Aplinkos veiksnių įtaka mutagenezei. Mutacijos. Klasifikacija. Mutacijų mechanizmas. Mutageniniai veiksniai. Praktinis mutacijų taikymas Aplinkos veiksniai, sukeliantys mutacijas

Veiksniai, sukeliantys mutacijas. Veiksniai, sukeliantys (sukeliantys) mutacijas, gali būti labai įvairūs aplinkos poveikiai: temperatūra, ultravioletinė spinduliuotė, radiacija (tiek natūrali, tiek dirbtinė), įvairių cheminių junginių poveikis - mutagenai. Mutagenai yra išorinės aplinkos agentai, sukeliantys tam tikrus genotipo pokyčius – mutaciją ir patį mutacijų susidarymo procesą – mutagenezė.

Radioaktyvioji mutagenezė buvo pradėta tyrinėti mūsų amžiaus 20-aisiais. 1925 metais sovietų mokslininkai G.S.Filippovas ir G.A.Nadsonas pirmą kartą genetikos istorijoje panaudojo rentgeno spindulius, kad gautų mielių mutacijas. Po metų amerikiečių tyrinėtojas G. Melleris (vėliau du kartus Nobelio premijos laureatas), ilgą laiką dirbęs Maskvoje N. K. Kolcovo vadovaujamame institute, tą patį mutageną panaudojo Drosofilai.

Cheminę mutagenezę pirmiausia tikslingai ištyrė N. K. Kolcovo bendradarbis V. V. Sacharovas 1931 m., kai jos kiaušinėliai buvo veikiami jodu, o vėliau M. E. Lobašovas.

Cheminiams mutagenams priklauso labai įvairios medžiagos (alkilinimo junginiai, vandenilio peroksidas, aldehidai ir ketonai, azoto rūgštis ir jos analogai, įvairūs antimetabolitai, sunkiųjų metalų druskos, bazinių savybių turintys dažikliai, aromatinės medžiagos), insekticidai (iš lot. insecta – vabzdžiai). , cida – žudikas), herbicidai (tuomet lot. herba – žolė), narkotikai, alkoholis, nikotinas, kai kurios gydomosios medžiagos ir daugelis kitų.

Genetiškai aktyvius veiksnius galima suskirstyti į 3 kategorijas: fizinius, cheminius ir biologinius.

Fiziniai veiksniai. Tai apima įvairių tipų jonizuojančiąją spinduliuotę ir ultravioletinę spinduliuotę. Spinduliuotės poveikio mutacijos procesui tyrimas parodė, kad šiuo atveju slenkstinės dozės nėra, o net mažiausios dozės padidina mutacijų atsiradimo populiacijoje tikimybę. Mutacijų dažnio padidėjimas pavojingas ne tiek individualia prasme, kiek populiacijos genetinės apkrovos didinimo požiūriu. Pavyzdžiui, vieno iš sutuoktinių apšvitinimas doze, kuri padvigubina mutacijų dažnį (1,0–1,5 Gy), šiek tiek padidina vaiko susirgimo riziką (nuo 4–5% iki 5). – 6 proc. Jei viso regiono gyventojai gaus tokią pačią dozę, paveldimų ligų skaičius populiacijoje padvigubės per vieną kartą.

Cheminiai veiksniai.Žemės ūkio ir kitų žmogaus veiklos sričių chemizavimas, chemijos pramonės plėtra paskatino susintetinti milžinišką medžiagų srautą (iš viso nuo 3,5 iki 4,3 mln.), įskaitant tokias, kurių biosferoje niekada nebuvo milijonus metų. ankstesnė evoliucija. Tai visų pirma reiškia į aplinką patenkančių pašalinių medžiagų nesuyrimą, taigi ir ilgalaikį išsaugojimą.

Tai, kas iš pradžių buvo laikoma laimėjimu kovojant su kenksmingais vabzdžiais, vėliau virto sudėtinga problema. Plačiai naudojamas 40–60 m insekticidas DDT, priklausantis chloruotų angliavandenilių klasei, paskatino jo išplitimą visame pasaulyje, iki pat Antarktidos ledo.

Dauguma pesticidų yra labai atsparūs cheminiam ir biologiniam skilimui ir turi didelį toksiškumo lygį. antropogenetikos chromosomų paveldėjimo anomalija

Biologiniai veiksniai. Kartu su fiziniais ir cheminiais mutagenais kai kurie biologinio pobūdžio veiksniai taip pat turi genetinį aktyvumą. Šių veiksnių mutageninio poveikio mechanizmai buvo ištirti mažiausiai detaliai. 30-ųjų pabaigoje S. ir M. Gershenzonai pradėjo tirti mutagenezę Drosofiloje, veikiant egzogeninei DNR ir virusams. Nuo tada buvo nustatytas daugelio virusinių infekcijų mutageninis poveikis žmonėms. Chromosomų aberacijos somatinėse ląstelėse sukelia raupai, tymai, vėjaraupiai, kiaulytė, gripas, hepatito virusai ir kt.

Mutacija- tai staigus, tvarus genetinės medžiagos pokytis, veikiamas išorinių ar vidinių aplinkos veiksnių, perduodamas paveldėjimo būdu.

Mutacijų savybės:

▪ staiga atsiranda;

▪ yra paveldimi;

▪ nekryptinė;

▪ gali kartotis.

Mutacijų susidarymo procesas vadinamas mutagenezė, o juos sukeliantys veiksniai yra mutagenai. Mutagenai iš pradžių veikia individo genetinę medžiagą, dėl to gali pasikeisti fenotipas. Tai gali būti egzomutagenai (aplinkos veiksniai) ir endomutagenai (paties organizmo medžiagų apykaitos produktai).

Mutageniniai veiksniai skirstomi į fizinius, cheminius ir biologinius.

Fizikiniams mutagenams priskiriamos įvairios spinduliuotės rūšys (daugiausia jonizuojančios – alfa, beta ir gama spinduliai, ultravioletiniai spinduliai), temperatūra, drėgmė ir kt. Jų veikimo mechanizmai: 1) genų ir chromosomų struktūros ardymas; 2) laisvųjų radikalų, kurie sąveikauja su DNR, susidarymas; 3) achromatino verpstės gijų sunaikinimas; 4) dimerų susidarymas – vienos DNR grandinės gretimų pirimidino bazių (dažniausiai T-T) tarpusavio ryšys („kryžminis susiejimas“).

Cheminiams mutagenams priskiriamos: natūralios organinės ir neorganinės medžiagos (nitritai, nitratai, alkaloidai, hormonai, fermentai ir kt.); natūralių junginių (anglies, naftos) pramoninio perdirbimo produktai; gamtoje anksčiau neaptiktos sintetinės medžiagos (pesticidai, insekticidai, maisto konservantai, plovikliai, dezodorantai); vaistai, galintys išprovokuoti apsigimimus (imunosupresantai, kai kurie antibiotikai, narkotinės medžiagos, sintetiniai kortikosteroidai ir kt.). Cheminiai mutagenai turi didelę prasiskverbimo galią, sukelia daugiausia genų mutacijas ir veikia DNR replikacijos laikotarpiu. Jų veikimo mechanizmas: 1) nukleotidų deamininimas ir alkilinimas; 2) azoto bazių pakeitimas jų analogais; 3) nukleorūgščių pirmtakų sintezės slopinimas ir kt.

Supermutagenai yra veiksniai (dažniausiai cheminio pobūdžio), kurie padidina mutacijų dažnį nuo šimtų iki dešimčių tūkstančių kartų (pavyzdžiui, kolchicinas, etileniminas, garstyčios). Jie naudojami veisimo metu sukeliamoms mutacijoms gauti.

