билеты био

Початок зчитування генетичної інформації пов'язаний зі звільненням певної ділянки ланцюга ДНК (гена) від гістонів, після чого ген активується і з нього починається зчитування спадкової інформації. Негістонові білки мають здатність розпізнавати гени, і цим забезпечується синтез необхідних білків. Основні етапи транскрипції 1. Ініціація ділянка подвійної спіралі ДНК розкручується і розділяється на два ланцюги за допомогою ферменту ДНК-залежна РНК-полімераза,що зв'язується з ДНК. Ферменти РНК-полімерази забезпечують утворення РНК, що зростають у довжину в міру просування ферменту вздовж нитки ДНК. РНК полімераза починає синтезувати новий ланцюг біля спеціального старт-сигналу ДНК, що називається промотором, і закінчує його біля стоп-сигналу, після чого полімераза та синтезований готовий ланцюг РНК відокремлюються один від одного. Ділянка ДНК між промотором і термінатором, називається одиницею транскрипції. Молекула РНК, яка при цьому утворюється, називається первинним транскриптом, або про-іРНК. 2. Елонгація — процес нарощування полінуклеотидного ланцюга. Відповідні рибонуклеотиди приєднуються до матричного ланцюга, згодом об'єднуються залишками фосфорної кислоти, створюючи ланцюг РНК.Процес каталізу- ється РНК-полімеразою. Утворення іРНК відбувається на основі принципу комплементарності ДНК і РНК та антипаралельно відносно матричного ДНК. 3. Термінація. РНК-полімераза рухається вздовж ланцюга ДНК і поступово переписує інформацію на РНК. Цей процес завершується після того, як фермент досягне послідовності, що сигналізує про завершення транскрипції. Ділянка молекули ДНК, що містить промотор, послідовність, яка транскрибується, та термінатор — усе це називають транскриптоном. Ланцюг про-іРНК відокремлюється від матричного ланцюга ДНК, зазнає процесингу і переноситься в цитоплазму крізь пори в ядерній оболонці. Вільна ДНК знову зв'язується водневими зв'язками з комплемен-тарною ділянкою ланцюга, скручується в спіраль і набуває початкової форми. Процесинг . Молекулярні механізми, пов'язані з "дозріванням" різних типів РНК. Вони здійснюються в ядрі перед виходом РНК в цитоплазму. Молекули про-іРНК більші, ніж зрілі іРНК. Послідовність азотистих основ у молекулі про-іРНК точно відтворює порядок чергування основ у ДНК. У процесі "дозрівання" іРНК ферменти вирізають інтрони і зшивають Экзони, що залишилися. Цей процес називають сплайсингом. Отже, молекули іРНК або тРНК, що утворюються, мають менші розміри, ніж їхні структурні гени. Значення процесингу полягає в тому, що еукаріотична клітина може додатково контролювати процеси утворення білків, регулювати свій метаболізм, структуру і функції. Трансляція -другий етап синтезу білків. 18 Трансляція -другий етап синтезу білків. Процес трансляції умовно поділяється на три етапи: ініціацію, елонгацію і термінацію. 1. Ініціація розпочинається з активації амінокислот, що приєднується до специфічної тРНК.тРНК-комплекс надходить до місця синтезу білків, а вільний фермент може знову активувати наступну молекулу амінокислоти. Ланцюг іРНК з'єднується з малою рибосомальною субодиницею за допомогою спеціального триплету. Це забезпечується шляхом утворення водневих зв'язків між комплементарними парами відповідних азотистих основ іРНК та рРНК рибосом.Згодом до малої субодиниці іРНК приєднується велика суб-одиниця, створюючи активну рибосому. 2. Елонгація. У міру просування ІРНК щодо рибосоми всі її кодони переміщуються і пептидний ланцюг зростає. Амінокислоти зв'язуються в поліпептид у тій послідовності, що повідомляється за допомогою іРНК. 3. Термінація.У кінці ланцюга іРНК знаходиться один із стоп-кодонів (УАА, УАГ, УГА). Вони не розпізнаються жодною тРНК.Спеціальний білок приєднується до цього кодону і блокує подовження ланцюга.До останньої амінокислоти білка приєднується вода і її карбоксильний кінець відокрем-люється від тРНК. Поліпептид звільняється і потрапляє в цитоплазму. Посттрансляційна модифікаціябілка основа функціонування. Вивільнений поліпептид — це прямолінійна молекула, що не має метаболічної активності, ланцюги надалі можуть надходити в цитоплазму, епс або комплекс Гольджі, де завершується формування білкової молекули. 19. практично в усіх еукаріотів гени є переривчастими: кодуюча частина гена переривається некодуючою ділянкою. Кажемо про мозаїчну будову гена. Кодуючі ділянки отримали назву - екзони, а неінформаційний матеріал - інтрони.Така будова гена вказує, що функціональні частини гена роз'єднані, що ген не є неподільною одиницею не тільки щодо рекомбінацій та мутацій, але й стосовно своїх функціональних властивостей.. Процес експресії гена складається з кількох етапів 1. Код гена ДНК перетворюється в код про-іРНК,це"транскрипція". 2. Складна молекула про-іРНК зазнає "процесингу", внаслідок чого значно зменшується за розмірами.Утворюється зріла ІРНК. Біологічний зміст процесингу - полегшення доступу до спадкової інформації. 3. Інформаційна РНК за участю тРНК вибирає необхідні амінокислоти і зв'язує їх на рибосомі відповідно до послідовності амінокислот у молекулі білка. Цей процес називається трансляцією. 