Формы наследственной изменчивости

Комбинативная изменчивость – перекомбинация генов у потомков по сравнению с родителями.

Механизмы:

1. Кроссинговер

2. Случайное расхождение хромосом и хроматид в мейозе

3. Случайное сочетание гамет при оплодотворении

В результате этой изменчивости каждый человек (искл. – моногенные близнецы) генетическая и фенотипическая индивидуальность.

Может приводить к заболеваниям за счёт неудачной комбинации генов.

Основа – полове размножение.

Мутационная изменчивость – внезапное стойкое скачкообразное изм. признака или свойства, передающееся по наследству.

Де Фриз – основа теории 1901-1903г.

Факторы среды, вызывающие мутации – мутагены (физические, химические, биологические)

1. Спонтанные – без видимых причин

2. Индуцированные – под действием фактора

Мед. Значение мутаций – наследственные заболевания человека.

Эволюционное значение – ед. фактор, поставляющий новые аллели в популяцию, делающим возможным ест. отбор и эволюцию.

Уровни мутац. Процесса – классификация по Мушинскому.

1. Молекулярно – генетический – генные и цитоплазматические мутации, т.е. мутации в генах и плазмогенах, изменение структуры ДНК. Передаются только по материнской линии – митохондриальные заболевания (цитоплазматические)

Классификация генных мутаций:

1. Мутации замены:

· Миссенс – мутации – замена 1 смыслового кодона на другой – в белке меняется только 1 аминокислота (серповидно – клеточная анемия, синдром Морфана)

· Нонсенс – замена смыслового кодона на 1 из 3х нонсенс – кодонов – белок не синтезируется или синтезируется аномально коротким и функционально дефективным

· Самиссенс – мутации – 1смысловой кодон на др. см. кодон, кодирующий ту же аминокислоту – фенотипического эффекта нет, но повышенная вероятность рождения больного ребёнка.

Механизмы замены:

1. Транзиция ( А-Г, Т-Ц)

2. Трансверзия ( А, Г-Т, Ц)

2. Сдвиг рамки считывания

· Делеция – выпадание, удаление нуклеотида

· Дупликация – удвоение

· Инсерция – вставка в любое место

С места мутации полностью меняется рамка считывания, в белке с места мутации изменяются все аминокислоты (финилкетонурия).

3.Точковая – мутация, затрагивающая только 1 нуклеотид.

4. Мажорная – типичная мутация в гене.

5. Мутация де нова – вновь возникшая мутация.

Ген. Мутации – основа моногенных заболеваний.

2. клеточный – геномный, хромосомные мутации.

1. Геномные- изменения числа хромосом:

· Полиплоидия – увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору: 3н, 4н, 5н

-аллоплоидия – межвидовая гибридизация

-автоплоидия – внутривидовая гибридизация ( широко распространена у растений, культурные растения – автополиплоиды (крупные плоды, уменьшается репродуктивная способность)

У млекопитающих и человека полиплоидия с жизнью не совместима – мёртворождение, спонтанные аборты.

Механизм возникновения – нарушение процессов оплодотворения.

· Анэуплоидия: изм. Числа не кратного гаплоидному

2н+1 – полная трисомия (Синдром Дауна)

2н-1 – полная моносомия (Синдром Шерешевского)

Механизм возникновения – нарушение процесса расхождения процесса хромосом в мейозе.

2. Хромосомные матации, структурные, абберации – нарушение строения хромосом

· Внутрихромосомные – нарушено строение только 1 хромосомы.

-делеция – выпадение кусочка хромосом

-дупликация – синдром частичных трисомий

-инверсия – переворот участка хромосом на 180градусов

-инсерция, транспозиция

· Межхромосомные транслакации – обмен участками между негомологичными хромосомами.

3.Тканево-соматические и генеративные мутации – в половых клетках(генеративные) – вызывают наследственные заболевания;

в соматич.кл(соматические) – приводят к старению и онко заболеваниям.

4. Онтогенетический –

-по признаку – морфологические, биохимические, иммунологические, физиологические

-по состоянию гена – доминантные и рецессивные мутации

-прямые и обратимые

5.Популяционно-видовой:

1) Нейтральные,

2)полезные (в их разряд переходят нейтральные мутации при изменении условий среды), 3)вредные ( летальные – смерть до репрод.возр, полулетальные не приводят к смерти, но уменьшают жизнеспособность) мутации.

Генные мутации, их типы и молекулярные механизмы, значение в патологии человека.

Классификация генных мутаций:

2. Мутации замены:

Механизмы замены:

3. Транзиция ( А-Г, Т-Ц)

4. Трансверзия ( А, Г-Т, Ц)

2. Сдвиг рамки считывания

· Делеция – выпадание, удаление нуклеотида

· Дупликация – удвоение

· Инсерция – вставка в любое место

3.Точковая – мутация, затрагивающая только 1 нуклеотид.

4. Мажорная – типичная мутация в гене.

5. Мутация де нова – вновь возникшая мутация.

Ген. Мутации – основа моногенных заболеваний.

Геномные мутации (полиплоидия, анеуплоидия), механизм их возникновения, значение в патологии человека. Хромосомные синдромы, обусловленные геномными мутациями у человека.

Геномные мутации – изменение числа хромосом.

Виды:

1)полиплоидия – увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному.

Виды полиплоидии:

а) аллополиплоидия –межвидовая гибридизация

б) автополиплоидия – широко распространен среди растений.Увеличивается масса и уменьшается репрод.способность.

У человека полипл. с жизнью не совместима. Это одна из причин мертворождения и спонтан.абортов.

Механизм возникновения – нарушение процесса оплодотворения

2) анеуплоидия – изменение числа не кратное гаплоидному.

2n+1: полная трисомия (синд.Дауна). 2n-1: полная моносомия (синд.Шерешевского-Тернера)

Механизм возникновения – нарушение процесса расхождения хромосом в мейозе.

2. Хромосомные матации, структурные, абберации – нарушение строения хромосом

· Внутрихромосомные – нарушено строение только 1 хромосомы.

-делеция – выпадение кусочка хромосом(синд.кошач.крика)

-дупликация – синдром частичных трисомий

-инверсия – переворот участка хромосом на 180градусов

-инсерция, транспозиция

· Межхромосомные транслакации – обмен участками между негомологичными хромосомами.: сбалансир(без потери генетич.матареиала) и несбалансир(с потерей генетт.матер); реципропные(фенотипич.эффекта нет, взаимный обмен) и нереципропные(одна отдала, др.-нет)

Хромосомные синдромы

Этиология- геномные мутации(изм.числа хромосом) или абберация (нарушение стр-ры хром.) общее число 100.

Факторы риска – рождение ребенка с хромос.синдр: возраст матери старше 35 лет.

Хромос.синд. не имеют расовой и этнической привязанности.

Хром.синд.- одна из основных прич.мертворождения.

Синд.Дауна – частота синдрома 1: 500-1: 650. Обусловлен наличием трисомии по 21 паре хром.кариотип – 47, ХХ, +21 47, ХУ, +21

Риск-1%

Синд.Шерешевского-Теренера – низкий рост, короткая шея, бесплодие, гингивит.

Кариотип – 45, Х

Синнд.Клайнфельтера- частота1: 500-1: 650

Кариотип-47, ХХУ

Высокий рост, геникомастия, бесплодие.

Синд.трипло – Х - высокий рост, диспропорциональное телосложение, узкий таз, длинные конечности.

Кариотип – 47, ХХХ

Синд.Патау – трисомия по хромосомным группам 13, 14, 15. Микроцефалия, полидактилия, олигофрения, узкие глазные щели.кариотип- 47, ХУ, +13 47, ХХ, +13

Синд.Эдвардса - трисомия по хромос.16, 17, 18 группе. Черепно-лицевой диморфизм, стопа-качалка, ВПР, олигофрения. Кариотип – 47, ХХ, +18

Понятие о моногенных заболеваниях (гемоглобинопатии, ферментопатии и др.). Фенил-кетонурия: молекулярно — генетический механизм и фенотипические проявления. Воз-можности диагностики, терапии и профилактики ФКУ

Моногенные болезни – мутация 1 гена, наследование по законам менделя. Частота 3%, общее число 4500.

Самое частое заболевание – муковисцидоз.

Фактор рождения ребёнка с мон. Заболеванием – возраст отца выше 45 лет, близкородственные браки.

А) аутосомно-доминантный:

· Болезнь наследуется независимо от пола, то есть от родителей обоего пола – детям обоего пола;

· От больных родителей могут родиться здоровые дети;

· Болезнь встречается в каждом поколении родосовной, что называют «передачей болезни по вертикали»;

· При типичном браке (Аа х аа) – риск рождения ребёнка 50%

· Больные дети рождаются от больных родителей, при чём чаще болеет один из них.

Примеры заболеваний: лопатообразные резцы, гиподонтия (отсутствие зубов), диастема ( щель), гладкая и пятнистая гипоплазия эмали (недоразвитие)

Б) аутосомно-рецессивный: основной тип наследования заболеваний

· Болезнь наследуется независимо от пола, то есть от родителей обоего пола – детям обоего пола;

· Чем реже мутагенный ген в популяции, тем чаще родители больного ребёнка являются кровными родственниками;

· Передача болезни по горизонтали

· Больные дети – от клинически здоровых родителей;

· Если оба супруга больны, то все дети будут больны

· Риск рождения больного 25%

Основную группу моногенных заболеваний составляют ферментопатии: в основе заболевания – мутация в гене какого- либо фермента. Нарушается нормальный метаболизм того или иного вещества, в организме – побочные продукты и не хватает норм.продуктов метаболизма.

Фенилкетонурия – белая раса, частота – 1 на 6-8 тысяч, частота гетерозигот 1: 50

В основе заболевания – фенилаланингидроксилаза – отвечает за превращение аминокислоты фенила в тирозин. В результате – нет продуктов норм. метаболизма (меланин) и появся побочные продукты:

ФПВ- фенилпировиноградная

ФМК-фенилмолочная

ФУК-фенилуксусный.

Эти побочные продукты с увеличенными дозами фенилаланина – токсическое действие на центральную нервную систему.

У ребёнка – задержка психомоторного развития – умственная отсталость.

Светловолосые с голубыми глазами. В РФ проводится массовое обследование новорождённых. Диагностика – определение концентрации фенилаланина в сыворотке крови. Диета – резкое ограничение фениаланина до 14 лет ( молочные смеси).

37. Спонтанный и индуцированный мутагенез. Мутагенные факторы, их классификация. Проблемы защиты генофонда человека.

Мутагенез — процесс возникновения наследственных изменений организма — мутаций. Редкое появление среди нормальных организмов измененных особей было известно давно. Однако научное описание явлений мутагенеза было сделано лишь в 1899 г. рус. ученым С. И. Коржинским и в 1900—1901 гг. голландским генетиком Г. де Фризом, который, в частности, ввел термины «мутация» (лат. изменение) и «мутагенез». Способность мутировать присуща всем формам жизни на Земле и лежит в основе фундаментального свойства живого — изменчивости. Сущность мутаций состоит в изменении структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), являющейся носителем генетической информации.

Различают спонтанный (возникающий в естественных условиях без четко регистрируемых внешних воздействий) и индуцированный (в результате искусственных воздействий) мутагенез.

Природа спонтанного мутагенеза изучена недостаточно. Долгое время ученые считали, что спонтанные мутации возникают под действием естественного фона радиации (в т. ч. космических лучей), а также остаточных количеств некоторых химических веществ, образующихся за счет разложения природных органических соединений или в процессе хозяйственной и бытовой деятельности человека. Одним из факторов спонтанного мутагенеза являются химические соединения, естественно образующиеся в организме как промежуточные продукты обмена веществ.

Индуцированные мутации возникают под влиянием повреждающего действия на генетический аппарат клеток некоторых физических и химических агентов. Факторы, вызывающие мутации (различные виды излучений, химических соединений), стали называть мутагенами.

Мутагенами могут быть различные факторы, вызывающие изменения в структуре генов, структуре и количестве хромосом. По происхождению мутагены классифицируют на эндогенные, образующиеся в процессе жизнедеятельности организма и экзогенные — все прочие факторы, в том числе и условия окружающей среды.

По природе возникновения мутагены классифицируют на физические, химические и биологические:

Физические мутагены

-ионизирующее излучение;

-радиоактивный распад;

-ультрафиолетовое излучение;

-моделированное радиоизлучение и электромагнитные поля[1][2];

-резмерно высокая или низкая температура.

Химические мутагены

-окислители и восстановители (нитриты, активные формы кислорода);

-алкилирующие агенты (например, иодацетамид);

-пестициды (например гербициды, фунгициды);

-некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды, цикламаты);

-продукты переработки нефти;

-органические растворители;

-лекарственные препараты (например, цитостатики, препараты ртути, иммунодепрессанты).

-К химическим мутагенам условно можно отнести и ряд вирусов (мутагенным фактором вирусов являются их нуклеиновые кислоты — ДНК или РНК).

Биологические мутагены

-специфические последовательности ДНК — транспозоны;

-некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа);

-продукты обмена веществ (продукты окисления липидов);

-антигены некоторых микроорганизмов

Антимутагенез. Антимутагены. Антимутационные барьеры у эукариот. Репарация гене-тического материала (фотореактивация и темновая репарация). Болезни, обусловленные нарушением репарации (пигментная ксеродерма и др.).

В 20-х годах нашего столетия, когда появились первые экспериментальные исследования по мутагенезу, перед учеными встал вопрос о возможности искусственного регулирования мутационного процесса. В 50-х годах появились научные данные о возможности снижения темпов мутирования путем воздействия на организм некоторыми химическими факторами. Это явление получило название антимутагенеза. Антимутагены - это модификаторы мутационного процесса, снижающие частоту не только индуцированных, но и спонтанных мутаций.

На основании механизмов действие антимутагены можно классифицировать на несколько групп.

1. Антимутагены как факторы, уменьшающие ошибки репликации и репарации ДНК.

2. Дисмутагены – вещества, предотвращающие действие экзогенных мутагенов путем прямой инактивации их иногда еще до поступления в кровь и клетки.

3. Ингибиторы метаболической активации косвенных (непрямых) мутагенов.

4. Агенты, снижающие уровень индуцированных и спонтанных мутаций с помощью неизвестного пока механизма.

Сейчас известно, что антимутагены обладают рядом общих свойств. Во-первых, антимутагены могут оказывать антимутагенный эффект на различные организмы, то есть могут носить универсальный характер. Во-вторых, антимутагены могут проявлять свою активность при воздействии на организм только определенных мутагенов и не действуют при других. Далее, антимутагены не приводят к полному подавлению мутаций, что могло бы иметь негативные последствия для эволюционного процесса.

Для ряда антимутагенов существует зависимость их эффекта от дозы. В некоторых случаях одно и то же вещество в малой дозе является антимутагеном, в больших дозах - мутагеном (например, кофеин, стрептомицин).

Из витаминов к антимутагенам относятся: А, Е, С, В4, К.

Впервые антимутагенные свойства витамина Е (токоферол) были описаны в 70-х годах XX века. Было установлено, что антимутагенное действие токоферола практически универсально для различных факторов физико-химической и биологической природы. Токоферол содержится в растительных маслах, семенах (облепиха, паслён, семена шиповника) и проростках злаковых.

Витамин С – активный антиканцероген. Его много в зеленом и красном перце, черной смородине, петрушке, апельсинах, лимонах, грейпфрутах, помидорах, огурцах, клюкве, крыжовнике и др.

Витамин В4 – (фолиевая кислота) служит барьером для вирусов, провоцирующих раковые заболевания.

Витамин К с высокой эффективностью снижает частоту аберраций хромосом, возникающих под действием как физических, так и химических факторов.

Способность снижать уровень спонтанных мутаций характерна и для ряда ферментов, например, таких, как каталазы, пероксидазы и др.

Репарация приводит к устранению из наследственного материала клекти изменённого участка.

Фотореактивация, уменьшение повреждающего действия ультрафиолетового излучения на живые клетки при последующем воздействии на них ярким видимым светом.

Пострепликативная репарация – функционирует в синтетическом периоде митотического цикла.

В клетках эукариот обнаружены две разные системы репарации:

1.репарации путём вырезания, которые устраняют дефекты различной природы, отличаются протяжённостью разрушаемого фрагмента ДНК и длительностью процесса репарации – 1-24ч и 100нуклеотидов, 5минут –2часа и 3-4 нуклеотида соответственно.

2.Система пострпликативной репарации – функционирует в синтетическом периоде митотического цикла. Это позволяет обойти повреждённый участок и избежать наследования первичного мутационного изменения дочерними клетками.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