تاثیر عوامل محیطی بر جهش زایی. جهش ها طبقه بندی. مکانیسم جهش عوامل جهش زا کاربرد عملی جهش عوامل محیطی ایجاد جهش

عوامل ایجاد جهشعواملی که باعث (القاء) جهش می شوند می توانند طیف گسترده ای از تأثیرات محیطی باشند: دما، تابش فرابنفش، تابش (طبیعی و مصنوعی)، اثرات ترکیبات شیمیایی مختلف - جهش زاهاجهش زاها عوامل محیط خارجی هستند که باعث ایجاد تغییرات خاصی در ژنوتیپ - جهش و فرآیند تشکیل جهش ها می شوند. جهش زایی.

جهش زایی رادیواکتیو در دهه 20 قرن ما مورد مطالعه قرار گرفت. در سال 1925، دانشمندان شوروی G.S. Filippov و G.A. Nadson، برای اولین بار در تاریخ ژنتیک، از اشعه ایکس برای به دست آوردن جهش در مخمر استفاده کردند. یک سال بعد، محقق آمریکایی G. Meller (بعداً دو بار برنده جایزه نوبل) که برای مدت طولانی در انستیتوی به سرپرستی N.K Koltsov در مسکو کار کرد، از همان جهش زا در مورد مگس سرکه استفاده کرد.

جهش زایی شیمیایی برای اولین بار توسط همکار N.K Koltsov در سال 1931 در مورد مگس سرکه در معرض ید قرار گرفت و بعداً توسط M.E. Lobashov مورد مطالعه قرار گرفت.

جهش‌زاهای شیمیایی شامل طیف گسترده‌ای از مواد (ترکیبات آلکیله‌کننده، پراکسید هیدروژن، آلدئیدها و کتون‌ها، اسید نیتریک و آنالوگ‌های آن، آنتی‌متابولیت‌های مختلف، نمک‌های فلزات سنگین، رنگ‌های با خواص اساسی، مواد معطر)، حشره‌کش‌ها (از لاتین insecta - حشرات) هستند. ، سیدا - کشنده)، علف کش ها (سپس لات. herba - علف)، مواد مخدر، الکل، نیکوتین، برخی از مواد دارویی و بسیاری دیگر.

عوامل ژنتیکی فعال را می توان به 3 دسته فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تقسیم کرد.

عوامل فیزیکیاینها شامل انواع مختلف پرتوهای یونیزان و اشعه ماوراء بنفش است. مطالعه تاثیر تشعشع بر روند جهش نشان داد که در این حالت دوز آستانه وجود ندارد و حتی کوچکترین دوزها احتمال وقوع جهش در جمعیت را افزایش می دهد. افزایش فراوانی جهش ها نه از نظر فردی، بلکه از نظر افزایش بار ژنتیکی جمعیت خطرناک است. به عنوان مثال، تابش یکی از همسران با دوز در محدوده دو برابر شدن فرکانس جهش ها (1.0 - 1.5 Gy) خطر ابتلا به فرزند بیمار را کمی افزایش می دهد (از سطح 4 - 5٪ به سطح 5). - 6٪. اگر جمعیت کل منطقه همان دوز را دریافت کند، تعداد بیماری های ارثی در جمعیت در یک نسل دو برابر می شود.

عوامل شیمیاییشیمیایی شدن کشاورزی و سایر زمینه های فعالیت انسانی، توسعه صنایع شیمیایی منجر به سنتز جریان عظیمی از مواد (در مجموع از 3.5 تا 4.3 میلیون) شد، از جمله مواردی که برای میلیون ها سال هرگز در بیوسفر وجود نداشته اند. تکامل قبلی این اول از همه به معنی تجزیه ناپذیری و در نتیجه حفظ طولانی مدت مواد خارجی وارد شده به محیط است.

آنچه در ابتدا به عنوان یک دستاورد در مبارزه با آفات تلقی می شد، بعدها به یک مشکل پیچیده تبدیل شد. به طور گسترده در دهه 40 - 60 استفاده می شود حشره کش DDT، که متعلق به کلاس هیدروکربن های کلردار است، منجر به گسترش آن در سراسر جهان، درست تا یخ های قطب جنوب شد.

اکثر آفت کش ها در برابر تخریب شیمیایی و بیولوژیکی بسیار مقاوم بوده و سمیت بالایی دارند. آنتروپوژنتیک ناهنجاری وراثت کروموزومی

عوامل بیولوژیکیدر کنار جهش زاهای فیزیکی و شیمیایی، برخی از عوامل طبیعت بیولوژیکی نیز فعالیت ژنتیکی دارند. مکانیسم اثر جهش زایی این عوامل با کمترین جزئیات مورد مطالعه قرار گرفته است. در پایان دهه 30، S. و M. Gershenzon مطالعات جهش زایی را در مگس سرکه تحت تأثیر DNA اگزوژن و ویروس ها آغاز کردند. از آن زمان، اثر جهش زایی بسیاری از عفونت های ویروسی در انسان ثابت شده است. انحراف کروموزومی در سلول های سوماتیک باعث می شود آبله، سرخک، آبله مرغان، اوریون، آنفولانزا، ویروس هپاتیتو غیره.

جهش- این یک تغییر ناگهانی و پایدار در ماده ژنتیکی تحت تأثیر عوامل محیطی خارجی یا داخلی است که از طریق ارث منتقل می شود.

خواص جهش:

▪ به طور ناگهانی بوجود می آیند.

▪ ارثی هستند.

▪ غیر جهت دار;

▪ ممکن است به طور مکرر رخ دهد.

فرآیند تشکیل جهش نامیده می شود جهش زایی، و عوامل ایجاد کننده آنها هستند جهش زاها. جهش زاها در ابتدا بر روی ماده ژنتیکی فرد تأثیر می گذارند و در نتیجه فنوتیپ ممکن است تغییر کند. اینها می توانند اگزوموتاژن ها (عوامل محیطی) و اندوموتاژن ها (محصولات متابولیک خود بدن) باشند.

عوامل جهش زا به دو دسته فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تقسیم می شوند.

جهش زاهای فیزیکی شامل انواع مختلفی از تشعشعات (عمدتاً یونیزه کننده - اشعه آلفا، بتا و گاما، اشعه ماوراء بنفش)، دما، رطوبت و غیره می باشد. مکانیسم عمل آنها: 1) اختلال در ساختار ژن ها و کروموزوم ها. 2) تشکیل رادیکال های آزاد که وارد تعامل شیمیایی با DNA می شوند. 3) تخریب رشته های دوک آکروماتین؛ 4) تشکیل دیمرها - اتصال بین خود ("پیوند متقاطع") بازهای پیریمیدین همسایه یک زنجیره DNA (معمولا T-T).

جهش زاهای شیمیایی عبارتند از: مواد طبیعی آلی و معدنی (نیتریت ها، نیترات ها، آلکالوئیدها، هورمون ها، آنزیم ها و غیره). محصولات فرآوری صنعتی ترکیبات طبیعی (زغال سنگ، نفت)؛ مواد مصنوعی که قبلاً در طبیعت یافت نشده اند (آفت کش ها، حشره کش ها، مواد نگهدارنده مواد غذایی، شوینده ها، دئودورانت ها). داروهایی که می توانند ناهنجاری های مادرزادی را تحریک کنند (سرکوب کننده های ایمنی، برخی آنتی بیوتیک ها، مواد مخدر، کورتیکواستروئیدهای مصنوعی و غیره). جهش‌زاهای شیمیایی قدرت نفوذ بالایی دارند، عمدتاً جهش‌های ژنی ایجاد می‌کنند و در طول دوره همانندسازی DNA عمل می‌کنند. مکانیسم عمل آنها: 1) دآمیناسیون و آلکیلاسیون نوکلئوتیدها. 2) جایگزینی پایه های نیتروژنی با آنالوگ های آنها. 3) مهار سنتز پیش سازهای اسید نوکلئیک و غیره.

سوپرموتاژن ها عواملی هستند (معمولاً ماهیت شیمیایی دارند) که فراوانی جهش ها را صدها تا ده ها هزار بار افزایش می دهند (به عنوان مثال، کلشی سین، اتیلن ایمین، گاز خردل). آنها برای تولید جهش های القایی در پرورش استفاده می شوند.

