Kas atsitinka su genominėmis mutacijomis. paveldima medžiaga
Mutacijų kintamumas sukeltas mutacijų. Mutacijos yra staigūs, spazminiai paveldimos medžiagos pokyčiai, kurie yra paveldimi. Mutacijai būdingos kelios savybės:
1. atsirasti staiga, spazmiškai;
2. paveldimos medžiagos pokyčiai vyksta nekryptiškai – bet kuris genas gali mutuoti, dėl to pasikeičia bet koks požymis;
3. pagal pasireiškimą fenotipe jie gali būti dominuojantys ir recesyviniai;
4. yra paveldimi.
Pagal paveldimos medžiagos pažeidimo lygį mutacijos skirstomos į genų, chromosomų ir genomines.
Genetinė mutacijos yra susijusios su geno (DNR molekulės struktūros) struktūros pasikeitimu. Geno struktūros pažeidimas gali sukelti: a) pakeitimą, b) įterpimą, c) nukleotido ištrynimą. Kai DNR molekulėje pakeičiamas nukleotidas, baltymo molekulėje pakeičiama viena aminorūgštis. Tai veda prie pakitusių savybių baltymo sintezės. Nukleotido įterpimas arba ištrynimas lemia visos aminorūgščių sekos pasikeitimą baltymo molekulėje. Genų mutacijos yra daugelio medžiagų apykaitos ligų (fenilketonurijos, pjautuvinių ląstelių anemijos, albinizmo) priežastis.
Chromosominės mutacijos yra susijusios su chromosomų struktūros pokyčiais. Chromosominės mutacijos skirstomos į intrachromosomines ir tarpchromosomines. Intrachromosominės mutacijos apima:
a) Delecija – chromosomos dalies praradimas. Chromosomos galinės dalies ištrynimas turi savo pavadinimą – nepaisymas. Žmonėms trumposios 5 chromosomos rankos ištrynimas vadinamas „katės verksmo“ sindromu.
b) Duplikacija – chromosomos dalies padvigubėjimas.
c) Inversija – chromosomos segmento pasukimas 180°.
Tarpchromosominės mutacijos apima translokaciją – chromosomos dalies perkėlimą į nehomologinę chromosomą.
ABCDEF- originali chromosoma;
ABEF- ištrynimas;
CDEF- nepaisymas;
ABCDDEF- dubliavimas;
ACBDEF- inversija;
ABCDEFMN- perkėlimas.
Genominis mutacijos yra susijusios su chromosomų skaičiaus pasikeitimu kariotipe. Genomas yra paveldimos medžiagos turinys haploidiniame chromosomų rinkinyje. Paskirstyti:
a) poliploidija - tai yra haploidinio chromosomų skaičiaus padidėjimo kartotinis (3n, 4n, 6n ir kt.). Poliploidija skirstoma į autopoliploidiją ir alopoliploidiją.
Autopoliploidija- daugkartinis vienos rūšies chromosomų rinkinių skaičiaus padidėjimas. Jis plačiai aptinkamas augaluose ir naudojamas veisiant naujas augalų veisles, nes poliploidai yra didesni ir atsparesni nepalankioms aplinkos sąlygoms. Poliploidai yra: rugiai (tetraploidinės veislės), miežiai, kviečiai, obuoliai, kriaušės, chrizantemos ir daugelis kitų.Poliploidų atsiradimas yra susijęs su mejozės pažeidimu. Mutagenas kolchicinas, ardydamas verpstę, sukelia poliploidiją.
Allopoliploidija- dviejų skirtingų rūšių chromosomų rinkinių skaičiaus padidėjimas. Allopoliploidija naudojama tarprūšinių hibridų (kopūstų-retų hibridų) nevaisingumui įveikti.
b) heteroploidija - tai chromosomų skaičiaus pokytis, kuris nėra haploidinio kartotinis (2n + 1 - trisomija, 2n-1 - monosomija). Chromosomų segregacijos pažeidimai mejozės metu lemia chromosomų skaičiaus pasikeitimą organizme. Taigi,
Dauno sindromas yra 21 chromosomos trisomija;
Shereshevsky-Turner sindromas - monosomija X chromosomoje: X0 moteriai;
Klinefelterio sindromas – lytinių chromosomų trisomija: papildoma X chromosoma vyrams – XXY).
Dėl heteroploidijos sutrinka normalus organizmo vystymasis, pakinta jo struktūra ir sumažėja gyvybingumas.
Kintamumas- gyvų organizmų gebėjimas įgyti naujų savybių ir savybių. Dėl kintamumo organizmai gali prisitaikyti prie besikeičiančių aplinkos sąlygų.
Yra du pagrindinės kintamumo formos: paveldimas ir nepaveldimas.
paveldimas, arba genotipinis, kintamumas- organizmo savybių pokyčiai dėl genotipo pasikeitimo. Jis savo ruožtu skirstomas į kombinacinį ir mutacinį. Kombinuotas kintamumas atsiranda dėl paveldimos medžiagos (genų ir chromosomų) rekombinacijos gametogenezės ir lytinio dauginimosi metu. Mutacijų kintamumas atsiranda dėl paveldimos medžiagos struktūros pokyčių.
nepaveldimas, arba fenotipinis, arba modifikacija, kintamumas- organizmo savybių pokyčiai, o ne dėl genotipo pasikeitimo.
Mutacijos
Mutacijos- tai nuolatiniai staigūs paveldimos medžiagos struktūros pokyčiai įvairiuose jos organizavimo lygiuose, lemiantys tam tikrų organizmo požymių pasikeitimą.
Sąvoką „mutacija“ į mokslą įvedė De Vries. Jis sukūrė mutacijų teorija, kurių pagrindinės nuostatos savo reikšmės neprarado iki šių dienų.
- Mutacijos atsiranda staiga, staigiai, be jokių perėjimų.
- Mutacijos yra paveldimos, t.y. nuolat perduodamas iš kartos į kartą.
- Mutacijos nesudaro ištisinių serijų, jos nėra sugrupuotos pagal vidutinį tipą (kaip ir modifikacijų kintamumas), tai yra kokybiniai pokyčiai.
- Mutacijos yra nekryptinės – mutuoti gali bet kuris lokusas, sukeldamas tiek smulkiųjų, tiek gyvybinių požymių pakitimus bet kuria kryptimi.
- Tos pačios mutacijos gali kartotis.
- Mutacijos yra individualios, tai yra, jos atsiranda atskiruose individuose.
Mutacijos procesas vadinamas mutagenezė, o aplinkos veiksniai, sukeliantys mutacijų atsiradimą, yra mutagenai.
Pagal ląstelių, kuriose įvyko mutacijos, tipą, jos išskiriamos: generacinės ir somatinės.
generacinės mutacijos atsiranda lytinėse ląstelėse, neturi įtakos šio organizmo savybėms, atsiranda tik kitoje kartoje.
Somatinės mutacijos atsiranda somatinėse ląstelėse, atsiranda tam tikrame organizme ir lytinio dauginimosi metu neperduodama palikuonims. Somatines mutacijas gali išgelbėti tik nelytinis dauginimasis (pirmiausia vegetatyvinis).
Pagal adaptacinę reikšmę yra: naudingos, kenksmingos (mirtinos, pusiau mirtinos) ir neutralios mutacijos. Naudinga- padidinti gyvybingumą mirtinas- sukelti mirtį pusiau mirtinas- sumažinti gyvybingumą neutralus– neturi įtakos asmenų gyvybingumui. Reikėtų pažymėti, kad viena ir ta pati mutacija tam tikromis sąlygomis gali būti naudinga, o kitomis – žalinga.
Pagal mutacijų pasireiškimo pobūdį gali būti dominuojantis ir recesyvinis. Jei dominuojanti mutacija yra žalinga, ji gali sukelti jos savininko mirtį ankstyvosiose ontogenezės stadijose. Recesyvinių mutacijų heterozigotuose neatsiranda, todėl jos ilgai išlieka populiacijoje „latentinės“ būsenos ir sudaro paveldimo kintamumo rezervą. Pasikeitus aplinkos sąlygoms, tokių mutacijų nešiotojai gali įgyti pranašumą kovoje už būvį.
Priklausomai nuo to, ar buvo nustatytas šią mutaciją sukėlęs mutagenas, ar ne, yra sukeltas ir spontaniškas mutacijų. Paprastai spontaniškos mutacijos atsiranda natūraliai, o sukeltos mutacijos sukeliamos dirbtinai.
Priklausomai nuo paveldimos medžiagos, kurioje įvyko mutacija, lygio, yra: genų, chromosomų ir genominės mutacijos.
