Закономерности наследования признаков. а) Характеристика действия генов.

а) Характеристика действия генов.

В процессе реализации наследственной информации, заключенной в гене, проявляется целый ряд его свойств:

Ген дискретен – развитие различных признаков контролируются разными генами, находящимися в различных локусах хромосом;

Ген специфичен – каждый ген обуславливает развитие определенного признака или признаков;

Ген действует градуально – степень выраженности зависит от дозы гена;

Плейотропное действие гена – один ген может отвечать за несколько признаков;

Полимерное действие гена – несколько различных генов влияют на формирование одного признака;

На проявление гена оказывают влияние факторов внешней среды;

Экспрессивность – степень выраженности признака;

Пенетрантность – частота проявления гена среди его носителей.

б) Плейотропное действие генов.

Плейотропное действие генов - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена. У дрозофилы ген белого цвета глаз одновременно влияет на цвет тела, длины, крыльев, строение полового аппарата, снижает плодовитость, уменьшает продолжительность жизни. У человека известна наследственная болезнь - арахнодактилия ("паучьи пальцы"-очень тонкие и длинные пальцы), или болезнь Марфана. Ген, отвечающий за эту болезнь, вызывает нарушение развития соединительной ткани и одновременно влияет на развитие нескольких признаков: нарушение строения хрусталика глаза, аномалии в сердечно-сосудистой системе.

в) Качественная специфика проявления генов: пенетрантность, экспрессивность.

Показателями зависимости функционирования наследственных задатков от характеристик генотипа является пенетрантность и экспрессивность. Пенентрантность – вероятность проявления генов, явление появления или отсутствия признака у организмов, одинаковых по генотипу. Пенетрантность значительно колеблется как среди доминантных, так и среди рецессивных генов. Наряду с генами, фенотип которых появляется только при сочетании определенных условий и достаточно редких внешних условий (высокая пенетрантность), у человека есть гены, фенотипное проявление которых происходит при любых соединениях внешних условий (низкая пенетрантность). Пенетрантностью измеряется процентом организмов с фенотипным признаком от общего количества обследованных носителей соответствующих аллелей. Если ген полностью, независимо от окружающей среды, определяет фенотипное проявление, то он имеет пенетрантность 100 процентов. Однако некоторые доминантные гены проявляются менее регулярно. Так, полидактилия имеет четкое вертикальное наследования, но бывают пропуски поколений. Доминантная аномалия - преждевременное половое созревание - присуще только мужчинам, однако иногда может передаться заболевания от человека, который не страдал этой патологией. Пенетрантностью указывает, в каком проценте носителей гена оказывается соответствующий фенотип. Итак, пенетрантность зависит от генов, от среды, от того и другого. Таким образом, это не константное свойство гена, а функция генов в конкретных условиях среды. Расчет пенентрантности = число особей с фенотипическим проявление признака: общее число особей с геном. Пенентрантность врожденного вывиха бедра 25%.

Экспрессивность – степень проявления (вырожденности) признака. изменение количественного проявления признака у разных особей-носителей соответствующего аллелей. При доминантных наследственных заболеваниях экспрессивность может колебаться. В одной и той же семье могут проявляться наследственные болезни от легких, едва заметных, до тяжелых: различные формы гипертонии, шизофрении, сахарного диабета и т.д. Рецессивные наследственные заболевания в пределах семьи проявляются однотипно и имеют незначительные колебания экспрессивности. Может быть вызвана как генетическими факторами, так и окружающей средой

г) Понятие о генокопиях, примеры.

Генокопии – это одинаковые фенотипические проявления мутаций разных генов.

То есть разные заболевания проявляют себя фенотипически сходно. Например, различные формы гемофилий, клинически проявляющиеся понижением свертываемости крови, которые связаны с недостаточностью YIII или IX факторов свертывающей системы (гемофилия А и В соответственно).

Так же слепота может быть связана с генетическим поражением и сетчатки, и хрусталика, которые контролируются различными генами.

д) Фенотипическая дисперсия и её компоненты.

