Колок 2 АГМУ химия. КОЛОК 2. Наследственность
 Скачать 44.7 Kb.
|
|
Фенокопиями называют формы патологии, формирующиеся в период эмбриогенеза под влиянием факторов внешней среды, не связанные с изменением в генетическом аппарате, но по основным проявлениям сходные с наследственными формами патологии. У каждого ребенка от природы имеются четыре группы задатков: интеллектуальные, художественные и социальные. Задатки являются природной предпосылкой развития способностей. Несколько слов необходимо сказать об интеллектуальных (познавательных, учебных) задатках. Все нормальные люди от природы получают высокие потенциальные возможности для развития своих умственных и познавательных сил. Имеющиеся различия в типах высшей нервной деятельности, изменяют лишь протекание мыслительных процессов, но не предопределяют качества и уровня самой интеллектуальной деятельности. Но педагоги и психологи признают, что может быть неблагоприятная для развития интеллектуальных способностей наследственность. Отрицательные предрасположения создают, например, вялые клетки головного мозга у детей алкоголиков, нарушенные генетические структуры у наркоманов, наследственные психические заболевания. 23)Комбинативной называют изменчивость, в основе которой лежит образование рекомбинаций, т. е. таких комбинаций генов, которых не было у родителей. В основе комбинативной изменчивости лежит половое размножение организмов, вследствие которого возникает огромное разнообразие генотипов. Практически неограниченными источниками генетической изменчивости служат три процесса: Независимое расхождение гомологичных хромосом в первом мейотическом делении. Именно независимое комбинирование хромосом при мейозе является основой третьего закона Менделя. Появление зеленых гладких и желтых морщинистых семян гороха во втором поколении от скрещивания растений с желтыми гладкими и зелеными морщинистыми семенами — пример комбинативной изменчивости. Взаимный обмен участками гомологичных хромосом, или кроссинговер. Он создает новые группы сцепления, т. е. служит важным источником генетической рекомбинации аллелей. Рекомбинантные хромосомы, оказавшись в зиготе, способствуют появлению признаков, нетипичных для каждого из родителей. Случайная встреча половых гамет, а вследствие этого и сочетания хромосом во время оплодотворения. Для подавляющего большинства наследственных болезней эффективных способов лечения не существует. Из этого следует, что в борьбе с наследственной патологией основная роль отводится профилактике рождения аномального потомства. Общий профилактический характер носят мероприятия, направленные на оздоровление окружающей среды, способствующие снижению ее мутагенного воздействия на наследственный материал человеческого организма. В последние десятилетия распространенным и эффективным способом профилактики наследственных болезней является медико-генетическое консультирование. Медико-генетическое консультирование — это один из видов специализированной помощи населению, направленной в первую очередь на предупреждение появления в семье детей с наследственной патологией. С этой целью составляют прогноз рождения в данной семье ребенка с наследственной болезнью, родителям объясняют вероятность этого события и оказывают помощь в принятии решения. В случае большой вероятности рождения больного ребенка родителям рекомендуют либо воздержаться от деторождения, либо провести пренатальную диагностику, если она возможна при данном виде патологии. 24) Мутационная изменчивость - это форма наследственной изменчивости, которая связана с изменениями генотипа вследствие мутаций. Причиной возникновения этой формы наследственной изменчивости является действие мутагенных факторов. Мутации – это изменения ДНК клетки (изменение строения или количества хромосом). Мутации передаются по наследству, служат материалом для естественного отбора Спонтанные мутации – это мутации, которые возникают без видимых причин. Они широко распространены в природе. Все свойства и признаки организма подвержены спонтанным мутациям. Индуцированные мутации возникают в результате целенаправленного действия какого-то фактора. Факторы, способные индуцировать мутационный эффект, получили название мутагенных. Установлено, что любые факторы внешней и внутренней среды, которые могут нарушить гомео-стаз, способны вызвать мутацию. Главнейшими мутагенами являются: химические соединения, различные виды излучений, биологические факторы. к физическим мутагенным факторам относятся все виды ионизирующего облучения (а,р\у - лучи), ультрафиолетовое облучение, электромагнитное и т.