Изменчивость и репарация днк у человека

КУРСОВАЯ РАБОТА

ИЗМЕНЧИВОСТЬ И РЕПАРАЦИЯ ДНК У ЧЕЛОВЕКА

 

                                                                                       Руководитель работы:

                                                                       Стикина М.Н.

                                                                         Авторы работы:

                                                                       Давудова Э.М

                                                                      Гасанова А.Г

                                                                        Казавова У.Т.

                                                                               Студентки 2 курса

                                                                           группы: 21 ак/д

Оценка:_____________

 

 

Тобольск- 2015

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………4

 

Глава 1. Изменчивость……………………………………………….….6

1.1. Типы изменчивости……………………………………………………......6

1.2 Экзогенные и эндогенные мутагены. Классификация мутаций……..…14

1.3. Динамика генетического груза у человека………………………………17

1.4.Репарация ДНК……………………………………………………………..20

 

Глава 2. Болезни репарации ДНК……………………………………24

2.1. Пигментная ксеродерма………………………………………….………..24

2.2. Атаксия-телеангиэктазия. Синдром Луи-Бар………………….…….…..27

2.3 Анемия Фанкони ……………………………………………………….…..31

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...38

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………...40

ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………….…..41

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность исследования. Изменчивость возникает под воздействием внешней среды или появляется в результате хромосомных перестроек. Факторы среды оказывают на живые системы биологическое и генетическое воздействие и вызывают тем самым соответственно биологический и генетический эффект. Биологический эффект проявляется либо ненаследственными изменениями, не затрагивающими генотип особи, либо ее гибелью. Генетический эффект проявляется изменениями фенотипа, вызванными нарушениями наследственных структур.

Мутации - это наследственные изменения генотипического материала. Они характеризуются как редкие, случайные, ненаправленные события. Большая часть мутаций приводит к различным нарушениям нормального развития, некоторые из них летальны, однако вместе с тем многие мутации являются исходным материалом для естественного отбора и биологической эволюции.

Несмотря на свои «преимущества», ДНК постоянно подвергается химическим изменениям, как спонтанным, так и индуцируемым мутагенами и даже клеточными метаболитами. Еще одна обычная причина повреждений ДНК - радиация и ультрафиолетовое облучение. Большинство происходящих с ДНК изменений недопустимы: они либо приводят к вредным мутациям, либо блокирую репликацию ДНК и вызывают гибель клеток. Поэтому все клетки имеют специальные системы исправления повреждений, репарации ДНК. Нарушение этих систем губительно. Репарация УФ повреждений ДНК нарушена у людей, страдающих тяжелым наследственным заболеванием - пигментной ксеродермой. Такие больные не могут бывать на солнце и обычно умирают в раннем возрасте от какого-либо злокачественного заболевания. Данные факты определили актуальность нашего исследования.

Модификационная изменчивость

Модификационная изменчивость не вызывает изменений генотипа, она связана с реакцией данного, одного и того же генотипа на изменение внешней среды: в оптимальных условиях выявляется максимум возможностей, присущих данному генотипу. Так, продуктивность беспородных животных в условиях улучшенного содержания и ухода повышается (надои молока, нагул мяса). В этом случае все особи с одинаковым генотипом отвечают на внешние условия одинаково. Ч. Дарвин этот тип изменчивости назвал определенной изменчивостью. Однако другой признак - жирность молока - слабо подвержен изменениям условий среды, а масть животного - еще более устойчивый признак. Модификационная изменчивость обычно колеблется в определенных пределах. [4]

Генотипическая изменчивость

Генотипическая изменчивость подразделяется на мутационную и комбинативную. Мутациями называются скачкообразные и устойчивые изменения единиц наследственности - генов, влекущие за собой изменения наследственных признаков. Термин «мутация» был впервые введен де Фризом. Мутации обязательно вызывают изменения генотипа, которые наследуются потомством и не связаны со скрещиванием и рекомбинацией генов. [5]

Мутации по характеру проявления бывают доминантными и рецессивными. Мутации нередко понижают жизнеспособность или плодовитость. Мутации, резко снижающие жизнеспособность, частично или полностью останавливающие развитие, называют полулетальными а несовместимые с жизнью - летальными. Мутации подразделяют по месту их возникновения. Мутация, возникшая в половых клетках, не влияет на признаки данного организма, а проявляется только в следующем поколении. Такие мутации называют генеративными. Если изменяются гены в соматических клетках, такие мутации проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении. Но при бесполом размножении, если организм развивается из клетки или группы клеток, имеющих изменившийся - мутировавший - ген, мутации могут передаваться потомству. Такие мутации называют соматическими.