آنتی موتاژن ها به طور قابل توجهی فراوانی جهش ها را کاهش می دهند. این شامل حدود 200 ترکیب طبیعی و مصنوعی است: برخی از اسیدهای آمینه (هیستیدین، متیونین، و غیره). ویتامین ها (توکوفرول، اسید اسکوربیک، کاروتن و غیره)؛ عوامل دارویی (اینترفرون، آنتی اکسیدان ها، اکسی پیریدین ها و غیره)؛ محصولات غذایی (انواع خاصی از لوبیا، فلفل سیاه، کلم، عصاره سیب).

تعدادی از آنتی جهش زاها به عنوان محافظ رادیویی استفاده می شود.

عوامل جهش زا -عوامل ایجاد جهش

عوامل فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی اثر جهش زایی دارند.

مواد شیمیایی که باعث جهش می شوند عبارتند از مواد آلی و معدنی مانند اسیدها، قلیایی ها، پراکسیدها، نمک های فلزی، فرمالدئید، آفت کش ها، پاک کننده ها، علف کش ها، کلشی سین و غیره.

اثر عوامل شیمیایی: افزایش فرآیندهای جهش، ایجاد جهش‌های نقطه‌ای که باعث بازآرایی کروموزومی می‌شوند و باعث اختلال در همانندسازی DNA می‌شوند. برخی از جهش زاها می توانند باعث اختلال در میوز شوند که منجر به عدم تفکیک کروموزوم می شود.

عوامل فیزیکی: تشعشعات یونیزان، واپاشی رادیواکتیو، اشعه ماوراء بنفش، تابش الکترومغناطیسی، گرما و سرمای شدید.

اثر عوامل فیزیکی: تابش اشعه ایکس با داشتن قدرت نفوذ بالا باعث تشکیل رادیکال های آزاد آب می شود که اسیدهای نوکلئیک را تجزیه کرده و باعث بازآرایی ژنی و کروموزومی می شود. اشعه ماوراء بنفش منجر به تشکیل دیمرهای تیمیدین می شود که باعث اختلال در همانندسازی DNA می شود.

عوامل بیولوژیکی: ویروس ها (سرخک، سرخجه، آنفولانزا)، محصولات متابولیک (محصولات اکسیداسیون لیپید)، آنتی ژن های میکروارگانیسم ها./

عملکرد عوامل بیولوژیکی: آنها با سرکوب فعالیت سیستم های ترمیم، سرعت جهش های سلولی را افزایش می دهند.

3. جهش های ژنی و کروموزومی، ویژگی های آنها.

جهش های ژنی (نقطه ای).- اینها تغییرات در تعداد و/یا توالی نوکلئوتیدها در ساختار DNA (درج، حذف، حرکت، جانشینی نوکلئوتیدها) در ژن های فردی است که منجر به تغییر در کمیت یا کیفیت محصولات پروتئینی مربوطه می شود. جایگزینی پایه منجر به ظهور سه نوع کدون جهش یافته می شود: با معنای تغییر یافته (جهش های اشتباه)، با معنای بدون تغییر (جهش های خنثی) و کدون های بی معنی یا توقف (جهش های بی معنی).

سه گروه از این تغییرات وجود دارد. جهش های گروه اول شامل جایگزینی برخی از بازها با برخی دیگر (حدود 20 درصد از تغییرات ژنی خود به خودی) است. گروه دوم جهش ها به دلیل تغییر در چارچوب خواندن ایجاد می شود که زمانی رخ می دهد که تعداد جفت های نوکلئوتیدی در ژن تغییر کند. گروه سوم جهش های مرتبط با تغییر در ترتیب توالی های نوکلئوتیدی در یک ژن هستند.

جهش بر اساس نوع جایگزینی بازهای نیتروژنیبه دلایل زیر رخ می دهد. اولاً، تغییر در ساختار یک باز که قبلاً در مارپیچ DNA گنجانده شده است می تواند به طور تصادفی یا تحت تأثیر عوامل شیمیایی رخ دهد. اگر چنین شکل تغییر یافته ای از پایه توسط آنزیم های ترمیم شناسایی نشده باقی بماند، در چرخه تکثیر بعدی می تواند نوکلئوتید دیگری را به خود متصل کند.

یکی دیگر از دلایل جایگزینی باز ممکن است گنجاندن اشتباه در زنجیره DNA سنتز شده یک نوکلئوتید باشد که حامل یک شکل شیمیایی تغییر یافته از باز یا آنالوگ آن است. بنابراین، تغییر در ساختار DNA با جایگزینی باز، قبل یا در طول همانندسازی، در ابتدا در یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی رخ می دهد. اگر چنین تغییراتی در حین ترمیم اصلاح نشوند، در طی تکثیر بعدی به خاصیت هر دو رشته DNA تبدیل می شوند. نتیجه جایگزینی یک جفت از نوکلئوتیدهای مکمل با دیگری، تشکیل یک سه گانه جدید در توالی نوکلئوتیدی DNA، متفاوت از قبلی است. در این مورد، سه گانه جدید می تواند همان اسید آمینه (یک سه گانه "مترادف")، اسید آمینه دیگری را رمزگذاری کند یا هیچ اسید آمینه ای را رمزگذاری نکند (سه گانه بی معنی). در مورد اول، هیچ تغییری رخ نمی دهد، در مورد دوم، ساختار و خواص پروتئین مربوطه تغییر می کند. بسته به ماهیت و محل جایگزینی که رخ می دهد، ویژگی های خاص پروتئین به درجات مختلف و در برخی موارد به طور قابل توجهی تغییر می کند. مشخص شده است که جایگزینی نوکلئوتیدها در یک سه قلو منجر به تشکیل سه قلوهای مترادف در 25٪ موارد، سه قلوهای بی معنی در 2-3٪ و جهش های ژنی واقعی در 75-70٪ موارد می شود.

جهش های کروموزومی(یا انحرافات) - تغییرات در ساختار کروموزوم ها در سطح کروموزومی، مواد ارثی دارای تمام ویژگی های بستر وراثت و تنوع هستند، از جمله توانایی به دست آوردن تغییرات قابل انتقال به نسل جدید. تحت تأثیر تأثیرات مختلف، ساختار فیزیکوشیمیایی و مورفولوژیکی کروموزوم ها می تواند تغییر کند. تغییرات در ساختار کروموزوم ها، به عنوان یک قاعده، بر اساس نقض اولیه یکپارچگی آن است - شکستن، که با بازآرایی های مختلف همراه است، به نام جهش یا انحراف کروموزومی. شکسته شدن کروموزوم به طور طبیعی در هنگام عبور از یکدیگر رخ می دهد، زمانی که با تبادل بخش های مربوطه بین کروموزوم های همولوگ همراه است. اختلال متقاطع، که در آن کروموزوم‌ها مواد ژنتیکی نابرابر را مبادله می‌کنند، منجر به ظهور گروه‌های پیوندی جدید می‌شود که در آن بخش‌های منفرد از بین می‌روند - حذف - یا دو برابر شدن. با چنین بازآرایی ها، تعداد ژن ها در گروه پیوند تغییر می کند. شکستگی کروموزوم همچنین می تواند تحت تأثیر عوامل خارجی مختلف، اغلب فیزیکی (به عنوان مثال، پرتوهای یونیزان)، ترکیبات شیمیایی خاص، و ویروس ها رخ دهد. نقض یکپارچگی کروموزوم ها می تواند با چرخش بخش آن که بین شکاف ها با 180 درجه قرار دارد همراه باشد - وارونگی. قطعه ای از کروموزوم جدا شده از آن در حین استراحت می تواند به کروموزوم دیگر - جابجایی متصل شود. اغلب، دو کروموزوم غیر همولوگ آسیب دیده به طور متقابل بخش های جدا شده را مبادله می کنند - جابه جایی متقابل. ممکن است یک قطعه به کروموزوم خود متصل شود، اما در مکان دیگری - جابجایی. دسته خاصی از جهش های کروموزومی، انحرافات مرتبط با همجوشی یا جدایی کروموزوم ها هستند، زمانی که دو ساختار غیر همولوگ در یک ترکیب می شوند - جابه جایی رابرتسونین، یا یک کروموزوم دو کروموزوم مستقل را تشکیل می دهد. با چنین جهش هایی، نه تنها مورفولوژی کروموزوم ها تغییر می کند، بلکه تعداد آنها در کاریوتیپ نیز تغییر می کند. مورد دوم را می توان یک جهش ژنومی در نظر گرفت. علت جهش های ژنومی نیز می تواند اختلال در فرآیندهای رخ داده در میوز باشد. نقض واگرایی دو ظرفیتی در آنافاز منجر به ظهور گامت هایی با تعداد کروموزوم های مختلف می شود. لقاح چنین گامت هایی توسط سلول های زایای طبیعی منجر به تغییر در تعداد کل کروموزوم ها در کاریوتیپ به دلیل کاهش (مونوسومی) یا افزایش (تریزومی) در تعداد کروموزوم های منفرد می شود. چنین نقض ساختار ژنوم آنیوپلوئیدی نامیده می شود. اگر مکانیسم توزیع کروموزوم های همولوگ آسیب ببیند، سلول تقسیم نشده باقی می ماند و سپس گامت های دیپلوئیدی تشکیل می شوند. لقاح چنین گامت ها منجر به تشکیل زیگوت های تریپلوئید می شود، یعنی افزایش تعداد مجموعه های کروموزوم ها - پلی پلوئیدی رخ می دهد. هر گونه تغییر جهشی در ماده ارثی گامت ها - جهش های مولد - در صورتی که چنین گامت هایی در لقاح نقش داشته باشند، به مالکیت نسل بعدی تبدیل می شود.