д химическими мутагенными факторами являются формалин, этиленимин, нитриты, нитраты, иприт, производные хлора, образующиеся при хлорировании воды, выбросы в атмосферу химических производств, выхлопные газы, красители, консерванты и многие другие вещества, попадающие человеку с пищей, водой и воздухом. к биологическим мутагенам относятся вирусы, а также токсины - продукты жизнедеятельности бактерий и плесневых грибков. Генные мутации – это изменения последовательности нуклеотидов одного гена, приводящие к возникновению новых видов его аллелей. Причинами мутаций являются выпадение, удвоение, вставка, замена или перестановка нуклеотидов. Геномные мутации– изменения, касающиеся числа целых хромосом в геноме. В результате геномных мутаций происходит изменение числа хромосом внутри генома. Это связано с нарушением работы веретена деления, таким образом, гомологичные хромосомы не расходятся к разным полюсам клетки. Хромосомные перестройки (хромосомные мутации, или хромосомные аберрации) — тип мутаций, которые изменяют структуру хромосом. Классифицируют следующие виды хромосомных перестроек: делеции (утрата участка хромосомы), инверсии (изменение порядка генов участка хромосомы на обратный), дупликации (повторение участка хромосомы), транслокации (перенос участка хромосомы на другую), а также дицентрические и кольцевые хромосомы. Соматические мутации возникают в соматических клетках, проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении. Мутации, возникающие в соматических клетках, наследуются дочерними клетками, которые образуются в процессе митотических делений. Фенотипические последствия таких изменений проявляются только у самой мутантной особи и только в том случае, если возникшие мутации препятствуют осуществлению специфических функций, свойственных данной клетке. Соматические мутации могут содержаться не во всех клетках организма, т.е. нормальные и мутантные клетки сосуществуют у одного индивидуума, что приводит к мозаицизму — наличию в организме клеток, отличающихся по своему генотипу и его фенотипическим проявлениям от других клеток этого же организма. Сохранить соматические мутации можно только путем бесполого размножения (прежде всего вегетативного). ДОДЕЛАТЬ ДУШНО 25) Генные мутации – это изменения последовательности нуклеотидов одного гена, приводящие к возникновению новых видов его аллелей. Причинами мутаций являются выпадение, удвоение, вставка, замена или перестановка нуклеотидов Генные мутации могут представлять дефекты репликации, спирализации, репарации ДНК, посттрансляционные нарушения синтеза структурных белков и т. д. Молекулярный механизм и причины возникновения генных мутаций. Изучение молекулярной природы генных мутаций показало наличие в структуре ДНК следующих типов изменений, соответствующих участкам отдельных генов: 1) замена (транзи-ции и трансверсии) одних нуклеотидов на другие; 2) вставка или добавление отдельных нуклеотидов в цепочку ДНК; 3) делеция (потеря) отдельных нуклеотидов; 4) делеции групп оснований; 5) инверсия — поворот на 180е отдельных оснований; 6) транспозиции — перенос пар оснований внутри гена на новое место. По характеру влияния на процессы транскрипции и трансляции выделяют три основные категории генных мутаций: 1)миссенс-мутации (транзиции, трансверсии). Возникают при замене нуклеотида внутри кодона. Это приводит к вставке на определенном месте в цепи полипептида иной аминокислоты. В результате может измениться физиологическая роль белка, что создает фон для действия естественного отбора; 2) нонсенс-мутации (транзиции, трансверсии) — по- явление внутри гена концевых кодонов за счет замены отдельных оснований в пределах кодонов. В результате процесс трансляции обрывается в месте появления терминального кодона; 3) мутации сдвига рамки чтения. Возникают при появлении внутри гена вставок оснований и делеций. Это приводит к изменению смыслового прочтения информации гена в процессах синтеза белка вследствие новых комбинаций оснований в триплетах, так как триплеты после выпадения или вставки приобретают новый, состав кодона из-за сдвига на одно основание. В результате вся цепь полипептида после генной мутации в ДНК получает иные аминокислоты. Частотой мутаций называется число вероятных мутаций, каким клетка может подвергнуться за весь срок своей жизни. У генных она равна 1:10 000 26) Хромосомными