Фенотипическая дисперсия - статистическая величина, с помощью которой оценивается размах вариативности какого-либо количественного признака в популяции.

Один и тот же ген в разных условиях среды может реализоваться в 1, 2, несколько или целый спектр значений признака (фенов). Точно так же один и тот же генотип в разных условиях среды может реализоваться в целый спектр, потенциально возможных фенотипов, но в каждом конкретном онтогенезе реализуется из этого спектра фенотипов только один. Под наследственной нормой реакции понимают максимально возможную ширину этого спектра. Норма реакции характеризует долю участия среды в реализации признака. Чем шире норма реакции, тем больше влияние среды и тем меньше влияние генотипа в онтогенезе. Обычно чем разнообразнее условия обитания вида, тем шире у него норма реакции.

Формула Фальконе для расчета фенотипической дисперсии:

VP^2 = VG^2 + VE^2	VG – влияние генетических факторов VE – влияние средовых факторов
VG^2 = VA^2 + VI^2 + VD^2	VA – аддитивный эффект VI – эпистатический фактор VD – эффект доминирования
VE^2 = VEC^2 + VEW^2	VEC – общесемейные факторы VEW – внешние общесредовые факторы

 

Изменчивость

а) Изменчивость как свойство, обеспечивающее существование живых систем (определение).

Изменчивость – это свойство живых организмов, заключающееся в изменении наследственных задатков или в изменении их проявления в процессе онтогенеза.

б) Перечислить и дать характеристику форм изменчивости.

Различают наследственную и модификационную изменчивость.

1. Модификационная (фенотипическая) изменчивость – представляет собой свойство организмов, приводящее к изменениям признаков, не затрагивающих генотип и, следовательно, не передающихся в ряду поколений. Большинство изменений имеет приспособительный характер, способствующий адаптации организма к окружающей среде.

В основе модификационной изменчивости лежит способность организмов наследовать не сам признак, а предрасположенность к его развитию – норму реакции. Норма реакции – генетически детерминированный диапазон возможных изменений признака при данном неизменном генотипе. Выделяют признаки с узкой нормой реакции, которые мало зависят от условий внешней среды (группа крови, резус-фактор, пятипалость) и признаки с широкой нормой реакции – вес тела, артериальное давление и пр.

2. Наследственная изменчивость – это изменения признаков организма, связанные с изменением генотипа и передающееся по наследству.

в) Перечислить виды наследственной изменчивости.

Выделяют комбинативную, мутационную изменчивость.

1. Комбинативная изменчивость – наследственная изменчивость, обусловленная комбинаторикой генов. В основе комбинативной изменчивости лежат следующие биологические механизмы:

ü Кроссинговер.

ü Независимое распределение гомологичных и негомологичных хромосом в анафазу первого мейотического деления.

ü Случайное сочетание хромосом при оплодотворении.

Все эти механизмы, не изменяя самих генов и хромосом, меняют их сочетание и характер взаимодействия в системе генотипа. Каждая новая комбинация при половом размножении приводит к изменению определенных признаков и свойств организма.

2. Мутационная изменчивость. Мутации – качественные или количественные изменения ДНК клеток организма, приводящие к изменению его генотипа. Мутации – единственный источник генетического разнообразия внутри вида. Благодаря постоянному мутационному процессу образуются различные варианты генов (множественные аллели), создающие резерв наследственной изменчивости – основу для комбинативной изменчивости.

Свойства мутаций:

− мутации возникают внезапно, скачкообразно;

− мутации затрагивают наследственный материал и передаются из поколения в поколение;

− мутации ненаправленны – т.е. мутировать может любой локус, приводя к изменению самых разнообразных признаков (от незначительных до жизненно важных);

− сходные мутации могут возникать повторно.

г) Роль наследственной и ненаследственной изменчивости в онтогенезе.

	Наследственная	Ненаследственная
Значение для особи	Повышает или понижает жизнеспособность, продуктивность, адаптацию	Полезные приводят к победе в БЗС, а вредные – к смерти

д) Роль наследственной и ненаследственной изменчивости в эволюции.

