биология. Тема 11. Изменчивость и методы ее изучения самоконтроль
 Скачать 263.46 Kb.
|
|
ТЕМА 11. ИЗМЕНЧИВОСТЬ И МЕТОДЫ ЕЕ ИЗУЧЕНИЯ Самоконтроль Подготовка к занятию достаточна, если вы: 1. Решить следующие задачи: Сколько вариантов сперматозоидов и яйцеклеток по половым хромосомам образуется у мужчин и женщин в норме? Сколько типов яйцеклеток по половым хромосомам образуется у женщины, если в процессе овогенеза в анафазу I половые хромосомы окажутся в одном из ооцитов 2-го порядка? Напишите хромосомные наборы яйцеклеток. Как называется такой тип мутаций? У ребенка поставлен клинический диагноз болезни фенилкетонурия. Нужно ли у больного исследовать кариотип для уточнения диагноза? Какой экспресс-метод чаще всего используют для хромосомного определения пола ребенка? В семье родились мальчики-близнецы. Группа крови по системе АВО, цвет глаз и волос, форма носа и другие морфологические признаки у них одинаковы. Какие это близнецы? В семье родились близнецы – мальчик и девочка. Все морфологические признаки у них одинаковы. Какие это близнецы? 2. Можете ответить на следующие вопросы: Что такое мейоз? Мейоз — это способ деления клеток, в результате которого из одной исходной клетки с диплоидным хромосомным набором образуются четыре клетки с разными гаплоидными наборами хромосом. Как распределяются хромосомы при мейозе? По двум дочерним клеткам. Какова структура гена прокариот? ген прокариот представлен одиночной хромосомой, которая является кольцевой молекулой ДНК. Какова структура гена эукариот? Генетический аппарат эукариотической клетки обособлен в виде клеточного ядра, внутри которого располагаются основные носители наследственной информации— хромосомы. Что такое генетический код? Свойства генетического кода? Генети́ческий код — совокупность правил, согласно которым в живых клетках последовательность нуклеотидов переводится в последовательность аминокислот. Триплетность, вырожденность и неперекрываемость. Типы моногенного наследования? Аутосомно-доминантный и аутосомно-рецессивный. Что такое изменчивость? Изменчивость-свойство живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Какие виды изменчивости выделяют? Наследственная и ненаследственная. Что такое модификация? Ненаследственные изменения признаков организма (его фенотипа), возникающие под влиянием изменившихся условий внешней среды. Как называют фенотипические изменения, не выходящие за пределы «нормы реакции»? Модификационная изменчивость. Что такое генотипическая изменчивость? Способность живого организма изменять свой генотип. Благодаря генотипической изменчивости особь может приобретать признаки, ранее не свойственные её виду Какие виды генотипической изменчивости различают? Комбинативную и мутационную. Каковы механизмы комбинативной изменчивости? В основе комбинативной изменчивости лежат три процесса: обмен участками гомологичных хромосом (кроссинговер); независимое расхождение гомологичных хромосом при образовании половых клеток; случайное сочетание гамет при оплодотворении. Что такое мутация? Кто и когда ввел в биологию термин «мутация»? устойчивое, передающееся по наследству изменение ДНК, происходящее под влиянием внешних или внутренних изменений. Термин предложен Гуго де Фризом в 1901 году. Классификация мутаций в зависимости от уровня организации генетического материала в клетке? Геномные, хромосомные, генные. Какие изменения структуры и количества хромосом могут происходят в случае мутаций? В этом случае наблюдаются потеря (делеция) или удвоение части (дупликация) генетического материала одной или нескольких хромосом, изменение ориентации сегментов хромосом в отдельных хромосомах (инверсия), а также перенос части генетического материала с одной хромосомы на другую (транслокация). Как называются мутации, возникающие без регистрируемых причин? Спонтанные, или самопроизвольные мутации (пояснение для вас: возникают без влияния мутагенных факторов, в частности, как ошибки при воспроизведении генетической информации). Как называются факторы, вызывающие мутации? Мутагены. Какие группы мутагенов известны? Физические, химические, биологические. Как называются мутации, вызываемые известными мутагенами? Мутагенез Как классифицируются мутации в зависимости от вида клеток, в которых они возникают? Генеративные и соматические мутации. Что такое геном? Гено́м — совокупность наследственного материала, заключённого в клетке организма. Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма. Как называется увеличение хромосом в клетке, кратное гаплоидному набору? Полиплоидия Как называется изменение числа хромосом в отдельных парах диплоидного набора? Генные мутации Чем можно объяснить высокий риск рождения у немолодой матери ребенка с синдромом Дауна? Связано это со старением яйцеклеток: как известно, их количество закладывается еще в период формирования плода. Что такое первичное нерасхождение хромосом в мейозе? Hерасхождение половых хромосом в мейозе у гетерохромосомных организмов с образованием гамет типа XX, ZZ и 0 (у гомогаметного пола), у гетерогаметного пола при П.н. помимо обычных также появляются “нулевые” гаметы (без половых хромосом). Что такое вторичное нерасхождение хромосом в мейозе? Последующее нерасхождение половых хромосом после их первичного нерасхождения, приведшего (при механизме детерминации пола XX/XY) к образованию особи XXY (самка); В.н. сопровождается образованием гамет XX, XY, X0 или Y0. Каковы причины появления анэуплоидных клеток? (Назовите не менее трех механизмов). Анеуплоидия возникает в результате нарушения сегрегации хромосом в митозе или мейозе. Патология какой части хромосомы может привести к возникновению анэуплоидии. Каковы возможные причины полиплоидия? (Назовите не менее трех механизмов). нарушение расхождения хромосом в процессе митоза; слияние соматических клеток либо их ядер; оплодотворение одной яйцеклетки двумя сперматозоидами; нарушение нормального течения мейоза. На какой стадии митоза процесс будет заблокирован при добавлении колхицина? На клетку подействовали колхицином, блокирующим сборку белков тубулинов, входящих в состав нитей веретена деления. Нити веретена деления формируются в фазу профазы К каким видам мутаций может привести нарушение синтеза в клетке белка тубулина? Нарушение работы этой сложной системы может привести к широкому спектру патологических изменений клеточной локомоции, пролиферации, секреции, формы и размера клеток. Какие мутагенные факторы могут вызывать хромосомные аберрации?. Приведите их примеры. Двунитевые разрывы ДНК возникают в клетке спонтанно или под действием различных мутагенных факторов: физической (ионизирующее излучение), химической или биологической (транспозоны, вирусы) природы. Какие мутации могут вызвать лучи рентгена? Рентгеновские лучи оказывают на клеточное ядро двоякое действие. Во-первых, они вызывают генные мутации, которые могут быть доминантными или рецессивными; рецессивные мутации возникают значительно чаще. Какие мутагены могут вызвать генные мутации? Приведите примеры. ионизирующее излучение (рентгеновское- и гамма-излучения); некоторые пестициды. некоторые вирусы Какой тип мутаций (по уровню организации наследственного материала) могут вызвать ультрафиолетовые лучи? Хромосомный В какую стадию мейоза наиболее удобно изучать хромосомы? Метафаза Какие виды хромосомных аберраций вам известны? Их суть. Делеция — утрата части хромосомы. Дупликация — дублирование участка хромосомы, появление его дополнительной копии. Инверсия — переворот участка хромосомы на 180 градусов. Транслокации — перенос одного участка хромосомы на другую негомологичную хромосому. К каким видам мутаций относятся робертсоновские транслокации? Хромосомные мутации В чем суть механизма транслокации? Происходит перенос участка хромосомы на негомологичную хромосому В чем суть механизма инверсии? Хромосомная перестройка, при которой происходит поворот участка хромосомы на 180°. Инверсии являются сбалансированными внутрихромосомными перестройками. Различают парацентрические (инвертированный фрагмент лежит по одну сторону от центромеры) и перицентрические (центромера находится внутри инвертированного фрагмента) инверсии. Инверсии, как правило, не влияют на фенотип носителя. При прохождении мейоза в профазе I между гомологичными хромосомами происходит синапсис, после чего возможен кроссинговер и рекомбинация между ними. Что такое инсерция? — генетическая мутация, при которой в последовательность ДНК происходит вставка другой последовательности ДНК.