перестройками, или хромосомными аберрациями называются видимые изменения структуры хромосом. (Иногда хромосомные перестройки называют хромосомными мутациями.) Хромосомные аберрации (в отличие от генных мутаций) всегда уникальны, неповторимы. Поэтому при отсутствии близкородственного скрещивания хромосомные аберрации встречаются только в гетерозиготном состоянии: в сочетании с нормальными хромосомами или в компаунде с другими аберрациями. При близкородственном скрещивании (инбридинге) возможно образование гомозигот. Фрагментация – это дробление хромосом с образованием множества различных фрагментов. Концевые нехватки, или дефишенси – потери концевых, теломерных участков хромосом. В результате образуются линейные фрагменты, лишенные центромеры (линейные ацентрики) Нехватки внутренних участков, или делеции – потери участков хромосом, не затрагивающие теломеры Дупликации – это удвоения участков хромосом Инверсии – повороты участков хромосом на 180°. Транспозиции – это перемещения участков хромосомы в другие локусы (точки) этой же хромосомы Транслокации – это перемещения участков хромосомы или всей хромосомы в другую хромосому. Механизмы возникновения хромосомных аберраций разнообразны: неравный кроссинговер между гомологичными хромосомами (возникают делеции и дупликации) и негомологичными хромосомами (возникают транслокации); внутрихромосомный кроссинговер (возникают делеции и инверсии); разрывы хромосом (возникают различные фрагменты); разрывы хромосом с последующим соединением фрагментов (возникают инверсии, транспозиции, транслокации); копирование гена и перенос копии в другой участок хромосомы (возникают транспозиции). У человека хромосомные перестройки в гетерозиготном состоянии снижают плодовитость, а в гомозиготном – летальны. 27) Репарация (от лат. reparatio — восстановление) — особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённых при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физических или химических реагентов. Расщепление димеров между пиримидиновыми нуклеотидами происходит в процессе фотореактивации— восстановления структуры молекул ДНК, поврежденных УФ-излучением в результате последующего воздействия видимого света (световая репарация). Известна неферментативная коротковолновая фотореактивация, которая заключается в мономеризации димеров при действии ультрафиолетового излучения с длиной волны 240 нм, а также ферментативная фотореактивация. Последнюю обычно и подразумевают под собственно фотореактивацией. Этот процесс требует участия видимого света с длиной волны 300—600 нм и осуществляется под действием специфических фотореактивирующих ферментов (дезоксирибопиримидинфотолиазы). Субстратом фотолиазы служат димеры пиримидиновых оснований, с которыми она образует комплекс (с неповрежденной ДНК фермент не связывается). Используя энергию поглощенного света, фермент разрушает димер без разрыва цепей ДНК. Темновая репарация происходит во всех клетках на всех фазах жизненного цикла. Одним из основных путей устранения клеткой опасных для жизни повреждений генома является выработанный в ходе эволюции ферментативный аппарат темновой репарации. Основной принцип работы этого аппарата заключается в удалении (эксцизии) фотохимически поврежденных участков полинуклеотидной цепи с последующей застройкой дефекта нормальными молекулярными компонентами (нуклеотидами). Результат деятельности системы темновой репарации — прогрессирующее во времени уменьшение содержания димеров в ДНК клетки после УФ-облучения, сопровождающееся стехиометрическим ростом концентрации свободных, не включенных в состав ДНК димеров в цитоплазме. При этом вырезанные пиримидиновые димеры обнаруживаются в кислоторастворимой фракции цитоплазмы. Вещества, ингибирующие работу ферментов темновой репарации, — кофеин, акридиновые красители, липиды — резко повышают фоточувствительность клеток. Впервые на существование в клетке темновой репарации указали в 1964 г. Сетлоу и Кэрие, Бойс и Ховард-Фландерс. К настоящему времени выявлено, по крайней мере, три основных типа темновой репарации — эксцизионная, пострепликативная и так называемая SOS-репарация. В эксцизионной репарации выделяют четыре основные стадии (рис. 56): 1) обнаружение, места по вреждения и разрез одной из нитей ДНК; 2) вырезание поврежденного фрагмента полинуклеотидной цепи и расширение бреши; 3) комплементарная застройка дефекта по матрице оставшейся нити ДНК; 4) восстановление целостности полинуклеотидной цепи путем