24. Типы наследования признаков — независимое, сцепленное, аутосомное, сцепленное с полом, голандрическое, моногенное, полигенное. Примеры.

1.Независимое Такой характер наследования признаков впервые был описан Г. Менделем в опытах на горохе, когда одновременно анализировалось наследование в ряду поколений нескольких признаков, например цвета и формы горошин. Каждый из них в отдельности подчинялся закону расщепления в F2. В то же время разные варианты этих признаков свободно комбинировались у потомков, встречаясь как в сочетаниях, наблюдаемых у их родителей желтый цвет и гладкая форма или зеленый цвет и морщинистая форма, так и в новых сочетаниях желтый цвет и морщинистая форма или зеленый цвет и гладкая форма.

На основании анализа полученных результатов Г. Мендель сформулировал закон независимого наследования признаков, в соответствии с которым: Разные пары признаков, определяемые неаллельными генами, передаются потомкам независимо друг от друга и комбинируются у них во всех возможных сочетаниях.

2.Сцепленное с полом

Анализ наследования признака окраски глаз у дрозофилы в лаборатории Т. Моргана выявил некоторые особенности, заставившие выделить в качестве отдельного типа наследования признаков сцепленное с полом наследование.

Характер наследования сцепленных с полом признаков в ряду поколений зависит от того, в какой хромосоме находится соответствующий ген. В связи с этим различают Х — сцепленное и Y-сцепленное голандрическое наследование. Х — сцепленное наследование.

Х-хромосома присутствует в кариотипе каждой особи, поэтому признаки, определяемые генами этой хромосомы, формируются у представителей как женского, так и мужского пола. Особи гомогаметного пола получают эти гены от обоих родителей и через свои гаметы передают их всем потомкам. Представители гетерогаметного пола получают единственную Х-хромосому от гомогаметного родителя и передают ее своему гомогаметному потомству. У млекопитающих в том числе и человека мужской пол получает Х — сцепленные гены от матери и передает их дочерям. Приэтом мужской пол никогда не наследует отцовского Х — сцепленного признака и не передает его своим сыновьям. Так как у гомогаметного пола признак развивается в результате взаимодействия аллельных генов, различают Х — сцепленное доминантное и Х — сцепленное рецессивное наследование. Х — сцепленный доминантный признак красный цвет глаз у дрозофилы передается самкой всему потомству. Самец передает свой Х — сцепленный доминантный признак лишь самкам следующего поколения. Самки могут наследовать такой признак от обоих родителей, а самцы — только от матери. Например: Гемофилия Дальтонизм Мышечная дистрофия Атрофия зрительного нерва Пигментная ксеродерма и ретинит Геморрагический диатез Голандрическое наследование: Активно функционирующие гены Y-хромосомы, не имеющие аллелей в Х-хромосоме, присутствуют в генотипе только гетерогаметного пола, причем в гемизиготном состоянии. Поэтому они проявляются фенотипически и передаются из поколения в поколение лишь у представителей гетерогаметного пола. Например: Гипертрихоз мочки уха Синдактилия 2-3 Ихтиоз Дифференцировка семенников 3.Аутосомное Характерные черты аутосомного наследования признаков обусловлены тем, что соответствующие гены, расположенные в аутосомах, представлены у всех особей вида в двойном наборе. Это означает, что любой организм получает такие гены от обоих родителей. В соответствии с законом чистоты гамет в ходе гаметогенеза все половые клетки получают по одному гену из каждой аллельной пары. Аутосомно-доминантный тип наследования:

а. При достаточном числе потомков признак обнаруживается в каждом поколении. б. Редкий признак наследуется примерно половиной детей. в. Потомки мужского и женского пола наследуют этот признак одинаково.

г. Оба родителя в равной мере передают этот признак детям.

Аутосомно-рецессивный тип наследования:

а. Признак может передаваться через поколение даже при достаточном числе потомков.

б. Признак может проявиться у детей в отсутствие его у родителей. Обнаруживается тогда в 25% случаев у детей . в. Признак наследуется всеми детьми, если оба родителя больны. г. Признак в 50% развивается у детей, если один из родителей болен.

д. Потомки мужского и женского пола наследуют этот признак одинаково. 5.Сцепленное. Анализ наследования одновременно нескольких признаков у дрозофилы, проведенный Т. Морганом, показал, что результаты анализирующего скрещивания гибридов F1 иногда отличаются от ожидаемых в случае их независимого наследования. У потомков такого скрещивания вместо свободного комбинирования признаков разных пар наблюдали тенденцию к наследованию преимущественно родительских сочетаний признаков. Такое наследование признаков было названо сцепленным. Сцепленное

наследование объясняется расположением соответствующих генов в одной и той же хромосоме. В составе последней они передаются из поколения в поколение клеток и организмов, сохраняя сочетание аллелей родителей. Зависимость сцепленного наследования признаков от локализации генов в одной хромосоме дает основание рассматривать хромосомы как отдельные группы сцепления. 25. Хромосомная теория наследственности. Эксперименты Моргана, доказывающие явления сцепленного наследования и нарушения сцепления. Понятие генетических карт хромосом. Хромосомная теория Т. Моргана: 1.Гены расположены в хромосоме в определенной линейной последовательности. 2.Каждый ген занимает отдельный локус. Аллельные гены расположены в одинаковых генах гомологичных хромосом. 3.Гены 1 хромосомы наследуются совместно, образуя группу сцепления. 4.Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом каждого вида. 5.Сцепление генов может нарушаться в процессе кроссинговера. 6.Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами, чем дальше гены друг от друга, тем чаще происходит кроссинговер. На вопрос как будут наследоваться признаки, гены которых находятся в одной хромосоме, дал американский генетик Т. Морган, проводивший в 1911 году опыты на плодовых мухах дрозофилах, различающихся по двум признакам: самка имела серое тело и короткие крылья, самец — черное тело и длинные крылья. В первом поколении все мухи оказались с серым телом и длинными крыльями. Следовательно, эти признаки доминировали. В анализирующем скрещивании гетерозиготного самца из первого поколения с самкой с рецессивными признаками среди потомков оказалось не 4 фенотипических класса, как следовало бы ожидать при дигибридном скрещивании, а два, в отношении 1:1. Это говорило о том, что исследуемые гены расположены в одной хромосоме и наследуются вместе, сцеплено, как одна альтернативная пара, не обнаруживая независимого наследования. Такой характер наследования получил название закона сцепления. Суть его заключается в том, что гены , находящиеся в одной хромосоме образуют группу сцепления и наследуются вместе по схеме моногибридного скрещивания. У каждого вида групп сцепления столько, сколько у него хромосом в гаплоидном наборе.

Дальнейшие опыты Моргана показали, что сцепление не всегда бывает абсо-лютным. Нарушения сцепленного наследования вызывается процессом кроссинговера в профазе первого деления мейоза, когда может произойти перекрёст некоторых генов, ранее находившихся в одной хромосоме, а затем оказались в разных гомологичных хромосомах и попали в разные гаметы. Генетические карты хромосом — это схема взаимного расположения и относительных расстояний между генами определенных хромосом, находящихся в одной группе сцепления. Впервые в 1913 — 1915 годах на возможность построения генетических карт хромосом указывают Т. Морган и его сотрудники. Они экспериментально показали, что основываясь на явлениях сцепления генов и кроссинговера можно построить генетические карты хромосом. Генетические карты человека используются в медицине при диагностике ряда тяжелых наследственных заболеваний человека. В исследованиях эволюционного процесса сравнивают генетические карты разных видов живых организмов.

27. Генетика пола. Аутосомы и гетерохромосомы. Доказательство генетического определения признаков пола. Хромосомное определение пола у различных организмов и человека. Генетика пола — раздел генетики человека, изучающий роль механизмов наследственности и наследственной изменчивости в процессе определения и дифференциации пола. При этом имеет значение, как определенный набор хромосом, так и действиеряда генов, одни из которых расположены на половых хромосомах, другие — на аутосомах. Обычно выделяют несколько уровней половой дифференциации. Первый связан с наличием Y хромосомы, присутствие которой необходимо для дифференциации гонад по мужскому типу. У мужчин формируется 2 типа спермиев с Х хромосомой 23, X и с Y хромосомой 23, Y. В яйцеклетках набор хромосом в норме всегда 23, Х. Оплодотворение яйцеклетки спермием 23, Х приводит к развитию зародыша женского пола с набором хромосом 46, XX, оплодотворение же спермием 23, Y ведёт к возникновению зародыша мужского пола 46, XY. Аутосома — у живых организмов с хромосомным определением пола называют парные хромосомы, одинаковые у мужских и женских организмов. Гетерохромосома — половая хромосома. Важным доказательством в пользу наследственной детерминированности половой принадлежности организмов является наблюдаемое у большинства видов соотношение по полу 1:1.

Такое соотношение может быть обусловлено образованием двух видов гамет представителями одного пола гетерогаметный пол и одного вида гамет — особями другого пола гомогаметный пол. Это соответствует различиям в кариотипах организмов разных полов одного и того же вида, проявляющимся в половых хромосомах. У гомогаметного пола, имеющего одинаковые половые хромосомы XX, все гаметы несут гаплоидный набор аутосом плюс Х-хромосому. У гетерогаметного пола в кариотипе кроме аутосом содержатся две разные или только одна половая хромосома XY или ХО. Его представители образуют два вида гамет, различающиеся по гетерохромосомам: Х и Y или Х и 0. Хромосомный механизм определения половой принадлежности организмов обеспечивает равновероятность встречаемости представителей обоих полов. Это имеет большой биологический смысл, так как обусловливает максимальную вероятность встречи самки и самца, потомки получают более разнообразную наследственную информацию, поддерживается оптимальная численность особей в популяции.

Варианты хромосомного определения пола Женский пол Мужской пол Примеры Гомогаметный ХХ Гетерогаметный ХУ Млекопитающие, дрозофила Гомогаметный ХХ Гетерогаметный ХО Прямокрылые насекомые кузнечик Гетерогаметный ZW Гомогаметный ZZ Птицы, пресмыкающиеся, бабочки.

