تأثير العوامل البيئية على الطفرات. الطفرات. تصنيف. آلية الطفرات. العوامل المطفرة. التطبيق العملي للطفرات العوامل البيئية المسببة للطفرات

هل أنت هنا: الإنجابية

العوامل المسببة للطفرات.يمكن أن تكون العوامل التي تسبب (تحفز) الطفرات مجموعة واسعة من التأثيرات البيئية: درجة الحرارة، والأشعة فوق البنفسجية، والإشعاع (الطبيعي والاصطناعي)، وتأثيرات المركبات الكيميائية المختلفة - المطفرة.المطفرة هي عوامل البيئة الخارجية التي تسبب تغييرات معينة في النمط الجيني - الطفرة، وعملية تكوين الطفرات نفسها - الطفرات.

بدأت دراسة الطفرات الإشعاعية في العشرينات من هذا القرن. في عام 1925، استخدم العلماء السوفييت جي إس فيليبوف وجي إيه نادسون، لأول مرة في تاريخ علم الوراثة، الأشعة السينية للحصول على طفرات في الخميرة. بعد مرور عام، استخدم الباحث الأمريكي جي ميلر (في وقت لاحق مرتين الحائز على جائزة نوبل)، الذي عمل لفترة طويلة في موسكو في المعهد الذي يرأسه ن. ك. كولتسوف، نفس المطفر على ذبابة الفاكهة.

تمت دراسة الطفرات الكيميائية لأول مرة بشكل هادف من قبل متعاون ن.ك.كولتسوف، في.

تشمل المطفرات الكيميائية مجموعة واسعة من المواد (المركبات المؤلكلة، بيروكسيد الهيدروجين، الألدهيدات والكيتونات، حمض النيتريك ونظائره، مضادات الأيض المختلفة، أملاح المعادن الثقيلة، الأصباغ ذات الخصائص الأساسية، المواد العطرية)، المبيدات الحشرية (من الحشرات اللاتينية - الحشرات) ، سيدا - قاتل)، مبيدات الأعشاب (ثم اللاتينية هربا - العشب)، المخدرات، الكحول، النيكوتين، بعض المواد الطبية وغيرها الكثير.

يمكن تقسيم العوامل النشطة وراثيا إلى 3 فئات: الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية.

العوامل الفيزيائية.وتشمل هذه أنواعًا مختلفة من الإشعاعات المؤينة والأشعة فوق البنفسجية. وأظهرت دراسة تأثير الإشعاع على عملية الطفرة أنه في هذه الحالة لا توجد جرعة عتبة، وحتى أصغر الجرعات تزيد من احتمال حدوث الطفرات في السكان. إن زيادة تواتر الطفرات أمر خطير ليس بالمعنى الفردي بقدر ما هو خطير من وجهة نظر زيادة الحمل الجيني للسكان. على سبيل المثال، يؤدي تشعيع أحد الزوجين بجرعة ضمن نطاق مضاعفة تواتر الطفرات (1.0 - 1.5 غراي) إلى زيادة طفيفة في خطر إنجاب طفل مريض (من مستوى 4 - 5٪ إلى مستوى 5 - 6%). وإذا تلقى سكان منطقة بأكملها نفس الجرعة، فإن عدد الأمراض الوراثية بين السكان سوف يتضاعف خلال جيل واحد.

العوامل الكيميائية.كيميائي الزراعة وغيرها من مجالات النشاط البشري، أدى تطور الصناعة الكيميائية إلى تخليق تدفق هائل من المواد (يبلغ إجماليها من 3.5 إلى 4.3 مليون)، بما في ذلك تلك التي لم تكن موجودة على الإطلاق في المحيط الحيوي لملايين السنين من التطور السابق. وهذا يعني، أولاً وقبل كل شيء، عدم قابلية التحلل وبالتالي الحفاظ على المواد الغريبة التي تدخل البيئة على المدى الطويل.

ما كان يعتبر في البداية إنجازًا في مكافحة الآفات تحول فيما بعد إلى مشكلة معقدة. تستخدم على نطاق واسع في الأربعينيات والستينيات مبيد حشريوأدى مادة الـ دي.دي.تي، التي تنتمي إلى فئة الهيدروكربونات المكلورة، إلى انتشارها في جميع أنحاء العالم، حتى جليد القارة القطبية الجنوبية.

معظم المبيدات الحشرية شديدة المقاومة للتحلل الكيميائي والبيولوجي ولها مستوى عالٍ من السمية. شذوذ وراثة الكروموسومات البشرية

العوامل البيولوجية.جنبا إلى جنب مع المطفرات الفيزيائية والكيميائية، فإن بعض العوامل ذات الطبيعة البيولوجية لها أيضا نشاط وراثي. تمت دراسة آليات التأثير الطفري لهذه العوامل بأقل قدر من التفصيل. في نهاية الثلاثينيات، بدأ S. وM. Gershenzon دراسات الطفرات في ذبابة الفاكهة تحت تأثير الحمض النووي والفيروسات الخارجية. ومنذ ذلك الحين، تم إثبات التأثير الطفري للعديد من حالات العدوى الفيروسية لدى البشر. تسبب انحرافات الكروموسومات في الخلايا الجسدية الجدري، الحصبة، الجديري المائي، النكاف، الأنفلونزا، فيروسات التهاب الكبدوإلخ.

طفره- هذا تغيير مفاجئ ومستدام في المادة الوراثية تحت تأثير العوامل البيئية الخارجية أو الداخلية، ينتقل عن طريق الميراث.

خصائص الطفرات:

▪ تنشأ فجأة.

▪ موروثة.

▪ غير اتجاهي.

▪ قد يحدث بشكل متكرر.

تسمى عملية تكوين الطفرة الطفرات، والعوامل المسببة لها هي المطفرة. تؤثر المطفرات في البداية على المادة الوراثية للفرد، ونتيجة لذلك قد يتغير النمط الظاهري. يمكن أن تكون هذه العوامل الخارجية (العوامل البيئية) والمولدات الداخلية (المنتجات الأيضية للجسم نفسه).

وتنقسم العوامل المطفرة إلى فيزيائية وكيميائية وبيولوجية.

تشمل المطفرات الجسدية أنواعًا مختلفة من الإشعاع (الأشعة المؤينة بشكل أساسي - أشعة ألفا وبيتا وغاما والأشعة فوق البنفسجية) ودرجة الحرارة والرطوبة وما إلى ذلك. آليات عملها: 1) تعطيل بنية الجينات والكروموسومات. 2) تكوين الجذور الحرة التي تدخل في التفاعل الكيميائي مع الحمض النووي. 3) تدمير خيوط المغزل الكروماتيني. 4) تكوين الثنائيات - الاتصال فيما بينهم ("الربط المتقاطع") لقواعد البيريميدين المجاورة لسلسلة DNA واحدة (عادةً T-T).

تشمل المطفرات الكيميائية: المواد العضوية وغير العضوية الطبيعية (النتريت، النترات، القلويدات، الهرمونات، الإنزيمات، إلخ)؛ منتجات المعالجة الصناعية للمركبات الطبيعية (الفحم والنفط)؛ المواد الاصطناعية التي لم تكن موجودة من قبل في الطبيعة (المبيدات الحشرية، المبيدات الحشرية، المواد الحافظة الغذائية، المنظفات، مزيلات العرق)؛ الأدوية التي يمكن أن تسبب التشوهات الخلقية (مثبطات المناعة، بعض المضادات الحيوية، المواد المخدرة، الكورتيكوستيرويدات الاصطناعية، إلخ). تتمتع المطفرات الكيميائية بقوة اختراق كبيرة، وتسبب طفرات جينية في الغالب وتعمل خلال فترة تكرار الحمض النووي. آلية عملها: 1) تمييع وألكلة النيوكليوتيدات. 2) استبدال القواعد النيتروجينية مع نظائرها. 3) تثبيط تخليق سلائف الحمض النووي، الخ.

المولدات الفائقة هي عوامل (عادة ذات طبيعة كيميائية) تزيد من تواتر الطفرات مئات إلى عشرات الآلاف من المرات (على سبيل المثال، الكولشيسين، والإيثيلينامين، وغاز الخردل). يتم استخدامها لإنتاج الطفرات المستحثة في التكاثر.