\ В чем суть механизма транспозиции? рекомбинационный процесс, лежащий в основе перемещения подвижных генетических элементов. Существует три основных механизма рекомбинации при транспозиции: репликативная транспозиция, нерепликативная транспозиция и перемещение ретротранспозонов. Транспозиция осуществляется с помощью особых белков, ген (или гены) которых в основном локализован в центральной части самих подвижных элементов. Главный белок транспозиции - транспозаза. Рекомбинация между подвижным элементом и той ДНК, в которую он будет встраиваться (ДНК-мишень), происходит на уровне дуплексов, не имеющих, как и в случае сайт-специфической рекомбинации, пресинаптических фиксированных повреждений. Каковы виды генных мутаций? Что происходит с нуклеотидными последовательностями в гене при каждом виде генных мутаций? Эуплоидия; 2) Анеуплоидия Благодаря каким мутациям возникают множественные аллели? Благодаря генным мутациям Всегда ли наследуются мутации? Мутации могут наследоваться только в том случае, если они поражают репродуктивные клетки. Мутации, не затрагивающие репродуктивные клетки, проявляются у потомков мутировавшей клетки, но не передаются потомству. Что такое гетерозис? — увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Кто и когда его сформулировал? Изучение наследственной изменчивости у культурных растений и их предков позволило Н. И. Вавилову сформулировать закон гомологических рядов наследственной изменчивости: "Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов." Каково значение явления изменчивости для медицины? Что такое экспрессивность и пенетрантность? Экспрессивность — степень фенотипического проявления аллеля. Если изменчивость признака, за который ответственен аллель, отсутствует, экспрессивность такого признака постоянна. Пенетрантность — показатель фенотипического проявления аллеля в популяции. Определяется как отношение числа особей, у которых наблюдаются фенотипические проявления наличия аллеля, к общему числу особей, у которых данный аллель присутствует в необходимом для фенотипического проявления количестве копий. Каковы доказательством того, что развитие раковых опухолей связано с повреждением генома клетки? Возникновение опухоли в первом приближении — это процесс накопления мутаций, то есть ошибок, в геноме клеток. Какие факторы относятся к автономным протоонкогенам клетки? Гены клетки, встраивающиеся в геном онкорнавируса и вызывающие автономную(нерегулируемую) пролиферацию, получили название протоонкогенов. Очевидно, что вирусный онкоген, возникающий на основе протоонкогена, может образоваться лишь в составе онкорна-вируса. Что такое антропогенетика? - раздел генетики, изучающий законы наследственности и изменчивости человеческого организма. Какими особенностями обладает человек как объект генетических исследований? С точки зрения приведенных выше характеристик видов, удобных для применения гибридологического метода генетического анализа, человек как вид обладает целым рядом особенностей, не позволяющих применять этот метод для изучения его наследственности и изменчивости. Во-первых, у человека не может быть произведено искусственного направленного скрещивания в интересах исследователя. Во-вторых, низкая плодовитость делает невозможным применение статистического подхода при оценке немногочисленного потомства одной пары родителей. В-третьих, редкая смена поколений, происходящая в среднем через 25 лет, при значительной продолжительности жизни дает возможность одному исследователю наблюдать не более 3—4 последовательных поколений. Наконец, изучение генетики человека затрудняется наличием в его геноме большого числа групп сцепления генов (23 у женщин и 24 у мужчин), а также высокой степенью фенотипического полиморфизма, связанного с влиянием среды. Все перечисленные особенности человека делают невозможным применение для изучения его наследственности и изменчивости классического гибридологического метода генетического анализа, с помощью которого были открыты все основные закономерности наследования признаков и установлены законы наследственности. Однако генетиками разработаны приемы, позволяющие изучать наследование и изменчивость признаков у человека, несмотря на перечисленные выше ограничения. Какие методы используются при изучении наследственности у человека? -Методы изучения генетики человека -Генеалогический метод -Близнецовый метод -Популяционно-статистический метод -Цитогенетический метод -Дерматоглифический метод Задачи генеалогического метода? Генеалогический метод является эквивалентом