Genų mutacijos
Genų mutacijos- genų struktūros pokyčiai. Kadangi genas yra DNR molekulės dalis, geno mutacija yra šios dalies nukleotidų sudėties pokytis. Genų mutacijos gali atsirasti dėl: 1) vieno ar kelių nukleotidų pakeitimo kitais; 2) nukleotidų įterpimas; 3) nukleotidų praradimas; 4) nukleotidų padvigubėjimas; 5) nukleotidų kaitos eilės pokyčiai. Dėl šių mutacijų pasikeičia polipeptidinės grandinės aminorūgščių sudėtis ir, atitinkamai, pasikeičia baltymo molekulės funkcinis aktyvumas. Dėl genų mutacijų atsiranda keli to paties geno aleliai.
Ligos, kurias sukelia genų mutacijos, vadinamos genų ligomis (fenilketonurija, pjautuvinė anemija, hemofilija ir kt.). Genų ligų paveldėjimas paklūsta Mendelio dėsniams.
Chromosomų mutacijos
Tai yra chromosomų struktūros pokyčiai. Pertvarkymai gali būti atliekami tiek toje pačioje chromosomoje – intrachromosominės mutacijos (delecija, inversija, dubliavimas, įterpimas), tiek tarp chromosomų – tarpchromosominės mutacijos (translokacija).
ištrynimas- chromosomos segmento praradimas (2); inversija- chromosomos segmento pasukimas 180° (4, 5); dubliavimas- tos pačios chromosomos dalies padvigubėjimas (3); įterpimas— sekcijos permutacija (6).
Chromosomų mutacijos: 1 - parachromosomos; 2 - ištrynimas; 3 - dubliavimas; 4, 5 - inversija; 6 - įterpimas.
Translokacija- vienos chromosomos dalies arba visos chromosomos perkėlimas į kitą chromosomą.
Chromosomų mutacijų sukeltos ligos klasifikuojamos kaip chromosomų ligos. Tokios ligos apima „katės verksmo“ sindromą (46, 5p -), Dauno sindromo translokacinį variantą (46, 21 t21 21) ir kt.
Genominė mutacija vadinamas chromosomų skaičiaus pokyčiu. Genominės mutacijos atsiranda dėl įprastos mitozės ar mejozės eigos sutrikimo.
haploidija- pilnų haploidinių chromosomų rinkinių skaičiaus sumažėjimas.
poliploidija- Padidėjęs pilnų haploidinių chromosomų rinkinių skaičius: triploidai (3 n), tetraploidai (4 n) ir kt.
heteroploidija (aneuploidija) – pakartotinis chromosomų skaičiaus padidėjimas arba sumažėjimas. Dažniausiai chromosomų skaičius sumažėja arba padidėja viena (rečiau dviem ar daugiau).
Labiausiai tikėtina heteroploidijos priežastis yra bet kurios homologinių chromosomų poros nesusijungimas vieno iš tėvų mejozės metu. Tokiu atveju vienoje iš gautų gametų yra viena mažiau chromosoma, o kitoje – daugiau. Tokių lytinių ląstelių susiliejimas su normalia haploidine gameta apvaisinimo metu lemia zigotos susidarymą su mažiau ar daugiau chromosomų, palyginti su šiai rūšiai būdingu diploidiniu rinkiniu: nullosomija (2n - 2), monosomija (2n - 1), trisomija (2n + 1), tetrasomija (2n+ 2) ir kt.
Žemiau pateiktos genetinės diagramos rodo, kad vaiko, sergančio Klinefelterio sindromu arba Turnerio-Šereševskio sindromu, gimimas gali būti paaiškintas tuo, kad motinos ar tėvo 1-osios mejozės anafazės metu lytinės chromosomos neatsiskiria.
1) Lytinių chromosomų neatskyrimas motinos mejozės metu
| R | ♀46,XX | × | ♂46, XY | ||
| Lytinių ląstelių tipai | 24.XX 24.0 | 23, X 23, Y | |||
| F | 47,XXX trisomija X chromosomoje |
47,XXY sindromas Klinefelteris |
45,X0 Turnerio sindromas Šereševskis |
45, Y0 mirtis zigotos |
|
2) Lytinių chromosomų neišsiskyrimas mejozės metu tėvui
| R | ♀46,XX | × | ♂46, XY |
| Lytinių ląstelių tipai | 23 X | 24, XY 22, 0 | |
| F | 47,XXY sindromas Klinefelteris |
45,X0 Turnerio sindromas Šereševskis |
Ligos, kurias sukelia genominės mutacijos, taip pat priklauso chromosomų ligų kategorijai. Jų paveldėjimas nepaklūsta Mendelio įstatymams. Be minėtų Klinefelterio ar Turnerio-Šereševskio sindromų, tokios ligos yra Dauno sindromas (47, +21), Edvardso (+18), Patau (47, +15).
poliplodija būdingas augalams. Augalininkystėje plačiai naudojama poliploidų gamyba.
Paveldimo kintamumo homologinės serijos dėsnis N.I. Vavilovas
„Genetiškai artimoms rūšims ir gentims būdingos panašios paveldimos kintamumo serijos su tokiu reguliarumu, kad žinant formų skaičių vienoje rūšyje, galima numatyti lygiagrečių formų aptikimą kitose rūšyse ir gentyse. Kuo artimesnės gentys ir rūšys genetiškai išsidėsčiusios bendroje sistemoje, tuo išsamesnis yra jų kintamumo serijos panašumas. Visoms augalų šeimoms paprastai būdingas tam tikras kintamumo ciklas, einantis per visas šeimą sudarančias gentis ir rūšis.
Šį dėsnį galima iliustruoti Bluegrass šeimos, kuriai priklauso kviečiai, rugiai, miežiai, avižos, soros ir kt., pavyzdžiu. Taigi juoda karieso spalva buvo nustatyta rugiuose, kviečiuose, miežiuose, kukurūzuose ir kituose augaluose, o pailgos formos – visose tirtose šeimos rūšyse. Paveldimo kintamumo homologinių eilučių dėsnis leido N.I. Vavilovą, kad surastų daugybę anksčiau nežinomų rugių formų, remiantis šių savybių buvimu kviečiuose. Tai apima: ausis ir be stulpų, raudonos, baltos, juodos ir violetinės spalvos grūdus, miltinius ir stiklakūnius grūdus ir kt.
| Paveldimas bruožų kitimas* | Rugiai | Kvieciai | Miežiai | avižos | Soros | Sorgas | Kukurūzai | Ryžiai | kviečių žolė | ||
| Kukurūzai | Dažymas | Juoda | + | + | + | — | — | + | + | + | + |
| violetinė | + | + | + | — | — | + | + | + | — | ||
| Forma | suapvalinti | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |
| pailgos | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ||
| Biol. ženklai | Gyvenimo būdas | Žieminiai augalai | + | + | + | + | + | ||||
| Pavasaris | + | + | + | + | + | + | + | + | |||
* Pastaba. Ženklas „+“ reiškia paveldimų formų, turinčių nurodytą požymį, buvimą.
Atidarykite N.I. Vavilovo dėsnis galioja ne tik augalams, bet ir gyvūnams. Taigi albinizmas randamas ne tik skirtingose žinduolių grupėse, bet ir paukščiuose bei kituose gyvūnuose. Žmonėms, galvijams, avims, šunims, paukščiams stebimas trumpapirštis, paukščiams – plunksnų trūkumas, žuvims – žvynų, žinduoliams – vilnos ir kt.
Paveldimo kintamumo homologinės serijos dėsnis turi didelę reikšmę veisimui, nes leidžia numatyti formų, kurios neaptinkamos konkrečioje rūšyje, bet būdingos artimai giminingoms rūšims, buvimą. Be to, norimą formą galima rasti gamtoje arba gauti dirbtinės mutagenezės būdu.
Dirbtinis mutacijų gavimas
Gamtoje spontaniška mutagenezė vyksta nuolat, tačiau spontaniškos mutacijos yra gana retas atvejis, pavyzdžiui, Drosofiloje susidaro baltų akių mutacija, kurios dažnis yra 1:100 000 gametų.
Veiksniai, kurių poveikis organizmui lemia mutacijų atsiradimą, vadinami mutagenai. Paprastai mutagenai skirstomi į tris grupes. Dirbtinai mutacijų gamybai naudojami fiziniai ir cheminiai mutagenai.
Sukelta mutagenezė yra labai svarbi, nes ji leidžia sukurti vertingą žaliavinę medžiagą veisimui, taip pat atskleidžia būdus, kaip sukurti priemones, apsaugančias žmones nuo mutageninių veiksnių poveikio.
Modifikacijos kintamumas
Modifikacijos kintamumas- tai organizmų savybių pokyčiai, atsirandantys ne dėl genotipo pokyčių ir atsirandantys veikiant aplinkos veiksniams. Buveinė vaidina svarbų vaidmenį formuojant organizmų savybes. Kiekvienas organizmas vystosi ir gyvena tam tikroje aplinkoje, patirdamas savo veiksnių veikimą, galintį pakeisti organizmų morfologines ir fiziologines savybes, t.y. jų fenotipas.