بسیاری از بیماری های متابولیک ارثی وجود دارد. به عنوان مثال می توان به اختلالات متابولیسم پورفیرین (بیماری گونتر، پروتوپورفیری اریتروپوئیتیک، کوپروپورفیری و غیره) اشاره کرد. اینها بیماری هایی هستند که پس از قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش با آسیب به پوست و بافت های عمیق تر، افزایش محتوای پروپورفین و کوپروپرفیرین در گلبول های قرمز خود را نشان می دهند. در میان برادران و خواهران هم نسل آشکار است.

بر اساس دلایل وقوع آنها، جهش های خود به خود و القایی تشخیص داده می شوند.

جهش های خود به خودی (خود به خودی).بدون هیچ دلیل مشخصی رخ می دهد. گاهی اوقات این جهش ها در نظر گرفته می شوند سه خطای P: فرآیندها همانندسازی، ترمیم و نوترکیب DNA . این بدان معناست که فرآیند وقوع جهش های جدید تحت کنترل ژنتیکی بدن است. برای مثال، جهش‌هایی شناخته شده‌اند که فراوانی جهش‌های دیگر را افزایش یا کاهش می‌دهند. بنابراین، ژن‌های جهش‌دهنده و ژن‌های ضدجهش‌دهنده وجود دارند.

در عین حال، فراوانی جهش های خود به خودی نیز به وضعیت سلول (ارگانیسم) بستگی دارد. به عنوان مثال، در شرایط استرس فراوانی جهش ها ممکن است افزایش یابد.

جهش های القا شدهتحت تأثیر بوجود می آیند جهش زاها .

جهش زاها عوامل مختلفی هستند که فراوانی جهش ها را افزایش می دهند.

برای اولین بار، جهش های القا شده توسط ژنتیک شناس داخلی G.A. نادسون و جی.اس. فیلیپوف در سال 1925 هنگام تابش مخمر با تابش رادیوم.

چندین دسته از جهش زاها وجود دارد:

– جهش زاهای فیزیکی: تابش یونیزان، تابش حرارتی، اشعه ماوراء بنفش.

– جهش زاهای شیمیایی: آنالوگ های پایه نیتروژن (مانند 5-بروموراسیل)، آلدئیدها، نیتریت ها، عوامل متیل کننده، هیدروکسیل آمین، یون های فلزات سنگین، برخی داروها و محصولات محافظت از گیاهان.

– جهش زاهای بیولوژیکی: DNA خالص، ویروس ها، واکسن های ضد ویروسی.

– Automutagens- محصولات متابولیک متوسط ​​(واسطه). به عنوان مثال، الکل اتیلیک خود یک جهش زا نیست. با این حال، در بدن انسان به استالدهید اکسید می شود و این ماده در حال حاضر یک جهش زا است.

سوال شماره 21.

(جهش های کروموزومی، طبقه بندی آنها: حذف ها و تکرارها، وارونگی ها، جابه جایی ها. علل و مکانیسم هاوقوع اهمیت در ایجاد شرایط پاتولوژیک انسانی)

با کروموزومیجهش ها باعث بازآرایی عمده در ساختار هر کروموزوم می شود. در این حالت، از بین رفتن (حذف) یا دو برابر شدن بخشی (تکثیر) از ماده ژنتیکی یک یا چند کروموزوم، تغییر جهت گیری بخش های کروموزوم در هر کروموزوم (وارونگی) و همچنین انتقال بخشی از ماده ژنتیکی از یک کروموزوم به کروموزوم دیگر (انتقال) (یک مورد شدید - یکسان سازی کل کروموزوم ها

تغییرات در ساختار کروموزوم، به عنوان یک قاعده، مبتنی بر نقض اولیه یکپارچگی آن است - شکستن، که با بازآرایی های مختلفی همراه است. جهش های کروموزومی

شکست کروموزوم ها به طور طبیعی در هنگام عبور از یکدیگر رخ می دهد، زمانی که با تبادل بخش های مربوطه بین همولوگ ها همراه است. اختلال متقاطع، که در آن کروموزوم‌ها مواد ژنتیکی نابرابر را مبادله می‌کنند، منجر به ظهور گروه‌های پیوندی جدید می‌شود که در آن بخش‌های جداگانه از بین می‌روند. تقسیم -یا دوتایی - تکراری ها. با چنین بازآرایی ها، تعداد ژن ها در گروه پیوند تغییر می کند.

شکسته شدن کروموزوم همچنین می تواند تحت تأثیر عوامل جهش زا، عمدتاً فیزیکی (یونیزان و سایر انواع تشعشعات)، ترکیبات شیمیایی خاص و ویروس ها رخ دهد.

نقض یکپارچگی کروموزوم می تواند با چرخش بخش آن واقع بین دو شکست به میزان 180 درجه همراه باشد - وارونگیبسته به اینکه یک ناحیه معین شامل ناحیه سانترومر باشد یا خیر، آنها را متمایز می کنند دور مرکزیو وارونگی های پارامرکزی.

یک قطعه کروموزوم جدا شده از آن در هنگام شکستن می تواند توسط سلول در طی میتوز بعدی در صورتی که سانترومر نداشته باشد، از بین برود. اغلب، چنین قطعه ای به یکی از کروموزوم ها متصل می شود - جابجاییمی توان قطعه ای را به کروموزوم خود وصل کرد، اما در یک مکان جدید - جابجایی. بنابراین، انواع مختلف وارونگی ها و جابه جایی ها با تغییر در مکان یابی ژن مشخص می شوند.

بنابراین، تغییرات در سازمان کروموزومی که اغلب تأثیر نامطلوبی بر روی زنده ماندن سلول و ارگانیسم می گذارد، با احتمال معینی می تواند امیدوارکننده باشد، در تعدادی از نسل های سلول و موجودات به ارث رسیده و پیش نیازهای تکامل را ایجاد کند. سازمان کروموزومی مواد ارثی

سوال شماره 22.

(جهش های ژنومی: طبقه بندی، علل، مکانیسم ها. نقش در بروز سندرم های کروموزومی.مکانیسم های ضد جهش).

ژنومیک: - پلی پلوئیدیزاسیونتغییر در تعداد کروموزوم ها که مضربی از مجموعه هاپلوئید نیست. بسته به منشأ مجموعه‌های کروموزومی در بین پلی‌پلوئیدها، بین آلوپلیپلوئیدها که دارای مجموعه‌های کروموزومی هستند که از هیبریداسیون از گونه‌های مختلف به دست می‌آیند و اتوپلی‌پلوئیدها که در آن تعداد مجموعه‌های کروموزومی ژنوم خودشان افزایش می‌یابد، تمایز قائل می‌شوند.

جهش های ژنومی شامل هاپلوئیدی، پلی پلوئیدی و آنیوپلوئیدی است.

آنیوپلوئیدی تغییر در تعداد کروموزوم های فردی است - عدم وجود (مونوسومی) یا وجود کروموزوم های اضافی (تریزومی، تترازومی، به طور کلی پلی زومی)، به عنوان مثال. مجموعه کروموزوم نامتعادل سلول هایی با تعداد کروموزوم های تغییر یافته در نتیجه اختلال در فرآیند میتوز یا میوز ظاهر می شوند و بنابراین بین میتوز و میوز تمایز قائل می شوند.

علل جهش

جهش ها به دو دسته خود به خود و القایی تقسیم می شوند. جهش های خودبخودی به طور خود به خود در طول زندگی یک موجود زنده در شرایط محیطی طبیعی با فرکانس تقریباً یک نوکلئوتید در هر نسل رخ می دهند.