	Наследственная	Ненаследственная
Значение для эволюции	Формируются адаптации организмов к условиям окружающей среды	Поставляет материал для ЕО

 

Изменчивость

а) Понятие о комбинативной изменчивости.

Комбинативная изменчивость – наследственная изменчивость, обусловленная комбинаторикой генов.

б) Роль комбинативной изменчивости в обеспечении генетического разнообразия людей.

1) Поставляет эволюционный материал (до 80%) для адаптациогенеза и формообразования в результате ЕО;

2) Материал для получения новых форм в селекции;

3) Она постоянно изменяет признаки;

4) При взаимодействии неаллельных генов создает новые признаки;

5) Повышает жизнеспособность потомства;

6) Снижает и нейтрализует вредное действие мутаций.

В результате возникают организмы, отличающиеся от своих родителей по генотипам и фенотипам, что способствует выживанию видов и их эволюционному прогрессу. (мб вредны).

в) Основные механизмы комбинативной изменчивости.

ü Кроссинговер (обмен генетического материала между гомологичными хромосомами);

ü Независимое распределение гомологичных и негомологичных хромосом в анафазу первого мейотического деления;

ü Случайное сочетание хромосом при оплодотворении.

г) Система браков, определяющая генетическую структуру популяций.

1. Кровнородственные браки (инбридинг), ведущие к гомозиготизации:

· Запретные браки (1 или 2 степень родства);

· Браки внутри изолятов;

· Кровнородственные браки в большой популяции (национальные или религиозные);

· Генетические эффекты у потомства: увеличение частоты мертворождений и врожденных уродств, ранней смертности и наследственных болезней у потомства.

2. Браки неродственных людей (аутбридинг):

· Ассортативные браки – между людьми со сходным фенотипом. (по генетическому эффекту приравниваются к кровнородственным баркам);

· Браки неродственных людей в больших популяциях (увеличивают степень гетерозиготности – аутбридинг);

· Генетические эффекты у потомства: снижение частот рецессивных заболеваний, гетерозис – гибридная сила.

д) Медико-генетические аспекты семьи.

Наиболее эффективным методом профилактики наследственной патологии является медико-генетическое консультирование, главная цель которого состоит в предупреждении рождения больного ребенка.

Основная задача медико-генетических консультаций заключается в составлении медико-генетического прогноза для обратившейся за консультацией семьи, который включает в себя точный диагноз, расчет повторного генетического риска и совет в отношении дальнейшего деторождения, если на нем настаивает семья, а также объяснения членам семьи всех возможных медицинских и социальных способов лечения и поддержки больного ребенка.

Изменчивость

а) Сущность модификационной изменчивости.

Модификационная (фенотипическая) изменчивость – представляет собой свойство организмов, приводящее к изменениям признаков, не затрагивающих генотип и, следовательно, не передающихся в ряду поколений. Большинство изменений имеет приспособительный характер, способствующий адаптации организма к окружающей среде.

б) Понятие о норме реакции. Пластичность признаков. Примеры.

В основе модификационной изменчивости лежит способность организмов наследовать не сам признак, а предрасположенность к его развитию – норму реакции.

Норма реакции – генетически детерминированный диапазон возможных изменений признака при данном неизменном генотипе.

По степени варьирования нормы реакции признаки бывают пластичные и непластичные Для непластичных признаков характерна узкая норма реакции, которая мало зависит от условий внешней среды (группа крови, резус-фактор, пятипалость). Для пластичных - признаки с широкой нормой реакции – вес тела, артериальное давление и пр.

в) Адаптивный характер модификаций.

Адаптивные модификации – наследственные изменения, полезные для организма и способствующие его выживанию в изменяющихся условиях.

Примеры: загар, повышение числа эритроцитов в крови в горах, развитие мышц при тренировках.

г) Понятие о фенокопиях. Примеры.

Фенокопии – наследственные изменения признаков организма под влиянием факторов внешней среды, копирующие мутации, отсутствующие в генотипе данного человека.