28. Первичные и вторичные половые признаки. Предопределение пола в процессе развития. Нарушение развития пола на примере синдрома Морриса. Наследование сцепленное с полом. Примеры. Первичные половые признаки: Совокупность особенностей, определяющих основные различия между самцом и самкой у животных, а также между мужчиной и женщиной. половые железы семенники и яичники половые протоки семяпроводы и яйцеводы дополнительные образования различные железы копулятивные органы Вторичные половые признаки: Признаки, характеризующие изменения в строении и функции различных органов, определяющих как половую зрелость, так и половую принадлежность. Зависят от первичных, развиваются под воздействием половых гормонов и появляются в период полового созревания. К ним относятся особенности развития костно-мышечной системы, пропорций тела, подкожно-жировой клетчатки и волосяного покрова, степень развития молочных желёз, тембр голоса, особенности поведения и др. К ним относятся: (особенности развития костно-мышечной системы,пропорций тела,подкожно жировой клетчатки,волосяного покрова,степень развития молочных желез,тембр голоса особенности поведения и др.) Синдром Морриса: Тестикулярная феминизация — мужской ложный гермафродитизм у пациентов с женскими наружными гениталиями; безволосая псевдоженщина. Заболевание было изучено в 1953 году Ф. Моррисом отсюда второе название синдрома тестикулярной феминизации — синдром Морриса, он же предложил использовать термин тестикулярная феминизация. Синдром тестикулярной феминизации, достаточно редко встречающееся заболевание, являющиеся наследственным. Сущность синдрома Морриса заключается в появлении у лиц генетически мужского пола женского фенотипа. Патогенез заболевания до сих пор полностью не изучен. Существует гипотеза, что ткани организма теряют чувствительность к собственным андрогенам организма, выделяемых тестикулами, и развитие организма идет по женскому генотипу. Признаки синдрома Морриса чаще всего проявляются в период полового созревания. При полной форме синдрома тестикулярной феминизации у пациентов с типичным женским внешним видом нет оволосения на лобке, отсутствуют менструации, грудные железы не развиты. Уровень в крови мужских половых гормонов в пределах нормы. При гинекологическом обследовании обнаруживаются женские наружные гениталии с недоразвитыми большими и особенно малыми половыми губами, узкое, укороченное влагалище, матка отсутствует, яички, в основном, располагаются у паховых каналов. По результатам большинства исследований пациентов с синдромом тестикулярной феминизации, таким людям лучше присваивать женский пол. В период полового созревания у больных развиваются вторичные половые признаки, психосексуальная ориентация, наружные гениталии также имеют выраженное женское строение. Кроме того, лечение мужскими андрогенами у больных с синдромом Морриса бесперспективно из-за отсутствия чувствительности к мужским половым гормонам. Наследование, сцепленное с полом. Половые хромосомы Х и Y содержат большое количество генов. Наследование определяемых ими признаков называют наследованием, сцепленным с полом, а локализацию генов в половых хромосомах называют сцеплением генов с полом. В Х- хромосоме имеетсяучасток, для которого в У — хромосоме нет гомолога. Поэтому у особей мужского пола признаки, определяемые генами этого участка хромосомы, проявляются даже в том случае, если они рецессивны. Эта особая форма сцепления позволяет объяснить наследование признаков, сцепленных с полом. При локализации генов в негомологичных участках или в Х- и У- хромосомах наблюдается полное сцепление с полом. К таким заболеваниям относятся: гемофилия, дальтонизм, мышечная дистрофия, потемнение эмали зубов, агаммглобулинемии и т.д. Х — хромосома закономерно переходит от одного пола к другому, при этом дочь наследует Х — хромосому отца, а сын — Х — хромосому матери. Если наоборот, то такое наследование называют крисс-кросс. 29. Нуклеиновые кислоты. Роль ДНК и РНК в реализации наследственной информации клетки. Доказательство наследственной роли ДНКопыты Гриффитса и Эвери. Нуклеиновые кислоты- высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, образованные остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации. Полимерные формы нуклеиновых кислот называют полинуклеотидами. Цепочки из нуклеотидов соединяются через остаток фосфорной кислоты фосфодиэфирная связь. Поскольку в нуклеотидах существует только два типа гетероциклических молекул, рибоза и дезоксирибоза, то и имеется лишь два вида нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновая ДНК и рибонуклеиновая РНК. Мономерные формы также встречаются в клетках и играют важную роль в процессах передачи сигналов или запасании энергии. Наиболее известный мономер РНК — АТФ, аденозинтрифосфорная кислота, важнейший аккумулятор энергии в клетке. Нуклеиновые кислоты фрагментируются ферментами — нуклеазами. Роль ДНК и РНК в передаче наследственной информации. ДНК дезоксирибонуклеиновая кислота — это молекула, состоящая из двух спирально закрученных полинуклеотидных цепей рис. 14. ДНК образует правую спираль, диаметром примерно 2 нм, длиной в развернутом виде до 0,1 мм и молекулярной массой до 6ґ10-12 кДа. Структура ДНК была впервые определена Д.Уотсоном и Ф.Криком в 1953 г. Мономером ДНК является дезоксирибонуклеотид, состоящий из азотистого основания — аденина А, цитозина Ц, тимина Т или гуанина Г, — пентозы дезоксирибозы и фосфата. РНК рибонуклеиновая кислота — это молекула, состоящая из одной цепи нуклеотидов рис. 13. Рибонуклеотид состоит из одного из четырех азотистых оснований, но вместо тимина Т в РНК входит урацил У, а вместо дезоксирибозы — рибоза. Белки синтезируют все клетки, кроме безъядерных. Структура белка определяется ядерной ДНК. Информация о последовательности аминокислот в одной полипептидной цепи находится в участке ДНК, который называется ген. В ДНК заложена информация о первичной структуре белка. Код ДНК един для всех организмов. Каждой аминокислоте соответствует три нуклеотида, образующих триплет, или кодон. Такое кодирование избыточно: возможны 64 комбинации триплетов, тогда как аминокислот только 20. Существуют также управляющие триплеты, например, обозначающие начало и конец гена. Синтез белка начинается с транскрипции, т.е. синтеза иРНК по матрице ДНК. Процесс идет с помощью фермента полимеразы по принципу комплементарности и начинается с определенного участка ДНК. Синтезированная иРНК поступает в цитоплазму на рибосомы, где и идет синтез белка. тРНК имеет структуру, похожую на лист клевера, и обеспечивает перенос аминокислот к рибосомам. Каждая аминокислота прикрепляется к акцепторному участку соответствующей тРНК, расположенному на черешке листа. Противоположный конец тРНК называется антикодоном и несет информацию о триплете, соответствующем данной аминокислоте. Существует более 20 видов тРНК. Перенос информации с иРНК на белок во время его синтеза называется трансляцией. Собранные в полисомы рибосомы двигаются по иРНК; движение происходит последовательно, по триплетам. В месте контакта рибосомы с иРНК работает фермент, собирающий белок из аминокислот, доставляемых к рибосомам тРНК. При этом происходит сравнение кодона иРНК с антикодоном тРНК; если они комплементарны, фермент синтетаза сшивает аминокислоты, а рибосома продвигается вперед на один кодон. Синтез одной молекулы белка обычно идет 1-2 мин один шаг занимает 0,2 с. Доказательство роли ДНК: В 1928 г. Ф. Гриффитс впервые получил доказательства воз­можной передачи наследственных задатков от одной бактерии к другой. Ученый вводил мышам вирулентный капсульный и ави-рулентный бескапсульный штаммы пневмококков. При введении вирулентного штамма мыши заболевали пневмонией и погибали. При введении авирулентного штамма мыши оставались живыми. При введении вирулентного капсульного штамма, убитого нагре­ванием, мыши также не погибали. В следующем опыте он ввел смесь живой культуры авирулентного бескапсульного штамма со штаммом убитого нагреванием вирулентного капсульного и по­лучил неожиданный результат — мыши заболели пневмонией и погибли. Из крови погибших животных были выделены бакте­рии, которые обладали вирулентностью и были способны обра­зовать капсулу. Следовательно, живые бактерии авирулентного бескапсульного штамма трансформировались — приобрели свой­ства убитых болезнетворных бактерий. В дальнейшем другими учеными были подтверждены результаты опытов Ф. Гриффита в условиях пробирки.Основываясь на этих опытах,в1944 г.О. Эвери и его сотрудники Мак-Леод и Мак-Карти изучили роль разных веществ клетки вявлениях трансформации и получили убедительные доказательства того, что трансформирующим фак­тором является дезоксирибонуклеиновая кислота ДНК. Было установлено, что под действием дезоксирибонуклеазы — фермен­та, специфически разрушающего ДНК, активность трансформи­рующего фактора исчезла. В то же время рибонуклеаза и протео-литические ферменты не изменяли биологической активности трансформирующего фактора. 30. Процесс репликации. Полуконсервативный механизм репликации ДНК. Репликативная вилка. Репликон. Ферменты репликации. Этапы репликации. Репликация — процесс удвоения ДНК. Репликация у прокариот: Ведущий фермент репликации — ДНК-полимераза, которая способна наращивать полинуклеотидные цепи в направлении 5 — 3, т.о. только одна из цепей синтезируется непрерывноведущая. Синтез отстающей тоже в направлении 5-3, но короткими фрагментами фрагменты Оказаки. Синтез каждого из этих фрагментов начинается с РНК — затравки праймер. Для ведущей требуется 1 акт инициации, для отстающей — несколько. На стадии инициации РНК — праймаза синтезирует короткую РНК — затравку. После того, как будет синтезировать РНК — праймер, ДНК — полимераза продолжит наращивать цепь. После расплетения родительских цепей синтез дочерних осуществляется ДНК — полимеразой, использующей все АТФ. РНк — затравки не сохраняются и после реализации своей функции они удаляются за счет проявления 5!3 — эндонуклеазной активности. После удаления РНК — затравки, между 2 синтезированными участками ДНК остается разрыв, который ликвидируется ДНК — лигазой. Для того, чтобы раскрылась двойная спираль ДНК необходимы ДНК — геликазы, которые садятся на ДНК и раскручивают двойную спираль, разрывая водородные связи между основаниями. Белок второго типа

специфически связывается с одноцепочечной ДНК, не позволяя им сомкнуться. Белок 3 типа, топоизомераза, способствует ослаблению связей на сверхскрученных участках ДНК, раскручивая узлы в области родительской двойной спирали перед репликативной вилкой. После такого раскручивания, топоизомераза замыкает разорванные фосфодиэфирные связи и восстанавливает структуру родительской ДНК. Репликация у эукариот: Начинается в нескольких точкахARS. Синтез ДНК происходит в S — периоде интерфазы клеточного цикла. Там где происходит репликация называется репликационная вилка, которая движется последовательно вдоль ДНК от ее стартовой точки. По ходу процесса соседние репликоны соединяются. Репликоны формируют репликационный глазок. По ходу процесса соседние репликоны сливаются, образуя характерную У — образную конфигурацию. Когда репликация заканчивается, из 1 линейной родительской молекулы образуются 2 дочерние, каждая из которых представляет двойную спираль.

У эукариот 7 типов ДНК —полимераз, которые отвечают за репликацию и репарацию в ядре, митохондриях, пластидах. 31. Репарация генетического материала. Дорепликативная репарация световая. Темновая эксцизионнаярепарация. Примеры. Мутации, связанные с нарушением репарации. Мутон. Рекон. Репарация — особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физическими или химическими агентами. Осуществляется специальными ферментными системами клетки. Световая репарация. Начало изучению репарации было положено работами А. Келнера США, который в 1948 обнаружил явление фотореактивации ФР — уменьшение повреждения биологических объектов, вызываемого ультрафиолетовыми УФ лучами, при последующем воздействии ярким видимым светом световая репарация. В 1958 году была выделена фотолиаза, осуществляющая фотореактивацию. Механизм: под влияние УФ-лучей образуются димеры пиримидиновых оснований Тимина , цитозина, тимино — цитозиновые. Фотолиаза расщепляет вновь образующиеся связи между пиримидиновыми основаниями и восстанавливает структуру ДНК. Свет активирует фотолиазу, которая узнает димеры облученной ДНК, присоединяется к ним и разрывает возникающие связи.

Темновая репарация. Позднее при изучении генетического контроля чувствительности бактерий к УФ-свету и ионизирующим излучениям была обнаружена темновая Р. — свойство клеток ликвидировать повреждения в ДНК без участия видимого света. Механизм темновой Р. облученных УФ-светом бактериальных клеток был предсказан А. П. Говард-Фландерсом и экспериментально подтвержден в 1964 Ф. Ханавальтом и Д. Петиджоном США. Было показано, что у бактерий после облучения происходит вырезание поврежденных участков ДНК с измененными нуклеотидами и ресинтез ДНК в образовавшихся пробелах. Специфические ферменты узнают поврежденный участок ДНК и вырезают его. Различают дорепликативную Р., которая завершается до начала репликации хромосомы в поврежденной клетке, и пострепликативную Р., протекающую после завершения удвоения хромосомы и направленную на ликвидацию повреждений как в старых, так и в новых, дочерних молекулах ДНК. Считается, что у бактерий в пострепликативной Р. важная роль принадлежит процессу генетической рекомбинации. Мутон — обычно определяется как единица мутации. При возникновении спонтанной или индуцированной мутации в пределах структурного гена цистрона аминокислотный состав синтезируемого белка может измениться; иногда изменение в молекуле белка касается лишь одного аминокислотного остатка. Таким образом мутону, как единице мутации соответствует триплет ДНК, состоящий из трёх нуклеотидов то есть кодон. Однако, еслимутация связана с изменением не одного, а нескольких аминокислотных остатков в молекуле белка, то тогда мутону будет соответствовать не один, а несколько триплетов, входящих в состав цистрона ответственного за синтез данного белка. Рекон — наименьший неделимый элемент в нитевидной структуре ДНК, который может быть подвержен спонтанной или индуцированной мутации. Мутации подвергается участок ДНК, ответственный за синтез определённого белка — цистрон. Сам цистрон состоит из более мелких единиц мутации — мутонов соответствует кодону — триплету, кодирующему аминокислоты. Однако, мутация может затронуть и отдельный нуклеотид, являющийся элементарной единицей генетической информации. В терминах классической генетики эти единицы соответствуют реконам. Мутации: Считается, что нарушение механизмов репарации ДНК в целом приводит к различным патологическим процессам, в число которых входят канцерогенез, дефекты развития и старение. На сегодняшний день известен ряд наследственных заболеваний, причиной которых служат нарушение репарации ДНК. Дефекты системы эксцизионной репарации нуклеотидов приводят к возникновению пигментной ксеродермы , синдрома Кокейна и трихотиодистрофии . Наследственный неполипозный рак толстой кишки может вызываться мутациями некоторых генов системы репарации гетеродуплексов. Многие синдромы предрасположенности к онкологическим заболеваниям — ретинобластома , семейный аденоматозный полипоз ит.п. — связаны с нарушениями систем ответа на повреждение ДНК. 32. Репарация генетического материала. SOS — репарация. Пострепликативная репарация. Репарация генетическая — процесс устранения генетических повреждений и восстановления наследственного аппарата, протекающий в клетках живых организмов под действием специальных ферментов.

