14. .Хромосоми, їх будова, видова специфічність, каріотип

Хромосоми - найважливіші компоненти ядра. Вони провідної ролі у явищах спадковості.Хромосоми добре відомі під мікроскопом в останній момент розподілу клітини.Хромосоми ядранеделящейся клітини невеликі, оскільки вонидеконденсации хромосом, тим активніше протікають метаболічні процеси у самому ядрі. Морфологічні хромосоми рослин найчастіше мають нитковидну чи палочкоподібну форму. Більшість хромосом розділене первинноїперетяжкой на два плеча. Під мікроскопом первинна перетяжка представлена світлої (>неокрашенной) зоною, отримав назву >центромери, котрі грають основну роль переміщенні хромосом суворо визначенні ядра.Центромера займає з кожної з хромосом чітко визначеного місце. Відповідно до положенняцентромери хромосоми ділять на >метацентрические (приблизноравноплечие), >субметацентрические (>неравноплечие) і >акроцентрические (>головчатие), які маютьцентромера зрушена до жодного з кінців. В окремих хромосом є і вторинна перетяжка. Вона, зазвичай, розташовується у >дистального кінця хромосоми і відділяє невеличкий її ділянку, що носить назву супутника.Вторичная перетяжка не бере участь у русі хромосом при розподіл ядра. Він отримав назву >ядришкового організатора, що у місці її локалізація відбувається освіту ядерця.Концевие ділянки хромосоми називають >теломерними. Вони перешкоджають її з'єднанню коїться з іншими хромосомами.

Метафаза. В цю фазу хромосоми переміщуються по цитоплазмі і розташовуються впорядковано в середній (екваторіальній) площині клітини, перпендикулярній до ниток ахроматинової фігури. Хромосоми в цей час мають найменші розміри, під мікроскопом добре видно, що вони складаються з двох сполучених між собою в первинній перетяжці хроматид. Саме в цій фазі структура та індивідуальні особливості кожної хромосоми помітні особливо чітко. У клітинах організму людини найбільші хромосоми в цей період мають розміри близько 10 мкм, а найменші — близько 2 мкм. Визначення числа і вивчення структури хромосом зазвичай проводять у цю фазу ("метафазна пластинка").

15. Будова гена. Ген - інформаційна структура, яка складається з ДНК, рідше РНК, і визначає синтез молекул РНК одного з типів: іРНК або рРНК, за допомогою яких здійснюється метаболізм, який зрештою приводить до розвитку ознаки. Мінімальні за розміром гени складаються з кількох десятків нуклеотидів. Гени синтезу великих макромолекул включають кілька сот і навіть тисяч нуклеотидів. Незважаючи на великі їх розміри, вони залишаються невидимими. Наявність генів виявляється за наявністю ознак організму, за їх проявом.

Сучасний стан теорії гена. У результаті досліджень елементарних одиниць спадковості сформувалось уявлення, яке носить загальну назву теорії гена. Основні положення цієї теорії: 1. Ген займає певну ділянку (локус) у хромосомі. 2. Ген (цистрон) - частина молекули ДНК, яка має певну послідовність нуклеотидів, являє собою функціональну одиницю спадкової інформації. Кількість нуклеотидів, які входять до складу різних генів, різна. 3. Всередині гена можуть відбуватися рекомбінації (до неї здатні частини цистрона - рекони) і мутації (до них здатні частинки цистрона - мутони). 4. Існують структурні і функціональні гени. 5. Структурні гени кодують синтез білків, але ген не бере безпосередньої участі у синтезі білка. ДНК-матриця для молекул іРНК. 6. Функціональні гени контролюють і спрямовують діяльність структурних генів. 7. Розташування триплетів із нуклеотидів у структурних генах колінеарне до амінокислот у поліпептидному ланцюзі, який кодується даним геном. 8. Молекули ДНК, які входять до складу гена, здатні до репарації, тому не всі пошкодження гена ведуть до мутації. 9. Генотип складається з окремих генів (дискретний), але функціонує як єдине ціле. На функцію генів впливають фактори як внутрішнього, так і зовнішнього середовища.

16. Біоси́нтез (або просто синтез) білкі́в — процес, за допомогою якого клітини будують білки. Термін іноді використовується для посилання виключно на процес трансляції, але частіше означає багатокроковий процес, що включає біосинтез амінокислот, транскрипцію, процесинг (включаючи сплайсинг), трансляцію та посттрансляційну модифікацію білків. Біосинтез білків, хоча й дуже подібний, дещо відрізняється між представниками трьох доменів життя — еукаріотами, археями та бактеріями.

