19) Механизмы мутационной изменчивости

Изменчивость: наследственная (комбинативная и мутационная) и ненаследственная (онтогенетическая). МИ – изменчивость, вызванная д-ем мутагенов, возникают мутации. Ненаправленные, случайные, наследуются, качественный признак, характериз. опред.част. возникновения, Класс: 1)генные(изм генов),геномные(изм числа хромосом), хромосомные(изм структ хромосом). 2)доминантные и рец. 3)спонтанные и индуцированные 4)прямые и реверсии5)ядерные и цитоплазм6)генеративные и соматические. Механизм: повр агент→локальная денатурация ДНК→репарация→мутация. Генные мутации: 1)точковые мут(изм пар нуклеотидов ДНК): а)транзиции(не изм ориент пурин-пиримидин) б)трансверсии(замены пар нуклеотидов, изм ориент) в)вставка лишней пары г)выпадение пары.

20) Хромосомные перестройки

ХП(хромосомные мут, аберрации) - измен структуры хромосом в пределах кариотипа-уменьш или увелич их размеров или измен положения их частей.класс: внутри и межхромосомные

Внутрихромос:1.делеция-выпадения частей хром,не захват теломеру. 2)дупликации-удвоения части хромос. 3)инверсии-перестр,при кот происх поворот на 180 град уч-ка,образов в результате двух разрывов,с соотв измен полож генов.Инверсии могут быть парацентрич и перицентрич.4)дефишенси-концевые нехватки(с-м кошачьего крика). Межхромосомные – 1)транслокации-перемещ части одной хром на другую, не гомолог ей. 2)транспозиции и инсерции – изм локализ участков ДНК,включ 1 или неск генов.

Аберрации: хромосомные(до репликации), хроматидные(после).

21) Принципы построения генетических карт

В основу этого принципа положено представление о расположении генов по длине хромосомы в линейном порядке. За единицу расстояния между двумя генами условились принимать 1 % перекреста между ними. Генетич картирование- локализация различных нуклеотидных последовательностей ДНК и определение их взаимного расположения в геноме, основанная на методах классической генетики: определение групп сцепления, частоты рекомбинации, построение генетических карт, где единицей измерения служат проценты рекомбинации или сантиморганы (сМ).

