Принципы генной терапии (создание генных конструкций и методы их доставки в клетки мишени).

Генная терапия – коррекция мутантных генов или нарушений клеточных функций с помощью методов генной инженерии.Генная терапия на уровне половых и зародышевых клеток не проводится .Генотерапия основана на введении нормальной копии гена в соматические клетки.

Терапевтическая генно-инженерная конструкция содержит:терапевтический ген для коррекции мутантного гена; подходящий вектор; тканеспецифический промотор; селективный маркер для отбора трансформированных клеток

Методы доставки генно-инженерных конструкций в клетки-мишени:

• 
  Физические методы: микроинъекция, электропорация (высокое напряжение увеличивает проницаемость мемраны), с помощью аэрозолей.
• 
  Биологические методы: липосомы, эндоцитоз, нановекторы на основе желатина.

^ 56. Размножение как свойство живого. Цитологические основы бесполого и полового размножения.

Размножение — присущее всем живым организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Для организмов, обладающих клеточным строением, в основе всех форм размножения лежит деление клетки. Разные способы размножения подразделяются на три основных типа: бесполое, вегетативное и половое. Цитологической основой бесполого размножения является митоз. Мейоз является цитологической основой полового размножения.
^ 57. Митотический цикл (клеточный) и его регуляция (схема цикла и хар-ка его периодов, роль циклинов и циклинзависимых киназ).

Митотический цикл- это период времени между появлением клетки в результате митоза и завершением митоза в ее дочерней клетке. Включает: митоз, пресинтетический (G1) - 2n2c , синтетический (S) - 2n4c , постсинтетический (G2) - 2n4c периоды.

Регуляция клеточного цикла:

Закономерная последовательность смены периодов клеточного цикла осуществляется при взаимодействии таких белков, как циклин-зависимые киназы и циклины. Клетки, находящиеся в G0(пролиферативной) фазе, могут вступать в клеточный цикл при действии на них факторов роста(митогены) Циклин-зависимые киназы становятся активными лишь при взаимодействии с соответствующими циклинами. Циклин является регуляторной компонентой комплекса циклин-циклин-зависимая киназа. Киназа же является каталитическим компонентом этого комплекса. Киназы не активны без циклинов. На разных стадиях клеточного цикла синтезируются разные циклины.

^ 58. Митотическое деление клеток и его биологическое значение.

Митоз - это такое непрямое деление клеточного ядра, в ходе которого из одной соматической клетки с диплойдным набором хромосом образуются 2 новые клетки с идентичным набором хромосом. Периоды:

1. 
   Интерфаза (подготовка клетки к делению-2n2c) Выделяют: пресинтетический период - клетка растет, набирает массу, идет усиленный синтез РНК, белка, ферментов, пуриновых и перемидиновых оснований, АТФ; синтетический период (2n4c)- осуществляется репликация молекулы ДНК, синтез гистоновых белков для компактизации хромосом; Постсинтетический – образуется митотический аппарат, увеличивается масса цитоплазмы и ядра.

Кариокинез:

1. 
   Профаза - лизируется ядерная мембрана, хромосомы спирализуются и укорачиваютя в 2 раза. Центриоли расходятся к полюсам и формируются ахроматиновые нити веретена деления. Ядрышко исчезает, ядерная оболочка разрушается и хромосомы оказываются в цитоплазме.
2. 
   Метафаза - хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости ,каждая хромосома двухроматидная. Совокупность хромосом в экваториальной плоскости клетки образует метафазную пластинку.
3. 
   Анафаза - центромера лопается и нити веретена деления сокращаясь осуществляют движение хроматид к полюсам клетки.
4. 
   Телофаза - веретено деления разрушается. Хромосомы у полюсов клетки деспирализуются, вокруг них формируются ядерные оболочки. В клетке образуются два ядра. Содержание ДНК в дочерних ядрах становится равным 2c.

Цитокинез:

В цитокинезе происходит разделение цитоплазмы и формирование мембран дочерних клеток.

Биологическое значение: восстанавливается диплойдность соматической клетки. Рост, развитие организма в его онтогенезе. Регенерация. В основе бесполого размножения лежит митоз.