OSOрепарация При ней индуцирцется синтез белка, который присоединяется к к ДНК — полимеразному комплексу и делает возможным строить дочернюю ДНК напротив дефектных звеньев матричной цепи. В результате ДНК удвоена, с ошибкой, но это дает провести клеточное деление. Пострепликативная репарация Tип репарации, имеющей место в тех случаях, когда процесс эксцизионной репарации недостаточен для полного исправления повреждения: после репликации с образованием ДНК, содержащей поврежденные участки, образуются одноцепочечные бреши, заполняемые в процессе гомологичной рекомбинации при помощи белка RecA.[1] Пострепликативная репарация была открыта в клетках E.Coli, не способных выщеплять тиминовые димеры. Это единственный тип репарации, не имеющий этапа узнавания повреждения. 33. Характеристика наследственного материала в митотическом цикле клетки. Химический состав и структурная организация хроматина. Морфология хромосом. Хромосомы

типа ламповых щеток. Полимерные хромосомы. Характеристика наследственного материала в митотическом цикле клетки: Клеточный цикл эукариот состоит из двух периодов: Период клеточного роста, называемый интерфаза, во время которого идет синтез ДНК и белков и осуществляется подготовка к делению клетки. Периода клеточного деления, называемый фаза М от слова mitosis — митоз. Интерфаза состоит из нескольких периодов: G1-фазы от англ. gap — промежуток, или фазы начального роста, во время которой идет росто клеток, синтез белков, РНК, проиходит подготовка клеток к синтезу ДНК, повышается активность ферментов

S-фазы от англ. synthesis — синтез, во время которой идет репликация ДНК клеточного ядра, также происходит репликация молекул ДНК, синтез белков — гистонов. G2-фазы, происходит синтез РНК, накапливается энергия в молекулах АТФ, завершается удвоение центриолей, митохондрий, пластид, синтезируются белки, заканчивается рост клетки. Митоз: 1. Профаза Ранняя профаза. В клетке плазматическая мембрана на фотографии имеет красный цвет исчезает ядерная оболочка, нити микротрубочек зеленые начинают формировать митотический аппарат веретено деления, хроматин комплекс ДНК и белков-гистонов, на фотографии — голубые пятна начинает конденсироваться и, спирализуясь, превращаться в хромосомы. Поздняя профаза. Продолжается формирование хромосом из хроматина, на полюсах бывшего ядра формируются центры митотического аппарата, между которыми протягиваются микротрубочки нитей веретена деления.

2. Метафаза

Хромосомы располагаются по экватору бывшего ядра, прикрепляясь своими центромерами первичными перетяжками к нитям митотического аппарата. Начинается формирование метафазной пластинки.

Заканчивается формирование метафазной пластинки. Именно на этой стадии клеточного деления, блокировав дальнейшее расхождение хромосом при помощи определенных алкалоидов например, колхицина, изучают кариотип набор хромосом, присущий данному организму или виду. 3. Анафаза Хромосомы разрываются в месте соединения по центромере и хроматиды начинают движение к противоположным полюсам клетки: от каждой хромосомы одна хроматида движется к одному полюсу, другая — к другому. Хроматиды теперь можно назвать сестринскими хромосомами, т.к. они теперь действительно обретают самостоятельность, становятся самостоятельными хромосомами, которые попадут в разные клетки. Заканчивается расхождение хроматид к полюсам клетки. Именно на этом этапе клеточного цикла происходит равномерное распределение наследственной информации материнской клетки между дочерними клетками.

4. Телофаза Хромосомы концентрируются на противоположных полюсах клетки. Начинается десприализация хромосом, постепенно начинает формироваться ядерная оболочка. Хроматин Структурная организация

• эухроматин и гетерохроматин • половой хроматин Нуклеосомиая нить. Этот уровень организации хроматина обеспечивается четырьмя видами нуклеосомных гистонов: Н2А, Н2В, НЗ, Н4. Они образуют напоминающие по форме шайбу белковые тела — коры, состоящие из восьми молекул. Молекула ДНК комплектируется с белковыми корами, спирально накручиваясь на них. При этом в контакте с каждым кором оказывается участок ДНК, состоящий из 146 пар нуклеотидов п.н.. Свободные от контакта с белковыми телами участки ДНК называют связующими или линкерными. Отрезок молекулы ДНК длиной около 200 п. н. вместе с белковым кором составляет нуклеосому. Благодаря такой организации в основе структуры хроматина лежит нить, представляющая собой цепочку повторяющихся единиц — нуклеосом.

Вдоль нуклеосомной нити, напоминающей цепочку бус, имеются области ДНК, свободные от белковых тел. Эти области, расположенные с интервалами в несколько тысяч пар нуклеотидов, играют важную роль в дальнейшей упаковке хроматина, так как содержат нуклеотидные последовательности, специфически узнаваемые различными негистоновыми белками. В результате нуклеосомной организации хроматина двойная спираль ДНК диаметром 2 нм приобретает диаметр 10-11 нм. Хроматиновая фибрилла.

Дальнейшая компактизация нуклеосомной нити обеспечивается пистоном HI, который, соединяясь с линкерной ДНК и двумя соседними белковыми телами, сближает их друг с другом. В результате образуется более компактная структура, построенная, возможно, по типу соленоида. Такая Хроматиновая фибрилла, называемая также элементарной, имеет диаметр 20-30 нм. Интерфазная хромонема.

Следующий уровень структурной организации генетического материала обусловлен укладкой хроматиновой фибриллы в петли. В их образовании, по-видимому, принимают участие негистоновые белки, которые способны узнавать специфические нуклеотидные последовательности вненуклеосомной ДНК, отдаленные друг от друга на расстояние в несколько тысяч пар нуклеотидов. Эти белки сближают указанные участки с образованием петель из расположенных между ними фрагментов хроматиновой фибриллы. В результате такой упаковки хроматиновая фибрилла диаметром 20-30 нм преобразуется в структуру диаметром 100-200 нм, называемую интерфазной хромонемой. Отдельные участки интерфазной хромонемы подвергаются дальнейшей компактизации, образуя структурные блоки, объединяющие соседние петли с одинаковой организацией. Они выявляются в интерфазном ядре в виде глыбок хроматина. Морфология хромосом: Первичная перетяжка Хромосомная перетяжка X. п., в которой локализуется центромера и которая делит хромосому на плечи. Вторичные перетяжки Морфологический признак, позволяющий идентифицировать отдельные хромосомы в наборе. От первичной перетяжки отличаются отсутствием заметного угла между сегментами хромосомы. Вторичные перетяжки бывают короткими и длинными и локализуются в разных точках по длине хромосомы. У человека это 9, 13, 14, 15, 21 и 22 хромосомы. Типы строения хромосом Различают четыре типа строения хромосом: телоцентрические палочковидные хромосомы с центромерой, расположенной на проксимальном конце

акроцентрические палочковидные хромосомы с очень коротким, почти незаметным вторым плечом

субметацентрические с плечами неравной длины, напоминающие по форме букву L

метацентрические V-образные хромосомы, обладающие плечами равной длины. Тип хромосом является постоянным для каждой гомологичной хромосомы и может быть постоянным у всех представителей одного вида или рода. Полимерные хромосомы: Хромосомы ламповые щетки: Хромосомы типа ламповых щеток, впервые обнаруженные В. Флеммингом в 1882 году, — это специальная форма хромосом, которую они приобретают в растущих ооцитах женских половых клетках большинства животных, за исключением млекопитающих. В растущих ооцитах всех животных, за исключением млекопитающих, во время протяженной стадии диплотены профазы мейоза I активная транскрипция многих последовательностей ДНК приводит к преобразованию хромосом в хромосомы, по форме напоминающие щетки для чистки стёкол керосиновых ламп хромосомы типа ламповых щёток. Они представляют собой сильно деконденсированные полубиваленты, состоящие из двух сестринских хроматид. Хромосомы типа ламповых щеток можно наблюдать с помощью световой микроскопии, при этом видно, что они организованы в виде серии хромомеров содержат конденсированный хроматин и исходящих из них парных латеральных петель содержат транскрипционно активный хроматин. Наиболее подробно описана организация хромосом типа ламповых щеток хвостатых и бесхвостых амфибий, доместицированных видов птиц и некоторых видов насекомых. Хромосомы типа ламповых щёток амфибий и птиц могут быть изолированы из ядра ооцита с помощью микрохирургических манипуляций. Хромосомы типа ламповых щёток производят огромное количество РНК, синтезируемой на латеральных петлях. Каждая латеральная петля всегда содержит одну и ту же последовательность ДНК и остаётся в вытянутом состоянии на протяжении всего роста ооцита, вплоть до начала конденсации хромосом. Латеральная петля может содержать одну или несколько транскрипционных единиц с поляризованным РНП-матриксом, покрывающим ДНП-ось петли. Вместе с тем, большая часть ДНК остается в конденсированном состоянии и организована в хромомеры в осях хромосом типа ламповых щёток. Благодаря гигантским размерам и выраженной хромомерно-петлевой организации,

 хромосомы типа ламповых щёток на протяжении многих десятилетий служат удобной моделью для изучения организации хромосом, работы генетического аппарата и регуляции экспрессии генов во время профазы мейоза I. Кроме того, хромосомы этого типа широко используются для картирования последовательностей ДНК с высокой степенью разрешения, изучения феномена транскрипции некодирующих белки тандемных повторов ДНК, анализа распределения хиазм и др. 34. Кариотип и идиограмма хромосом человека. Строение и типы хромосом. Характеристика гаплоидного и диплоидного типа хромосом. Методы анализа фотокариограммы. Группы хромосом в кариотипе человека. Кариотип и идиограмма хромосом человека: Кариотип — совокупность совокупность хромосом соматической клетки, характеризующая организм данного вида. Хромосомы подразделяют на аутосомы и гетерохромосомы. Идиограмма — систематизированный кариотип, в котором хромосомы располагаются по мере уменьшения их величины. Строение и типы хромосом: Хромосомы — структуры клетки, хранящие и передающие наследственную информацию. Хромосома состоит из ДНК и белка. Комплекс белков, связанных с ДНК, образует хроматин. Белки играют важную роль в упаковке молекул ДНК в ядре. Различают четыре типа строения хромосом: -телоцентрические палочковидные хромосомы с центромерой, расположенной на проксимальном конце

-акроцентрические палочковидные хромосомы с очень коротким, почти незаметным вторым плечом

-субметацентрические с плечами неравной длины, напоминающие по форме букву L

-метацентрические V-образные хромосомы, обладающие плечами равной длины. Тип хромосом является постоянным для каждой гомологичной хромосомы и может быть постоянным у всех представителей одного вида или рода. Характеристики гаплоидного и диплоидного набора хромосом: Диплоидный набор хромосом организма называют кариотипом. Современные методы исследования позволяют определить каждую хромосому в кариотипе. Для этого учитывают распределение видимых под микроскопом светлых и темных полос чередование AT и ГЦ-пар в хромосомах, обработанных специальными красителями. Поперечной исчерченностью обладают хромосомы представителей разных видов. У родственных видов, например у человека и шимпанзе, очень сходный характер чередования полос в хромосомах. Гаплоидный набор хромосом син.: гаметический набор хромосом, одинарный набор хромосом — совокупность хромосом, присущая зрелой половой клетке, в которой из каждой пары характерных для данного биологического вида хромосом присутствует только одна; у человека Г. н. х. представлен 22 аутосомами и одной половой хромосомой. Методы анализа фотокардиограмм: хз Группы хромосом в кариотипе человека: В группу А входят 3 пары наиболее крупныхметацентрических хромосом 1-3. В группу В 4-5 включены 2 пары субметацентрических хромосом.

Группа С 6-12 объединяет 7 пар аутосом среднего размера с субмедианно расположенной центромерой. Кроме того, половая хромосома X неотличима от аутосом этой группы и при раскладке стандартно окрашенных хромосом включается в состав группы С 6-Х-12.

В группе D 13-15 — 3 пары акроцентрических хромосом среднего размера.

В группе Е 16- 18 — одна пара хромосом 16 с медианной локализацией центромеры, пары 17-18 отличаются меньшей общей длиной и размерами коротких плеч.