В их развитии могут играть роль разнообразные факторы среды – климатические, физические, химические, биологические.

Примеры: «волчья пасть», «заячья губа», гипотиреоз, ранняя глухота, катаракта.

д) Роль наследственности и среды в развитии, обучении и воспитании человека.

Факторами психического развития, особенно влияющими на развитие личности ребёнка, являются: наследственность, воспитание, среда, обучение, депривация, активность и игра. Действуют они в комплексе, и в разные возрастные периоды степень значимости любого из них меняется. Эти факторы могут оказывать как благоприятное влияние на формирование личности, так и негативное.

Взаимодействие наследственности и среды в развитии человека играет важную роль на протяжении всей его жизни. Но особую важность оно приобретает в периоды формирования организма: эмбрионального, грудного, детского, подросткового и юношеского. Именно в это время наблюдается интенсивный процесс развития организма и формирования личности.

Наследственность определяет то, каким может стать организм, но развивается человек под одновременным влиянием обоих факторов — и наследственности, и среды. Сегодня становится общепризнанным, что адаптация человека осуществляется под влиянием двух программ наследственности: биологической и социальной. Все признаки и свойства любого индивида являются результатом взаимодействия его генотипа и среды. Поэтому каждый человек есть и часть природы, и продукт общественного развития.

Изменчивость

а) Потяните о хромосомных мутациях. Классификация хромосомных мутаций.

Хромосомные мутации (аберрации) – изменение структуры хромосом.

Выделяют:

· Делеции – утрата участка хромосомы;

· Дубликации – удвоение участка хромосомы (большой объем материала в увеличенной дозе (более 10% генома) приводит к гибели организма;)

· Инверсии – разворот на 180°;

· Транслокации – обмен участками между негомологичными хромосомами.

Классификация хромосомных мутаций:

1. Внутрихромосомные – перестройки могут осуществляться в пределах одной хромосомы;

2. Межхромосомные – между негомологичными хромомсомами.

б) Механизмы возникновения и частота хромосомных мутаций.

Частота мутаций возрастает, если действие мутагена сильнее и продолжительнее. Для мутагенов не существует нижнего предела их действия. Полезные мутации возникают очень редко.

В настоящее время известно более 700 хромосомных болезней: синдром Дауна (1:700-1:800), синдром Клайнфельтера (1:500-1:800), синдром Шершевского-Тернера (1:1000-1:5000).

Изменения хромосомной организации, чаще всего оказывающие неблагоприятное воздействие на жизнеспособность клетки и организма, с определенной вероятностью могут быть перспективными, наследоваться в ряду поколений клеток и организмов и создавать предпосылки для эволюции хромосомной организации наследственного материала.

в) Понятие о геномных мутациях. Классификация геномных мутаций.

Геномные мутации – изменение количества хромосом.

Выделяют:

· Полиплоидию - характеризуется увеличением числа геномов (гаплоидных наборов генов) и может выражаться в образовании триплоидов (3n), тетраплоидов (4n) и др. форм – летальна для человека;

· Гаплоидия – это уменьшение числа хромосом, кратное гаплоидному;

· Анеуплоидия характеризуется изменением числа хромосом по отдельной паре (моносомии, трисомии, тетросомии) хромосом.

г) Механизмы возникновения и частота геномных мутаций.

Причиной структурных изменений генома может быть нарушение тех процессов, которые в норме обеспечивают его устойчивость, в первую очередь процессов, протекающих в мейозе.

Так, нарушение кроссинговера, приводящее к обмену неравноценными участками ДНК между хроматидами, может привести к утрате или удвоению определенной нуклеотидной последовательности в них. Если это затрагивает структуру отдельного гена, то возможно возникновение генной мутации с изменением количества нуклеотидов в нем.

