79)Репарационные системы(понятие,пример)

Два типа нарушений структуры ДНК приводят к мутациям. Это, во-первых, включение нормальных нуклеотидов в аномальное окружение из последовательностей нуклеотидов, приводящих к образованию неправильно спаренных оснований и петель разных размеров. Во-вторых, появление повреждений ДНК в виде аномальных нуклеотидов в правильных последовательностях ДНК. В этом случае речь идет о различных химических модификациях нуклеотидов, включая их разрушение и образование поперечных сшивок. Повреждения ДНК могут приводить к задержке и блокированию репликации и транскрипции.

При исследовании механизмов репарации ДНК важные результаты были получены на клетках, облученных УФ-светом с длинами волн 240-280 нм. УФ-облучение клеток часто сопровождается их гибелью, образованием мутаций и злокачественной трансформацией. Среди первичных повреждений наиболее часто встречаются биспиримидиновые фотопродукты: пиримидиновые димеры циклобутанового типа, соединенные связью 6-4 ( рис. I.56 ). Как про-, так и эукариоты имеют несколько ферментных систем, которые разделяют пиримидиновые димеры или восстанавливают исходную структуру азотистых оснований. К таким репаративным системам относится, прежде всего, система эксцизионной репарации ДНК (NER) , осуществляющая вырезание поврежденных нуклеотидов ( NER - nucleotide excision repair ) или азотистых оснований ( BER - base excision repair ). Система ферментативной фотореактивации ДНК ( PHR - photoreactivation ), основным компонентом которой является ДНК- фотолиаза, разделяет пиримидиновые димеры, превращая их в нормальные пиримидиновые основания. Кроме того, поврежденные УФ- светом молекулы ДНК могут репарироваться с участием систем рекомбинации и в процессе пострепликативного синтеза ДНК. Действие систем репарации поврежденной ДНК распространяется не только на фотопродукты, но и на другие модифицированные основания, образующиеся под действием химических мутагенов. Отдельно следует упомянуть систему, распознающую неправильно спаренные основания в двойной спирали ДНК, возникающие в результате ошибок репликации.

80)Цитологический метод диагностики хромосомных нарушений у человека

основан на микроскопическом изуче­нии хромосом в клетках человека. Современный этап в применении цитогенетического метода связан с методом диффе­ренциального окрашивания хромосом.

Применение цитогенетического метода позволяет изучать нормальную морфологию хромосом и кариотипа в целом, определять генетический пол организма, диагностиро­вать различные хромосомные болезни, связанные с изменением числа хромосом или с нарушением их структуры, изучать процессы мутагенеза на уровне хромосом и кариотипа. Применение: пренатальная диагностика хромосомных болез­ней, что дает возможность путем своевременного прерывания беременности предупредить появление потомства с грубыми нарушениями развития.

Материал: лимфоциты периферической крови, клетки костного мозга, фибробласты, клетки опухолей и эмбриональных тканей и др. Непременным требованием для изучения хромосом является наличие делящихся клеток.

В качестве экспресс-метода, выявляющего изменение числа половых хромосом, используют метод определения полового хрома­тина в неделящихся клетках слизистой оболочки щеки. Половой хроматин, или тельце Барра, образуется в клетках женского орга­низма одной из двух Х-хромосом. Оно выглядит как интенсивно окрашенная глыбка, расположенная у ядерной оболочки. При увеличении количества Х-хромосом в кариотипе орга­низма в его клетках образуются тельца Барра в количестве на единицу меньше числа хромосом. При уменьшении числа Х-хро­мосом (моносомия X) тельце Барра отсутствет.

В мужском кариотипе У-хромосома может быть обнаружена по более интенсивной по сравнению с другими хромосомами люми­несценции при обработке их акрихинипритом и изучении в ульт­рафиолетовом свете.

81)Типы хромосом

1)Метацентрические - центромера располагается строго по середине. 2)Субметацентрические - центромера смещена. 3)Акроцентрические - центромера сильно смещена. 4)Телоцентрические - нет 1 пары плеч.

82)Значение генетики для медицины. Методы изучения наследственности человека

Медицинская генетика – раздел генетики, изучающий наследственные заболевания, методы их диагностики и лечения, механизмы их наследования.

Методы общей и медицинской генетики — методы, при помощи которых возможно определять закономерности наследственности и изменчивости. Все методы связаны с тем, что изучение наследования признаков человека имеет ряд трудностей:

- достаточно сложный кариотип

- малое число потомков

- позднее половое созревание

- редкая смена поколений

- невозможность экспериментальных исследований или их затрудненность

В генетике используются следующие основные методы: генеалогический (родословный), близнецовый, популяционно-статистический, биохимический, цитогенетический.