مضادات المطفرة تقلل بشكل كبير من وتيرة الطفرات. وتشمل هذه حوالي 200 مركب طبيعي وصناعي: بعض الأحماض الأمينية (الهيستيدين، الميثيونين، إلخ)؛ الفيتامينات (توكوفيرول، حمض الاسكوربيك، كاروتين، الخ)؛ العوامل الدوائية (الإنترفيرون، مضادات الأكسدة، أوكسيبيريدين، إلخ)؛ المنتجات الغذائية (أنواع معينة من الفول، الفلفل الأسود، الملفوف، خلاصة التفاح).

يتم استخدام عدد من مضادات المطفرة كواقيات إشعاعية.

العوامل المطفرة –العوامل المسببة للطفرة.

العوامل ذات الطبيعة الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية لها تأثير مطفر.

تشمل المواد الكيميائية التي تسبب الطفرات المواد العضوية وغير العضوية، مثل الأحماض والقلويات والبيروكسيدات والأملاح المعدنية والفورمالدهيد والمبيدات الحشرية ومزيلات الأوراق ومبيدات الأعشاب والكولشيسين وما إلى ذلك.

عمل العوامل الكيميائية: تعزيز عمليات الطفرات، وتسبب الطفرات النقطية التي تحفز إعادة ترتيب الكروموسومات، وتسبب تعطيل تكرار الحمض النووي. يمكن لبعض المطفرات أن تسبب تعطيل الانقسام الاختزالي، مما يؤدي إلى عدم انفصال الكروموسوم.

العوامل الفيزيائية: الإشعاعات المؤينة، الاضمحلال الإشعاعي، الأشعة فوق البنفسجية، الإشعاع الكهرومغناطيسي، الحرارة الشديدة والبرودة.

عمل العوامل الفيزيائية: تؤدي الأشعة السينية، التي تتمتع بقدرة اختراق عالية، إلى تكوين الجذور الحرة للمياه، التي تكسر الأحماض النووية، مما يسبب إعادة ترتيب الجينات والكروموسومات. تؤدي الأشعة فوق البنفسجية إلى تكوين ثنائيات الثيميدين، والتي تسبب تعطيل تضاعف الحمض النووي.

العوامل البيولوجية: الفيروسات (الحصبة، الحصبة الألمانية، الأنفلونزا)، المنتجات الأيضية (منتجات أكسدة الدهون)، مستضدات الكائنات الحية الدقيقة./

عمل العوامل البيولوجية: فهي تزيد من معدل طفرات الخلايا عن طريق تثبيط نشاط أنظمة الإصلاح.

3. الطفرات الجينية والكروموسومية وخصائصها.

الطفرات الجينية (النقطة).- هذه هي التغييرات في عدد و/أو تسلسل النيوكليوتيدات في بنية الحمض النووي (الإدراج، الحذف، الحركات، استبدال النيوكليوتيدات) داخل الجينات الفردية، مما يؤدي إلى تغيير في كمية أو نوعية منتجات البروتين المقابلة. تؤدي البدائل الأساسية إلى ظهور ثلاثة أنواع من الكودونات المتحولة: ذات معنى متغير (طفرات خاطئة)، ذات معنى غير متغير (طفرات محايدة)، وكودونات لا معنى لها أو متوقفة (طفرات هراء).

هناك ثلاث مجموعات من هذه التغييرات. تتكون طفرات المجموعة الأولى من استبدال بعض القواعد بأخرى (حوالي 20% من التغيرات الجينية التي تحدث تلقائيًا). المجموعة الثانية من الطفرات تنتج عن تحول في إطار القراءة يحدث عندما يتغير عدد أزواج النيوكليوتيدات في الجين. المجموعة الثالثة هي الطفرات المرتبطة بتغير ترتيب تسلسل النيوكليوتيدات داخل الجين.

الطفرات حسب نوع استبدال القواعد النيتروجينيةتحدث للأسباب التالية. أولا، يمكن أن يحدث تغيير في بنية القاعدة المدرجة بالفعل في حلزون الحمض النووي عن طريق الخطأ أو تحت تأثير العوامل الكيميائية. إذا ظل هذا الشكل المتغير من القاعدة غير مكتشف بواسطة إنزيمات الإصلاح، فيمكنه خلال دورة النسخ التالية أن يربط نيوكليوتيدًا آخر بنفسه.

قد يكون السبب الآخر لاستبدال القاعدة هو التضمين الخاطئ في سلسلة الحمض النووي المركبة للنيوكليوتيدات التي تحمل شكلاً معدلاً كيميائيًا للقاعدة أو نظيرها. وبالتالي، فإن التغيير في بنية الحمض النووي عن طريق استبدال القاعدة يحدث قبل أو أثناء التكاثر، في البداية في سلسلة واحدة من عديد النيوكليوتيدات. إذا لم يتم تصحيح هذه التغييرات أثناء الإصلاح، فعند النسخ اللاحق تصبح ملكًا لكلا خيوط الحمض النووي. نتيجة استبدال زوج من النيوكليوتيدات التكميلية بآخر هو تكوين ثلاثي جديد في تسلسل نيوكليوتيدات الحمض النووي، يختلف عن الزوج السابق. في هذه الحالة، يمكن للثلاثي الجديد تشفير نفس الحمض الأميني (ثلاثي "مرادف")، أو حمض أميني آخر، أو عدم تشفير أي حمض أميني (ثلاثي لا معنى له). في الحالة الأولى، لا تحدث أي تغييرات، في الحالة الثانية، تتغير بنية وخصائص البروتين المقابل. اعتمادًا على طبيعة وموقع الاستبدال الذي يحدث، تتغير الخصائص المحددة للبروتين بدرجات متفاوتة، وفي بعض الحالات بشكل كبير. ومن المعروف أن استبدال النيوكليوتيدات في ثلاثة توائم واحدة يؤدي إلى تكوين ثلاثة توائم مترادفة في 25% من الحالات، وثلاثة توائم لا معنى لها في 2-3%، وطفرات جينية حقيقية في 75-70% من الحالات.

الطفرات الكروموسومية(أو الانحرافات) – التغيرات في بنية الكروموسومات على مستوى التنظيم الكروموسومي، تحتوي المادة الوراثية على جميع خصائص الركيزة الوراثية والتقلبية، بما في ذلك القدرة على اكتساب التغييرات التي يمكن أن تنتقل إلى جيل جديد. تحت تأثير التأثيرات المختلفة، يمكن أن يتغير التركيب الفيزيائي والكيميائي والمورفولوجي للكروموسومات. تعتمد التغييرات في بنية الكروموسومات، كقاعدة عامة، على انتهاك أولي لسلامتها - فواصل، مصحوبة بإعادة ترتيب مختلفة، تسمى طفرات الكروموسومات أو الانحرافات. تحدث انقطاعات الكروموسومات بشكل طبيعي أثناء العبور، عندما تكون مصحوبة بتبادل الأجزاء المقابلة بين الكروموسومات المتماثلة. يؤدي الاضطراب المتقاطع، حيث تتبادل الكروموسومات مادة وراثية غير متكافئة، إلى ظهور مجموعات ربط جديدة، حيث تسقط الأقسام الفردية - الحذف - أو التكرار المزدوج. ومع عمليات إعادة الترتيب هذه، يتغير عدد الجينات في مجموعة الارتباط. يمكن أن تحدث فواصل الكروموسومات أيضًا تحت تأثير عوامل خارجية مختلفة، غالبًا ما تكون فيزيائية (على سبيل المثال، الإشعاعات المؤينة)، وبعض المركبات الكيميائية، والفيروسات. قد يكون انتهاك سلامة الكروموسومات مصحوبًا بتدوير قسمها الموجود بين الفواصل بمقدار 180 درجة - انعكاس. يمكن لجزء من الكروموسوم المنفصل عنه أثناء الاستراحة أن يرتبط بكروموسوم آخر - الإزفاء. في كثير من الأحيان، يتبادل اثنان من الكروموسومات التالفة غير المتماثلة الأجزاء المنفصلة - الإزاحة المتبادلة. من الممكن إرفاق جزء بالكروموسوم الخاص به، ولكن في مكان آخر - النقل. فئة خاصة من طفرات الكروموسومات هي الانحرافات المرتبطة باندماج أو فصل الكروموسومات، عندما يتم دمج بنيتين غير متماثلتين في هيكل واحد - إزفاء روبرتسون، أو يشكل كروموسوم واحد كروموسومين مستقلين. مع مثل هذه الطفرات، لا يتغير شكل الكروموسومات فحسب، بل يتغير أيضًا عددها في النمط النووي. ويمكن اعتبار هذا الأخير طفرة جينية. يمكن أن يكون سبب الطفرات الجينومية أيضًا اضطرابًا في العمليات التي تحدث في الانقسام الاختزالي. يؤدي انتهاك تباعد ثنائيات التكافؤ في الطور الانفصالي إلى ظهور الأمشاج بأعداد مختلفة من الكروموسومات. يؤدي إخصاب هذه الأمشاج بواسطة الخلايا الجرثومية الطبيعية إلى تغيير في العدد الإجمالي للكروموسومات في النمط النووي بسبب انخفاض (أحادي الصبغي) أو زيادة (تثلث الصبغي) في عدد الكروموسومات الفردية. تسمى هذه الانتهاكات لبنية الجينوم باختلال الصيغة الصبغية. في حالة تلف آلية توزيع الكروموسومات المتماثلة، تظل الخلية غير مقسمة، ومن ثم يتم تشكيل الأمشاج ثنائية الصبغية. يؤدي إخصاب هذه الأمشاج إلى تكوين زيجوتات ثلاثية الصبغيات، أي حدوث زيادة في عدد مجموعات الكروموسومات - تعدد الصبغيات. أي تغييرات طفرية في المادة الوراثية للأمشاج - الطفرات التوليدية - تصبح ملكًا للجيل التالي إذا كانت هذه الأمشاج متورطة في الإخصاب.