جهش های القایی تغییرات ارثی در ژنوم هستند که در نتیجه برخی اثرات جهش زا در شرایط مصنوعی (تجربی) یا تحت تأثیرات نامطلوب محیطی ایجاد می شوند.

جهش ها به طور مداوم در طول فرآیندهایی که در یک سلول زنده رخ می دهند ظاهر می شوند. فرآیندهای اصلی که منجر به وقوع جهش می شوند، همانندسازی DNA، اختلالات ترمیم DNA و نوترکیبی ژنتیکی هستند.

رابطه بین جهش و همانندسازی DNA

بسیاری از تغییرات شیمیایی خود به خود در نوکلئوتیدها منجر به جهش هایی می شود که در طول همانندسازی رخ می دهد. به عنوان مثال، به دلیل دآمیناسیون سیتوزین در مقابل آن، اوراسیل را می توان در زنجیره DNA قرار داد (یک جفت U-G به جای جفت متعارف C-G تشکیل می شود). در حین تکثیر DNA در مقابل اوراسیل، آدنین در زنجیره جدید گنجانده می شود، یک جفت U-A تشکیل می شود و در طول تکرار بعدی با یک جفت T-A جایگزین می شود، یعنی یک انتقال رخ می دهد (جایگزینی نقطه ای پیریمیدین با پیریمیدین دیگر یا یک پورین با یک پورین دیگر).

رابطه بین جهش و نوترکیبی DNA

از فرآیندهای مرتبط با نوترکیبی، عبور نابرابر از روی اغلب منجر به جهش می شود. معمولاً در مواردی رخ می دهد که چندین نسخه تکراری از ژن اصلی روی کروموزوم وجود دارد که توالی نوکلئوتیدی مشابهی را حفظ کرده اند. در نتیجه تلاقی نابرابر، در یکی از کروموزوم‌های نوترکیب مضاعف و در کروموزوم دیگر حذف رخ می‌دهد.

رابطه بین جهش و ترمیم DNA

آسیب DNA خود به خودی بسیار رایج است و در هر سلولی رخ می دهد. برای از بین بردن عواقب چنین آسیبی، مکانیسم های تعمیر خاصی وجود دارد (به عنوان مثال، یک بخش اشتباه از DNA بریده می شود و قسمت اصلی در این مکان بازیابی می شود). جهش تنها زمانی رخ می دهد که مکانیسم تعمیر به دلایلی کار نکند یا نتواند با از بین بردن آسیب مقابله کند. جهش‌هایی که در ژن‌های کدکننده پروتئین‌های مسئول ترمیم رخ می‌دهند، می‌توانند منجر به افزایش چندگانه (اثر جهش‌دهنده) یا کاهش (اثر ضد موتاسیون) در فرکانس جهش ژن‌های دیگر شود. بنابراین، جهش در ژن های بسیاری از آنزیم های سیستم ترمیم برش منجر به افزایش شدید فراوانی جهش های جسمی در انسان می شود و این به نوبه خود منجر به ایجاد خشکی پوست و تومورهای بدخیم پوست می شود.

طبقه بندی جهش

طبقه بندی های مختلفی از جهش ها بر اساس معیارهای مختلف وجود دارد. مولر تقسیم جهش‌ها را بر اساس ماهیت تغییر در عملکرد ژن به هیپومورف پیشنهاد کرد (الل‌های تغییریافته در همان جهت آلل‌های نوع وحشی عمل می‌کنند؛ فقط محصول پروتئینی کمتری سنتز می‌شود)، آمورف (جهش شبیه یک از دست دادن کامل عملکرد ژن، به عنوان مثال، جهش سفید در مگس سرکه، آنتی مورفیک (ویژگی جهش یافته تغییر می کند، به عنوان مثال، رنگ دانه ذرت از بنفش به قهوه ای تغییر می کند) و نئومورفیک.

ادبیات آموزشی مدرن همچنین از طبقه بندی رسمی تری بر اساس ماهیت تغییرات در ساختار ژن ها، کروموزوم ها و ژنوم به طور کلی استفاده می کند. در این طبقه بندی، انواع جهش های زیر متمایز می شوند:

ژنومیک؛

کروموزومی؛

ژنومیک: - پلی پلوئیدی شدن، تغییر در تعداد کروموزوم هایی که مضربی از مجموعه هاپلوئید نیست. بسته به منشأ مجموعه‌های کروموزومی در بین پلی‌پلوئیدها، بین آلوپلیپلوئیدها که دارای مجموعه‌های کروموزومی هستند که از هیبریداسیون از گونه‌های مختلف به دست می‌آیند و اتوپلی‌پلوئیدها که در آن تعداد مجموعه‌های کروموزومی ژنوم خودشان افزایش می‌یابد، تمایز قائل می‌شوند.

با جهش های کروموزومی، بازآرایی های عمده در ساختار کروموزوم های منفرد رخ می دهد. در این حالت، از بین رفتن (حذف) یا دو برابر شدن بخشی (تکثیر) از ماده ژنتیکی یک یا چند کروموزوم، تغییر جهت گیری بخش های کروموزوم در هر کروموزوم (وارونگی) و همچنین انتقال بخشی از ماده ژنتیکی از یک کروموزوم به کروموزوم دیگر (انتقال) (یک مورد شدید - اتحاد کل کروموزوم ها).

در سطح ژن، تغییرات در ساختار DNA اولیه ژن ها تحت تأثیر جهش ها کمتر از جهش های کروموزومی است، اما جهش های ژنی شایع تر است. در نتیجه جهش های ژنی، جایگزینی، حذف و درج یک یا چند نوکلئوتید، جابجایی، تکثیر و وارونگی قسمت های مختلف ژن رخ می دهد. در مواردی که تنها یک نوکلئوتید به دلیل جهش تغییر می کند، آنها از جهش نقطه ای صحبت می کنند

مکانیسم های ضد جهش تشخیص، حذف یا سرکوب فعالیت انکوژن را تضمین می کند. مکانیسم های ضد جهش با مشارکت سرکوبگرهای تومور و سیستم های ترمیم DNA محقق می شوند.

سوال شماره 23.

(انسان به عنوان موضوع تحقیقات ژنتیکی. روش سیتوژنتیک: اهمیت آن برای تشخیص سندرم های کروموزومی. قوانین تدوین ایدیوگرام افراد سالم. ایدیوگرام برای سندرم های کروموزومی (اتوزومی و گونوزومی). مثال ها)

انسان به عنوان موضوع تحقیقات ژنتیکی انسان شناسی، جایگاه آن در سیستم علوم انسانی، نشانگرهای ژنتیکی اصلی اتنوژنتیک. بیماری های ارثی، به عنوان بخشی از تنوع کلی ارثی یک فرد.

انسان به عنوان یک موضوع تحقیقات ژنتیکی پیچیده است:

روش هیبریدولوژیکی را نمی توان اتخاذ کرد.

تغییر نسل آهسته

تعداد کمی از بچه ها.

تعداد زیادی کروموزوم

ژنتیک انسانی شاخه خاصی از ژنتیک است که به بررسی ویژگی های وراثت صفات در انسان، بیماری های ارثی (ژنتیک پزشکی) و ساختار ژنتیکی جمعیت های انسانی می پردازد. ژنتیک انسانی اساس نظری پزشکی مدرن و مراقبت های بهداشتی مدرن است.

اکنون کاملاً ثابت شده است که قوانین ژنتیک جهانی هستند.

با این حال، از آنجایی که یک فرد نه تنها یک موجود بیولوژیکی، بلکه یک موجود اجتماعی است، ژنتیک انسان با ژنتیک اکثر موجودات در تعدادی ویژگی متفاوت است:

- تجزیه و تحلیل هیبریدولوژیکی (روش متقاطع) برای مطالعه وراثت انسانی قابل استفاده نیست. بنابراین، روش های خاصی برای تجزیه و تحلیل ژنتیکی استفاده می شود: تبارشناسی (روش تجزیه و تحلیل شجره نامه)، دوقلو، و همچنین سیتوژنتیک، بیوشیمیایی، جمعیت و برخی روش های دیگر.

- انسان ها با ویژگی های اجتماعی مشخص می شوند که در موجودات دیگر یافت نمی شوند، به عنوان مثال، خلق و خو، سیستم های ارتباطی پیچیده مبتنی بر گفتار، و همچنین توانایی های ریاضی، بصری، موسیقی و غیره.