Požymių kintamumo veikiant aplinkos veiksniams pavyzdys yra skirtinga strėlės antgalio lapų forma: į vandenį panardinti lapai yra kaspino formos, vandens paviršiuje plūduriuojantys – apvalūs, o esantys į vandenį. oras yra rodyklės formos. Veikiami ultravioletinių spindulių, žmonės (jei jie nėra albinosai) įdega dėl melanino kaupimosi odoje, o skirtingų žmonių odos spalvos intensyvumas yra skirtingas.
Modifikacijos kintamumas pasižymi šiomis pagrindinėmis savybėmis: 1) nepaveldimumas; 2) pokyčių grupinis pobūdis (tos pačios rūšies individai, patekę į tokias pačias sąlygas, įgyja panašių savybių); 3) aplinkos veiksnio veikimo pokyčių atitikimas; 4) kintamumo ribų priklausomybė nuo genotipo.
Nepaisant to, kad veikiant aplinkos sąlygoms ženklai gali keistis, šis kintamumas nėra neribotas. Tai paaiškinama tuo, kad genotipas apibrėžia konkrečias ribas, per kurias gali pasikeisti požymis. Požymio kitimo laipsnis arba modifikacijos kintamumo ribos vadinamas reakcijos greitis. Reakcijos greitis išreiškiamas organizmų fenotipų visuma, kuri susidaro tam tikro genotipo pagrindu veikiant įvairiems aplinkos veiksniams. Paprastai kiekybiniai požymiai (augalo aukštis, derlingumas, lapų dydis, karvės primilžis, vištų kiaušinių gamyba) turi didesnį reakcijos greitį, tai yra, gali labai skirtis nei kokybiniai požymiai (vilnos spalva, pieno riebumas, žiedų struktūra, kraujo grupė). Reakcijos greičio žinojimas yra labai svarbus žemės ūkio praktikai.
Daugelio augalų, gyvūnų ir žmonių bruožų modifikavimo kintamumas vyksta pagal bendrus modelius. Šie modeliai atskleidžiami remiantis bruožo pasireiškimo individų grupėje analize ( n). Tiriamo požymio raiškos laipsnis tarp imties narių yra skirtingas. Kiekviena konkreti tiriamo požymio reikšmė vadinama variantas ir žymimas raide v. Atskirų variantų atsiradimo dažnis nurodomas raide p. Tiriant požymio kintamumą imties populiacijoje, sudaroma variacijų serija, kurioje individai išdėstomi tiriamo požymio rodiklio didėjimo tvarka.
Pavyzdžiui, jei paimtume 100 kviečių varpų ( n= 100), suskaičiuokite spygliuočių skaičių ausyje ( v) ir smaigalių skaičius su nurodytu skaičiumi, tada variacijų serija atrodys taip.
| Parinktis ( v) | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| Pasireiškimo dažnis ( p) | 2 | 7 | 22 | 32 | 24 | 8 | 5 |
Remiantis variacijų serijomis, variacijos kreivė- grafinis kiekvienos parinkties pasireiškimo dažnio rodymas.
Vidutinė bruožo reikšmė pasitaiko dažniau, o nuo jos gerokai besiskiriantys variantai – rečiau. Tai vadinama "normalus skirstinys". Kreivė grafike dažniausiai yra simetriška.
Vidutinė funkcijos vertė apskaičiuojama pagal formulę:
kur M- vidutinė ženklo reikšmė; ∑( v
Pateikite dvi chromosomų mutacijų grupes. Kokie pažeidimai juose išskiriami?
Chromosomų mutacijos (kitaip vadinamos chromosomų persitvarkymu) vienaip ar kitaip pažeidžia chromosomų struktūrą. Jie gali būti tiek intrachromosominiai, kai pokyčiai įvyksta chromosomoje (praradimas, ištrynimas, inversija, dubliavimas, įterpimas), tiek tarpchromosominiai, kuriuose vyksta pokyčiai, atitinkamai, tarp skirtingų chromosomų (translokacija).
1. Loss – galinės dalies praradimas chromosoma.
2. Ištrynimas – tarpinės vietos praradimas.
3. Inversija – vienos iš chromosomos skyrių pasukimas 180°.
4. Dubliavimas – konkrečios srities padvigubinimas.
5. Įterpimas – vietos praradimas ir perkėlimas į kitą vienos chromosomos vietą.
6. Translokacija – vienos chromosomos atkarpos vietos pakeitimas ar net visiškas chromosomos perkėlimas į kitą nehomologinę chromosomą.
Chromosomų mutacijos yra pagrindinės chromosomų ligos, tokios kaip Dauno sindromo translokacijos variantas, katės verksmo sindromas ir kt.
Kas sukelia genomo mutacijas? Kas juos sukelia?
Genominę mutaciją sukelia chromosomų skaičiaus pasikeitimas. Šio tipo mutacijos yra normalios mitozės ar mejozės eigos nesėkmės pasekmė.
Įvardykite tris pagrindinius genominių mutacijų tipus.
haploidija- pilnų haploidinių chromosomų rinkinių skaičiaus sumažėjimas. Pavyzdžiui, atskiri diploidiniai augalai gali virsti haploidiniais: tai pasireiškia audinių vystymosi vėlavimu.
poliploidija(euploidija) – daugkartinis pilnų haploidinių chromosomų rinkinių skaičiaus padidėjimas: triploidai (3n), tetraploidai (4n) ir tt Tokią mutaciją tyčia sukelia selekcininkai, apdorodami augalus cheminėmis medžiagomis ar radioaktyvia spinduliuote. Gyvūnams poliploidija pasireiškia labai retais atvejais. Bandymai dirbtinai sukelti gyvūnų poliploidiją baigėsi jų mirtimi.
heteroploidija
(aneuploidija) – chromosomų skaičiaus padidėjimas arba sumažėjimas ne karto, dažniausiai viena chromosoma, rečiau dviem ar daugiau.
Labiausiai tikėtina priežastis – vieno iš homologinių chromosomų poros tėvų mejozės nedisjunkcija. Dėl to vienai iš susiformavusių gametų trūksta vienos chromosomos, o antroje – daugiau nei viena chromosoma. „Neteisingų“ lytinių ląstelių susiliejimas su „teisinga“ haploidine gameta apvaisinimo metu sukels zigotos susidarymą su sutrikusiu chromosomų skaičiumi viena ar kita kryptimi, palyginti su diploidiniu rinkiniu.
Genetinės schemos rodo, kad vaiko, turinčio Klinefelterio sindromą arba Shereshevsky-Turnerio sindromą, gimimą galima paaiškinti tuo, kad vieno iš tėvų 1-osios mejozės anafazės metu lytinių chromosomų išsiskyrimo nebuvo.
Kaip vadinamos chromosomų ir genominių mutacijų sukeltos ligos?
Ligos, kurias sukelia genominės mutacijos, taip pat priskiriamos chromosominėms. Jų paveldėjimas neatitinka Mendelio atrastų dėsnių. Be Klinefelterio ar Šereševskio-Turnerio sindromų, tokios ligos apima Dauno sindromą (47, +21), Edvardso (47, +18), Patau (47, +15) sindromus.
Kokie yra du poliploidijos tipai? Kodėl?
Poliploidija skirstoma į alopoliploidiją ir autopoliploidiją. Autopoliploiduose padidėja tas pats chromosomų rinkinys – šis reiškinys pastebimas daugumoje kultūrinių augalų. Norint gauti alopoliploidus, pirmiausia sukryžminamos dvi skirtingos rūšys, pavyzdžiui, kopūstai su ridikėliais, tada gautas hibridas kapredka daromas poliploidas.
Ar norite puikiai išlaikyti egzaminą? Paspauskite čia -Genominės mutacijos yra genomo – haploidinio chromosomų rinkinio – pokyčiai. Tarp genominių mutacijų išskiriamos kelios atmainos.
Robertsono persitvarkymai – chromosomų susiliejimas ir atskyrimas centromeroje. Jie pavadinti V. Robertsono vardu, kuris pasiūlė savo hipotezę apie tokių mutacijų mechanizmą. Centrinės sintezės („Robertsono translokacijos“) yra dviejų nehomologinių akrocentrinių chromosomų susiliejimas, kad susidarytų viena submetacentrinė chromosoma. Pasidalijimo metu, priešingai, viena submetacentrinė chromosoma yra padalinta į dvi akrocentrines chromosomas. Tokiu atveju turi susidaryti nauja centromera, antraip mitozės metu bus prarasta chromosoma be centromero.
Robertsono persitvarkymas lemia kariotipo chromosomų skaičiaus pasikeitimą, nedarant įtakos bendram genetinės medžiagos kiekiui ląstelėje. Gamtoje yra abu pertvarkymų variantai, tačiau Robertsono translokacijos yra daug dažnesnės. Jie yra vienas iš pagrindinių kariotipo evoliucijos kelių.