1. Клинико-генеалогический метод – 1883 г., Ф.Гальтон. Основан на построении родословной. При этом можно проследить передачу признака в ряду поколений. Позволяет определить:

- является ли какой-либо исследуемый признак наследственным

- тип и характер наследования признаков (аутосомное и сцепленное с полом наследование, неполное доминирование), (Х_сц: Х^А, Х^а; У_сц – голандрическое наследование)

- вероятность рождения в семье ребенка с наследственной патологией (генетический риск)

- пенетрантность данного признака – частота проявления данного гена у всех лиц его несущих; может быть полная (100%) и неполная (0-100%).

Пробанд – лицо, с которого начинается исследование семьи.

2. Близнецовый метод – введен Ф.Гальтоном в 1876 г. Используется для выяснения степени наследственной обусловленности исследуемых признаков; объект исследования – близнецы. Можно изучить степень влияния условий среды на экспрессию генов близнецов. Экспрессивность гена – степень проявления признака, контролируемая данным геном.

3. Популяционно-статистический метод – основан на закономерности Харди-Вайнберга, 1908 г. Позволяет определить частоты генов и фенотипов в достаточно крупных популяциях людей (в разных странах), дает возможность анализа распространения конкретных признаков.

Уравнение Харди-Вайнберга: p²+2pq+q²=1

p2 – AA

q2 – aa

2pq – Aa

4. Биохимические методы – связаны с изучением заболеваний, в основе которых лежат генные мутации, что приводит к нарушению биосинтеза белка. Заболевание: ферментопатии – связаны с нарушением работы каких-либо ферментов. Можно определить с помощью исследования, идущего с использованием биологических жидкостей.

5. Цитогенетический метод – используют как для нормального кариотипа человека, так и для диагностики заболеваний, связанных с геномными и хромосомными мутациями. Можно понять какой патологией обладает человек.

83)Мутационный процесс и его значение для видообразования

Понятие о мутациях было введено в науку голландцем де Фризом. Мутации - это наследственные изменения, приводящие к увеличению или уменьшению количества генетического материала, к изменению нуклеотидов или их последовательности.

Модификационная изменчивость отражает изменения фенотипа, не затрагивая генотипа. Противоположной ей является другая форма изменчивости - генотипическая, или мутационная (по Дарвину - наследственная, неопределенная, индивидуальная), меняющая генотип. Мутация - стойкое наследственное изменение генетического материала. Отдельные изменения генотипа называются мутациями.

В понятие наследственной изменчивости входят генотипическая и цитоплазматическая изменчивость. Первая делится на мутационную, комбинативную, соотносительную. Комбинативная изменчивость возникает при кроссинговере, независимом расхождении хромосом в мейозе и случайном слиянии гамет при половом размножении. В состав мутационной изменчивости входят геномные, хромосомные и генные мутации. Термин мутация был введен в науку Г. де Фризом. Его биография и основные научные достижения располагаются в разделе. Геномные мутации связаны с возникновением полиплоидов и анэуплоидов. Хромосомные мутации определяются межхромосомными изменениями - транслокацией или внутрихромосомными перестройками: делецией, дупликацией, инверсией. Генные мутации объясняются изменениями в последовательности нуклеотидов: увеличением или уменьшением их числа (делеция, дупликация), вставкой нового нуклеотида или поворотом участка внутри гена (инверсия). Цитоплазматическая изменчивость связана с ДНК, которая находится в пластидах и митохондриях клетки. Наследственная изменчивость родственных видов и родов подчиняется закону гомологических рядов Вавилова.

Большинство возникающих мутаций рецессивны и неблагоприятны для организма, даже могут вызвать его гибель. В сочетании с аллельным доминантным геном рецессивные мутации не проявляются фенотипически. Мутации имеют место в половых и в соматических клетках. Если мутации происходят в половых клетках, то они называются генеративными и проявляются в том поколении, которое развивается из половых клеток. Изменения в вегетативных клетках называются соматическими мутациями. Такие мутации приводят к изменению признака только части организма, развивающегося из измененных клеток. У животных соматические мутации не передаются последующим поколениям, поскольку из соматических клеток новый организм не возникает. Иначе у растений: в гибридных клетках растительных организмов репликация и митоз могут осуществляться в разных ядрах несколько по-разному. На протяжении ряда клеточных генераций происходит потеря отдельных хромосом и отбираются определенные кариотипы, способные сохраняться в течение многих поколений.