61

Ци тол о г и ч е с к и е к арты хромос ом пок азывают распол ожение генов в хромосоме как в цитологической структуре. При этом учитываются все гены, а не только гены, контролирующие признаки организма.

Ци тол о г и ч е с к и е к а рт ы с о с та вл я ютс я н а о с н о ве д и ф ф е р е н ц и а л ь н о й окраски хромосом.

Картирование хромосом человека может оказаться очень полезными в развитии медицины и здравоохранения. Уже в настоящее время знание о локализации гена на определённой хромосоме используется при диагно - стике ряда тяжёлых наследственных заболеваний человека. В будущем появится возможность для генной терапии, т. е. исправления структуры или функции гена.

+

Они показывают расположение генов в хромосоме как в цитологической структуре. При этом учитываются все гены, а не только гены, контролирующие признаки организма. Цитологиче - ские карты составляются на основе дифференциальной окраски хромосом.

Значение. Карты хромосом необходимы для ранней диагностики наследственных болезней, для проведения медико-генетического прогноза.

Например , у женщин две Х - хромосомы , но одна из них на внутриутробного развития спирализуется и превращается в тельце Бара. Не спирализованная Х-хромосома несёт рецессивный ген, который теперь не подавляется доминантным геном и проявляется в фенотипе организма. Таким образом, у гетерозиготного организма рецессивный ген проявляется в признак (гемофилия, дальтонизм).

152. В чем сущность доминантного эпистаза как формы взаимодей - ствия неаллельных генов. Примеры.

Эпистаз – явление, при котором один ген подавляет действие другого неаллельного гена.

Ген, который подавляет действие другого неаллельного гена, называется эпистатическим.

Ген, действие которого подавляется, называется гипостатическим.

Эпистатический ген может быть доминантным и рецессивным, поэтому различают доминантный и рецессивный эпистаз.

П р и д о м и н а н т н о м э п и с т а з е э п и с т а т и ч е с к и й г е н п р о я в л я е т с в о ё подавляющее действие, к ак в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии.

62

Например: желтая окраска тыквы обусловлена доминантным геном "А", а зеленая окраска – рецессивным генно "а". Но если в генотипе организма присутствует доминантный эпистатический ген " В" – то окраска у тыкв не развивается.

ААВВ, АаВВ, АаВв, ААВв, ааВВ – белая окраска (наличие эпистатика "В") ААвв, Аавв – желтая окраска Аавв – зелёная окраска

153. Межаллельная комплементация как форма взаимодействия ал - лельных генов.

Это редко встречающийся вариант взаимодействия аллельных генов ( о п и с а н а у н е к о т о р ы х д р о ж ж е й ) . В г е н о т и п е о р г а н и з м а м о г у т присутствовать два мутантных аллельных гена, но они мутантны по разным участкам этого гена. В результате в клетке синтезируются две

измененные полипептидные цепи. Затем при образовании четвертичной структуры белка эти полипептидные цепи взаимодействуют, и при этом происходит компенсация изменений. В итоге четвертичная структура этого белка практически ничем не отличается от структуры нормального белка. Поэтому функции белка не изменяются.

154. В чем сущность плейотропного взаимодействия генов и явления генокопии. Примеры.

Плейотропия (множественное действие гена) – влияние одного и того же гена на проявление разных признаков.

Учеловека есть ген, определяющий рыжую окраску волос. Этот же ген обуславливает более светлую окраску кожи, а также появление веснушек.

Убольного болезнью Марфана (доминантный ген 15 хромосомы) отмеча - ется совокупность аномалий, контролируемых одним и тем же геном: длинные, слегка согнутые пальцы, подвывих хрусталика, высокий свод стопы, впалая грудная клетка, хриплый голос и др. В основе множествен - ного действия гена лежит его раннее проявление в онтогенезе.

Генокопии – это ряд сходных по внешнему проявлению признаков, которые обусловлены различными неаллельными генами.