Нарушение расхождения бивалентов в анафазе I мейоза является причиной изменения количества хромосом в гаплоидном наборе гамет. Нерасхождение отдельного бивалента приводит к появлению одной гаметы, лишенной данной хромосомы, и другой, имеющей эту группу сцепления в двойном количестве. Оплодотворение таких гамет нормальными половыми клетками приводит к появлению особей, в кариотипе которых изменено общее число хромосом за счет уменьшения (моносомия) или увеличения (трисомия) числа отдельных хромосом. Нарушения структуры генома, заключающиеся в изменении количества отдельных хромосом, называют анэуплоидией.

В том случае, если в целом повреждается механизм распределения гомологичных хромосом между полюсами веретена (что наблюдается при его разрушении), клетка остается неразделившейся. Во второе деление мейоза она вступает не гаплоидной, а диплоидной. Из нее образуются диплоидные гаметы. Оплодотворение таких гамет приводит к образованию триплоидных организмов. Увеличение в кариотипе зиготы числа наборов хромосом называют полиплоидией.

д) Фенотипические эффекты хромосомных, генных мутаций и их значение для биологии и медицины.

Примеры внутрихромосомных мутаций

Делеция короткого плеча 5-ой хромосомы – синдром «кошачьего крика». Для ребенка с этим синдромом характерно лунообразное лицо, микроцефалия (аномально уменьшенная голова), умственное и физическое недоразвитие. При данном синдроме у новорожденного отмечается специфический плач, напоминающий скорее кошачий крик, чем плач младенца, что обусловлено патологией гортани и голосовых связок.

Фенотипическое проявление генных мутаций разнообразно. Известны заболевания, когда изменение лишь одного нуклеотида оказывает сильное влияние на фенотип.

1. Серповидно-клеточная анемия – заболевание, при котором происходит миссенс-мутация, а именно: замена в шестом кодирующем триплете ДНК тимина на аденин (триплет ЦТЦ заменяется на триплет ЦАЦ). Затем, соответственно, происходит замена нуклеотида аденина (А) на урацил (У) в молекуле и-РНК. Далее в ходе трансляции в полипептидной цепи происходит замена глутаминовой кислоты на валин. В результате синтезируется мутантный гемоглобин, являющийся причиной появления серповидных быстро разрушающихся эритроцитов. При этом развивается острая анемия, которая может привести к смерти людей, гомозиготных по мутантному аллелю.

2. Альбинизм – дефект гена, который контролирует синтез фермента тирозиназы. В результате отсутствия фермента тирозиназы блокируется превращение аминокислоты тирозина в меланин. Поэтому отсутствует пигментация кожи, волос, радужки.

3. Фенилкетонурия – нарушение метаболизма аминокислоты фенилаланина. Заболевание обусловлено мутацией гена, ответственного за синтез фермента фенилаланингидроксилазы, который обеспечивает превращение поступающего в организм с пищей фенилаланина в тирозин. Нарушение этого метаболического процесса приводит к резкому повышению содержания фенилаланина в крови, который оказывает токсическое воздействие на мозг, вызывая слабоумие.

Большая часть генных мутаций фенотипически не проявляется у особей в гетерозиготном состоянии, не причиняя вреда для организма, но может проявиться в будущих поколениях при переходе в гомозиготное состояние.

Изменчивость

а) Мутационная изменчивость и ее роль в эволюции.

Мутации – качественные или количественные изменения ДНК клеток организма, приводящие к изменению его генотипа.

Мутации – единственный источник генетического разнообразия внутри вида. Благодаря постоянному мутационному процессу образуются различные варианты генов (множественные аллели), создающие резерв наследственной изменчивости – основу для комбинативной изменчивости.

Впервые термин «мутация» был предложен в 1901 г де Фризом.

б) Мутации как качественные и количественные изменения генетического материала. Мутагенез.

Мутации представляют собой качественные или количественные изменения ДНК клеток организма, приводящие к изменениям их генотипа.

Свойства мутаций:

− мутации возникают внезапно, скачкообразно;

− мутации затрагивают наследственный материал и передаются из поколения в поколение;

− мутации ненаправленны – т.е. мутировать может любой локус, приводя к изменению самых разнообразных признаков (от незначительных до жизненно важных);

− сходные мутации могут возникать повторно.