Antimutagenai žymiai sumažina mutacijų dažnį. Tai apima apie 200 natūralių ir sintetinių junginių: kai kurios aminorūgštys (histidinas, metioninas ir kt.); vitaminai (tokoferolis, askorbo rūgštis, karotinas ir kt.); farmakologinės medžiagos (interferonas, antioksidantai, oksipiridinai ir kt.); maisto produktai (tam tikros rūšies pupelės, juodieji pipirai, kopūstai, obuolių ekstraktas).

Nemažai antimutagenų naudojami kaip radioprotektoriai.

Mutageniniai veiksniai - mutaciją sukeliančių veiksnių.

Fizinio, cheminio ir biologinio pobūdžio veiksniai turi mutageninį poveikį.

Cheminės medžiagos, sukeliančios mutacijas, yra organinės ir neorganinės medžiagos, tokios kaip rūgštys, šarmai, peroksidai, metalų druskos, formaldehidas, pesticidai, defoliantai, herbicidai, kolchicinas ir kt.

Cheminių veiksnių veikimas: sustiprina mutacijų procesus, sukelia taškines mutacijas, kurios sukelia chromosomų persitvarkymą, ir sukelia DNR replikacijos sutrikimą. Kai kurie mutagenai gali sutrikdyti mejozę, o tai lemia chromosomų nesusijungimą.

Fiziniai veiksniai: jonizuojanti spinduliuotė, radioaktyvusis skilimas, ultravioletinė spinduliuotė, elektromagnetinė spinduliuotė, didelis karštis ir šaltis.

Fizinių veiksnių veikimas: Rentgeno spinduliuotė, turinti didelį prasiskverbimą, sukelia vandens laisvųjų radikalų susidarymą, kurie skaido nukleino rūgštis, sukelia genų ir chromosomų persitvarkymus. Ultravioletinė spinduliuotė sukelia timidino dimerų susidarymą, dėl kurių sutrinka DNR replikacija.

Biologiniai veiksniai: virusai (tymai, raudonukės, gripas), medžiagų apykaitos produktai (lipidų oksidacijos produktai), mikroorganizmų antigenai./

Biologinių veiksnių veikimas: jie padidina ląstelių mutacijų greitį, slopindami taisymo sistemų veiklą.

3. Genų ir chromosomų mutacijos, jų charakteristikos.

Genų (taškinių) mutacijų- tai nukleotidų skaičiaus ir (arba) sekos pokyčiai DNR struktūroje (įterpimai, delecijos, judesiai, nukleotidų pakaitalai) atskiruose genuose, dėl kurių pasikeičia atitinkamų baltymų produktų kiekis arba kokybė. Dėl bazinių pakeitimų atsiranda trijų tipų mutantiniai kodonai: su pakeista reikšme (missense mutacijos), su nepakitusia reikšme (neutralios mutacijos) ir beprasmiai arba stop kodonai (nesąmonių mutacijos).

Yra trys tokių pokyčių grupės. Pirmosios grupės mutacijos susideda iš kai kurių bazių pakeitimo kitomis (apie 20% spontaniškai atsirandančių genų pokyčių). Antrąją mutacijų grupę sukelia skaitymo rėmo poslinkis, atsirandantis pasikeitus nukleotidų porų skaičiui gene. Trečioji grupė yra mutacijos, susijusios su nukleotidų sekų eilės pasikeitimu geno viduje.

Mutacijos pagal azoto bazių pakeitimo tipą atsiranda dėl toliau nurodytų priežasčių. Pirma, bazės, jau įtrauktos į DNR spiralę, struktūros pasikeitimas gali atsitikti atsitiktinai arba veikiant cheminiams veiksniams. Jei tokia pakitusi bazės forma lieka nepastebėta remonto fermentų, tai per kitą replikacijos ciklą ji gali prisirišti prie savęs kitą nukleotidą.

Kita bazės pakeitimo priežastis gali būti klaidingas nukleotido, turinčio chemiškai pakeistą bazės ar jos analogo formą, įtraukimas į susintetintą DNR grandinę. Taigi DNR struktūros pasikeitimas dėl bazių pakeitimo įvyksta prieš replikaciją arba jos metu, iš pradžių vienoje polinukleotidų grandinėje. Jei tokie pokyčiai nepataisomi remonto metu, vėliau replikacijos metu jie tampa abiejų DNR grandžių nuosavybe. Vienos komplementarių nukleotidų poros pakeitimo kita pasekmė yra naujo tripleto susidarymas DNR nukleotidų sekoje, kuris skiriasi nuo ankstesnės. Šiuo atveju naujasis tripletas gali koduoti tą pačią aminorūgštį („sinonimas“ tripletas), kitą aminorūgštį arba nekoduoti jokios aminorūgšties (nesąmonė tripletas). Pirmuoju atveju pakitimų nevyksta, antruoju pasikeičia atitinkamo baltymo struktūra ir savybės. Priklausomai nuo įvykusio pakeitimo pobūdžio ir vietos, specifinės baltymo savybės keičiasi įvairiu laipsniu, kai kuriais atvejais labai. Yra žinoma, kad pakeitus nukleotidus viename triplete, 25% atvejų susidaro sinoniminiai tripletai, 2-3% - beprasmiai, o 75-70% - tikrosios genų mutacijos.

Chromosomų mutacijos(arba aberacijos) – chromosomų struktūros pokyčiai Chromosomų organizavimo lygmenyje paveldima medžiaga turi visas paveldimumo ir kintamumo substrato ypatybes, įskaitant galimybę įgyti pokyčius, kurie gali būti perduodami naujai kartai. Įvairių poveikių įtakoje gali pakisti chromosomų fizikinė-cheminė ir morfologinė struktūra. Chromosomų struktūros pokyčiai, kaip taisyklė, yra pagrįsti pradiniu jos vientisumo pažeidimu – lūžiais, kuriuos lydi įvairūs persitvarkymai, vadinami chromosomų mutacijomis arba aberacijomis. Chromosomų lūžiai natūraliai atsiranda kryžminimo metu, kai juos lydi keitimasis atitinkamomis sekcijomis tarp homologinių chromosomų. Kryžminimo sutrikimas, kai chromosomos keičiasi nelygia genetine medžiaga, sukelia naujų jungčių grupių atsiradimą, kai atskiros dalys iškrenta – ištrynimas arba dvigubas dubliavimasis. Dėl tokių pertvarkymų pasikeičia genų skaičius jungčių grupėje. Chromosomų lūžiai gali atsirasti ir veikiant įvairiems išoriniams veiksniams, dažniausiai fiziniams (pavyzdžiui, jonizuojančiosios spinduliuotės), tam tikrų cheminių junginių, virusų. Chromosomų vientisumo pažeidimą gali lydėti jos sekcijos, esančios tarp pertraukų, pasukimas 180° - inversija. Per pertrauką nuo jos atskirtas chromosomos fragmentas gali prisitvirtinti prie kitos chromosomos – translokacija. Dažnai dvi pažeistos nehomologinės chromosomos tarpusavyje apsikeičia atskirtomis dalimis – abipusė translokacija. Galima fragmentą pritvirtinti prie savo chromosomos, bet kitoje vietoje – transpozicija. Ypatinga chromosomų mutacijų kategorija yra aberacijos, susijusios su chromosomų susiliejimu ar atskyrimu, kai dvi nehomologinės struktūros susijungia į vieną – Robertsono translokacija arba viena chromosoma sudaro dvi nepriklausomas chromosomas. Esant tokioms mutacijoms, keičiasi ne tik chromosomų morfologija, bet ir jų skaičius kariotipe. Pastaroji gali būti laikoma genomo mutacija. Genominių mutacijų priežastis taip pat gali būti mejozės metu vykstančių procesų sutrikimas. Pažeidus dvivalenčių medžiagų skirtumą anafazėje, atsiranda lytinių ląstelių, turinčių skirtingą chromosomų skaičių. Tokių lytinių ląstelių apvaisinimas normaliomis lytinėmis ląstelėmis lemia bendro kariotipo chromosomų skaičiaus pasikeitimą dėl atskirų chromosomų skaičiaus sumažėjimo (monosomija) arba padidėjimo (trisomija). Tokie genomo struktūros pažeidimai vadinami aneuploidija. Jei pažeidžiamas homologinių chromosomų pasiskirstymo mechanizmas, ląstelė lieka nedaloma, tada susidaro diploidinės gametos. Tokių gametų apvaisinimas sukelia triploidinių zigotų susidarymą, tai yra, padidėja chromosomų rinkinių skaičius - poliploidija. Bet kokie mutacijų pokyčiai lytinių ląstelių paveldimojoje medžiagoje – generacinės mutacijos – tampa kitos kartos nuosavybe, jeigu tokios gametos dalyvauja apvaisinimo procese.