соединения концов. Разрез полинуклеотидной цепи около места повреждения осуществляется с помощью фермента кор-рендонуклеазы II — продукта генов uvr А и uvr В Е. coli. Вырезание поврежденного фрагмента с последующим расширением бреши и ее застройкой (репаративный синтез) происходит с помощью ДНК-полимеразы I с участием продуктов генов uvr С, uvr Е и mfd. Наконец, фермент полинуклеотидлигаза катализирует замыкание концов нити ДНК с восстановлением исходной структуры. Считается, что в процессе эксцизионной репарации могут принимать участие ДНК-полимераза II и ДНК-полимераза III. Некоторые ферменты темновой репарации выделены из микробных клеток и изучены in vitro. Генетические методы позволили также получить различные мутанты, дефицитные по отдельным ферментам темновой репарации. Необходимо подчеркнуть, что описанные стадии темновой репарации происходят перед репликацией ДНК (делением клеток) и независимо от нее. Поэтому этот механизм получил также название предрепликативной репарации. 28) Для человека характерны все известные в генетике типы наследования признаков: доминантные, кодоминантные, рецессивные, аутосомные и сцепленные с половыми хромосомами, ограниченные и контролируемые полом. Человек, как объект генетических исследований, имеет специфику, которая создает значительные трудности (недостатки) в изучении его наследственности и изменчивости: невозможно использовать основной метод в генетике – гибридологический, невозможно скрещивать в искусственных условиях, т.е. проведения прямых экспериментов; сложный кариотип - большое число хромосом в кариотипе: 2п - 46, большое число групп сцепления – у женщин – 23, у мужчин – 24. Аутосомных – 22 и две по половым хромосомам: по Х и У хромосомам; немногочисленное потомство – невозможно проводить статистический анализ. Человек - одноплодная особь (за одну беременность, как правило, рождается один ребенок), исключение - рождение близнецов, малое количество детей в браке, невозможность формировать необходимую схему брака, так как люди свободно вступают в брак (в основе браков лежат любые мотивы, кроме научно-исследовательских целей) позднее половое созревание- продолжительность цикла развития до наступления половой зрелости, редкая смена поколений – одно поколение у человека 25 лет продолжительность жизни соизмерима с жизнью исследователя, одновременно можно наблюдать и проанализировать 3 – 4 поколения. невозможность создания одинаковых условий, среда для человека более широкое понятие, чем для животных и растений. Наряду с питанием, климатом и др. абиотическими и биотическими факторами, средой для человека являются и социальные факторы, трудно изменяемые по желанию исследователя характерен большой генотипический и фенотипический полиморфизм(наличие в пределах одного вида резко различаться особей друг от друга) К достоинствам (преимущества) человека, как объекта генетических исследований можно отнести: исчерпывающие знания по анатомии и физиологии человека, большое число изученных мутаций, пополняемых и в настоящее время, многочисленность человеческой популяции в целом, позволяют всегда выбрать нужную схему брака. Пути компенсации «недостатков человека» как объекта генетических исследований можно отнести: возможность выбора из популяции брачных пар, которые соответствуют целям генетического исследования в больших популяциях можно выбрать достаточное количество семей с данным признаком для проведения статистического анализа. возможность подбора и регистрации в течение длительного времени семей с интересующими исследователя признаками. В некоторых семьях определённые признаки прослеживаются на протяжении многих поколений высокая степень изученности фенотипа человека методами анатомии, физиологии, иммунологии, биохимии в клинике врачами всех специальностей разработка новейших методов работы с ДНК, методов гибридизации соматических клеток человека и животных, что позволяет эффективно осуществлять картирование человеческих хромосом, т.е. определять расположение генов в хромосомах. В связи с этим исследования в области генетики человека и медицинской генетики проводятся с помощью методов, учитывающих особенность человека, как генетического объекта. К таким методам относятся: основные и дополнительные методы. Основные: генеалогический, близнецовый, цитогенетический, популяционно-статистический. Дополнительные: биохимический, микробиологический, гибридизация соматических клеток, дерматоглифический, моделирование, клинический. |