Вопрос 1 Предмет и задачи генетики. Уровни организации наследственного материала, их характеристика
 Скачать 149.67 Kb.
|
|
Вопрос 24 Мутации на генном и геномном уровнях организации наследственного материала. Значение в медицине, примеры. Генные мутации – это изменения структуры отдельных генов путём вставки, выпадения, замены или изменения пары нуклеотидов. Мутон представляет собой пару нуклеотидов. Образование генной мутации происходит в два этапа. На первом этапе изменение затрагивает лишь одну цепь молекулы ДНК (потенциальная мутация). С изменением гомологичного участка (например, комплементарного нуклеотида) во второй цепи возникает истинная мутация. Генные мутации бывают: Спонтанными (самопроизвольными) – происходящими вне прямой связи с физическим или химическим факторами внешней среды. Спонтанные мутации возникают, например, как ошибки при воспроизведении генетического материала (редупликация ДНК, синтез иРНК). Индуцированными – искусственно вызванными воздействием на организм факторов природы. Фактор, индуцирующий мутации, называется мутагеном. Гемофилия – наследственное заболевание, связанное с нарушением коагуляции (процессом свертываемости крови). Гемофилия появляется из-за изменения одного гена в хромосоме Х. Различают три типа гемофилии (A, B, C). Дальтонизм – наследственное заболевание, цветовая слепота. Особенность зрения человека и приматов, выражающаяся в неспособности различать один или несколько цветов. Впервые это явление было описано в 1794 Джоном Дальтоном. Альбинизм – врожденное отсутствие пигмента меланина, который придаёт окраску коже, волосам, радужной и пигментной оболочке глаза. Причина: отсутствие или блокада фермента тирозиназы.. Болезнь Вильсона – Коновалова - врождённое нарушение метаболизма меди, приводящее к тяжелейшим наследственным болезням центральной нервной системы и внутренних органов. Геномные – это изменение числа хромосом. Геномный уровень организации наследственного материала, объединяющий всю совокупность хромосомных генов, является эволюционно сложившейся структурой, характеризующейся относительно большей стабильностью, нежели генный и хромосомный уровни. Результатом функционирования генома является формирование фенотипа целостного организма. В связи с этим фенотип организма нельзя представлять как простую совокупность признаков и свойств, это организм во всем многообразии его характеристик на всем протяжении индивидуального развития. Таким образом, поддержание постоянства организации наследственного материала на геномном уровне имеет первостепенное значение для обеспечения нормального развития организма и воспроизведения у особи в первую очередь видовых характеристик. Полиплоидия – кратное увеличение числа хромосом. Аллоплоидия – умножение хромосом двух разных геномов. Автоплоидия – умножение хромосом одного генома. Гетероплоидия – не кратное увеличение числа хромосом. Вопрос 25 Мутации на хромосомной уровне организации наследственного материала. Хромосомные аберрации, их значение для биологии и медицины. Хромосомные мутации- изменение структуры хромосомы.Делеция – потеря участка хромосомы; Транслокация –перенос части хромосомы на другую; Инверсия – поворот участка хромосомы на 180; дубликация – удвоение генов в определенном участкехромосом.Хромосомные аберрации (хромосомные мутации, хромосомные перестройки) — тип мутаций, которые изменяют структуру хромосом. Хромосомные перестройки играют роль в эволюционном процессе и видообразовании, в нарушении фертильности, в онкологических и врождённых наследственных заболеваниях человека. Вопрос 26 Цитоплазматическая наследственность. Наследственность и среда. Цитоплазматическая (внеядерная) наследственность. — наследственность, осуществляемая с помощью молекул ДНК, находящихся в пластидах и митохондриях. Характерная черта - наследование по линии матери.Наследственность и среда. В генетической информации заложена способность развития определенныхсвойств 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. Вопрос 27 Генетика человека как наука, и предмет ее изучения, задачи. Человек как специфический объект генетических исследований. Генетика человека – наука, изучающая закономерности наследования нормальных и патологических признаков человека.Задачи генетики: 1)изучение способов хранения генетической информации (у вирусов, бактерий, растений, животных и человека); 2)анализ способов передачи наследственной информации от одного поколения клеток и организмов к другому; 3)выявление механизмов и закономерностей реализации генетической информации в процессе онтогенеза и влияние на них условий среды обитания; 4)изучение закономерностей и механизмов изменчивости и ее роли в приспособлении организмов и эволюционном процессе; 5)изыскание способов исправления поврежденной генетической информации.