Yra daug paveldimų medžiagų apykaitos ligų. Pavyzdžiui, porfirino metabolizmo sutrikimai (Gunther'io liga, eritropoetinė protoporfirija, koproporfirija ir kt.). Tai ligos, kurios po UV spindulių pasireiškia odos ir gilesnių audinių pažeidimais, padidėjusiu proporfinų ir koproporfirinų kiekiu eritrocituose. Jie atsiranda tarp tos pačios kartos brolių ir seserų.

Remiantis jų atsiradimo priežastimis, išskiriamos spontaninės ir sukeltos mutacijos.

Spontaniškos (spontaninės) mutacijos atsiranda be aiškios priežasties. Į šias mutacijas kartais atsižvelgiama trys P klaidos: procesai DNR replikacija, taisymas ir rekombinacija . Tai reiškia, kad naujų mutacijų atsiradimo procesas yra genetiškai kontroliuojamas organizmo. Pavyzdžiui, žinomos mutacijos, kurios padidina arba sumažina kitų mutacijų dažnį; todėl yra mutatorių genai ir antimutatoriniai genai.

Tuo pačiu spontaniškų mutacijų dažnis priklauso ir nuo ląstelės (organizmo) būklės. Pavyzdžiui, streso sąlygomis mutacijų dažnis gali padidėti.

Sukeltos mutacijos atsirasti veikiami mutagenai .

Mutagenai yra įvairūs veiksniai, didinantys mutacijų dažnį.

Pirmą kartą sukeltas mutacijas gavo vietiniai genetikai G.A. Nadsonas ir G.S. Filippovas 1925 m., kai apšvitino mieles radžio spinduliuote.

Yra keletas mutagenų klasių:

– Fiziniai mutagenai: jonizuojanti spinduliuotė, šiluminė spinduliuotė, ultravioletinė spinduliuotė.

– Cheminiai mutagenai: azoto bazės analogai (pvz., 5-bromuracilas), aldehidai, nitritai, metilinimo medžiagos, hidroksilaminas, sunkiųjų metalų jonai, kai kurie vaistai ir augalų apsaugos produktai.

– Biologiniai mutagenai: gryna DNR, virusai, antivirusinės vakcinos.

– Automutagenai– tarpiniai medžiagų apykaitos produktai (tarpiniai produktai). Pavyzdžiui, pats etilo alkoholis nėra mutagenas. Tačiau žmogaus organizme jis oksiduojamas iki acetaldehido, ir ši medžiaga jau yra mutagenas.

Klausimas Nr.21.

(Chromosomų mutacijos, jų klasifikacija: delecijos ir dubliacijos, inversijos, translokacijos. Priežastys ir mechanizmaiįvykis. Reikšmė žmogaus patologinių būklių vystymuisi)

Su chromosomomis Mutacijos sukelia didelius atskirų chromosomų struktūros pertvarkymus. Tokiu atveju vienos ar kelių chromosomų genetinės medžiagos dalis prarandama (ištrinama) arba padvigubėja (dublikacija), keičiasi chromosomų segmentų orientacija atskirose chromosomose (inversija), taip pat perkeliama genetinės medžiagos dalis iš vienos chromosomos į kitą (translokacija) (kraštutinis atvejis – ištisų chromosomų suvienijimas

Chromosomos struktūros pokyčiai, kaip taisyklė, yra pagrįsti pradiniu jos vientisumo pažeidimu – pertraukomis, kurias lydi įvairūs persitvarkymai, vadinami. chromosomų mutacijos.

Chromosomų lūžiai atsiranda natūraliai kryžminimo metu, kai juos lydi keitimasis atitinkamomis sekcijomis tarp homologų. Kryžminimo sutrikimas, kai chromosomos keičiasi nevienoda genetine medžiaga, sukelia naujų jungčių grupių atsiradimą, kai atskiri skyriai iškrenta. skyrius - arba dvigubai - dubliavimosi. Dėl tokių pertvarkymų pasikeičia genų skaičius jungčių grupėje.

Chromosomų lūžiai taip pat gali atsirasti veikiant įvairiems mutageniniams veiksniams, daugiausia fiziniams (jonizuojančios ir kitokios spinduliuotės), tam tikrų cheminių junginių ir virusų.

Chromosomos vientisumo pažeidimą gali lydėti jos sekcijos, esančios tarp dviejų pertraukų, pasukimas 180° - inversija. Priklausomai nuo to, ar tam tikrame regione yra centromerinė sritis, ar ne, jie skiriasi pericentrinis Ir paracentrinės inversijos.

Lūžimo metu nuo jo atskirtą chromosomos fragmentą ląstelė gali prarasti kitos mitozės metu, jei neturi centromero. Dažniau toks fragmentas yra prijungtas prie vienos iš chromosomų - perkėlimas. Fragmentą galima pritvirtinti prie savo chromosomos, bet naujoje vietoje - perkėlimas. Taigi įvairių tipų inversijoms ir translokacijoms būdingi genų lokalizacijos pokyčiai.

Taigi chromosomų organizavimo pokyčiai, kurie dažniausiai turi neigiamą poveikį ląstelės ir organizmo gyvybingumui, su tam tikra tikimybe gali būti daug žadantys, paveldimi iš kelių ląstelių ir organizmų kartų ir sudaryti prielaidas ląstelių ir organizmų evoliucijai. paveldimos medžiagos chromosominė organizacija.

Klausimas Nr.22.

(Genominės mutacijos: klasifikacija, priežastys, mechanizmai. Vaidmuo chromosominių sindromų atsiradime. Antimutacijos mechanizmai).

Genominis: - poliploidizacija chromosomų skaičiaus pokytis, kuris nėra haploidinio rinkinio kartotinis. Atsižvelgiant į poliploidų chromosomų rinkinių kilmę, skiriami alopoliploidai, turintys chromosomų rinkinius, gautus hibridizuojant iš skirtingų rūšių, ir autopoliploidai, kuriuose padidėja jų pačių genomo chromosomų rinkinių skaičius.

Genominės mutacijos apima haploidiją, poliploidiją ir aneuploidiją.

Aneuploidija – tai atskirų chromosomų skaičiaus pokytis – nebuvimas (monosomija) arba papildomų (trisomija, tetrasomija, paprastai polisomija) chromosomų buvimas, t.y. nesubalansuotas chromosomų rinkinys. Ląstelės su pakitusiu chromosomų skaičiumi atsiranda dėl mitozės ar mejozės proceso sutrikimų, todėl jos išskiria mitozines ir mejozes.