هناك العديد من الأمراض الأيضية الموروثة. تشمل الأمثلة اضطرابات استقلاب البورفيرين (مرض غونتر، والبروتوبورفيريا المكونة للكريات الحمر، والكوبروبورفيريا، وما إلى ذلك). هذه هي الأمراض التي تظهر بعد التعرض للأشعة فوق البنفسجية عن طريق تلف الجلد والأنسجة العميقة، وزيادة محتوى البروبورفين والكوبروبورفيرين في كريات الدم الحمراء. واضح بين الإخوة والأخوات من نفس الجيل.

وبناء على أسباب حدوثها، يتم التمييز بين الطفرات العفوية والمستحثة.

الطفرات العفوية (العفوية).تحدث دون سبب واضح. في بعض الأحيان يتم أخذ هذه الطفرات بعين الاعتبار ثلاثة أخطاء P: العمليات تكرار الحمض النووي وإصلاح وإعادة التركيب . وهذا يعني أن عملية حدوث طفرات جديدة تكون تحت السيطرة الجينية للجسم. على سبيل المثال، من المعروف أن الطفرات تزيد أو تقلل من تكرار الطفرات الأخرى؛ ولذلك، هناك الجينات الطافرة والجينات المضادة للطفرات.

وفي الوقت نفسه، يعتمد تواتر الطفرات التلقائية أيضًا على حالة الخلية (الكائن الحي). على سبيل المثال، في ظل ظروف الضغط قد يزيد تواتر الطفرات.

الطفرات المستحثةتنشأ تحت تأثير المطفرة .

المطفرات هي مجموعة متنوعة من العوامل التي تزيد من تواتر الطفرات.

لأول مرة، تم الحصول على الطفرات المستحثة من قبل علماء الوراثة المحليين G.A. نادسون وج.س. فيليبوف عام 1925 عند تشعيع الخميرة بإشعاع الراديوم.

هناك عدة فئات من المطفرات:

– المطفرات الجسدية: الإشعاع المؤين، الإشعاع الحراري، الأشعة فوق البنفسجية.

– المطفرات الكيميائية: نظائرها ذات القاعدة النيتروجينية (مثل 5-بروموراسيل)، والألدهيدات، والنيتريت، وعوامل الميثيل، والهيدروكسيلامين، وأيونات المعادن الثقيلة، وبعض الأدوية ومنتجات وقاية النباتات.

– المطفرات البيولوجية: الحمض النووي النقي والفيروسات واللقاحات المضادة للفيروسات.

– مولدات كهربائية– المنتجات الأيضية الوسيطة (الوسيطة). على سبيل المثال، الكحول الإيثيلي في حد ذاته ليس مادة مطفرة. ومع ذلك، في جسم الإنسان يتأكسد إلى الأسيتالديهيد، وهذه المادة هي بالفعل مطفرة.

السؤال رقم 21.

(الطفرات الكروموسومية، تصنيفها: الحذف والتضاعف، الانقلاب، النقل. الأسباب والآلياتحادثة. أهميتها في تطور الحالات المرضية للإنسان)

مع الكروموسوماتتسبب الطفرات إعادة ترتيب كبيرة في بنية الكروموسومات الفردية. في هذه الحالة، هناك فقدان (حذف) أو مضاعفة جزء (ازدواج) من المادة الوراثية لواحد أو أكثر من الكروموسومات، وتغيير في اتجاه أجزاء الكروموسوم في الكروموسومات الفردية (الانعكاس)، وكذلك نقل جزء من المادة الوراثية من كروموسوم إلى آخر (الانتقال) (حالة متطرفة - توحيد الكروموسومات بأكملها

تعتمد التغييرات في بنية الكروموسوم، كقاعدة عامة، على انتهاك أولي لسلامته - فواصل، والتي تكون مصحوبة بإعادة ترتيب مختلفة تسمى الطفرات الكروموسومية.

تحدث انقطاعات الكروموسوم بشكل طبيعي أثناء العبور، عندما تكون مصحوبة بتبادل الأجزاء المقابلة بين المتماثلات. يؤدي اضطراب العبور، حيث تتبادل الكروموسومات مواد وراثية غير متكافئة، إلى ظهور مجموعات ربط جديدة، حيث تنقطع الأقسام الفردية - قسم -أو مزدوج - الازدواجية. ومع عمليات إعادة الترتيب هذه، يتغير عدد الجينات في مجموعة الارتباط.

يمكن أن يحدث انقطاع الكروموسوم أيضًا تحت تأثير عوامل مطفرة مختلفة، وخاصة الفيزيائية (المؤينة وأنواع الإشعاع الأخرى)، وبعض المركبات الكيميائية، والفيروسات.

يمكن أن يكون انتهاك سلامة الكروموسوم مصحوبًا بتدوير قسمه الواقع بين فواصل بمقدار 180 درجة - انقلاب.اعتمادًا على ما إذا كانت منطقة معينة تتضمن منطقة السنترومير أم لا، فإنها تميز محيطة بالمركزو الانقلابات المجاورة للمركز.

يمكن أن تفقد الخلية جزء الكروموسوم المنفصل عنه أثناء الكسر أثناء الانقسام التالي إذا لم يكن لديه سنترومير. في كثير من الأحيان، يتم ربط هذا الجزء بأحد الكروموسومات - النقل.من الممكن ربط جزء بالكروموسوم الخاص به، ولكن في مكان جديد - تبديل. وبالتالي، تتميز أنواع مختلفة من الانقلابات والانتقالات بالتغيرات في توطين الجينات.

وبالتالي، فإن التغييرات في تنظيم الكروموسومات، والتي غالبا ما يكون لها تأثير سلبي على بقاء الخلية والكائن الحي، مع احتمال معين، يمكن أن تكون واعدة، موروثة في عدد من أجيال الخلايا والكائنات الحية وتخلق المتطلبات الأساسية لتطور التنظيم الكروموسومي للمادة الوراثية.

السؤال رقم 22.

(الطفرات الجينومية: التصنيف، الأسباب، الآليات. دور في حدوث المتلازمات الكروموسومية.آليات مكافحة).

الجينومية: - تعدد الصبغياتتغيير في عدد الكروموسومات التي لا تعد من مضاعفات المجموعة الصبغية. اعتمادًا على أصل مجموعات الكروموسوم بين polyploids، يتم التمييز بين allopolyploids، التي تحتوي على مجموعات كروموسوم تم الحصول عليها عن طريق التهجين من أنواع مختلفة، وautopolyploids، حيث يزيد عدد مجموعات الكروموسوم في الجينوم الخاص بها

تشمل الطفرات الجينومية تعدد الصيغة الصبغية، ومتعددة الصبغيات، واختلال الصيغة الصبغية.

اختلال الصيغة الصبغية هو تغيير في عدد الكروموسومات الفردية - غياب (أحادي الصبغي) أو وجود كروموسومات إضافية (تثلث الصبغي، رباعي الصبغي، متعدد الصبغيات بشكل عام)، أي. مجموعة كروموسوم غير متوازنة. تظهر الخلايا ذات العدد المتغير من الكروموسومات نتيجة اضطرابات في عملية الانقسام أو الانقسام الاختزالي، وبالتالي فهي تميز بين الانقسام الانقسامي والانقسامي.

