Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище. Питання теми


НазваМінливість у людини як властивість життя і генетичне явище. Питання теми
Дата конвертації07.02.2013
Розмір445 b.
ТипЗакон


Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище.


Питання теми:

  • Мінливість та її форми.

  • Модифікаційна мінливість: норма реакції генетичне детермінованих ознак, експресивність та пенетрантність, фенокопії, адаптивний характер модифікацій.

  • Комбінативна мінливість – основа для генетипової та фенотипової різноманітності людства.

  • Мутаційна мінливість. Класифікація мутацій:

  • Мутагенні фактори. Антимутагенні механізми на різних рівнях організації життя. Репарація.

  • Закон гомологічних рядів спадкових форм мінливості.

  • Оцінка мутагенності зовнішніх факторів.



Основні поняття:

  • Мінливість – властивість організмів у межах виду існувати в різних варіантах ознак і властивостей,

  • - властивість організмів набувати в процесі індивідуального розвитку нові властивості на ознаки. Виділяють М.: кореляційну, визначену, невизначену, онтогенетичну (Ч.Дарвін). З генетичної точки зору: фенотипна та генотипна. Реалізується на клітинному та організменому рівнях в процесі їх розвитку.

  • Фенотипна М. – зміна(и) фенотипу під дією зовнішніх факторів, умов існування виду, які не викликані порушеннями генотипу.

  • Генотипна М. – зміна(и) фенотипу внаслідок перекомбінування або мутації спадкового матеріалу на різних рівнях його організації (каріотипу, хромосом, генотипу).

  • Норма реакції – діапазон модифікаційної мінливості генетично детермінованих ознак в різних умовах існування виду. Норма реакції успадковується (для одних ознак – широка, для інших – вузька).



Експресивність (Тімофєєв-Рисовський,1927)– ступінь фенотипового прояву одного і того ж алелю гену у різних особин. При відсутності мінливості ознаки, яка контролюється даним алелем гену Е. – постійна, у випадках різних варіант ознаки Е називають варіабільною. Причини: а) вплив різних умов середовища, б) модифікуюча дія інших генів в однакових умовах середовища, в) залежность від комбінації певних генів в генотипі.

  • Експресивність (Тімофєєв-Рисовський,1927)– ступінь фенотипового прояву одного і того ж алелю гену у різних особин. При відсутності мінливості ознаки, яка контролюється даним алелем гену Е. – постійна, у випадках різних варіант ознаки Е називають варіабільною. Причини: а) вплив різних умов середовища, б) модифікуюча дія інших генів в однакових умовах середовища, в) залежность від комбінації певних генів в генотипі.

  • Пенетрантність (Тімофєєв-Рисовський,1927) – частота фенотипового прояву алелю гену у різних особин родинної групи організмів. Виділяють повну П. (алель проявляється у всіх особин, які мають його в генотипі) і неповну П. (алель фенотипове не проявляється у частини особин, які мають її в генотипі).

  • Фенокопії (Р. Гольдшмідт, 1935) – неспадкові зміни фенотипу (модифікації), які нагадують певні відомі зміни фенотипу при мутаціях. Ф. – результат дії фізичних або хімічних факторів на генетично нормальний організм в процесі його індивідуального розвитку в певні, фенокритичні стадії (періоди) онтогенезу.











V— варіанти ознаки,

  • V— варіанти ознаки,

  • Р — частота варіантів ознак,

  • Мо — мода, або найчастіше значення ознаки,

  • lim — межі модифікаційної мінливості ознаки (норма реакції)





Адаптивний характер модифікацій



  • Зміни активності генів,

  • Зміни процессів транскрипції та трансляції,

  • Зміни проліферації клітин, диференціації…



Хромосомний аналіз



Впервые хромосомы человека наблюдали Flemming и Arnold в 1880-х годах

  • Цитогенетика человека начинает свой отсчет с открытия, сделанного в 1956 году, когда Tjio и Levan добавив воду к суспензии митотических клеток человека перед их фиксацией на стекле, смогли отделить хромосомы друг от друга и сосчитать их количество.