Значение генетики для медицины проявляется в возможности, а на современном этапе развития медицины и необходимости более полного понимания природы различных заболеваний и патологии в целом. Успехи в области генетики человека и медицинской генетики оказали большое влияние на многие разделы медицины. Вопрос 27 Методы изучения генетики человека: генеалогический, близнецовый, биохимический. Примеры. 1)Генеалогический метод - изучение родословных. Позволяет устанавливать тип наследования признака (доминантный или рецессивный, сцепленный с полом или аутосомный), зиготность организмов и вероятность проявления признаков в будущих поколениях. Генеалогическим методом доказано наследование многих заболеваний (гемофилии, дальтонизма, брахидактилии и др.). 2)Близнецовый метод - изучение наследования признаков у близнецов Метод позволяет выявить роль наследственности и внешней среды в формировании признаков. 3)Биохимические методы основаны на исследовании биологических жидкостей (крови, мочи, амниотической жидкости) для изучения активности ферментов и химического состава клеток, который определяется наследственностью. Методы выявляют генные мутации и гетерозиготное носительство рецессивных генов. Ранняя диагностика заболеваний и применение диет на первых этапах постэмбрионального развития позволяют излечить или облегчить заболевание. Вопрос 29 Методы генетики человека, изучающие хромосомные болезни: цитогенетиечский, дерматоглифический. Примеры. 1)Цитогенетический метод - изучение кариотипа (набор хромосом) клеток при помощи микроскопической техники и выявлять геномные (изменение числа хромосом) и хромосомные (изменение структуры хромосом) мутации. 2)Дерматоглифический метод ( греч. derma – кожа, gliphe – рисовать) – это изучение рельефа кожи на пальцах, ладонях и подошвах стоп. Это эпидермальные выступы – гребни, образующие строго индивидуальные узоры. Ф. Гальтон классифицировал эти узоры (петли, завитки, дуги). Значение дерматоглифических исследований: определение зиготности близнецов; диагностика некоторых наследственных заболеваний; в судебной медицине; в криминалистике для идентификации личности; в клинической генетике для подтверждения диагноза хромосомных синдромов. Вопрос 30 Сущность молекулярных болезней человека. Возможности их профилактики и лечения. Серповидноклеточная анемия, фенилкетонурия, болезнь Вильсона-Коновалова, муковисцидоз, наследственная гиперхолестерененимия, идиотия Тея-Сакса. Молекулярные болезни – дефект на молекулярном уровне, нарушение в структуре молекулы ДНК. В зависимости от то мутации, ферментативная активность может быть изменена: повышена, понижена, отсутствует. Такие мутации проявляются как наследственные болезни обмена веществ – ферментопатии (энзимопатия), вещества, накапливающиеся в результате выпадения ферментов, продукты их реакция, оказывают побочное действие на организм (болезнь накопления). Заболевания, связанные с генной мутацией могут, проявляются как с момента рождения, так и после, даже в старости. Серповидно-клеточная анемия заключается в замене гемоглобина HbA и HbS, который отличается растворимостью и кристаллизацией в условиях гипоксии, что приводит к изменению формы эритроцитов и проявляется фенотипическим многообразием симптомов. Фенилкетонурия – нарушение процессов обмена аминокислоты фенилалланин и накопления в организме токсических промежуточных продуктов. Муковисцидозы —наследственное поражение экзокринных желез (поджелудочной, желез кишечника, дыхательных) и железистых клеток организма, выделение ими густого, измененного по составу секрета и связанные с этим последствия, вязкий секрет закупоривает выводные протоки желёз, развивается воспалительный процесс с присоединением вторичной инфекции Гиперхолестеринемия — это те нарушения липидного состава крови, которые сопровождаются повышением в ней концентрации холестерина. Из возможных проявлений резко выраженной гиперхолестеринемии можно назвать: атеросклеротические бляшки в сосудах; ксантелазмы — желтоватые слегка выступающие над кожей образования на веках; ксантомы — жёлтые или оранжевые отложения липидов в коже или сухожилиях Вопрос 31 Наследственные болезни с нетрадиционным наследованием (митохондриальные болезни: пример с наследованием зрительной невропатии Либера) Митохондриальные болезни. Выделют такие типы мутаций митохондриальных болезней: · а) точковыми мутациями - замена ак-т в собственных белках митохондрий = пигментный ретинит и нейроофтальмопатия Лебера, при которой наступает двусторонняя потеря зрения. · б) мутаций в генах т-РНК приврдящие к многим дегенеративным заболеваниям с различной степенью тяжести клинич. проявлений, коррелирующей с количеством мутантной мтДНК; · в) болезни вызванные делениями и дупликациями участков митохондриалъных генов · г) снижением числа копий мтДНК = мутаций. К данной группе относятся летальная инфантильная дыхательная недостаточность и синдром молочнокислого ацидоза, где число копий мтДНК снижается до 1—2% от нормы – это приводит к развитию миопатий, нефропатий, печеночной недостаточности и т.