ЗАЧЕТИК ПО ГЕНЕТИКЕ 1 курсик ИДЕАЛЕН. Вопросы для подготовки к обобщающему занятию по генетике
 Скачать 0.69 Mb.
|
|
Антиметаболиты. вещества, близкие по химическому строению к метаболитам, т.е. к соединениям, образующимся в организме в процессах промежуточного обмена веществ (метаболизма) или участвующим в этих процессах и способным подвергаться дальнейшим превращениям. Благодаря отличию (чаще всего незначительному) от метаболитов в строении молекул антиметаболиты способны вступать в биохимические реакции вместо них, тормозить эти реакции, менять их направление и нарушать тем самым естественное течение процессов обмена веществ и энергии. Некоторые антиметаболиты снижают эффекты прямых мутагенов или ослабляют их повреждающее действие. селен, ингибирующий метаболизм бензапирена, одновременно снижает его мутагенное действие. Репарогены – вещества, влияющие на процессы репарации и репликации ДНК. Нативный и рекомбинантный интерфероны стимулируют репарацию ДНК и защищают генетические структуры культивируемых клеток человека от радиационного и химического мутагенеза. Репарогенами являются парааминобензойная кислота (предшественник витамина В), мексамин, активирующий синтез лигаз (ферментов, участвующих в эксцизионной репарации), хлорид кобальта и др. Так, двухвалентный кобальт, в большом количестве содержащийся в плаценте человека и млекопитающих, обусловливает высокую антимутагенную активность экстрактов плаценты. Антиоксиданты вещества с антиокислительной активностью. В основе повреждающего действия большинства мутагенов лежат свободно-радикальные механизмы. Это позволяет проводить направленный поиск фармакологических средств защиты генетических структур. Наиболее хорошо исследованы естественные компоненты антиоксидантной защиты: глутатион, аскорбиновая кислота, токоферол, витамин А. Витамин С способен к перехвату супероксидного анион-радикала в водной фазе клетки. «Ловушками» свободных радикалов являются витамин Е (его применение у мышей увеличивает продолжительность жизни), соединения группы витамина А и его предшественников – каротиноидов. Больше всего антиоксидантов содержится в овощах и фруктах, их употребление значительно снижает угрозу повреждения генетического аппарата клетки Комбинативная изменчивость - ее источники, значение; системы браков в популяциях человека. Комбинативная изменчивость — также относится к наследственным формам изменчивости. Она обусловлена перегруппировкой генов в процессе слияния гамет и образования зиготы, то есть при половом процессе. Сходство между комбинативной и мутационной изменчивостью заключается в том, что в обоих случаях потомство получает набор генов каждого из родителей. Однако между этими видами изменчивости есть принципиальные отличия. Комбинативная изменчивость – результат независимого расхождения хромосом в процессе мейоза, оплодотворения, кроссинговера с рекомбинацией генов. При комбинативной изменчивости происходит перекомбинация генов, возникает новый индивидуальный набор хромосом, а значит, новый генотип и фенотип. При комбинативной изменчивости в результате слияния родительских гамет возникают новые комбинации генов, однако сами гены и хромосомы остаются неизменными. Комбинативная изменчивость основывается на возникновении новых комбинаций генов родителей. Механизмы комбинативной изменчивости: 1) независимое расхождение хромосом в анафазу I мейоза. 2) Кроссенговер 3) Случайное слияние гамет 4) Случайный подбор родительских пар Система браков: Случайный подбор пар - панмиксия ограничен социальными и религиозными причинами, но могут быть отклонения в направлении имбридинга и аутбридинга. Имбридинг- кровное родство, люди состоящие в родстве могут вступать чаще чем в случайном подборе пар. Аутбридинг- люди состоящие в родстве вступают в брак реже чем при случайном подборе пар. Инбридные браки имеют большое значение в медицинском плане. Т.