Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Тип мутационного события: сдвиг рамки считывания
Мутации, которые приводят к выпадению или вставке одного и более нуклеотидов, вызывают так называемый сдвиг рамки считыва- ния. В среднем они более вредоносны, чем мутации замены нуклеоти- да. Примеры подобных трансформаций: Мама мыла раму => Ммам ылар аму — выпадение нуклеотида; Мама мыла раму => Мама мыла драму — вставка основания. Сдвигом рамки этот тип мутаций называ- ется потому, что в результате выпадения (или случайного добавле- ния) одного нуклеотида изменяется считывание (трансляция) кодо- нов в молекуле мРНК и, начиная с точки, соответствующей положе- нию мутации, синтезируется искаженная последовательность аминокислот. Например, если в результате мутации теряется второй нуклеотид в последовательности ТАС-ААС-САТ, то эта цепочка счи- тывается как ТСА-АСС-АТ. В результате произведенный белок будет содержать не метионин (ТАС) и лейцин (ААС), а серии (ТСА) и трип- тофан (АСС), что приведет к нарушениям последующих биохимичес- ких процессов. Часто мутации оказываются гораздо сложнее описанных выше. Один и тот же ген может мутировать в нескольких местах. Например, известно более 60 разных мутаций одного гена ФКУ, каждая из которых приво- дит к развитию фенилкетонурии (гл. II), причем некоторые из этих му- таций соответствуют разным степеням тяжести заболевания. Мутации, происходящие в экзонах (кодирующих участках гена), как правило, вре- доносны. К счастью, большинство мутаций в организме происходит в интронах (некодирующих участках гена). Эти мутации не транскрибиру- ются мРНК и, следовательно, фенотипически не проявляются. Замечательная особенность мутаций состоит в том, что их дей- ствие может быть различным в разных организмах и фенотипические проявления одной и той же мутации у разных особей могут быть очень разнообразными. Так, обладание мутантным аллелем у одной особи
может фенотипически проявиться в форме тяжелого заболевания, а у другой — в форме легкой симптоматики или даже полного ее отсут- ствия. Два ключевых понятия, описывающих изменчивость проявле- ния одной и той же мутации в популяции как совокупности организ- мов (подробнее о генетике популяций в гл. V), — упоминавшиеся (гл. II) понятия пенетрантности и экспрессивности.
Пенетрантностью называется частота проявления аллеля опреде- ленного гена у особей данной популяции. Различают пенетрантность полную (аллель проявляется у всех особей) и неполную (аллель не проявляется у части особей). Количественно ее выражают в процентах особей, у которых данный аллель фенотипически проявляется (100% — полная пенетрантность). Приведем пример. Известно, что не все носители мутации гена ФКУ стра- дают фенилкетонурией. Пенетрантность мутантного аллеля ФКУ высока и составляет примерно 99%. Это означает, что среди каждых 100 носителей аллеля-мутанта в среднем будет один носитель, не имеющий фенотипичес- ких признаков заболевания — среди 100 мутировавших генов один ген-му- тант не проявится, т.е. не вызовет развитие заболевания. Экспрессивностью называется степень фенотипической выражен- ности одного и того же аллеля определенного гена у разных особей. Если фенотипический признак, контролируемый данным аллелем, в популяции не варьирует, то говорят о постоянной экспрессивности, в противоположном случае — об изменчивой (вариабельной) экс- прессивности. Различия экспрессивности означают, во-первых, разную степень пораженности носителей мутации (например, больные ФКУ — носи- тели одной и той же мутации — могут страдать умственной отсталос- тью разной степени), а во-вторых, разные формы фенотипического проявления одной и той же мутации (например, предполагается, что один и тот же ген-мутант вызывает один тип психического расстрой- ства — синдром Туретта — у мужчин и другой тип — синдром навяз- чивых идей — у женщин). Новые мутации — важнейший источник генетической изменчи- вости, являющейся основой биологической эволюции. Частота мути- рования отдельного гена чрезвычайно мала, но генов в организме много, а каждый биологический вид представлен множеством особей. Так что, когда организм или биологический вид рассматривается как целое, мутация выглядит не как редкое, а как вполне регулярное со- бытие. Предположим, что геном человека насчитывает 100 000 пар генов, а средняя частота мутации на один ген составляет 10-5. Тогда
среднее число мутаций в одном поколении составит (2·105 генов) х х (10-5 мутаций на ген) = 2 мутации на зиготу человека. На Земле живет около 4·109 людей. Если у каждого человека возникает по 2 му- тации, то общее число новых мутаций у ныне живущего населения земного шара составляет 8·109.