4. Синтезований поліпептид зазнає модифікації і впливає на морфологічну або функціональну ознаку клітини/організму. Це "експресія". Цепь иРНК отделяется от матричного цепи ДНК, претерпевает процессинга( Молекулярные механизмы, связанные с "Созреванием" различных типов РНК)и переносится в цитоплазму через поры в ядерной оболочке. Сплайсинг (процесс вырезания определённых нуклеотидных последовательностей из молекул РНК и соединения последовательностей, сохраняющихся в «зрелой» молекуле, в ходе процессинга РНК. Наиболее часто этот процесс встречается при созревании мРНК или иРНК) 20. Регуляція експресії генів Ген перебуває в неактивному стані, але коли є необхідність, він активується, Синтез білків регулюється генетичним апаратом і факторами внутрішньогоі зовнішнього середовища. Концепція оперону в регуляції генів у прокаріотів,виявили, що додавання лактози до культури соїі індукує утворення відразу трьох ферментів необхідних клітині для розщеплення лактози. Гени, що кодують ці ферменти, межують один з одним у хромосомі, їх назвали структурними генами. Вони транскрибуються РНК-полімеразою в одну довгу ІРНК, що має кодони для всіх трьох ферментів. І- РНК, що транскрибується з декількох генів, називається поліцистронною. Контролюється ділянкою молекули ДНК, яка називається оператором. Операторний локус - даний сегмент ДНК розташований між промотором, до якого перед початком транскрипції приєднується РНК-полімераза, і початком першого структурного гена. Оператор вмикається або вимикається білком, який назвали репресором, синтезованим регуляторним геном.Оперон - це послідовність спеціальних функціональних сегментів ДНК та структурних генів,які кодують синтез білків ланцюга,регульована одиниця транскрипції складається з наступних структурних частин: 1) ген-регулятор, який контролює утворення білка-репресора; 2) промотор-ділянка ДНК, до якої приєднується РНК-полімераза і з якої розпочинається транскрипція; 3) оператор - ділянка промотора, яка може зв'язувати репресор; 4) структурні гени - ділянки ДНК,які кодують іРНК.5) термінаторна ділянка ДНК,що несе сигнал про зупинку транскрипції. 21.Клітинний цикл(мітотичний)значно коротший. Це власне процес підготовки до поділу (інтерфаза) і сам поділ. Така періодизація (на життєвий і мітотичний цикл) досить умовна, в ембріональний період, коли клітини швидко діляться, життєвий цикл співпадає з клітинним. Після диферен-ціювання клітин життєвий цикл триваліший від мітотичного. Клітинний цикл складається з інтерфази, мітозу і цитокінезу. Інтерфаза - це підготовка клітини до поділу, на її частку припадає 90 % всього клітинного циклу. В інтерфазному ядрі проходить підготовка до поділу, періоди: G1 - період, який передує реплікації ДНК; S-період реплікації ДНК; G2 - період з моменту закінчення реплікації до початку мітозу. Пресинтетичний період (G1) настає зразу за поділом,синтез молекулярних сполук необхідних для побудови хромосом і ахроматинового апарату, зростає кількість рибосом і мітохондрій, відбувається накопичення енергетичного матеріалу для структурних перебудов. Клітина інтенсивно росте і виконує свою функцію. Набір генетичного матеріалу буде 2п2с. У синтетичному періоді (S) подвоюється ДНК,кожна хромосома внаслідок реплікації створює собі подібну структуру. Проходить синтез РНК і білків , мітотичного апарату і подвоєння центріоль.Вони розходяться в різні боки, утворюючи два полюси.Набір генетичного матеріалу складає 2п4с.

Післясинтетичний (G2) -клітина запасається енергією. Синтезуються білки ахроматинового веретена,підготовка до мітозу.Генетичний матеріал 2п4с. Після досягнення клітиною певного стану: накопичення білків, подвоєння кількості ДНК та ін. вонаготова до поділу - мітозу. 22,Мітоз- непрямий поділ еукаріотичних соматичних клітин.При якому відбувається рівномірний розподіл спадкового матеріалу, кожна дочірня клітина отримує повний набір хромосом,ідентична материнській клітині. Амітоз -у деяких одноклітинних організмів. Прямий поділ інтерфазного ядра клітини шляхом перетяжки простою перетинкою. Розподіл спадкового матеріалу між дочірніми може бути рівномірним або нерівномірним. Мітоз- поділяється:1) профаза,2) метафаза 3) анафаза, 4) телофаза. Профаза - початкова фаза мітозу. Ядро збільшується в розмірах, в результаті спіралізації і вкорочення, хромосоми з довгих, тонких, невидимих ниток наприкінці профази стають короткими, товстими і розміщуютьсяу вигляді видимого клубка, складаються з двох половинок - хроматид. Хроматиди обвиваються одна навколо одної, утримуються попарно за допомогою центромери. Профаза завершується зникненням ядерця, центріолі розходяться до полюсів з утворенням фігури веретена обох полюсів. Метафаза розпочинається рухом хромосом у напрямку до екватора, утворюють метафазну пластинку. У цій фазі можна підрахувати число хромосом у клітині. Набір генетичного матеріалу становить 2п4с. В анафазі сестринські хроматиди відходять одна від одної, розділяється їх центромерна ділянка. Кожна хроматида з окремою центромерою стає дочірньою хромосомою і по нитках веретена починає рухатися до одного з полюсів.Набір генетичного матеріалу складає 2п2с. Телофаза – Зворотна відносно профази. Хромосоми, які досягли полюсів, складаються з однієї нитки, стають тонкими, довгими. Вони зазнають деспіралізації, утворюють сітку інтерфазного ядра. Формується ядерна оболонка, з'являється ядерце. У цей час зникає мітотичний апарат і відбувається цитокінез. Набір генетичного матеріалу складає 2п2с. Порушення, які виникають у мітозі, призводять до утворення клітин з різними каріотипами. Він є патологичным та одним із механізмів соматичної анеуплоїдії. Порушення мітозу спостерігається при раку, променевій хворобі, вірусних інфекціях. Хромосомні хвороби, викликані втратою або появою зайвих хромосом, також виникають внаслідок неправильного розходження цих структур. Внаслідок порушення процесу мітозу можуть виникати пошкодження центромер, порушення руху хромосом, склеювання хромосом. 