Мутагенез – это процесс возникновения мутаций.

Выделяют спонтанный и индуцированный мутагенез.

1) спонтанный мутагенез - мутация возникает в обычных физиологических состояниях организма без дополнительных воздействий внешнесредовых факторов.

2) Индуцированный мутагенез - мутации возникают под влиянием направленного воздействия на организм различных факторов внешней среды.

в) Классификация и характеристика мутаций, возникающих на разных уровнях организации наследственного материала.

Классификация мутаций:

По уровню возникновения:	- Геномные – изменение количества хромосом. Выделяют полиплоидию, гаплоидию, анеуплоидию. - Хромосомные – изменение структуры хромосом. Выделяют: делеции; дубликации; инверсии; транслокации - Генные или точковые мутации возникают на уровне отдельных генов. Генные мутации возникают вследствие потерь, замен или вставок нуклеотидов, что может приводить к сдвигу рамки считывания и изменению структуры белка.
По месту возникновения:	- Генеративные – возникают в половых клетках, передаются по наследству. - Соматические – возникают в соматических клетках, приводят к возникновению опухолей.
По влиянию на жизнеспособность:	- Летальные – мутации несовместимые с жизнью. - Полулетальные – понижающие жизнеспособность. - Нейтральные – не влияющие на жизнеспособность.

г) Генные мутации: молекулярные механизмы возникновения, частота в природе, фенотипический эффект.

Генные мутации – это нескорректированные изменения химической структуры генов, воспроизводимые в последовательных циклах репликации и проявляющиеся у потомства в виде новых вариантов признаков.

Выделяют:

· Замена азотистых оснований (около 20% спонтанно возникающих генных изменений)

· Инверсия нуклеотидных последовательностей;

· Сдвиг рамки считывания (происходящим при изменении количества нуклеотидных пар в составе гена) – большая доля спонтанных мутаций.

Молекулярные механизмы:

Мутации по типу замены азотистых оснований.

ü Транзиция (пурин-пурин)

ü Трансверсия (пурин-пиримидин; пиримидин-пурин)

Замена одной пары азотистых оснований способно вызвать замещение одной аминокислоты на другую. Такой тип мутации называется миссенс- мутации. Мутации, вызывающие образование стоп-кодонов, называют нонсенс-мутациями. Сименс-мутации – замены не происходит.

Мутации со сдвигом рамки считывания.

Происходят вследствие выпадения или вставки в нуклеотидную последовательность ДНК одной или нескольких пар комплементарных нуклеотидов. Большая часть изученных мутаций, вызывающих сдвиг рамки, обнаружена в последовательностях, состоящих из одинаковых нуклеотидов.

Сдвиг рамки считывания в результате вставки одного нуклеотида в кодогенную цепь приводит к изменению состава, зашифрованного в ней пептида

д) Гаметические и соматические мутации, их значение в онтогенезе и эволюции.

Любые мутационные изменения в наследственном материале гамет — генеративные мутации —становятся достоянием следующего поколения, если такие гаметы участвуют в оплодотворении. Поэтому отклонения в течении митоза или мейоза в клетках-предшественницах гамет имеют большое эволюционное значение.

Если же мутации любого ранга (генные, хромосомные или геномные) возникают в соматических клетках — соматические мутации — они передаются только потомкам этих клеток, т.е. не выходят за пределы данного организма. При нарушении нормального течения митоза (нерасхождение хроматид отдельных хромосом, многополюсные митозы и т.д.) дочерние клетки получают аномальную наследственную программу и их дальнейшее развитие отклоняется от нормы. Патологические митозы часто наблюдаются в клетках злокачественных опухолей.

 

Мутагенез

а) Понятие о мутагенезе. Его разновидности и их характеристика. Канцерогенез.

Мутагенез – это процесс возникновения мутаций.

Выделяют спонтанный и индуцированный мутагенез.

1) спонтанный мутагенез - мутация возникает в обычных физиологических состояниях организма без дополнительных воздействий внешнесредовых факторов.