22) Матричные процессы у эукариот и прокариот. Матричный синтез — реакции полимеризации и поликонденсации, при которых строение образующегося полимера и кинетика процесса определяются другими макромолекулами — матрицами, находящимися в непосредственном контакте с молекулами одного или нескольких мономеров и растущими цепями. Пример матричного синтеза в живой природе — биосинтез нуклеиновых кислот и белков. Репликация-Процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. Репликацию ДНК осуществляет реплисома (20 ферментов). Репликация в три этапа: инициация репликации, элонгация, терминация репликации. Репликация начинается с сайта инициации репликации. В геноме таких сайтов может быть как всего один, так и много. Репликон — это участок ДНК, который содержит сайт инициации репликации и реплицируется после начала синтеза ДНК с этого сайта. Геномы бактерий, часто – это один репликон ( за 1 репликацию копируется весь геном).. Геномы эукариот состоят из большого числа самостоятельных репликонов. Молекулярные механизмы, которые контролируют количество актов инициации репликации в каждом сайте за один цикл деления клетки, называются контролем копийности. Репликация начинается в сайте инициации репликации с расплетания двойной спирали ДНК, при этом формируется репликационная вилка (одна или две). Более распространена двунаправленная репликация. репликационный глазок — участок хромосомы, где ДНК уже реплицирована, окруженный более протяженными участками нереплицированной ДНК. Ключевой фермент репликации - ДНК-полимераза. Скорость100 000 пар нуклеотидов в минуту у прокариот и 500—5000 — у эукариот. Транскрипция - процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках.Транскрипция катализируется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. Процесс синтеза РНК протекает в направлении от 5'- к 3'- концу. Транскрипция состоит из стадий инициации, элонгации и терминации. Инициация транскрипции — сложный процесс, зависящий от последовательности ДНК вблизи транскрибируемой последовательности и от наличия или отсутствия различных белковых факторов. Элонгация транскрипции. Переход от инициации к элонгации сопровождается разрывом связей между ферментом, промотором, факторами инициации транскрипции, а в ряде случаев — переходом РНК-полимеразы в состояние компетентности в отношении элонгации. Фаза элонгации заканчивается после освобождения растущего транскрипта и диссоциации фермента от матрицы.На стадии элонгации в ДНК расплетено примерно 18 пар нуклеотидов. По мере движения РНК-полимеразы по матрице впереди нее происходит расплетание, а позади — восстановление двойной спирали ДНК. Элонгация осуществляется с помощью основных элонгирующих факторов, необходимых, чтобы процесс не останавливался преждевременно. Терминация. У бактерий есть два механизма терминации транскрипции: ро-зависимый механизм, при котором белок Rho (ро) дестабилизирует водородные связи между матрицей ДНК и мРНК, высвобождая молекулу РНК. Ро-независимый, при котором транскрипция останавливается, когда только что синтезированная молекула РНК формирует стебель-петлю, за которой расположено несколько урацилов (…УУУУ), что приводит к отсоединению молекулы РНК от матрицы ДНК. Трансляция - осуществляемый рибосомой синтез белка из аминокислот на матрице информационной (или матричной) РНК (иРНК или мРНК). Процесс трансляции разделяют на инициацию — узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза, элонгацию — собственно синтез белка., терминацию — узнавание стоп-кодона и отделение продукта. Синтез белка в большинстве случаев начинается с AUG-кодона( стартовый), кодирующего метионин. Для инициации трансляции необходимо также наличие определённых нуклеотидных последовательностей в районе стартового кодона. Немаловажная роль в защите 5'-конца мРНК принадлежит 5'-кэпу. Процесс инициации обеспечивается специальными белками — факторами инициации. Ппрокариотические рибосомы могут находить AUG и инициировать синтез на любых участках мРНК, а эукариотические рибосомы присоединяются к мРНК в области кэпа и сканируют её в поисках стартового кодона.Элонгация. В процессе наращивания полипептидной цепи принимают участие два белковых фактора элонгации. Первый переносит аминоцилированную тРНК в А -сайт рибосомы. Рибосома катализирует образование пептидной связи, происходит перенос растущей цепи пептида с Р-сайтовой тРНК на находящуюся в А-сайте, пептид удлиняется на один аминокислотный остаток. Затем второй белок катализирует так называемую транслокацию. Транслокация — перемещение рибосомы по мРНК на один триплет, в результате которого пептидил-тРНК оказывается вновь в Р-сайте, а «пустая» тРНК из P-сайта уходит. Цикл элонгации завершается, когда новая тРНК с нужным антикодоном приходит в A-сайт.

23) Инбридинг и гетерозис. Инбридинг - скрещивание близкородственных форм в пределах одной популяции организмов (животных или растений). Инбридинг широко используется селекционерами для усиления целевых характеристик породы или сорта. Как известно, диплоидный организм получает каждый ген в двух экземплярах (аллелях) — от отца и от матери. Если эти гены различаются, то особь называется гетерозиготной (по данному гену), а если не различаются, то гомозиготной. При инбридинге родители являются родственниками и поэтому имеют много одинаковых генов, в результате чего гомозиготность увеличивается с каждым поколением. Инбридинг приводит к повышению постоянства фенотипических признаков в потомстве и, в конечном итоге, производится для получения линий генетически идентичных особей (инбредные линии), на которых удобно проводить биологические и медицинские эксперименты. При близкородственном скрещивании (или самоопылении у растений) может возникать депрессия: уменьшение урожайности растительных культур, измельчание животных, возникновение аномалий и уродств. Это объясняется гомозиготностью по вредным рецессивным генам. Гетерозис — увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей. Это явление противоположно результатам инбридинга, или близкородственного скрещивания, приводящего к гомозиготности. Увеличение жизнеспособности гибридов первого поколения в результате гетерозиса связывают с переходом генов в гетерозиготное состояние, при этом рецессивные летальные и полулетальные аллели, снижающие жизнеспособность гибридов, не проявляются. Также в результате гетерозиготации могут образовываться несколько аллельных вариантов фермента, действующих в сумме более эффективно, чем поодиночке (в гомозиготном состоянии). Явление гетерозиса зависит от степени родства между родительскими особями: чем более отдалёнными родственниками являются родительские особи, тем в большей степени проявляется эффект гетерозиса у гибридов первого поколения. У растений выделяют три формы гетерозиса: т. н. репродуктивный гетерозис, соматический гетерозис и приспособительный гетерозис