гибридологического, который модифицирован в соответствии с социальными и биологическими особенностями человека. Он используется в медико-генетическом консультировании, для определения сцепленного наследования, пенетрантности генов и др. Основные этапы генеалогического метода? Клинико-генеалогический метод лежит в основе медико-генети-ческого консультирования и включает 3 этапа: 1 этап – сбор генетической информации; 2 этап – составление родословной; 3 этап – генетический анализ родословной Цели генеалогического анализа? Целью генеалогического анализа является установление генетических закономерностей. Какие условия должны соблюдаться, чтобы в потомстве проявилось расщепление признаков в соответствии с законами Г.Менделя? Для выполнения теоретически ожидаемого соотношения особей с определёнными фенотипами при расщеплении необходимо соблюдение следующих условий: гомозиготность исходных форм; альтернативное проявление признаков в каждой паре; равная вероятность образования у гибрида гамет с разными аллелями; одинаковая жизнеспособность разных гамет; случайный характер сочетания гамет при оплодотворении; одинаковая жизнеспособность зигот с разными комбинациями генов; достаточная для получения достоверных результатов численность особей во втором поколении; независимость проявления признаков от внешних условий и от остальных генов генотипа в целом. Основные признаки аутосомно-доминантного типа наследования? Одинаковая частота патологии у лиц мужского и женского пола Наличие больных в каждом поколении родословной, т.е. регулярная передача болезни из поколения в поколение (так называемый вертикальный характер распределения болезни) Вероятность рождения больного ребёнка равна 50% (независимо от пола ребёнка и количества родов) Непоражённые члены семьи, как правило, имеют здоровых потомков (поскольку не имеют мутантного гена Основные признаки аутосомно-рецессивного типа наследования? Больные дети гомозиготны по аномальному гену, каждый родитель — гетерозиготный носитель. Если оба родителя несут дефектный ген, риск рождения больного ребёнка 1:4. При близкородственных браках и внутри определённых этнических групп риск проявления наследственных заболеваний повышается. Часто затрагивает метаболические пути, в то время как при аутосомно-доминантных заболеваниях обычно повреждаются структурные белки. Какой метод генетики чаще всего используется в практической работе врача? Генеалогический метод, т.е. метод родословных- Популяционно-статистический метод Близнецовый метод Дерматоглифика Биохимические Молекулярно-генетические Генно-инженерные Основные особенности наследования признаков, сцепленных с полом? - признаки наследуются крисс-кросс; - у гетерогаметного пола проявляются не только доминантные, но и рецессивные признаки, причём проявление рецессивных признаков обусловлено гемизиготным состоянием. При диагностике каких наследственных болезней у пациента исследуют кариотип? - Синдром Шершевского-Тернера -Синдром Дауна -Синдром Клайнфельтера -Синдром Эдвардса и тд При каком типе наследования патологический признак прослеживается в родословной «по вертикали»? Аутосомно-доминантный При каком типе наследования патологический признак прослеживается в родословной «по горизонтали»? Аутосомно-рецессивный тип наследования При каком типе наследования мутантный ген проявляется у человека в гетерозиготном состоянии? Аутосомно-доминантный При каком типе наследования мутантный ген проявляется в фенотипе только в гомозиготном состоянии? Аутосомно-рецессивный Для чего используется близнецовый метод? Близнецовый метод изучает влияние наследственных факторов и внешней среды на формирование фенотипа - совокупности внешних и внутренних признаков организма. Поможет установить наследственный или ненаследственный характер признака. Выявить особенности проявления признака в различных генотипах. Как называются ненаследственные заболевания, фенотипически сходные с наследственными? Какие виды мутаций можно диагностировать с помощью кариотипического анализа? Что позволяет определить анализ хромосомного набора: трисомия – третья лишняя хромосома в паре (например, синдром Дауна); моносомия – в паре отсутствует одна хромосома; делеция – утрата участка хромосомы; дупликация – удвоение какого-либо фрагмента хромосомы; инверсия – разворот участка хромосомы; транслокация – перемещение участков (рокировка) хромосомы. В чем преимущество человека как объекта генетических исследований? 