23, Мейоз -утворюються і дозрівають статеві клітини (сперматозоїди і яйцеклітини) У мейоз вступають незрілі статеві клітини, які досягай певного диференціювання. Складається з двох швидких у часі послідовних поділів, причому подвоєння ДНК відбувається тільки перед першим поділом. Один з них називається редукційним, при якому числохромосом зменшується у два рази; інший - екваційний який нагадує мітотичний поділ. Профаза І. Гомологічні хромосоми об'єднуються, формують парні утворення. вона характеризується:Хромосомами помітними у вигляді тонких ниток, кількість їх диплоїдна. Гомологічні хромосоми зближуються попарно, утворюють біваленти. Число їх вдвоє менше, ніж вихідна кількість хромосом. Кон'югація взаємне притягування хромосом. товсті нитки настільки зближені, що їх легко можна прийняти за одну. Кожна хромосома в біваленті подвоєна і складається з двох сестринських хроматид. Відбувається кросинговер - обмін ідентичними ділянками гомологічних хромосомам. Хромосоми, які утворили біваленти, розпочинають поступово відштовхуватися одна від одної, залишаючись з'єднаними між собою в окремих ділянках. Кожна хромосома складається з двох хроматид, а кожний бівалент утворює тетраду. Переплетені одна навколо одної хромосоми (біваленти) поступово розлучаються.Завершується профаза І зруйнуванням ядерної оболонки,формуванням ахроматинового веретена. Метафаза І. Число бівалентів удвічі менше. Біваленти значно коротші, ніж хромосоми в метафазі мітозу, і розміщаються в екваторіальній площині.Центромери хромосом з'єднуються з нитками фігури веретена. Анафаза І. До протилежних полюсів веретена розходяться гомологічні хромосоми. Кожна з них складається із двох дочірніх хроматид, з'єднаних своїми центромерами. Телофаза І. Характеризується появою ядерної мембрани і відновленням структур ядра. Утворюються дві дочірні клітини. Мейоз II відбувається за типом звичайного мітозу. Профаза II. Ця стадія нетривала, хромосоми добре помітні. Метафаза II. Чітко визначена подвійна структура і значна спіралізація. Анафаза II. Відбувається розходження подвоєних центромер, внаслідок чого дочірні хроматиди рухаються до різних полюсів. Телофаза II. Завершується утворенням чотирьох клітин з гаплоїдним набором хромосом. Механізми, які призводять до генетичної різноманітності гамет. 1. Зменшення числа хромосом від диплоїдного до гаплоїдного супроводжується розходженням,кожна гамета має тільки один алель у локусі. обмін генами між хроматидами гомологічних хромосом може відбуватися у профазі І мейозу. Таким чином утворюються нові групи зчеплення. 2. Біваленти в екваторіальній площині веретена поділу в метафазі І і хромосоми в метафазі II розташовуються довільно і випадково. Наступне їх розділення в анафазах І і II відповідно створює нові комбінації алелів у гаметах. Такий незалежний розподіл призводить до великої кількості різних хромосомних комбінацій. 24,Основні завдання медичної генетики: - захист людини від ураження спадкового матеріалу і розвитку спадкових хвороб; - вивчення спадкових хвороб і синдромів; - використання генно-інженерних методів створення вакцин з метою запобігання інфекційних хвороб; - визначення ролі спадковості і середовища у виникненні неспадкових форм патології. Головна мета медичної генетики полягає в розробці шляхів збереження і продовження життя людини, оздоровлення умов її існування, виявлення екологічних чинників, які призводять до захворювання, запобігання екогенетичних хвороб. Спадковість – здатність організмів передавати наступному поколінню свої ознаки і властивості, тобто здатність відтворювати собі подібних. Мінливість – здатність організмів змінювати свої ознаки і властивості. Пара генів, яка визначає альтернативні (протилежні) ознаки, називається алельною парою, а явище парності - алелізм. Взаємодія алельних генів - це явище, при якому за прояв однієї ознаки відповідають кілька алельних генів. Якщо ці алелі одного гена, то взаємодії називаються алельними, якщо різних - неалельними. Розрізняють такі основні форми взаємодії алельних генів: повне домінування, неповне домінування, кодомінування.наддомінування Гомозиготи – особини, у яких у певному локусі гомологічних хромосом присутні однакові алелі; при самозапиленні дають однорідне потомство, що не розщеплюється за даною парою ознак. Гетерозиготи – особини, у яких у певному локусі гомологічних хромосом присутні різні алелі; при самозапиленні дають розщеплення за даною парою ознак. 25. Фенотип -це сукупність всіх ознак (зовнішніх і внутрішніх) і властивостей організму, які можна спостерігати при анатомічних, фізіологічних, морфологічних і цитологічних дослідженнях,це результат реалізації генотипу за певних умов зовнішнього середовища. У фенотипі майже ніколи не реалізуються всі генетичні можливості, а лише частина з них, для яких умови були оптимальними. Зміна зовнішнього середовища або генотипу може викликати відхилення від нормального фенотипу. де Η - коефіцієнт спадковості,ОБ - одно-і ДБ-двояйцеві близнюки При Н, що дорівнює одиниці, ознака цілком визначається спадковим компонентом; при Н, що дорівнює нулю, визначальну роль відіграє вплив середовища. Більшість філогенетично сформованих фенотипних ознак людини мають адаптивний характер.