В последних двух группах находятся самые мелкие хромосомы: метацентри- ческие — группа F 19-20 и акроцентрические — группа G 21-22. Половая хромосома Y-акроцентрик, подобный хромосомам 21 и 22, но практически всегда может быть дифференцирована. 35. Ген. Классификация. Свойства гена. Ген. Классфификация генов. Ген от гр. генос — род, происхождение представляет собой участок молекулы ДНК, определяющий наследование того или иного признака. Так как молекулы ДНК в процессе деления скручиваются в хромосомы, то можно сказать, что ген — это участок хромосомы. Поскольку в соматических клетках организмов содержится двойной диплоидный набор гомологичных хромосом, по одному от каждой родительской особи, следовательно, и генов, определяющих развитие каждого признака в клетке, по два. Они располагаются в строго определенных участках гомологичных хромосом — локусах. Гены, ответственные за развитие какого-то признака и лежащие в одних и тех же локусах гомологичных хромосом, называются аллельными генами, или аллелью. Все гаметы у особи чистой линии АА или чистосортной одинаковы, то есть содержат ген А. Эти особи называются гомозиготными по данному признаку от гр. гомос — равный. Особи с генами Аа образуют два вида гамет А и а в соотношении 1:1. Такие особи называют гетерозиготными от греч. гетерос — различный. Преобладающий вариант признака из двух возможных называют доминантным от лат. domine — господин, а подавляемый — рецессивным от лат. recessivus — отступление. Например, при рассмотрении цвета семян гороха Г.Мендель установил, что их желтый цвет доминирует над зеленым. Дискретность. Это нахождение гена в строго определённом месте хромосомы локусе. Стабильность. Гены не меняются. Ошибки исправляются репарационными механизмами. Лабильность. Гены способны к мутациям. Плейотропия. Влияние одного гена на несколько признаков организма. Полиаллелизм. Это множественный аллелизм — присутствие в генофонде вида одновременно различных аллелей гена. Специфичность. Каждый ген отвечает за развитие определённого признака или признаков. 36. Ген. Тонкая структура гена. Особенности структуры генов у про- и эукариот. Понятие о транскриптоне. Участие ДНК, РНК и рибосом в процессах матричного синтеза белка. Генетический код и его свойства. Ген от гр. генос — род, происхождение представляет собой участок молекулы ДНК, определяющий наследование того или иного признака. Так как молекулы ДНК в процессе деления скручиваются в хромосомы, то можно сказать, что ген — это участок хромосомы. Прокариоты лат. про — перед и гр. карион — ядро — это древнейшие организмы, не имеющие оформленного ядра. Носителем наследственной информации у них является молекула ДНК, которая образует нуклеоид. В цитоплазме прокариотической клетки нет многих органоидов, которые имеются у эукариотической клетки митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи и т.д.; функции этих органоидов выполняют ограниченные мембранами полости. В прокариотической клетке имеются рибосомы. Большинство прокариот имеет размер 1-5 мкм. Размножаются они путем деления без выраженного полового процесса. Прокариоты обычно выделяют в надцарство. К ним относят бактерии, синезеленые водоросли цианеи, или цианобактерии, риккетсии, микоплазмы и ряд других организмов. Эукариоты гр. эу — хорошо и карион — ядро — организмы, в клетках которых есть четко оформленные ядра, имеющие собственную оболочку кариолемму рис. 1, 2. Ядерная ДНК у них заключена в хромосомы. В цитоплазме эукариотических клеток имеются различные органоиды, выполняющие специфические функции митохондрии, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, рибосомы и т.д.. Большинство эукариотических клеток имеет размер порядка 25 мкм. Размножаются они митозом или мейозом образуя половые клетки — гаметы или споры у растений; изредка встречается амитоз — прямое деление, при котором не происходит равномерного распределения генетического материала например, в клетках эпителия печени. Эукариоты также выделяют в особое надцарство, которое включает царства грибов, растений и животных Транскриптон. Синтез молекул РНК начинается в определенных местах ДНК, называемых промоторами , и завершается в терминаторах. Участок ДНК, ограниченный промотором и терминатором, представляет собой единицу транскрипции Lewin B., 1980 — транскриптон. В пределах каждого транскриптона копируется только одна из двух нитей ДНК, которая называется значащей или матричной. Во всех транскриптонах, считываемых в одном направлении, значащей является одна нить ДНК; в транскриптонах, считываемых в противоположном направлении, значащей является другая нить ДНК. Соседние транскриптоны могут быть отделены друг от друга нетранскрибируемыми участками ДНК, а могут и перекрываться, в частности так, что в пределах участка перекрывания матричными оказываются обе нити. Разбиение ДНК на множество транскриптонов обеспечивает возможность независимого считывания разных генов, их индивидуального включения и выключения. Уэукариот в состав транскриптона, как правило, входит только один ген.Термины транскрипционная единица или транскриптон по смыслу близки термину ген, но они не всегда совпадают. Так, транскрипционные единицы прокариот, как правило, заключают в себе генетическую информацию нескольких генов и называются оперонами . Продуктами транскрипции оперонов являются полицистронные мРНК , в результате трансляции которых рибосомами образуется несколько белков. Белки, кодируемые полицистронными мРНК, обычно функционально связаны друг с другом и обеспечивают протекание какого-либо метаболического процесса, например, биосинтеза определенной аминокислоты или утилизацию углеводов в качестве источника углерода. Генетический код. Генетический код — это система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью последовательности расположения нуклеотидов в ДНК. Свойства генетического кода. 1. Триплетность Каждая аминокислота кодируется последовательностью из 3-х нуклеотидов. Код не может быть моноплетным, поскольку 4 число разных нуклеотидов в ДНК меньше 20. Код не может быть дуплетным, т.к. 16 число сочетаний и перестановок из 4-х нуклеотидов по 2 меньше 20. Код может быть триплетным, т.к. 64 число сочетаний и перестановок из 4-х по 3 больше 20. 2. Вырожденность.

Все аминокислоты, за исключением метионина и триптофана, кодируются более чем одним триплетом. Всего 61 триплет кодирует 20 аминокислот. 3. Наличие межгенных знаков препинания. Гены tРНК, rРНК, sРНК белки не кодируют.

В конце каждого гена, кодирующего полипептид, находится, по меньшей мере, один из 3-х терминирующих кодонов, или стоп-сигналов: UAA, UAG, UGA. Они терминируют трансляцию. Условно к знакам препинания относится и кодон AUG — первый после лидерной последовательности. См. лекцию 8 Он выполняет функцию заглавной буквы. В этой позиции он кодирует формилметионин у прокариот.

4. Однозначность.

Каждый триплет кодирует лишь одну аминокислоту или является терминатором трансляции.

Исключение составляет кодон AUG. У прокариот в первой позиции заглавная буква он кодирует формилметионин, а в любой другой — метионин.

5. Компактность, или отсутствие внутригенных знаков препинания.

Внутри гена каждый нуклеотид входит в состав значащего кодона. Участие ДНК, РНК и рибосом в процессах матричного синтеза белка: У всех живых организмов ДНК является первичным носителем генетической информации. Это значит, что в структуре молекулы ДНК в виде последовательности нуклеотидов записана вся программа, необходимая для жизнедеятельности клетки, ее реакции на различные внешние воздействия.

У прокариот доядерных организмов вся наследственная информация представлена на одной кольцевой молекуле ДНК, состоящей из нескольких

миллионов пар нуклеотидов. Иногда часть информации содержится в нескольких небольших кольцевых ДНК — плазмидах. У эукариот имеющих клеточное ядро — ДНК в основном сосредоточена в хромосомах. В каждой хромосоме содержится одна двунитевая ДНК, размер которой достигает сотен миллионов пар нуклеотидов. Относительно маленькие молекулы ДНК содержатся в митохондриях. Они необходимы для синтеза митохондриальных РНК и митохондриальных белков. Двунитевая молекула построена по принципу комплементарности. Т. е. когда каждая из четырех НК предпочитает взаимодействовать образовывать водородные связи только с одной НК из трех возможных. Так аденин взаимодействует через О-Н связи только с тимином А -Т, а гуанин с цитозином Г — Ц.

Синтез полипептидной цепи ДНК, РНК или белка в клетках складывается из трех основных этапов: инициации, элонгации и терминации. Инициация — образование связи между мономерными звеньями создаваемой полимерной цепи. Далее мономер присоединяется к образовавшемуся димеру, тримеру, тетрамеру и т.д. — это уже элонгация.

Элонгация — соединение очередного мономера с растущей полимерной цепью. Этот процесс происходит в активном центре фермента полимеразы. Затем участок, полимера к которому присоединился мономер, выдвигается из зоны активного центра фермента — это процесс транслокации.

Терминация — окончание сборки полимера. Для этого на матрице имеется определенный участок — терминатор по его информации невозможно подобрать необходимый мономер. 37. Процессы матричного синтеза в клетке. Процесс транскрипции у про- и эукариот. Этапы транскрипции. Промотор. Терминатор. Транскриптон. Транскрипция — процесс, в ходе которого нуклеотидная последовательность ДНК копируется в виде последовательности РНК, комплиментарной ей. Фермент, катализирующий РНК на ДНК-матрице, был открыт в 1958 году и назван РНК — полимераза. У прокариот РНК — полимераза — сложный фермент, состоящий из 5 белковых единиц. Она синтезирует все виды РНК : мРНК, тРНК, рРНК. У эукариот 3 вида РНК — полимеразы: 1 — транскрибирует гены для рибосомальных РНК. 2 — гены для синтеза белков мРНК и гены для малых РНК ядрамяРНК. 3 — транскрибирует гены для транспортных РНК, рибосомальных 5S РНК, малых РНК и других.

Промотор — участок в начале гена, который указывает место связывания РНК — полимеразы с ДНК. Терминатор — последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК — полимеразой как сигнал к прекращению синтеза молекулы РНК и диссоциации транскрипционного комплекса. Транскриптон — участок ДНК, ограниченный промотором и терминатором, представляет собой единицу транскрипции. Сигма — фактор используется для регуляции набора генов. Каждый ген состоит из регуляторной частипромотор и терминатор, кодирующей частизаписана инфа о структуре иРНК, терминирующей частизавершение транскрипции. Транскрипция у прокариот: Промотор содержит 2 группы нуклеотидных последовательностей . Эти послежовательности расположены на расстоянии 10 н.п. и 35 н.п. выше точки начала транскрипции. Вначале сигма — фактор слабо связывается с участком промотора, контролируя присоединение к нему промотору РНК — полимеразы. Затем РНК — полимераза связывается с доменом Прибнова. Затем начинает расплетаться ДНК вокруг нуклеотида, здесь присутствуют 2 водородные связи А=Т,что облегчает разъединение. Когда начинается синтез РНК, сигма-фактор уходит из комплекса. У бактерий частично синтезированные РНК связываются с рибосомами, и до окончания траскрипции 5 — конца начинается трансляция — синтез белка.

Транскрипция у эукариот: Гены эукариот состоят из 2 структурных областей: Кодирующей с нее считывается инфа в процессе синтеза мРНК Регуляторной контролирует работу РНК-полимеразы2 и синтез мРНК Регуляторная область включает основные типы последовательностей ДНК: Промоторы связывают РНК — полимеразу 2 Терминаторы Энхансеры усилители транскрипции и сайленсеры ослабители транскрипции. Энхансеры и сайленсеры служат местами для узнавания и связывания с регуляторными белками, активирующими РНК — полимеразу. У эукариот процесс транскрипции и последующее созревание иРНК и мРНК протекает в клеточном ядре. 1. У эукариот функционируют 3 разные полимеразы 1, 2, 3.

2. РНК — полимераза не может сама инициировать транскрипцию. 3. Регуляторные элементы у эукариот могут влиять на скорость транскрипции. Энхансеры — любые дискретные элементы последовательности ДНК, ктр. Связывают общие транскрипционные факторы и действуют на транскрипцию. Они взаимодействуют с регуляторными белками, изменяя уровень транскрипции гена. Энхансеры образуют петлю, взаимодействуя с промотором. Сайленсеры — ослабители транскрипции. Так же, как и энхансеры, оказывают действие на большом расстоянии от гена. 4. У эукариот сначала происходит транскрипция в ядре, а затеп трансляция в цитоплазме. Промотор у эукариот состоит из 2 нуклеотидных последовательностей, расположенных на расстоянии 25 н.п. и 75 н.п. выше точки начала транскрипции. 38. Этапы процессинга созревания матричной РНК сплайсинг, кэпирование, полиаденирование. Альтернативный сплайсинг и его роль в создании генетического разнообразия. Процессинг включает следующие преобразования иРНК в мРНК: 1. Сплайсинг.

Процесс вырезания определенных нуклеотидных последовательностей из молекул РНК и соединения последовательностей, сохраняющихся в зрелой молекуле, в ходе процессинга РНК. В 1977 году Робертсом и Шарпом была установлена прерывистость генов у эукариот. Последовательности, кодирующие белок, прерываются вставками, ктр. не кодируют белок и удаляются из созревшей иРНК это интроны. Участки, ктр. сохраняются в составе мРНК и кодируют белок, называются экзонами. Во время транскрипции инфа считывается со всего гена, но вырезаются участки, считанные с интронов. Участки, считанные с экзонов соединяются в матричную РНК. Процесс удаления интронов и сшивания экзонов называется сплайсинг. В результате удаления интронов мРНК укорачивается. СПлайсинг происходит в ядре по мере образования РНК на ДНК — матрице. Процесс должен идти точно, т.к. ошибки могут привести к нарушению кодирующей способности сшитых экзонов.

Место соединения интронэкзон узнается мяРНК, ктр. собираются вместе, обрзуя более крупный комплекс сплайсосома, ктр. отвечает за сплайсинг и удаление интронов. Механизм процесса включает расщепление 5 — конца интрона так, что образуется петлевая структура, называемая лассо. Экзоны сшиваются, образуя зрелую молекулу мРНК. 2. Кэпирование.