к. вероятность того, что оба супруга обладают одинаковыми рецессивными генами гораздо выше, если супруги состоят между собой в родстве, особенно близком. Родство закономерно. С медицинской точки зрения близкими по генетическому эффекту считаются избирательные браки по фенотипическому признаку. Если выбор брачного партнера оказывает влияние на генотип потомка – ассортивные браки. Люди, схожие фенотипические, чаще вступают в брак, чем при случайной подборке пар – положительные ассортивные браки, если реже – отрицательные. Примерами могут служить браки между глухонемыми, людьми высокого роста, людей с одинаковым цветом кожи. Отрицательные ассортивные браки между рыжеволосыми людьми. Выделяют 3 группы инбридинга: между родственниками первого родства близкородственные браки изолированных популяций поощряемые близкородственные браки по социальным, религиозным и другим соображениям. Инцестные (запретные) браки между родственниками первого родства: мать-сын, отец-дочь, брат-сестра. Правовые ограничения: браки между двоюродными родственниками, племянниками и тетями, племянницами и дядями - разрешены. Хотя в некоторых странах есть ограничения. США и Великобритании – дядя-племянница, полудядя-племянница – запрещены. В США двоюродные – запрещены, в Великобритании – разрешены. Близкородственные браки в изолированных территориях (изолятах), в т.ч. и религиозных изолятах, неизбежны, потому что в противном случае популяция вымирает. Генетический эффект близкородственных браков: редкие аутосомно-рецесивные заболевания становятся обычными. Частота встречаемости рецессивных генов по сравнению с браками, заключенными между людьми, не являющимися родственниками, резко возрастает в браках между родственниками. Модификационная изменчивость. Норма реакции, фенокопии. Фенокопии – это ненаследственные изменения, сходные с известными мутациями. Возникают в определенных критических стадиях эмбрионального развития, НЕ наследуются потомкам. Прием алколголя, лекарственных препаратов, противопоказанных во время беременности. Токсоплазмос, Краснуха, Цитомегаловирус, Герпис – TORCH-инфекции. Эндокринные заболевания у беременной женщины длительная хроническая гипоксия у плода Модификацинная изменчивость – способность организмов изменять свои фенотипические свойства при действии различных факторов окружающей среды. Носит групповой характер определенная, направленный характер ненаследственная изменчивость Варианта v – каждое конткретное значение изучаемого признака. Вариационный ряд – представляющая ряд вариант, расположенных в порядке убывания или возрастания. Вариационная кривая – графичесского изображение значимости между размахом изменчивости признака и частотой встречаемости отдельных вариант -р. Характеристика: 1. Степень выраженности модификации пропорциональна силе и продолжительности действия на организм фактора, вызывающего модификацию. Эта закономерность коренным образом отличает модификации от мутаций, особенно генных. 2. В подавляющем большинстве случаев модификация представляет собой полезную, приспособительную реакцию организма на тот или иной внешний фактор. Это можно видеть на примере вышеперечисленных модификаций у различных организмов. 3. Приспособительное значение имеют только те модификации, которые вызываются обычными изменениями природных условий, с которыми данный вид сталкивался раньше множество раз. Если же организм попадает в необычные, экстремальные обстоятельства, то возникают модификации, лишенные приспособительного значения - морфозы. Если действовать на личинок или куколок дрозофилы рентгеновскими или ультрафиолетовыми лучами, а также предельно переносимой температурой, то у развивающихся мух наблюдаются разнообразные морфозы (мухи с закрученными кверху крыльями, с вырезками на крыльях, с расставленными крыльями, с крыльями малых размеров, фенотипически неотличимые от мух нескольких мутантных линий дрозофилы). 