2) Индуцированный мутагенез - мутации возникают под влиянием направленного воздействия на организм различных факторов внешней среды.

Канцерогенез (онкогенез) — сложный патофизиологический процесс зарождения и развития опухоли.

б) Факторы мутагенеза и их характеристика.

Факторы, вызывающие появление мутаций, называют мутагенами.

Выделяют несколько групп мутагенов:

1. Физические (различные виды излучений, температура).

2. Химические (пестициды, промышленные соединения, формалин, иприт и др.).

3. Биологические (вирусы, токсины паразитов, бактерии).

в) Репарация генетического материала.

Репарация представляет эволюционно выработанные приспособления, повышающие помехоустойчивость генетической информации и ее стабильность в ряду поколений. Механизм репарации основан на том, что каждая молекула ДНК содержит два полных набора генетической информации, записанной в комплементарных друг другу полинуклеотидных нитях. Это обеспечивает сохранение неискаженной информации в одной нити, даже если другая повреждена, и по неповрежденной нити исправит дефект.

В настоящее время известно три механизма репарации: фотореактивация, темновая репарация, пострепликативная репарация.

г) Механизмы репарации генетического материала.

Фотореактивация заключается в устранении видимым светом димеров тимина, особенно часто возникающих в ДНК под влиянием УФ-лучей. Замена осуществляется особым фотореактивирующим ферментом, молекулы которого не обладают сродством с неповрежденной ДНК, но опознают димеры тимина и связываются с ними сразу после их образования. Этот комплекс остается стабильным, пока не подвергнется действию видимого света. Видимый свет активирует молекулу фермента, она отделяется от димера тимина и одновременно разъединяет его на два отдельных тимина, восстанавливая исходную структуру ДНК.

Темновая репарация не требует света. Она способна исправлять очень разнообразные повреждения ДНК. Темновая репарация протекает в несколько этапов при участии нескольких ферментов:

1. Молекулы эндонуклеазы постоянно обследуют молекулу ДНК, опознав повреждение, фермент подрезает вблизи него нить ДНК;

2. Эндо- или экзонуклеаза делает в этой нити второй надрез, иссекая поврежденный участок;

3. Полимераза застраивает брешь в соответствии с порядком нуклеотидов во второй (неповрежденной) нити ДНК.

Световая и темновая репарации наблюдаются до того, как произошла репликация поврежденных молекул. Если же происходит репликация поврежденных молекул, то дочерние молекулы могут подвергнуться пострепликативной репарации. Механизм ее пока не ясен. Допускается, что при ней бреши в дефектах ДНК могут застраиваться фрагментами, взятыми от неповрежденных молекул. Предельно важное значение принадлежит генетическим различиям в активности репарирующих ферментов. Подобные различия имеются и у человека. У человека известно заболевание пигментная ксеродерма. Кожа у таких людей ненормально чувствительна к солнечным лучам и при их интенсивном воздействии покрывается крупными пигментированными пятнами, изъязвляется и может перерождаться в рак кожи. Пигментная ксеродерма вызывается мутацией, нарушающей механизм репарации повреждений, вызываемых в ДНК кожных клеток УФ-лучами солнечного света. Явление репарации ДНК распространено от бактерий до человека и имеет важное значение для сохранения стабильности, передаваемой из поколения в поколение генетической информации.

д) Генетическая опасность загрязнения окружающей среды.

За всю историю своего развития человечество накопило (главным образом за счет естественного мутационного процесса) так называемый генетический груз, проявляющийся в наследственных, генетически обусловленных заболеваниях.

Генетическая адаптация популяций человека к возрастающему загрязнению биосферы мутагенными факторами принципиально невозможна.

Больше шансов на выход из генетического кризиса имеют биологические виды с высокой численностью особей, с быстрой сменяемостью поколений, например, микроорганизмы.

