облегчению симптомов, а в случае поздних форм болезни к задержке её развития. 16 вопрос Различия между людьми по группам крови — это различия по составу определенных антигенов и антител. Основная система классификации крови - система ABO (читается - а, б, ноль) Группы крови обозначают по наличию или отсутствию определенного типа «склеивающего» фактора (агглютиногена): 0 (I) — 1-я группа крови. А (II) — 2-я. В (III) — 3-я АВ (IV) — 4-я группа крови. Резус-фактор представляет собой антиген (белок), который находится в эритроцитах. Примерно 80-85% людей имеют его и соответственно являются резус-положительными. Те же, у кого его нет – резус-отрицательным. Учитывается и при переливании крови. +Переливание цельной крови с учетом групп осуществляется только по принципу одноименной группы (для детей это правило является обязательным). Кровь донора 0 (I) группы можно переливать реципиенту 0 (I) группы, и так далее. В экстренных ситуациях, когда нет времени или возможности делать анализ, допустимо переливание кpoви I группы "отрицательной" реципиентам остальных групп ("до выяснения"), так как 0 (I) группа крови является универсальной. В этом случае порция вводимой крови ограничивается минимальным объёмом. С учётом резус-фактора, нельзя переливать "положительную", если у реципиента "отрицательная" (это чревато резус-конфликтом). Так же и при зачатии ребенка – если у матери "-", а у отца – резус +. Наследование резус фактора обусловлено тремя парами генов - С, Д, К, тесно сцепленных между собой, поэтому наследование его имитирует моногенное наследование. Резус положительный фактор обусловлен доминантными генами. При браке женщины с резус отрицательной группой крови с мужчиной резус положительным, если он гомозиготен, все дети будут резус +. Если мужчина гетерозиготен, следует ожидать расщепления по этому признаку в отношении 1:1. +Когда у женщины с резус – фактором ребенок наследует резус + фактор, первая беременность может закончится благополучно. Но в последующие беременности в кровь матери попадает кровь плода (через трещины в плаценте) и в ее крови появятся антитела к Rh+ фактору. С каждой беременностью, несовместимой по резус фактору количество антител возрастает, антитела попадают в кровь плода и вызывают разрушение его эритроцитов, имеющих антиген Rh+. 17 вопрос Снипсы (snp) – генетическое сходство и различие между индивидами. Межиндивидуальная вариабельность около 90%, межпопуляционная - не более 10%. +Аллель FY-0 обеспечивает преимущество в отборе в областях, где распространен малярийный плазмодий. Генетический полиморфизм - долговременное существование в популяции двух и более генотипов, частоты которых достоверно превышают вероятность возникновения соответствующих повторных мутаций. Невозможно разделить человеческие популяции, основываясь только на особенностях генетического полиморфизма. Исследования показывают, что вариабельность генов внутри популяции Homo sapiens во много раз выраженнее, чем между популяциями. Расизм - представление о существовании различных видов внутри человеческой популяции - рас, различных по происхождению, генотипу и биометрическим показателям и умственных и соответствующая политика, направленная на закрепление особых статусов за каждой из расовых групп, вплоть до сегрегации (политика принудительного отделения какой-либо группы населения). Критика расизма заключается в том, что с точки зрения генетики все расы относятся к одному виду – человек, поэтому расовые теории не имеют генетической основы 18 вопрос Мутагенные факторы - факторы, способные индуцировать мутационный эффект. Главные мутагены: химические соединения, различные виды излучений, биологические факторы. Химические мутагены должны обладать высокой проникающей способностью, свойством изменять коллоидное состояние хромосом, определенным действием на состояние гена или хромосомы (по мнению М.Е.Лобашова). Йод, аммоний, иприт, формалин, этиленимин - мутагенный эффект. Химические мутагены используют для получения мутантных форм плесневых грибов, актиномицетов, бактерий, вырабатывающих в большом количестве антибиотики. Химическими мутагенами повышена ферментативная активность грибов, применяемых для спиртового брожения Старение — в биологии процесс постепенного нарушения и потери важных функций организма или его частей, в частности способности к размножению и регенерации. Злокачественный рост, или возникновение опухолей, следует рассматривать как особый патологический способ развития клеток. Вирусно-генетическая теория Физико-химическая теория Теория дисгормонального канцерогенеза Дизонтогенетическая теория (нарушения эмбриогенеза тканей, что под действием провоцирующих факторов) Полиэтиологическая теория (объединяет все вышеперечисленные теории.) +Ионизирующее излучение - излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разного знака. Ионизирующее излучение может представлять собой поток заряженных или незаряженных частиц, а также фотонов. 