Під час транскрипції відбувається зчитування генетичної інформації, зашифрованої в молекулах ДНК, і запис цієї інформації в молекули мРНК. Під час ряду послідовних стадій процесингу з мРНК видаляються деякі фрагменти, непотрібні в подальших стадіях (сплайсинг), і відбувається редагування нуклеотидних послідовностей. Після транспортування зрілої молекули мРНК з ядра до рибосом відбувається власне синтез білкових молекул шляхом приєднання окремих амінокислотних залишків до поліпептидного ланцюжка, що росте. На останній стадії посттрансляційної модифікації відбуваються зміни новосинтезованого білка додаванням небілкових молекул до білка та ковалентними модифікаціями його амінокислот.

17. Генетичний код та його властивості.

Генетичний код – це система триплетів нуклеотидів, які визначають

амінокислотну послідовність поліпептидного ланцюга.

Дослідження генетичного коду розкрили його основні властивості:

- Триплетність – кожна амінокислота кодується послідовністю із трьох

нуклеотидів – триплетом або кодоном (серед 64 кодонів 61 – змістовний і

3 незмістовні кодони – УАА, УГА та УАГ).

- Специфічність – один кодон відповідає лише одній амінокислоті.

- Виродженість (надлишковість) – одній амінокислоті відповідають кілька

кодонів (наприклад серину чи лейцину відповідають 6 кодонів, метионіну –

всього 1).

- Колінеарність – послідовність нуклеотидів в молекулі і-РНК точно

відповідає амінокислотній послідовності у поліпептидному ланцюгу.

- Односпрямованість – зчитування інформації в процесі транскрипції і

трансляції відбувається лише в напрямку 5' - 3' кінець.

- Неперекриваємість – останній нуклеотид попереднього кодону не належить

наступному триплету.

- Безперервність – між триплетними „словами” відсутні „розділові знаки”.

- Універсальність – в усіх організмах одні і ті самі амінокислоти

кодуються одними і тими ж нуклеотидами (проте така властивість

характерна лише для ядерного генетичного коду; мітохондріальний

генетичний код має деякі відмінності від ядерного).

На рівні генетичного коду та процесу біосинтезу білка реалізується

центральна догма молекулярної біології: ДНК ? РНК ? білок.

Поняття про реакції матричного синтезу.

Матриця – це зразок, на якому можна створити певну кількість копій.

Матричний синтез – специфічна особливість молекулярних процесів живих

організмів здійснювати біосинтез на матрицях.

Реакціями матричного синтезу є: реплікація ДНК, транскрипція та

трансляція. У процесі реплікації ДНК матрицями виступають лідируючий та

відстаючий ланцюги материнської ДНК, з якої за принципом

коплементарності та за напівконсервативним шляхом утворюються дві

ідентичні дочірні ДНК. У процесі транскрипції матрицею виступає один з

ланцюгів ДНК, з якою за принципом комплементарності синтезується незріла

про-іРНК.

У процесі трансляції матрицею виступає зріла іРНК, з якої інформація за

принципом колінеарності, переноситься на амінокислотну послідовність

поліпептидного ланцюга. Мономерами матричного синтезу в процесі

реплікації та транскрипції є нуклеотиди, а трансляції – амінокислоти.

Матричний синтез забезпечує точність відтворення копій.

Матричний синтез забезпечує дуже швидке „копіювання” і нарощування

кількості необхідних компонентів (білків, нуклеїнових кислот).

У клітині поряд з вільними рибосомами існують полісоми – ланцюги рибосом

на молекулі РНК, які дозволяють синтезувати кілька молекул даного

поліпептиду з однієї матриці іРНК. Матриця може багаторазово

використовуватися.

18.

40.  Соматичні мутації - це зміни спадкового харак¬теру в соматичних клітинах, які виникають на різних етапах розвитку особини. Вони часто не передаються по спадковості, а залишаються, доки живе організм, що зазнав мутаційного впливу.

• Генні мутації – пов*язані зі зміною послідовності нуклеотидів в ДНК.

• Хромосомні мутації (аберації) – пов*язані зі зміною послідовності нуклеотидів, делеції (видалення певної ділянки), дуплікації (подвоєння ділянки), інверсія(зміна послідовності нуклеотида на 180 гр.), інверсії (зміна порядку розміщення генів), транслокація, транспозиція.

• Геномні мутації – призводять до зміни кількості хромосом у наборі : поліплоїдія, аутоплоїдія, анеуплоїдія.

Генеративні мутації – виникають в статевих клітинах. Вони успадковуються при статевому розмноження.

• XO – синдром Шерешевського-Тернера. (1:7000 ч.з 13 хромосома, до 1 місяця, порушення органів, фізичні та розумові вади, судоми).