Ф е н и л к ето н ур и я воз н и к а ет п р и д е ф и ц и те с и н тез а д ву х ф е р м е н то в , катализирующих одну и ту же реакцию превращения фенилаланина в т и р о з и н . С и н т е з ф е р м е н т о в ( ф е н и л а л а н и н г и д р о к с и л а з а и

д е г и д р о п т е р и д и н р е д у к т а з а ) к о н т р о л и р у е т с я р а з н ы м и г е н а м и , а фенотипическое проявление болезни одинаковое.

Крыс до 50- х годов прошлого века успешно травили зоокумарино результате ряда мутаций у них появились 7 разных генов (7 генокопий), обеспечивающих устойчивость крыс к зоокумарину.

155. Что представляет собой явление множественного аллелизма. Примеры.

Явление множественного аллелизма возникает в результате ряда мутаций одного гена.

А – ген дикого типа. А → А' → А'' → А'''.

О серии множественных аллелей говорят в том случае, если число членов сери равно трём или больше трёх. Наследование серии множественных аллелей подчиняется законам Менделя, т.к. :

63

–все аллели данной серии отвечают за развитие одного и того же признака.

–каждый член серии (кроме последнего) полностью или не полностью подавляет других членов этой серии.

–в д и п л о и д н о м о р га н и з м е п р и с у тс т ву ют тол ь к о д ва ч л е н а с е р и и множественных аллелей.

У человека по такому типу наследуются группы крови по системе АВО. Серия множественных аллелей включает 3 члена:

Группы Генотипы

IO – рецессивный генI (0) IOIO

IA доминантный ген II (A) IAIA, IAIO

IB – доминантный ген III (B) IВIВ , IВIO

IV (AB) IAIВ

156. В чем сущность доминантности–рецессивности как формы взаи - модействия аллельных генов. Примеры.

Аллельный ген, который проявляется в признак, и его проявлению не мешает другой аллель данного гена – называется доминантным.

А л л ел ь н ы й ге н , к ото р ы й н е п р о я вл я етс я в п р и з н а к в п р и с у тс т в и и доминантного – рецессивный. Свойства доминантности–рецессивности носят относительный характер. Например, эпикант проявляет свойство рецессивности у европеоидной расы, но ведёт себя как доминантный у представителей монголоидной расы.

У человека доминантными признаками являются: большие глаза, широкий подбородок , свободная мочк а уха , толстая к ожа , вьющиеся вол осы (рецессивными будут противоположные признаки).

64

Раздел Закономерности изменчивости

157.Каков механизм пострепликативной репарации ДНК. Каково её значение.

Допустим, в ДНК имеется первичное повреждение.

1 этап. Начинается процесс репликации ДНК. Фермент ДНК-полиме - раза синтезирует новую цепь полностью комплементарную старой не - поврежденной цепи.

2 этап. Фермент ДНК полимераза синтезирует другую новую цепь, но участок, где находится повреждение, он обходит. В результате во вто - рой новой цепи ДНК образовалась брешь.

3 этап. По окончании репликации фермент ДНК полимераза синтезирует недостающий участок комплементарно новой цепи ДНК.

4 этап. Затем фермент лигаза соединяют вновь синтезированный уча -

В дальнейшем первичное повреждение ДНК может быть ликвидировано

в ходе дорепликативной репарации.

158.Охарактеризовать мутации в зависимости от их влияния на жизнеспособность организма.

1. Летальные – организм погибает на эмбриональной стадии (смертность

100%)

2. Полулетальные – организм погибает до размножения (смертность

50-90%)

3. Условно летальные мутации, в одних условиях организм погибает, а в других условиях выживает (галактоземия).

4 . П о л е з н ы е м у т а ц и и п о в ы ш а ю т ж и з н е с п о с о б н о с т ь о р г а н и з м а (используются в селекции).

159.Каков механизм дорепликативной темновой репарации. Какое значение она имеет.

Дорепликативная репарация происходит до репликации ДНК, в этом про - цессе участвует много ферментов: эндонуклеаза, экзонуклеаза, ДНКпо - лимераза, ДНК - лигаза Допустим , в ДНК имеется первичное повреждение .