19 вопрос Геном — совокупность всех генов организма; его полный хромосомный набор. Геном человека — это геном биологического вида Homo sapiens. В нормальной ситуации в большинстве клеток человека должно присутствовать 46 хромосом: 44 из них не зависят от пола (аутосомные хромосомы), а две — X-хромосома и Y-хромосома — определяют пол (XY — у мужчин или ХХ — у женщин). Хромосомы в общей сложности содержат приблизительно 3 миллиарда пар оснований нуклеотидов ДНК, в которых по оценкам содержится 20000-25000 генов. В ходе выполнения проекта «Геном человека» содержимое хромосом находящихся в стадии интерфаза в клеточном ядре (вещество эухроматин) было выписано в виде последовательности символов. В настоящее время эта последовательность активно используется по всему миру в биомедицине. В ходе исследований выяснилось, что человеческий геном содержит значительно меньшее число генов, нежели ожидалось в начале проекта. Только для 1,5 % всего материала удалось выяснить функцию, остальная часть составляет так называемую мусорную ДНК. В эти 1,5 % входят собственно сами гены, которые кодируют РНК и белки, а также их регуляторные последовательности, интроны и, возможно, псевдогены. Протеом — термин для обозначения полного комплекта белков (протеинов), имеющихся в организме. Молекулы белков управляют всеми обменными процессами, протекающими в организме — пищеварением, выработкой гормонов или электрическим возбуждением нервных клеток и пр. Любые молекулярно-биологические процессы, происходящие в организме, отражаются в протеоме. Проект «Геном человека» (Проект по расшифровке генома человека) (The Human Genome Project, HGP) — международный научно-исследовательский проект, главной целью которого было определить последовательность нуклеотидов, которые составляют ДНК и идентифицировать 20,000-25,000 генов в человеческом геноме. Проект начался в 1990 году, под руководством Джеймса Уотсона под эгидой Национальной организации здравоохранения США. В 2000 году был выпущен рабочий черновик структуры генома, полный геном — в 2003, однако и сегодня дополнительный анализ некоторых участков ещё не закончен. Частной компанией Celera Genomics был запущен аналогичный параллельный проект, завершенный несколько ранее международного. Основной объём секвенирования был выполнен в университетах и исследовательских центрах США, Канады и Великобритании. Кроме очевидной фундаментальной значимости, определение структуры человеческих генов является важным шагом для разработки новых медикаментов и развития других аспектов здравоохранения. Секвенирование биополимеров (белков и нуклеиновых кислот — ДНК и РНК) — определение их первичной аминокислотной или нуклеотидной последовательности. Хотя целью проекта по расшифровке генома человека является понимание строения генома человеческого вида, проект также фокусировался и на нескольких других организмах, среди которых бактерии, в частности, Escherichia coli, насекомые, такие как мушка дрозофила, и млекопитающие, например, мышь. Геном любого отдельно взятого организма (исключая однояйцевых близнецов и клонированных животных) уникален, поэтому определение последовательности человеческого генома в принципе должно включать в себя и секвенирование многочисленных вариаций каждого гена. Однако, в задачи проекта «Геном человека» не входило определение последовательности всей ДНК, находящейся в человеческих клетках; а некоторые гетерохроматиновые области (в общей сложности около 8 %) остаются несеквенированными до сих пор. Другая, часто упускаемая из виду цель проекта «Геном человека» — исследование этических, правовых и социальных последствий расшифровки генома. Важно исследовать эти вопросы и найти наиболее подходящие решения до того, как они станут почвой для разногласий и политических проблем. Все люди имеют в той или иной степени уникальные геномные последовательности. Поэтому данные, опубликованные проектом «Геном человека», не содержат точной последовательности геномов каждого отдельного человека. Это комбинированный геном небольшого количества анонимных доноров. Полученная геномная последовательность является основой для будущей работы по идентификации разницы между индивидуумами. Основные усилия здесь сосредоточены на выявлении однонуклеотидного полиморфизма. Почти все цели, которые ставил перед собой проект, были достигнуты быстрее, чем предполагалось. Проект по расшифровке генома человека был закончен на два года раньше, чем планировалось. Проект поставил разумную, достижимую цель секвенирования 95 % ДНК. Исследователи не только достигли её, но и превзошли собственные предсказания, и смогли секвенировать 99,99 % человеческой ДНК. 20 вопрос Генетическая инжене́рия (генная инженерия) — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы. Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, какмолекулярная и клеточная биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология. Генная инженерия служит для получения желаемых качеств изменяемого организма Задачи генной инженерии: 1.создание рекомбинантных ДНК для переноса в другие клетки 2.разработка методов введения рекомбинанатной ДНК в клетку 3.