Mutacijų priežastys

Mutacijos skirstomos į spontanines ir sukeltas. Spontaniškos mutacijos vyksta spontaniškai per visą organizmo gyvenimą normaliomis aplinkos sąlygomis, kurių dažnis yra maždaug vienas nukleotidas vienai ląstelių kartai.

Sukeltos mutacijos – tai paveldimi genomo pokyčiai, atsirandantys dėl tam tikro mutageninio poveikio dirbtinėmis (eksperimentinėmis) sąlygomis arba esant neigiamam aplinkos poveikiui.

Gyvoje ląstelėje vykstančių procesų metu mutacijos atsiranda nuolat. Pagrindiniai procesai, lemiantys mutacijų atsiradimą, yra DNR replikacija, DNR atstatymo sutrikimai ir genetinė rekombinacija.

Ryšys tarp mutacijų ir DNR replikacijos

Daugelis spontaniškų cheminių nukleotidų pokyčių sukelia mutacijas, kurios atsiranda replikacijos metu. Pavyzdžiui, dėl priešingo citozino deamininimo uracilas gali būti įtrauktas į DNR grandinę (vietoj kanoninės C-G poros susidaro U-G pora). DNR replikacijos metu prieš uracilą į naują grandinę įtraukiamas adeninas, susidaro U-A pora, o kitos replikacijos metu ji pakeičiama T-A pora, tai yra vyksta perėjimas (pirimidino taškinis pakeitimas kitu pirimidinu arba purinas su kitu purinu).

Ryšys tarp mutacijų ir DNR rekombinacijos

Iš procesų, susijusių su rekombinacija, netolygus kirtimas dažniausiai sukelia mutacijas. Paprastai tai įvyksta tais atvejais, kai chromosomoje yra kelios pasikartojančios pradinio geno kopijos, išlaikiusios panašią nukleotidų seką. Dėl nevienodo kirtimo vienoje iš rekombinantinių chromosomų įvyksta dubliavimasis, o kitoje – delecija.

Ryšys tarp mutacijų ir DNR atstatymo

Spontaniškas DNR pažeidimas yra gana dažnas ir atsiranda kiekvienoje ląstelėje. Tokios žalos pasekmėms pašalinti yra specialūs taisymo mechanizmai (pavyzdžiui, išpjaunama klaidinga DNR dalis ir šioje vietoje atkuriama originali). Mutacijos atsiranda tik tada, kai remonto mechanizmas dėl kokių nors priežasčių neveikia arba negali susidoroti su žalos pašalinimu. Mutacijos, atsirandančios genuose, koduojančiuose baltymus, atsakingus už taisymą, gali sukelti daugkartinį kitų genų mutacijų dažnio padidėjimą (mutatoriaus efektas) arba sumažėjimą (antimutatoriaus efektas). Taigi, daugelio ekscizijos taisymo sistemos fermentų genų mutacijos lemia staigų somatinių mutacijų dažnio padidėjimą žmonėms, o tai, savo ruožtu, sukelia pigmentinės kserodermos ir piktybinių odos navikų vystymąsi.

Mutacijų klasifikacija

Yra keletas mutacijų klasifikacijų, pagrįstų įvairiais kriterijais. Mölleris pasiūlė mutacijas pagal geno funkcionavimo pokyčio pobūdį skirstyti į hipomorfines (pakeisti aleliai veikia ta pačia kryptimi, kaip ir laukinio tipo aleliai; tik mažiau sintetinamas baltyminis produktas), amorfines (mutacija atrodo kaip visiškas genų funkcijos praradimas, pavyzdžiui, baltoji Drosophila mutacija), antimorfinė (mutantinė savybė pasikeičia, pavyzdžiui, kukurūzų grūdų spalva pasikeičia iš violetinės į rudą) ir neomorfinė.

Šiuolaikinėje mokomojoje literatūroje taip pat naudojama formalesnė klasifikacija, pagrįsta atskirų genų, chromosomų ir viso genomo struktūros pokyčių pobūdžiu. Šioje klasifikacijoje išskiriami šie mutacijų tipai:

genominis;

chromosomų;

Genominis: - poliploidizacija, chromosomų skaičiaus pokytis, kuris nėra haploidinio rinkinio kartotinis. Atsižvelgiant į poliploidų chromosomų rinkinių kilmę, skiriami alopoliploidai, turintys chromosomų rinkinius, gautus hibridizuojant iš skirtingų rūšių, ir autopoliploidai, kuriuose padidėja jų pačių genomo chromosomų rinkinių skaičius.

Dėl chromosomų mutacijų įvyksta esminiai atskirų chromosomų struktūros persitvarkymai. Tokiu atveju vienos ar kelių chromosomų genetinės medžiagos dalis prarandama (ištrinama) arba padvigubėja (dublikacija), keičiasi chromosomų segmentų orientacija atskirose chromosomose (inversija), taip pat perkeliama genetinės medžiagos dalis iš vienos chromosomos į kitą (translokacija) (kraštutinis atvejis – ištisų chromosomų suvienijimas.

Genų lygmeniu genų pirminės DNR struktūros pokyčiai, veikiami mutacijų, yra mažiau reikšmingi nei chromosomų mutacijų atveju, tačiau genų mutacijos yra dažnesnės. Dėl genų mutacijų, vieno ar kelių nukleotidų pakeitimų, delecijų ir intarpų, vyksta įvairių geno dalių translokacijos, dubliavimasis ir inversijos. Tuo atveju, kai dėl mutacijos pasikeičia tik vienas nukleotidas, kalbama apie taškines mutacijas

Antimutaciniai mechanizmai užtikrina onkogeno aktyvumo aptikimą, pašalinimą arba slopinimą. Antimutaciniai mechanizmai realizuojami dalyvaujant naviko slopintuvams ir DNR taisymo sistemoms.

Klausimas Nr.23.

(Žmogus kaip genetinių tyrimų objektas. Citogenetinis metodas: jo reikšmė chromosominių sindromų diagnostikai. Sveikų žmonių idiogramų sudarymo taisyklės. Chromosominių sindromų (autosominių ir gonosominių) idiogramos. Pavyzdžiai)

Žmogus kaip genetinių tyrimų objektas. Antropogenetika, jos vieta humanitarinių mokslų sistemoje, pagrindiniai etnogenetikos genetiniai žymenys. Paveldimos ligos, kaip bendro paveldimo asmens kintamumo dalis.

Žmogus, kaip genetinių tyrimų objektas, yra sudėtingas:

Hibridologinis metodas negali būti priimtas.

Lėta kartų kaita.

Mažas vaikų skaičius.

Didelis chromosomų skaičius

Žmogaus genetika yra speciali genetikos šaka, tirianti žmogaus požymių paveldėjimo ypatybes, paveldimas ligas (medicininė genetika) ir žmonių populiacijų genetinę struktūrą. Žmogaus genetika yra šiuolaikinės medicinos ir šiuolaikinės sveikatos priežiūros teorinis pagrindas.

Dabar tvirtai nustatyta, kad genetikos dėsniai yra universalūs.

Tačiau kadangi žmogus yra ne tik biologinė, bet ir socialinė būtybė, žmogaus genetika nuo daugumos organizmų genetikos skiriasi keliomis savybėmis:

– hibridologinė analizė (kryžminimo metodas) netaikoma žmogaus paveldėjimui tirti; todėl genetinei analizei taikomi specifiniai metodai: genealoginis (kilmės analizės metodas), dvynių, taip pat citogenetinis, biocheminis, populiacinis ir kai kurie kiti metodai;

– žmonėms būdingi socialiniai bruožai, kurių nėra kituose organizmuose, pavyzdžiui, temperamentas, sudėtingos komunikacijos sistemos, paremtos kalba, taip pat matematiniai, vizualiniai, muzikiniai ir kiti gebėjimai;

– visuomenės paramos dėka galimas žmonių, turinčių akivaizdžių nukrypimų nuo normos, išlikimas ir egzistavimas (laukinėje gamtoje tokie organizmai nėra gyvybingi).