أسباب الطفرات

تنقسم الطفرات إلى عفوية ومستحثة. تحدث الطفرات التلقائية بشكل عفوي طوال حياة الكائن الحي في ظل الظروف البيئية الطبيعية بتكرار نيوكليوتيد واحد تقريبًا لكل جيل خلية.

الطفرات المستحثة هي تغيرات وراثية في الجينوم تنشأ نتيجة لتأثيرات مطفرة معينة في ظروف صناعية (تجريبية) أو تحت تأثيرات بيئية ضارة.

تظهر الطفرات باستمرار أثناء العمليات التي تحدث في الخلية الحية. العمليات الرئيسية التي تؤدي إلى حدوث الطفرات هي تكرار الحمض النووي، واضطرابات إصلاح الحمض النووي وإعادة التركيب الجيني.

العلاقة بين الطفرات وتضاعف الحمض النووي

تؤدي العديد من التغيرات الكيميائية التلقائية في النيوكليوتيدات إلى طفرات تحدث أثناء التكاثر. على سبيل المثال، بسبب تمييع السيتوزين المقابل له، يمكن تضمين اليوراسيل في سلسلة الحمض النووي (يتم تشكيل زوج U-G بدلاً من زوج C-G الكنسي). أثناء تكرار الحمض النووي مقابل اليوراسيل، يتم تضمين الأدينين في السلسلة الجديدة، ويتم تشكيل زوج U-A، وأثناء التكرار التالي يتم استبداله بزوج T-A، أي يحدث انتقال (استبدال نقطة بيريميدين ببيريميدين آخر أو البيورين مع البيورين آخر).

العلاقة بين الطفرات وإعادة تركيب الحمض النووي

من بين العمليات المرتبطة بإعادة التركيب، غالبًا ما يؤدي العبور غير المتكافئ إلى حدوث طفرات. ويحدث هذا عادةً في الحالات التي توجد فيها عدة نسخ مكررة من الجين الأصلي على الكروموسوم والتي احتفظت بتسلسل نيوكليوتيدات مماثل. ونتيجة للعبور غير المتكافئ، يحدث ازدواج في أحد الكروموسومات المؤتلفة، ويحدث الحذف في الآخر.

العلاقة بين الطفرات وإصلاح الحمض النووي

يعد تلف الحمض النووي التلقائي أمرًا شائعًا جدًا ويحدث في كل خلية. للقضاء على عواقب هذا الضرر، هناك آليات إصلاح خاصة (على سبيل المثال، يتم قطع جزء خاطئ من الحمض النووي واستعادة الأصل في هذا المكان). تحدث الطفرات فقط عندما لا تعمل آلية الإصلاح لسبب ما أو لا تستطيع التعامل مع إزالة الضرر. الطفرات التي تحدث في الجينات التي تشفر البروتينات المسؤولة عن الإصلاح يمكن أن تؤدي إلى زيادة متعددة (تأثير المتحور) أو نقصان (تأثير مضاد) في تواتر طفرة الجينات الأخرى. وبالتالي، فإن الطفرات في جينات العديد من إنزيمات نظام إصلاح الختان تؤدي إلى زيادة حادة في تواتر الطفرات الجسدية لدى البشر، وهذا بدوره يؤدي إلى تطور جفاف الجلد المصطبغ والأورام الخبيثة في الجلد.

تصنيفات الطفرة

هناك عدة تصنيفات للطفرات بناءً على معايير مختلفة. اقترح مولر تقسيم الطفرات وفقًا لطبيعة التغير في عمل الجين إلى طفرات ناقصة الشكل (الأليلات المتغيرة تعمل في نفس اتجاه الأليلات من النوع البري؛ حيث يتم تصنيع كمية أقل فقط من منتج البروتين)، وغير متبلور (تبدو الطفرة وكأنها طفرة). الفقدان الكامل لوظيفة الجينات، على سبيل المثال، الطفرة البيضاء في ذبابة الفاكهة)، ومضادة الشكل (تتغير السمة المتحولة، على سبيل المثال، يتغير لون حبة الذرة من اللون الأرجواني إلى البني) والشكل الجديد.

يستخدم الأدب التربوي الحديث أيضًا تصنيفًا أكثر رسمية يعتمد على طبيعة التغيرات في بنية الجينات الفردية والكروموسومات والجينوم ككل. وضمن هذا التصنيف يتم تمييز الأنواع التالية من الطفرات:

الجينومية.

الكروموسومات.

الجينوم: - تعدد الصبغيات، وهو تغيير في عدد الكروموسومات التي لا تعد من مضاعفات المجموعة الصبغية. اعتمادًا على أصل مجموعات الكروموسوم بين متعددات الصبغيات، يتم التمييز بين متعددات الصبغيات، التي تحتوي على مجموعات كروموسوم تم الحصول عليها عن طريق التهجين من أنواع مختلفة، وتعدد الصبغيات الذاتية، حيث يزداد عدد مجموعات الكروموسوم في الجينوم الخاص بها

مع طفرات الكروموسومات، تحدث إعادة ترتيب كبيرة في بنية الكروموسومات الفردية. في هذه الحالة، هناك فقدان (حذف) أو مضاعفة جزء (ازدواج) من المادة الوراثية لواحد أو أكثر من الكروموسومات، وتغيير في اتجاه أجزاء الكروموسوم في الكروموسومات الفردية (الانعكاس)، وكذلك نقل جزء من المادة الوراثية من كروموسوم إلى آخر (الانتقال) (الحالة القصوى - توحيد الكروموسومات بأكملها.

على مستوى الجينات، تكون التغيرات في بنية الحمض النووي الأولية للجينات تحت تأثير الطفرات أقل أهمية من الطفرات الصبغية، لكن الطفرات الجينية أكثر شيوعًا. نتيجة للطفرات الجينية، تحدث عمليات استبدال وحذف وإدخال واحد أو أكثر من النيوكليوتيدات، وعمليات النقل والازدواجية والانعكاسات لأجزاء مختلفة من الجين. في حالة تغير نيوكليوتيد واحد فقط بسبب طفرة، فإنهم يتحدثون عن طفرات نقطية

تضمن الآليات المضادة للطفرات اكتشاف نشاط الجين الورمي أو القضاء عليه أو قمعه. يتم تحقيق الآليات المضادة للطفرات بمشاركة مثبطات الورم وأنظمة إصلاح الحمض النووي.

السؤال رقم 23.

(الإنسان كموضوع للبحث الوراثي. الطريقة الوراثية الخلوية: أهميتها لتشخيص متلازمات الكروموسومات. قواعد تجميع الصور التوضيحية للأشخاص الأصحاء. الصور التوضيحية لمتلازمات الكروموسومات (الجسمية والجونوسومية). أمثلة)

الإنسان كموضوع للبحث الجيني. علم الوراثة البشرية، مكانته في نظام العلوم الإنسانية، العلامات الوراثية الرئيسية لعلم الوراثة العرقية. الأمراض الوراثية، كجزء من التباين الوراثي العام للشخص.

الإنسان، كموضوع للبحث الجيني، معقد:

لا يمكن اعتماد الطريقة الهجينة.

تغيير جيل بطيء.

عدد قليل من الأطفال.

عدد كبير من الكروموسومات

علم الوراثة البشرية هو فرع خاص من علم الوراثة يدرس خصائص وراثة السمات عند البشر، والأمراض الوراثية (علم الوراثة الطبية)، والبنية الجينية للمجموعات البشرية. علم الوراثة البشرية هو الأساس النظري للطب الحديث والرعاية الصحية الحديثة.

لقد أصبح من الثابت الآن أن قوانين علم الوراثة عالمية.

ومع ذلك، نظرًا لأن الشخص ليس كائنًا بيولوجيًا فحسب، بل هو أيضًا كائن اجتماعي، فإن علم الوراثة البشرية يختلف عن وراثة معظم الكائنات الحية في عدد من الميزات:

– التحليل الهجين (طريقة العبور) لا ينطبق على دراسة الميراث البشري؛ لذلك، يتم استخدام طرق محددة للتحليل الجيني: الأنساب (طريقة تحليل النسب)، التوأم، وكذلك الخلوية، والكيمياء الحيوية، والسكان وبعض الطرق الأخرى؛

– يتميز الإنسان بخصائص اجتماعية لا توجد في الكائنات الحية الأخرى، على سبيل المثال، المزاج، وأنظمة الاتصال المعقدة القائمة على الكلام، بالإضافة إلى القدرات الرياضية والبصرية والموسيقية وغيرها؛

- بفضل الدعم العام، من الممكن بقاء ووجود الأشخاص الذين يعانون من انحرافات واضحة عن القاعدة (في البرية، مثل هذه الكائنات غير قابلة للحياة).