Генотип имеет два смысла. В широком смысле - это совокупность всех генов данного организма. Применительно к опытам Менделя, словом генотип обозначают сочетание аллелей, которые контролируют данный признак. - характерная для данного индивидуума вся совокупность генетических (геномных) характеристик, характеризует особь, а не вид. - характеристика определенных пар аллелей , которые индивидуум имеет в исследуемом районе генома. фенотип и генотип различны по следующим показателям: 1. По источнику информации (генотип определяется при изучении ДНК особи, фенотип регистрируется при наблюдении внешнего вида организма). 2. Генотип не всегда соответствует одному и тому же фенотипу. Некоторые гены проявляются в фенотипе только в определённых условиях. С другой стороны, некоторые фенотипы,являются результатом взаимодействия нескольких генов по типу комплементарности. 26, Менделюючі ознаки людини. домінантний і рецесивний, аутосомний і зчеплений із статевими хромосомами.За менделівською моногібридною схемою,успадковується фенілкетонурія,форми гемоглобінопатії. Домінантною або рецесивною є ознака, а не ген, це наслідок дії гена, а не його властивість. Моногенні - це такі спадкові захворювання, які визначаються одним геном, - моногенно. Аутосомно-домінантпний пип успадкування та Аутосомно-рецесивний тип успадкування. Моногібридне схрещування — поєднання батьківських форм, які відрізняються різними станами лише однієї спадкової ознаки. Схрещування за однією парою ознак: Закон одноманітності першого покоління (1-й закон Менделя). При схрещуванні двох гомозиготних особин з альтернативними ознаками у першому поколінні всі гібриди однакові за фенотипом і схожі на одного з батьків.( У першому поколінні від схрещування гомозигот із домінантною та рецесивною ознаками виявляється тільки домінантна ознака) Другий закон Менделя або закон розщеплення говорить:При схрещуванні гібридів першого покоління у нащадків спостерігається розщеплення фенотипових класів у співвідношенні 3:1, генотипове співвідношення 1:2:1. Правило чистоти гамет:кожна гамета диплоїдного гетерозиготного організму несе лише один алельний ген і не може одночасно містити обидва. 27. закон незалежного комбінування станів ознак.Це ІІІ закон Менделя. При ди- чи полігібридному схрещуванні розщеплення станів кожної ознаки у нащадків відбувається незалежно від інших. Для дигібридного схрещування характерне розщеплення за фенотипом 9:3:3:1, причому з’являються групи з новими поєднанням ознак. Цей закон справедливий лише для ознак, у яких гени, що їх кодують, належать до різних груп зчеплення, тобто знаходяться в різних хромосомах. Закон може виконуватись і для ознак, гени яких знаходяться в одній хромосомі на значній відстані один від одного (не менше 50 морганід). В іншому випадку гени спадкуватимуться зчеплено. Взаємодія алельних генів. Гени, які займають ідентичні (гомологічні) локуси в гомологічних хромосомах, називаються алельними. У кожного організму є лише по два алельних гени. Відомі такі форми взаємодії між алельними генами: повне домінування, неповне домінування, кодомінування і наддомінування. 28. Множинний алеломорфізм кількість алелів може бути більше двох, коли якийсь локус може перебувати в різних станах. Алельні гени локалізуються в однакових ділянках гомологічних хромосом. Оскільки в каріотипі завжди присутні по дві гомологічних хромосоми то і при множинних алелях кожний організм може мати одночасно лише по два однакових або різних алелі. У статеву клітину попадає тільки по одному із них. Для множинних алелів характерний вплив всіх алелів на одну і ту ж ознаку. За характером домінування алеломорфні ознаки розміщуються в послідовному ряду: частіше нормальна ознака домінує над іншими; другий ген ряду рецесивний щодо першого, проте домінує над наступними. Одним з прикладів прояву множинних алелів у людини є групи крові системи АВО . При кодомінуванні коли еритроцити людини несуть на поверхні антигени, що контролюються обома алелями. Так, ген JA визначає утворення в еритроцитах антигену А, тоді як ген JB зумовлює утворення антигену В. Люди гетерозиготні за цими генами JAJB, містять в еритроцитах як антиген А, так і антиген В. Множинний алелізм підсилює комбінативну мінливість генотипну. Резус-фактор (D-антиген) представляет собой белок, расположенный на поверх­ости эритроцитов. Позитивний резус-фактор позначається DD або Dd і є домінантною ознакою, а негативний - dd, рецесивним. Вероятность резус-конфликта во время беременности возникает в том случае, если будущая мама резус-отрицательна, а будущий папа резус-положителен и ребенок наследует резус-положительный ген. Причиной резус-конфликта во время беременности есть проникновение резус-положительных эритроцитов плода в кровоток резус-отрицательной матери.Организм матери воспринимает ци эритроциты как чужеродные и реагирует на них выработкой антитела 29. Гени, які займають ідентичні (гомологічні) локуси в гомологічних хромосомах, називаються алельними. При кодомінуванні в гетерозиготних організмів кожний з алельних генів викликає формування залежного від нього продукту,виявляються продукти обох алелів,прикладом прояву є система груп крові системи АВО. Неповне домінування - така форма взаємодії, коли у гетерозиготного організму (Аа) домінантний ген (А) не повністю пригнічує рецесивний ген (а),внаслідок чого проявляється проміжна між батьківськими ознака. Тут розщеплення за генотипом і фенотипом співпадає і складає 1:2:1 Повне домінування- гетерозиготного організму прояв одного з алелів домінує над проявом іншого.За повного домінування розщеплення за генотипом1:2:1 не співпадає з розщепленням за фенотипом- 3:1. Наддомінування - коли домінантний ген у гетерозиготному стані виявляється сильніше, ніж у гомозиготному.Так, у дрозофіли при генотипі АА -нормальна тривалість життя; Аа - подовжена; аа - летальний наслідок. 