Žmogaus genetika tiria žmogaus bruožų paveldėjimo ypatybes, paveldimas ligas (medicininę genetiką) ir žmonių populiacijų genetinę struktūrą. Žmogaus genetika yra šiuolaikinės medicinos ir šiuolaikinės sveikatos priežiūros teorinis pagrindas. Yra žinomi keli tūkstančiai faktinių genetinių ligų, kurios beveik 100% priklauso nuo individo genotipo. Baisiausios iš jų yra: rūgštinė kasos fibrozė, fenilketonurija, galaktozemija, įvairios kretinizmo formos, hemoglobinopatijos, taip pat Dauno, Turnerio, Klinefelterio sindromai. Be to, yra ligų, kurios priklauso ir nuo genotipo, ir nuo aplinkos: koronarinės ligos, cukrinis diabetas, reumatoidinės ligos, skrandžio ir dvylikapirštės žarnos opaligė, daugelis onkologinių ligų, šizofrenija ir kitos psichikos ligos.

Medicininės genetikos uždaviniai – laiku nustatyti šių ligų nešiotojas tarp tėvų, nustatyti sergančius vaikus ir parengti jų gydymo rekomendacijas. Genetinės ir medicinos konsultacijos bei prenatalinė diagnostika (tai yra ligų nustatymas ankstyvosiose organizmo vystymosi stadijose) vaidina svarbų vaidmenį genetiškai nulemtų ligų prevencijoje.

Yra specialūs taikomosios žmogaus genetikos skyriai (aplinkos genetika, farmakogenetika, genetinė toksikologija), kuriuose nagrinėjami genetiniai sveikatos priežiūros pagrindai. Kuriant vaistus, tiriant organizmo reakciją į neigiamų veiksnių poveikį, būtina atsižvelgti tiek į individualias žmonių savybes, tiek į žmonių populiacijų ypatybes.

Paveldimos ligos – tai ligos, kurias sukelia lytinių ląstelių genetinio (paveldimo) aparato sutrikimai. Paveldimas ligas sukelia mutacijos (žr. Kintamumas), atsirandančios vieno iš tėvų lytinės ląstelės chromosomų aparate arba tolimesniuose protėviuose.

Klausimas Nr.24.

(Biocheminis žmogaus genetikos tyrimo metodas; jo reikšmė paveldimų medžiagų apykaitos ligų diagnostikai. Transkripcijos, potranskripcijos ir posttransliacijos modifikacijų vaidmuo reguliuojant ląstelių metabolizmą. Pavyzdžiai).

Skirtingai nuo citogenetinio metodo, leidžiančio normaliai ištirti chromosomų struktūrą ir kariotipus bei diagnozuoti paveldimas ligas, susijusias su jų skaičiaus pokyčiais ir organizacijos sutrikimu, paveldimas ligas, kurias sukelia genų mutacijos, taip pat polimorfizmą normalioje pirminėje formoje. genų produktai, tiriami biocheminiais metodais.

Fermentų defektai nustatomi nustatant medžiagų apykaitos produktų kiekį kraujyje ir šlapime, kurie yra šio baltymo veikimo rezultatas. Galutinio produkto trūkumas, kurį lydi sutrikusios medžiagų apykaitos tarpinių ir šalutinių produktų kaupimasis, rodo fermento trūkumą ar trūkumą organizme.

Paveldimų medžiagų apykaitos sutrikimų biocheminė diagnostika atliekama dviem etapais.

Pirmajame etape atrenkami spėjami susirgimų atvejai, antrajame tikslesniais ir sudėtingesniais metodais patikslinama ligos diagnozė. Biocheminių tyrimų naudojimas ligoms diagnozuoti prenataliniu laikotarpiu arba iškart po gimimo leidžia laiku nustatyti patologiją ir pradėti konkrečias medicinines priemones, kaip, pavyzdžiui, fenilketonurijos atveju.

Tarpinių, šalutinių produktų ir galutinių medžiagų apykaitos produktų kiekiui kraujyje, šlapime ar vaisiaus vandenyse nustatyti, be kokybinių reakcijų su specifiniais tam tikrų medžiagų reagentais, naudojami chromatografiniai aminorūgščių ir kitų junginių tyrimo metodai.

Transkripcijos faktoriai yra baltymai, kurie sąveikauja su tam tikromis reguliavimo vietomis ir pagreitina arba sulėtina transkripcijos procesą. Informatyvių ir neinformatyvių dalių santykis eukariotų transkriptuose yra vidutiniškai 1:9 (prokariotuose jis yra 9:1) Kaimyniniai transkriptai gali būti atskirti vienas nuo kito netranskribuotais DNR regionais. DNR padalijimas į daugybę transkriptų leidžia individualiai perskaityti (transkripciją) skirtingus genus, turinčius skirtingą veiklą.

Kiekviename transkriptone transkribuojama tik viena iš dviejų DNR grandinių, kuri vadinama šablonine grandine, antroji, ją papildanti, vadinama koduojančia grandine. RNR grandinės sintezė vyksta nuo 5" iki 3" galo, o šabloninė DNR grandinė visada yra antilygiagreti susintetintai nukleino rūgščiai.

Pirminio tRNR nuorašo modifikacijos po transkripcijos (tRNR apdorojimas)

Pirminėje transkripto tRNR yra apie 100 nukleotidų, o po apdorojimo – 70-90 nukleotidų liekanų. Pirminių tRNR transkriptų potranskripcijos modifikacijos vyksta dalyvaujant RNazėms (ribonukleazėms). Taigi, 3 colių tRNR galo susidarymą katalizuoja RNazė, kuri yra 3 colių egzonukleazė, kuri vienu metu "nukerta" vieną nukleotidą, kol pasiekia seką -CCA, kuri yra vienoda visoms tRNR. Kai kurioms tRNR 3" gale (akceptoriaus gale) susidaro -CCA seka, nuosekliai pridedant šiuos tris nukleotidus. Pre-tRNR yra tik vienas intronas, susidedantis iš 14-16 nukleotidų. dėl introno ir susijungimo susidaro struktūra, vadinama „antikodonu“ – nukleotidų tripletas, užtikrinantis tRNR sąveiką su papildomu mRNR kodonu baltymų sintezės metu.

Pirminės transkripto RNR modifikacijos (apdorojimas) po transkripcijos. Ribosomų susidarymas

Žmogaus ląstelėse yra apie šimtą rRNR geno kopijų, lokalizuotų grupėmis penkiose chromosomose. rRNR genus transkribuoja RNR polimerazė I, kad susidarytų identiški transkriptai. Pirminiai transkriptai yra apie 13 000 nukleotidų likučių ilgio (45S rRNR). Prieš paliekant branduolį kaip ribosominės dalelės dalį, 45 S rRNR molekulė yra apdorojama, todėl susidaro 28S rRNR (apie 5000 nukleotidų), 18S rRNR (apie 2000 nukleotidų) ir 5,88 rRNR (apie 160 nukleotidų). komponentai ribosomos (4-35 pav.). Likusi nuorašo dalis sunaikinama branduolyje.

Klausimas Nr.25.

(Genealoginis žmogaus genetikos metodas. Pagrindinės kilmės diagramų sudarymo ir analizės taisyklės (naudojant savo šeimos kilmės diagramos pavyzdį). Metodo reikšmė tiriant požymių paveldėjimo dėsningumus).

