шпора. Многофакторное наследование (multifactorial inheritance)
 Скачать 133.81 Kb.
|
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ 0F ЗАБОЛЕВАНИЯ (GENETIC ASPECTS 0F DISEASE)ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ Более одной пятой белков (и, следовательно, генов) в каждом человеческом существе существуют в форме , отличной от той, которая присутствует у большинства населения. Эта замечательная генетическая изменчивость, или полиморфизм, среди "нормальных" людей объясняет большую часть естественных различий в таких чертах тела, как рост, интеллект и кровяное давление. Более того, эти генетические различия вызывают вариабельность в способности индивидов справляться с любой окружающей средой вызов, включая те, которые вызывают болезни. Таким образом, можно предположить, что заболевание человека возникает в результате взаимодействия между генетическим составом индивида и окружающей средой. Однако при некоторых заболеваниях генетический компонент настолько велик, что проявляется предсказуемым образом без необходимости в чрезвычайных экологических проблемах. Такие заболевания называются генетическими нарушениями. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОСНОВА ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ Вся наследственная информация передается от родителя к потомству через наследование специфических молекул ДНК дезоксирибонуклеиновой кислоты). ДНК представляет собой линейный полимер, состоящий из пиреновых и пиридиновых оснований, последовательность которых в конечном счете определяет последовательность аминокислот в каждой молекуле белка, производимой организмом. Четыре типа оснований в ДНК расположены в трех группах, каждая группа образует кодовое слово, или кодон, который обозначает определенную аминокислоту. Ген представляет собой общую последовательность оснований в ДНК, которая определяет последовательность аминокислот с одиночная полипептидная цепь белковой молекулы. Генетическая информация, закодированная в ДНК хромосом, сначала транскрибируется в копию рибонуклеиновой кислоты (РНК). Во время транскрипции нуклеотиды рибозы выстраиваются в ДНК в соответствии с правилами спаривания оснований. Таким образом, адениновая ДНК образует пары с уридином РНК, цитозиновые пары с гуа, тирниновые пары с аденином и гуаниновые пары с цитозой. Рибозные основания соединяются вместе РНК-полимеразой. Полученная РНК транскрипт образует шаблон для трансляции в аминокислотную последовательность белка. ДНК многих генов фрагментирована на дискретные кодирующие области (экзоны), разделенные некодирующими областями (интронами или промежуточными последовательностями). Кодирующие области содержат информацию, определяющую последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Промежуточные последовательности состоят из последовательностей оснований, которые действуют как спейсеры между кодирующими областями; они не транслируются в белок. Транскрипция ДНК производит точную копию всей последовательности генов; таким образом, транскрипт РНК содержит мозаику кодирующих и промежуточных последовательностей. Транскрипт РНК редактируется в ядре, прежде чем он перейдет в цитоплазму. В процессе редактирования промежуточные последовательности вырезаются, а кодирующие области соединяются вместе, образуя один непрерывный ген. После обработки отредактированная РНК, которая называется мессенджерной РНК (мРНК), покидает ядро и попадает в цитоплазму, где она связывается с рибосомами и, таким образом, служит шаблоном для рибосомального синтеза белки. Каждая из 20 аминокислот-предшественников для синтеза белка присоединяется в цитоплазме клетки к определенным молекулам, называемым трансферной РНК (тРНК). Каждая тРНК содержит последовательность пуриновых и пиримидиновых оснований, которая "комплементарна" определенному кодону в мРНК. Эти молекулы тРНК с присоединенными к ним аминокислотами выстраиваются вдоль молекулы мРНК в точном порядке, продиктованном кодом мРНК. Под действием различных цитоплазматических ферментов (факторов инициации, удлинения факторы и факторы прекращения), пептидные связи образуются между различными аминокислотами, и завершенный белок высвобождается из рибосомы. ПОДДЕРЖАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ПУТЕМ ПЕРЕДАЧИ И СЕГРЕГАЦИИ ГЕНЫ Подсчитано, что количество ДНК