  • Независимо от их исследования, в том же году, число хромосом человека - 46, было установлено Ford и Hamerton



«Филадельфийская» хромосома

  • «Филадельфийскую» хромосому как причину хронического миелоидного лейкоза (ХМЛ) идентифицировали в 1960 году.

  • Через 30 лет, благодаря появлению молекулярного анализа, Janet Rowley  обнаружила, что она является продуктом транслокации между хромосомами 9 и 22 , а в 1985 году, в месте слияния этих хромосом, был идентифицирован новый гибридный ген, состоящий из двух генов (BCR и ABL).

  • Дальнейшие исследования показали, что активация этих генов тирозинкиназой лежит в основе патогенетических механизмов развития фенотипа болезни

  • Это открытие способствовало созданию лекарства, которое блокирует функцию белка BCR-ABL и с успехом применяется для лечения больных ХМЛ.



  • Изучение первых препаратов хромосом человека в начале 1960-х способствовало и другим открытиям в генетике человека.

  • Lejeune в 1963 году описал первый делеционный синдром – cri du chat - потерю порции короткого плеча хромосомы 5 у больных с выраженной задержкой умственного развития и плачем, похожим на крик кошки



Дифференциальное окрашивание

  • Цитогенетические исследования получили новое развитие в конце 1960-х годов благодаря работам Torbjorn Caspersson, который разработал дифференциальное окрашивание, дававшие паттерн из темных и светлых полос по всей длине каждой хромосомы.

  • В прометафазе, когда хромосомы находятся на очень ранней стадии конденсации, можно было насчитать до 2000 полос, в других случаях - 400-800 полос.

  • Эта окраска позволила цитогенетикам легко идентифицировать хромосомы, выявлять делеции, инверсии, инсерции, транслокации и другие более сложные перестройки.



  • Следующим шагом после идентификации аномальной хромосомы является определение точки транслокации или границы делеции на молекулярной карте относительно генов.

  • Для этого используются три подхода:

  • технология гибридных соматических клеток,

  • активизированная флюоресценцией сортировка хромосом (FACS)

  • и FISH-метод.

  • Эти методы обеспечивают грубое картирование, перед более детальным молекулярным анализом и секвенированием.



Гібридизація соматичних клітин



Жидкостная цитометрия (сортинг)

  • Жидкостная цитометрия, обычно используемая для анализа и разделения клеток, в 1979 году группой исследователей (лаборатория в Калифорнии) была адаптирована для количественного анализа и сортировки хромосом.

  • Этот метод позволяет отобрать все, кроме четырех хромосом человека [9-12] и получить информацию о вариабельности их размеров.

  • Жидкостной сортинг лежал в основе создания библиотеки клонов хромосом-специфичной ДНК , которая используется для построения физической карты генома.





FISH-метод

  • Следующим революционным достижением цитогенетики был метод FISH, который обеспечил прямую связь между микроскопом и секвенированием. Эта техника позволила увидеть хромосомную локализацию специфических последовательностей ДНК с помощью микроскопа



  • Прогрессивность методики заключалась в замене радиоактивного мечения ДНК и РНК проб, применяемого с 1969 года, на флюоресцентное.

  • Флюоресцентные красители являются мягкими и простыми в употреблении, могут храниться неопределенно долго, дают высокое разрешение, и позволяют одновременно исследовать несколько последовательностей ДНК.



  • Техника FISH продолжала совершенствоваться, и сегодня локализация сегментов длиною10 kb считается рутинной, а - 1 kb вполне достижимой.

  • Одним из последних достижений FISH является использование проб, состоящих из пептидов и нуклеиновых кислот, которые позволяют по интенсивности сигнала определять количество комплементарных последовательностей.

  • Хорошей иллюстрацией является изучение динамики теломер в клетках с использованием TTAGGG-специфических проб к концам хромосом.

  • Использование COD-FISH позволяет определять инверсии и сестринские хроматидные обмены



  • Что еще более важно, FISH сделала доступными для цитогенетического анализа ядра не делящихся клеток.