Aneuploidija yra chromosomų skaičiaus pokytis, kuris nėra haploidinio rinkinio kartotinis. Paprastai tai reiškia 1–2 diploidinio rinkinio chromosomų pridėjimą arba praradimą. Gyvūnams aneuploidija paprastai sukelia sunkias anomalijas arba mirtį. Tačiau augaluose trisomija (3 homologinių chromosomų buvimas) gali būti genetinės įvairovės veiksnys. Aneuploidijos priežastis yra chromosomų nesusijungimas mejozės metu ir nesubalansuotų lytinių ląstelių susidarymas.
Dauno sindromas (DS) yra viena iš labai riboto skaičiaus paveldimų ligų, kurios fenotipas gerai žinomas net ne specialistams. Jos „garsumas“ yra dėl to, kad, pirma, sergamumas cukriniu diabetu yra gana didelis, antra, šios ligos fenotipas yra lengvai atpažįstamas: cukriniu diabetu sergantiems pacientams būdingi būdingi išoriniai bruožai, veido išraiška ir protinis atsilikimas.
Pirmieji klinikiniai ir moksliniai DM aprašymai pasirodė praėjusio šimtmečio viduryje, o tikslų jo apibrėžimą 1866 metais pateikė J. Downas, aprašęs keletą tokių pacientų. Hipotezės, kad DM yra genetiškai kontroliuojamos, buvo suformuluotos XX amžiaus pradžioje. Iki 1930-ųjų buvo manoma, kad ši liga išsivysto dėl chromosomų aberacijų (chromosomų rinkinio struktūrinių anomalijų), kurių priežastis yra jų nesiskyrimas mejozės metu. 1959 metais buvo nustatyta, kad DM sukelia 21 chromosomos trisomija, t.y. trijų, o ne dviejų, kaip įprasta, chromosomų buvimas ląstelėse. Šiandien žinoma, kad maždaug 1 iš 600 naujagimių yra šios anomalijos nešiotojas. Be to, dabartiniais skaičiavimais, maždaug 1 iš 150 apvaisintų žmogaus kiaušinėlių yra 21 trisomijos nešiotojas (dauguma trisomija sergančių kiaušinėlių miršta). Pacientai, sergantys DM, sudaro apie 25% visų protiškai atsilikusių žmonių ir sudaro didžiausią etiologiškai homogenišką protiškai atsilikusių žmonių grupę.
Genetinis DM mechanizmas yra chromosomų aberacijų reiškinio iliustracija. Jie jau buvo aptarti skyriuje. I. Trumpai pakartokime, kas ten buvo pasakyta. Formuojantis lytinėms ląstelėms – gametoms – dalijasi visos 23 poros chromosomų, ir kiekviena gameta tampa vienos chromosomos nešėja iš kiekvienos poros. Kai spermatozoidas apvaisina kiaušialąstę, atkuriamos chromosomų poros – kiekvienoje poroje viena chromosoma ateina iš motinos, kita – iš tėvo. Nepaisant sklandaus gametų formavimosi proceso, jame atsiranda klaidų, o tada pažeidžiamas chromosomų porų atskyrimas – atsiranda gameta, kurioje yra ne viena chromosoma, o jų pora. Šis pažeidimas vadinamas chromosomų nesujungimas. Kai tokia gameta apvaisinimo metu susilieja su normalia gameta, susidaro ląstelė su trimis identiškomis chromosomomis; panašus reiškinys vadinamas trisomija. Chromosomų nesujungimas yra pagrindinė savaiminių abortų priežastis per pirmąsias kelias vaisiaus gyvenimo savaites. Tačiau yra tikimybė, kad embrionas su nenormaliu chromosomų rinkiniu toliau vystysis.
Tiksli nesutapimo priežastis nežinoma. Patikima trisomijos-21 koreliacija yra motinos amžius: tyrimų duomenimis, 56% vyresnių nei 35 metų motinų vaisius pasirodo esąs trisomijos-21 nešiotojas, o tokiais atvejais renkasi maždaug 90% diagnozuotų moterų. dirbtinai nutraukti nėštumą. Kadangi DM atsiranda „iš naujo“ kiekvienoje kartoje (nedisjunkcija yra vienas įvykis, kurio tikimybė didėja su motinos amžiumi), todėl DM negali būti laikoma paveldima liga.
Genominės mutacijos yra mutacijos, dėl kurių pridedama arba prarandama viena, kelios arba visas haploidinis chromosomų rinkinys. Įvairių tipų genominės mutacijos vadinamos heteroploidija ir poliploidija.
Genominės mutacijos yra susijusios su chromosomų skaičiaus pasikeitimu. Pavyzdžiui, augaluose dažnai aptinkamas poliploidijos reiškinys – daugkartinis chromosomų skaičiaus pasikeitimas. Poliploidiniuose organizmuose haploidinis chromosomų rinkinys n ląstelėse kartojasi ne 2, kaip diploiduose, o daug didesnį skaičių kartų 3n, 4n, 5n ir iki 12n. Poliploidija yra hodamitozės ar mejozės pažeidimo pasekmė: sunaikinus dalijimosi veleną, pasikartojančios chromosomos neišsiskiria, o lieka nedalomos ląstelės viduje. Rezultatas yra gametos su 2n chromosomomis. Kai tokia gameta susilieja su normalia n, palikuonys turės trigubą chromosomų rinkinį. Jei genominė mutacija įvyksta ne lytinėse, o somatinėse ląstelėse, tai organizme atsiranda poliploidinės ląstelių linijos klonai. Dažnai šių ląstelių dalijimosi greitis lenkia normalių 2n diploidinių ląstelių dalijimosi greitį. Šiuo atveju greitai besiskirianti poliploidinių ląstelių linija sudaro piktybinį naviką. Jei jis nepašalinamas ar sunaikinamas, dėl greito dalijimosi poliploidinės ląstelės išstums normalias. Taip išsivysto daugybė vėžio formų. Mitozinio veleno sunaikinimą gali sukelti radiacija, daugelio cheminių medžiagų – mutagenų – veikimas.
Genominės mutacijos gyvūnų ir augalų pasaulyje yra įvairios, tačiau žmonėms buvo aptiktos tik 3 genominių mutacijų rūšys: tetraploidija, triploidija ir aneuploidija. Kuriame
iš visų aneuploidijos variantų randama tik trisomija autosomoms, polisomija lytinėms trijų, tetra ir pentasomijų chromosomoms, o iš monosomijos randama tik monosomija-X
42. Chromosomų aberacijų mutacijos ir jų klasifikacija. Atsiradimo priežastys ir mechanizmai
Chromosomų mutacijų vaidmuo vystant patologiją žmonėms ir vaidmuo evoliucijos procese.
Chromosomų mutacijos
aberacijos, persitvarkymai – chromosomų pjūvių padėties pokyčiai; sukelti chromosomų dydžio ir formos pokyčius. Šiuose pakitimuose gali dalyvauti ir vienos chromosomos dalys, ir skirtingų, nehomologinių chromosomų dalys, todėl chromosomų persitvarkymo mutacijos skirstomos į vidines ir tarpchromosomines.
A. Intrachromosominės mutacijos
1. Chromosomų dubliacijos – chromosomos dalies padvigubėjimas.
2. Chromosomų delecijos – bet kurios vietos chromosomos praradimas.
Chromosomų inversijos - chromosomos lūžis, nuplėštą skyrių pasukantis 180 ° ir įterpiant į pradinę vietą.
B. Tarpchromosominės mutacijos
1. Translokacija – vietų apsikeitimas tarp nehomologinių chromosomų esant mejozei.
2. Transpozicija – chromosomos dalies įtraukimas į kitą, nehomologinę chromosomą be tarpusavio mainų.
48. Genų mutacijos ir jų klasifikacija. Genų mutacijų priežastys ir mechanizmai. Mouton. Genų mutacijų pasekmės.
Genų arba taškinės mutacijos yra susijusios su nukleotidų sudėties arba sekos pasikeitimu DNR segmente – gene. Nukleotidas geno viduje gali būti pakeistas kitu arba prarastas, gali būti įterptas papildomas nukleotidas ir pan. Genų mutacijos gali lemti tai, kad mutantinis genas arba nustoja veikti ir tada nesusidaro atitinkama iRNR ir baltymas, arba susintetinamas pakitusių savybių baltymas, dėl kurio pasikeičia individo fenotipinės savybės. Dėl genų mutacijų susidaro nauji aleliai, kurie turi didelę evoliucinę reikšmę.
Dėl genų mutacijų, vieno ar kelių nukleotidų pakeitimų, delecijų ir intarpų, vyksta įvairių geno dalių translokacijos, dubliavimasis ir inversijos. Jei mutacija pakeičia vieną nukleotidą, tai vadinama taškine mutacija. Taškinės mutacijos su baziniais pakaitalais skirstomos į dvi klases: purino-purino arba pirimidino-pirimidino perėjimus ir purino-pirimidino transversijas arba atvirkščiai. Dėl genetinio kodo išsigimimo gali būti trys taškinių mutacijų genetinės pasekmės: kodono reikšmės išsaugojimas, sinonimas nukleotido pakeitimas, kodono reikšmės pasikeitimas, dėl kurio pakeičiama amino. rūgštis atitinkamoje polipeptidinės grandinės vietoje, missense mutacija arba beprasmio kodono susidarymas su priešlaikiniu nonsense mutacijos nutraukimu. Genetiniame kode yra trys beprasmiai kodonai: gintaras – UAG, ochra – UAA ir opalas – UGA. Pagal tai taip pat vadinamos mutacijos, dėl kurių susidaro beprasmiai trynukai, pavyzdžiui, gintaro mutacija.