- به لطف حمایت عمومی، بقا و وجود افرادی با انحراف آشکار از هنجار امکان پذیر است (در طبیعت، چنین موجوداتی قابل دوام نیستند).

ژنتیک انسانی ویژگی های وراثت صفات در انسان، بیماری های ارثی (ژنتیک پزشکی) و ساختار ژنتیکی جمعیت های انسانی را مطالعه می کند. ژنتیک انسانی اساس نظری پزشکی مدرن و مراقبت های بهداشتی مدرن است. چندین هزار بیماری ژنتیکی واقعی شناخته شده است که تقریباً 100٪ به ژنوتیپ فرد بستگی دارد. وحشتناک ترین آنها عبارتند از: فیبروز اسیدی پانکراس، فنیل کتونوری، گالاکتوزمی، اشکال مختلف کرتینیسم، هموگلوبینوپاتی ها، و همچنین سندرم های داون، ترنر و کلاین فلتر. علاوه بر این، بیماری هایی وجود دارند که هم به ژنوتیپ و هم به محیط بستگی دارند: بیماری عروق کرونر، دیابت شیرین، بیماری های روماتوئید، زخم معده و اثنی عشر، بسیاری از بیماری های انکولوژیک، اسکیزوفرنی و سایر بیماری های روانی.

وظایف ژنتیک پزشکی شناسایی به موقع ناقلان این بیماری ها در بین والدین، شناسایی کودکان بیمار و ارائه توصیه هایی برای درمان آنها است. مشاوره های ژنتیکی و پزشکی و تشخیص قبل از تولد (یعنی تشخیص بیماری ها در مراحل اولیه رشد بدن) نقش عمده ای در پیشگیری از بیماری های تعیین شده ژنتیکی دارد.

بخش های خاصی از ژنتیک انسانی کاربردی (ژنتیک محیطی، فارماکوژنتیک، سم شناسی ژنتیکی) وجود دارد که اساس ژنتیکی مراقبت های بهداشتی را مطالعه می کند. هنگام تولید داروها، هنگام مطالعه واکنش بدن به اثرات عوامل نامطلوب، باید هم ویژگی های فردی افراد و هم ویژگی های جمعیت انسانی را در نظر گرفت.

بیماری های ارثی بیماری هایی هستند که در اثر اختلال در دستگاه ژنتیکی (ارثی) سلول های زایا ایجاد می شوند. بیماری‌های ارثی در اثر جهش‌هایی ایجاد می‌شوند (نگاه کنید به تنوع) که در دستگاه کروموزومی سلول زایای یکی از والدین یا در اجداد دورتر ایجاد می‌شود.

سوال شماره 24.

(روش بیوشیمیایی برای مطالعه ژنتیک انسانی؛ اهمیت آن برای تشخیص بیماری های متابولیک ارثی. نقش تغییرات رونویسی، پس از رونویسی و پس از ترجمه در تنظیم متابولیسم سلولی. مثال ها).

برخلاف روش سیتوژنتیک که امکان مطالعه ساختار کروموزوم ها و کاریوتیپ را به طور طبیعی و تشخیص بیماری های ارثی مرتبط با تغییر در تعداد آنها و اختلال در سازمان، بیماری های ارثی ناشی از جهش های ژنی و همچنین پلی مورفیسم در اولیه طبیعی را ممکن می سازد. محصولات ژنی با استفاده از روش های بیوشیمیایی مورد مطالعه قرار می گیرند.

نقص آنزیمی با تعیین محتوای محصولات متابولیک در خون و ادرار که نتیجه عملکرد این پروتئین است مشخص می شود. کمبود محصول نهایی همراه با تجمع محصولات واسطه ای و فرعی ناشی از اختلال در متابولیسم، نشان دهنده نقص یا کمبود آنزیم در بدن است.

تشخیص بیوشیمیایی اختلالات متابولیک ارثی در دو مرحله انجام می شود.

در مرحله اول، موارد احتمالی بیماری ها انتخاب می شوند، در مرحله دوم، تشخیص بیماری با استفاده از روش های دقیق تر و پیچیده تر مشخص می شود. استفاده از مطالعات بیوشیمیایی برای تشخیص بیماری ها در دوره قبل از تولد یا بلافاصله پس از تولد، شناسایی به موقع آسیب شناسی و شروع اقدامات پزشکی خاص، به عنوان مثال، در مورد فنیل کتونوری را ممکن می سازد.

برای تعیین محتوای میانی، فرآورده‌های فرعی و فرآورده‌های متابولیک نهایی در خون، ادرار یا مایع آمنیوتیک، علاوه بر واکنش‌های کیفی با معرف‌های خاص برای برخی مواد، از روش‌های کروماتوگرافی برای مطالعه اسیدهای آمینه و سایر ترکیبات استفاده می‌شود.

فاکتورهای رونویسی پروتئین هایی هستند که با مکان های تنظیمی خاصی تعامل دارند و روند رونویسی را تسریع یا کند می کنند. نسبت بخش های آموزنده و غیر اطلاعاتی در رونوشت های یوکاریوتی به طور متوسط ​​1:9 است (در پروکاریوت ها 9:1 است که رونوشت های همسایه را می توان با نواحی DNA غیر رونویسی از یکدیگر جدا کرد). تقسیم DNA به رونویسی های زیادی امکان خواندن (رونویسی) ژن های مختلف با فعالیت های مختلف را فراهم می کند.

در هر رونویسی، تنها یکی از دو رشته DNA رونویسی می شود که به آن رشته الگو می گویند، دومی که مکمل آن است، رشته کد کننده نامیده می شود. سنتز زنجیره RNA از انتهای 5 اینچ به 3 اینچ ادامه می یابد، در حالی که رشته DNA الگو همیشه ضد موازی با اسید نوکلئیک سنتز شده است.

تغییرات پس از رونویسی رونوشت اولیه tRNA (پردازش tRNA)

رونوشت اولیه tRNA حاوی حدود 100 نوکلئوتید و پس از پردازش - 70-90 باقی مانده نوکلئوتید است. تغییرات پس از رونویسی رونوشت های اولیه tRNA با مشارکت RNase ها (ریبونوکلئازها) رخ می دهد. بنابراین، تشکیل انتهای 3 اینچی tRNA توسط RNase کاتالیز می شود، که یک اگزونوکلئاز 3 اینچی است که یک نوکلئوتید را در یک زمان "قطع" می کند تا زمانی که به دنباله -CCA برسد، که برای همه tRNA ها یکسان است. برای برخی از tRNA ها، تشکیل توالی -CCA در انتهای 3 اینچی (انتهای گیرنده) در نتیجه افزودن متوالی این سه نوکلئوتید رخ می دهد. Pre-tRNA تنها حاوی یک اینترون است که از 14-16 نوکلئوتید تشکیل شده است. اینترون و پیرایش منجر به تشکیل ساختاری به نام "آنتیکودون" می شود - سه گانه نوکلئوتید که تعامل tRNA با کدون مکمل mRNA را در طول سنتز پروتئین تضمین می کند.

تغییرات پس از رونویسی (پردازش) RNA رونوشت اولیه. تشکیل ریبوزوم

سلول های انسانی حاوی حدود صد نسخه از ژن rRNA هستند که در گروه هایی روی پنج کروموزوم قرار دارند. ژن‌های rRNA توسط RNA پلیمراز I برای تولید رونوشت‌های یکسان رونویسی می‌شوند. رونوشت های اولیه حدود 13000 باقیمانده نوکلئوتیدی طول دارند (45S rRNA). قبل از خروج از هسته به عنوان بخشی از ذره ریبوزومی، مولکول 45 S rRNA تحت پردازش قرار می گیرد که منجر به تشکیل 28S rRNA (حدود 5000 نوکلئوتید)، 18S rRNA (حدود 2000 نوکلئوتید) و 5.88 rRNA (حدود 160 هسته) می شود. اجزای ریبوزوم (شکل 4-35). بقیه رونوشت در هسته از بین می رود.

سوال شماره 25.

(روش تبارشناسی ژنتیک انسانی. قواعد اساسی برای تدوین و تجزیه و تحلیل نمودارهای شجره نامه (به عنوان مثال نمودار شجره نامه خانواده خود). اهمیت روش در مطالعه الگوهای وراثت صفات).

