Биология. ИТОГ БИО. Вопрос 1. Биология. Предмет, цели, задачи. Новые биологические дисциплины
 Скачать 2.54 Mb.
|
|
Вопрос №28. Генотипическая комбинативная изменчивость, ее механизмы и значение. 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. При комбинативной изменчивости в результате слияния родительских гамет возникают новые комбинации генов, однако сами гены и хромосомы остаются неизменными (пример: каждый новый организм является новый комбинацией генов родителей). Механизмы комбинативной изменчивости: 1) независимое расхождение хромосом в анафазу І мейоза. 2) Кроссинговер 3) Случайное встреча гамет 4) Случайный подбор родительских пар Значение комбинативной изменчивости: 1. Возникает огромное гено- и фенотипическое разнообразие особей. 2. Повышаются адаптивные возможности. Аминь леч фак (+ к карме) 3. Может возникнуть комбинация генов, которая проявится в фенотипе как болезнь, или исключит ее проявление. Комбинативная изменчивост ь обеспечивает генотипическое и фенотипическое разнообразие организмов в популяции. Гены сохраняются, но возникают всё новые их комбинации, и генотип каждого организма оказывается уникальным. Частоты аллелей при этом не изменяются, но многообразие фенотипов служит материалом для естественного отбора. Вопрос №29. Генотипическая мутационная изменчивость, ее механизмы. Медицинское значение мутационной изменчивости. Мутационнаяизменчивость - изменчивость, вызванная действием на организм мутагенов, вследствие чего возникают мутации. Механизмы: действие экзогенных и эндогенных мутагенов. Наруение генетического гомеостаза. Изменения генетических структур на разных уровнях организации. Медицинское значение : Мутации, возникшие у человека, могут вызывать разнообразные генетические патологии. Часть из них проявляется сразу, часть – через какое-то время, которое может иногда составлять несколько десятков лет. Рецессивные генные мутации могут передаваться по наследству и вызывать заболевания у потомков в течение многих поколений после возникновения. Вопрос №30. Мутация. Классификация мутаций. Мутации — это стойкие внезапно возникшие изменения структуры наследственного материала на различных уровнях его организации, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.Скачкообразные и устойчивые изменения признака ,органа или свойства ,обусловленные изменениями наследственных структур. Классификация мутаций: Мутации по месту их возникновения: • Генеративные — возникшие в половых клетках. Они не влияют на признаки данного организма, а проявляются только в следующем поколении. • Соматические — возникающие в соматических клетках. Эти мутации проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении (черное пятно на фоне коричневой окраски шерсти у каракулевых овец). Сохранить соматические мутации можно только путем бесполого размножения (прежде всего вегетативного). Мутации по адаптивному значению: • Полезные — повышающие жизнеспособность особей. • Вредные: - летальные — вызывающие гибель особей; - полулетальные — снижающие жизнеспособность особи (у мужчин рецессивный ген гемофилии носит полулетальный характер, а гомозиготные женщины оказываются нежизнеспособными). • Нейтральные — не влияющие на жизнеспособность особей. Эта классификация весьма условна, так как одна и та же мутация в одних условиях может быть полезной, а в других — вредной. Мутации по характеру проявления: • доминантные, которые могут делать обладателей этих мутаций нежизнеспособными и вызывать ихгибель на ранних этапах онтогенеза (если мутации являются вредными); • рецессивные — мутации, не проявляющиеся у гетерозигот, поэтому длительное время сохраняющиеся в популяции и образующие резерв наследственной изменчивости (при изменении условий среды обитания носители таких мутаций могут получить преимущество в борьбе за существование). Аминь леч фак (+ к карме) Мутации по степени фенотипического проявления: • крупные — хорошо заметные мутации, сильно изменяющие фенотип (махровость у цветков); • малые — мутации, практически не дающие фенотипического проявления (незначительное удлинение остей у колоса). Мутации по изменению состояния гена: • прямые — переход гена от дикого типа к новому состоянию; • обратные — переход гена от мутантного состояния к дикому типу. Мутации по характеру их появления: • спонтанные — мутации, возникшие естественным путем под действием факторов среды обитания; • индуцированные — мутации, искусственно вызванные действием мутагенных факторов. Мутации по характеру изменения генотипа: 1. Генные – мутации, выражающиеся в изменении структуры отдельных участков ДНК 2. Хромосомные – мутации, характеризующиеся изменением структуры отдельных хромосом. 