1 этап. Фермент эндонуклеаза находит поврежденный участок и разре - зает его.

2 этап. Фермент экзонуклеаза удаляет поврежденный участок из ДНК (эксцизия) в результате образуется брешь.

3этап. Фермент ДНК полимераза синтезирует недостающий участок.

Синтез происходит по принципу комплементарности.

4этап. Ферменты лигазы соединяют или сшивают вновь синтезирован - ный участок с цепью ДНК. Таким образом, первичное повреждение в ДНК устраняется.

65

160.Представить механизмы перемещения мобильных генетических элементов.

Выделяют два варианта перемещения МГЭ по геному.

1. с помощью процесса обратной транскрипции. Для этого необходим фермент обратная транскриптаза (ревертаза). Этот вариант протекает в несколько этапов:

▪на ДНК фермент РНК-полимераза (другое название – транскриптаза) синтезирует мРНК,

▪на мРНК фермент обратная транскриптаза синтезирует одну цепь ДНК,

▪фермент ДНК-полимераза обеспечивает синтез второй цепочки ДНК,

▪синтезированный фрагмент замыкается в кольцо,

▪кольцо ДНК встраивается в другую хромосому или в другое место этой же хромосомы.

2. с помощью фермента транспозазы, который вырезает МГЭ и переносит его в другую хромосому или в другое место этой же хромосомы В ходе эволюции МГЭ играли положительную роль , т . к . они осуществляли

перенос генетической информации от одних видов организмов к другим. Важную роль в этом играли ретровирусы, которые содержат в качестве

н а с л е д с т в е н н о г о м а т е р и а л а Р Н К , а т а к ж е с о д е р ж а т о б р а т н у ю транскриптазу.

МГЭ перемещаются по геному очень редко , одно перемещение на сотн тысяч событий в клетке (частота перемещений 1 х 10–5).

161. Перечислить основные положения теории мутаций.

Основные положения теории мутаций по Гюго де Фризу.

1.мутации возникают внезапно без всяких переходов.

2.возникшие формы вполне устойчивы.

3.мутации являются качественными изменениями.

4.мутации происходят в различных направлениях: они могут быть по - лезными, вредными и

нейтральными.

5.одни и те же мутации могут возникать повторно.

162.В чем сущность “миссенс” мутации. Привести пример.

Миссенс мутация – замена 1 нуклеотида в триплете на другой приведет к тому, что в полипептидную цепь белка будет включаться другая аминокис - лота, которой в норме не должно быть, а это приведет к тому, что изме - нятся свойства и функции белка.

Пример: замена глутаминовой кислоты на валин в молекуле гемоглобина. ЦТТ – глутаминовая кислота, ЦАТ – валин Если такая мутация происходит в гене, который кодирует β цепь белка ге -

моглобина, то в β цепь вместо глютаминовой кислоты включается валин →

века развивается серповидноклеточная анемия (форма эритроцитов изме - няется).

163.Охарактеризовать реципрокные транслокации как структурные мутации хромосом. ???

66

Транслок ация – это перемещение участка хромосомы. Бывают взаимные (реципрокные) и не взаимные (транспозиции) транслокации.

Ре ц и п р о к н ы е т р а н с л о к а ц и и п р о и с х о д я т в т е х с л у ч а я х, к о гд а д в е негомологичные хромосомы обмениваются своими участками.

Особую группу транслокаций составляют робертсоновские транслокации (центрические слияния). Им подвергаются акроцентрические хромосомы – они теряют короткие плечи, а их длинные плечи соединяются.

Причина 4-5% случаев рождения ребёнка - дауника – робертсоновс транслокации. При этом происходит перемещение длинного плеча 21 хромосомы на одну из хромосом группы D (13, 14, 15, чаще вовлекается 14 хромосома).

164. Охарактеризовать мутации по особенности изменения фенотипа.