Комбинативная изменчивость

Комбинативная наследственная изменчивость возникает в результате обмена гомологичными участками гомологичных хромосом в процессе мейоза, а также как следствие независимого расхождения хромосом при мейозе и случайного их сочетания при скрещивании. Изменчивость может быть обусловлена не только мутациями, но и сочетаниями отдельных генов и хромосом, новая комбинация которых при размножении приводит к изменению определенных признаков и свойств организма. Такой тип изменчивости называют комбинативной наследственной изменчивостью. Новые комбинации генов возникают: [5]

1) при кроссинговере, во время профазы первого мейотического деления;

2) во время независимого расхождения гомологичных хромосом в анафазе первого мейотического деления;

3) во время независимого расхождения дочерних хромосом в анафазе второго мейотического деления

4) при слиянии разных половых клеток.

Сочетание в зиготе рекомбинированных генов может привести к объединению признаков разных пород и сортов.

Мутационная изменчивость

Мутации - качественные или количественные изменения ДНК клеток организма, приводящие к изменениям их генотипа. Мутационная теория была создана голландцем Гуго де Фризом, который и ввел этот термин. Начав в 1901 г. изучение наследования признаков у растений ослинника, он обнаружил, что, несмотря на то, что обычно удавалось предсказать появление растения с тем или иным фенотипом, иногда появлялись формы, имеющие признаки, не наблюдавшиеся в предыдущих поколениях. Ученый предположил, что такие аномалии связаны с возникновением каких-то фенотипически проявляющихся изменений в генотипе, которые, кроме того, могут передаваться потомству. [5]

Характеристика мутации:

1. Мутации - внезапные скачкообразные изменения наследственных факторов. Мутации представляют собой стойкие изменения наследственного материала.

2. Мутации - качественные изменения, они, как правило, не образуют непрерывного ряда вокруг средней величины. Мутации представляют собой ненаправленные изменения генотипа - они могут быть полезными (очень редко), вредными (большинство мутаций) и безразличными для данных условий существования организма. [5]

5. Генные (точечные) мутации

Точечные мутации связаны с изменением нуклеотидной последовательности ДНК одного гена.

Известны два механизма генных мутаций: замена одного основания на другое и изменение количества нуклеотидов - выпадение или вставка одного из них и, как следствие, изменение рамки считывания при транскрипции. Второй механизм приводит к более серьезным последствиям, поскольку при этом во время транскрипции происходит чтение совершенно иных триплетов и синтезируется белок с иной аминокислотной последовательностью. Если, например, в исходной последовательности…ААТ ГГЦ АЦГ ТАГ Г… произойдет выпадение тимидина в третьем положении - …ААГ ГЦА ЦГТ АГГ…, то вместо аминокислотной последовательности лей-про-цис-мет синтезируется последовательность фен-арг-ала-сер.

Хромосомные мутации

Этот тип мутаций связан со структурными изменениями хромосом. Не следует путать эти мутации с кроссинговером, при котором гомологические хромосомы обмениваются участками.

Делеция- это утрата хромосомой некоторого участка, который затем обычно уничтожается: [5]

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. 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 во время мейоза, действуя как «ингибитор кроссинговера», а в некоторых случаях приводя к формированию нежизнеспособных гамет. [5]

Мутагены эндогенные

Молекулы ДНК часто претерпевают invivo тепловую депуринизацию, которая может быть спонтанным внутренним источником измененных нуклеотидов. Другим источником эндогенных мутаций служит самопроизвольное дезаминированиецитозинав составе ДНК с образованием урацила. 5-Метилцитозин - одно из модифицированных оснований ДНК, представляет собой "горячую точку" возникновения мутаций путем спонтанного дезаминирования, так как в результате удаления его аминогруппы образуется нормальное основание T, не распознаваемое системами репарации как мутантное. [10]

Свободные радикалы, образующиеся в организме, могут быть причиной спонтанных мутаций. В частности, частота повреждений нуклеотидов ДНК, появляющихся под действием свободных радикалов кислорода, приближается к частоте мутаций, возникающих при депуринизации ДНК. В клетках свободные радикалы кислорода возникают в реакциях восстановления, в результате которых появляются чрезвычайно реакционноспособные промежуточные соединения.