3. Геномные – мутации, характеризующиеся изменением числа хромосом Мутации по месту их проявления: • Ядерные • Хромосомные • Точковые - Генная мутация, представляющая собой замену (в результате транзиции или трансверсии), вставку или потерю одного нуклеотида. • Геномные • Цитоплазменные–мутации, связанные с мутациями неядерных генов находящихся в митохондриальной ДНК и ДНК пластид — хлоропластов. Вопрос №31. Мутагенез. Физические, химические и биологичесские мутагенные факторы. Антимутагенные механизмы. Мутагенез (Мутационный процесс) - процесс возникновения, формирования и реализации наследственных нарушений. Основой мутационного процесса являются мутации. Мутации происходят как в естественной среде обитания организмов, так и в условиях направленного воздействия мутагенами. В зависимости от этого различают спонтанный и индуцированный мутагенез. Спонтанный мутагенез - это самопроизвольный процесс возникновения мутаций под влиянием естественных факторов среды. Существует несколько гипотез относительно генеза спонтанных мутаций: естественная радиация, наличие генов-мутаторов, определенное соотношение мутагенов и антимутагенов и др.По современным данным мутации возникают при нарушении процесса репликации и репарации ДНК. Индуцированный мутагенез - возникновение мутаций под влиянием направленных специальных факторов внешней среды - мутагенов. Физические мутагены: ионизирующее излучение, ультрафиолет, температура и др. Ионизирующая радиация оказывает непосредственное действие на гены (разрыв водородных связей ДНК, изменение нуклеотидов), хромосомы (хромосомные аберрации) и геномы (изменение числа и наборов хромосом). Эффект радиации сводится к ионизации и образованию свободных радикалов. Разные формы живых организмов характеризуются различной чувствительностью к радиации. Химические мутагены (лекарственные препараты, никотин, алкоголь, гербициды, пестициды, кислоты, соли и др.) вызывают генные, реже хромосомные мутации. Мутагенный эффект больше у тех соединений, которые способны взаимодействовать с ДНК в период репликации. Биологические мутагены (вирусы, живые вакцины и др.) вызывают генные мутации и хромосомные перестройки. Мутагенный эффект избирателен в отношении отдельных генов. Антимутагены (от анти... и мутагены) - факторы, снижающие частоту мутаций. Антимутагенный механизм Аминь леч фак (+ к карме) К факторам защиты наследственного аппарата от мутаций относятся: 1. Репарация ДНК-это способность повреждённой ДНК к самоисправлению. 2. Вырожденность генетического кода- заключается в том, что несколько триплетов кодируют одну аминокислоту, и замена одной пары нуклеотидов в кодоне на другую не может привести к замене аминокислоты. 3. Парность хромосом в диплоидном кариотипе- парность аллелей генов препятствует фенотипическому проявлению мутаций, если они имеют рецессивный характер. 4. Иммунная система 5. Триплетность*- к факторам антимутагенеза можно отнести триплетность генетического кода, которая допускает минимальное число замен внутри триплета, ведущих к искажению информации. Вопрос №32. Генетические основы наследственных болезней человека. Моногенные, полигенные и мультифакторные аномалии у человека. Особенности их наследования. Моногенные болезни наследуются в соответствии с законами классической генетики Менделя. Соответственно этому, для них генеалогическое исследование позволяет выявить один из трёх типов наследования: аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный и сцепленное с полом наследование. Это наиболее широкая группа наследственных заболеваний. В настоящее время описано более 4000 вариантов моногенных наследственных болезней, подавляющее большинство которых встречается довольно редко (например, серповидноклеточная анемия). 