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 Из каких этапов слагается генеалогический метод? Каких близнецов называют конкордантными? Если какой-либо признак встречается у обоих близнецов одной пары, то она называется конкордантной. конкордантность — степень сходства Каких близнецов называют дискордантными? если же у одного из них, то пара близнецов называется дискордантной. Дискордантность- степень различия Что такое дерматоглифика? Дерматогли́фика — псевдонаучный способ тестирования организма человека, основанный на изучении признаков узоров на коже ладоней и стоп. Что изучают генетики популяционно-статистическим методом? Популяционно-статистический метод предназначен для изучения генетического состава популяции человека (частоты генов и генотипов, включая частоту наследственных болезней; закономерностей мутационного процесса; роли наследственности и среды в возникновении болезней с наследственной предрасположенностью). Значение методов моделирования при изучении наследственности человека? Что такое амниоцентез? Одним из методов дородовой (пренатальной) диагностики плода является амниоцентез. Данная процедура заключается в заборе околоплодных вод с дальнейшим проведением их гормонального, биохимического, цитологического (исследование хромосомного состава клеток плода) и иммунологического анализа. Какие наследственные заболевания можно диагностировать методом амниоцентеза? -Позволяет ВЫЯВИТЬ наследственные заболевания (муковисцидоз, — серповидно-клеточная анемия), внутриутробную инфекцию (герпес, краснуха), Позволяет определить группу и резус-фактор плода и пол, что важно для прогнозирования некоторых наследственных — заболеваний, сцепленных с У-хромосомой или Х-хромосомой (например, гемофилия). Какие наследственные болезни можно диагностировать биохимическими методами? Большинство наследственных заболеваний - это дефекты обмена веществ. К настоящему времени известно более 1000 наследственных заболеваний, обусловленных нарушением обмена веществ. Наибольшую группу составляют заболевания, обусловленные нарушением обмена белков, так называемые ферментопатии, т.е. нарушения структуры белков-ферментов, участвующих в обмене тех или иных веществ. В чем суть метода гибридизации соматических клеток? С помощью этих методов изучают наследственность и изменчивость соматических клеток, что компенсирует невозможность применения к человеку гибридологического анализа. Эти методы, основанные на размножении этих клеток в искусственных условиях, анализировать генетические процессы в отдельных клетках организма, и благодаря полноценности генетического — материала использовать их для изучения генетических закономерностей целого организма. Какими методами генетики можно установить пол ребенка? Что является показаниями для хромосомного определения пола, плода? Показания: -Определение пола плода при наличии Х-сцепленных генных заболеваний -По результатам неинвазивных тестов был выявлен высокий риск заболеваний -При проведении ультразвукового исследования возникло подозрение на наличие какой-либо аномалии у плода -Возраст женщины старше 35 лет (чем старше будущая мама, тем больше вероятность проявления у малыша различных нарушений) -Во время предыдущих беременностей наблюдались хромосомные аномалии у плода -Наличие в семье ребенка с множественными врождёнными пороками развития. В каких периодах онтогенеза можно диагностировать болезнь Дауна? Для дородового выявления синдрома Дауна у плода предложена система пренатальной диагностики. Скрининг I триместра проводится на сроке беременности 11-13 недель и включает выявление специфических УЗИ-признаков аномалии и определение уровня биохимических маркеров (ХГЧ, РАРР-А) в крови беременной. Между 15 и 22 неделями беременности выполняется скрининг II триместра: акушерское УЗИ, анализ крови матери на альфа-фетопротеин, ХГЧ и эстриол. С учетом возраста женщины рассчитывается риск рождения ребенка с синдромом Дауна. При рождении. Какой метод диагностики болезни Дауна является более надежным? -1 пренатальный скрининг: анализ крови матери (биохимический скрининг) + УЗИ диагностика плода. Указывает только на риск развития патологии. Назначается всем беременным -Неинвазивный пренатальный тест (НИПТ): ДНК — анализ крови матери на патологии. Точный тест — с 99% говорит о наличии или отсутсвии патологии. Выполняется по желанию беременной женщины Перечислите цитогенетические методы антропогенетики. - методы экспресс-диагностики пола -кариотипирование -картирование Какой метод используется для изучения соотносительной роли генотипа и среды в формировании фенотипа человека? Близнецовый метод На что указывает низкий процент конкордантности изучаемого признака среди монозиготных близнецов? На вероятность, что признак не будет наследоваться На что указывает высокий процент конкордантности изучаемого признака среди монозиготных близнецов? На вероятность, что признак наследуется Каков процент общих генов у монозиготных близнецов? 48,2 С помощью какого молекулярно-генетического метода исследуют зиготность близнецов? Близнецовый тест С какой целью используют близнецовый метод в медицинской генетике? Для выяснения степени наследственной обусловленности исследуемых признаков Какие виды мутаций можно диагностировать с помощью определения полового хроматина? -аутосомные геномные синдромы -аутосомные хромосомные синдромы -хромосомные абберации -гоносомные синдромы, половую принадлежность В каких клетках чаще всего исследуют половой хроматин? В клетках слизистой оболочки полости рта Почему в ряде случаев монозиготные близнецы отличаются по признакам, которые полностью обусловлены наследственностью? Что включает в себя группа биохимических методов исследования наследственности и изменчивости у человека? Их суть? методы исследования химических компонентов биологических жидкостей, клеток и тканей, а также процессов превращения веществ и энергии, протекающих в организме человека в норме и патологии. Для целей клинической диагностики представляет интерес: химический состав биологических жидкостей и тканей организма (патология может проявляться изменением концентрации, или отсутствием одного из обычных компонентов, или появлением необычного компонента), распределение жидкости и химических компонентов между различными «структурами» организма и отдельной клетки, процессы превращения химических компонентов в целом организме или различных его органах и их регуляция с помощью медиаторов, гормонов, тканевых гормонов, ферментов; процессы обмена организма с внешней средой. Исследованию подвергаются входящие в состав живых организмов неорганические, органические вещества и макромолекулы (белки, нуклеиновые кислоты) Что включает в себя группа молекулярно-генетических методов исследования? Их суть? 1.Секвенирование — определение последовательности нуклеотидов ДНК или РНК - изучение генома (и транскриптома — при функционировании генома) в норме и при заболеваниях 2. Генная инженерия — создание ГМО, генотерапия. Геномное редактирование 3. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) Какое свойство ДНК лежит в основе метода ДНК-гибридизации? основана на образовании водородных связей между двумя цепями ДНК, приводящем к их соединению. Что из себя представляют ДНК-зонды? Какова область их применения? ДНК-зонд — фрагмент ДНК, меченный тем или иным образом и использующийся для гибридизации со специфическим участком молекулы ДНК. Позволяет идентифицировать комплементарные ему нуклеотидные последовательности. Что такое хромосомоспецифические зонды ДНК? Что позволяет исследовать метод гибридизации ДНК in situ с меченными зондами? Что позволяет исследовать метод гибридизации ДНК in situ с локус-специфическими пробами? Гибридизация in situ — это метод прямого выявления нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) в клеточных структурах. Метод позволяет определить специфические нуклеотидные последовательности непосредственно в клетках, так как зонд наносят прямо на клеточный образец, содержащий генетический материал, при этом морфология изучаемых клеток не меняется В чем суть метода клонирования ДНК? Суть метода молекулярного клонирования заключается в выделении фрагмента ДНК из какого-либо организма и его введении в вектор для последующего получения множества копий. Плазмидные конструкции, содержащие гены, могут быть далее использованы в анализе экспрессии клонированного гена или скорости синтеза кодируемого им белка. Какие низкомолекулярные ДНК используют в молекулярно-генетических исследования? 3. Знаете, как обозначаются на схеме родословной:  |