в ядре каждой человеческой клетки достаточно для кодирования более чем 100 000 генов и, следовательно, определить более 100 000 полипептидных цепей. Гены расположены в линейной последовательности ДНК, которая вместе с определенными гистоновыми белками образует палочкообразные тела, называемые хромосомами. Каждая соматическая клетка содержит 46 хромосомы, расположенные в 23 парах, по одной из каждой пары, полученной от каждого из родителей индивидуума. Таким образом, каждый индивид наследует две копии каждой хромосомы и, следовательно, две копии каждого гена. Хромосомное расположение двух копий каждого гена называется генетическим локусом. Когда ген, занимающий генетический локус, существует в двух или более различных формах, эти альтернативные формы гена называются аллелями. У людей данный ген всегда находится в определенном генетическом локусе на одной конкретной хромосоме. Например, в генетический локус для группы крови Rh находится на коротком плече хромосомы 1; в этом хромосомном участке есть два гена Rh, один на хромосоме I, полученный от матери, а другой на хромосоме 1, полученный от отца. Когда два гена в одном и том же генетическом локусе идентичны, индивид является гомозиготой. Когда два гена различаются (т. Е. в локусе присутствуют два аллеля ), индивид является гетерозиготой. Каждый нормальный человек гетерозиготен примерно в 20 процентах генетических локусов и гомозиготен в 80 процентах. Генетическая информация, содержащаяся в хромосомах, передается дочерним клеткам при двух различных обстоятельствах. Один из них возникает всякий раз, когда соматическая клетка (т. Е. негермальная клетка) делится. Этот процесс, называемый митозом, функционирует для передачи идентичных копий каждого гена каждой дочерней клетке, тем самым поддерживая однородный генетический состав всех клеток одного индивидуума. Другой набор обстоятельств преобладает, когда генетическая информация должна передаваться от одного индивидуума к другому. отпрыск. Этот процесс, называемый мейозом, функционирует для производства зародышевых клеток (т. Е. яйцеклеток или сперматозоидов), которые обладают только одной копией каждой родительской хромосомы, что позволяет создавать новые комбинации хромосом, когда яйцеклетка и сперматозоид сливаются во время оплодотворения. Во время процесса мейоза 46 хромосом незрелой зародышевой клетки располагаются 23 парами в центре ядра, каждая пара состоит из одной хромосомы, полученной от матери, и ее гомологичной хромосомы происходит от отца. В определенный момент мейотического процесса две хромосомы-партнера разделяются, и только одна из каждой пары входит в каждую дочернюю клетку, или гамету. Таким образом, мейоз производит гаметы с уменьшением числа хромосом с 46 до 23, причем каждая игра получила по одной хромосоме от каждой из 23 пар. Ассортимент хромосом в каждой паре является случайным, так что каждая клетка получает различную комбинацию материнских и отцовских хромосом. В течение процесс оплодотворения, слияние яйцеклетки и сперматозоида, каждая из которых имеет 23 хромосомы, в конечном итоге приводит к индивидууму с 46 хромосомами. Независимый набор хромосом в гаметы во время мейоза создает огромное разнообразие среди возможных генотипов потомства. На каждые 23 пары хромосом приходится 223 различных комбинации хромосом это может произойти в одной гамете, и вероятность того, что один набор родителей произведет двух потомков с одинаковым набором хромосом, составляет один из 223 или один из 8,4 миллионов (при условии отсутствия монозиготных или идентичных близнецов). РЕКОМБИНАЦИЯ Добавление к генетическому разнообразию у людей-это явление генетической рекомбинации. Во время мейоза, когда гомологичные хромосомы спарены, часто возникают мосты между соответствующими областями пары хромосом. Эти мосты, или хиазмы, представляют собой области, в которых две хромосомы разрываются в одинаковых точках вдоль их длина и последующее воссоединение, дистальные сегменты были переключены с одной гомологичной хромосомы на другую. Этот процесс называется пересечением. Хотя во время скрещивания не происходит чистого изменения количества генетического материала, рекомбинация генов все же происходит. Например, рассмотрим хромосому с двумя локусами A и B, расположенными на противоположных концах одной и той же хромосомы. |