Наибольшую опасность для ДНК представляют радикалы гидроксила, супероксид и синглетный кислород, которые образуются в процессе дыхания, фагоцитоза и при повреждении клеток. Путем измерения содержания в моче человека 8-гидроксидезоксигуанозина и тимингликоля - основных модифицированных нуклеозидов и оснований, образующихся под действием радикалов кислорода, было установлено, что ежедневно в каждой клетке человека возникает около 10000 модифицированных нуклеотидов, мутагенный эффект которых доказан. [10]

Другим источником эндогенных мутагенов является метаболизм микрофлоры, обитающей в кишечнике, желудке и ротовой полости человека. Некоторые промежуточные соединения, возникающие при метаболизме аминокислот, желчных кислот и холестерина под действием бактерий организма человека и обладающие мутагенной и канцерогенной активностью. Промоторами называют вещества, не имеющие канцерогенной активности, но ускоряющие процесс канцерогенеза под действием химических веществ - истинных канцерогенов.

Мутагены экзогенные

Процессы, оказывающие существенное или заметное влияние на сроки наступления сезонных явлений природы, называются факторами сезонной динамики природы (экзогенные и эндогенные). [10]

Экзогенные факторы действуют из внешней среды. УФ-лучи, хим.в-ва, вирусы. Основным экзогенным фактором сезонной динамики является ход солнечной радиации. Существенное влияние на сезонную динамику природы оказывают режимы термический, влажности, а также некоторые биогенные и антропогенные. В ряде случаев – факторы океанских течений, ветровой, ионизации атмосферы, выщелачивание и засоления почв.

Репарация ДНК

ДНК - это единственная макромолекула клетки, которая способна устранять повреждения, возникающие в ее структуре. Более того, в ней закодирована информация о механизмах самых разнообразных репарационных процессов (рисунок 1, приложение 1).

Комплементарное спаривание лежит в основе не только репликации ДНК, но и процесса восстановления исходной структуры ДНК при репарации повреждений, затрагивающих остов молекулы, модификаций того или иного основания или ошибочного спаривания при рекомбинации. Одновременное повреждение обеих цепей в одном месте и двухцепочечные разрывы часто оказываются летальными для ДНК, поскольку такие дефекты репарируются лишь в редких случаях. [3]

Наиболее часто происходит разрыв гликозидных связей между пурином и дезоксирибозой N при повышении температуры. За сутки в клетке человека совершается от 5000 до 10000 актов депуринизации. Если не принимать никаких мер, то это приведет к нарушению репликации и экспрессии генов. Кроме того, остатки цитозина и аденина могут подвергаться спонтанномудезаминированию с образованием соответственно остатков урацила и гипоксантина; частота таких событий составляет примерно 100 на геном в сутки. Если подобные нарушения в ДНК не будут устранены до следующего раунда репликации, то они могут послужить источником мутаций. [3]

Многие изменения в структуре ДНК происходят под действием химических веществ, присутствующих в окружающей среде. К таким веществам относятся алкилирующие агенты, которые модифицируют предпочтительно гуаниновые остатки; соединения, встраивающиеся между соседними парами оснований и приводящие к появлению вставок и делеций во время репликации; бифункциональные агенты, способные образовывать ковалентные сшивки между двумя цепями ДНК и блокировать их расхождение при репликации. Не менее разрушительными могут быть и физические воздействия. Поглощение тиминовым или цитозиновым основанием ультрафиолетового света может приводить к образованию циклобутановых димеров между соседними пиримидинами; под действием ионизирующей радиации, например космических лучей, могут образовываться высоко реакционно способные свободные радикалы, оказывающие на ДНК самые разнообразные воздействия; при облучении рентгеновскими лучами в медицинских целях в ДНК могут возникать одно - и двухцепочечные разрывы, а также другие повреждения, характерные для воздействия на ДНК свободных радикалов.