24) Универсальные свойства генетического материала. Генетический материал - компоненты клетки, структурно-функциональное единство, которых обеспечивает хранение, реализацию и передачу наследств, информации при вегетативном и половом размножении. Свойства: 1. Относительная стабильность, 2. Дискретность. 3. Линейность (одномерность записи генетической информации), 4. Непрерывность (кроме нуклеотидов в ДНК ничего нет).Уровни дискретности: А) Геномный (объединение материнской и отцовской хромосом), Б) Хромосомный (3 закон Менделя),В) Генный, Г) Нехромосомные детерминанты.

28).Полигибридное скрещивание. Г де Фриз предложили дигибридами называть организмы, полученные от скрещивания особей, различавшихся одновременно двумя парами альтернативных признаков, если признаков более трех-полигибридами. Мендель скрещивал формы гороха различающиеся по двум парам признакам с желтыми и гладкими семенами (АВ) и с зелеными и морщинистыми (ab). В F2 было получено 556 семян, из них 315 гладких желтых,101 морщ желт, 108 гл зел, 32 морщ зел. Гаметы в этом скрещивании образуются в соответствии с расщеплением хромосом в мейозе, сочетания гамет могут быть определены с помощью решетки Пенета. Всего можно получить 16 комбинаций гамет, из них 9 клеток в которых есть хотя бы по одному доменантному аллелю из каждой пары, 3 комбинации в которых встречаются А аллель и b в гомозиготе, еще 3 в которых гомозиготными является а и 1 класс в котором и а и b гомозиготы. Можно рассчитать ожидаемое расщепление для этих 4х фенотипических классов. A-B- 556 x 9/16=313 (получ 315); A-bb 556x 3/16=104 (получ 101); AaB- 556x3/16=104 (получ 108); Aabb 556x 1/16=35 (получ 32). Реальное расщепление идеально соответствует теоретически ожидаемому (9:3:3:1). Если подсчиать число семян по каждой паре признаков отдельно окажется что отношение числа гладких к числу морщ было 423/133 а желтых к зеленым 416/140 то есть для каждой пары соотношение 3:1 сл-но каждая пара признаков при расщеплении в потомстве ведет себя также как в моногибридном скрещивании, т.е независимо от другой пары признаков. 3й закон наследования- закон независимого наследования признаков и Мендель сформулировал принцип генетической рекомбинации- появление потомства с комбинацией признаков отличной от родительской. Рекомбинация связана с независимым расхождением хромосом при гаметогенезе или с кроссинговером.

29. Цитологический метод в генетике человека. Цитогенетика – это раздел генетики, изучающий видимые носители генетической информации: митотические, мейотические и политенные хромосомы, интерфазные ядра, в меньшей степени – митохондрии и пластиды. Цитогенетические методы – это, в первую очередь, методы изучения хромосом.Цитогенетические методы заключаются в цитологическом анализе ге­нетических структур и явлений на основе гибридологического анализа с целью сопостав­ления генетических явлений со структурой и поведением хромосом и их участков. Частные случаи цитогенетического метода – кариологический, кариотипический, геномный анализ. Для изучения структуры хромосом и других носителей наследственной информации используются методы световой микроскопии и методы электронной микроскопии..Цитогенетический метод используют для изучения нормального кариотипа человека, а также при диагностике наследственных заболеваний, связанных с геномными и хромосомными мутациями. Кроме того, этот метод применяют при исследовании мутагенного действия различных химических веществ.В период деления клеток на стадии метафазы хромосомы имеют более четкую структуру и доступны для изучения. Обычно исследуют лейкоциты периферической крови человека, которые помещают в специальную питательную среду, где они делятся. Затем готовят препараты и анализируют число и строение хромосом. Разработка специальных методов окраски значительно упростила распознавание всех хромосом человека, а в совокупности с генеалогическим методом и методами клеточной и генной инженерии дала возможность соотносить гены с конкретными участками хромосом. Комплексное применение этих методов лежит в основе составления карт хромосом человека. Цитологический контроль необходим для диагностики хромосомных болезней, связанных с анеуплоидией и хромосомными мутациями. Наиболее часто встречаются болезнь Дауна(трисомия по 21-й хромосоме), синдром Клайнфелтера (47 XXY), синдром Шершевского — Тернера (45 ХО) и др. Потеря участка одной из гомологичных хромосом 21-й пары приводит к заболеванию крови — хроническому миелолейкозу. При цитологических исследованиях интерфазных ядер соматических клеток можно обнаружить так нзываемое тельце Барра, или половой хроматин (есть только у женщин) - результат гетерохроматизации одной из двух Х-хромосом у женщин. Выявление многих наследственных заболеваний возможно еще до рождения ребенка. Метод пренатальной диагностики заключается в получении околоплодной жидкости, где находятся клетки плода, и в последующем   биохимическом   и цитологическом определении возможных наследственных аномалий. Это позволяет поставить диагноз на ранних  сроках   беременности  и принять решение о се продолжении или прерывании.