Главная опасность загрязнения окружающей среды мутагенами, как полагают генетики, заключается в том, что их многократное и длительное контактное действие приводит к возникновению мутаций - стой­ких изменений в генетическом материале. С накоплением мутаций клетка приобретает способность к бесконечному делению и мо­жет стать основой развития онкологическо­го заболевания (раковой опухоли).Процесс развития мутаций мо­жет быть растянут на годы. Например, резкое увеличение количества людей с лейкозами среди жителей Хиросимы и Нагасаки, подвергшихся атомной бом­бардировке, отмечалось только через 8 лет.

Генетика человека

а) Генетика человека как наука. Предмет, объект и задачи.

Генетика человека - это наука, которая изучает роль наследственности и изменчивости в формировании нормальных признаков человека.

Объект – человек.

Предмет – нормальные признаки человека.

Задачи генетики человека:

1) Изучение закономерностей генетической детерминации различных признаков;

2) Изучение материальных структур наследственности (генов);

3) Исследование организации потока генетической информации в клетке (механизмы редупликации, транскрипции, трансляции);

4) Анализ характера взаимодействия между генами в процессе формирования признака;

5) Изучение влияния факторов внешней среды на наследственность человека.

б) Человек как специфический объект генетических исследований.

Изучение генетики человека связаны с большими трудностями:

1. Сложный кариотип – много хромосом и групп сцепления;
2. Позднее половое созревание и редкая смена поколений;
3. Малое количество потомков;
4. Невозможность экспериментирования;
5. Невозможность создания одинаковых условий жизни.

Несмотря на перечисленные трудности, генетика человека изучена лучше многих других благодаря потребностям медицины и разнообразным современным методам исследования.

в) История развития генетики человека.

1815г – книга Адамса «Филосовский тракт о наследственных свойствах человеческой расы».

1866г – книга Флоренского «Усовершенствование и вырождение человеческого рода».

Гальтон – основоположник методов генетики: генеалогический, близнецовый, статистический.

Гарред – основоположник биохимического метода (алкаптонурия – вырожденная ошибка метаболизма, рецессивное заболевание).

Филиченко – руководитель первой кафедры генетики в Петрограде, созданная в 1919 г.

Гиритиенко – руководитель первой кафедры генетики в Петрограде в 1919 году.

1932 – 37гг. в Москве открыт первый медико-генетический институт под руководством Левиха.

Большую роль сыграли ученые Харди и Вайнберг - основные положения стабильности в популяции.

Навашин с коллегами – основоположники цитогенетического метода.

г) Сущность генеалогического метода. Задачи, решаемые с помощью него в генетике человека.

Генеалогический метод – метод составления родословных (генеалогий). В медицинской генетике этот метод называют клиникогенеалогическим в связи с использованием при составлении родословных клинических данных.

Генеалогический метод применяется при решении следующих задач:

1) установление наследственного характера признака;

2) определение типа наследования;

3) анализ сцепления генов и картирование хромосом;

4) изучение интенсивности мутационного процесса;

5) расшифровка механизмов взаимодействия генов;

6) при медико-генетическом консультировании.

Суть генеалогического метода сводится к выявлению родословных связей и прослеживанию признака или болезни среди родственников. Технически генеалогический метод реализуется в два этапа: составление родословной и генеалогический анализ.

д) Принципы построения родословных и используемая при этом символика.

Составление родословной начинается со сбора сведений о пробанде. Пробанд — это человек (больной или здоровый) обратившийся к врачу-генетику за консультацией. Далее собирается информация о родственниках пробанда. Родные братья и сестра пробанда называются сибсами. По каждому родственнику собираются сведения о его возрасте, наличии заболеваний, профессии и связанных с ней вредностей, для женщин выясняется количество беременностей, их исходы (выкидыши, мертворождения, медицинские аборты и др.) и возможные неблагоприятные средовые факторы, действовавшие во время беременности. Должна быть собрана информация о родственниках второй-третьей степени родства из трех поколений.

После сбора генеалогической информации осуществляют графическое изображение родословной с использованием определенных (стандартных) символов.

Все члены родословной должны располагаться строго по поколениям. Каждое поколен