4. модификации обратимы, т. е. возникшее изменение постепенно исчезает, если устранено вызвавшее его воздействие. Так, загар у человека проходит, когда кожа перестает подвергаться инсоляции, объем мышц уменьшается после прекращения тренировки и т. д. модификации не передаются по наследству. Это положение наиболее остро обсуждалось на протяжении всей истории человечества. Ламарк считал, что наследоваться могут любые изменения организма, приобретенные в течение жизни (ламаркизм). Даже Дарвин признавал возможность наследования некоторых модификационных изменений. Норма реакции. границы фенотипической изменчивости контролируются генотипом организма – нормой реакции. Широкая для количественных признаков – вес, размер листьев Узкая норма реакции для качественных – жирность молока Определение понятия "ген". Классификация генов. Гены – это элементарные, дискретные, материальные наследственные факторы, являющиеся структурно-функциональными единицами наследственности. Термин был введён в 1909 году Вильгельмом Иогансеном Структурные (цистроны) – это гены, которые содержат наследственную информацию и транскрибируются во все виды РНК (и-РНК, т-РНК, р-РНК), т.е. контролируют развитие признаков путем синтеза соответствующих видов РНК. В разных клетках могут экспрессироваться разные структурные гены, хотя набор генов в ядре идентичен. «Гены домашнего хозяйства» – это гены, необходимые для поддержания важнейших жизненных функций организма, которые экспрессируются практически во всех тканях и клетках на относительно постоянном уровне. Гены домашнего хозяйства функционируют повсеместно, на всех стадиях жизненного цикла организма. По разным оценкам, таких генов у человека до 10 тыс. Это гистоновые гены, гены т-РНК, р-РНК и т.п. Обеспечивают процессы транскрипции, трансляции, репликации ДНК, анаболизма и катаболизма (гликолиз, цикл Кребса, расщепление белков, жиров и углеводов и т.п.). «Гены роскоши» специфичны для определенной ткани или органа. Таких генов заведомо больше в 2 раза, они экспрессируются лишь в специализированных клетках и являются маркерами дифференцированных состояний: Регуляторные – управляют деятельностью структурных генов. Модуляторы – смещают процесс проявления признаков в сторону его усиления или ослабления, вплоть до полной блокировки, а также преобразуют фенотипическое проявление структурных генов. Гены как элементарные наследственные факторы, являющиеся структурно-функциональными единицами наследственности, выполняют определенные функции и обладают определенными свойствами Разновидности генов Псевдогены (ложные гены) – нуклеотидные последовательности в молекуле ДНК, сходные по строению с известными генами, но утратившие функциональную активность. Онкогены – нуклеотидные последовательности в молекуле ДНК, присутствующие в хромосомах нормальных клеток, способные активизироваться под влиянием факторов внешней среды и продуцировать белки, вызывающие рост опухолей. Транспозоны (мобильные, или прыгающие гены) – гены, не имеющие постоянной локализации не только в хромосоме, но и в пределах хромосомного набора клетки. Понятно, что перемещения генов влияют на их экспрессию – ранее не активные ген могут активизироваться, и наоборот. Некоторые ученые считают, что эти гены играют важную роль в эволюции. Видимо, возникновение таким путем отдельных видов (в результате переноса информации от вида к виду) действительно возможно. По влиянию на жизнеспособность организмов гены делятся на: Летальные гены – гены, приводящие к гибели их носителей. Сублетальные гены – гены, приводящие к нарушению репродуктивной функции их носителей и влияющие на потомство (стерильность, пониженная жизнеспособность или нежизнеспособность потомства). Нейтральные гены – не влияющие на жизнеспособность организма Современное состояние теории гена. ГЕН – структурно-функциональная единица наследственной информации, представляющая собой участок молекулы ДНК, кодирующий последовательность аминокислот в полипептиде или последовательность нуклеотидов в молекулах т-РНК и р-РНК, а также регулирующий активность других фрагментов ДНК. Ген занимает определенный участок (локус) в хромосомах. Ген представляет собой последовательность нуклеотидов; число нуклеотидов в составе различных генов неодинаково. Существуютструктурные и функциональные гены. Структурные гены (цистроны) кодируют последовательность аминокислот в белке, но непосредственного участия в их синтезе не принимают. Они выступают в роли матрицы для молекул и-РНК, т-РНК, р-РНК и дочерних ДНК. Молекулы ДНК, образующие гены, способны к