1. Морфологические мутации, характеризующиеся изменением строения органа или организма в целом (заячья губа, волчья пасть, шестипалость). 2. Физиологические мутации, характеризующиеся изменением функций ор - гана или организма в целом (при отсутствии тех или иных ферментов воз - никают болезни обмена веществ).

3. Биохимические мутации, связанные с изменением структуры белка.

хххх 0 ххуу 0

ххх х хху у

Мейоз II хх хх ху ху х хуу

67

166.Охарактеризовать кольцевые хромосомы как структурные мута - ции хромосом.

В норме в кариотипе человека кольцевых хромосом нет. Они могут появляться при действии на организм мутагенных факторов, особенно радиоактивного облучения.

При этом в хромосоме происходит два разрыва, и образовавшийся участок замыкается в кольцо. Если кольцевая хромосома содержит центромеру, то образуется – центрическое кольцо. Если центромеры нет, то образуется – ацентрическое кольцо, оно разрушается ферментами и не наследуется.

В гомозиготном состоянии эти мутации летальны, а в гетерозиготном состоянии фенотипически проявляются, как делеции.

Выявляются кольцевые хромосомы при исследовании кариотипа человека. Кольцевые хромосомы являются маркерами радиоактивного облучения. Чем больше доза радиоактивного облучения, тем больше кольцевых хромосом, и тем хуже прогноз.

167.Охарактеризовать делеции как структурные мутации хромосом. Примеры у человека.

Делеция (нехватка) – потеря участка хромосомы.

▪в хромосоме может произойти один разрыв, и она потеряет концевой участок, который будет разрушен ферментами (дефишенси)

▪в хромосоме может быть два разрыва с потерей центрального участка, к от о р ы й т а к ж е буд ет р а з р у ш е н ф е р м е н т а м и ( и н т е р с т и ц и а л ь н а я делеция).

В гомозиготном состоянии делеции всегда летальны, в гетерозиготном состоянии они проявляются множественными пороками развития.

У человека делеции чаще происходят в хромосомах с 1 по 18. Например делеция короткого плеча пятой хромосомы в гетерозиготном состоянии проявляется фенотипически, как синдром "кошачьего крика". Ребёнок ро - ждается с большим числом патологий, живет от 5 дней до месяца (очень редко до 10 лет), его плач напоминает резкое мяуканье кота.

В 21 или 22 хромосоме стволовых кроветворных клеток может произойт интерстициальная делеция. В гетерозиготном состоянии она проявляется фенотипически как злокачественная анемия.

168. Охарактеризовать дупликации как структурные мутации хромо -

сом. ???

Дупликация – удвоение какого - то участка хромосомы ( этот участок може повторяться многократно). Дупликации могут быть прямыми и обратными.

При данных м утациях увеличивается доза генов в генотипе го м о з и гот н о м с о с т о я н и и эт и м у т а ц и и л ет а л ь н ы . В гет е р о з и гот н о м состоянии они проявляются множественными пороками развития. Однако эти мутации могли играть определенную роль в эволюции, благодаря ним могли возникнуть семейства генов гемоглобина. Также дупликации могли о б е с п е ч и т ь в о з н и к н о в е н и е м н о г о к р а т н о п о в т о р я ю щ и х с я последовательностей нуклеотидов.

Выявление дупликаций:

1)дифференциальное окрашивание.

2)фигура петли в профазу мейоза 1. Петля возникает на мутировавшей хромосоме.

68

169.Охарактеризовать инверсии как структурные мутации хромосом.

И н в е р с и я – о т р ы в у ч а с т к а х р о м о с о м ы , п о в о р о т е г о н а 1 8 0 ° и присоединение на старое место. При инверсиях доза генов не меняется, но изменяется порядок расположения генов в хромосоме, т.е. изменяется группа сцепления. Концевых инверсий не бывает.

Инверсии бывают 2 видов:

▪парацентрическая инверсия, которая не затрагивает центромеру, т.к. разрывы происходят в пределах одного плеча хромосомы

▪перицентрическ ая инверсия, которая затрагивает центромеру, т.к. разрывы происходят по обе стороны от центромеры.