30. Ознака або властивості детермінуються двома або більше неалельними генами,які взаємодіють між собою,проте взаємодіють не гени, а контрольовані ними продукти. При цьому має місце відхилення від менде-лівських закономірностей розщеплення.Розрізняють 3 типи взаємодії Комплементарність - один домінантний ген доповнює дію іншого неалельного домінантного гена, і вони разом визначають нову ознаку, яка відсутня у батьків. Причому відповідна ознака розвивається тільки в присутності обох неалельних генів. Числові співвідношення можуть бути як 9:7; так й 9:6:1 (видозміна менделівського розщеплення). Епістаз - один ген пригнічує дію іншого неалельного гена. Пригнічення можуть викликати як домінантні, так і рецесивні гени і залежно від цього розрізняють епістаз домінантний і рецесивний. Пригнічуючий ген отримав назву інгібітора, (супресора) не детермінує розвиток певної ознаки, а лише пригнічують дію іншого гена. Ген, ефект якого пригнічується, отримав назву гіпостатичного, розщеплення за фенотипом в F, складає 13:3; 12:3:1 або 9:3:4 та ін. Вважають, що деякі хвороби людей співпадають з групами крові. Якщо ген-супресор рецесивний, то виникає Криптомерія. У людини таким прикладом може бути"бомбейський феномен". Полімерія— один з типів взаємодії генів, за якого ступінь розвитку однієї тієї самої ознаки обумовлений впливом так званих полімерних генів Умовно розділяють два види полімерії: некумулятивну —для повного прояву ознаки достатньо домінантного алеля одного з полімерних генів. кумулятивну — ступінь прояву ознаки залежить від числа домінантних алелів. Важлива особливість полімерії - сумація дії неалельних генів на розвиток кількісних ознак. ознаки, які кодуються цими генами, більш стабільні, ніж ті, що кодуються одним геном 31. Плейотропія -це залежність кількох ознак від одного гена, тобто множинна дія одного гена. У людини відома спадкова хвороба - Марфана. Ген, який відповідає за цю хворобу, викликає порушення розвитку сполучної тканини й одночасно впливає на розвиток кількох ознак: порушення будови кришталика ока, аномалії у серцево-судинній системі. Плейотропна дія гена може бути первинною(плейотропіїген проявляє свій множинний ефект) і Вторинною(є один первинний фенотипний прояв гена, услід за яким розвивається ступінчастий процес вторинних змін, які призводять до множинних ефектів)

При плейотропії ген, впливаючи на якусь одну основну ознаку, може також змінювати, модифікувати прояв інших генів, у зв'язку з чим введено поняття про гени-модифікатори. Останні підсилюють або послаблюють розвиток ознак, які кодуються "основним" геном. Показниками залежності функціонування спадкових задатків від характеристик генотипу є пенетрантність( коливання класів при розщепленні залежно від умов середовища, частота прояву гена, явище появи або відсутності ознаки у організмів, однакових за генотипом.) і експресивність(зміна кількісного прояву ознаки у різних особин -носіїв відповідного алеля) 32. утворюють групу зчеплення-ознаки що успадковуються зчеплено одна з одною,бо вони визначаються генами, розташованими в одній хромосомі. Кількість груп зчеплення в організмів певного виду дорівнює кількості хромосом у гаплоїдному наборі. гени, які визначають забарвлення тіла і форму крил, розташовані в одній хромосомі, але в процесі мейозу під час утворення гамет гомологічні хромосоми можуть обмінюватися ділянками, тобто має місце явище, яке дістало назву перехрест хромосом, або кросинговер. Кросинговер - обмін ділянками гомологічних хромосом у процесі клітинного поділу, переважно в профазі першого мейотичного поділу, іноді в мітозі. У природі переважає неповне зчеплення, зумовлене перехрестом гомологічних хромосом і рекомбінацією генів. Кросинговер проявляється тільки тоді, коли гени знаходяться в гетерозиготному стані (ΑΒ/ab) Розрізняють декілька типів кросинговеру: подвійний,множинний (складний), неправильний, нерівний. 33. Хромосомної теорії спадковості: 1. Гени розміщаються у хромосомах по довжинів лінійному порядку; різні хромосоми містять різне число генів; набір генів кожної з негомологічних хромосом - унікальний. 2. Алельні гени займають певні й ідентичні локуси гомологічних хромосом. 3. Гени, розташовані в одній хромосомі, утворюють групу зчеплення, завдяки чому має місце зчеплення деяких ознак, які разом передаються нащадкам. Кількість груп зчеплення дорівнює гаплоїдному набору хромосом. 4. Під час мейозу, який відбувається тільки при утворенні гамет, диплоїдне число хромосом зменшується вдвічі. Це відповідає закону розщеплення, за яким генетичний матеріал обох батьків порізному комбінується в гаметах. 5. Згідно з законом незалежного розподілу батьківські й материнські набори незчеплених генів розщеплюються незалежно один від одного. Якщо не-зчеплені гени розташовані в різних хромосомах, то під час мейозу материнські й батьківські хромосоми розподілитися між гаметами випадково. 6. Між генами гомологічних батьківських і материнських груп зчеплення можуть відбуватися, завдяки кросинговеру, реципрокній рекомбінації. 7. Сила зчеплення між генами обернено пропорційна відстані між ними. Чим ближче розташовані гени в одній хромосомі, тим сильніше їх зчеплення,тим менше виникатиме рекомбінацій між ними, і навпаки. 8. Кожний біологічний вид характеризується специфічним набором хромосом - каріотипом. 34. Стать На стать майбутнього організму можуть впливати фактори зовнішнього середовища, також самки продукують два типи яєць: запліднені та незапліднені. Стать, що має дві однакові статеві хромосоми (XX), називається гомогаметною, оскільки вона утворює тільки один тип гамет, містить Х-хромосому. Стать, яка визначається різними статевими хромосомами (XY), називається гетерогаметною, оскільки утворює два типи гамет, містить X- і Y-хромосоми відповідно. Стать майбутнього організму визначається у момент запліднення і залежить від того, який із сперматозоїдів запліднить яйцеклітину. При заплідненні яйцеклітини сперматозоїдом, який містить Х-хромосому, в зиготі будуть дві Х-хромосоми і з неї розвинеться жіночий організм. При заплідненні яйцеклітини сперматозоїдом з Y-хромосомоюі вона дасть початок чоловічому організму. Хромосомні хвороби, обумовлені зміною числа статевих хромосом Синдром Шерешевського-Тернера. Каріотип 45,Х0. У клітинах відсутні тільця статевого хроматину. Синдром трипло-Х. Каріотип 47, ХХХ. Більшість жінок мають нормальну плодючість, хоча зростає ризик мимовільних викиднів і хромосомних аберацій у нащадків. У клітинах – по два тільця статевого хроматину. Синдром Клайнфельтера. Каріотип 47, ХХY. виявляється лише в осіб чоловічої статі переважно при статевому дозріванні. Синдром дисомії за Y-хромосомою. Каріотип 47, ХYY. Синдром виявляється в осіб чоловічої статі. 