На концах иРНК у эукариот происходит химическая модификация. На 5 — конец навешивается нуклеотидная структура шапочка, или кэп. Кэп — один или несколько модифицированных нуклеотидов на 5-конце транскриптов, синтезированных РНК — полимеразой II. Кэпирование происходит вскоре, после началас синтеза иРНК с участием ГТФ гуанозитрифосфат. Кэп регулирует трансляцию, а также предохраняет мРНК от действия 5- эндонуклеазы, когда она переходит в цитоплазму. 3. Полиаденирование. Осуществляется путем присоединения поли А — последовательности нуклеотидов, содержащим 100 — 200 остатков адениловой кислоты подряд поли А — хвост. Поли А — хвост определяет стабильность мРНК и, возможно, способствует выходу мРНК из ядра в цитоплазму. Он также необходим для транскрипции мРНК.

Альтернативный сплайсинг: Несколько экзонов, содержащихся в мРНК, могут сшиваться в разных комбинациях с образованием различных матричных последовательностей.

Алтернативный сплайсинг позволяет организму синтезировать разные по структуре и свойствам белки на базе 1 гена. 1 тип А. сплайсинга: Для образования различных мРНК могут использоваться разные промоторы. В этом случае образуются транскрипты, имеющие разные по длине 5- концы и разное количество экзонов. 2 тип А. сплайсинга: При изменении сайта полиаденирования первичного транскрипта. В этом случае изменяются размеры и структура 3 — участка иРНК. Таким образом образуются 2 вида мРНК тяжелой цепи иммуноглобулинов. 3 тип А. сплайсинга: Выбор различных экзонов из одинаковых иРНК. При этом для формирования зрелых РНК могут использоваться различные экзоны, а часть из них не включается в сплайсинг. 39. Модель оперона Жакоба и Моно. Регуляция экспрессии генной активности на примере прокариот. Регуляция по типу репрессии. Регуляциякспрессии генов у прокариот: Оперон — группа согласованных регулируемых структурных генов, кодирующих ферменты. Состав: А несколько структурных генов, кодирующих необходимые для клетки белки с ферментативными или структурными функциями. В группу структурных генов входят гены, кодирующие рРНК и тРНК. Б общая регуляторная область — промотор, оператор и терминатор транскрипции.

Оператор — участок ДНК, примыкающий к структурным генам, включает и выключает их. Промотор — участок ДНК, ктр. либо непосредственно примыкает к оператору, либо перекрывается с ним. В зависимости от взаимодействия оператора с белком — репрессором у бактерий различают негативную и позитивную регуляцию оперонов. 1. Негативно — индуцибильный тип: Такие опероны подвержены отрицательному контролю. Они не транскрибируются, когда оперон связан с репрессором. Индукция происходит, когда индуктор связывается с репрессором, изменяя его так, что он больше не связывается с оператором. ЛАКТОЗНЫЙ ОПЕРОН. 2. Позитивно индуцибильный тип: Положительно контролируемые опероны обычно не транскрибируются. Они становятся активными, когда коактиватор небольшая молекула связывается с белком — апоиндуктором. Приобретая соответствующую конфигурацию, апоиндуктор взаимодействует с ДНК и РНК — полимеразой, способствуя инициации транскрипции.КАТАБОЛИЧЕСКАЯ РЕПРЕССИЯ. 3. Негативно репрессибельный тип: Отрицательно контролируемые рапрессибельные опероны обычно транскрибируются, однако если корепрессор связывается с апорепрессором, то этот комплекс прикрепляется к оперону, приводя к ингибированию транскрипции. Лактозный оперон: Первые открыли Ф.Жакоб и Ж. Моно. Процесс : Короче, есть ген оператор, на нем сидит блокатор, когда приходит в клетку лактоза, она соединяется с блокатором,тот отваливается от оператора, и начинается синтез фермента,который лактозу расщипляет, и когда её не остается,блокатор ничто больше не сдерживает,он садится обратно на оператора и синтез кончается Триптофоновый оперон: Блаблабла бла. Катоболическая репрессия: В основе лежит способность глюкозы уменьшать содержание циклического АМФ цАМФ в клетке. РНК — полимераза лак. оперона не способна инициировать транскрипцию в отсутствие вспомогательных регуляторных белков, называющихся активаторы катаболических геновСАР, а они не активны без цАМФ. При уменьшении цАМФ белок САР оказывается неспособным связываться с контролирующей ДНК областью, что препятствует РНК — полимеразе инициировать транскрипцию. = , эффект глюкозы, вызывающий уменьшение содержания цАМФ, ведет к лишению соответствующих оперонов конролируещего фактора, нужного для их выражения.

40. Особенности регуляции генов у эукариот. Регуляция экспрессии генов у эукариот протекает намногосложнее. Регуляция экспрессии генов осуществляется на уровне клетки и на уровне организма. Гены эукариотических клеток делятся на два основных вида:

первый определяет универсальность клеточных функций второй — детерминирует определяет специализированные клеточные функции. Функции генов первой группы прояв­ляются во всех клетках.

Для осуществления дифференцированных функций специализированные клетки должны экспрессировать определенный набор генов. Хромосомы, гены и опероны эукариотических клеток имеют ряд структурно-функциональных особенностей, что объясняет сложность экспрессии генов. 1. Опероны эукариотических клеток имеют несколько генов — регуляторов, которые могут располагаться в разных хромосомах. 2. Структурные гены, контролирующие синтез ферментов одного биохимического процесса, могут быть сосредоточены в нескольких оперонах, расположенных не только в одной молекуле ДНК, но и в нескольких. 3. Сложная последовательность молекулы ДНК. Имеются информативные и неинформативные участки, уникальные и многократно повторяющиеся информативные последовательности нуклеотидов. 4. Эукариотические гены состоят из экзонов и интронов, причем созревание и-РНК сопровождается вырезанием интронов из соответствующих первичных РНК-транскриптов про-и-РНК, т.е. сплайсингом. 5. Процесс транскрипции генов зависит от состояния хроматина. Локальная компактизация ДНК полностью блокирует синтез РНК. 6. Транскрипция в эукариотических клетках не всегда сопряжена с трансляцией. Синтезированная и-РНК может длительное время сохраняться в виде информосом. Транскрипция и трансляция проис­ходят в разных компартментах. 7. Некоторые гены эукариот имеют непостоянную локализа­цию лабильные гены или транспозоны. 8. Методы молекулярной биологии выявили тормозящее действие белков-гистонов на синтез и-РНК. 9. В процессе развития и дифференцировки органов активность генов зависит от гормонов, циркулирующих в организме и вызывающих специфические реакции в определенных клетках. У млекопитаю­щих важное значение имеет действие половых гормонов. 10. У эукариот на каждом этапе онтогенеза экспрессировано 5-10% генов, остальные должны быть заблокированы. У многоклеточных эукариот один тип клеток может подавать сигнал другому путем секреции гормонов. Классы гормонов: 1. Стероидные.

Образованы из холестерина, легко проникают сквозь клеточную мембрану. При проникновении в клетку, взаимодействуют со специфическими белками цитоплазмы, ктр. служат рецепторами для для гормональных рецепторов. 2. Пептидные гормоны.

Линейные цепочки аминокислот. Закодированы в генах инсулин, соматотропин, пролактин. Не проходят через клеточные мембраны из — за размера, поэтому сигналы передаются с помощью белков на мембране. ТРАНСДУКЦИЯ.

Рис. 4-47. Механизм индукции лактозного оперона. А — в отсутствие индуктора лактозы белок-репрессор связан с оператором. РНК-полимераза не может присоединиться к промотору, транскрипция структурных генов оперона не идёт; Б — в присутствии лактозы белок-репрессор присоединяет её, изменяет свою конформацию и теряет сродство к оператору. РНК-полимераза связывается с промотором и транскрибирует структурные гены: -галактозидазы А, катализирующей гидролиз лактозы до глюкозы и галактозы; галактозидпермеазы В, осуществляющей транспорт лактозы и других галактозидов в клетки; тиогалакто-зидтрансацетилазы С — фермента, способного переносить ацетильную группу ацетил-КоА на тиогалактозу. Функция его в процессе утилизации лактозы пока неясна. Рис. 4-48. Механизм репрессии синтеза ферментов, участвующих в образовании гистидина. А — в отсутствие корепрессора гистидина белок-репрессор не имеет сродства к оператору, РНК-полимераза присоединяется к промотору, и происходит транскрипция 10 структурных генов, кодирующих строение ферментов, участвующих в синтезе гистидина; Б — в присутствии гистидина в среде комплекс белка-репрессора с корепрессором, т.е. Гис, связывается с оператором, препятствует присоединению РНК-полимеразы к промотору и останавливает транскрипцию.

41.Геном человека. Структура генома уникальные гены, умеренно повторяющиеся последовательности, высокоповторяющиеся последовательности. Гены в Х- и У — хромосомах. Геном - это набор генов в ДНК человека.

В большинстве нормальных клеток человека содержится полный набор составляющих геном 46 хромосом: 44 из них не зависят от пола - аутосомные хромосомы, а две — X-хромосома и Y-хромосома — определяют пол XY — у мужчин или ХХ — у женщин. Геном состоит из 3-х с лишним миллиардов нуклеотидов. Теоретически каждая такая буква способна влиять на процесс построения отдельных частей тела и функцию какой-либо клетки. Однако последние исследования компании Celera Genomics показали, что фактически лишь сочетания из тысяч триплетов нуклеотидов оказываются действительно значимыми. До сих пор ученые предполагали наличие у человека до 140 тыс. таких сочетаний генов, но реально у нас 35 тыс. таких генов, хранящих информацию обо всех частях нашего тела и их функции. Уникальные гены — это гены, которые встречаются в клетке два или несколько раз до 10-20. Высоко повторяющиеся последовательности: Высоко повторяющиеся последовательности состоят из участков ДНК длиной 5-500 пар нуклеотидов повторенных от 1 до 10 млн. раз. Доказано, что они не несут генетической информации и транскрипционно неактивны. Такие высоко повторяющиеся последовательности вероятнее всего участвуют в структурной организации хроматина. На этот тип последовательностей приходится примерно 15% общей длины ДНК хромосомы. Умерено повторяющиеся последовательности: Присутствуют в количестве менее чем 1 млн. копий на геном. Они могут иметь различную длину от нескольких пар нуклеотидов до нескольких тысяч пар. Часть этих умеренно повторяющихся последовательностей представляет собой тандемы генов - блоки генов, например, гистонов. Часть представляют собой гены некоторых классов структурных РНК. Умеренно повторяющиеся последовательности активно транскрибируются. Вместе с тем часть умеренно повторяющихся последовательностей выполняют структурную функцию, например, входит в состав участков ДНК, разделяющих отдельные гены — спейсоры. На эти последовательности приходится примерно 10-20% хромосомных ДНК. Диспергированные повторяющиеся последовательности ДНК не организованы в крупные блоки, а рассеяны по геному. Повторы этого типа, называемые умеренно повторяющимися последовательностями, разделяют на два класса: SINE short interspersed elements — короткие и LINE long interspersed elements — длинные диспергированные элементы. Хорошо изученными повторами класса SINE в геноме человека и некоторых приматов являются так называемые Alu-повторы. Хотя LINE-последовательности заключают в себе гены обратных транскриптаз , что является признаком ретротранспозонов мобильных генетических элементов животных, обладающих структурным сходством с геномом ретровирусов , для них характерно отсутствие последовательностей длинных концевых повторов LTR — long terminal repeats, типичных для ретротранспозонов.

В качестве примера LINE-последовательности можно упомянуть LINE-1-повтор , широко распространенный в геноме животных.

Гены в Х — и У — хромосомах. X — хромосома — половая хромосома. У большинства млекопитающих и других организмов с гетерогаметным мужским полом, у самок две X-хромосомы XX, а у самцов — одна X-хромосома и одна Y-хромосома XY. Существуют и организмы, например, утконосы, у которых несколько негомологичных X-хромосом. Хромосомные болезни по X-хромосоме:

-Синдром Клайнфельтера — полисомия по X-хромосоме у мужчины

-Трисомия по Х-хромосоме

-Синдром Шерешевского — Тёрнера — отсутствие или повреждение одной из X-хромосом у женщины

X-связанные заболевания:

-X-связанная эндотелиальная дистрофия роговицы

-Мегалокорнеа

-Болезнь Менкеса

-X-связанный ихтиоз

-Гемофилия

-Дальтонизм

Гены:

DCX — даблкортин

ATP7A

Плечо p: NOX2 — NADPH-оксидаза

STS — стероидная сульфатаза

TIMP1 — тканевый ингибитор металлопротеиназ.

Плечо q: AGTR2 — ангиотензиновый рецептор 2

HEPH — гефестин

LAMP2 — мембранный белок, ассоциированный с лизосомами. Y — хромосома — половая хромосома большинства млекопитающих, в том числе человека. Содержит ген SRY, определяющий мужской пол организма, а также гены, необходимые для нормального формирования сперматозоидов.