MUTON, elementarus mutacijos vienetas, ty mažiausia genetikos dalis. medžiaga, pokytis to-rogo reiškia mutaciją, užfiksuotą fenotipiškai ir sukeliančią disfunkciją. - l. genas. 1957 m. S. Benzerio pasiūlytas terminas M. nebenaudojamas, nes buvo nustatyta, kad mutacijos vienetas yra nukleotidų pora dvigrandėje DNR molekulėje arba vienas nukleotidas, jei genetinis. kūno medžiagą vaizduoja viengrandė DNR molekulė, kai kurie bakteriofagai arba RNR URNR turintys virusai.
51. Populiacijos genetika. Gyventojų statistinis metodas tiriant žmogaus paveldimumą Hardy-Weibergo dėsnis.
Populiacinė genetika – genetikos šaka, tirianti alelių dažnių pasiskirstymą ir jų kitimą veikiant evoliucijos varomųjų jėgų: mutagenezės, natūralios atrankos, genetinio dreifo ir migracijos proceso. Taip pat atsižvelgiama į subpopuliacijų struktūras ir gyventojų erdvinę struktūrą. Populiacijos genetika bando paaiškinti adaptaciją ir specializaciją ir yra vienas pagrindinių sintetinės evoliucijos teorijos komponentų. Populiacijos genetikos formavimuisi didžiausią įtaką turėjo: Sewell Wright, John Haldane, Ronald Fisher, Sergejus Sergejevičius Četverikovas; pagrindinius modelius, lemiančius alelių dažnį populiacijose, suformulavo Godfrey Hardy ir Wilhelmas Weinbergas.
Populiacinis-statistinis metodas žmogaus genams tirti.
Šis metodas naudojamas tiriant žmonių populiacijų ar atskirų šeimų genetinę struktūrą. Tai leidžia nustatyti atskirų genų dažnį populiacijose. Populiacijos metodas leidžia ištirti žmonių populiacijų genetinę struktūrą, atskleisti ryšį tarp atskirų populiacijų, taip pat nušviečia žmogaus paplitimo po planetą istoriją. Metodas plačiai taikomas klinikinėje genetikoje, nes intrašeiminė sergamumo analizė yra neatsiejama nuo paveldimos patologijos tyrimo tiek šalyse, kuriose yra daug gyventojų, ir gana izoliuotose gyventojų grupėse.
Šiuo atžvilgiu visi genai yra suskirstyti į šias 2 grupes:
turintys universalų paskirstymą.
aptinkamas lokaliai, daugiausia griežtai apibrėžtose vietovėse.
Metodo esmė – variacijų statistikos metodais tirti genų ir genotipų dažnius įvairiose populiacijos grupėse, kurie suteikia reikiamą informaciją apie žmogaus heterozigotiškumo dažnumą ir polimorfizmo laipsnį. Visų pirma, heterozigotinėje būsenoje populiacijose yra daug recesyvinių alelių, kurie sukelia įvairių
paveldimos ligos, kurių dažnis priklauso nuo recesyvinio geno koncentracijos populiacijoje ir gerokai padaugėja su glaudžiai susijusiomis santuokomis. Mutacijos gali būti perduodamos palikuonims per daugelį kartų, todėl atsiranda genetinis heterogeniškumas, kuris yra populiacijos polimorfizmo pagrindas.
Pagal 1980 m. Hardy-Weinbergo dėsnį, populiacija išlaiko pastovų genotipo dažnių santykį iš kartos į kartą, jei jokie veiksniai nepažeidžia šios pusiausvyros.
2pq + q? = 1
Kur yra p? - vieno iš alelių homozigotų dalis; p yra šio alelio dažnis; q? - alternatyvaus alelio homozigotų proporcija; q yra atitinkamo alelio dažnis; 2pq – heterozigotų dalis.
Didžioji dauguma recesyvinių alelių populiacijoje yra latentinėje heterozigotinėje būsenoje. Taigi albinosai gimsta 1:20 000 dažniu, tačiau vienas iš 70 Europos šalių gyventojų yra heterozigotinis šiam aleliui.
Jei genas yra lytinėje chromosomoje, tada stebimas kitoks vaizdas: vyrams homozigotinių recesyvų dažnis yra gana didelis. Taigi maskvėnų populiacijoje 1930 m. Buvo 7% daltonikų vyrų ir 0,5% homozigotinių recesyvinių daltonikų moterų.
Buvo atlikti labai įdomūs kraujo grupių tyrimai žmonių populiacijose. Yra prielaida, kad jų paplitimui įvairiose pasaulio vietose įtakos turėjo maro ir raupų epidemijos. Mažiausiai marui atsparūs buvo I kraujo grupės 00 žmonės; priešingai, raupų virusu dažniausiai užsikrečia II AA, A0 grupės nešiotojai. Maras ypač siautėjo tokiose šalyse kaip Indija, Mongolija, Kinija, Egiptas, todėl 0 alelis buvo „sunaikintas“ dėl padidėjusio I kraujo grupės žmonių mirtingumo nuo maro. Raupų epidemijos apėmė daugiausia Indiją, Arabiją, atogrąžų Afriką, o atvykus europiečiams – ir Ameriką.
Maliarija sergančiose šalyse, kaip jau žinote, Viduržemio jūroje, Afrikoje, yra didelis geno, sukeliančio pjautuvinių ląstelių anemiją, dažnis.
Yra įrodymų, kad Rh neigiamas yra rečiau paplitęs populiacijose, gyvenančiose didelio įvairių infekcinių ligų, įskaitant maliariją, paplitimo sąlygomis. Populiacijose, gyvenančiose aukštumose ir kitose vietovėse, kur infekcijos yra retos, yra padidėjęs Rh neigiamų žmonių procentas.
52 Žmogaus medicininė genetika. Paveldimų ir nepaveldimų žmogaus ligų samprata. Medicininės genetinės konsultacijos. Diagnostikos metodai.
Žmogaus medicininė genetika – medicinos sritis, mokslas, tiriantis įvairių žmonių populiacijų paveldimumo ir kintamumo reiškinius, normalių ir patologinių požymių pasireiškimo ir vystymosi ypatumus, ligų priklausomybę nuo genetinio polinkio ir aplinkos sąlygų. Medaus užduotis genetika – tai paveldimų ligų nustatymas, tyrimas, profilaktika ir gydymas, būdų, kaip užkirsti kelią neigiamų aplinkos veiksnių poveikiui žmogaus paveldimumui, kūrimas.
Paveldimas kintamumas atsiranda dėl įvairių tipų mutacijų ir jų derinių vėlesnių kryžminimo metu. Kiekvienoje pakankamai ilgai per kelias esamos individų populiacijos kartas spontaniškai ir nekreipiant dėmesio atsiranda įvairios mutacijos, kurios vėliau daugiau ar mažiau atsitiktinai susijungia su skirtingomis populiacijoje jau egzistuojančiomis paveldimomis savybėmis.
Visa individualių skirtumų įvairovė grindžiama paveldimu kintamumu, kuris apima: tiek ryškius kokybinius skirtumus, nesusijusius vienas su kitu pereinamomis formomis, tiek grynai kiekybinius skirtumus, sudarančius ištisines eilutes, kuriose artimi serijos nariai gali skirtis vienas nuo kito kaip. mažai, kiek norisi; b tiek atskirų požymių ir savybių pokyčiai, tiek tarpusavyje susiję daugelio požymių pokyčiai; kaip pokyčiai, turintys adaptacinę vertę, taip pat pokyčiai, kurie yra „abejingi“ ar net mažina jų nešėjų gyvybingumą. Visi šie paveldimų pokyčių tipai sudaro evoliucijos proceso medžiagą. Individualioje organizmo raidoje paveldimų savybių ir savybių pasireiškimą visada lemia ne tik pagrindiniai genai, atsakingi už šiuos požymius ir savybes, bet ir jų sąveika su daugeliu kitų genų, sudarančių individo genotipą, pvz. taip pat aplinkos sąlygas, kuriomis vystosi organizmas.