Известны два основных типа репарационных процессов: [3]

1) непосредственное исправление модификаций или неправильных спариваний, не требующее репликации для восстановления исходной структуры;

2) удаление нуклеотидов, окружающих ошибочно спаренные или измененные пары оснований, и ре-синтез этого участка путем репликации.

Значение репарации ДНК

У клеток в процессе эволюции выработался сложный механизм устранения повреждений, возникающих в ДНК под действием самых разнообразных химических и физических факторов, а также вследствие ошибок при репликации или рекомбинации. И это понятно: большая часть повреждений блокирует передачу генетической информации последующему поколению, а остальные, если их не устранить, сохранятся в геномах потомков и приведут к драматическим изменениям в молекулах белков, а том числе и ферментов, необходимых для поддержания жизнедеятельности клетки. При повреждении определенных звеньев системы репарации клетки становятся особенно уязвимыми для некоторых химических и физических агентов. [3] Например, клетки Е. coli, у которых нарушена система внесения разрывов в ДНК при выщеплениитиминовыхдимеров, очень чувствительны к УФ-свету. Клетки, неспособные осуществить ту или иную N-гликозилазную реакцию, гораздо больше, чем нормальные, подвержены мутагенному или летальному эффекту алкилирующих агентов или ионизирующей радиации.

Люди, страдающие пигментной ксеродермой, очень чувствительны к ультрафиолетовому свету, и у них развиваются разные формы рака кожи даже при очень слабом воздействии солнечного света. Клетки таких людей несут мутацию, сходную с RAD-мутацией дрожжей и проявляющуюся в том, что у них нарушена способность к выщеплению пиримидиновых димеров из УФ-облученной ДНК. Заболевание может быть обусловлено мутацией в одном из по крайней мере девяти генов, что говорит о достаточно сложном механизме репарации ДНК, содержащей тиминовыедимеры, у человека. Как правило, заболевание бывает связано с неспособностью к выщеплениютиминовыхдимеров. Если к облученным клеткам в культуре добавить фермент, обладающий тиминдимергликозилазной и АР-эндонуклеазной активностями, то УФ-повреждения могут быть устранены. [3]

Выводы по первой главе

Изменчивость (биологическая) - разнообразие признаков и свойств у особей и групп особей любой степени родства. Изменчивость присуща всем живым организмам, поэтому в природе отсутствуют особи, идентичные по всем признакам и свойствам.

Существующие формы изменчивости микроорганизмов подразделяются на две группы: первую группу составляет фенотипическая изменчивость, которая включает модификации, описанные в литературе под названием диссоциации с характерными изменениями морфологических, культуральных, ферментативных и некоторых других биологических свойств микробов; вторую группу составляет генотипическая изменчивость, которая включает:

1) мутации, т. е. наследуемую изменчивость микробов, не связанную с поступлением новой генетической информации,

2) рекомбинации Ї наследуемую изменчивость, связанную с поступлением новой генетический информации.

 

 

Лечение синдрома Луи-Бар

К сожалению, эффективные методы лечения синдрома Луи-Бар до настоящего времени остаются предметом поиска. В современной медицине возможно применение лишь паллиативного симптоматического лечения соматических и иммунологических нарушений. Продлению жизни пациентов, имеющих синдром Луи-Бар, способствует иммунокоррегирующая терапия препаратами тимуса (Т-активин) и гамма-глобулином, витаминотерапия в высоких дозировках и интенсивная терапия любого инфекционного процесса. По показаниям применяют противовирусные препараты, антибиотики широкого спектра действия, противогрибковые средства, глюкокортикостероиды. [8]

 

Анемия Фанкони

Анемия Фанкони была впервые описана в 1927 г. швейцарским педиатром Гвидо Фанкони, который сообщил о 3 братьях с панцитопенией и физическими пороками. Термин «анемия Фанкони» был предложен Негели в 1931 г. для обозначения комбинации семейной анемии Фанкони и врождённых физических пороков. Для установления диагноза анемии Фанкони не обязательно наличие ни пороков развития, ни анемии Фанкони как таковой. Анемия Фанкони - редкое аутосомно-рецессивное заболевание, её частота составляет 1 на 360 000 родившихся детей с соотношением 1,1:1 в пользу мальчиков (рисунок 3, приложение 2).