Мутации в гене SRY могут привести к формированию женского организма с генотипом XY Синдром Суайра. У человека Y-хромосома состоит из 58 миллионов пар азотистых оснований и несёт приблизительно 2 % ДНК-материала клетки человека. Хромосома содержит 86 генов, которые кодируют 23 белка. Признаки, наследуемые через Y-хромосому, носят название голандрических. Человеческая Y-хромосома не способна рекомбинироваться с X-хромосомой, за исключением небольших псевдоаутосомных участков на теломерах которые составляют около 5 % длины хромосомы. Это реликтовые участки древней гомологии между X- и Y-хромосомами. Основная часть Y-хромосомы, которая не подвержена рекомбинации, называется NRY англ. non-recombining region of the Y chromosome. Эта часть Y-хромосомы позволяет посредством оценки однонуклеотидного полиморфизма определить прямых предков по отцовской линии.

42. Генная инженерия. Биотехнология. Задачи, методы, достижения, перспективы. Метод получения клонированных животных. Генная инженерия — это метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов. Генотип является не просто механическая сумма генов, а сложная, сложившаяся в процессе эволюции организмов система. Генная инженерия позволяет путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим. Перестройка генотипов, при выполнении задач генной инженерии, представляет собой качественные изменения генов не связанные с видимыми в микроскопе изменениями строения хромосом. Изменения генов прежде всего связано с преобразованием химической структуры ДНК. Информация о структуре белка, записанная в виде последовательности нуклеотидов, реализуется в виде последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка. Изменение последовательности нуклеотидов в хромосомной ДНК, выпадение одних и включение других нуклеотидов меняют состав образующихся на ДНК молекулы РНК, а это, в свою очередь, обуславливает новую последовательность аминокислот при синтезе. В результате в клетке начинает синтезироваться новый белок, что приводит к появлению у организма новых свойств. Сущность методов генной инженерии заключается в том, что в генотип организма встраиваются или исключаются из него отдельные гены или группы генов. В результате встраивания в генотип ранее отсутствующего гена можно заставить клетку синтезировать белки, которые ранее она не синтезировала.

Наиболее распространенным методом генной инженерии является метод получения рекомбинантных, т.е. содержащих чужеродный ген, плазмид. Плазмиды представляют собой кольцевые двухцепочные молекулы ДНК, состоящие из нескольких тысяч пар нуклеотидов. Этот процесс состоит из нескольких этапов.

-Рестрикция — разрезание ДНК, например, человека на фрагменты.

-Лигирование — фрагмент с нужным геном включают в плазмиды и сшивают их.

-Трансформация — введение рекомбинантных плазмид в бактериальные клетки.

-Трансформированные бактерии при этом приобретают определенные свойства. Каждая из трансформированных бактерий размножается и образует колонию из многих тысяч потомков — клон.

-Скрининг — отбор среди клонов трансформированных бактерий тех, плазмиды которых несут нужный ген человека.

Весь этот процесс называется клонированием. С помощью клонирования можно получить более миллиона копий любого фрагмента ДНК человека или другого организма. Если клонированный фрагмент кодирует белок, то экспериментально можно изучить механизм, регулирующий транскрипцию этого гена, а также наработать этот белок в нужном количестве. Кроме того, клонированный фрагмент ДНК одного организма можно ввести в клетки другого организма. Овца Долли: Генетическая информация для процесса клонирования была взята из взрослых дифференцированных соматических клеток, а не из половых гамет или стволовых. Самого исходного животного прототипа на момент клонирования уже не существовало. А часть его клеток, необходимая для эксперимента, была своевременно заморожена и хранилась в жидком азоте, чтобы сохранить и передать генетический материал.

43. Фенотипическая (модификационная) изменчивость. Норма реакции генетически детерминированных признаков. Фенокопии. Адаптивный характер модификации. Роль пенентрантности и экспрессивности в фенотипическом проявлении генетической информации.

Изменчивость — общее свойство организмов приобретать новые признаки в процессе онтогенеза.

Ненаследственная, или модификационная, и наследственная мутационная и комбинативная изменчивость. Примеры ненаследственной изменчивости: увеличение массы человека при обильном питании и малоподвижном образе жизни, появление загара; примеры наследственной изменчивости: белая прядь волос у человека, цветок сирени с пятью лепестками.

Фенотип — совокупность внешних и внутренних признаков, процессов жизнедеятельности организма.

Генотип — совокупность генов в организме.

Причины модификационной изменчивости — воздействие факторов среды. Модификационная изменчивость — изменение фенотипа, не связанное с изменениями генов и генотипа. Особенности модификационной изменчивости — не передается по наследству, так как не затрагивает гены и генотип, имеет массовый характер проявляется одинаково у всех особей вида, обратима — изменение исчезает, если вызвавший его фактор прекращает действовать.

Например, у всех растений пшеницы при внесении удобрений улучшается рост и увеличивается масса; при занятиях спортом масса мышц у человека увеличивается, а с их прекращением уменьшается.

Норма реакции — пределы модификационной изменчивости признака. Степень изменчивости признаков. Широкая норма реакции: большие изменения признаков, например, надоев молока у коров, коз, массы животных. Узкая норма реакции — небольшие изменения признаков, например, жирности молока, окраски шерсти.

Адаптивный характер модификационной изменчивости — приспособительная реакция организмов на изменения условий среды.

Фенокопия — это ненаследственные изменение фенотипа организма, вызванное факторами внешней среды и копирующее мутации у этого организма. Причиной фенокопии служит нарушение обычного хода индивидуального развития без изменения генотипа.

Закономерности модификационной изменчивости: ее проявление у большого числа особей. Наиболее часто встречаются особи со средним проявлением признака, реже — с крайними пределами максимальные или минимальные величины. Например, в колосе пшеницы от 14 до 20 колосков. Чаще встречаются колосья с 16-18 колосками, реже с 14 и 20. Причина: одни условия среды оказывают благоприятное воздействие на развитие признака, а другие — неблагоприятное. В целом же действие условий усредняется: чем разнообразнее условия среды, тем шире модификационная изменчивость признаков.

Роль пенентрантности и экспрессивности в фенотипическом проявлении генетической информации: Фенотипическое проявление информации, заключенной в генотипе, характеризуется показателями пенетрантности и экспрессивности.

Пенетрантностъ отражает частоту фенотипического проявления имеющейся в генотипе информации. Она соответствует проценту особей, у которых доминантный аллель гена проявился в признак, по отношению ко всем носителям этого аллеля.

Неполная пенетрантность доминантного аллеля гена может быть обусловлена системой генотипа, в которой функционирует данный аллель и которая является своеобразной средой для него. Взаимодействие неаллельных генов в процессе формирования признака может привести при определенном сочетании их аллелей к непроявлению доминантного аллеля одного из них.

Экспрессивность также является показателем, характеризующим фенотипическое проявление наследственной информации. Она характеризует степень выраженности признака и, с одной стороны, зависит от дозы соответствующего аллеля гена при моногенном наследовании или от суммарной дозы доминантных аллелей генов при полигенном наследовании, а с другой — от факторов среды. Примером служит интенсивность красной окраски цветков ночной красавицы, убывающая в ряду генотипов АА, Аа, аа, или интенсивность пигментации кожи у человека, увеличивающаяся при возрастании числа доминантных аллелей в системе полигенов от 0 до 8. Влияние средовых факторов на экспрессивность признака демонстрируется усилением степени пигментации кожи у человека при ультрафиолетовом облучении, когда появляется загар, или увеличением густоты шерсти у некоторых животных в зависимости от изменения температурного режима в разные сезоны года.

44. Генотипическая изменчивость. Комбинативная изменчивость. Механизмы комбинативной изменчивости. Значение. Систематика комбинативной изменчивости в обеспечении генотипического разнообразия людей. Генотипическая изменчивость — изменения, произошедшие в структуре генотипа и передаваемые по наследству.

Обусловлена:

-Рекомбинацией генов комбинативная изменчивость.

-Различными типами мутации мутационная изменчивость.

Комбинативная изменчивость. Комбинативная изменчивость заключается в перегруппировке генов в процессе полового размножения. Таким образом, источником комбинативной изменчивости служит скрещивание. Отдельные особи любой популяции всегда отличаются друг от друга по генотипу. В результате свободного скрещивания возникают новые комбинации генов. Эти новые комбинации сами по себе не приводят к образованию новых популяций или тем более подвидов, но они являются необходимым материалом для отбора и эволюционных изменений. Разнообразные сочетания генов в генотипе возникают на различных этапах процесса размножения:

-при перекресте хромосом кроссинговере в профазе первого деления мейоза, когда гомологичные хромосомы могут обмениваться аллельными генами;

-при случайном расхождении гомологичных хромосом в анафазе первого деления мейоза,

-во время случайного расхождения хроматид в анафазе второго деления мейоза.

Кроме того, огромное количество комбинаций генов возникает при оплодотворении, то есть при слиянии половых клеток. Все эти изменения в геноме хоть и не изменяют самих генов, но создают гигантское множество разнообразных генотипов, являющееся мощной основой для эволюционного процесса. Механизмы комбинативной изменчивости:

-Независимое расхождение хромосом в анафазу І мейоза.

-Кроссинговер

-Случайное слияние гамет

-Случайный подбор родительских пар

45. Генотипическая изменчивость. Мутации. Классификация и их биологическая роль. Факторы мутагенеза примеры. Примеры. Генотипическая изменчивость — изменения, произошедшие в структуре генотипа и передаваемые по наследству.

Обусловлена:

-. Рекомбинацией генов комбинативная изменчивость.

-. Различными типами мутации мутационная изменчивость.

Мутации.

Термин предложен в 1901году Гуго де Фризом.

Мутации — это стабильные изменения наследственного материала, приводящие к изменению фенотипа.

Классификация:

-Спонтанные.

-Индуцированные — в результате искусственного мутагенеза.

-По месту мутации:

*Генеративные — в клетках полового зачатка, половых клетках и передаются по наследству.

*Соматические — возникают в клетках организма и не передаются по наследству.

-По степени жизнеспособности и плодовитости:

*Летальные — зародыш гибнет на ранних стадиях развития.

*Полулетальные — ведут к понижению жизнеспособности, как правило не доживают до репродуктивного возраста.

*Условно летальные — могут в одних условиях не проявляться, а в других — летальный исход.

*Стерильные — влияют на плодовитость, вплоть до бесплодия.

*Нейтральные — наиболее распространенные.

-По локализации измененного генетического материала:

*Ядерные хромосомные

*Цитоплазматические митохондриальные, пластидные

-По характеру изменения уровня организации генетического материала:

*Генные — изменяют структуру определенного гена и появляются его аллели

*Хромосомные — нарушают существующие группы сцепления генов в той или иной хромосоме, = возникают новые группы сцепления.

*Геномные — приводят к добавлению или утрате одной или нискольких хромосом или полного гаплоидного набора хромосом.

Мутации имеют ряд свойств.

-Мутации возникают внезапно, и мутировать может любая часть генотипа.

-Мутации чаще бывают рецессивными и реже — доминантными.

-Мутации могут быть вредными, нейтральными и полезными для организма.

-Мутации передаются из поколения в поколение.

-Мутации могут происходить под влиянием как внешних, так и внутренних воздействий. Роль мутаций: Мутации являются материалом для естественного отбора. Если мутация затрагивает молчащие участки ДНК, либо приводит к замене одного элемента генетического кода на синонимичный, то она обычно никак не проявляется в фенотипе. Однако методами генного анализа такие мутации можно обнаружить. Поскольку чаще всего мутации происходят в результате естественных причин, то в предположении, что основные свойства внешней среды не менялись, получается, что частота мутаций должна быть примерно постоянной. Этот факт можно использовать для исследования филогении — изучения происхождения и родственных связей различных таксонов, в том числе и человека. Таким образом, мутации в молчащих генах служат для исследователей своеобразными молекулярными часами. Теория молекулярных часов исходит также из того, что большинство мутаций нейтральны, и скорость их накопления в данном гене не зависит или слабо зависит от действия естественного отбора и потому остается постоянной в течение длительного времени. Для разных генов эта скорость, тем не

менее, будет различаться.

Исследование мутаций в митохондриальной ДНК и в Y-хромосомах широко используется в эволюционной биологии для изучения происхождения рас и народностей, реконструкции биологического развития человечества.

Факторы мутагенеза: Мутагенез — процесс возникновения наследственных изменений — мутаций, появляющихся естественно спонтанно или вызываемых индуцируемых различными физическими или химическими факторами — мутагенами.

Физические мутагены:

-ионизирующее излучение

-радиоактивный распад

-ультрафиолетовое излучение

-моделированное радиоизлучение и электромагнитные поля

-чрезмерно высокая или низкая температура.

Химические мутагены:

-окислители и восстановители нитраты, нитриты, активные формы кислорода

-алкилирующие агенты например, иодацетамид

-пестициды например гербициды, фунгициды

-некоторые пищевые добавки например, ароматические углеводороды, цикламаты

-продукты переработки нефти

-органические растворители

-лекарственные препараты например, цитостатики, препараты ртути, иммунодепрессанты. К химическим мутагенам условно можно отнести и ряд вирусов мутагенным фактором вирусов являются их нуклеиновые кислоты — ДНК или РНК. Биологические мутагены: специфические последовательности ДНК — транспозоны

-некоторые вирусы вирус кори, краснухи, гриппа

-продукты обмена веществ продукты окисления липидов

-антигены некоторых микроорганизмов.