يدرس علم الوراثة البشرية خصائص وراثة السمات عند البشر، والأمراض الوراثية (الوراثة الطبية)، والبنية الجينية للمجموعات البشرية. علم الوراثة البشرية هو الأساس النظري للطب الحديث والرعاية الصحية الحديثة. هناك عدة آلاف من الأمراض الوراثية الفعلية المعروفة، والتي تعتمد بنسبة 100٪ تقريبًا على النمط الجيني للفرد. وتشمل أفظع هذه الحالات: التليف الحمضي في البنكرياس، بيلة الفينيل كيتون، الجالاكتوز في الدم، وأشكال مختلفة من الفدامة، واعتلال الهيموغلوبين، وكذلك متلازمات داون وتيرنر وكلينفلتر. بالإضافة إلى ذلك، هناك أمراض تعتمد على التركيب الوراثي والبيئة: مرض الشريان التاجي، داء السكري، أمراض الروماتويد، قرحة المعدة والاثني عشر، العديد من أمراض الأورام، الفصام وغيرها من الأمراض العقلية.

وتتمثل مهام علم الوراثة الطبية في تحديد حاملي هذه الأمراض بين الآباء في الوقت المناسب، وتحديد الأطفال المرضى ووضع توصيات لعلاجهم. تلعب الاستشارات الوراثية والطبية والتشخيص قبل الولادة (أي الكشف عن الأمراض في المراحل الأولى من نمو الجسم) دورًا رئيسيًا في الوقاية من الأمراض المحددة وراثيًا.

هناك أقسام خاصة من علم الوراثة البشرية التطبيقية (علم الوراثة البيئية، وعلم الوراثة الدوائي، وعلم السموم الجيني) التي تدرس الأساس الجيني للرعاية الصحية. عند تطوير الأدوية، عند دراسة استجابة الجسم لتأثيرات العوامل الضارة، من الضروري مراعاة الخصائص الفردية للأشخاص وخصائص السكان البشريين.

الأمراض الوراثية هي أمراض ناجمة عن اضطرابات في الجهاز الوراثي (الوراثي) للخلايا الجرثومية. تنجم الأمراض الوراثية عن طفرات (انظر التباين) التي تنشأ في الجهاز الكروموسومي للخلية الجرثومية لأحد الوالدين أو في أسلاف أبعد

السؤال رقم 24.

(الطريقة البيوكيميائية لدراسة علم الوراثة البشرية؛ أهميتها لتشخيص الأمراض الأيضية الوراثية. دور التعديلات النسخية وما بعد النسخية وما بعد الترجمة في تنظيم التمثيل الغذائي الخلوي. أمثلة).

على عكس الطريقة الوراثية الخلوية، التي تتيح دراسة بنية الكروموسومات والنمط النووي بشكل طبيعي وتشخيص الأمراض الوراثية المرتبطة بالتغيرات في عددها واختلال تنظيمها، والأمراض الوراثية الناجمة عن الطفرات الجينية، وكذلك تعدد الأشكال في الابتدائي الطبيعي تتم دراسة المنتجات الجينية باستخدام الطرق البيوكيميائية.

يتم تحديد عيوب الإنزيم من خلال تحديد محتوى المنتجات الأيضية في الدم والبول الناتجة عن عمل هذا البروتين. يشير نقص المنتج النهائي، المصحوب بتراكم المنتجات الوسيطة والثانوية لضعف التمثيل الغذائي، إلى وجود خلل أو نقص في الإنزيم في الجسم.

يتم إجراء التشخيص الكيميائي الحيوي لاضطرابات التمثيل الغذائي الوراثية على مرحلتين.

في المرحلة الأولى، يتم اختيار الحالات المفترضة للأمراض، وفي المرحلة الثانية يتم توضيح تشخيص المرض باستخدام طرق أكثر دقة وتعقيدًا. إن استخدام الدراسات البيوكيميائية لتشخيص الأمراض في فترة ما قبل الولادة أو بعد الولادة مباشرة يجعل من الممكن تحديد الأمراض في الوقت المناسب والبدء في اتخاذ تدابير طبية محددة، كما هو الحال، على سبيل المثال، في حالة بيلة الفينيل كيتون.

لتحديد محتوى المنتجات الوسيطة والمنتجات الثانوية والمنتجات الأيضية النهائية في الدم أو البول أو السائل الأمنيوسي، بالإضافة إلى التفاعلات النوعية مع كواشف محددة لبعض المواد، يتم استخدام الطرق الكروماتوغرافية لدراسة الأحماض الأمينية والمركبات الأخرى.

عوامل النسخ هي بروتينات تتفاعل مع مواقع تنظيمية معينة وتسرع أو تبطئ عملية النسخ. تبلغ نسبة الأجزاء المفيدة وغير المفيدة في النسخ حقيقية النواة في المتوسط 1:9 (في بدائيات النوى تكون 9:1). يمكن فصل النسخ المتجاورة عن بعضها البعض عن طريق مناطق الحمض النووي غير المكتوبة. يسمح تقسيم الحمض النووي إلى العديد من النسخ بالقراءة الفردية (النسخ) لجينات مختلفة ذات أنشطة مختلفة.

في كل نسخة، يتم نسخ واحد فقط من شريطي الحمض النووي، وهو ما يسمى حبلا القالب، والثاني، المكمل له، يسمى حبلا الترميز. يبدأ تصنيع سلسلة الحمض النووي الريبوزي (RNA) من الطرف 5 إلى الطرف 3، في حين أن شريط DNA القالب يكون دائمًا متقابلًا مع الحمض النووي المُصنَّع

تعديلات ما بعد النسخ لنسخة الحمض النووي الريبي (tRNA) الأولية (معالجة الحمض الريبي النووي النقال)

يحتوي الحمض النووي الريبوزي الناقل الأساسي على حوالي 100 نيوكليوتيدات، وبعد المعالجة - 70-90 بقايا نيوكليوتيدات. تحدث تعديلات ما بعد النسخ لنصوص الحمض النووي الريبي (tRNA) الأولية بمشاركة RNases (ريبونوكلياز). وبالتالي، يتم تحفيز تكوين نهاية 3 بوصات من الحمض الريبي النووي النقال بواسطة RNase، وهو نوكلياز خارجي 3 بوصات "يقطع" نيوكليوتيدًا واحدًا في كل مرة حتى يصل إلى التسلسل -CCA، وهو نفسه بالنسبة لجميع جزيئات الحمض الريبي النووي النقال. بالنسبة لبعض الـ tRNAs، يحدث تكوين تسلسل -CCA عند النهاية 3 بوصة (النهاية المستقبلة) نتيجة للإضافة المتسلسلة لهذه النيوكليوتيدات الثلاثة. يحتوي الـ pre-tRNA على إنترون واحد فقط، يتكون من 14-16 نيوكليوتيدات. يؤدي الإنترون والربط إلى تكوين بنية تسمى "مضاد الكودون" - وهو ثلاثي من النيوكليوتيدات يضمن تفاعل الحمض الريبي النووي النقال مع الكودون التكميلي للرنا المرسال أثناء تخليق البروتين.

تعديلات ما بعد النسخ (المعالجة) للنسخة الأولية من الحمض النووي الريبي (RNA). تكوين الريبوسوم

تحتوي الخلايا البشرية على حوالي مائة نسخة من جين الرنا الريباسي (rRNA)، متمركزة في مجموعات على خمسة كروموسومات. يتم نسخ جينات الرنا الريباسي بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي I لإنتاج نسخ متطابقة. يبلغ طول النصوص الأولية حوالي 13000 بقايا نيوكليوتيد (45S rRNA). قبل مغادرة النواة كجزء من جسيم الريبوسوم، يخضع جزيء 45 S rRNA للمعالجة، مما يؤدي إلى تكوين 28S rRNA (حوالي 5000 نيوكليوتيدات)، و18S rRNA (حوالي 2000 نيوكليوتيدات)، و5.88 rRNA (حوالي 160 نيوكليوتيدات)، والتي هي مكونات الريبوسومات (الشكل 4-35). يتم تدمير بقية النص في النواة.