1) Аутосомно-доминантный тип наследования болезни имеет место в тех случаях, когда патологический ген является доминантным и обеспечивает развитие манифестной формы болезни даже в гетерозиготном состоянии, так как он локализуется на одной из двух гомологичных неполовых хромосом. Данный тип наследования характеризуется следующими признаками: • прямая передача болезни происходит от одного из родителей, что является прямой вертикальной передачей генетических признаков, в том числе от больного отца; • нередко прослеживается манифестация болезни в нескольких поколениях. Доминантные гены обладают различной пенетрантностью — вероятностью проявления действия мутантного гена у его носителя. При неполной пенетрантности мутантного гена отдельные члены семьи, имеющие мутантный ген, заведомо являющиеся носителями мутации (так называемые «облигатные» носители), могут на протяжении всей жизни оставаться клинически здоровыми, но при этом передать свой мутантный ген потомкам (детям). Аутосомно-доминантный тип Аминь леч фак (+ к карме) наследования характерен для ряда заболеваний, таких как хорея Гентингтона, нейрофиброматоз, эссенциаль-ный тремор, торсионная дистония, различные формы наследственной дистонии и т. д. 2) Аутосомно-рецессивный тип наследования характеризуется: 1) проявлением заболевания у гомозигот по патологической мутации; 2) передачей заболевания от здоровых родителей детям с вероятностью 25%. При этом родители больных являются здоровыми гетерозиготными носителями мутаций в гене, и сегрегация их потомства в соответствии с менделевскими закономерностями составляет 1:2:1. В этом случае 25%- ый риск возникновения заболевания отражает вероятность для потомков унаследовать мутантный ген от обоих родителей. Необходимо отметить, что к развитию заболевания приводит наличие как одинаковых, так и различных патологических мутаций, в результате которых нарушается или прекращается функционирование, экспрессируемого геном белкового продукта. В большинстве случаев, риск аутосомно-рецессивного заболевания в потомстве больного низкий, что связано с редкостью этих заболеваний и относительно невысокой частотой носительства соответствующих мутаций в популяции. Ситуация меняется, если больной вступает в брак с гетерозиготным носителем мутации. Риск заболевания у потомства в этом случае составляет 50% и не отличается от такового при аутосомно-доминантном наследовании, в связи с чем такое наследование иногда называют псевдодоминантным. Вероятность такого события значительно увеличивается при кровнородственном браке, когда оба супруга имеют определенную долю общих генов, полученных ими от общего предка. Наиболее распространенные аутосомно-рецессивные заболевания — муковисцидоз, спинальная мышечная атрофия, а также некоторых заболеваний из группы нарушения половой дифференцировки. Наследование, сцепленное с полом. Многие признаки у человека наследуются сцеплено с половыми хромосомами. Локализованные в половых хромосомах гены имеют свои особенности передачи в поколениях. Например, сцеплено с Х-хромосомой наследуются гемофилия, дальтонизм и др., с У-хромосомой — ген облысения, гипертрихоза и др. У человека признаки, наследуемые через Y-хромосому, могут быть только у лиц мужского пола, а наследуемые через X-хромосому, - у лиц как одного, так и другого пола. Особь женского пола может быть как гомо-, так и гетерозиготной по генам, локализованным в X-хромосоме. А рецессивные аллели генов у нее проявляются только в гомозиготном состоянии. Поскольку у особей мужского пола только одна X-хромосома, все локализованные в ней гены, даже рецессивные, сразу же проявляются в фенотипе. Такой организм часто называют гомозиготным. НАСЛЕДОВАНИЕ ПОЛИГЕННОЕ . Тип наследования признаков, обусловленных действием многих генов, каждый из которых оказывает лишь слабое действие. Фенотипически проявление полигенно обусловленного признака зависит от условий внешней среды. У потомков наблюдается непрерывный ряд вариаций количественного проявления подобного признака, а не появление четко различающихся по фенотипу классов. В ряде случаев при блокировании отдельного гена признак не проявляется вообще, несмотря на его полигенную обусловленность. Это свидетельствует о пороговом проявлении признака. Вопрос №33. Особенности человека, как объекта генетических исследований. Генетика человека – цели, задачи, возможности. Основные закономерности наследственности и изменчивости живых организмов были