^ 59. Мейотическое деление клеток и его биологическое значение.

Мейоз - это деление клеточного ядра, в результате которого из диплойдных клеток гонад обр 4 гаплойдные клетки. Различают: мейоз 1 и мейоз 2.

Мейоз 1 или редукционное деление.

1. 
   Интерфаза (см.митоз синтетический период)

Кариокинез:

1. 
   Профаза 1 (2n4c) состоит из: Лептотена - происходит спирализация хромосом. Зиготена - происходит конъюгация гомологичных хромосом. При конъюгации образуются биваленты .Гомологи удерживаются друг около друга с помощью белковых синаптонемальных комплексов. Один синаптонемальный комплекс может связывать только две хроматиды в одной точке. Количество бивалентов равно гаплоидному числу хромосом и тогда биваленты называются тетрады так как в состав каждого бивалента входит 4 хроматиды. Пахитена - происходит кроссинговер - обмен гомологичными участками между гомологичными хромосомами. Диплотена - обр хиазмы (перекресты) Диокинез - ядрышко лизируется, ядерная мембрана исчезает, биваленты хромосом оказываютя в цитоплазме.
2. 
   Метафаза 1 (2n4c) - расположение бивалентов у экватора.
3. 
   Анафаза1 (2n4c) - гомологичные хромосомы, входящие в состав каждого бивалента, растаскиваются к полюсам за счет нитей веретена деления. Разъединения хромосом на хроматиды не происходит.
4. 
   Телофаза1 - гомологичные двухроматидные хромосомы полностью расходятся к полюсам клетки. Формируются два гаплоидных ядра (n2c)

Мейоз 2- редукционное деление:

• 
  Профаза 2 (см профазу митоза). В каждой из дочерних клеток формируется веретено деления
• 
  Метафаза 2 - хромосомы располагаются в экваториальных плоскостях .
• 
  Анафаза 2 - хромосомы разделяются на хроматиды (как при митозе). Получившиеся однохроматидные хромосомы перемещаются к полюсам клеток.
• 
  Телофаза 2 - однохроматидные хромосомы полностью переместились к полюсам клетки, формируются ядра (nc).

Биологическое значение: поддержании постоянства числа хромосом; мейоз создает основу для комбинативной изменчивости; вследствие кроссинговера происходит рекомбинация – появление новых сочетаний наследственных задатков в хромосомах.
^ 60.Основные положения хромосомной теории наследственности, аллельные и неаллельные гены.

Хромосомная теория наследственности— теория, согласно которой хромосомы, заключённые в ядре клетки, являются носителями генов и представляют собой материальную основу наследственности.
Положения хромосомной теор.наслед.:

Гены локализованы в хромосомах линейно в определенных локусах

Гены, расположенные в одной хромосоме образуют группу сцепления и наследуются вместе, благодаря чему происходит сцепленное наследование некоторых признаков. Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом.

Между гомологичными хромосомами возможен кроссинговер, который разрушает сцепление генов.

Процент кроссинговера пропорционален расстоянию между генами.

Аллельные гены – это гены, расположенные в одинаковых локусах гомологичных хромосом.

Типы взаимодействия:

-Полное доминирование - взаимодействие двух аллелей одного гена, когда доминантный аллель полностью исключает проявление действия второго аллеля. -Неполное доминирование — доминантный аллель в гетерозиготном состоянии не полностью подавляет действие рецессивного аллеля. -Сверхдоминирование — более сильное проявление признака у гетерозиготной особи, чем у любой гомозиготной.

-Кодоминирование — проявление у гибридов нового признака, обусловленного взаимодействием двух разных аллелей одного гена.