السؤال رقم 25.

(طريقة الأنساب في علم الوراثة البشرية. القواعد الأساسية لتجميع وتحليل مخططات النسب (باستخدام مثال مخطط نسب العائلة). أهمية الطريقة في دراسة أنماط وراثة السمات).

تعتمد هذه الطريقة على تجميع وتحليل النسب. تم استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع منذ العصور القديمة وحتى يومنا هذا في تربية الخيول، واختيار السلالات القيمة من الماشية والخنازير، وفي الحصول على الكلاب الأصيلة، وكذلك في تربية سلالات جديدة من الحيوانات ذات الفراء. تم تجميع سلاسل الأنساب البشرية على مدى قرون عديدة فيما يتعلق بالعائلات الحاكمة في أوروبا وآسيا.

عند تجميع النسب، تكون نقطة البداية هي الشخص - المسبار الذي تتم دراسة نسبه. عادةً ما يكون هذا إما مريضًا أو حاملًا لصفة معينة يجب دراسة وراثتها. عند تجميع جداول النسب، يتم استخدام الرموز التي اقترحها G. فقط في عام 1931 (الشكل 6.24). يتم تحديد الأجيال بالأرقام الرومانية، ويتم تحديد الأفراد في جيل معين بواسطة ar

اتفاقيات عند تجميع النسب (وفقًا لـ G. Just)

باستخدام طريقة الأنساب، يمكن تحديد الطبيعة الوراثية للصفة قيد الدراسة، وكذلك نوع وراثتها (جسمية سائدة، جسمية متنحية، سائدة مرتبطة بـ X أو متنحية، مرتبطة بـ Y). عند تحليل الأنساب لعدة خصائص، يمكن الكشف عن الطبيعة المرتبطة لوراثتها، وهو ما يستخدم في تجميع خرائط الكروموسومات. تتيح لك هذه الطريقة دراسة شدة عملية الطفرة وتقييم مدى تعبير الأليل واختراقه. ويستخدم على نطاق واسع في الاستشارة الوراثية الطبية للتنبؤ بالذرية. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن تحليل الأنساب يصبح أكثر تعقيدًا بشكل ملحوظ عندما يكون لدى الأسرة عدد قليل من الأطفال.

النسب مع الميراث جسمي سائد. يتميز النوع الجسدي من الميراث عمومًا باحتمالية متساوية لحدوث هذه الصفة لدى كل من الرجال والنساء. ويرجع ذلك إلى نفس الجرعة المزدوجة من الجينات الموجودة في الجسيمات الذاتية لجميع ممثلي النوع والمستلمة من كلا الوالدين، واعتماد السمة النامية على طبيعة تفاعل الجينات الأليلية.

إذا تم تحليل سمة لا تؤثر على قدرة الكائن الحي على البقاء، فإن حاملي السمة السائدة يمكن أن يكونوا متماثلي الزيجوت ومتغاير الزيجوت. في حالة الميراث السائد لبعض السمات المرضية (المرض)، فإن الزيجوت المتماثلة الزيجوت، كقاعدة عامة، ليست قابلة للحياة، وحاملي هذه الصفة هم متغاير الزيجوت.

وهكذا، في حالة الوراثة الجسدية السائدة، يمكن أن تحدث السمة بالتساوي عند الرجال والنساء ويمكن تتبعها عندما يكون هناك عدد كاف من النسل في كل جيل رأسي. تم تقديم أول وصف للنسب مع نوع جسمي سائد من وراثة الشذوذ في البشر في عام 1905. وهو يتتبع انتقال العضلة العضدية (أقدام الأصابع القصيرة) على مدى عدد من الأجيال.

النسب مع الميراث جسمي متنحي. تظهر السمات المتنحية ظاهريًا فقط في الأليلات المتماثلة الزيجوت المتنحية. عادة ما توجد هذه السمات في ذرية الآباء الطبيعيين ظاهريًا الذين يحملون الأليلات المتنحية. احتمال ظهور ذرية متنحية في هذه الحالة هو 25٪. إذا كان أحد الوالدين لديه سمة متنحية، فإن احتمال ظهورها في النسل سيعتمد على النمط الجيني للوالد الآخر. في حالة الآباء المتنحيين، يرث جميع الأبناء الصفة المتنحية المقابلة.

من المعتاد بالنسبة للنسب ذات النوع الجسدي المتنحي من الميراث أن السمة لا تظهر في كل جيل. في أغلب الأحيان، يظهر النسل المتنحي في الآباء الذين لديهم سمة سائدة، وتزداد احتمالية ظهور مثل هذا النسل في الزيجات ذات الصلة الوثيقة، حيث قد يكون كلا الوالدين حاملين لنفس الأليل المتنحي الذي تم تلقيه من سلف مشترك. مثال على الوراثة الجسدية المتنحية هو نسب عائلة مصابة باعتلال عضلي تقدمي كاذب، حيث يكون زواج الأقارب شائعا.

النسب مع الميراث السائد المرتبط بـ X للسمة. الجينات الموجودة على الكروموسوم X والتي لا تحتوي على أليلات على الكروموسوم Y موجودة في الأنماط الجينية للرجال والنساء بجرعات مختلفة. تتلقى المرأة كروموسوم X الخاص بها والجينات المقابلة من والدها وأمها، بينما يرث الرجل كروموسوم X الوحيد من والدته فقط. يتم تحديد تطور السمة المقابلة لدى الرجال من خلال الأليل الوحيد الموجود في النمط الوراثي، بينما عند النساء يكون نتيجة تفاعل اثنين من الجينات الأليلية. في هذا الصدد، تحدث السمات الموروثة بطريقة مرتبطة بـ X في مجموعة سكانية ذات احتمالات مختلفة عند الذكور والإناث.

مع الوراثة السائدة المرتبطة بـ X، تكون هذه السمة أكثر شيوعًا عند النساء بسبب الاحتمال الأكبر لحصولهن على الأليل المقابل إما من الأب أو من الأم. ولا يمكن للرجال أن يرثوا هذه الصفة إلا من أمهم. تنقلها النساء ذوات السمة السائدة بالتساوي إلى البنات والأبناء، بينما ينقلها الرجال إلى البنات فقط. لا يرث الأبناء أبدًا السمة السائدة المرتبطة بالكروموسوم X من آبائهم.

مثال على هذا النوع من الميراث هو النسب الموصوف في عام 1925 بالتقرن الشعري، وهو مرض جلدي يصاحبه فقدان الرموش والحواجب وشعر فروة الرأس.

نسب الوراثة المتنحية للصفات المرتبطة بـ X. السمة المميزة للنسب مع هذا النوع من الميراث هي المظهر السائد للسمة لدى الرجال نصفي الزيجوت، الذين يرثونها من الأمهات ذوات النمط الظاهري السائد والحاملات للأليل المتنحي. وكقاعدة عامة، يرث الرجال هذه السمة عبر الأجيال من جد الأم إلى الحفيد. عند النساء، يتجلى فقط في حالة متماثلة اللواقح، والتي تزداد احتمالية حدوثها مع الزيجات ذات الصلة الوثيقة.

أشهر مثال على الوراثة المتنحية المرتبطة بـ X هو الهيموفيليا. مثال آخر على الوراثة وفقًا لهذا النوع هو عمى الألوان - وهو شكل معين من ضعف رؤية الألوان.

النسب مع الميراث المرتبط بـ Y. إن وجود كروموسوم Y فقط عند الذكور يفسر خصائص الوراثة المرتبطة بـ Y، أو الهولاندرية، لهذه السمة، والتي توجد فقط عند الرجال وتنتقل عبر الخط الذكوري من جيل إلى جيل من الأب إلى الابن.

إحدى السمات التي لا يزال الميراث المرتبط بـ Y عند البشر محل نقاش هي فرط شعر الصيوان، أو وجود الشعر على الحافة الخارجية للصيوان.

السؤال رقم 26.

(طرق علم الوراثة البشرية: إحصائية سكانية؛ dermatoglyphic (على سبيل المثال تحليل dermatoglyph الخاص)، علم وراثة الخلايا الجسدية، دراسة الحمض النووي؛ دورها في دراسة علم الأمراض الوراثية البشرية).