• XXX, XXXX – емоціональні порушення.

• XXY, XXXY, XXXXY – синдром Клайнфельтера (жін.. тип фігури, відсутність оволосіння на обличчі, порушений розумовий розвиток, 1:850).

• XYY, XYYY, XYYYY – агресивні, нервові, крупна статура, нервові. 1:840.

Мозаїцизм – це присутність в одному організмі двох або більше клітинних ліній, які походять із однієї стовбурової клітини, але мають різну хромосомну конституцію. Фенотип мозаїцизму 45,X/46,XY краще діагностується у жінок із дисгенезією гонад, синдромом Тернера, а також у чоловіків зі змішаною дисгенезією гонад, при чоловічому псевдогермафродитизмі та в деяких випадках у здорових чоловіків. При цьому захворюванні у них визначають азооспермію та різні види олігозооспермії. Їх можна виявити, провівши каріотипування та аналіз мікроделецій Y-хромосоми (за наявності нормального фенотипу). У чоловіків із каріотипом 45,X/46,XY спостерігається підвищений ризик неоплазії яєчок 

41. Мутагенез — процес виникнення або штучного одержання успадковуваних змін у геномах осіб, які проявляються через зміни у фенотипах. Мутагенез є наслідком пошкодження у молекулах ДНК, пошкоджень хромосом або порушень процесів поділу клітин.

Розрізняють такі види мутагенезу:

• природний (спонтанний), що відбувається внаслідок дії зовнішніх чинників середовища або фізіолого-біохімічних змін у живому організмі;

• штучний (індукований), зумовлений спрямованою дією різних фізичних або хімічних чинників для одержання мутацій.

Найважливішими характеристиками мутагенезу є частота виникнення мутацій та їхня специфічність, тобто можливість повторного одержання однакових мутацій внаслідок дії одного і того самого чинника. Як правило, хімічні і фізичні мутагенні чинники навіть за високої частоти характеризуються низькою специфічністю. Штучний мутагенез залежить від дози і концентрації чинника (мутагена), тривалості його дії, наявності систем репарації пошкоджень у генетичному матеріалі (ДНК), а також відповідності мутацій конкретним умовам середовища (адаптивні мутації). Мутагенез може проявлятися відразу після дії чинника або із затримкою у часі, яка може тривати навіть кілька поколінь.

Мутагени — фізичні і хімічні чинники, що викликають стійкі спадкові зміни — мутації. Вперше штучні мутації були отримані в 1925 Г. А. Надсеном та Г. С. Філіпповим у дріжджівдією радіоактивного випромінювання радію; в 1927 у Герман Меллер отримав мутації у дрозофіли дією рентгенівських променів. Здатність хімічних речовин викликати мутації (дією йоду на дрозофіли) відкрита в 1932 році В. В. Сахаровим. У мух, що розвинулися з цих личинок, частота мутацій виявилася в кілька разів вищою, ніж у контрольних особин.

Фізичні мутагени

• Іонізуюче випромінювання;

• Радіоактивний розпад;

• Ультрафіолетове випромінювання;

• Надмірно висока або низька температура.

Хімічні мутагени

• Окисники та відновники (нітрати, нітрити, активні форми кисню);

• Алкілуючі реагенти (наприклад, йодацетамід);

• Пестициди (наприклад гербіциди, фунгіциди);

• Деякі харчові добавки (наприклад, ароматичні вуглеводні, цикламати);

• Органічні розчинники;

• Лікарські препарати (наприклад, цитостатика і, препарати ртуті, імунодепресанти).

• До хімічних мутагенів умовно можна віднести і ряд вірусів (мутагенним чинником вірусів є їх нуклеїнові кислоти — ДНК або РНК).

Біологічні мутагени

• Специфічні послідовності ДНК — мігруючі генетичні елементи;

• Деякі віруси (вірус кору, краснухи, грипу);

• Продукти обміну речовин (продукти окислення ліпідів);

• Антигени деяких мікроорганізмів.

42. Спадкові хвороби — захворювання, обумовлені порушеннями в процесах збереження, передачі та реалізації генетичної інформації. З розвитком генетики людини, у тому числі й генетики медичної, встановлена спадкова природа багатьох захворювань і синдромів, що вважалися раніше хворобами з невстановленою етіологією.

В основі спадкових захворювань лежать мутації: генні, хромосомні та геномні. Відповідно до цього всі спадкові хвороби людини можна об’єднати в 4 великі групи:

1. генні (зміни на рівні окремих нуклеотидів),

2. геномні (зміни кількості цілих хромосом),

3. хромосомні (внутрішньо- і міжхромосомні перебудови) і

4. мультифакторіальні (на розвиток хвороби впливають і гени, і фактори навколишнього середовища).