35. Статеві хромосоми, крім визначення статі,містять гени, які впливають на різні системи органів. Успадкування ознак і властивостей, зумовлених генами, локалізованими в статевих хромосомах, називається успадкуванням, зчепленим зі статтю. Ці гени поділяються на три підгрупи До першої підгрупи віднесено гени, розташовані в парному сегменті статевих хромосом (у тій ділянці, яка однакова у X- і Y-хромосом). Такі гени частково зчеплені зі статтю і залишаються обмеженими Х-хромосомою тільки до кросинговеру між локусом їх розташування. Після такого кросинговеру гени переходять із X- у Y-хромосому і виникає вже успадкування, характерне для генів, часткове зчеплених із Y-хромосомою. До цієї підгрупи належать• пігментна ксеродерма, епідермоліз бульозний. Другу підгрупу складають гени, розташовані ділянці Х-хромосоми, відповідної якій у Y-xpoмосоми немає. Третю підгрупу складають гени непарної ділянки Y-хромосоми. Такі гени отримали назву голандричних, вони обмежені тільки чоловічою статтю. 36. Мінливістю називають відмінності між особинами одного виду - предками і нащадками, які виникають внаслідок змін спадкового матеріалу або впливу умов зовнішнього середовища. Спадкову(здатність до зміни самого генетичного матеріалу) і неспадкову(здатність реагувати на умови зовнішнього середовища в межах норми реакції) Спадкова мінливість у свою чергу поділяється на комбінативну і мутаційну. Комбінативна при гібридизації внаслідок незалежного пере комбінування генів та хромосом. Тут відбувається перекомбінація певних генетичних угруповань без якісної і кількісної зміни генетичного матеріалу. Мутаційна мінливість виникає раптово, в результаті взаємодії організму і середовища, без схрещування, зумовлена якісною зміною генетичного матеріалу, виникненням нових варіантів дискретних одиниць генетичного матеріалу, перш за все нових алелів. Неспадкова фенотипна мінливість, яка виникає в процесі індивідуального розвитку організмів і не передається нащадкам. Мінливість забезпечує різноманітність за будовою і фізіологічними функціями організмів. Деякі з них відбуваються в спадковому матеріалі.Інші обмежуються фенотипом. 37.Фенотипова (модифікаційна мінливість) - не викликає змін генотипу. Кожний організм розвивається за участі генотипу і під впливом зовнішнього середовища. Спадкові ознаки і властивості проявляються порізному і залежать від умов, в яких розвиток відбувається. Зміни ознак і властивостей організму в межах норми реакції, що виникають внаслідок різних умов існування, називаються модифікаціями,носять адаптивний характер і мають значення для виживання організмів,виконуючи певну роль у збереженні виду.Явище масове тому її ще називають груповою, або визначеною. На розвиток ознаки впливають регуляторні системи організму, в першу чергу, ендокринна система. Модифікаційна мінливість характеризується такими властивостями: 1) неуспадкуванням; 2) груповим характером змін; 3) відповідністю змін щодо дії певного чинника середовища; 4) обумовленими генотипом межами змін (ступінь прояву в різних організмів неоднаковий). Генотип характеризує норма реакції - діапазон адаптивної мінливості організму в середовищному градієнті, це спосіб реагування генотипу на зміни довкілля. Розрізняють широку(кількість жиру в організмі )і вузьку(розміри серця або головного мозку) норми реакції. фенокопій - тобто прояву фенотипу, схожого за характерними проявами мутантного гена, викликаного чинниками зовнішнього середовища. Фенотипно однорідні аномалії можуть бути наслідком спадкових або середовищних факторів, які діють на ембріон. Так, уроджене помутніння кришталика може бути спадковим рецесивним захворюванням, результатом інфекції або впливом іонізуючого випромінювання в період вагітності. 38. Генотипна мінливість - основа різноманітності живих організмів і головна умова їх здатності до еволюційного розвитку. Механізми генотипної розрізняють дві її основні форми: комбінативну і мутаційну. мутаціями зумовлений поліморфізм людських популяцій: різна пігментація шкіри, волосся, колір очей, форма носа, вух, підборіддя тощо. З мутаційною мінливістю пов'язаний процес утворення нових видів, сортів і порід. В основі комбінативної мінливості є статеве розмноження. Генотип нащадків являє собою поєднання генів, які були властиві батькам. При статевому розмноженні комбінації генів призводять до формуваня нового унікального генотипу і фенотипу,відбувається закономірно. Існує три механізми комбінативної мінливості.Два з них пов'язані з мейозом. Завдяки обміну генетичним матеріалом між гомологічними хромосомами при кросинговері в профазі мейозу алельний склад хромосом статевих клітин нащадків зазнає змін порівняно з гаметами батьків. Третій механізм комбінативної мінливості пов'язаний із заплідненням. Внаслідок випадкового підбору гамет, при заплідненні, створюються різноманітні поєднання хромосом з різним набором генів, а відповідно, й алельного складу зигот. 39. Розрізняють спонтанний та індукований мутаційні процеси. Індукований впливом направленої дії факторів зовнішнього і внутрішнього середовища. Виникнення мутацій без встановлених причин- спонтанним мутаційним процесом.