Nepaveldimo kintamumo sąvoka apima tuos bruožų ir savybių pokyčius, kuriuos individams ar tam tikroms asmenų grupėms sukelia išorinių veiksnių įtaka – mityba, temperatūra, šviesa, drėgmė ir kt. Tokie nepaveldimi jų modifikacijos požymiai. konkretūs pasireiškimai kiekvienam individui nėra paveldimi, jie vystosi paskesnių kartų asmenims tik tomis sąlygomis, kuriomis jie atsirado. Toks kintamumas dar vadinamas modifikavimu. Pavyzdžiui, daugelio vabzdžių spalva žemoje temperatūroje tamsėja, o aukštoje – pašviesėja; tačiau jų palikuonys bus spalvoti nepriklausomai nuo tėvų spalvos, pagal temperatūrą, kurioje jie patys vystėsi. Yra ir kita nepaveldimo kintamumo forma – vadinamosios ilgalaikės modifikacijos, kurios dažnai aptinkamos vienaląsčiuose organizmuose, tačiau retkarčiais pastebimos ir daugialąsčiuose organizmuose. Jie atsiranda veikiant išoriniams poveikiams, pavyzdžiui, temperatūrai ar cheminėms medžiagoms, ir išreiškiami kokybiniais arba kiekybiniais nukrypimais nuo pradinės formos, paprastai palaipsniui išnyksta vėliau dauginant. Jie yra
matyt, pagrįsta santykinai stabilių citoplazminių struktūrų pokyčiais. Nepaveldimų pakitimų ribas lemia genotipo reakcijos į aplinkos sąlygas norma.
Medicininis genetinis konsultavimas yra viena iš specializuotos pagalbos gyventojams rūšių, kurios tikslas visų pirma yra užkirsti kelią paveldima patologija turinčių vaikų atsiradimui šeimoje. Tuo tikslu sudaroma prognozė, kad konkrečioje šeimoje gims paveldima liga sergantis vaikas, tėvams paaiškinama šio įvykio tikimybė ir padedama apsispręsti. Esant didelei sergančio vaiko gimimo tikimybei, tėvams patariama arba susilaikyti nuo gimdymo, arba atlikti prenatalinę diagnostiką, jei tai įmanoma su tokio tipo patologija.
53. Monogeninės, chromosominės ir daugiafaktorinės žmogaus ligos, jų atsiradimo ir pasireiškimo mechanizmai.
Monogenines ligas, turinčias paveldimą polinkį, taip pat lemia vienas mutantas genas, tačiau jų pasireiškimui būtinas privalomas specifinio aplinkos veiksnio veikimas, kuris gali būti laikomas specifiniu šios ligos atžvilgiu. Šių ligų palyginti nedaug, jos paveldimos pagal Mendelio dėsnius, jų profilaktika ir gydymas pakankamai išvystyti ir efektyvūs. Atsižvelgiant į svarbų aplinkos veiksnių vaidmenį šioms ligoms pasireiškus, jos turėtų būti laikomos paveldimomis patologinėmis reakcijomis į išorinių veiksnių poveikį. Tai gali būti iškreiptas atsakas į farmakologinius vaistus sulfonamidus, primakiną ir kt., į atmosferos taršą, policiklinius angliavandenilius, maisto medžiagas ir priedus laktozę, šokoladą, alkoholį, fizinį šaltį, ultravioletinius spindulius ir biologines vakcinas, alergenų veiksnius.
Genų patologijų priežastys
Daugumą genų patologijų sukelia mutacijos struktūriniuose genuose, kurie savo funkciją atlieka per polipeptidų – baltymų sintezę. Bet kokia geno mutacija lemia baltymo struktūros ar kiekio pasikeitimą.
Bet kurios genų ligos atsiradimas yra susijęs su pirminiu mutantinio alelio poveikiu.
Pagrindinė genų ligų schema apima daugybę nuorodų:
mutantinis alelis > pakitęs pirminis produktas > biocheminių procesų grandinė ląstelėje > organai > organizmas
Dėl genų mutacijos molekuliniu lygiu galimos šios parinktys:
nenormali baltymų sintezė
geno produkto perprodukcija
pirminio produkto gamybos trūkumas
sumažinto kiekio įprasto pirminio produkto gamyba.
Nesibaigiant molekuliniu lygmeniu pirminėse grandyse, genų ligų patogenezė tęsiasi ląstelių lygmeniu. Sergant įvairiomis ligomis, mutanto geno veikimo taikymo taškas gali būti tiek atskiros ląstelių struktūros – lizosomos, membranos, mitochondrijos, peroksisomos, tiek žmogaus organai.
Genų ligų klinikinės apraiškos, jų vystymosi sunkumas ir greitis priklauso nuo organizmo genotipo ypatybių, ligonio amžiaus, aplinkos sąlygų, mitybos, vėsinimo, streso, pervargimo ir kitų veiksnių.
Genų, kaip ir apskritai visų paveldimų ligų, ypatybė yra jų nevienalytiškumas. Tai reiškia, kad tas pats fenotipinis ligos pasireiškimas gali atsirasti dėl skirtingų genų mutacijų arba skirtingų to paties geno mutacijų. Pirmą kartą paveldimų ligų nevienalytiškumą S. N. Davidenkovas nustatė 1934 m.
Bendras genų ligų dažnis populiacijoje yra 1-2 proc. Paprastai genų ligų dažnis laikomas dideliu, jei jis pasireiškia 1 atveju 10 000 naujagimių, vidutiniu - 1 iš 10 000 - 40 000, o tada - mažu.
Monogeninės genų ligų formos paveldimos pagal G. Mendelio dėsnius. Pagal paveldėjimo tipą jie skirstomi į autosominius dominuojančius, autosominius recesyvinius ir susietus su X arba Y chromosomomis.
klasifikacija
Žmonių genetinės ligos apima daugybę medžiagų apykaitos ligų. Jie gali būti susiję su sutrikusia angliavandenių, lipidų, steroidų, purinų ir pirimidinų, bilirubino, metalų ir kt. metabolizmu. Vis dar nėra vieningos paveldimų medžiagų apykaitos ligų klasifikacijos.
Aminorūgščių metabolizmo ligos
Didžiausia paveldimų medžiagų apykaitos ligų grupė. Beveik visi jie yra paveldimi autosominiu recesyviniu būdu. Ligų priežastis – vieno ar kito fermento, atsakingo už aminorūgščių sintezę, trūkumas. Jie apima:
fenilketonurija - fenilalanino pavertimo tirozinu pažeidimas dėl staigaus fenilalanino hidroksilazės aktyvumo sumažėjimo
alkaptonurija - tirozino metabolizmo pažeidimas dėl sumažėjusio homogentizinazės fermento aktyvumo ir homotentizino rūgšties kaupimosi organizmo audiniuose
okulokutaninis albinizmas – dėl tirozinazės fermento sintezės stokos.
Angliavandenių apykaitos sutrikimai
galaktozemija - fermento galaktozės-1-fosfato-uridiltransferazės nebuvimas ir galaktozės kaupimasis kraujyje
glikogeno liga - glikogeno sintezės ir skilimo pažeidimas.
Ligos, susijusios su lipidų apykaitos sutrikimu
Niemann-Pick liga - sumažėjęs fermento sfingomielinazės aktyvumas, nervų ląstelių degeneracija ir nervų sistemos sutrikimas
Gošė liga yra cerebrozidų kaupimasis nervų ir retikuloendotelinės sistemos ląstelėse dėl fermento gliukocerebrozidazės trūkumo.
Paveldimos purino ir pirimidino apykaitos ligos
podagra
Lesch-Nyhan sindromas.
Jungiamojo audinio medžiagų apykaitos sutrikimų ligos
Marfano sindromas
pirštai“, arachnodaktilija – jungiamojo audinio pažeidimas dėl geno, atsakingo už fibrilino sintezę, mutacijos.
Mukopolisacharidozės yra jungiamojo audinio ligų, susijusių su rūgščių glikozaminoglikanų metabolizmo sutrikimu, grupė.
Fibrodisplazija yra jungiamojo audinio liga, susijusi su jos progresuojančiu osifikavimu dėl ACVR1 geno mutacijos.
Paveldimi cirkuliuojančių baltymų sutrikimai
hemoglobinopatija - paveldimi hemoglobino sintezės sutrikimai. Išskiriamos jų kiekybinės struktūrinės ir kokybinės formos. Pirmiesiems būdingas pirminės hemoglobino baltymų struktūros pasikeitimas, dėl kurio gali pablogėti pjautuvinių ląstelių anemijos stabilumas ir funkcija. Esant kokybinėms formoms, hemoglobino struktūra išlieka normali, sumažėja tik talasemijos globino grandinių sintezės greitis.
Paveldimos metalų apykaitos ligos
Konovalovo-Wilsono liga ir kt.
Malabsorbcijos sindromai virškinimo trakte
cistinė fibrozė
laktozės netoleravimas ir kt.
Chromosomų ligos apima ligas, kurias sukelia genominės mutacijos arba atskirų chromosomų struktūriniai pokyčiai. Chromosomų ligos atsiranda dėl vieno iš tėvų lytinių ląstelių mutacijų. Iš kartos į kartą jų perduodama ne daugiau kaip 3-5 proc. Chromosomų anomalijos sukelia maždaug 50 % savaiminių abortų ir 7 % visų negyvagimių.