  • Идентификация хромосом осуществляется простым подсчетом сигналов в каждом ядре. Изменение числа сигналов свидетельствует о произошедшей делеции или амплификации гена. Так дупликация длиной 1Mb, которая является причиной синдрома Шарко-Мари-Тус [61], может быть определена интерфазной FISH.

  • Позиционные сдвиги сигналов выявляют структурные перестройки, такие как транслокации и инверсии





Многоцветное окрашивание хромосом.

  • Последним достижением цитогенетических технологий является анализ многоцветно окрашенных хромосом.

  • Новая методика, получившая название спектрального кариотипирования (SKY) или мультиплексной FISH (M-FISH), появилась в результате трех новшеств:

  • 1) были созданы хромосом-специфические «краски»: коллекции последовательностей, выделенных из каждой хромосомы;

  • 2)за счет сочетания флюорохромов, для каждой хромосомы получена своя 24-х цветовая комбинация;

  • 3)для многоцветного анализа усовершенствована техника оптической микроскопии, системы фильтрации и отображения, позволяющая автоматически классифицировать каждый хромосомный сегмент.





Сравнительная геномная гибридизация (CGH)

  • Следующей трансформацией цитогенетики является реализация широкого сканирования генома на потерю или увеличение хромосомного материала без прямого осмотра хромосом -- сравнительная геномная гибридизация (CGH)

  • В настоящее время цитогенетика вынашивает идею множественной-CGH









Геномні мутації. Анеуплоїдія

  • Каріотип хворого при синдромі Едварса

  • (трисомія 18)



Хромосомні аберації



Мутагенні фактори

  • Фізичні:

  • Ионізуюче випромінювання;

  • УФ (260 нм), температура

  • Хімічні:

  • Солі важких металлів;

  • Пестициди, промислові речовини, харчові добавки, ліки…

  • Біологічні:

  • - вируси,

  • - бактерии, найпростіші, гельмінти;

  • - трансгенні продукти !



Порушення ДНК

  • Відбувається під дією зовнішніх факторів та спонтанно:

  • апурінізація ( - пурінові основи). Кожна клітина за добу втрачає близько 5000 пурінів, внаслідок чого утворюється АР-сайт ( залишок дезоксирибози). Це відбувається спонтанно,

  • дезамінування основ ( - NH2). При дезамінуванні виникають генні мутації ( Ц У( на добу 100 випадків на клітину), А гіпоксантин, Г ксантин. Продукти дезамінування визначаються репаративними системами клітини.

  • Більшість канцерогенів – алкілірують (додають до азотистих основ групи

  • -СН3 або –С2Н5 ).

  • Під дією ультрафіолету відбувається утворення піримідинових димерів (Т-Т, Ц-Ц).



Репарація

  • Пряма реактивація - ферментативне вирізання спеціальним ферментом з алкілірованої основи групи – СН3

  • Пряма фотореактивація – фермент фотоліаза відновлює піримидінові димери.

  • Темнова репарація – забезпечує відновлення УФ- пошкоджень ДНК.

  • Ексцизіонна репарація – вирізання пошкоджених ділянок ДНК (АР-сайтів).



Індукована репарація:

  • Індукована репарація:

  • а) реактивація Уейгла (індукція додаткових репаративних ресурсів клітин, які піддалися дії УФ- випромінювання),

  • б) SOS – репарація (включення додаткових репаративних ресурсів при значному пошкодженні клітини).

  • Репарація неспарених нуклеотидів - направлений рух комплекса репаративних білків по одному ланцюгу ДНК.

  • Рекомбінантна репарація – відновлення структури ДНК, яке відбулося під впливом мутагенів (Н., - γ випромінювання). Відбувається при наявності непошкодженої гомологічної молекули ДНК.