д. Изменения мтДНК = нарушению их функций, связанных с клеточным дыханием = это опеределяет характер и степень тяжести клинических проявлений митохондриалъных болезней. ПРИМЕР ИЗ ИНЕТА: Наследственная оптическая нейропатия Лебера явл. наследственной митохондриальной дегенирацией ганглионарных клеток сетчатки и их аксонов, что приводит к острой потере зрения (сцеплено с Х-хромосомой рецессивно; от матери к детям; преимущественно влияет на мужчин). Еще называют «громом среди ясного неба» из-за изображения на сетчатке. Вопрос 32 Медицинская генетика и ее задачи. Понятие о наследственных заболеваниях и врожденных пороках. Медико-генетическое консультирование, их организация. Методы проведения. Медицинская генетика — область медицины, наука, которая изучает явления наследственности и изменчивости в различных популяциях людей, особенности проявления и развития нормальных и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предрасположенности и условий окружающей среды. Задачей медицинской генетики является выявление, изучение, профилактика и лечение наследственных болезней, разработка путей предотвращения воздействия негативных факторов среды на наследственность человека. Геномика и современные молекулярно-генетические технологии открывают доступ к диагностике на уровне нуклеотидных последовательностей ДНК не только собственно генных болезней, но также предрасположенности к ряду тяжелых соматических патологических состояний (астма, диабет и др). Доступный уровень генодиагностики создает предпосылки для осознанного манипулирования с наследственным материалом людей в целях генотерапии и генопрофилактики заболеваний. Достижения в названных областях науки привели к появлению целой отрасли производства, работающей на здравоохранение,— медицинской биотехнологии. Врожденными пороками развития называют такие структурные нарушения, которые возникают до рождения (в пренатальном онтогенезе), выявляются сразу или через некоторое время после рождения и вызывают нарушение функции органа. Наследственными называют пороки, вызванные изменением генов или хромосом в гаметах родителей, в результате чего зигота с самого возникновения несет генную, хромосомную или геномную мутацию. Экзогенными называют пороки, возникшие под влиянием тератогенных факторов (лекарственные препараты, пищевые добавки, вирусы, промышленные яды, алкоголь, табачный дым и др.), т.е. факторов внешней среды Мультифакториальными называют пороки, которые развиваются под влиянием как экзогенных, так и генетических факторов. В зависимости от последовательности возникновения различают первичные и вторичные врожденные пороки. Первичные пороки обусловлены непосредственным действием тератогенного фактора, вторичные — являются осложнением первичных и всегда патогенетически с ними связаны. По клеточным механизмам, которые преимущественно нарушены при том или ином врожденном пороке развития, можно выделить пороки, возникшие в результате нарушения размножения клеток, миграции клеток или органов, сортировки клеток, дифференцировки, а также гибели клеток. Филогенетически обусловленными называют такие пороки, которые по виду напоминают органы животных из типа Хордовые и подтипа Позвоночные. Если они напоминают органы предковых групп или их зародышей, то такие пороки называют анцестральными (предковыми) или атавистическими. Примерами могут служить несращение дужек позвонков, шейные и поясничные ребра и др. Если пороки напоминают органы родственных современных или древних, но боковых ветвей животных, то их называют аллогенными. Нефилогенетическими являются такие врожденные пороки, которые не имеют аналогов у нормальных предковых или современных позвоночных животных. К таким порокам можно отнести, например, двойниковые уродства и эмбриональные опухоли. Вопрос 33 и 34 Геном человека: реализованные и предстоящие задачи, общие представления о протеоме человека. Причины несоответствия количества белков протеома количеству генов генома человека. Проект «Геном человека», цели, задачи, основные результаты, перспективы для здравоохранения. Главная задача геномики - выяснении порядка расположения нуклеотидных пар в молекулах ДНК или, другими словами, прочтении ДНК-текстов геномов людей (проект «геном человека») и других организмов. Геном— совокупность всех генов организма; его полный хромосомный набор. 