Šis metodas pagrįstas kilmės dokumentų sudarymu ir analize. Šis metodas buvo plačiai naudojamas nuo seniausių laikų iki šių dienų žirgininkystėje, atrenkant vertingas galvijų ir kiaulių linijas, išgaunant grynaveislius šunis, taip pat išvedant naujas kailinių gyvūnų veisles. Žmonių genealogijos buvo sudarytos per daugelį amžių apie Europos ir Azijos valdančias šeimas.

Sudarant kilmės dokumentus, atskaitos taškas yra asmuo – probandas, kurio kilmė tiriama. Paprastai tai yra pacientas arba tam tikros savybės nešiotojas, kurio paveldimumą reikia ištirti. Sudarant kilmės lenteles naudojami G. Just 1931 pasiūlyti simboliai (6.24 pav.). Kartos žymimos romėniškais skaitmenimis, tam tikros kartos asmenys žymimi ar

Susitarimai sudarant kilmės dokumentus (pagal G. Justą)

Taikant genealoginį metodą, galima nustatyti tiriamo požymio paveldimumą, taip pat jo paveldėjimo tipą (autosominis dominuojantis, autosominis recesyvinis, susietas su X dominuojantis arba recesyvinis, susietas su Y). Analizuojant kilmės dokumentus dėl kelių požymių, galima atskleisti susietą jų paveldėjimo pobūdį, kuris naudojamas chromosomų žemėlapių sudarymui. Šis metodas leidžia ištirti mutacijos proceso intensyvumą, įvertinti alelio ekspresyvumą ir skvarbumą. Jis plačiai naudojamas medicininėse genetinėse konsultacijose, siekiant numatyti palikuonis. Tačiau reikia pažymėti, kad genealoginė analizė gerokai apsunkina, kai šeimos turi mažai vaikų.

Kilmės raštai su autosominiu dominuojančiu paveldėjimu. Autosominiam paveldėjimo tipui paprastai būdinga vienoda šio požymio atsiradimo tikimybė tiek vyrams, tiek moterims. Taip yra dėl tos pačios dvigubos genų dozės, esančios visų rūšies atstovų autosomose ir gautos iš abiejų tėvų, bei besivystančio požymio priklausomybės nuo alelinių genų sąveikos pobūdžio.

Jei analizuojamas požymis, kuris neturi įtakos organizmo gyvybingumui, tai dominuojančio požymio nešiotojai gali būti ir homozigotai, ir heterozigotai. Esant dominuojančiam kurio nors patologinio požymio (ligos) paveldėjimui, homozigotai, kaip taisyklė, nėra gyvybingi, o šio požymio nešiotojai yra heterozigotai.

Taigi, esant autosominiam dominuojančiam paveldėjimui, požymis gali pasireikšti vienodai vyrams ir moterims ir gali būti atsekamas, kai kiekvienoje vertikalioje kartoje yra pakankamai palikuonių. Pirmasis kilmės aprašymas su autosominiu dominuojančiu žmonių anomalijos paveldėjimo tipu buvo pateiktas 1905 m. Jame atsekama brachidaktilijos (trumpų pirštų pėdų) perdavimas per kelias kartas.

Kilmės su autosominiu recesyviniu paveldėjimu. Recesyviniai požymiai fenotipiškai pasireiškia tik recesyvinių alelių homozigotuose. Šie požymiai dažniausiai aptinkami fenotipiškai normalių tėvų palikuonims, kurie yra recesyvinių alelių nešiotojai. Šiuo atveju recesyvinių palikuonių atsiradimo tikimybė yra 25%. Jei vienas iš tėvų turi recesyvinį požymį, jo pasireiškimo palikuonims tikimybė priklausys nuo kito tėvo genotipo. Su recesyviniais tėvais visi palikuonys paveldės atitinkamą recesyvinį požymį.

Būdinga autosominio recesyvinio paveldėjimo kilmės dokumentams, kad požymis pasireiškia ne kiekvienoje kartoje. Dažniausiai recesyviniai palikuonys atsiranda pas dominuojančią savybę turinčius tėvus, o tokių palikuonių tikimybė išauga glaudžiai susijusiose santuokose, kur abu tėvai gali būti to paties recesyvinio alelio, gauto iš bendro protėvio, nešiotojai. Autosominio recesyvinio paveldėjimo pavyzdys yra šeimos su pseudohipertrofine progresuojančia miopatija, kurioje giminingos santuokos yra dažnos, kilmė.

Kilmės, turinčios dominuojantį X susietą bruožo paveldėjimą. Genų, esančių X chromosomoje ir neturinčių alelių Y chromosomoje, vyrų ir moterų genotipuose yra skirtingos dozės. Moteris gauna dvi X chromosomas ir atitinkamus genus iš savo tėvo ir motinos, o vyras paveldi vienintelę X chromosomą tik iš savo motinos. Atitinkamo požymio išsivystymą vyrams lemia vienintelis jo genotipe esantis alelis, o moterims – dviejų alelinių genų sąveikos rezultatas. Šiuo atžvilgiu X susietu būdu paveldimos savybės būdingos skirtingoms tikimybėms vyrams ir moterims.

Esant dominuojančiam X susietam paveldėjimui, šis bruožas labiau būdingas moterims, nes yra didesnė tikimybė, kad jos gaus atitinkamą alelį arba iš tėvo, arba iš motinos. Vyrai šią savybę gali paveldėti tik iš savo motinos. Moterys, turinčios dominuojančią savybę, vienodai ją perduoda dukroms ir sūnums, o vyrai – tik dukroms. Sūnūs niekada nepaveldi iš savo tėvų dominuojančios X savybės.

Šio tipo paveldėjimo pavyzdys yra 1925 m. aprašytas kilmės dokumentas su keratosis pilaris, odos liga, kurią lydi blakstienų, antakių ir galvos plaukų praradimas.

Su X susieto recesyvinio bruožų paveldėjimo kilmės dokumentai. Būdingas šio tipo paveldėjimo kilmės dokumentų bruožas yra vyraujantis bruožo pasireiškimas hemizigotiniams vyrams, kurie jį paveldi iš motinų, turinčių dominuojantį fenotipą, kurie yra recesyvinio alelio nešiotojai. Paprastai šį bruožą vyrai paveldi iš kartos į kartą nuo senelio iš motinos pusės iki anūko. Moterims ji pasireiškia tik homozigotinėje būsenoje, kurios tikimybė didėja esant glaudžiai susijusioms santuokoms.

Žymiausias recesyvinio X susieto paveldėjimo pavyzdys yra hemofilija. Kitas paveldėjimo pagal šį tipą pavyzdys yra daltonizmas – tam tikra spalvų regėjimo sutrikimo forma.

Kilmės dokumentai su Y susietu paveldėjimu. Y chromosomos buvimas tik vyrams paaiškina Y-susijusio arba holandinio bruožo paveldėjimo ypatybes, kurios būdingos tik vyrams ir perduodamos vyriškąja linija iš kartos į kartą iš tėvo sūnui.

Vienas bruožas, dėl kurio Y susietas paveldėjimas žmonėms vis dar diskutuojamas, yra snukio hipertrichozė arba plaukų buvimas ant išorinio snukio krašto.

Klausimas Nr.26.

(Žmogaus genetikos metodai: populiaciniai statistiniai; dermatoglifiniai (naudojant savo dermatoglifo analizės pavyzdį), somatinių ląstelių genetika, DNR tyrimas; jų vaidmuo tiriant žmogaus paveldimą patologiją).