30) Врожденные аномалии развития. В основе хромосомных болезней лежат хромосомные (изменения числа или структуры хромосом) или геномные (полиплоидии) мутации. Практически все хромосомные аномалии ведут к врожденным порокам развития. Синдром Дауна (трисомия 21) — наиболее изученная хромосомная пато­логия, встречается с частотой 1:600 живорожденных. Цитогенетические варианты синдрома Дауна разнообразны. 94—95% случаев составляет про­стая полная трисомия 21 как следствие нерасхождения хромосом в мейозе. Около 2% детей с синдромом Дауна имеют мозаичные формы, 4% больных — транслокационную форму трисомии. Дети с синдромом Дауна имеют специфический фенотип монголоидный разрез глаз, круглое уплощенное лицо, плоскую спинку носа, эпикант, крупный (обычно высунутый) язык, брахицефалию, деформированные и низко расположенные ушные раковины, избыток кожи на шее. Часто встречаются пороки сердца, желудочно-кишечного тракта, клинодактилия, четырехпальцевая (обезьянья) складка на ладони, две кожные складки вместо трех на мизинце. Отмечается задержка физического и умс­твенного развития. Частота синдрома Патау (трисомия 13) составляет 1:7000 живорожден­ных. У 80—85% больных встречается простая полная трисомия 13 как следствие нерасхождения хромосом в мейозе у одного из родителей. Синдром Патау включает в себя нарушения формирования головного мозга, глазных яблок, костей мозговой и лицевой частей черепа. Типичные признаки синдрома Патау — расщелина губы или неба, микрофтальмия, полидактилия, врожденные пороки сердца. В связи с тяжелыми врожденными пороками развития большинство детей с синдромом Патау умирают в первые недели или месяцы жизни. Синдром Эдвардса (трисомия 18) почти всегда обусловлен простой трисомной формой. Частота синдрома Эдвардса составляет 1:6000 живо­рожденных. Новорожденные с синдромом Эдвардса имеют выраженную гипотрофию и множественные пороки развития лицевого черепа, сердца, костной системы, половых органов. Дети с синдромом Эдвардса, как пра­вило, умирают в раннем возрасте. Синдром Шерешевского-Тернера (моносомия 45X0) — единственная форма моносомий у живорожденных. Синдром Тернера обусловлен отсутствием одной X-хромосомы у плодов женского пола. Частота составляет 2,5—5,5;  10 000 живорожденных   женского   пола.,Наряду  с   истинной   моносомией встречаются другие хромосомные аномалии по половым хромосомам (делеция короткого или длинного плеча Х-хромосомы,  изохромосомы, кольцевые хромосомы, а также различные варианты мозаицизма). Клинически синдром Тернера проявляется гипогонадизмом, врожденными пороками разви­тия, низким ростом. Отмечаются отсутствие гонад, гипоплазия матки и маточных труб, первичная аме­норея, у 25% больных встречаются пороки сердца и почек. У новорож­денных и детей грудного возраста короткая шея с избытком кожи и крыловидными складками, лимфа­тический отек стоп, голеней, кис­тей рук и предплечий. В дальнейшем проявляются отстава­ние в росте, в развитии вторичных половых признаков, костные дисплазии, антимонголоидный раз­рез глаз, птоз, в 90% наблюдений —  бесплодие.