открыты благодаря разработке и применению гибридологического метода генетического анализа (Мендель). Наиболее удобными объектами для анализа потомства стали горох, дрозофила, дрожжи. Отличительной особенностью этих видов является достаточно высокая плодовитость, короткий Аминь леч фак (+ к карме) жизненный цикл и быстрая смена поколений, небольшое число групп сцепления в их геномах и умеренное модифицирование признаков под влиянием окружающей среды. С точки зрения приведенных выше характеристик видов, удобных для применения гибридологического метода генетического анализа, человек как вид обладает рядом особенностей, не позволяющих применять этот метод для изучения его наследственности и изменчивости: - невозможность направленного скрещивания и малочисленность потомства, компенсируется подбором в популяции семей с интересующим генетика признаком в количестве, достаточном для проведения статистического анализа потомства; - позднее половое созревание; - большое число хромосом; - большинство признаков человека являются полигенными; - генетический полиморфизм многих признаков. Достоинством человека как объекта генетических исследований является большое число супружеских пар. Все перечисленные особенности человека делают невозможным применение для изучения его наследственности и изменчивости гибридологического метода генетического анализа. Однако генетиками разработаны методы, позволяющие изучать наследование и изменчивость признаков человека, несмотря не перечисленные ограничения: • Генеалогический • Близнецовый • Цитогенетический • Популяционно-статистический • Биохимический • Дерматоглифика • Молекулярно-генетический • Пренатальная диагностика Вопрос №34. Клинико-генеалогический метод, его цели. Возможности метода. Характеристика родословных при разных типах наследования. Клинико- генеалогический метод (КГМ, метод родословных) представляет собой прослеживание нормального или патологического признака внутри рода или семьи с указанием типа родственных связей. Он является универсальным и должен использоваться врачами всех специальностей. Клинико-генеалогический метод дает возможность: • выявлять наследственный характер признака; • определять тип наследования; • определять зиготность членов родословной; • определять особенности взаимодействия генов; • устанавливать сцепленное наследование и проводить картирование хромосом; • определять пенетрантность гена; • изучать закономерности мутирования отдельных генов; • устанавливать носительство мутантного гена тем или иным членом семьи; • определять вероятность генетически обусловленных событий и рассчитывать риск наследования патологического гена (признака) при медико-генетическом консультировании. Цели: ▪ Установленние наследственного характера заболеваний или признаков ▪ Определение типа и характера наследования ▪ Медико-генетическое консультирование для прогнозирования потомства Аминь леч фак (+ к карме) Характеристика родословных при разных типах наследования: 1. При аутосомно-доминантном типе наследования: - при достаточном количестве потомков признак обнаруживается в каждом поколении - наследуется признак примерно половиною детей - потомки мужского и женского пола наследюут признак одинаково часто - оба родителя в равной мере передают признаки детям 2. При аутосомно-рецессивном: - признак может отсутствовать в поколении детей, но проявляется у внуков - признак может проявляться у детей при отсутствии его у родителей - признак наследуется всеми детьми, если оба родителя имеют его - признак наследуется потомками мужского и женского пола одинаково часто 3. При Х-сцепленном доминантном: - при достаточном количестве потомков признак обнаруживается в каждом поколении - признак прослеживается и у мужчин, и у женщин, но женщины имеют его чаще - мужчины могут наследовать признак только от матери - женщины передают признак половине дочерей и половине сыновей - мужчины передают признак всем дочерям и не передают ни одному из сыновей 4. При Х-сцепленном рецессивном: - признак проявляется преимущественно у гемизиготных мужчин - у женщин признак проявляется лишь в гомозиготном состоянии - у гетерозиготных матерей примерно половина сыновей имеют признак, а половина дочерей- носители - у гемизиготных мужчин все дочери являются гетерозиготными носителями |