К настоящему времени известно о более чем 1200 случаях анемии Фанкони и их количество быстро увеличивается в результате внедрения методов лабораторной диагностики, позволяющих установить диагноз заболевания у сиблингов больного анемией Фанкони ещё до манифестации апластической анемии, а также у больных с характерными пороками развития, но без гематологических аномалий. [8]

Причины анемии Фанкони

Анемия Фанкони - аутосомно-рецессивное заболевание с вариабельной пенетрантностью и генетической гетерогенностью. Гетерозиготное носительство встречается с частотой 1:300. При кариотипировании лимфоцитов и фибробластов больных анемией Фанкони обнаруживают в большом проценте случаев хромосомные аномалии. Считается, что дефектные гены, ответственные за снижение репаративных свойств организма, расположены в 22-й и 20-й хромосомах. [8]

Патогенез анемии Фанкони

В костном мозге выявляют пониженнуюклеточность, угнетение всех ростков кроветворения (эритроидного, миелоидного, мегакариоцитарного), разрастание жировой ткани. Дефект гемопоэза при анемии Фанкони локализован на уровне стволовой клетки. Кроветворные клетки имеют повышенное время созревания. Длительность жизни эритроцитов детей с анемией Фанкони существенно снижена (в 2,5-3 раза). [8]

Симптомы анемии Фанкони

Средний возраст установления диагноза анемии Фанкони составляет 7,9 лет среди мальчиков и 9 - среди девочек, причём 75% случаев анемии Фанкони диагностируют в период с 3 до 14 лет. Настороженность в отношении анемии Фанкони ни в коем случае не должна ограничиваться возрастными рамками: вариации возраста пациентов, в котором устанавливался диагноз, необычайно широки - от рождения до 48лет и от рождения до 32 лет для лиц женского и мужского пола соответственно.

Классический облик больного анемией Фанкони - низкий рост, микроцефалия, микрофтальмия, смуглый оттенок кожи («постоянный загар»), участки гипер- и гипопигментации кожи и слизистых оболочек и уродливые I пальцы рук. При анемии Фанкони различные органы и системы поражаются врождёнными пороками и аномалиями развития в неравной степени. Около 6% больных вообще не имеют никаких аномалий. Ранее такие случаи описывались в литературе под названием анемии Эстрена-Дамешека - по имени авторов, которые в 1947 г. описали 2 семьи с конституциональной гипопластической анемией без пороков развития. Диагноз анемии Фанкони должен быть обязательно подтверждён тестами на гиперчувствительность хромосом, тем более что аномалии развития могут быть общими для анемии Фанкони и других наследственных апластических анемий, например, врождённого дискератоза. Выраженность пороков развития может сильно варьировать даже в пределах одной семьи: известно множество случаев анемии Фанкони среди сиблингов, у одного из которых не было пороков развития, а у другого были. [8]

Лечение анемии Фанкони

Как уже было указано, симптоматическое лечение апластической анемии при анемии Фанкони не способно коренным образом изменить прогноз заболевания. Первой и единственной на сегодняшний день группой препаратов, позволяющих улучшить кратко- и среднесрочный прогноз при анемии Фанкони, являются андрогены. Впервые они с успехом были применены для лечения анемии Фанкони в 1959 г. На Западе самым популярным андрогеном с относительно приемлемыми побочными эффектами служит оксиметалон (доза 2-5 мг/кг), в Украине по-прежнему используют метандростенолон (доза 0,2-0,4 мг/кг). При лечении андрогенами гематологический ответ различного качества достигается примерно у 50% больных. Эффект от андрогенов проявляется через 1-2 мес, затем происходит подъём уровня лейкоцитов, а в последнюю очередь увеличивается число тромбоцитов, причём для достижения плато ответа тромбоцитов нередко требуется 6-12 мес. При отмене андрогенов практически у всех пациентов происходит рецидив заболевания, отсутствие рецидива панцитопении после отмены андрогенов описано лишь у небольшого числа больных и, как правило, было связано с наступлением пубертата. Именно поэтому после достижения максимума гематологического улучшения дозу андрогенов следует осторожно снижать, не отменяя её совсем. Применение андрогенов значимо увеличивает продолжительность жизни у ответивших на лечение пациентов: медиана продолжительности жизни составляет 9 лет после установления диагноза против 2,5 лет соответственно для тех пациентов, у которых лечение андрогенами не было эффективным. Ранее в целях предотвращения несвоевременного закрытия зон роста совместно с андрогенами назначали преднизолон в дозе 5-10 мг через день, однако самостоятельного значения в лечении анемии Фанкониглюкокортикостероиды не имеют. [8]

На настоящий момент единственным методом окончательного излечения гематологического синдрома при анемии Фанкони служит аллогенная трансплантация гемопоэтических стволовых клеток (ТГСК). Всего в мире проведено более 250 трансплантаций гемопоэтических клеток по поводу анемии Фанкони.