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)— 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. 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. Клонирование— метод получения нескольких генетически идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Клонирование человека — этическая и научная проблема конца XX-го — начала XXI-го века, состоящая в технической возможности приступить к формированию и выращиванию принципиально новых человеческих существ, точно воспроизводящих не только внешне, но и на генетическом уровне того или иного индивида, ныне существующего или ранее существовавшего — вместе с полной этической неподготовленностью к этому обществу. Цель клонирования: создание генотипической и фенотипической копии, полностью тождественной клонируемой. Берется соматическая/ не половая / клетка, предполагается, что она должна быть полным аналогом зиготы, из которой выросла данная особь. В принципе такую клетку не найти: 1. все клетки взрослого организма хотя и содержат диплоидный набор хромосом,но ее генетический состав не соответствует на 100% генетическому составу зиготы,т.к все клетки проходят дифференцировку. А дифференцировка предполагает преобразование генетического состава. Пример- эритробласт. 2.Все клетки имеют шанс развития в них спонтанных мутаций, причем они не определены,т.е. она не изменяет ее жизнедеятельность.Если из этой клетки получить особь, тогда мутация отразится 3.при клонировании берут ядро, а цитоплазма используется яйцеклетки другой особи, возникает вопрос цитоплазматической наследственности.Митохондрии имеют свою ДНК. Препятствия клонированию: · Технологические трудности и ограничения · Социально-этический аспект · Этико-религиозный аспект · Отношение в обществе · Биологическая безопасность · Правовой аспект Стволовые клетки — недифференцированные клетки, которые имеют способность к делению, самообновлению и дифференцировке в различные типы специализированных клеток самым важным потенциальным применением стволовых клеток человека является размножение и формирование клеток и тканей, которые могут быть использованы для клеточной терапии. тканевая инженерия— создание новых тканей и органов для терапевтической реконструкции поврежденного органа посредством доставки в нужную область опорных структур, клеток, молекулярных и механических сигналов для регенерации. Обычные имплантаты из инертных материалов могут устранить только физические и механические недостатки поврежденных тканей. Целью тканевой инженерии является восстановление биологических (метаболических) функций, т. е. регенерация ткани, а не простое замещение ее синтетическим материалом. Создание тканеинженерного имплантата (графта) включает несколько этапов: 1. отбор и культивирование собственного или донорского клеточного материала; 2. разработка специального носителя для клеток (матрицы) на основе биосовместимых материалов; 3. нанесение культуры клеток на матрицу и размножение клеток в биореакторе со специальными условиями культивирования; 4. непосредственное внедрение графта в область пораженного органа или предварительное размещение в области, хорошо снабжаемой кровью, для дозревания и формирования микроциркуляции внутри графта (префабрикация). Клеточный материал может быть представлен клетками регенерируемой ткани или стволовыми клетками. Вопрос 35 Основные направления генной инженерии и генной терапии. Генная терапия моногенных болезней. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ(генетическая инженерия), совокупность методов молекулярной генетики, направленных на искусственное создание новых, не встречающихся в природе сочетаний генов. Направления: 1)Производство пищи 2)Производство источников энергии и новых материалов: бензин заменяют этиловым спиртом. Производство искусственных тканей с помощью микроорганизмов. 3) Генная инженерия в медицине: производство лекарств (инсулин, интерферон, соматотропин, антибиотики, вакцины, витамины), генная терапия: выделение поврежденного гена и переноса нормального в клетку (генные болезни обмена веществ). Генотерапия — совокупность генноинженерных (биотехнологических) и медицинских методов, направленных на внесение изменений в генетический аппарат соматических клеток человека в целях лечения заболеваний. Это новая и бурно развивающаяся область, ориентированная на исправление дефектов, вызванных мутациями (изменениями) в структуре ДНК, или придания клеткам новых функций. Направления генной терапии: 1)Исправление ошибок — искусственном создании необходимых количеств продуктов того или иного плохо работающего гена в организме больного, за счет введения в организм нормального гена, полученного от здоровых пациентов. 2)Подавить излишнюю функцию генов. |