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ Мутации — основной источник генетического полиморфизма, т.е. наличия в популяции нескольких аллелей одного локуса. Полиморф- ная природа ДНК позволила разработать системы методов генетичес- кого и психогенетического анализа, которые позволяют определить и картировать целый ряд генов, вовлеченных в формирование индиви- дуальных различий по исследуемым поведенческим признакам. Так, например, использование полиморфных маркёров ДНК позволило картировать ген на коротком плече хромосомы 4, ответственный за развитие хореи Гентингтона. В качестве примера рассмотрим два типа ДНК маркёров: поли- морфизм длины рестрикционных фрагментов (RFLP-полиморфизм) и полиморфизм повторяющихся комбинаций нуклеотидов (STR- пo- лиморфизм). Для изучения полиморфности (этот процесс также назы- вается тайпингом ДНК) ДНК выделяется из клеток крови или любых других клеток организма, содержащих ДНК (например, берется со- скоб с внутренней стороны щеки). При использовании технологии RFLP, ДНК, под воздействием ферментов, распознающих специфи- ческие последовательности нуклеотидов в ДНК и избирательно раз- рушающих ее цепь в определенных местах, разрезается на куски-фраг- менты. Такие ферменты впервые были найдены в бактериях, которые производят их с целью защиты от вирусной инфекции. Существуют сотни таких «рестрицирующих» ферментов, каждый из которых разрезает ДНК в определенном месте, распознавая опре- деленную последовательность оснований; этот процесс называется рестрикцией. Например, один из часто используемых ферментов, EcoRI, распознает последовательность GAATTC и разрезает молекулу ДНК между основаниями G и А. Последовательность GAATTC может быть представлена в геноме несколько тысяч раз. Если в определен- ном локусе эта последовательность различна у разных людей, то у тех из них, которые являются носителями измененной последовательно- сти, фермент в данном локусе ее не разрежет. В результате ДНК гено- мов, несущих нестандартные последовательности, разрезана в дан- ном локусе не будет и, следовательно, образует более длинный фраг- мент. Таким способом распознается разница в структуре ДНК. В результате разреза «рестрицирующими» ферментами могут полу- читься два типа фрагментов, соответствующих данному локусу, — длинный и короткий. Их также называют аллелями. По аналогии с «обычными» генами полиморфизмы могут быть гомозиготными по короткому фрагменту, гомозиготными по длинному фрагменту или гетерозиготными по длинному и короткому фрагментам. Несмотря на то что существуют сотни «рестрицирующих» фер- ментов, распознающих различные последовательности ДНК, они, как выяснилось, способны отыскать только примерно 20% полиморфных
участков ДНК. Были разработаны несколько других типов ДНК-мар- кёров, распознающих полиморфизмы других типов. Широко исполь- зуется, например, полиморфизм повторяющихся комбинаций нукле-
отидов (SТR-полиморфизм). Как уже упоминалось, по неизвестной пока причине в ДНК присутствуют повторяющиеся последовательно- сти, состоящие из 2, 3 или более нуклеотидов. Количество таких по- второв варьирует от генотипа к генотипу, и в этом смысле они также обнаруживают полиморфизм. Например, один генотип может быть носителем двух аллелей, содержащих по 5 повторов, другой — носи- телем двух аллелей, содержащих по 7 повторов. Предполагается, что геном человека содержит примерно 50 000 локусов, включающих по- добные повторяющиеся последовательности. Хромосомные координаты многих локусов, обнаруживающих STR-полиморфизм, установлены и теперь используются для картирования структурных генов, служа ко- ординатами на хромосомных картах. Таким образом, генетический полиморфизм, связанный с при- сутствием так называемых нейтральных (не изменяющих синтезируе- мый белок) мутаций, плодотворно используется в молекулярно-гене- тических, в том числе психогенетических, исследованиях, поскольку генетическую изменчивость, выявленную молекулярными методами, можно сопоставлять с изменчивостью фенотипов. Пока этот перспек- тивный путь используется в подавляющем большинстве случаев для исследования разных форм патологии, дающих четко очерченные фенотипы. Однако есть все основания надеяться, что он будет вклю- чен и в изучение изменчивости нормальных психических функций.
* * *
Одним из наиболее замечательных биологических открытий XX сто- летия стало определение структуры ДНК. Расшифровка генетического кода, открытие механизмов транскрипции, трансляции и некоторых других процессов на уровне ДНК являются фундаментом в строящем- ся здании психогенетики — науки, одна из задач которой состоит в раскрытии секретов соотношения генов и психики. Современные пред- ставления о структуре и функциях ДНК коренным образом изменили наши представления о структуре и функционировании генов. Сегодня гены определяются не как абстрактные «факторы наследственности», а как функциональные отрезки ДНК, контролирующие синтез белка и регулирующие активность других генов. Одним из основных источников изменчивости являются генные мутации. Своими успехами современная молекулярная генетика обя- зана открытию и использованию закономерностей мутирования ДНК с целью обнаружения и картирования генетических маркёров. Имен-
но они позволят психогенетике перейти от популяционных характе- ристик к индивидуальным.
Г л а в а V ДИНАМИКА ГЕНОВ В ПОПУЛЯЦИЯХ Подобно тому, как становление личности находится под влиянием той культуры, в которой она формируется, так и генотип индивида несет на себе отпечатки той генетической популяции, в которой этот генотип существует. Законы существования генов в популяциях изуча- ет популяционная генетика. Специальный интерес для нее представ- ляет эволюция генотипа человека вообще и эволюция генотипов, спе- цифичных для тех или иных популяций. Популяционная генетика тес- но связана с эволюционной теорией Ч. Дарвина. Термин «популяция» имеет разговорно-бытовое хождение, упот- ребляясь при обозначении не групп особей в биологическом смысле, а населения страны, ее частей, населенного пункта или даже фор- мальной организационной структуры. Научное же эволюционно-гене- тическое определение популяции предложено Н.В. Тимофеевым-Ре- совским, который под популяцией понимал совокупность особей определенного вида, в течение достаточно длительного времени (боль- шого числа поколений) населяющих определенное пространство, внутри которого практически осуществляется та или иная степень панмиксии* и нет заметных изоляционных барьеров; эта совокупность особей отделена от соседних таких же совокупностей особей данного вида той или иной степенью давления тех или иных форм изоляции**. Такое понимание популяции принято в современной генетике. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ГЕНЕТИКИ ПОПУЛЯЦИИ
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-26; просмотров: 444; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.221.174.248 (0.074 с.) |