Закон гомологічних рядів спадкових форм мінливості (М.І.Вавілов,1920)

  • 1. Види і роди, які генетичне близькі, характеризуються подібними рядами спадкової мінливості з такою правильністю, що знаючи ряд форм у межах одного виду, можливе передбачити існування паралельних форм у інших видів та родів. Чим генетичне ближче організми в загальної системі родів та видів, тим повніше схожість в рядах їх мінливості.

  • Свій закон М.І.Вавілов виразив формулою:

  • G1 ( a + b + c ……….),

  • G2 ( a + b + c ……….),

  • G3 ( a + b + c ……….),

  • де G – різні види (роди) організмів, a , b, c – різні вариабельні ознаки.



2. Цілі родини (групи) організмів взагалі характеризуються певним циклом гомологічних форм мінливості, які спостерігаються у всіх родів та видів, які відносяться до даної систематичної групи.

  • 2. Цілі родини (групи) організмів взагалі характеризуються певним циклом гомологічних форм мінливості, які спостерігаються у всіх родів та видів, які відносяться до даної систематичної групи.

  • Закон гомологічних рядів спадкових форм мінливості відображає загальну направленість мутаційного процесу у всіх живих організмів, яка визначається:

  • а) універсальністю генетичного коду, загальною схемою організації генів, процесами реалізації генетичної інформації;

  • б) хромосомною організацією спадкового матеріалу;

  • в) однаковими для еукаріот процесами ділення клітин;

  • г) гомологічними механізмами рекомбінування, мутування;

  • д) гомологічними процесами утворення статевих клітин та запліднення…



Біологичні антимутагенні механізми

  • На популяційному рівні:

  • - зниження репродуктивності;

  • На организменому рівні:

  • - вренатальна смертність;

  • передчасна постнатальна смертність.

  • На клеточном уровне:

  • Элиминация гамет и зигот;

  • Парность хромосомного набора.

  • На молекулярно-генетичному рівні:

  • повтори генів;

  • триплетність;

  • репарація.







Схожі:

Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище. Питання теми iconМінливість у людини як властивість життя і генетичне явище. Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище
Особливістю виду Homo sapiens є надзвичайно великий діапазон коливань морфологічних, фізіологічних, біохімічних, імунологічних та...
Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище. Питання теми iconМінливість у людини як властивість життя і генетичне явище професор, д б. н. Котляренко Л. Т
Форми мінливості у людини. Модифікаційна мінливість. Комбінативна мінливість. Мутаційна мінливість (види мутацій: генні, хромосомні,...
Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище. Питання теми iconОсновні питання лекції
Мінливість та її форми: Модифікаційна мінливість Комбінативна мінливість Мутаційна мінливість Мутагенні та тератогенні фактори Види...
Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище. Питання теми iconМета лекції. Вивчити
Мінливість та її форми: модифікаційна мінливість комбінативна мінливість мутаційна мінливість Мутагенні та тератогенні фактори
Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище. Питання теми iconАвтор: проф д. мед н. В. В. М’ясоєдов Питання лекції: Мінливість як біологічне явище. Форми мінливості
За механізмами виникнення і характером змін ознак розрізняють два типи мінливості: спадкову і неспадкову
Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище. Питання теми iconМедична гельмінтологія. Плоскі черви – паразити людини. Питання теми
Цикли розвитку, шляхи зараження, локалізація в організмі людини, патогенна дія на організм господаря (людини)
Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище. Питання теми iconМета : Мета : Розширити знання про неспадкову мінливість
З’ясувати значення знань про модифікаційну мінливість у практичній діяльності людини
Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище. Питання теми iconВисока генетична мінливість висока генетична мінливість
...
Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище. Питання теми iconПитання теми: Загальна характеристика життя

Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище. Питання теми iconМедико біологічні основи паразитизму. Найпростіші – паразити людини. Питання теми
Найпростіші паразити людини: латинські назви, цитологічні особливості, біологічний цикл розвитку, шляхи зараження, локалізація в...

Додайте кнопку на своєму сайті:
dok.znaimo.com.ua


База даних захищена авторським правом ©dok.znaimo.com.ua 2013
звернутися до адміністрації
dok.znaimo.com.ua
Головна сторінка