Примеры.

Генные мутации – изменение строения одного гена. Это изменение в последовательности нуклеотидов: выпадение, вставка, замена и т.п. Например, замена А на Т. Причины – нарушения при удвоении (репликации) ДНК. Примеры: серповидноклеточная анемия, фенилкетонурия.

Хромосомные мутации – изменение строения хромосом: выпадение участка, удвоение участка, поворот участка на 180 градусов, перенос участка на другую (негомологичную) хромосому и т.п. Причины – нарушения при кроссинговере. Пример: синдром кошачьего крика.

Геномные мутации – изменение количества хромосом. Причины – нарушения при расхождении хромосом.

-Полиплоидия – кратные изменения (в несколько раз, например, 12 → 24). У животных не встречается, у растений приводит к увеличению размера.

-Анеуплоидия – изменения на одну-две хромосомы. Например, одна лишняя двадцать первая хромосома приводит к синдрому Дауна (при этом общее количество хромосом – 47).

Цитоплазматические мутации – изменения в ДНК митохондрий и пластид. Передаются только по женской линии, т.к. митохондрии и пластиды из сперматозоидов в зиготу не попадают. Пример у растений – пестролистность.

Соматические – мутации в соматических клетках (клетках тела; могут быть четырех вышеназванных видов). При половом размножении по наследству не передаются. Передаются при вегетативном размножении у растений, при почковании и фрагментации у кишечнополостных (у гидры).

46. Геномные мутации. Классификация. Механизм возникновения. Наследственные заболевания человека, вызванные геномными мутациями. Геномные мутации — это мутации, которые приводят к добавлению либо утрате одной, нескольких или полного гаплоидного набора хромосом . Разные виды геномных мутаций называют гетероплоидией и полиплоидией. Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом.

Классификация:

1.-Гаплоидия — уменьшение числа хромосом вдвое. Гаплоидный набор хромосом содержится в норме только в половых клетках. Естественная гаплоидия встречается у низших грибов, бактерий, одноклеточных водорослей. У некоторых видов членистоногих гаплоидными являются самцы. Развитие которых идет из неоплодотворенных яйцеклеток. Гаплоидные организмы мельче, у них проявляются рецессивные гены, они бесплодны.

-Полиплоидия — увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору в клетке. Сейчас это овес, пшеница, рис, свекла, картофель и т.д. среди животных — у гермафродитов: земляные черви, у некоторых насекомых, ракообразных, рыб.

-Может возникнуть в результате:

-Нарушения расхождения хромосом при митозе.

-Слияния клеток соматических тканей либо их ядер.

-Нарушений мейоза, приводящих к образованию гамет с нередуцированным числом хромосом.

2.Анеуплоидия — изменение числа хромосом в клетках организма за счет потери (моносомия) или добавления (полисомия) отдельных хромосом. -Механизм анеуплоидии связан с нарушением расхождения хромосом при мейозе.

-Механизм возникновения геномных мутаций связан с патологией нарушения нормального расхождения хромосом в мейозе анафаза- и анафаза-II, в результате чего образуются аномальные гаметы по количеству хромосом, после оплодотворения которых возникают гетероплоидные зиготы.

Болезни:

-Синдром трисомии по Х — хромосоме ХХХ.

-Синдром Клайнтфельтера.

-Синдром Шершевского — Тернера.

-Синдром Дауна трисомия по 21-хромосоме.

-Синдром Патау трисомия по 13-хромосоме.

-Синдром Эдвардса трисомия по 18-хромосоме.

47. Хромосомные мутации: аберрации, полиплоидия, гетероплоидия, механизм их возникновения. Классификация. Воздействия на организм. Заболевания. Хромосомные мутации. В основе изменения структуры хромосомы лежит ее нарушение целостности.

1.Разрывы хромосом происходят в результате кроссинговера.

-Делеция — это утрата хромосомой некоторого участка, который затем обычно уничтожается: А. Б. В. Г. Д. Е — А. Б. В. Г. Д. В гомозиготном состоянии делеции обычно легальны, поскольку утрачивается довольно большой объем генетической информации.

-Дупликация — удвоение участка хромосомы. А. Б. В. Г. Д — А. Б. В. Б. В. Г. Д Эти мутации часто возникают вследствие нарушения обмена участков между гомологичными хромосомами при конъюгации. Дупликации не обязательно наносят вред организму. В ряде случаев они позволяют увеличить набор генов, повышая генетическое богатство популяции.

-Транслокация — перемещение отдельных участков в группе сцепления.

2.Разрывы хромосом возникают под влияние различных факторов, главным образом физических излучения, нектр. химических соединений, вирусов.

3.Нарушение целостности хромосом может сопровождаться поворотом ее участка,находящегося между двумя разрывами, на 1800 инверсия.

Инверсия — поворот отдельного фрагмента хромосомы на 180°; при этом число генов в хромосоме остается прежним, а изменяется лишь их последовательность. Несмотря на кажущуюся безобидность такого преобразования, оно может являться причиной нарушения процесса конъюгации образование бивалента во время мейоза, действуя как ингибитор кроссинговера, а в некоторых случаях приводя к формированию нежизнеспособных гамет. А. Б. В. Г. Д. Е — А. Б. Д. Г. В. Е. Абберации

При хромосомных аберрациях происходят внутри хромосомные перестройки:

-теряется участок хромосомы;

-или удваивается участок хромосомы ДНК-дупликация;

-или переносится участок хромосомы с одного на другое место;

-или сливаются участки разных негомологичных хромосом или целые хромосомы.Полиплоидия — наследственное изменение, связанное с кратным увеличением основного числа хромосом в клетках организма. Полиплодия широко распространена у растений. Обычно у -полиплоидных растений более крупные размеры, повышенное содержание ряда веществ, лучшая устойчивость к неблагоприятным условиям внешней среды и т.п. Различают два типа полиплоидов: аутополиплоиды и аллополиплоиды. Гетероплоидия — от гетеро… и греч. -ploos, здесь — кратный и eidos — вид, изменение генома набора хромосом, связанное с добавлением к набору одной или более хромосом или с их утратой; то же, что анеуплоидия.

Заболевания: Болезни, обусловленные нарушением числа аутосом неполовых хромосом

-синдром Дауна — трисомия по 21 хромосоме, к признакам относятся: слабоумие, задержка роста, характерная внешность, изменения дерматоглифики

-синдром Патау — трисомия по 13 хромосоме, характеризуется множественными пороками развития, идиотией, часто — полидактилия, нарушения строения половых органов, глухота; практически все больные не доживают до одного года

-синдром Эдвардса — трисомия по 18 хромосоме, нижняя челюсть и ротовое отверстие маленькие, глазные щели узкие и короткие, ушные раковины деформированы; 60% детей умирают в возрасте до 3-х месяцев, до года доживают лишь 10%, основной причиной ---служит остановка дыхания и нарушение работы сердца.

Болезни, связанные с нарушением числа половых хромосом

-Синдром Шерешевского — Тёрнера — отсутствие одной Х-хромосомы у женщин 45 ХО вследствие нарушения расхождения половых хромосом; к признакам относится низкорослость, половой инфантилизм и бесплодие, различные соматические нарушения микрогнатия, короткая шея и др.

-полисомия по Х-хромосоме — включает трисомию кариотии 47, XXX, тетрасомию 48, ХХХХ, пентасомию 49, ХХХХХ, отмечается незначительное снижение интеллекта, повышенная вероятность развития психозов и шизофрении с неблагоприятным типом течения

-полисомия по Y-хромосоме — как и полисомия по X-хромосоме, включает трисомию кариотии 47, XYY, тетрасомию 48, ХYYY, пентасомию 49, ХYYYY, клинические проявления также схожи с полисомией X-хромосомы

-Синдром Клайнфельтера — полисомия по X- и Y-хромосомам у мальчиков 47, XXY; 48, XXYY и др., признаки: евнухоидный тип сложения, гинекомастия, слабый рост волос на лице, в подмышечных впадинах и на лобке, половой инфантилизм, бесплодие; умственное развитие отстает, однако иногда интеллект нормальный.

Болезни, причиной которых является полиплоидия

-Триплоидии

-Тетраплоидии и т. д. Причина — нарушение процесса мейоза вследствие мутации, в результате чего дочерняя половая клетка получает вместо гаплоидного 23 диплоидный 46 набор хромосом, то есть 69 хромосом у мужчин кариотип 69, XYY, у женщин — 69, XXX; почти всегда летальны до рождения.

48. Генные мутации. Классификация. Заболевания. Антимутационные барьеры и механизмы. Генные точечные мутации — это изменения числа и/или последовательности нуклеотидов в структуре ДНК: вставки, выпадения, перемещения, замещения нуклеотидов в пределах отдельных генов, приводящие к изменению количества или качества соответствующих белковых продуктов.

Классификация:

1.Мутации, ведущие к изменению структуры гена:

-Замена одних оснований другими в смысловой части экзона дает 20% всех спонтанных мутаций. Происходит во время репликации ДНК.

-Изменение количества нуклеотидных пар, входящих в состав гена делеция, дупликация, ведет к сдвигу рамки считывания.

-Изменение порядка нуклеотидных последовательностей в пределах гена инверсия на 180 ведет к сдвигу рамки считывания.

-Точечные замены нуклеотидов на границе экзонинтрон могут быть причиной сплайсинговой мутации.

-Динамические мутации — нарастание триплетных поворотов в кодирующих и некодирующих участках гена.

2.Мутации, вызванные заменой азотистых оснований:

-Простые замены — транзиции.

-Перекрестные замены — трансверсии .

3.Мутации со сдвигом рамки считывания:

-Рамка считывания — это нуклеотидная последовательность, ктр. начинается с инициирующего кодона, структурного гена.

-Мутация со сдвигом рамки считывания — тип мутации в последовательности ДНК, для которого характерна вставка или делеция нуклеотидов, в количестве не кратном трем. В результате происходит сдвиг рамки считывания при транскрипции мРНК.

Следует различать мутацию сдвига рамки считывания, в которой происходит вставка или делеция нуклеотида, от однонуклеотидного полиморфизма, в котором происходит замена одного нуклеотида на другой. Механизм действия: В связи с триплетным характером генетического кода, вставка или делеция числа нуклеотидов, не кратных трем, приводит к сильному искажению информации в транскрибируемой мРНК. Также в результате может появиться стоп-кодон, что приводит к преждевременной терминации синтеза протеина. Также может произойти и обратная ситуация, когда измененный стоп-кодон начинает кодировать какую-либо аминокислоту. Это приводит к аномальному удлинению полипептидной цепи. Когда делеция и вставка кодонов происходят друг за другом последовательно в одной и той же точке цепи кодонов в ДНК, это может привести к синтезу белка нужной длины, но с другой аминокислотой в измененном фрагменте. Это мутация — однонуклеотидный полиморфизм.

Заболевания:

-Серповидно — клеточная анемия.

-Муковисцедоз.

-Фенилкенотурия.

Антимутационные барьеры и механизмы: Важное значение для ограничения неблагоприятных последствий генных мутаций имеют естественные антимутационные барьеры. Одним из них является парность хромосом в диплоидных наборах хромосом эукариот, которая препятствует проявлению рецессивных мутаций у гетерозиготных особей. Главным антимутационным барьером рассматривается выработавшая в процессе эволюции способность к репарации наследственного материала. Её сущность — в устранении из наследственного материала клетки изменённого участка.

Различают 3 системы репарации генетического материала:

-Эксцизионная репарация репарация путём вырезания: Механизм эксцизионной репарации заключается в ферментативном разрушении изменённого участка молекулы ДНК с последующим восстановлением на этом отрезке нормальной последовательности нуклеотидов.

Такой механизм включает следующие этапы:

-разрыв спирали ДНК у места повреждения при участии эндонуклеаз

-удаление поврежденного участка с запасом в обе стороны с помощью эндонуклеаз;

-синтез при участии ДНК-полимеразы на месте дефекта нормального участка ДНК;

-сшивание последнего с образовавав-шимися концами спирали ДНК при помощи фермента ДНК-лигазы восстановление непрерывности ДНК.

-Фоторепарация — заключается в расщеплении ферментом дезоксирибо-пиримидинфотолиазой, активируемым видимым светом, циклобутановых димеров, возникающих в ДНК под действием ультрафиолетового излучения.

-Пострепликативная репарация — включается тогда, когда эксцизионная репарация не справляется с устранением всех повреждений, возникших в ДНК до её репликации. При репликации во второй спирали ДНК возникают бреши — однонитевые пробелы, соответствующие изменённым нуклеотидам первой спирали. Бреши заполняются участками цепи с нормальной последовательностью нуклеотидов уже в ходе пострешгикативной репарации при участии ДНК-полимеразы.