این روش بر اساس گردآوری و تجزیه و تحلیل شجره نامه ها است. این روش از قدیم الایام تا به امروز در پرورش اسب، انتخاب خطوط با ارزش گاو و خوک، به دست آوردن سگ های اصیل و همچنین در پرورش نژادهای جدید حیوانات خزدار کاربرد فراوانی داشته است. شجره نامه های انسانی در طول قرن های متمادی در مورد خانواده های سلطنتی اروپا و آسیا جمع آوری شده است.

هنگام تدوين شجره نامه ها، نقطه شروع شخص است - پروباند كه شجره نامه او در حال مطالعه است. معمولاً این یا بیمار یا ناقل یک صفت خاص است که وراثت آن نیاز به مطالعه دارد. هنگام تنظیم جداول شجره نامه، از نمادهای پیشنهاد شده توسط G. Just در سال 1931 استفاده می شود (شکل 6.24). نسل ها با اعداد رومی مشخص می شوند، افراد در یک نسل معین با ar تعیین می شوند

قراردادها هنگام جمع آوری شجره نامه (طبق نظر G. Just)

با استفاده از روش تبارشناسی می توان ماهیت ارثی صفت مورد مطالعه و همچنین نوع وراثت آن (اتوزوم غالب، اتوزومال مغلوب، غالب مرتبط با X یا مغلوب، وابسته به Y) را مشخص کرد. هنگام تجزیه و تحلیل شجره نامه ها برای چندین ویژگی، ماهیت پیوندی وراثت آنها را می توان آشکار کرد که در تهیه نقشه های کروموزومی استفاده می شود. این روش به شما امکان می دهد تا شدت فرآیند جهش را مطالعه کنید، بیان و نفوذ آلل را ارزیابی کنید. این به طور گسترده ای در مشاوره ژنتیک پزشکی برای پیش بینی فرزندان استفاده می شود. با این حال، باید توجه داشت که تجزیه و تحلیل شجره نامه به طور قابل توجهی پیچیده تر می شود زمانی که خانواده ها دارای فرزندان کمی هستند.

شجره های با توارث اتوزومال غالب. نوع اتوزومال توارث عموماً با احتمال مساوی وقوع این صفت در مردان و زنان مشخص می شود. این به دلیل همان دوز دوگانه ژن‌هایی است که در اتوزوم‌های همه نمایندگان گونه‌ها قرار دارند و از هر دو والدین دریافت می‌شوند و وابستگی صفت در حال رشد به ماهیت تعامل ژن‌های آللی است.

اگر صفتی مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد که بر زنده ماندن ارگانیسم تأثیری نداشته باشد، ناقلان صفت غالب می توانند هم همو و هم هتروزیگوت باشند. در صورت وراثت غالب برخی از صفات پاتولوژیک (بیماری)، هموزیگوت ها، به عنوان یک قاعده، زنده نیستند و ناقلان این صفت، هتروزیگوت ها هستند.

بنابراین، با وراثت اتوزومال غالب، این صفت می تواند به طور مساوی در مردان و زنان رخ دهد و زمانی که تعداد کافی فرزندان در هر نسل عمودی وجود داشته باشد قابل ردیابی است. اولین توصیف شجره نامه ای با نوع اتوزومال غالب وراثت یک ناهنجاری در انسان در سال 1905 ارائه شد. انتقال براکیداکتیلی (پاهای کوتاه انگشتان) در چندین نسل را نشان می دهد.

شجره نامه با توارث اتوزومال مغلوب. صفات مغلوب از نظر فنوتیپی فقط در هموزیگوت ها برای آلل های مغلوب ظاهر می شوند. این صفات معمولاً در فرزندان والدین از نظر فنوتیپی طبیعی که ناقل آلل های مغلوب هستند دیده می شود. احتمال ظهور فرزندان مغلوب در این مورد 25٪ است. اگر یکی از والدین دارای یک صفت مغلوب باشد، احتمال بروز آن در فرزندان به ژنوتیپ والدین دیگر بستگی دارد. با والدین مغلوب، همه فرزندان صفت مغلوب مربوطه را به ارث خواهند برد.

برای شجره نامه هایی با نوع توارث اتوزومال مغلوب معمول است که این صفت در هر نسل ظاهر نمی شود. اغلب، فرزندان مغلوب در والدین با یک صفت غالب ظاهر می‌شوند و احتمال چنین فرزندانی در ازدواج‌های نزدیک به هم افزایش می‌یابد، جایی که هر دو والدین ممکن است ناقل همان آلل مغلوب دریافت‌شده از یک جد مشترک باشند. نمونه ای از وراثت اتوزومال مغلوب شجره یک خانواده مبتلا به میوپاتی پیشرونده کاذب هیپرتروفیک است که در آن ازدواج های فامیلی رایج است.

شجره های با وراثت غالب وابسته به X این صفت. ژن‌هایی که روی کروموزوم X قرار دارند و در کروموزوم Y آلل ندارند در ژنوتیپ‌های مردان و زنان در دوزهای مختلف وجود دارند. یک زن دو کروموزوم X و ژن های مربوطه خود را از پدر و مادرش دریافت می کند، در حالی که یک مرد تنها کروموزوم X خود را فقط از مادرش به ارث می برد. ایجاد صفت متناظر در مردان توسط تنها آلل موجود در ژنوتیپ وی تعیین می شود، در حالی که در زنان نتیجه تعامل دو ژن آللی است. در این راستا، صفات ارثی به صورت X-link در جمعیتی با احتمالات مختلف در نر و ماده رخ می دهد.

با وراثت غالب وابسته به X، این صفت در زنان شایع‌تر است، زیرا احتمال بیشتری وجود دارد که آلل مربوطه را از پدر یا مادر دریافت کنند. مردان فقط می توانند این ویژگی را از مادر خود به ارث ببرند. زنان با ویژگی غالب آن را به طور مساوی به دختران و پسران منتقل می کنند، در حالی که مردان آن را فقط به دختران منتقل می کنند. پسران هرگز یک ویژگی غالب مرتبط با X را از پدران خود به ارث نمی برند.

نمونه ای از این نوع ارث، شجره نامه ای است که در سال 1925 با کراتوز پیلاریس، یک بیماری پوستی همراه با ریزش مژه ها، ابروها و موهای سر توصیف شد.

شجره نامه برای توارث صفات وابسته به X مغلوب. ویژگی بارز شجره نامه های با این نوع وراثت، تجلی غالب این صفت در مردان همزیگوت است که آن را از مادرانی با فنوتیپ غالب که ناقل آلل مغلوب هستند به ارث می برند. به عنوان یک قاعده، این ویژگی توسط مردان در طول نسل ها از پدربزرگ مادری تا نوه به ارث می رسد. در زنان فقط در حالت هموزیگوت ظاهر می شود که احتمال آن با ازدواج های نزدیک افزایش می یابد.

معروف ترین مثال از وراثت مغلوب مرتبط با X، هموفیلی است.

شجره نامه با وراثت مرتبط با Y. وجود کروموزوم Y فقط در مردان، ویژگی‌های وراثت مرتبط با Y یا هولندی را توضیح می‌دهد که فقط در مردان یافت می‌شود و از طریق خط نر از نسلی به نسل دیگر از پدری به پسر دیگر منتقل می‌شود.

یکی از ویژگی هایی که هنوز در مورد وراثت مرتبط با Y در انسان مورد بحث است، هیپرتریکوزیس پینا یا وجود مو در لبه بیرونی پینا است.

سوال شماره 26.

(روش‌های ژنتیک انسانی: جمعیتی-آماری؛ درماتوگلیفیک (با استفاده از مثال تجزیه و تحلیل درماتوگلیف خود)، ژنتیک سلول‌های جسمی، مطالعه DNA؛ نقش آنها در مطالعه آسیب‌شناسی ارثی انسان).

با استفاده از روش آماری جمعیت، ویژگی‌های ارثی در گروه‌های بزرگی از جمعیت، در یک یا چند نسل بررسی می‌شود. نکته ضروری در استفاده از این روش، پردازش آماری داده های به دست آمده است. با استفاده از این روش می‌توان فراوانی وقوع آلل‌های ژنی مختلف و ژنوتیپ‌های مختلف را برای این آلل‌ها در یک جمعیت محاسبه کرد و به توزیع صفات ارثی مختلف از جمله بیماری‌ها در آن پی برد. این به شما امکان می دهد روند جهش، نقش وراثت و محیط را در شکل گیری پلی مورفیسم فنوتیپی انسان با توجه به ویژگی های طبیعی و همچنین در بروز بیماری ها به ویژه با استعداد ارثی مطالعه کنید. این روش همچنین برای روشن کردن اهمیت عوامل ژنتیکی در انسان‌زایی، به‌ویژه در تشکیل نژاد استفاده می‌شود.