باستخدام الطريقة الإحصائية السكانية، تتم دراسة الخصائص الوراثية في مجموعات كبيرة من السكان، في جيل واحد أو عدة أجيال. النقطة الأساسية عند استخدام هذه الطريقة هي المعالجة الإحصائية للبيانات التي تم الحصول عليها. باستخدام هذه الطريقة، يمكنك حساب تكرار حدوث أليلات جينية مختلفة وأنماط وراثية مختلفة لهذه الأليلات في مجتمع ما، ومعرفة توزيع السمات الوراثية المختلفة، بما في ذلك الأمراض، فيه. يسمح لك بدراسة عملية الطفرة، ودور الوراثة والبيئة في تكوين تعدد الأشكال المظهري البشري حسب الخصائص الطبيعية، وكذلك في حدوث الأمراض، خاصة مع الاستعداد الوراثي. تُستخدم هذه الطريقة أيضًا لتوضيح أهمية العوامل الوراثية في تكوين الإنسان، وخاصة في تكوين العرق.

عند المعالجة الإحصائية للمواد التي تم الحصول عليها من فحص مجموعة سكانية بناءً على سمة تهم الباحث، فإن أساس توضيح التركيب الوراثي للسكان هو قانون هاردي-فاينبرج للتوازن الوراثي. إنه يعكس النمط الذي بموجبه، في ظل ظروف معينة، تظل نسبة الأليلات الجينية والأنماط الجينية في المجمع الجيني لسكان ما دون تغيير على مدى عدد من أجيال هؤلاء السكان. بناءً على هذا القانون، بوجود بيانات حول تكرار حدوث الأليل المحدد (أ) في مجموعة الجينات المتنحية التي لها النمط الجيني المتماثل (أأ)، فمن الممكن حساب تكرار حدوث الأليل المحدد (أ) في تجمع الجينات لـ جيل معين. ومن خلال نشر هذه المعلومات إلى الأجيال القادمة، من الممكن التنبؤ بتكرار ظهور الأشخاص الذين لديهم سمة متنحية، بالإضافة إلى حاملي الزيجوت المتخالف للأليل المتنحي.

التعبير الرياضي لقانون هاردي-فاينبرغ هو الصيغة (pA + qa)2، حيث p وq هما ترددات الأليلات A وa من الجين المقابل. توسيع هذه الصيغة يجعل من الممكن حساب تكرار حدوث الأشخاص ذوي الأنماط الجينية المختلفة، وقبل كل شيء، متغاير الزيجوت - حاملات الأليل المتنحي المخفي: p2AA + 2pqAa + q2aa. على سبيل المثال، يحدث المهق بسبب غياب الإنزيم المشارك في تكوين صبغة الميلانين، وهو صفة متنحية موروثة. معدل حدوثه في سكان المهق (أأ) هو 1:20000، لذلك q2 = 1/20000، ثم q = 1/141، أعلى = 140/141. وفقًا لصيغة قانون هاردي-فاينبرغ، فإن تكرار حدوث الزيجوت المتغايرة = 2pq، أي. يتوافق مع 2 × (1/141) × (140/141) = 280/20000 = 1/70. وهذا يعني أنه في هذه الفئة من السكان، تظهر حاملات متغايرة الزيجوت لأليل المهق بمعدل واحد من كل 70 شخصًا.

يسمح لنا تحليل تكرارات حدوث سمات مختلفة في مجتمع ما، إذا كانت تتوافق مع قانون هاردي-فاينبرغ، بتأكيد أن السمات ناتجة عن أليلات مختلفة لجين واحد في حالة وجود جين في مجموعة الجينات يتم تمثيل السكان بعدة أليلات، على سبيل المثال، جين فصيلة الدم ABO، ويتم التعبير عن نسبة الأنماط الجينية المختلفة بالصيغة (pIA + qIB + rI0) 2.

حاليًا، تم تحديد الطبيعة الوراثية لأنماط الجلد، على الرغم من عدم توضيح طبيعة الميراث بشكل كامل. من المحتمل أن تكون هذه السمة موروثة بطريقة متعددة الجينات. تتأثر طبيعة أنماط الأصابع والكف في الجسم بشكل كبير بالأم من خلال آلية الوراثة السيتوبلازمية.

تعتبر الدراسات الجلدية مهمة في تحديد الزيجوت في التوائم. من المعتقد أنه إذا كان من بين 10 أزواج من الأصابع المتماثلة، فإن 7 على الأقل لها أنماط متشابهة، وهذا يشير إلى التطابق. يشير تشابه أنماط 4-5 أصابع فقط إلى أن التوأم أخوي.

كشفت دراسة أجريت على أشخاص يعانون من أمراض الكروموسومات عن تغيرات محددة فيهم ليس فقط في أنماط الأصابع والنخيل، ولكن أيضًا في طبيعة أخاديد الانثناء الرئيسية على جلد راحة اليد. لوحظت تغيرات مميزة في هذه المؤشرات في مرض داون، ومتلازمات كلاينفيلتر، ومتلازمات شيرشيفسكي-تيرنر، مما يسمح باستخدام طرق التنظير الجلدي وتنظير الكف في تشخيص هذه الأمراض. تم اكتشاف تغيرات جلدية محددة أيضًا في بعض الانحرافات الصبغية، على سبيل المثال، في متلازمة "صرخة القطة". التغيرات الجلدية في أمراض الجينات لم تتم دراستها بشكل أقل. ومع ذلك، فقد تم وصف انحرافات محددة لهذه المؤشرات في مرض انفصام الشخصية، والوهن العضلي الوبيل، وسرطان الدم الليمفاوي.

وتستخدم هذه الأساليب أيضا لإثبات الأبوة. تم وصفها بمزيد من التفصيل في الأدبيات المتخصصة.

السؤال رقم 27.

(مفهوم الأمراض الوراثية: الأمراض البشرية أحادية المنشأ والكروموسومات ومتعددة العوامل وآلية حدوثها ومظاهرها. أمثلة).

أحادي المنشأيسمى هذا النوع من الوراثة عندما يتم التحكم في صفة وراثية بواسطة جين واحد.

تنقسم الأمراض أحادية المنشأ حسب نوع الميراث:
جسمي سائد (أي إذا كان أحد الوالدين على الأقل مريضًا، فسيكون الطفل مريضًا أيضًا)، على سبيل المثال
- متلازمة مارفان، الورم العصبي الليفي، الودانة
– جسمي متنحي (يمكن أن يصاب الطفل بالمرض إذا كان كلا الوالدين حاملين لهذا المرض، أو كان أحد الوالدين مريضا، والآخر حامل لطفرات الجينات المسببة له)
مرض)
– التليف الكيسي، ضمور العضلات الشوكي.
يرجع الاهتمام الوثيق بهذه المجموعة من الأمراض أيضًا إلى حقيقة أن عددها، كما تبين، أعلى بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. جميع الأمراض لها انتشار مختلف تمامًا، والذي يمكن أن يختلف اعتمادًا على الجغرافيا والجنسية، على سبيل المثال، يحدث رقص هنتنغتون في 1 من كل 20.000 أوروبي ولا يوجد تقريبًا في اليابان، ومرض تاي ساكس هو سمة من سمات اليهود الأشكناز وهو نادر للغاية في أناس آخرون.
في روسيا، الأمراض الموروثة أحادية المنشأ الأكثر شيوعًا هي التليف الكيسي (1/12000 مولود جديد)، مجموعة الضمور العضلي (1/10000 مولود جديد)، الهيموفيليا أ (1/5000 مولود جديد).
بالطبع، تم تحديد العديد من الأمراض أحادية المنشأ لفترة طويلة وهي معروفة جيدًا لعلماء الوراثة الطبية.

إلى الكروموسوماتوتشمل هذه الأمراض الناجمة عن الطفرات الجينية أو التغيرات الهيكلية في الكروموسومات الفردية. تنشأ أمراض الكروموسومات نتيجة لطفرات في الخلايا الجرثومية لأحد الوالدين. لا يتم نقل أكثر من 3-5٪ منهم من جيل إلى جيل. تمثل تشوهات الكروموسومات حوالي 50% من حالات الإجهاض التلقائي و7% من جميع حالات الإملاص.

تنقسم جميع أمراض الكروموسومات عادة إلى مجموعتين: تشوهات في عدد الكروموسومات واضطرابات في بنية الكروموسومات.