За локалізацією генів, які спричиняють розвиток, спадкові хвороби можна розділити на ядерні та мітохондріальні. Більшість спадкових хвороб людини стосується ядерного спадкового матеріалу.

Людина є носієм одного або декількох патологічних генів, але для того, щоб така наявність виявилася хворобою, необхідний ряд умов. Для моногенних аутосомно- рецесивних захворювань такою умовою є зустріч із іншим носієм мутації в тому ж генні — і в 25% випадків у такої подружньої пари народиться хвора дитина.

Спадкові захворювання викликаються пошкодженням структури і функції генетичного апарату клітини, але не всі з цих пошкоджень успадковуються. Також слід розрізняти спадкові захворювання від уроджених, які з'являються ще в процесі ембріогенезу.

Мультифакторіальні спадкові захорювання збільшуються серед родичів і рецидивують не за менделівськими принципами передачі генів. Вади розвитку часто стосуються одного органа або збільшуються у представників однієї статі. Типовими прикладами мультифакторіального успадкування є дефекти нервової трубки, щілина губи і піднебіння, природжені вади серця. 

43. Генеалогія - це родовід. Генеалогічний метод - метод родоводів, коли простежується ознака (хвороба) в родині з указанням родинних зв'язків між членами родоводу. В його основу покладено ретельне обстеження членів родини, складання й аналіз родоводів.

Це найбільш універсальний метод вивчення спадковості людини. Він і використовується завжди лри підозрі на спадкову патологію, дозволяє встановити у більшості пацієнтів:

• спадковий характер ознаки;

• тип успадкування і пенетрантність алеля;

• характер зчеплення генів і здійснювати картування хромосом;

• інтенсивність мутаційного процесу;

• розшифрування механізмів взаємодії генів.

Цей метод застосовують при медико-генетичному консультуванні.

Суть генеалогічного методу полягає у встановленні родинних зв'язків, простеженні ознак або хвороби серед близьких і далеких, прямих і непрямих родичів.

Він складається із двох етапів: складання родоводу і генеалогічного аналізу. Вивчення успадкування ознаки або захворювання в певній сім'ї розпочинається з суб'єкта, який має цю ознаку або захворювання.

44. Близнюкові методи дослідження — це методи генетичних досліджень, що дозволяють встановити вплив генотипу та умов середовища на формування певної ознаки, тобто встановити її успадковуваність. Особливо важливі близнюкові дослідження у генетиці людини, оскільки в цьому випадку нема можливості використовувати інші підходи, такі як селекційні експерименти або контрольована маніпуляція умовами середовища.

Близнюкові методи найчастіше використовують для вивчення генетики поведінки, зокрема успадковуваності рис характеру, інтелекту тощо. Також такий підхід знайшов широке застосування у дослідженні етіології багатьох захворювань, таких як ожиріння, паркінсонізм,шизофренія та багато інших.

У близнюкових дослідженнях використовуються як однояйцеві (монозиготні) так і різнояйцеві (гетерозиготні) близнята. Однояйцеві близнята є цінним об'єктом вивчення у зв'язку із тим, що вони мають фактично ідентичний генотип (невелика мінливість може виникати внаслідоксоматичних мутацій), особливої уваги заслуговують ті випадки, коли такі близнята зростали окремо одне від одного. В такому разі схожі ознаки близнят із великою імовірністю можна вважати зумовленими генотипом.

Гетерозиготні близнята мають в середньому тільки 50% спільних поліморфних генів. Вони цінні для вивчення, як особи, що проживають за приблизно однакових умов довкілля, більш схожих ніж у братів/сестер однакового віку

45. Дерматогліфіка (від грец. δέρμα - шкіра і γλυφέ - гравірувати) - наука, що вивчає спадкову обумовленість малюнку, який утворюють лінії шкіри на кінчиках пальців, долонях і підошвах людини. Дерматогліфіка поділяється на: дактилоскопію - вивчення малюнка пальців; пальмоскопію — вивчення особливостей будови долонь; плантоскопію - вивчення особливостей будови підошов. Метод запропоновано в 1892 р. Ф. Гальтоном як один із шляхів вивчення шкірних гребінчастих візерунків пальців і долонь, а також згинальних долонних борозен. Встановлено, що візерунки є індивідуальною характеристикою людини і не змінюються впродовж життя. Дерматогліфічні дослідження мають важливе значення у визначенні зиготності близнюків, у діагностиці багатьох спадкових захворювань, а також в окремих випадках спірного батьківства.