Неаллельные гены - расположенные или в неаллельных локусах гомологичных хромосом, или в разных парах гомологичных хромосом. Типы взаимодействия: -Комплементарность-это взаимодействие ,при котором для нормального формирования признака необходимо наличие доминантных аллелей обоих генов (9:3:3:1; 9:7; 9:4:3) -Эпистаз - взаимодействие неаллельных генов, при котором один из них подавляется другим. Выделяют:- Доминантный эпистаз - это взаимодействие, при котором доминантная аллель одного гена подавляет проявление аллелей др. гена.(1:3:3; 9:4:3); -Рецессивный эпистаз - это взаимодействие, при котором рецессивная гомозигота по одному гену подавляет проявление аллелей др. гена(9:7; 9:3:4) -Полимерия - это взаимодействие, при котором выраженность признака зависит от общего кол-ва доминантных аллелей в генотипе(15:1)
^ 61. Закономерности наследования аллельных генов аутосом (закон расщепления, цитологич основы).

При моногибридном скрещивание среди гибридов 2 поколения наблюдается расщепление по генотипу 1:2:1, а по фенотипу 3:1, при условии полного доминирования и соответственно 1:2:1 при неполном доминирование и кодоминирование.

^ Цитологические основы: 1.Независимое расхождение хромосом в гаметы у представителей F₁ => по одному типу аллелей в каждой гамете; 2. Равновероятная встреча гамет, несущих доминантный или рецессивный аллель. 3.Гипотеза «чистоты гамет» (гамета каждого из родителей несет по одному наследств. фактору).
^ 62. Особенности наследования генов половых хромосом (х и y-сцепленное наследование).

Сцепленное с полом наследование - это наследование генов, локализованных в половых хромосомах, и определяемых ими признаков

1.Гены несцепленый

2.Неполное сцепление

3.Полное сцепление

Х-сцепленное наследование: Х-хромосома присутствует в кариотипе каждой особи, поэтому признаки, определяемые генами этой хромосомы, формируются у представителей как женского, так и мужского пола. Различают - Х-сцепленное доминатное наследование (дефект зубной эмали) и Х-сцепленное рецессивное (гемофилия).

Y-сцепленное наследование. Активно функционирующие гены Y-хромосомы, не имеющие аллелей в Х-хромосоме, присутствуют в генотипе только гетерогаметного пола. Поэтому они проявляются фенотипически и передаются из поколения в поколение лишь у представителей гетерогаметного пола. Так, у человека признак гипертрихоза ушной раковины («волосатые уши») наблюдается исключительно у мужчин и наследуется от отца к сыну.
^ 63. Закономерности наследования генов негомологичных хромосом (закон независимого наследования).

Неаллельные не сцепленные гены, а также определяемые ими признаки , наследуются независимо друг от друга и свободно комбинируются у потомков.

Цитологические основы:

1.Независимое расхождение и комбинирование негомологичных хромосом в анафазу1 мейоза. 2.Случайные слияния родительских гамет при оплодотворении.
^ 64. Закономерности наследования сцепленных генов. Кроссинговер.

Отражается наследование неаллельных генов, локализованных в гомологичных хромосомах. Открыт на дигибрид. скрещивании. Сцеп. гены не могут наследоваться независимо друг от друга. Вероятность их наследования зависит от полного или неполного сцепл. При неполном сцеп. происходит кроссинговер (обмен гомологич. участками между гомолог. хромосомами) и дигетерозиготный организм продуцирует 4 типа гамет (кроссоверные и нет). Гены могут наследоваться вместе и порознь. Общее количество кроссоверных гамет и организмов в потомстве пропорционально расстоянию между сцепленными генами. При полном сцеп. кроссинговер не проиходит, дигетерозиготный организм наследует 2 типа гамет, гены наследуются только совместно как один ген.

^ 65. Принципы генет. картирования бактерий и эукариот. Ген. карты хромосом.

Серебровский. Генетич. анализ - исследование генотипа особей, групп особей, популяций. Самый распространенный гибридологический метод - система скрещивания и анализ результатов. При картировании гена составляется ген. карта - это схема расположения генов в хромосоме, которая отражает порядок расположения генов и расстояние между ними. Единица длинны ген. карты эукариот = 1М. Частота кроссинговера = частота кроссоверных гамет: число потомков 8*100%.
^ 66. Изменчивость как свойство живых организмов. (фенотипическая и генотипическая). Модификационная изм. Понятие о норме р-ции.