Taikant populiacijos statistinį metodą, paveldimos savybės tiriamos didelėse gyventojų grupėse, vienoje ar keliose kartose. Esminis momentas naudojant šį metodą yra statistinis gautų duomenų apdorojimas. Šiuo metodu galima apskaičiuoti įvairių genų alelių ir skirtingų šių alelių genotipų pasireiškimo populiacijoje dažnį, sužinoti įvairių paveldimų požymių, įskaitant ligas, pasiskirstymą joje. Tai leidžia ištirti mutacijos procesą, paveldimumo ir aplinkos vaidmenį formuojant žmogaus fenotipinį polimorfizmą pagal normalias savybes, taip pat ligų atsiradimą, ypač turint paveldimą polinkį. Šis metodas taip pat naudojamas siekiant išsiaiškinti genetinių veiksnių reikšmę antropogenezei, ypač rasės formavimuisi.

Statistiškai apdorojant medžiagą, gautą ištyrus populiacijos grupę pagal tyrėją dominantį bruožą, populiacijos genetinės struktūros išaiškinimo pagrindas yra Hardy-Weinbergo genetinės pusiausvyros dėsnis. Tai atspindi modelį, pagal kurį tam tikromis sąlygomis genų alelių ir genotipų santykis populiacijos genofonde išlieka nepakitęs per keletą šios populiacijos kartų. Remiantis šiuo dėsniu, turint duomenų apie recesyvinio fenotipo populiacijoje, turinčioje homozigotinį genotipą (aa), pasireiškimo dažnį, galima apskaičiuoti nurodyto alelio (a) atsiradimo dažnį genofonde. duota karta. Išplėtus šią informaciją ateinančioms kartoms, galima numatyti recesyvinį požymį turinčių žmonių, taip pat heterozigotinių recesyvinio alelio nešiotojų atsiradimo dažnį.

Matematinė Hardy-Weinberg dėsnio išraiška yra formulė (pA + qa)2, kur p ir q yra atitinkamo geno alelių A ir a dažniai. Išplėtus šią formulę, galima apskaičiuoti skirtingų genotipų žmonių ir, visų pirma, heterozigotų - paslėpto recesyvinio alelio nešiotojų: p2AA + 2pqAa + q2aa, dažnį. Pavyzdžiui, albinizmą sukelia melanino pigmento susidaryme dalyvaujančio fermento nebuvimas ir yra paveldima recesyvinė savybė. Pasireiškimo dažnis albinosų populiacijoje (aa) yra 1:20 000, todėl q2 = 1/20 000, tada q = 1/141, aukštyn = 140/141. Pagal Hardy-Weinberg dėsnio formulę heterozigotų atsiradimo dažnis = 2pq, t.y. atitinka 2 x (1/141) x (140/141) = 280/20000 = 1/70. Tai reiškia, kad šioje populiacijoje heterozigotinių albinizmo alelių nešiotojų pasitaiko vienas iš 70 žmonių.

Įvairių bruožų pasireiškimo populiacijoje, jei jie atitinka Hardy-Weinbergo dėsnį, analizė leidžia teigti, kad požymius sukelia skirtingi vieno geno aleliai populiaciją vaizduoja keli aleliai, pavyzdžiui, ABO kraujo grupės genas, skirtingų genotipų santykis išreiškiamas formule (pIA + qIB + rI0) 2.

Šiuo metu nustatytas odos raštų paveldimumas, nors paveldėjimo pobūdis nėra iki galo išaiškintas. Ši savybė tikriausiai paveldima poligeniniu būdu. Kūno pirštų ir delnų raštų pobūdžiui didelę įtaką daro motina per citoplazminio paveldimumo mechanizmą.

Dermatoglifiniai tyrimai yra svarbūs nustatant dvynių zigotiškumą. Manoma, kad jei iš 10 porų homologinių pirštų bent 7 turi panašius raštus, tai rodo identiškumą. Tik 4-5 pirštų raštų panašumas rodo, kad dvyniai yra broliški.

Tiriant žmones, sergančius chromosomų ligomis, buvo nustatyti specifiniai jų pakitimai ne tik pirštų ir delnų raštuose, bet ir pagrindinių delnų odos lenkimo griovelių prigimtyje. Būdingi šių rodiklių pokyčiai stebimi sergant Dauno liga, Klinefelteriu, Šereševskio-Turnerio sindromais, kas leidžia diagnozuojant šias ligas naudoti dermatoglifinius ir palmoskopinius metodus. Specifiniai dermatoglifiniai pokyčiai taip pat aptinkami esant kai kurioms chromosomų aberacijoms, pavyzdžiui, „katės verksmo“ sindromui. Dermatoglifiniai genų ligų pokyčiai buvo mažiau ištirti. Tačiau specifiniai šių rodiklių nuokrypiai aprašyti sergant šizofrenija, myasthenia gravis ir limfoidine leukemija.

Šie metodai taip pat naudojami tėvystei nustatyti. Išsamiau jie aprašyti specializuotoje literatūroje.

Klausimas Nr.27.

(Paveldimų ligų samprata: monogeninės, chromosominės ir daugiafaktorinės žmogaus ligos, jų atsiradimo mechanizmas ir pasireiškimai. Pavyzdžiai).

MonogeninisŠis paveldėjimo tipas vadinamas, kai paveldimą požymį valdo vienas genas.

Monogeninės ligos skirstomos pagal paveldėjimo tipą:
autosominis dominuojantis (ty jei serga bent vienas iš tėvų, tada sirgs ir vaikas), pvz.
- Marfano sindromas, neurofibromatozė, achondroplazija
- autosominis recesyvinis (vaikas gali susirgti, jei abu tėvai yra šios ligos nešiotojai arba vienas iš tėvų serga, o kitas yra ją sukeliančių genų mutacijų nešiotojas
liga)
– cistinė fibrozė, stuburo mioatrofija.
Didelis dėmesys šiai ligų grupei priklauso ir dėl to, kad, kaip paaiškėjo, jų skaičius gerokai didesnis, nei manyta anksčiau. Visų ligų paplitimas yra visiškai skirtingas, kuris gali skirtis ir nuo geografijos, ir nuo tautybės, pavyzdžiui, Huntingtono chorėja pasitaiko 1 iš 20 000 europiečių ir beveik niekada neaptinkama Japonijoje, Tay-Sachs liga būdinga aškenazių žydams ir ypač reta. kitos tautos.
Rusijoje dažniausios monogeniškai paveldimos ligos yra cistinė fibrozė (1/12000 naujagimių), mioatrofijos grupė (1/10000 naujagimių), hemofilija A (1/5000 naujagimių berniukų).
Žinoma, daugelis monogeninių ligų buvo nustatytos ilgą laiką ir yra gerai žinomos medicinos genetikams.

Į chromosomas Tai 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 sudaro maždaug 50% savaiminių abortų ir 7% visų negyvagimių.

Visos chromosomų ligos paprastai skirstomos į dvi grupes: chromosomų skaičiaus anomalijos ir chromosomų struktūros sutrikimai.