редупликации (образованию дочерних ДНК). Таким образом, гены – носители наследственной информации – передаются из поколения в поколение. Внутри гена могут происходить рекомбинации (к ней способны реконы – элементарные единицы генетической рекомбинации) и мутации (к ним способны мутоны – наименьшие участки генетического материала, изменение которых представляет собой улавливаемую фенотипически мутацию и приводит к нарушению функции какого-либо гена). Функциональные гены контролируют, направляют и могут изменять деятельность цистронов. Молекулы ДНК, входящие в состав гена, способны к репарации, поэтому не всякие повреждения гена ведут к мутациям. Генотип, будучи дискретным (состоящим из отдельных генов), функционирует как единое целое. На экспрессию генов оказывают влияние факторы как внутренней, так и внешней среды. Регуляция генной активности у про - и эукариот. ЭУКАРИОТЫ 1. У эукариот не установлено оперонной организации генов, так как гены, определяющие синтез ферментов одной цепи биохимических реакций, могут быть рассеяны в геноме и не имеют, 53 как у прокариот, единой регулирующей системы (ген-регулятор, ген-промотор и др.). 2. Регуляция транскрипции у эукариот комбинационная. Активность каждого структурного гена контролируется большим числом регуляторных генов. 3. Присутствие нескольких генов-промоторов для одного структурного гена. 4. Наличие генов-интеграторов, включающих «батареи генов» – несколько структурных генов, ответственных за разные звенья одной цепи биохимических реакций, которые могут быть разбросаны по геному. 5. В регуляции экспресии эукариотических генов важную роль играют энхансеры и сайленсеры. 6. У эукариот существуют белки-регуляторы, контролирующие работу других регуляторных белков, и их действие может оказываться плейотропным. 7. Усложнение наследственного материала у эукариот: хромосома – это дезоксирибонуклеопротеид (ДНП). ДНП = ДНК (40%) + Белок (60%). Уровень укладки хроматина определяется наличием белков-гистонов (активен только эухроматин → первичный уровень укладки ДНП). 8. Влияние гормонов как индукторов транскрипции. В регуляции транскрипции участвуют гормоны, а генной активности – гистоны хромосом. 9. Условия диплоидности: в гетерозиготном состоянии доминантный ген не позволяет проявиться рецессивному аллелю в гомологичной хромосоме. 10. Мозаичное строение структурных генов: наличие интронов и экзонов → предполагает возможность альтернативного сплайсинга, т.е. не меняя структуры гена, изменять и-РНК, а значит, и белок. 11. Наличие транспозонов – «блуждающих генов», от местоположения которых зависит активность структурных генов. 12. Множественные копии одного структурного гена, приводящие к образованию кластеров генов и псевдогенов. 13. Избыточность генома эукариот → за счет умеренных повторов и высокоповторяющихся участков ДНК, а также 54 спейсеров (неинформативных вставок ДНК, разделяющих гены в составе кластера 14. Преобладание в геноме эукариот регуляторных генов, а у прокариот – структурных. ПРОКАРИОТЫ. Мерой активности генов служит функциональная активность белков, контролируемых этими генами. В механизме регуляции активности генов прокариот большую роль играют особые гены-регуляторы, контролирующие синтез регуляторных белков. Такие белки, соединяясь с последовательностями промоторов реагируемых генов, способны подавлять или активировать их транскрипцию. Регуляторные белки, подавляющие транскрипцию структурных генов, наз репрессорами. Последовательности нуклеотидов регуляторных генов, с которыми взаимодействуют белки репрессоры, получили название операторов. Регуляция, связанная с подавлением транскрипции, название негативной. Регуляторные белки, активирующие транскрипции. структурных генов, название активаторами. Регуляция, связанная с активацией транскрипции, получила название – позитивной. К негенетическим факторам регуляции экспрессии генов, или эффектрорам, относятся в-ва небелковой природы. Взаимодействуя с регуляторными бедками, они изменяют их биологическую активность. Различают 2 вида эффекторов: индукторы – «включающие» транскрипцию и корепрессоры, «выкл её». |