Частота виникнення мутацій залежить від: • генотипу організму; • фази онтогенезу; • статі; • стадії гаметогенезу; • мітотичного і мейотичного циклів хромосом; • хімічної будови окремих ділянок хромосом та ін. Властивості мутацій: • мутації виникають раптово, стрибкоподібно; мутації успадковуються, тобто передаються від покоління до покоління; • мутації ненаправлен • одні і ті ж мутації можуть виникати повторно; • можуть бути корисними і шкідливими, домінантними і рецесивними. I. За проявами у фенотипі розрізняють: - морфологічні (зміни в будові); - фізіологічні (зміни в процесі життєдіяльності); - біохімічні (зміни в хімічному складі). За змінами у генотипі: · генні (випадання кодону, зайвий кодон, випадання нуклеотиду, перестановка нуклеотиду, перестановка кодону); · хромосомні (делеції – нестача частини хромосоми, дуплікації – подвоєння ділянки хромосоми, інверсії – перестановка частини хромосоми, транслокації – перенесення частини хромосоми на іншу хромосому); ·геномні (поліплоїдія – кратне збільшення галоїдного набору хромосом, гаплоїдія – зменшення кількості хромосом удвічі, анеуплоїдія – нестача однієї хромосоми або наявність зайвої). 40. Генні, або точкові мутації - це результат молекулярних змін на рівні ДНК. У людини вони викликають генні хвороби. делеції, вставки,порушення сплайсингу, збільшення числа тринуклеотидних повторів. Фенотипно генні мутації виявляються на молекулярному,клітинному, тканинному і органному рівнях. хвороби обміну білків, амінокислот, вуглеводів, ліпідів, нуклеїнових кислот, мінеральних речовин,вітамінів, гормонів.Генні мутації поділяють на односайтові і багатосайтові. Розрізняють генні мутації прямі й обернені. Прямі мутації - це мутації,що інактивують гени дикого типу і зумовлюють появу мутантного.Обернені мутації- зміни до висхідної форми від мутантної. Моногенні хвороби зумовлені дією гена, що зазнав мутації. Розвиток їх пов'язаний з первинним продуктом одного гена (відсутність білка, ферменту або аномальна їх будова). Розрізняють аутосомнодомінантні, аутосомно-рецесивні, зчеплені з Х-хромосомою хвороби. До них відносяться і спадкові порушення обміну речовин. 41. Хромосо́мні абера́ції — порушення структури хромосом, які відбуваються синхронно в обох хроматидах. Класифікують делеції (видалення ділянки хромосоми(Делеция гена, отвечающего за белок CCR5-δ32, приводит к невосприимчивости её носителя к ВИЧ., синдром котячего крика)), інверсії (зміна порядку генів ділянки хромосоми на зворотний), дуплікації (повторення ділянки хромосоми), транслокації (перенесення ділянки хромосоми на іншу «філодельфійського типу»). У ході кросинговеру утворюються розриви хромосом, які потім репаруються. Порушення процесу репарації можуть призвести до появи хромосомних перебудов. Розриви хромосом і, як наслідок, утворення перебудов відбуваються під дією різних мутагенних факторів: фізичної (іонізуюче випромінювання), хімічної або біологічної (транспозони, віруси) природи. 42. Хромосомні хвороби - це велика група спадкових хвороб, основою яких є хромосомні або геномні мутації. Механізм виникнення геномних мутацій пов'язаний з патологією порушення нормального розбіжності хромосом в мейозі (анафаза-I і анафаза-II), в результаті чого утворюються аномальні гамети (за кількістю хромосом), після запліднення яких виникають гетероплоідние зиготи. Найбільш вивченими синдромами, в основі яких лежать порушення в системі аутосом) є трисомії 21, 13 , 18, синдром «котячого крику», в системі статевих хромосом трисомії XXY, XXX, XYY і моносомія XO. Поліплоїдія - кратне збільшення числа наборів хромосомю. Особливо треба відзначити полиплоидию, що спостерігається в патологічних умовах (ріст злоякісних новоутворень) Гаплоїдія -полягає в кратному зменшенні числа хромосом,через розвиток зародка із зредукованих гамет або без запліднення. Полисомия по Х-хромосоме, по Y-хромосоме — включает трисомию (кариотип 47, XXX), тетрасомию (48, ХХХХ), пентасомию (49, ХХХХХ), отмечается незначительное снижение интеллекта, повышенная вероятность развития психозов и шизофрении с неблагоприятным типом течения; Синдром Клайнфельтера —по X-хромосомам у мальчиков (47, XXY) Моносомія, відсутність в хромосомному наборі однієї хромосоми. 43 По аутосомам Хвороба Дауна- Трисомія 21 є найчастішою хромосомною патологією людини. Здебільшого при цьому синдромі наявний брахіцефальний череп із згладженою потилицею й сплющеним обличчям, косий розтин очей. Синдром Лашау(Патау) по 13 "заяча губа"і "вовча паща". Аномалії з боку кістково-м'язової системи відзначаються у вигляді полідактилії, з своєрідним розміщенням пальців, розумову відсталість,зустрічається судомний синдром. Синдром Едвардса. По 18 дівчатка хворіють у 3 рази частіше, ніж хлопчики, Рот маленький, трикутної форми з короткою верхньою губою; піднебіння високе, іноді з щілиною, шия коротка, часто з крилоподібною складкою. По гетеросомам Синдром Клайнфельтера- 47, XXY Як специфічний для захворювання симптом,відносно короткі руки, на 2-3 см перевищує зрістна лобку оволосіння за жіночим типом,рослинність на обличчі незначна. Трисомія X «супер жінка» 47ХХХ Полісомія за Y-хромосомою – «супер чоловік» 47ХYY Моносомія Хвороба Шерешевського – Тернера каріотип 45X0. дівчину низького зросту з крилоподібною складкою на шиї, відсутністю вторинних статевих ознак. 44. Мозаїцизм -хромосомна або генна мутації розвиваються після першого мітотичного поділу зиготи, то пошкодження зазнає тільки частина соматичних клітин,не обов'язково порушується життєдіяльність організму,виникає функціональний мозаїцизм. Якщо мутація домінантна, вона проявиться у відповідних клітинах і призведе до тяжкого захворювання. Наявність у мозаїків клітин з нормальним каріотипом зумовлює кращий психічний розвиток, ніж у хворих при чистій трисомії 21.