Ligos, kurias sukelia autosomų (ne lyties) chromosomų skaičiaus pažeidimas

Dauno sindromas – trisomija 21 chromosomoje, požymiai yra: demencija, augimo sulėtėjimas, būdinga išvaizda, dermatoglifų pokyčiai;

Patau sindromas - trisomija 13 chromosomoje, kuriai būdingi daugybiniai apsigimimai, idiotizmas, dažnai - polidaktilija, struktūriniai lytinių organų anomalijos, kurtumas; beveik visi pacientai negyvena iki vienerių metų;

Edvardso sindromas - trisomija 18-oje chromosomoje, apatinis žandikaulis ir burnos anga yra maža, voko plyšiai siauri ir trumpi, ausys deformuotos; 60% vaikų miršta nesulaukę 3 mėnesių amžiaus, tik 10% išgyvena iki vienerių 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 sutrikimai (mikrognatija, trumpas kaklas ir kt.);

polisomija X chromosomoje - apima trisomiją (kariotai 47, XXX), tetrasomiją (48, XXXX), pentasomiją (49, XXXXX), šiek tiek sumažėja intelektas, padidėja psichozės ir šizofrenijos su nepalankaus tipo išsivystymo tikimybė. kursas;

Y chromosomos polisomija – kaip ir X chromosomos polisomija, apima trisomiją (kariotai 47, XYY), tetrasomiją (48, XYYY), pentasomiją (49, XYYYY), klinikinės apraiškos taip pat panašios į X chromosomų polisomiją;

Klinefelterio sindromas – berniukų (47, XXY; 48, XXYY ir kt.) X ir Y chromosomų polisomija, požymiai: eunuchoidinis kūno sudėjimas, ginekomastija, silpnas plaukų augimas ant veido, pažastų ir gaktos. , seksualinis infantilizmas, nevaisingumas; protinis vystymasis atsilieka, bet kartais intelektas būna normalus.

Ligos, kurias sukelia poliploidija

triploidija, tetraploidija ir kt.; priežastis – mejozės proceso sutrikimas dėl mutacijos, dėl ko dukterinė lytinė ląstelė vietoj haploidinės (23) gauna diploidinį (46) chromosomų rinkinį, tai yra 69 chromosomas (vyrams kariotipas yra 69, XYY, moterims - 69, XXX); beveik visada mirtina iki gimimo

Daugiafaktorinės ligos, arba ligos, turinčios paveldimą polinkį

Ligų grupė nuo genų ligų skiriasi tuo, kad joms pasireikšti reikalingas aplinkos veiksnių veikimas. Tarp jų taip pat skiriamas monogeninis, kai paveldimą polinkį sukelia vienas patologiškai pakitęs genas, ir poligeninis. Pastaruosius lemia daugybė genų, kurie normalioje būsenoje, tačiau tam tikra sąveika tarpusavyje ir su aplinkos veiksniais sukuria polinkį ligos pradžiai. Jos vadinamos daugiafaktorinėmis ligomis (MFD).

Monogeninių ligų, turinčių paveldimą polinkį, yra palyginti nedaug. Jiems taikytinas Mendelio genetinės analizės metodas. Atsižvelgiant į svarbų aplinkos vaidmenį jų pasireiškime, jie laikomi paveldimomis patologinėmis reakcijomis į įvairių išorinių veiksnių (vaistų, maisto priedų, fizinių ir biologinių veiksnių) poveikį, kurios yra pagrįstos paveldimu tam tikrų fermentų trūkumu.

Veiksniai, sukeliantys mutacijas. Veiksniai, sukeliantys (sukeliantys) mutacijas, gali būti labai įvairūs aplinkos poveikiai: temperatūra, ultravioletinė spinduliuotė, radiacija (tiek natūrali, tiek dirbtinė), įvairių cheminių junginių – mutagenų – veikimas. Mutagenai yra išorinės aplinkos agentai, sukeliantys tam tikrus genotipo pokyčius – mutaciją, o mutacijų susidarymo procesas vadinamas mutageneze.

Radioaktyvioji mutagenezė buvo pradėta tyrinėti mūsų amžiaus 20-aisiais. 1925 metais sovietų mokslininkai G.S.Filippovas ir G.A.Nadsonas pirmą kartą genetikos istorijoje panaudojo rentgeno spindulius, kad gautų mielių mutacijas. Po metų amerikiečių tyrinėtojas G. Melleris (vėliau du kartus Nobelio premijos laureatas), ilgą laiką dirbęs Maskvoje N. K. Kolcovo vadovaujamame institute, tą patį mutageną panaudojo Drosofilai.

Cheminę mutagenezę pirmiausia tikslingai ištyrė N. K. Kolcovo bendradarbis V. V. Sacharovas 1931 m., kai jos kiaušinėliai buvo veikiami jodu, o vėliau M. E. Lobašovas.

Cheminiams mutagenams priklauso labai įvairios medžiagos (alkilinimo junginiai, vandenilio peroksidas, aldehidai ir ketonai, azoto rūgštis ir jos analogai, įvairūs antimetabolitai, sunkiųjų metalų druskos, bazinių savybių turintys dažikliai, aromatinės medžiagos), insekticidai (iš lot. insecta – vabzdžiai). , cida – žudikas), herbicidai (tuomet lot. herba – žolė), narkotikai, alkoholis, nikotinas, kai kurios gydomosios medžiagos ir daugelis kitų.

Genetiškai aktyvius veiksnius galima suskirstyti į 3 kategorijas: fizinius, cheminius ir biologinius.

Fiziniai veiksniai. Tai apima įvairių tipų jonizuojančiąją spinduliuotę ir ultravioletinę spinduliuotę. Spinduliuotės poveikio mutacijos procesui tyrimas parodė, kad šiuo atveju slenkstinės dozės nėra, o net mažiausios dozės padidina mutacijų atsiradimo populiacijoje tikimybę. Mutacijų dažnio padidėjimas pavojingas ne tiek individualia prasme, kiek populiacijos genetinės apkrovos didinimo požiūriu. Pavyzdžiui, vieno iš sutuoktinių apšvitinimas doze, kuri padvigubina mutacijų dažnį (1,0–1,5 Gy), šiek tiek padidina vaiko susirgimo riziką (nuo 4–5% iki 5). – 6 proc. Jei viso regiono gyventojai gaus tokią pačią dozę, paveldimų ligų skaičius populiacijoje padvigubės per vieną kartą.

Cheminiai veiksniai. Žemės ūkio ir kitų žmogaus veiklos sričių chemizavimas, chemijos pramonės plėtra paskatino susintetinti milžinišką medžiagų srautą (iš viso nuo 3,5 iki 4,3 mln.), įskaitant tokias, kurių biosferoje niekada nebuvo milijonus metų. ankstesnė evoliucija. Tai visų pirma reiškia į aplinką patenkančių pašalinių medžiagų nesuyrimą, taigi ir ilgalaikį išsaugojimą. Tai, kas iš pradžių buvo laikoma laimėjimu kovojant su kenksmingais vabzdžiais, vėliau virto sudėtinga problema. 40–60-aisiais plačiai naudojamas insekticidas DDT, priklausantis chloruotų angliavandenilių klasei, paskatino jo išplitimą visame pasaulyje, iki pat Antarktidos ledo.

Dauguma pesticidų yra labai atsparūs cheminiam ir biologiniam skilimui ir turi didelį toksiškumo lygį.

Biologiniai veiksniai. Kartu su fiziniais ir cheminiais mutagenais kai kurie biologinio pobūdžio veiksniai taip pat turi genetinį aktyvumą. Šių veiksnių mutageninio poveikio mechanizmai buvo ištirti mažiausiai detaliai. 30-ųjų pabaigoje S. ir M. Gershenzonai pradėjo tirti mutagenezę Drosofiloje, veikiant egzogeninei DNR ir virusams. Nuo tada buvo nustatytas daugelio virusinių infekcijų mutageninis poveikis žmonėms. Chromosomų aberacijas somatinėse ląstelėse sukelia raupai, tymai, vėjaraupiai, kiaulytė, gripas, hepatito virusai ir kt.

Daugiau tema Veiksniai, sukeliantys paveldimo aparato mutacijas:

1. MUTACIJOS KAIP Įgimtų IR PAVELDIMŲ LIGŲ PRIEŽASTIS
2. MUTACIJŲ, SUSIJUSIŲ SU PAVELDIMŲ KRŪTIS VĖŽIO FORMŲ, PAPLIMTIS TARP NOVOSIBIRSKO GYVENTOJŲ