هنگام پردازش آماری مواد به‌دست‌آمده از بررسی یک گروه جمعیتی بر اساس یک ویژگی مورد علاقه محقق، مبنای توضیح ساختار ژنتیکی جمعیت، قانون تعادل ژنتیکی هاردی واینبرگ است. این نشان‌دهنده الگویی است که بر اساس آن، تحت شرایط خاص، نسبت آلل‌های ژنی و ژنوتیپ‌ها در مخزن ژنی یک جمعیت در طول تعدادی از نسل‌های این جمعیت بدون تغییر باقی می‌ماند. بر اساس این قانون، با داشتن داده هایی در مورد فراوانی وقوع در جمعیتی از یک فنوتیپ مغلوب که دارای ژنوتیپ هموزیگوت (aa) است، می توان فراوانی وقوع آلل (a) مشخص شده را در مخزن ژنی یک ژنوتیپ محاسبه کرد. نسل داده شده با گسترش این اطلاعات به نسل‌های بعدی، می‌توان فراوانی وقوع افراد با صفت مغلوب و همچنین ناقلان هتروزیگوت یک آلل مغلوب را پیش‌بینی کرد.

بیان ریاضی قانون هاردی واینبرگ فرمول (pA + qa)2 است که در آن p و q فراوانی آلل های A و a ژن مربوطه هستند. گسترش این فرمول امکان محاسبه فراوانی وقوع افراد با ژنوتیپ های مختلف و اول از همه هتروزیگوت ها - حامل های آلل مغلوب پنهان: p2AA + 2pqAa + q2aa را ممکن می سازد. به عنوان مثال، آلبینیسم به دلیل عدم وجود آنزیم در تشکیل رنگدانه ملانین ایجاد می شود و یک صفت مغلوب ارثی است. فراوانی وقوع در جمعیت آلبینوها (aa) 1:20000 است، بنابراین q2 = 1/20000، سپس q = 1/141، بالا = 140/141. مطابق با فرمول قانون هاردی واینبرگ، فراوانی وقوع هتروزیگوت ها = 2pq، یعنی. مربوط به 2 x (1/141) x (140/141) = 280/20000 = 1/70 است. به این معنی که در این جمعیت، ناقلان هتروزیگوت آلل آلبینیسم با فراوانی یک نفر از هر 70 نفر رخ می دهد.

تجزیه و تحلیل فراوانی‌های وقوع صفات مختلف در یک جمعیت، در صورتی که با قانون هاردی واینبرگ مطابقت داشته باشند، به ما اجازه می‌دهد تا ادعا کنیم که این صفات توسط آلل‌های مختلف یک ژن ایجاد می‌شوند یک جمعیت با چندین آلل نشان داده می شود، به عنوان مثال، ژن گروه خونی ABO، نسبت ژنوتیپ های مختلف با فرمول (pIA + qIB + rI0) بیان می شود.

در حال حاضر، ماهیت ارثی الگوهای پوست ثابت شده است، اگرچه ماهیت وراثت به طور کامل مشخص نشده است. این ویژگی احتمالاً به صورت چند ژنی به ارث می رسد. ماهیت الگوهای انگشت و کف بدن از طریق مکانیسم وراثت سیتوپلاسمی تحت تأثیر مادر قرار می گیرد.

مطالعات درماتوگلیفیک در شناسایی زیگوسیتی دوقلوها مهم است. اعتقاد بر این است که اگر از 10 جفت انگشت همولوگ حداقل 7 انگشت دارای الگوهای مشابه باشند، این نشان دهنده یکسانی است. شباهت الگوهای تنها 4-5 انگشت نشان می دهد که دوقلوها برادر هستند.

مطالعه روی افراد مبتلا به بیماری های کروموزومی تغییرات خاصی را در آنها نه تنها در الگوی انگشتان دست و کف دست، بلکه در ماهیت شیارهای خمشی اصلی روی پوست کف دست نشان داد. تغییرات مشخصه در این شاخص ها در سندرم های Down, Klinefelter, Shereshevsky-Turner مشاهده می شود که امکان استفاده از روش های درماتوگلیفیک و پالموسکوپی را در تشخیص این بیماری ها فراهم می کند. تغییرات پوستی خاص نیز در برخی از انحرافات کروموزومی، به عنوان مثال، در سندرم "گریه گربه" مشاهده می شود. تغییرات پوستی در بیماری های ژنی کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. با این حال، انحرافات خاص این شاخص ها در اسکیزوفرنی، میاستنی گراویس و لوسمی لنفوئیدی توصیف شده است.

از این روش ها برای ایجاد پدری نیز استفاده می شود. آنها با جزئیات بیشتری در ادبیات تخصصی توضیح داده شده اند.

سوال شماره 27.

(مفهوم بیماری های ارثی: بیماری های تک ژنی، کروموزومی و چند عاملی انسان، مکانیسم بروز و تظاهرات آنها. مثال ها).

تک ژنیاین نوع وراثت زمانی نامیده می شود که یک صفت ارثی توسط یک ژن کنترل شود.

بیماری های مونوژنیک بر اساس نوع وراثت تقسیم می شوند:
اتوزومال غالب (یعنی اگر حداقل یکی از والدین بیمار باشد، کودک نیز بیمار خواهد شد)
- سندرم مارفان، نوروفیبروماتوز، آکندروپلازی
- اتوزومال مغلوب (اگر هر دو والد ناقل این بیماری باشند یا یکی از والدین بیمار باشد و دیگری ناقل جهش های ژنی باشد که باعث آن می شود کودک ممکن است بیمار شود.
بیماری)
- فیبروز کیستیک، میوآتروفی نخاعی.
توجه دقیق به این گروه از بیماری ها نیز به این دلیل است که، همانطور که پیداست، تعداد آنها بسیار بیشتر از آن چیزی است که قبلا تصور می شد. همه بیماری ها شیوع کاملاً متفاوتی دارند که بسته به جغرافیا و ملیت می تواند متفاوت باشد، برای مثال، کره هانتینگتون در یک نفر از هر 20000 اروپایی رخ می دهد و تقریباً هرگز در ژاپن یافت نمی شود، بیماری تای ساکس مشخصه یهودیان اشکنازی است و بسیار نادر است. مردمان دیگر
در روسیه، شایع ترین بیماری های مونوژنیک ارثی عبارتند از فیبروز کیستیک (1/12000 نوزاد)، گروه میواتروفی (1/10000 نوزاد)، هموفیلی A (1/5000 نوزاد پسر).
البته بسیاری از بیماری های تک ژنی از دیرباز شناسایی شده اند و برای متخصصان ژنتیک پزشکی به خوبی شناخته شده اند.

به کروموزومیاین بیماری‌ها شامل بیماری‌های ناشی از جهش‌های ژنومی یا تغییرات ساختاری در کروموزوم‌های فردی است. بیماری های کروموزومی در نتیجه جهش در سلول های زایای یکی از والدین ایجاد می شود. بیش از 3-5٪ آنها از نسلی به نسل دیگر منتقل نمی شوند. ناهنجاری های کروموزومی تقریباً 50 درصد از سقط های خودبخودی و 7 درصد از تمام مرده زایی ها را تشکیل می دهند.

همه بیماری های کروموزومی معمولاً به دو گروه تقسیم می شوند: ناهنجاری در تعداد کروموزوم ها و اختلالات در ساختار کروموزوم ها.

بیماری های ناشی از نقض تعداد کروموزوم های اتوزوم (غیر جنسی)

سندرم داون - تریزومی در کروموزوم 21، علائم عبارتند از: زوال عقل، عقب ماندگی رشد، ظاهر مشخص، تغییر در درماتوگلیف.

سندرم پاتو - تریزومی در کروموزوم 13 که با ناهنجاری های متعدد، حماقت، اغلب - پلی داکتیلی، ناهنجاری های ساختاری اندام های تناسلی، ناشنوایی مشخص می شود. تقریباً همه بیماران تا یک سال زنده نمی مانند.

سندرم ادواردز - تریزومی در کروموزوم 18، فک پایین و باز شدن دهان کوچک است، شکاف های کف دست باریک و کوتاه هستند، گوش ها تغییر شکل می دهند. 60 درصد کودکان قبل از 3 ماهگی می میرند، تنها 10 درصد تا یک سالگی زنده می مانند که علت اصلی آن ایست تنفسی و اختلال در قلب است.