Visos chromosomų ligos paprastai skirstomos į dvi grupes: chromosomų skaičiaus anomalijas ir chromosomų struktūros pažeidimus.
Chromosomų skaičiaus anomalijos
Ligos, kurias sukelia nelytinių chromosomų autosomų skaičiaus pažeidimas
Dauno sindromas – trisomija 21 chromosomoje, požymiai: demencija, augimo sulėtėjimas, būdinga išvaizda, dermatoglifų pokyčiai
Patau sindromas - trisomija 13 chromosomoje, kuriai būdingi daugybiniai apsigimimai, idiotizmas, dažnai - polidaktilija, lytinių organų struktūros pažeidimai, kurtumas; beveik visi ligoniai neišgyvena iki vienerių metų
Edvardso sindromas - trisomija 18-oje chromosomoje, apatinis žandikaulis ir burnos anga yra maža, voko plyšiai siauri ir trumpi, auskarai deformuoti; 60% vaikų miršta nesulaukę 3 mėnesių amžiaus, tik 10% gyvena iki metų, pagrindinė priežastis – kvėpavimo sustojimas ir širdies veiklos sutrikimas.
Ligos, susijusios su lytinių chromosomų skaičiaus pažeidimu
Shereshevsky-Turner sindromas - vienos X chromosomos nebuvimas moterims 45 XO dėl lytinių chromosomų skirtumų pažeidimo; požymiai yra žemas ūgis, seksualinis infantilumas ir nevaisingumas, įvairūs somatiniai mikrognatijos sutrikimai, trumpas kaklas ir kt.
polisomija X chromosomoje - apima trisomiją kariotiją 47, XXX, tetrasomiją 48, XXXX, pentasomiją 49, XXXXX, šiek tiek sumažėja intelektas, padidėja psichozių ir šizofrenijos atsiradimo tikimybė su nepalankiu eigos tipu
polisomija Y chromosomoje – kaip polisomija X chromosomoje, apima trisomiją kariotą 47, XYY, tetrasomiją 48, XYYY, pentasomiją 49, XYYYY, klinikinės apraiškos taip pat panašios į X chromosomos polisomiją
Klinefelterio sindromas – polisomija X ir Y chromosomose berniukams 47, XXY; 48, XXYY ir kiti, požymiai: eunuchoidinis kūno tipas, ginekomastija, silpnas plaukų augimas veide, pažastyse ir gaktos srityje, seksualinis infantilizmas, nevaisingumas; protinis vystymasis atsilieka, bet kartais intelektas būna normalus.
Ligos, kurias sukelia poliploidija
triploidija, tetraploidija ir kt.; priežastis yra mejozės proceso pažeidimas dėl mutacijos, dėl kurios dukterinė lytinė ląstelė gauna diploidinį 46 chromosomų rinkinį, o ne haploidinį 23, tai yra 69 chromosomas vyrams 69 kariotipo XYY, moterims - 69, XXX; beveik visada mirtina iki gimimo.
Chromosomų struktūros sutrikimai
Translokacijos yra mainų pertvarkymai tarp nehomologinių chromosomų.
Ištrynimai yra chromosomos segmento praradimas. Pavyzdžiui, „katės verksmo“ sindromas yra susijęs su 5-osios chromosomos trumposios rankos delecija. To ženklas – neįprastas vaikų verksmas, primenantis miaukimą ar katės verksmą. Taip yra dėl gerklų ar balso stygų patologijos. Būdingiausias, be „katės verksmo“, yra protinis ir fizinis neišsivystymas, mikrocefalija – nenormaliai sumažėjusi galva.
Inversijos yra chromosomos segmento apsisukimai 180 laipsnių kampu.
Dvigubos yra chromosomos dalies padvigubėjimas.
Izochromosomija – chromosomos su pasikartojančia genetine medžiaga abiejose rankose.
Žiedo chromosomų atsiradimas yra dviejų galinių delecijų sujungimas abiejose chromosomos rankose.
Šiuo metu žinoma daugiau nei 700 žmonių ligų, kurias sukelia chromosomų skaičiaus ar struktūros pokyčiai. Apie 25% yra dėl autosominių trisomijų, 46% - dėl lytinių chromosomų patologijos. Struktūriniai koregavimai sudaro 10,4 proc. Dažniausi chromosomų pertvarkymai yra translokacijos ir delecijos.
Poligeninės ligos anksčiau – ligas su paveldimu polinkiu sukelia ir paveldimi veiksniai, ir didžiąja dalimi aplinkos veiksniai. Be to, jie yra susiję su daugelio genų veikimu, todėl dar vadinami daugiafaktoriniais. Dažniausios daugiafaktorinės ligos yra: reumatoidinis artritas, koronarinė širdies liga, hipertenzija ir pepsinė opa, kepenų cirozė, cukrinis diabetas, bronchinė astma, psoriazė, šizofrenija ir kt.
Poligeninės ligos yra glaudžiai susijusios su įgimtomis medžiagų apykaitos klaidomis, kai kurios iš jų gali pasireikšti medžiagų apykaitos ligomis.
Poligeninių paveldimų ligų plitimas
Tai
ligų grupė šiuo metu sudaro 92% visų žmogaus paveldimų patologijų. Su amžiumi ligų dažnis didėja. Vaikystėje sergančiųjų procentas yra ne mažesnis kaip 10 proc., o vyresnio amžiaus – 25-30 proc.
Daugiafaktorių ligų plitimas įvairiose žmonių populiacijose gali labai skirtis dėl genetinių ir aplinkos veiksnių skirtumų. Dėl žmonių populiacijose vykstančių genetinių procesų, atrankos, mutacijų, migracijos, genetinio dreifo genų, lemiančių paveldimą polinkį, dažnis gali didėti arba mažėti iki visiško jų pašalinimo.
Poligeninių ligų ypatybės
Daugiafaktorinių žmogaus ligų klinikinis vaizdas ir eigos sunkumas, priklausomai nuo lyties ir amžiaus, labai skiriasi. Tačiau, atsižvelgiant į jų įvairovę, išskiriami šie bendri bruožai:
Didelis gyventojų sergamumas ligomis. Taigi apie 1% gyventojų serga šizofrenija, 5% - diabetu, daugiau nei 10% - alerginėmis ligomis, apie 30% - hipertenzija.
Klinikinis ligų polimorfizmas skiriasi nuo latentinių subklinikinių formų iki ryškių apraiškų.
Ligų paveldėjimo ypatumai neatitinka Mendelio modelių.
Ligos pasireiškimo laipsnis priklauso nuo paciento lyties ir amžiaus, jo endokrininės sistemos darbo intensyvumo, neigiamų išorinės ir vidinės aplinkos veiksnių, pavyzdžiui, netinkamos mitybos ir kt.
Genetinė poligeninių ligų prognozė
Daugiafaktorių ligų genetinė prognozė priklauso nuo šių veiksnių:
kuo rečiau serga populiacija, tuo didesnė rizika probando artimiesiems
kuo stipresnis ligos sunkumas probande, tuo didesnė rizika susirgti liga jo artimiesiems
rizika probando artimiesiems priklauso nuo santykių su nukentėjusiu šeimos nariu laipsnio
rizika artimiesiems bus didesnė, jei probandas priklauso mažiau paveiktai lyčiai.
Paveldimą polinkį turinčių ligų poligeniškumas patvirtinamas genealoginiais, dvynių ir populiacijos statistiniais metodais. Gana objektyvus ir jautrus dvynių metodas. Taikant dvynių metodą, paveldimas polinkis sirgti tam tikromis infekcinėmis ligomis – tuberkulioze, poliomielitu ir daugeliu įprastų ligų – koronarine širdies liga, reumatoidiniu artritu, cukriniu diabetu, pepsine opa, šizofrenija ir kt.
54. Nelytinis ir lytinis dauginimasis. Nelytinio dauginimosi formos, apibrėžimas, esmė, biologinė reikšmė.
Dauginimasis yra organizmų savybė susilaukti palikuonių. Dvi dauginimosi formos: seksualinis ir nelytinis. Lytinis dauginimasis – tai kartų kaita ir organizmų vystymasis, pagrįstas specializuotų lytinių ląstelių susiliejimu ir zigotos susidarymu. Esant nelytiniam dauginimuisi, naujas individas atsiranda iš nespecializuotų ląstelių: somatinių, neseksualių; kūnas.
Nelytinis dauginimasis, arba agamogenezė, yra dauginimosi forma, kai organizmas dauginasi pats, nedalyvaujant kitam individui.
Dauginimas dalijant
Dalijimasis visų pirma būdingas vienaląsčiams organizmams. Paprastai tai atliekama paprastu ląstelių dalijimu į dvi dalis. Kai kurie pirmuonys, pavyzdžiui, foraminifera, dalijasi į daugiau ląstelių. Visais atvejais gautos ląstelės yra visiškai identiškos originalioms. Ypatingas šio dauginimosi būdo paprastumas, susijęs su santykiniu vienaląsčių organizmų organizavimo paprastumu, leidžia labai greitai daugintis. Taigi, esant palankioms sąlygoms, bakterijų skaičius gali padvigubėti kas 30-60 minučių. Nelytiškai besidauginantis organizmas sugeba be galo daugintis, kol neįvyksta spontaniškas genetinės medžiagos pokytis – mutacija. Jei ši mutacija bus palanki, ji bus išsaugota mutavusios ląstelės palikuonyje, kuris bus naujas ląstelės klonas.Tos pačios lyties dauginantis dalyvauja vienas motininis organizmas, kuris sugeba suformuoti daug jam identiškų organizmų.
Dauginimasis sporomis
Dažnai prieš bakterijų nelytinį dauginimąsi susidaro sporos. Bakterijų sporos yra miegančios ląstelės, kurių metabolizmas sumažėjęs, apsuptas daugiasluoksne membrana, atsparios išdžiūvimui ir kitoms nepalankioms sąlygoms, kurios sukelia paprastų ląstelių mirtį. Sporuliacija padeda ir išgyventi tokiomis sąlygomis, ir apsigyventi bakterijoms: patekusi į tinkamą aplinką sporos sudygsta, virsta vegetatyviškai besidalijančia ląstele.
Nelytinis dauginimasis vienaląsčių sporų pagalba būdingas ir įvairiems grybams bei dumbliams. Sporos daugeliu atvejų susidaro dėl mitosporų mitozės, o kartais ypač dideliais kiekiais grybuose; dygdamos dauginasi motininį organizmą. Kai kurie grybai, pavyzdžiui, kenksmingas augalų kenkėjas Phytophthora, formuoja judrias, žvynuotas sporas, vadinamas zoosporomis arba valkatomis. Kurį laiką paplaukiojęs drėgmės lašeliuose, toks valkata „nusiramina“, netenka žvynelių, pasidengia tankiu apvalkalu ir tada, esant palankioms sąlygoms, išdygsta.
Vegetatyvinis dauginimas
Kitas nelytinio dauginimosi variantas atliekamas atskiriant nuo kūno dalį, susidedančią iš didesnio ar mažesnio ląstelių skaičiaus. Jie išsivysto į suaugusius. Pavyzdys yra pumpurų atsiradimas kempinėse ir koelenteratai arba augalų dauginimasis ūgliais,
auginiai, svogūnėliai ar gumbai. Ši nelytinio dauginimosi forma paprastai vadinama vegetatyviniu dauginimu. Iš esmės tai panašu į regeneracijos procesą. Vegetatyvinis dauginimas vaidina svarbų vaidmenį augalininkystės praktikoje. Taigi, gali atsitikti taip, kad pasėtas augalas, pavyzdžiui, obelis, turi kokį nors sėkmingą savybių derinį. Šio augalo sėklose šis laimingas derinys beveik neabejotinai bus suskaidytas, nes sėklos susidaro dėl lytinio dauginimosi, o tai yra susijusi su genų rekombinacija. Todėl veisiant obelis dažniausiai naudojamas vegetatyvinis dauginimas – sluoksniavimas, auginiai ar pumpurų skiepijimas ant kitų medžių.
pumpuriuojantis
Kai kurioms vienaląsčių organizmų rūšims būdinga tokia nelytinio dauginimosi forma kaip pumpuravimas. Tokiu atveju vyksta mitozinis branduolio dalijimasis. Vienas iš susidariusių branduolių persikelia į besiformuojantį vietinį motininės ląstelės išsikišimą, o tada šis fragmentas užmezga pumpurus. Dukterinė ląstelė yra žymiai mažesnė už motininę ląstelę, kuriai reikia šiek tiek laiko užaugti ir užbaigti trūkstamas struktūras, o po to įgauna brandžiam organizmui būdingą formą. Pumpuras yra vegetatyvinio dauginimosi rūšis. Daugelis žemesnių grybų dauginasi pumpuruodami, pavyzdžiui, mielės ir net daugialąsčiai gyvūnai, tokie kaip gėlavandenės hidra. Kai mielių pumpurai atsiranda, ant ląstelės susidaro sustorėjimas, kuris palaipsniui virsta visaverte mielių dukterine ląstele. Hidros kūne pradeda dalytis kelios ląstelės, pamažu ant motinos individo išauga nedidelė hidra, kurioje susidaro burna su čiuptuvais ir žarnyno ertmė, sujungta su „motinos“ žarnyno ertme.
Kūno suskaidymas
Kai kurie organizmai gali daugintis dalijant kūną į kelias dalis, o iš kiekvienos dalies išauga visavertis organizmas, visais atžvilgiais panašus į motininį individą – plokšti ir anelidai, dygiaodžiai.
Seksualinis dauginimasis yra daugumos eukariotų procesas, susijęs su naujų organizmų vystymusi iš lytinių ląstelių.
Lytinių ląstelių susidarymas, kaip taisyklė, yra susijęs su mejozės praeinimu tam tikru organizmo gyvavimo ciklo etapu. Daugeliu atvejų lytinį dauginimąsi lydi lytinių ląstelių arba lytinių ląstelių susiliejimas, o lytinių ląstelių atžvilgiu atkuriamas dvigubas chromosomų rinkinys. Priklausomai nuo sisteminės eukariotinių organizmų padėties, lytinis dauginimasis turi savo ypatybes, tačiau paprastai tai leidžia sujungti genetinę medžiagą iš dviejų tėvų organizmų ir leidžia susilaukti palikuonių, turinčių savybių, kurių nėra tėvų formose, derinį.
Genetinės medžiagos, gautos dėl lytinio dauginimosi, derinimo efektyvumą palengvina:
atsitiktinis dviejų lytinių ląstelių susitikimas
atsitiktinis išsidėstymas ir nukrypimas į homologinių chromosomų dalijimosi polius mejozės metu
kryžminimas tarp chromatidžių.
Tokia lytinio dauginimosi forma kaip partenogenezė neapima lytinių ląstelių susiliejimo. Tačiau kadangi organizmas vystosi iš oocito lytinės ląstelės, partenogenezė vis dar laikoma lytiniu dauginimu.
Daugelyje eukariotų grupių antrinis lytinio dauginimosi išnykimas įvyko arba tai vyksta labai retai. Visų pirma, Deuteromycetes grybų skyrius jungia didelę filogenetinių ascomicetų ir bazidiomicetų grupę, praradusią seksualinį procesą. Iki 1888 m. buvo manoma, kad tarp sausumos aukštesniųjų augalų lytinis dauginimasis buvo visiškai prarastas cukranendrių. Lytinio dauginimosi praradimas jokioje metazoanų grupėje nebuvo aprašytas. Tačiau žinoma daug žemesniųjų vėžiagyvių rūšių – dafnijos, kai kurios kirmėlių rūšys, kurios palankiomis sąlygomis gali partenogenetiškai daugintis dešimtis ir šimtus kartų. Pavyzdžiui, kai kurios rotiferių rūšys milijonus metų dauginasi tik partenogenetiškai, net suformuodamos naujas rūšis!
Daugelyje poliploidinių organizmų, turinčių nelyginį chromosomų rinkinių skaičių, lytinis dauginimasis vaidina nedidelį vaidmenį palaikant genetinį populiacijos kintamumą dėl nesubalansuotų chromosomų rinkinių formavimosi gametose ir palikuoniuose.
Gebėjimas sujungti genetinę medžiagą lytinio dauginimosi metu turi didelę reikšmę modelių ir ekonomiškai svarbių organizmų atrankai.
55. Lytinis dauginimasis, jo evoliucinė reikšmė. Lytinio dauginimosi formos vienaląsčiuose ir daugialąsčiuose organizmuose yra konjugacija, kopuliacija. Biologinė lytinio dauginimosi reikšmė.
Pagrindinė lytinio dauginimosi reikšmė evoliucijoje yra ne tik didinti individų skaičių, bet ir išplėsti genofondą, dar labiau prisidedant prie natūralios atrankos.
Seksualinis dauginimasis sukuria didesnį populiacijos genetinį kintamumą. Dėl daugelio procesų genai, kuriuos iš pradžių nešiojo tėvai, palikuonims patenka į naują derinį. Dėl rekombinacijos vadoje randama daug genetinių skirtumų, kurie padidina populiacijos ir visos rūšies prisitaikymo galimybes.
Vienaląsčiuose organizmuose išskiriamos dvi lytinio dauginimosi formos – kopuliacija ir konjugacija.
Kopuliacijos metu seksualinis procesas vyksta pasitelkiant specializuotas lytines ląsteles – gametas. Vienaląsčiuose organizmuose jie atsiranda pakartotinai dalijantis ląsteliniam organizmui.
Gametos labai skiriasi nuo atskirų ląstelių dydžiu, forma, gali neturėti daugybės organelių. Pavyzdžiui, į