Без успешной трасплантации костного мозга анемия Фанкони имеет серьезный прогноз. При этом больные больше страдают и чаще погибают не от анемии, а от оппортунистических инфекций из-за нейтропении и дефекта иммунитета или повышенной кровоточивости из-за тромбоцитопении. Дети с анемией Фанкони имеют повышенный риск развития нелимфоидной лейкемии (5-10%).[8]

Выводы по второй главе

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.

Ряд наследственных болезней связан с нарушениями систем репарации.

Системы репарации существуют не только у микроорганизмов, но также в клетках животных и человека, у которых они изучаются на культурах тканей. Известен наследственный недуг человека - пигментная ксеродерма, при котором нарушена репарация.

Каждая из систем репарации включает следующие компоненты:
фермент, "узнающий" химически изменённые участки в цепи ДНК и осуществляющий разрыв цепи вблизи от повреждения;

фермент, удаляющий повреждённый участок,

фермент (ДНК-полимераза), синтезирующий соответствующий участок цепи ДНК взамен удалённого,

фермент (ДНК-лигаза), замыкающий последнюю связь в полимерной цепи и тем самым восстанавливающий её непрерывность.

Различают два типа репарации ДНК: дорепликативную (включающую фотореактивационную и эксцизионную формы, направленные на вырезание поврежденных участков ДНК) и пострепликативную.

Главные способы, посредством которых происходит починка оснований ДНК, включают устранение поврежденного основания, которое осуществляют ферменты нуклеазы. Возникающая лакуна может быть заполнена ДНК-полимеразой, что сопровождается лигацией с родительской ДНК. Окислительные повреждения, как основные, так и индуцированные, являются важными причинами для починки оснований ДНК.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Таким образом, ДНК - это единственная макромолекула клетки, которая способна устранять повреждения, возникающие в ее структуре. Более того, в ней закодирована информация о механизмах самых разнообразных репарационных процессов. Комплементарное спаривание лежит в основе не только репликации ДНК, но и процесса восстановления исходной структуры ДНК при репарации повреждений, затрагивающих остов молекулы, модификаций того или иного основания или ошибочного спаривания при рекомбинации. Одновременное повреждение обеих цепей в одном месте и двухцепочечные разрывы часто оказываются летальными для ДНК, поскольку такие дефекты репарируются лишь в редких случаях.

Исправление повреждений в ДНК тесным образом связано с другими фундаментальными молекулярно-генетическими процессами: репликацией, транскрипцией и рекомбинацией.

Все эти процессы оказываются переплетенными в общую систему взаимодействий, обслуживаемую большим числом разнообразных белков, многие из которых являются полифункциональными молекулами, задействованными в контроле реализации генетической информации в клетках про- и эукариот. В то же время очевидно, что природа «не скупится» на элементах контроля, создавая сложнейшие системы коррекции тех повреждений в ДНК, которые несут опасность для организма и особенно для его потомства.

С другой стороны, в тех случаях, когда репарационных возможностей недостаточно для сохранения генетического статуса организма, наступает необходимость в программируемой клеточной смерти - апоптозе.

Устранение ошибок репликации важно, так как большая часть повреждений блокирует передачу генетической информации последующему поколению, а остальные если их не устранить, сохраняться в геноме потомков и приведут к драматическим изменениям в молекулах белков, ферментов, необходимых для поддержания жизнедеятельности клетки. При повреждении определенных звеньев системы репарации клетки становятся особенно уязвимыми для некоторых химических и физических агентов. Люди, страдающие, например, пигментной ксеродермой, очень чувствительны к УФ-свету, и у них развиваются разные формы рака кожи даже при очень слабом воздействии солнечного света.