Якщо мутація в клітинах на ранніх стадіях розвитку зародка рецесивна, то її ефект проявиться тільки у гомозигот. Генеративні мутації – це мутації, що виникають у статевих клітинах. Соматичні мутації – це мутації,виникають у соматичних,не успадковуються, вони знижують репродуктивні можливості організму, в якому виникли. Зміна спадкового матеріалу в статевих клітинах відбувається в періоді оогенезу або сперматогенезу, при реплікації ДНК і розбіжності хромосом в процесі мейозу. В результаті може утворитися одна або кілька аномальних гамет,якщо несуча мутацію статева клітина вступить в запліднення, то утворився з такою зиготи організм може мати певні фенотипічні особливості. Надалі можливо спадкування цієї мутації в ряду поколінь. соматичні мутації - Це зміни спадкового матеріалу в соматичних клітинах. Така мутація передається тільки нащадкам мутантної клітини в процесі мітозу. В результаті в організмі людини можуть виявитися клітинні популяції з різним набором спадкового матеріалу. 45. Спонтанні й індуковані мутації. Індукований впливом направленої дії факторів зовнішнього і внутрішнього середовища,порушують редуплікацію, репарацію ДНК, рекомбінацію генів і розбіжність хромосом. Вони можуть бути хімічної, фізичної і біологічної природи. Основним джерелом спонтанних мутацій служать ендогенні фактори, що призводять до пошкодження генів і хромосом в процесі нормального клітинного метаболізму. Результат їх дії — помилки генетичних процесів реплікації, репарації та рекомбінації. До цієї груп належать також природні мутагени навколишнього середовища (космічна іонізуюча радіація, ультрафіолетове випромінювання сонячного спектру), мутації, причиною яких є ендогенні фактори (хімічна модифікація пуринових і піримідинових основ у клітинах) приводять до спарювання їх з некомплементарними азотистими основами. Чинники, які здатні проникати в соматичні або зародкові клітини живих організмів і викликати мутації- мутагени.Для того, щоб агент був мутагеном, він повинен: легко проникати в клітини організму, зберігати їх життєстійкість, досягати ядра клітини і впливати на хімічну структуру хромосом та процеси, які відбуваються в них.Вони можуть бути хімічної, фізичної і біологічної природи. До найбільш активних мутагенів належить іонізуюче випромінення та ультрафіолетові промені. Хімічних -активність проявляють чотири повних групи хімічних факторів зовнішнього середовища:пестициди, промислові отрути, харчові домішки,ліки. Кожний з хімічних мутагенів може викликати як хромосомні розриви, так і генні мутації,відміну від фізичних мутагенів переважно індукують генні мутації, їх дія більш тривала, мутації з'являються не зразу, а через певний час. Біологічні мутагени - це віруси, бактерії, найпростіші, гельмінти. Спричиняють зміни такі ж, як фізичні та хімічні мутагени. Моніторинг генетичний- заходи, спрямовані на відслідковування виникнення і поширення спадкової патології. Це комплексне обстеження певних груп населення, спрямоване на реєстрацію подій генетичного характеру, виявлення нових мутацій, успадкованих від попередніх поколінь (генних і хромосомних захворювань),тимчасових тенденцій або відмінностей у просторовому розподілі хвороб із спадковою схильністю, пошук можливих причин зв'язку між збільшенням частот цих подій з факторами довкілля. 46. Мультифакторіальні (полігенні) захворювання - це захворювання зі спадковою схильністю ,для прояву яких необхідні дві умови: 1. Наявність спадкової схильності. 2. Несприятливі впливи зовнішнього середовища. До мультифакторіальних захворювань належать: цукровий діабет, гіпертонічна хвороба, виразкова хвороба шлунка, атеросклероз, ішемічна хвороба серця, бронхіальна астма, шизофренія, епілепсія та ін. Механізм розвитку мультифакторіального захворювання - патологічний фенотип - виявляється тоді, коли сумарна дія генетичних і середовищних факторів досягає чи перевищує деяке граничне значення схильності. Гени схильності — це мутантні алелі, які сумісні з народженням і життям у постнатальному періоді, але за певних несприятливих умов можуть сприяти розвитку захворювання. Моногенна схильність пов'язана з патологічною мутацією одного гена, який виявляється фенотипово тільки під дією певного провокуючого фактора зовнішнього середовища. Прикладом можуть бути генетично обумовлені патологічні реакції на медикаменти (фармакогенетичні реакції) і фактори зовнішнього середовища (екогенетичні реакції).Полігенна визначається поєднанням мутантних алелей кількох генів. Для розвитку захворювання необхідні накопичення генів схильності більше певного порогового значення і провокуюча дія факторів зовнішнього середовища. 47. На відміну від класичних об’єктів генетики, людина – специфічний і складний об’єкт генетичного аналізу, вона поєднує в собі закони органічної еволюції і закони соціального життя. 1. Повільна зміна поколінь (приблизно через 25-30 років). Тривалість життя людини, як об‘єкта, може перевищувати тривалість життя дослідника. 2.Мала кількість дітей у кожній сім’ї. 3. Складний каріотип, який включає 46 хромосом (24 групи зчеплення ) 4.Властивий генотиповий поліморфізм, що з різними екологічними і соціальними умовами, обумовлює високий фенотиповий поліморфізм. Для вивчення спадкових ознак у людини застосовують біохімічні, морфологічні, імунологічні та електрофізіологічні цитогенетичний (каріотипічної формули), генеалогічний(за допомогою родоводів), популяційно-статистичний(спостереженні спадкових ознак у великих групах населення), генетико-соматичних клітин(клітин з різних джерел) 48. Близнюкові методи дослідження — це методи генетичних досліджень, що дозволяють встановити вплив генотипу та умов середовища на формування певної ознаки, тобто встановити її успадковуваність. Метод ґрунтується на трьох положеннях: 1. Монозиготи мають ідентичні генотипи, а дизиготи – різні генотипи. 2. Середовище, в якому розвиваються близнюки і яке впливає на прояв ознак, може бути однаковим і неоднаковим для одної і тої ж пари близнюків. 3. Всі властивості організму визначаються взаємно за участю генотипу і середовища. На підставі порівняльного вивчення ознак у близнюків вираховують показники конкордантності (частота схожості) і дискордантності (частота відмінностей). З метою оцінки ролі спадковості в розвитку тієї чи іншої ознаки проводять розрахунки за формулою: Н = % подібності МЗ – % подібності ДЗ,