Изменчивость - это одно из свойств живых организмов, которое проявляется в их способности изменяться в процессе жизни. Изменчивость бывает: фенотипическая или ненаследственная (модификационная, онтогенетическая); генотипическая или наследственная (комбинативная, мутационная). Модификационная - изменение фенотипа без изменения генотипа под влиянием окружающей среды. Чем сильнее фактор, тем сильнее изменчивость. Норма реакции - пределы модиф. изменчивости, ограниченной генотипом. Онтогенетическая измен. - изменение организма в ходе его индивидуального развития. Поэтапная реализация ген. информации. Комбинативная измен. - появление новых сочетаний генов, которых небыло в предыдущих поколениях. Основа: кроссинговер и половое размножение. Мутацион. измен.- скачкообразные, случайные, не направленные качественные или количественные изменения генетич. материала.
^ 67. Хромосомные мутации.

Они возникают под действием мутагенов или спонтанно. Происходит изменеие числа хромосом (гаплоидия, полиплоидия, гетероплоидия) или хромосомные аберации, т.е.изменеие структуры хромосом (делеция, дупликация, инверсия, транслокация, инцерсия). Делеция - выпадение участка хромосом (концевые-потеря терминального участка, интерстициальные-утрата сегмента внутри хромосомы). Дупликация (прямая, инвертированная)-удвоение фрагмента хромосомы. Инверсия (парацентрическая не затрагивает участок с центромерой, перецентрическая-затрагивает участок с центромерой)-поворот участка хромосомы на 180*. Транслокация-изменеие положения фрагмента хромосомы в кариотипе (рецепрокная-взаимный обмен участками между негомологичными хромосомами, нерецепрокная-обмен не происходит, робертсоновская-между двумя акроциклическими хромосомами). Однородительская диссомия-возникают болезни импринтинга(печать одного из родителей).
^ 68. Особенности человека как объекта генетических исследований. Проект «Геном человека» и его мед значение.

1. Невозможность применения гибридологического метода;

2. Большое число хромосом.

3. Позднее половое созревание.

4. Малое количество потомков.

5. Редкая смена поколений (25-30).

6. Нельзя создать одинаковые условия для всех людей.

Согласно центральной догме молекулярной биологии, основная программа химических процессов, происходящих в любом организме (в том числе организме человека), записана в последовательности пар оснований молекулы ДНК. В 1986 году группа ученых в США начала работу над проектом, позднее названным «Геном человека». Цель этого проекта заключалась в том, чтобы представить в виде карты полную последовательность (геном) ДНК человека. Однако в 1980-е годы технологии были слишком примитивными для решения этой задачи. Предполагалось, что стоимость проекта составит миллионы долларов и что задача будет решена не ранее 2005 года.В 1996 году был определен первый геном эукариотической клетки дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Этим открытием увенчались совместные усилия шестисот ученых из Европы, Северной Америки и Японии. В 1998 году была опубликована первая последовательность ДНК многоклеточного организма — плоского червя Caenorhabditis elegans.В июне 2000 года Крейг Вентер и Фрэнсис Коллин (Francis Collins), руководитель проекта «Геном человека», осуществлявшегося в Национальных институтах здоровья США, объявили о событии, названном ими «первой сборкой генома человека». По существу, это была первая реконструкция полного генома человека, выполненная методом беспорядочной стрельбы. Несколькими месяцами позже, в феврале 2001 года, был опубликован первый предварительный набросок генома человека. Обнаружились некоторые удивительные факты. Например, часть ДНК человека не входит в состав генов. Новые результаты показали, что ДНК человека содержит удивительно небольшое количество генов — порядка 30 000–50 000 генов. Однако эти гены не организованы в одну длинную последовательность, а состоят из кодирующих участков, называемых экзонами, с вкраплениями случайных последовательностей — интронов. Выясняется, что аппарат, осуществляющий сборку белка, закодированного геном с последовательностью описанного типа, осуществляет выбор между несколькими вариантами компоновки белка. Так, каждый ген человека кодирует приблизительно три различных белка, а не один белок, как можно было предположить, основываясь на центральной догме молекулярной биологии.