بیماری های مرتبط با نقض تعداد کروموزوم های جنسی

سندرم Shereshevsky-Turner - عدم وجود یک کروموزوم X در زنان (45 XO) به دلیل نقض واگرایی کروموزوم های جنسی. علائم عبارتند از: کوتاهی قد، نوزادان جنسی و ناباروری، اختلالات جسمی مختلف (میکروگناتیا، گردن کوتاه و غیره).

پلی زومی در کروموزوم X - شامل تریزومی (کاریوت 47، XXX)، تترازومی (48، XXXX)، پنتازومی (49، XXXXX)، کاهش جزئی در هوش، افزایش احتمال ابتلا به روان پریشی و اسکیزوفرنی با نوع نامطلوب وجود دارد. دوره؛

پلی‌زومی کروموزوم Y - مانند پلی‌زومی کروموزوم X، شامل تریزومی (کاریوت 47، XYY)، تترازومی (48، XYYY)، پنتازومی (49، XYYYY)، تظاهرات بالینی نیز مشابه پلی‌زومی کروموزوم X است.

سندرم کلاین فلتر - پلی زومی روی کروموزوم های X و Y در پسران (47، XXY؛ 48، XXYY، و غیره)، علائم: نوع ساختار eunuchoid، ژنیکوماستی، رشد ضعیف مو در صورت، در زیر بغل و در ناحیه شرمگاهی نوزادان جنسی، ناباروری; رشد ذهنی عقب مانده است، اما گاهی اوقات هوش طبیعی است.

بیماری های ناشی از پلی پلوئیدی

تری پلوئیدی، تتراپلوئیدی و غیره؛ دلیل آن اختلال در فرآیند میوز به دلیل جهش است که در نتیجه سلول جنسی دختر به جای هاپلوئید (23) یک مجموعه کروموزوم دیپلوئید (46) یعنی 69 کروموزوم (در مردان کاریوتیپ است) دریافت می کند. 69، XYY، در زنان - 69، XXX)؛ تقریبا همیشه قبل از تولد کشنده است

بیماری های چند عاملییا بیماری هایی با استعداد ارثی

گروه بیماری‌ها با بیماری‌های ژنی تفاوت دارند زیرا برای نشان دادن خود نیاز به عمل عوامل محیطی دارند. در میان آنها، بین تک ژنی که در آن استعداد ارثی توسط یک ژن تغییر یافته پاتولوژیک ایجاد می شود، و چند ژنی تمایز قائل شد. ژن‌های اخیر توسط ژن‌های زیادی تعیین می‌شوند که در حالت طبیعی، اما با تعامل خاصی بین خود و با عوامل محیطی، زمینه را برای شروع بیماری ایجاد می‌کنند. آنها بیماری های چند عاملی (MFD) نامیده می شوند.

بیماری های تک زایی با استعداد ارثی تعداد نسبتا کمی دارند. روش آنالیز ژنتیکی مندلی برای آنها قابل اجرا است. با توجه به نقش مهم محیط در تجلی آنها، آنها به عنوان واکنش های پاتولوژیک تعیین شده ارثی به عمل عوامل خارجی مختلف (داروها، افزودنی های غذایی، عوامل فیزیکی و بیولوژیکی) در نظر گرفته می شوند که بر اساس کمبود ارثی آنزیم های خاص است.

عوامل ایجاد جهش عواملی که باعث ایجاد (القاء) جهش می شوند می توانند طیف گسترده ای از تأثیرات محیطی باشند: دما، تابش ماوراء بنفش، تشعشع (هر دو طبیعی و مصنوعی)، اعمال ترکیبات شیمیایی مختلف - جهش زا. جهش زاها عوامل محیط خارجی هستند که باعث ایجاد تغییرات خاصی در ژنوتیپ - جهش می شوند و فرآیند تشکیل جهش ها را جهش زایی می نامند.

جهش زایی رادیواکتیو در دهه 20 قرن ما مورد مطالعه قرار گرفت. در سال 1925، دانشمندان شوروی G.S. Filippov و G.A. Nadson، برای اولین بار در تاریخ ژنتیک، از اشعه ایکس برای به دست آوردن جهش در مخمر استفاده کردند. یک سال بعد، محقق آمریکایی G. Meller (بعداً دو بار برنده جایزه نوبل) که برای مدت طولانی در انستیتوی به سرپرستی N.K Koltsov در مسکو کار کرد، از همان جهش زا در مورد مگس سرکه استفاده کرد.

جهش زایی شیمیایی برای اولین بار توسط همکار N.K Koltsov در سال 1931 در مورد مگس سرکه در معرض ید قرار گرفت و بعداً توسط M.E. Lobashov مورد مطالعه قرار گرفت.

جهش‌زاهای شیمیایی شامل طیف گسترده‌ای از مواد (ترکیبات آلکیله‌کننده، پراکسید هیدروژن، آلدئیدها و کتون‌ها، اسید نیتریک و آنالوگ‌های آن، آنتی‌متابولیت‌های مختلف، نمک‌های فلزات سنگین، رنگ‌های با خواص اساسی، مواد معطر)، حشره‌کش‌ها (از لاتین insecta - حشرات) هستند. ، سیدا - کشنده)، علف کش ها (سپس لات. herba - علف)، مواد مخدر، الکل، نیکوتین، برخی از مواد دارویی و بسیاری دیگر.

عوامل ژنتیکی فعال را می توان به 3 دسته فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تقسیم کرد.

عوامل فیزیکی اینها شامل انواع مختلف پرتوهای یونیزان و اشعه ماوراء بنفش است. مطالعه تاثیر تشعشع بر روند جهش نشان داد که در این حالت دوز آستانه وجود ندارد و حتی کوچکترین دوزها احتمال وقوع جهش در جمعیت را افزایش می دهد. افزایش فراوانی جهش ها نه از نظر فردی، بلکه از نظر افزایش بار ژنتیکی جمعیت خطرناک است. به عنوان مثال، تابش یکی از همسران با دوز در محدوده دو برابر شدن فرکانس جهش ها (1.0 - 1.5 Gy) خطر ابتلا به فرزند بیمار را کمی افزایش می دهد (از سطح 4 - 5٪ به سطح 5). - 6٪. اگر جمعیت کل منطقه همان دوز را دریافت کند، تعداد بیماری های ارثی در جمعیت در یک نسل دو برابر می شود.

عوامل شیمیایی شیمیایی شدن کشاورزی و سایر زمینه های فعالیت انسانی، توسعه صنایع شیمیایی منجر به سنتز جریان عظیمی از مواد (در مجموع از 3.5 تا 4.3 میلیون) شد، از جمله مواردی که برای میلیون ها سال هرگز در بیوسفر وجود نداشته اند. تکامل قبلی این اول از همه به معنی تجزیه ناپذیری و در نتیجه حفظ طولانی مدت مواد خارجی وارد شده به محیط است. آنچه در ابتدا به عنوان یک دستاورد در مبارزه با آفات تلقی می شد، بعدها به یک مشکل پیچیده تبدیل شد. استفاده گسترده در دهه 40-60 از حشره کش DDT، که متعلق به کلاس هیدروکربن های کلردار است، منجر به گسترش آن در سراسر جهان، درست تا یخ های قطب جنوب شد.

اکثر آفت کش ها در برابر تخریب شیمیایی و بیولوژیکی بسیار مقاوم بوده و سمیت بالایی دارند.

عوامل بیولوژیکی در کنار جهش زاهای فیزیکی و شیمیایی، برخی از عوامل طبیعت بیولوژیکی نیز فعالیت ژنتیکی دارند. مکانیسم اثر جهش زایی این عوامل با کمترین جزئیات مورد مطالعه قرار گرفته است. در پایان دهه 30، S. و M. Gershenzon مطالعات جهش زایی را در مگس سرکه تحت تأثیر DNA اگزوژن و ویروس ها آغاز کردند. از آن زمان، اثر جهش زایی بسیاری از عفونت های ویروسی در انسان ثابت شده است. ناهنجاری های کروموزومی در سلول های جسمی ناشی از ویروس های آبله، سرخک، آبله مرغان، اوریون، آنفولانزا، هپاتیت و غیره است.

اطلاعات بیشتر در مورد عوامل ایجاد جهش در دستگاه ارثی:

1. جهش ها به عنوان عامل بیماری های مادرزادی و ارثی
2. شیوع جهش های مرتبط با اشکال ارثی سرطان سینه در میان ساکنان نووسیبیرسک