الأمراض الناجمة عن انتهاك عدد الكروموسومات الذاتية (غير الجنسية).

متلازمة داون - تثلث الصبغي على الكروموسوم 21، وتشمل العلامات: الخرف، وتأخر النمو، والمظهر المميز، والتغيرات في الخطوط الجلدية.

متلازمة باتاو - تثلث الصبغي على الكروموسوم 13، الذي يتميز بتشوهات متعددة، بله، في كثير من الأحيان - كثرة الأصابع، تشوهات هيكلية للأعضاء التناسلية، والصمم. تقريبا جميع المرضى لا يعيشون لرؤية سنة واحدة؛

متلازمة إدواردز - تثلث الصبغي على الكروموسوم 18، الفك السفلي وفتحة الفم صغيرتان، والشقوق الجفنية ضيقة وقصيرة، والأذنان مشوهتان؛ 60% من الأطفال يموتون قبل سن 3 أشهر، و10% فقط يعيشون لمدة سنة واحدة، والسبب الرئيسي هو توقف التنفس واضطراب القلب.

الأمراض المرتبطة بانتهاك عدد الكروموسومات الجنسية

متلازمة شيرشيفسكي-تيرنر - غياب كروموسوم X واحد لدى النساء (45 XO) بسبب انتهاك انحراف الكروموسومات الجنسية. تشمل العلامات قصر القامة والطفولة الجنسية والعقم واضطرابات جسدية مختلفة (صغر الفك والرقبة القصيرة وما إلى ذلك) ؛

تعدد الصبغيات على الكروموسوم X - يشمل التثلث الصبغي (النوى 47، XXX)، الرباعي (48، XXXX)، الخماسي (49، XXXXXX)، هناك انخفاض طفيف في الذكاء، وزيادة احتمال الإصابة بالذهان والفصام مع نوع غير موات من دورة؛

تعدد كروموسوم Y - مثل تعدد كروموسوم X، يشمل التثلث الصبغي (النوى 47، XYY)، رباعي الصبغي (48، XYYY)، خماسي الصبغي (49، XYYYY)، المظاهر السريرية تشبه أيضًا تعدد كروموسوم X؛

متلازمة كلاينفلتر - تعدد الصبغيات على الكروموسومات X و Y عند الأولاد (47، XXY، 48، XXYY، إلخ)، العلامات: نوع البناء المخصي، التثدي، ضعف نمو الشعر على الوجه والإبطين والعانة ، الطفولة الجنسية، العقم. النمو العقلي متخلف، ولكن في بعض الأحيان يكون الذكاء طبيعيا.

الأمراض الناجمة عن تعدد الصبغيات

ثلاثي الصيغة الصبغية، رباعي الصيغة الصبغية، وما إلى ذلك؛ السبب هو تعطيل عملية الانقسام الاختزالي بسبب الطفرة، ونتيجة لذلك تتلقى الخلية الجنسية الابنة بدلاً من الفرداني (23) مجموعة ثنائية الصبغية (46) من الكروموسومات، أي 69 كروموسومًا (عند الرجال النمط النووي هو 69، XYY، عند النساء - 69، XXX)؛ غالبًا ما تكون مميتة قبل الولادة

أمراض متعددة العواملأو أمراض ذات استعداد وراثي

تختلف مجموعة الأمراض عن الأمراض الجينية من حيث أنها تتطلب تأثير العوامل البيئية لتظهر نفسها. من بينها، يتم التمييز أيضًا بين أحادي المنشأ، حيث يكون الاستعداد الوراثي ناتجًا عن جين واحد متغير بشكل مرضي، ومتعدد الجينات. يتم تحديد الأخير بواسطة العديد من الجينات، والتي في الحالة الطبيعية، ولكن مع تفاعل معين فيما بينها ومع العوامل البيئية، تخلق استعدادًا لظهور المرض. وتسمى هذه الأمراض بالأمراض متعددة العوامل (MFDs).

الأمراض أحادية المنشأ ذات الاستعداد الوراثي قليلة العدد نسبيًا. تنطبق عليهم طريقة التحليل الجيني المندلية. وبالنظر إلى الدور الهام الذي تلعبه البيئة في ظهورها، فهي تعتبر ردود فعل مرضية محددة وراثيا لعمل العوامل الخارجية المختلفة (الأدوية والمضافات الغذائية والعوامل الفيزيائية والبيولوجية)، والتي تعتمد على النقص الوراثي لبعض الإنزيمات.

العوامل المسببة للطفرات. يمكن أن تكون العوامل التي تسبب (تحفز) الطفرات مجموعة واسعة من التأثيرات البيئية: درجة الحرارة، والأشعة فوق البنفسجية، والإشعاع (الطبيعي والاصطناعي)، وتصرفات المركبات الكيميائية المختلفة - المطفرة. المطفرة هي عوامل البيئة الخارجية التي تسبب تغييرات معينة في النمط الوراثي - الطفرة، وتسمى عملية تكوين الطفرات الطفرات.

تمت دراسة الطفرات الكيميائية لأول مرة بشكل هادف من قبل متعاون ن.ك.كولتسوف، في.

يمكن تقسيم العوامل النشطة وراثيا إلى 3 فئات: الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية.

العوامل الفيزيائية. وتشمل هذه أنواعًا مختلفة من الإشعاعات المؤينة والأشعة فوق البنفسجية. وأظهرت دراسة تأثير الإشعاع على عملية الطفرة أنه في هذه الحالة لا توجد جرعة عتبة، وحتى أصغر الجرعات تزيد من احتمال حدوث الطفرات في السكان. إن زيادة تواتر الطفرات أمر خطير ليس بالمعنى الفردي بقدر ما هو خطير من وجهة نظر زيادة الحمل الجيني للسكان. على سبيل المثال، يؤدي تشعيع أحد الزوجين بجرعة ضمن نطاق مضاعفة تواتر الطفرات (1.0 - 1.5 غراي) إلى زيادة طفيفة في خطر إنجاب طفل مريض (من مستوى 4 - 5٪ إلى مستوى 5 - 6%). وإذا تلقى سكان منطقة بأكملها نفس الجرعة، فإن عدد الأمراض الوراثية بين السكان سوف يتضاعف خلال جيل واحد.

العوامل الكيميائية. كيميائي الزراعة وغيرها من مجالات النشاط البشري، أدى تطور الصناعة الكيميائية إلى تخليق تدفق هائل من المواد (يبلغ إجماليها من 3.5 إلى 4.3 مليون)، بما في ذلك تلك التي لم تكن موجودة على الإطلاق في المحيط الحيوي لملايين السنين من التطور السابق. وهذا يعني، أولاً وقبل كل شيء، عدم قابلية التحلل وبالتالي الحفاظ على المواد الغريبة التي تدخل البيئة على المدى الطويل. ما كان يعتبر في البداية إنجازًا في مكافحة الآفات تحول فيما بعد إلى مشكلة معقدة. أدى الاستخدام الواسع النطاق لمبيد الحشرات DDT، الذي ينتمي إلى فئة الهيدروكربونات المكلورة، إلى انتشاره في جميع أنحاء العالم، حتى جليد القارة القطبية الجنوبية.

معظم المبيدات الحشرية شديدة المقاومة للتحلل الكيميائي والبيولوجي ولها مستوى عالٍ من السمية.

العوامل البيولوجية. جنبا إلى جنب مع المطفرات الفيزيائية والكيميائية، فإن بعض العوامل ذات الطبيعة البيولوجية لها أيضا نشاط وراثي. تمت دراسة آليات التأثير الطفري لهذه العوامل بأقل قدر من التفصيل. في نهاية الثلاثينيات، بدأ S. وM. Gershenzon دراسات الطفرات في ذبابة الفاكهة تحت تأثير الحمض النووي والفيروسات الخارجية. ومنذ ذلك الحين، تم إثبات التأثير الطفري للعديد من حالات العدوى الفيروسية لدى البشر. تحدث الانحرافات الصبغية في الخلايا الجسدية بسبب فيروسات الجدري والحصبة وجدري الماء والنكاف والأنفلونزا والتهاب الكبد وغيرها.

تأثير العوامل البيئية على الطفرات. الطفرات. تصنيف. آلية الطفرات. العوامل المطفرة. التطبيق العملي للطفرات العوامل البيئية المسببة للطفرات

3. الطفرات الجينية والكروموسومية وخصائصها.

المزيد عن الموضوع العوامل المسببة لطفرات الجهاز الوراثي: