Посттрансляционные процессы.

Существует 4 правила хромосом:

Правило постоянства числа хромосом.Соматические клетки организма каждого вида в норме имеют строго определенное число хромосом (например, у человека – 46, у дрозофилы – 8).

Правило парности хромосом.Каждая хромосома в диплоидном наборе имеет гомологичную - сходную по размерам, расположению центромеры и содержанию генов.

Правило индивидуальности хромосом.Каждая пара хромосом отличается от другой пары размерами, расположением центромеры и содержанием генов.

Правило непрерывности хромосом. В процессе удвоения генетического материала новая молекула ДНК синтезируется на основе информации старой молекулы ДНК (реакция матричного синтеза – каждая хромосома происходит от хромосомы).

Совокупность всех структурных и количественных особенностей полного набора хромосом характерного для клеток конкретного вида живых организмов называется кариотипом. Соматические клетки человека содержат 46 хромосом. В диплоидном наборе каждая хромосома имеет аналогичную по размеру и расположению центромеры другую парную хромосому. Такие хромосомы называются гомологичными. Гомологичные хромосомы не только похожи друг на друга, но и содержат гены, отвечающие за одни и те же признаки.

Денверская классификация хромосом,которая помимо их размеров учитывает форму, положение центромеры, наличие вторичных перетяжек и спутников. Важным признаком, облегчающим классификацию, является центромерный индекс (ЦИ), который отражает отношение (в процентах) длины короткого плеча к длине всей хромосомы.

Различают следующие группы хромосом:

·Группа А (хромосомы 1-3). Это большие, метацентрические и субметацентрические хромосомы, их центромерный индекс – от 38 до 49.

·Группа В (хромосомы 4 и 5). Это большие субметацентрические хромосомы, их центромерный индекс 24-30. Они не различаются между собой при обычном окрашивании.

·Группа С (хромосомы 6-12). Хромосомы среднего размера, субметацентрические, их центромерный индекс 27-35. В 9-й хромосоме часто обнаруживается вторичная перетяжка. К этой группе относят и Х-хромосому.

·Группа D (хромосомы 13-15). Хромосомы акроцентрические, сильно отличаются от всех других хромосом человека, их центромерный индекс около 15. Все три пары имеют спутники.

·Группа Е (хромосомы 16-18). Хромосомы относительно короткие, метацентрические или субметацентрические, их центромерный индекс от 26 до 40. В длинном плече 16-й хромосомы в 10% случаев выявляется вторичная перетяжка.

·Группа F (хромосомы 19 и 20). Хромосомы короткие, субметацентрические, их центромерный индекс 36-46.

·Группа G (хромосомы 21 и 22). Хромосомы маленькие, акроцентрические, их центромерный индекс 13-33. К этой группе относят и У-хромосому.

основные положения хромосомной теории наследственности:

·Гены находятся в хромосомах.

·Гены расположены в хромосоме в линейной последовательности.

·Различные хромосомы содержат неодинаковое число генов. Кроме того, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.

·Аллельные гены занимают одинаковые локусы в гомологичных хромосомах.

·Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, то есть наследуются преимущественно сцепленно (совместно), благодаря чему происходит сцепленное наследование некоторых признаков. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом данного вида (у гомогаметного пола) или больше на 1 (у гетерогаметного пола).

·Сцепление нарушается в результате кроссинговера, частота которого прямо пропорциональна расстоянию между генами в хромосоме (поэтому сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами).

·Каждый биологический вид характеризуется определенным набором хромосом—кариотипом.

           24. Человек как объект генетических исследований. Клинико-генеалогический метод. Рекомендации к использованию. Возможности и перспективы метода. 

           Человек представляет собой довольно сложный объект генетических исследований. Это связано прежде всего с особенностями его генетический организации. У человека большие размеры генома (около 3*109пар нуклеотидов в гаплоидном наборе); много полигенных и мультифакториальных признаков; сложный характер экспрессии нормальных и патологических признаков, что затрудняет процесс идентификации их генов; невозможность использования классического гибридологического метода, основанного на экспериментальных скрещиваниях разных организмов с последующим анализом полученного потомства, и многое другое. Несмотря на эти особенности человек является одним из наиболее изученных генетических объектов. Отсутствие экспериментальных скрещиваний компенсируется возможностью анализировать большое число семей и выявлять характер наследования интересующих признаков.

Клинико-генеалогический метод позволяет установить тип наследования заболевания:аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный,X-сцепленный доминантный или рецессивный. В случае таких распространенных заболеваний с наследственной предрасположенностью, как артериальная гипертензия, сахарный диабет и язвенная болезнь желудка, с помощью клинико-генеалогического метода можно определить роль наследственности в происхождении патологии.

Генеалогический метод дает возможность определить круг лиц, нуждающихся в детальных исследованияхдля выявления гетерозиготного носительства мутантного гена, что особенно важно для медико-генетического консультирования при аутосомно-рецессивных иX-сцепленных заболеваниях.

В клинической медицине этот метод используется и как основапри изучении гетерогенности (многообразия) наследственных болезней.Принцип генетической гетерогенности состоит в том, что сходные по клиническим данным заболевания могут быть вызваны мутациями в разных генах.

Данный метод относительно прост и доступен. Его сущность заключается в сборе врачом генеалогических данных, необходимых для последующего составления и анализа семейной родословной пробанда.

Сбор таких данных нацелен на выявление и изучение симптомов наследственного и врожденного заболевания, проявившихся у пробанда, а также у его больных и здоровых родственников.

Современное значение клинико-генеалогического метода трудно переоценить. Собранные врачом генеалогические данные позволяют определить у пробанда наследственный или ненаследственный характер заболевания (отдельного симптома), вариант его наследования (традиционные моногенный или полигенный либо нетрадиционный варианты), установить в случае моногенного варианта локализацию патологического гена на аутосоме или гоносоме (т.е. картировать ген), а также определить частоту его распространения в популяции.

           25. Изменчивость генетического материала. Модификационная, комбинативная, мутационная изменчивость. Под этим определением понимается способность к изменению наследственного материала под действием различных причин. . Выделяют ненаследственную (модификационную. фенотипическую) и наследственную (генотипическую) изменчивость.

Модификационная изменчивость не затрагивает генотип особи, не передается при половом размножении и отражает изменение фенотипа под действием окружающей среды. Выражается в разнообразии особей, имеющих одинаковый генотип. К этому типу изменчивости относится онтогенетическая изменчивость, возникающая в процессе индивидуального развития. Для нее характерны следующие особенности:

- не передается следующим поколениям.

- является адаптивной (приспособительной);

- степень проявления модификации зависит от силы и продолжительности действия фактора, вызвавшего данное изменение; возможность обратимости модификаций.

Пределы модификационной изменчивости ограничены нормой реакции, которая контролируется генотипом. Норма реакции - диапазон изменений, в пределах которого один и тот же генотип способен дать различные фенотипы. Широкая норма реакции характерна для признаков, которые способны под влиянием факторов среды изменяться в широких пределах (например, вес ребенка при рождении) Узкая норма реакции имеет место в том случае, когда под влиянием условий среды признак изменяется в узких пределах (например, цвет волос, окраска глаз).

Наследственная изменчивость делится на комбинативную (рекомбинационную) и мутационную.

Комбинационная изменчивость характеризуется значительным объемом вариантов комбинаций или рекомбинаций (перегруппировок) генов. В основе этой изменчивости лежат три механизма:

- кроссингоеер, или перегруппировки генов

- случайные встречи гамет при оплодотворении:

механизм независимого расхождения гомологичных хромосом.

Мутационная изменчивость (мутации) - это структурные и количественные нарушения наследственного материала и его функционирования. Мутагенез (мутационный процесс) - это процесс формирования мутаций под действием мутаге-нов (биологических, физических, химических факторов, повреждающих наследственный материал).

Мутации делятся на спонтанные (естественные), они могут появиться спонтанно, без видимых внешних причин, и на индуцированные, которые могут быть вызваны (индуцированы) различными мутагенами.

По характеру изменения генотипа мутации делятся на генные, хромосомные и геномные.

           26.     Генные мутации, их классификация. Причины и механизмы возникновения. Роль генных мутаций в развитии наследственных заболеваний.

Генные (точковые) мутации - это изменения числа и/или последовательности нуклеотидов в структуре ДНК (вставки, выпадения, перемещения, замещения нуклеотидов) в пределах отдельных генов, приводящие к изменению количества или качества соответствующих белковых продуктов.

Классификация

Точковые мутации можно разделить на несколько типов в зависимости от характера молекулярного изменения в гене

1. Missense-мутация. В одном из триплетов происходит замена одного основания (например, ЦТТ→ГТТ), в результате чего измененный триплет кодирует аминокислоту, отличную от той, которую кодировал прежний триплет.

2. Мутация со сдвигом рамки. Если в последовательность ДНК включается новое основание или пара оснований, то все лежащие за ними триплеты изменяются, что влечет за собой изменение синтезируемого полипептида. Возьмем, например, последовательность АТТ—ТАГ—ЦГА, перед которой включилось основание Т. В результате получится новая последовательность ТАТ—ТТА—ГЦГ—А… К такому же результату приведёт утрата одного из имеющихся оснований.

3. Nonsense-мутация. В результате замены одного основания возникает новый триплет, представляющий собой терминирующий кодон. В генетическом коде имеется три таких триплета. При такой замене синтез полипептидной цепи прекращается в новой (т. е. другой) точке, и соответственно эта цепь отличается своим свойствам от полипептида, который синтез прежде.

4. Синонимическая missence-мутация. Генетический код обладает значительной избыточностью: два или несколько его триплетов кодируют одну и ту же аминокислоту. Поэтому можно ожидать, что в некоторых случаях при замене оснований один триплет заменяется другим — синонимическим, кодирующим ту же аминокислоту. В этом случае, вследствие избыточности кода мы имеем дело с молекулярным изменением в пределах данного гена, которое не вызывает фенотипического эффекта. Такие синонимические мутации, вероятно, довольно обычны.

Причины мутаций (причем всех! Потому что разделения на генные, геномные, хромосомные я не нашла!!)

Причины мутаций

Есть много причин мутаций. Некоторые возникают спонтанно, в результате ошибок при репликации и репарации ДНК. Другие, однако, индуцируются, возникают в результате действия мутагенов или факторов окружающей среды. Вещество или воздействие называются мутагенными, если они вызывают мутации с частотами, превышающими частоты спонтанного фона.

Существует три основных типа мутагенов, или мутагенных агентов.

1. Ионизирующая радиация. Альфа, бета, гамма и рентгеновские лучи могут нарушать нормальную последовательность оснований ДНК, в основном, выбивая из нее пары оснований.

2. Неионизирующая радиация. Ультрафиолетовый свет приводит к сшивке двух расположенных рядом тиминов в нити ДНК, что блокирует репликацию ДНК, и требуется ее репарация (восстановление). Если репарация не может успешно завершиться, возникают точечные мутации.

3. Химические мутагены. Многие химические вещества взаимодействуют с ДНК таким образом, что изменяются пары оснований. Выделяют три основных типа химических мутагенов:

а) аналоги оснований. По своей структуре напоминают основания ДНК, так что могут встраиваться в растущую нить ДНК. Как только данные химические вещества оказываются там, они нарушают рост цепи, спариваясь не с теми основаниями, с которыми должны были спариться заменяемые ими основания. Примером может служить бромурацил. По структуре он напоминает тимин, поэтому должен включаться в нить ДНК в положении Т. Но бромурацил лучше образует пару с Г, чем с А, что в результате приводит к образованию нити с парой Г-Ц вместо пары А-Т;

б) модификаторы оснований. Могут изменять существующие основания в ДНК. Измененные основания образуют пары не с теми основаниями, с которыми образовали до изменения, что приводит к мутациям;

в) интеркалирующие агенты. Встраиваются прямо в спираль ДНК, нарушая репликацию и транскрипцию. В результате образуются инсерции и делеции в последовательности оснований ДНК.