Существует множество более мелких «поломок» генетического материала, которые не ведут к возникновению болезни, а наоборот, придают хорошие свойства. Все «поломки» генетического материала называются мутациями. Мутации, ведущие к болезням или ухудшению свойств организма, считают отрицательными, а мутации, ведущие к образованию новых полезных свойств, считают положительными.

Однако, применительно к большинству болезней, которыми сегодня страдают люди, передается по наследству не заболевание, а лишь предрасположенность. Например, у отца ребенка сахар усваивается медленно. Это не означает, что ребенок родится с сахарным диабетом, но у ребенка будет иметься предрасположенность. Это означает, если ребенок будет злоупотреблять сладостями и мучными изделиями, то у него разовьется сахарный диабет.

На сегодняшний день развивается так называемая предикативная медицина. В рамках данной медицинской практики у человека выявляются предрасположенности (на основе выявления соответствующих генов), а затем ему даются рекомендации - какой диеты придерживаться, как правильно чередовать режим труда и отдыха, чтобы не заболеть.

Таким образом, в процессе написания курсовой работы были решены все поставленные цели и задачи, раскрыто понятие изменчивости, рассмотрена классификации изменчивости генетического материала; изучена репарация ДНК и болезни репарации ДНК.

 

 

               БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

Рисунок 1. Пигментная ксеродерма

 

 

 

Рисунок 2. Атаксия-телеангиэктазия. Синдром Луи-Бар

 

 

 

Рисунок 3. Анемия Фанкони

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

ИЗМЕНЧИВОСТЬ И РЕПАРАЦИЯ ДНК У ЧЕЛОВЕКА

 

                                                                                       Руководитель работы:

                                                                       Стикина М.Н.

                                                                         Авторы работы:

                                                                       Давудова Э.М

                                                                      Гасанова А.Г

                                                                        Казавова У.Т.

                                                                               Студентки 2 курса

                                                                           группы: 21 ак/д

Оценка:_____________

 

 

Тобольск- 2015

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………4

 

Глава 1. Изменчивость……………………………………………….….6

1.1. Типы изменчивости……………………………………………………......6

1.2 Экзогенные и эндогенные мутагены. Классификация мутаций……..…14

1.3. Динамика генетического груза у человека………………………………17

1.4.Репарация ДНК……………………………………………………………..20

 

Глава 2. Болезни репарации ДНК……………………………………24

2.1. Пигментная ксеродерма………………………………………….………..24

2.2. Атаксия-телеангиэктазия. Синдром Луи-Бар………………….…….…..27

2.3 Анемия Фанкони ……………………………………………………….…..31

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...38

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………...40

ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………….…..41

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность исследования. Изменчивость возникает под воздействием внешней среды или появляется в результате хромосомных перестроек. Факторы среды оказывают на живые системы биологическое и генетическое воздействие и вызывают тем самым соответственно биологический и генетический эффект. Биологический эффект проявляется либо ненаследственными изменениями, не затрагивающими генотип особи, либо ее гибелью. Генетический эффект проявляется изменениями фенотипа, вызванными нарушениями наследственных структур.

Мутации - это наследственные изменения генотипического материала. Они характеризуются как редкие, случайные, ненаправленные события. Большая часть мутаций приводит к различным нарушениям нормального развития, некоторые из них летальны, однако вместе с тем многие мутации являются исходным материалом для естественного отбора и биологической эволюции.

Несмотря на свои «преимущества», ДНК постоянно подвергается химическим изменениям, как спонтанным, так и индуцируемым мутагенами и даже клеточными метаболитами. Еще одна обычная причина повреждений ДНК - радиация и ультрафиолетовое облучение. Большинство происходящих с ДНК изменений недопустимы: они либо приводят к вредным мутациям, либо блокирую репликацию ДНК и вызывают гибель клеток. Поэтому все клетки имеют специальные системы исправления повреждений, репарации ДНК. Нарушение этих систем губительно. Репарация УФ повреждений ДНК нарушена у людей, страдающих тяжелым наследственным заболеванием - пигментной ксеродермой. Такие больные не могут бывать на солнце и обычно умирают в раннем возрасте от какого-либо злокачественного заболевания. Данные факты определили актуальность нашего исследования.