49. Методы изучения генетики человека. Генеалогический метод. Родословные при некоторых типах наследования. Значение для медицины. Наследственность, присущее всем организмам свойство повторять в ряду поколений одинаковые признаки и особенности развития; обусловлено передачей в процессе размножения от одного поколения к другому материальных структур клетки, содержащих программы развития из них новых особей. Тем самым Н. обеспечивает преемственность морфологической, физиологической и биохимической организации живых существ, характера их индивидуального развития, или онтогенеза.

Цель изучения наследственности человека — выявление генетических основ заболеваний, поведения, способностей, таланта. Результаты генетических исследований: установлена природа ряда заболеваний наличие лишней хромосомы у людей с синдромом Дауна, замена одной аминокислоты на другую в молекуле белка у больных серповидно-клеточной анемии; обусловленность доминантными генами карликовости, близорукости.

Методы изучения генетики человека: 1. Генеалогический метод изучения наследственности человека — изучение родословной семьи с целью выявления особенностей наследования признака в ряду поколений. Выявлено: доминантный и рецессивный характер ряда признаков, генетическая обусловленность развития музыкальных и других способностей, наследственный характер заболеваний диабетом, шизофренией, предрасположенности к туберкулезу. 2. Близнецовый. 3. Цитогенетический. 4. Популяционно — статистический. 5. Метод генетики соматических клеток. 6. Биохимический. 7. Метод дерматоглифики. 8. Молекулярно — генетический. 9. Методы пренатальной диагностики.

Путем генеалогического метода исследования выявляется тип наследования признака. Может быть использован не только в диагностических целях, он позволяет прогнозировать вероятность проявления признака в потомстве и имеет большое значение в предупреждении наследственных болезней.

Составление родословной

Сбор сведений о семье начинается с человека, называемого пробандом. Обычно это больной с изучаемым забо­леванием. Дети одной родительской пары называются сибсами (братья-сес­тры). В большинстве случаев родо­словная собирается по одному или не­скольким признакам. Родословная мо­жет быть полной или ограниченной. Чем больше поколений прослежено в родословной, тем она полнее и тем вы­ше шансы на получение полностью до­стоверных сведений.

Сбор генетической информации проводится путем опроса, анкетирова­ния, личного обследования семьи. Оп­рос начинается обычно с родственни­ков по материнской линии: бабушки и дедушки по материнской линии, с ука­занием внуков, детей каждого ребенка бабушки и дедушки. В родословную вносят сведения о выкидышах, абор­тах, мертворожденных, бесплодных браках и др.

При составлении родословной ве­дется краткая запись данных о каждом члене рода с указанием его родства по отношению к пробанду. Обычно ука­зываются: фамилия, имя и отчество, дата рождения и смерти, возраст, наци­ональность, место жительства семьи, профессия, наличие хронических забо­леваний в семье, причину смерти умерших и др.

При составлении родословных применяют стандартные обозначения. Персона (индивидуум), с которого начинается исследование, называется пробандом (если родословная составляется таким образом, что от пробанда спускаются к его потомству, то ее называют генеалогическим древом). Потомок брачной пары называется сиблингом, родные братья и сестры – сибсами, кузены – двоюродными сибсами и т.д. Потомки, у которых имеется общая мать (но разные отцы), называются единоутробными, а потомки, у которых имеется общий отец (но разные матери) – единокровными; если же в семье имеются дети от разных браков, причем, у них нет общих предков (например, ребенок от первого брака матери и ребенок от первого брака отца), то их называютсводными.

Каждый член родословной имеет свой шифр, состоящий из римской цифры и арабской, обозначающих соответственно номер поколения и номер индивидуума при нумерации поколений последовательно слева направо. При родословной должна быть легенда, т. е. пояснение к принятым обозначениям. Фрагменты, родословных, иллюстрирующих наследование доминантных и рецессивных признаков, а также редких признаков приведены ниже (рис. 2, 3).

При близкородственных браках высока вероятность К обнаружения у супругов одного и того же неблагоприятного аллеля или хромосомной аберрации (рис. 4):

Приведем значения К [X–Y] для некоторых пар родственников при моногамии:

-К [родители–потомки]=К [сибсы]=1/2;

-К [дед–внук]=К [дядя–племянник]=1/4;

-К [двоюродные сибсы]= К [прадед–правнук]=1/8;

-К [троюродные сибсы]=1/32;

-К [четвероюродные сибсы]=1/128. Обычно столь дальние родственники в составе одной семьи не рассматриваются.

После сбора сведений составляют графическое изображение родослов­ной, используя систему условных обо­значений (рис. 2.1).

Выполняя эту работу, важно соблю­дать следующие правила:

-Составление родословной начи­нают с пробанда. Братья и сестры рас­полагаются в порядке рождения слева направо, начиная со старшего.

-Все члены родословной распола­гаются строго по поколениям в один ряд.

-Поколения обозначаются римски­ми цифрами слева от родословной сверху вниз.

-Арабскими цифрами нумеруется потомство одного поколения (один ряд) слева направо.

-В связи с тем, что некоторые бо­лезни проявляются в разные периоды жизни, указывается возраст членов се­мьи.

-Отмечаются лично обследован­ные члены родословной.

Графическое изображение родо­словной может быть вертикально-го­ризонтальным или расположенным по кругу (в случае обширных дан­ных). Схема родословной сопровож­дается описанием обозначений под рисунком, которое называется леген­дой.

Генетический анализ родословной

Задача генетического анализа — ус­тановление наследственного характера заболевания и типа наследования, вы­явление гетерозиготных носителей мутантного гена, а так же прогнозирование рождения больных детей в семьях с наследственной патологией.

Анализ родословной включает сле­дующие этапы:

1.Установление, явля­ется ли данный признак или заболева­ние единичным в семье или имеется несколько случаев (семейный харак­тер). Если признак встречается не­сколько раз в разных поколениях, то можно предполагать, что этот при­знак имеет наследственную природу.

2.Определение типа наследования признака. Для этого анализируют ро­дословную, учитывая следующие мо­менты:

-встречается ли изучаемый при­знак во всех поколениях и многие ли члены родословной обладают им;

-одинакова ли его частота у лиц обоих полов и у лиц какого пола он встречается чаще;

-лицам какого пола передается признак от больного отца и больной матери;

-есть ли в родословной семьи, в ко­торых у обоих здоровых родителей рождались больные дети, или у обоих больных родителей рождались здоро­вые дети;

-какая часть потомства имеет на­следуемый признак в семьях, где болен один из родителей.

В зависимости от типа наследова­ния общая картина родословной вы­глядит по-разному

50. Близнецовый метод. Значение для медицины. Моно — и дизиготные близнецы. Конкордантность. Дискордантность. Позволяет оценить роль наследственности и среды в развитии признака. Это метод изучения генетических закономерностей на близнецах. Впер­вые он был предложен Ф. Гальтоном в 1875 г. Близнецовый метод дает воз­можность определить вклад генетиче­ских (наследственных) и средовых факторов (климат, питание, обучение, воспитание и др.) в развитии конкрет­ных признаков или заболеваний у че­ловека.

При использовании близнецового метода проводится сравнение :

-монозиготных (однояйцевых) близнецов — МБ с дизиготными (раз­нояйцевыми) близнецами — ДБ;

-партнеров в монозиготных парах между собой;

-данных анализа близнецовой вы­борки с общей популяцией.

Монозиготные близнецы образуют­ся из одной зиготы, разделившейся на стадии дробления на две (или более) части. С генетической точки зрения они идентичны, т.е. обладают одинако­выми генотипами. Монозиготные близнецы всегда одного пола.

Особую группу среди МБ составля­ют необычные типы близнецов: двух­головые (как правило нежизнеспособ­ные), каспофаги ("сиамские близне­цы"). Наиболее известный случай — родившиеся в 1811 г. в Сиаме (ныне Таиланд) сиамские близнецы — Чанг и Энг. Они прожили 63 года, были же­наты на сестрах-близнецах. Чанг про­извел на свет 10, а Энг — 12 детей. Ког­да от бронхита умер Чанг, спустя 2 ча­са умер и Энг (рис. 2.8) Их связывала тканевая перемычка шириной около 10 см от грудины до пупка. Позднее было установлено, что соединявшая их перемычка содержала печеночную ткань, связывающую две печени. Лю­бая хирургическая попытка разделить братьев вряд ли в то время была бы ус­пешной. В настоящее время разъеди­няют и более сложные связи между близнецами.

Дизиготные близнецы развиваются в том случае, если одновременно две яйцеклетки оплодотворены двумя сперматозоидами. Естественно, дизи­готные близнецы имеют различные ге­нотипы. Они сходны между собой не более, чем братья и сестры, т.к. имеют около 50 % идентичных генов. Общая частота рождения близнецов составля­ет примерно 1 %, из них около 1/3 при­ходится на монозиготных близнецов. Известно, что число рождений монози­готных близнецов сходно в разных по­пуляциях, в то время как для дизиготных эта цифра существенно различает­ся. Например, в США дизиготные близнецы рождаются чаще среди не­гров, чем белых. В Европе частота появ­ления дизиготных близнецов составля­ет 8 на 1000 рождений. Однако в от­дельных популяциях их бывает больше. Самая низкая частота рождения близ­нецов присуща монголоидным популя­циям, особенно в Японии. Отмечается, что частота врожденных уродств у близнецов, как правило, вы­ше, чем у одиночно рожденных.

Полагают, что многоплодие генети­чески обусловлено. Однако это спра­ведливо лишь для дизиготных близ­нецов. Факторы, влияющие на часто­ту рождения близнецов, в настоящее время мало изучены. Есть данные, по­казывающие, что вероятность рожде­ния дизиготных близнецов повыша­ется с увеличением возраста матери, а так же порядкового номера рождения. Влияние возраста матери объясняет­ся, вероятно, повышением уровня гонадотропина, что приводит к учаще­нию полиовуляции. Имеются также данные о снижении частоты рожде­ния близнецов почти во всех индуст­риальных странах.

Близнецовый метод включает в себя диагностику зиготности близнецов. В настоящее время используются следу­ющие методы для ее установления.

-Полисимптомный метод. Он за­ключается в сравнении пары близне­цов по внешним признакам (форма бровей, носа, губ, ушных раковин, цвет волос, глаз и.т.п.). Несмотря на оче­видное удобство, это метод до извест-ной степени субъективный и может да­вать ошибки.

-Иммуногенетический метод. Более сложный, он основывается на анализе групп крови, белков сыворотки крови, лейкоцитарных антигенов, чувстви­тельности к фенилтиокарбамиду и др. Если у обоих близнецов по этим при­знакам различий нет, их считают моно­зиготными.

-Достоверным критерием зиготнос­ти близнецов является приживляемость кусочков кожи. Установлено, что у ди­зиготных близнецов такая пересадка всегда заканчивается отторжением, в то время как у монозиготных пар отмеча­ется высокая приживляемость транс­плантантов.

-Метод дерматоглифики заключает­ся в изучении папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. Эти признаки строго индивидуальны и не изменяются в течение всей жизни человека. Не слу­чайно, что эти показатели используются в криминалистике и в судебной медици­не для опознания личности и установ­ления отцовства. Сходство показателей у монозиготных близнецов значительно выше, чем у ди­зиготных.

-Близнецовый метод включает так­же сопоставление групп моно- и дизи­готных близнецов по изучаемому при­знаку.

Если какой-либо признак встречает­ся у обоих близнецов одной пары, то она называется конкордантной, если же у одного из них, то пара близнецов назы­вается дискордантной

(конкордантность — степень сходства, дискордантность — степень различия).

Сравнение парной конкордантности у моно- и дизиготных близнецов дает ответ о соотносительной роли наследст­венности и среды в развитии того или иного признака или болезни. При этом исходят из предположения о том, что степень конкордантности достоверно выше у монозиготных, чем у дизигот­ных близнецов, если наследственные факторы имеют доминирующую роль в развитии признака.

Если значение коэффициента кон­кордантности примерно близко у моно­зиготных и дизиготных близнецов, счи­тают, что развитие признака определя­ется главным образом негенетическими факторами, т.е. условиями среды.

Если в развитии изучаемого призна­ка участвуют как генетические, так и не­генетические факторы, то у монозигот­ных близнецов наблюдаются опреде­ленные внутрипарные различия. При этом различия между моно- и дизиготными близнецами по степени конкор­дантности будут уменьшаться. В этом случае считают, что к развитию призна­ка имеется наследственная предраспо­ложенность.

С помощью близнецового метода было выявлено значение генотипа и среды в патогенезе многих инфекци­онных болезней. Так, при заболева­нии корью и коклюшем ведущее зна­чение имеют инфекционные факто­ры, а при туберкулезной инфекции — существенное влияние оказывает ге­нотип. Исследования, проводимые на близнецах, помогут ответить на такие вопросы как: влияние наследствен­ных и средовых факторов на продол­жительность жизни человека, разви­тие одаренности, чувствительность к лекарственным препаратам и др.