создание условий для нормальной экспрессии генов , введенных в клетку Основные направления генетической модификации организмов: – придание устойчивости к ядохимикатам (например, к определенным гербицидам); – придание устойчивости к вредителям и болезням (например, Bt-модификация); – повышение продуктивности (например, быстрый рост трансгенного лосося); – придание особых качеств (например, изменение химического состава). Методы генной инженерии Методы основаны на получении фрагментов исходной ДНК и их модификации. Для получения исходных фрагментов ДНК разных организмов используется несколько способов: – Получение фрагментов ДНК из природного материала путем разрезания исходной ДНК с помощью специфических нуклеаз (рестриктаз). – Прямой химический синтез ДНК, например, для создания зондов (см. ниже). – Синтез комплементарной ДНК (кДНК) на матрице мРНК с использованием фермента обратной транскриптазы (ревертазы). Выделенные участки ДНК встраивают в векторы переноса ДНК. Векторы ДНК – это небольшие молекулы ДНК, способные проникать в другие клетки и реплицироваться в них. В качестве векторов часто используют плазмиды (кольцевые молекулы ДНК прокариотических клеток), а также ДНК вирусов. В состав вектора ДНК входит не менее трех групп генов: 1. Целевые гены, которые интересуют экспериментатора. 2. Гены, отвечающие за репликацию вектора, его интеграцию в ДНК клетки-хозяина и экспрессию требуемых генов. 3. Гены-маркеры (селективные, репортерные гены), по деятельности которых можно судить об успешности трансформации (например, гены устойчивости к антибиотикам или гены, отвечающие за синтез белков, светящихся в ультрафиолетовом свете). Для внедрения векторов в прокариотические или эукариотические клетки используют различные способы: 1. Биотрансформация. Используются векторы, способные сами проникать в клетки. 2. Микроинъекции. Используются, если клетки, подлежащие трансформации, достаточно крупные (например, икринки, пыльцевые трубки). 3. Биобаллистика (биолистика). Векторы «вбивают» в клетки с помощью специальных «пушек». После внедрения векторов получают трансгенные клетки. В ходе размножения трансгенных клеток происходит клонирование требуемых фрагментов ДНК. Проект «Геном человека» (Проект по расшифровке генома человека) (The Human Genome Project, HGP) — международный научно-исследовательский проект, главной целью которого было определить последовательность нуклеотидов, которые составляют ДНК и идентифицировать 20,000-25,000 генов в человеческом геноме. Проект начался в 1990 году, под руководством Джеймса Уотсона под эгидой Национальной организации здравоохранения США. В 2000 году был выпущен рабочий черновик структуры генома, полный геном — в 2003, однако и сегодня дополнительный анализ некоторых участков ещё не закончен. Частной компанией Celera Genomics был запущен аналогичный параллельный проект, завершенный несколько ранее международного. Основной объём секвенирования был выполнен в университетах и исследовательских центрах США, Канады и Великобритании. Кроме очевидной фундаментальной значимости, определение структуры человеческих генов является важным шагом для разработки новых медикаментов и развития других аспектов здравоохранения. Генную терапию на современном этапе можно определить как лечение наследственных, мультифакториальных и ненаследственных (инфекционных) заболеваний путем введения генов в клетки пациентов с целью направленного изменения генных дефектов или придания клеткам новых функций. 21 вопрос Генеалогический метод заключается в анализе родословных и позволяет определить тип наследования (доминантный рецессивный, аутосомный или сцепленный с полом) признака, а также его моногенность или полигенность. На основе полученных сведений прогнозируют вероятность проявления изучаемого признака в потомстве, что имеет большое значение для предупреждения наследственных заболеваний. При аутосомном наследовании признак характеризуется равной вероятностью проявления у лиц обоих полов. Различают аутосомно-доминантное и аутосомно-рецессивное наследование. При аутосомно-доминантном наследовании доминантный аллель реализуется в признак как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии. При аутосомно-рецессивном наследовании рецессивный аллель реализуется в признак в гомозиготном состоянии. Рецессивные заболевания у детей встречаются чаще при браках между фенотипически нормальными гетерозиготными родителями Сцепленное с полом, наследование характеризуется, как правило, неравной частотой встречаемости признака у индивидуумов разного пола и зависит от локализации соответствующего гена в Х- или Y- хромосоме. В X- и Y-хромосомах человека имеются гомологичные участки, содержащие парные гены. Гены, локализованные в гомологичных участках, наследуются так же, как и любые другие гены, расположенные в аутосомах. По-видимому, негомологичные гены имеются и в Y-хромосоме. Они передаются от отца к сыну и проявляются только у мужчин (голандрический тип наследования). Y-хромосома почти не несет генетической информации, будучи «генетической пустыней». Наследование, сцепленное с Х-хромосомой, может быть доминантным и рецессивным (чаще рецессивным). 1 2 |