При перицентрической инверсии может изменяться форма хромосо (если концы поворачиваемых участков не симметричны). А это делает невозможным в последующем конъюгацию. Выявление инверсий:

1)дифференциальное окрашивание.

2)фигура в виде двух противоположно расположенных петель в профазу мейоза 1.

Фенотипическое проявление инверсий наиболее мягкое по сравнению другими хромос омными абберациями . Если рецессивные гомозиготы погибают, то у гетерозигот чаще всего наблюдается бесплодие.

170.Привести примеры анеуплоидий у человека, связанных с нерас - хождением ау тосом. Фенотипическое проявление и частота встречаемости.

Синдром Дауна.

В классическом варианте трисомия 21. В кариотипе больного 47 хромо - сом, в 21 паре не две, а три хромосомы. У 5-7% больных наблюдается транслокационный синдром. Частота рождения 1 : 700.

Больные коренасты, имеют большую голову, плоское лицо, узкий разрез глаз, узкий лоб, большой язык, дебильны.

Синдром Патау.

Трисомия 13. В кариотипе больного 47 хромосом, в 13 паре не две, а три хромосомы. Частота рождения 1 : 5-7.000 Характерна высокая ранняя смертность (90 % погибает на 1 году жизни).

Очень часто наблюдаются пороки головного мозга и лица, кисты почек, изменения поджелудочной железы.

Синдром Эдвардса.

Трисомия 18. В кариотипе больного 47 хромосом, в 18 паре не две, а три хромосомы. Частота рождения 1 : 7–10.000 Характерно резкое недоразвитие и многочисленные пороки лицевой части

черепа. Часто наблюдаются дефекты межжелудочковой перегородки серд - ца, клапанов аорты и лёгочной артерии, у мальчиков – крипторхизм.

171.В чем сущность комбинативной изменчивости. Результатом каких процессов она является и какое значение она имеет.

Комбинативная изменчивость – это возникновение у потомков новых ком -

бинаций генов, которых не было у их родителей. Комбинативная изменчивость связана:

▪с кроссинговером в профазу мейоза 1.

▪с независимым расхождением гомологичных хромосом в анафазу мейоза 1.

▪со случайным сочетанием гамет при оплодотворении.

70

Набор хромосом может измениться как в соматических клетках, так и в половых клетках.

Причины нарушения расхождения хромосом:

▪увеличение вязкости цитоплазмы

▪изменение полярности клетки

▪нарушение функции веретена деления.

Все эти причины приводят к так называемому явлению “анафазного отставания”.

Это значит, что в анафазу митоза или мейоза хромосомы распределяются неравномерно, т.е. какая-то хромосома или группа хромосом не успевают за остальными хромосомами и теряется для одной из дочерних клеток.

176. Опишите механизмы световой репарации ДНК ( ферментативно фотореактивации). Какое значение она имеет.

Ферменты репарации активны только в присутствии света . Эта форма ре-

177. В чем сущность модификационной изменчивости, ее значение.

Фенотипическая изменчивость (или ненаследственная, модификационная)

– это изменение фенотипических признаков организма под действием факторов внешней среды, без изменения генотипа.

Например: окраска шерсти у гималайского кролика в зависимости от тем - пературы среды обитания: на выбритом месте при температуре выше + 2С0, вырастает белая шерсть; при температуре ниже + 2С 0 вырастает чёрная шерсть.

Очень важным понятием для модификационной изменчивости является норма реакции. Норма реакции – это диапазон изменчивости, в пределах которого один и тот же генотип способен давать различные фенотипы.

1.широкая норма реакции – когда колебания признака идут в широких

пределах (например: загар, количество молока).

2.узкая норма реакции – когда колебания признака незначительны (на - пример: жирность молока).

3.однозначная норма реакции – когда признак не изменяется, ни при каких условиях ( например : группы крови , цвет глаз , разрез глаз ).