Примеры заболеваний человека, сцепленного с полом

• Гемофилия A

• Гемофилия В

• Дальтонизм

• Лекарственная гемолитическая анемия, связанная с дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г6ФД)

• Синдром Леша-Найхана

• X-связанный ихтиоз

20. Генотип как целостная исторически сложившаяся система. Генотип, геном, фенотип. Фенотип как результат реализации наследственной информации в определённых условиях среды.

Генотип — это совокупность всех генов данной клетки, данного организма. Генотип состоит из хромотипа и плазмотипа. Генотип (идеотип) — это генетическая конституция, наследственная система, которая обусловливает развитие фенотипа. Так как генотип есть единая сложная система взаимодействующих генов, проявление каждого гена зависит от других генов, от генетической среды. Проявление гена зависит также от факторов внешней среды. Поэтому генотип определяет наследование нормы реакции по всем признакам. Вследствие этого организмы с одинаковыми генотипами, при развитии в различных условиях, имеют отличающиеся признаки. Например, красный цвет лепестков примула имеет при выращивании при температуре 15—20° С, белый — при выращивании при 30-35° С. Количество генов в генотипе разных организмов различно: у вирусов — десятки-сотни, у бактерий - тысячи, удрозофилы - 5—15 тыс., а у человека — 20—100 тыс. Генотип - это целостная, исторически сложившаяся система. Эти качества генотип приобрел в процессе эволюции.

Генотип каждого организма, через фенотип, постоянно контролируется естественным отбором: выживают и дают более многочисленное и плодовитое потомство лишь те организмы, у которых взаимодействие генов между собой и условиями среды наиболее гармонично.

Фенотип — совокупность признаков и свойств организма, которая формируется в онтогенезе в процессе взаимодействия генотипа и условий внешней среды. Фенотип - это проявление части генотипа в виде признаков. Признак — это любая особенность морфологии, физиологии, этологии, биохимии. Ранние генетики представляли взаимоотношения гена и признака просто: "Один ген контролирует развитие одного признака". Позднее, после работ Бидла и Татума (1945), общепринятой стала концепция "один ген — один белок", "один ген — один фермент". В настоящее время общепринятой есть концепция "один ген - одна полипептидная цепь". Процессу формирования признака присуща многоэтапность. Например, окраска волос млекопитающих зависит от пигмента меланина. Этот пигмент синтезируется из аминокислот фенилаланина и тирозина. Фенилаланин гидроксилазой превращается в тирозин. Тирозиназа превращает тирозин вДОФА. Затем следует еще 6 промежуточных синтезов, и только после этого образуется меланин. Но синтез ферментов также определяется генами. К тому же под генетическим контролем находится время, количество и место синтеза пигмента. Гены также контролируют распределение меланина по длине волоса (равномерное - черный цвет, неравномерное — серый) и по его толщине.

На фенотипическое проявление гена влияют:

• Состояние аллеля (рецессивный аллель проявляется только в доминатном состоянии).

• Полное доминирование доминантного аллеля.

• Неполное доминирование доминантного аллеля.

• Кодоминирование.

• Сверхдоминирование.

• Множественность аллелей данного гена.

• Пенетрантность.

• Экспрессивность.

• Полигения.

• Взаимодействие неаллельных генов (комплементарность, эпистаз).

• Воздействие генов-ингибиторов, генов-регуляторов, геновмодификаторов.

• Плейотропное воздействие гена.

Таким образом, наследуются не признаки, а гены. Признак детерминируется генами, но признак появляется медленно; он формируется в онтогенезе, в процессе взаимодействия с условиями среды.

Фенотип любого организма различен в эмбриональном периоде, после рождения, во время полового созревания, в старости. В отличие от генотипа, фенотип формируется в процессе онтогенеза.

Геном-совокупность генов, характерных для гаплоидного набора хромосом данного вида организмов; основной гаплоидный набор хромосом.

21. Ген-функциональная единица наследственности. Молекулярное строение гена у прокариот и эукариот. Уникальные гены и повторы ДНК . Структурные гены. Гипотеза «Один ген-один фермент», её современная трактовка.

Ген — структурная и функциональная единица наследственности, контролирующая развитие определённого признака или свойства. Совокупность генов родители передают потомкам во время размножения. Термин «ген» был введён в употребление в 1909 году датским ботаником Вильгельмом Йогансеном.

Организация генома прокариот

 Прокариоты – это организмы, в клетках которых отсутствует оформленное ядро. Его функции выполняет нуклеоид (то есть «подобный ядру»); в отличие от ядра, нуклеоид не имеет собственной оболочки.

Организация генома прокариот (на примере кишечной палочки)

Основу генетического аппарата кишечной палочки составляет бактериальная хромосома, входящая в состав нуклеоида – ядерноподобной структуры. Нуклеоид по морфологии напоминает соцветие цветной капусты и занимает примерно 30% объема цитоплазмы. Бактериальная хромосома представляет собой кольцевую двуспиральную правозакрученную молекулу ДНК, которая свернута во вторичную спираль. Длина бактериальной хромосомы составляет примерно 4,7 млн. нуклеотидных пар (п.н.), или ~ 1,6 мм. Вторичная структура хромосомы поддерживается с помощью гистоноподобных (основных) белков и РНК. Точка прикрепления бактериальной хромосомы к мезосоме (складке плазмалеммы) является точкой начала репликации ДНК (эта точка носит название OriC). Бактериальная хромосома удваивается перед делением клетки, и сестринские копии распределяются по дочерним клеткам с помощью мезосомы. Репликация ДНК идет в две стороны от точки OriC и завершается в точке TerC. Молекулы ДНК, способные себя воспроизводить путем репликации, называются репликоны.

Одна бактериальная хромосома содержит до 1000 известных генов. Обычно это гены «домашнего хозяйства», то есть необходимые для поддержания жизнедеятельности клетки.

Все множество известных генов делится на 10 групп, контролирующих следующие процессы (в скобках указано количество изученных генов):

1. Транспорт различных соединений и ионов в клетку (92).

2. Реакции, поставляющие энергию, включая катаболизм различных природных соединений (138).

3. Реакции синтеза аминокислот, нуклеотидов, витаминов, компонентов цепей переноса электронов, жирных кислот, фосфолипидов и некоторых других соединений (221).

4. Генерация АТФ при переносе электронов (15).

5. Катаболизм макромолекул (22).

6. Аппарат белкового синтеза (164).

7. Синтез нуклеиновых кислот, включая гены, контролирующие реком­бинацию и репарацию (49).

8. Синтез клеточной оболочки (42).

9. Хемотаксис и подвижность (39).

10. Прочие гены, в том числе с неизвестной функцией (110).

Кроме бактериальной хромосомы в состав генетического аппарата прокариот входит множество мелких репликонов – плазмид – кольцевых молекул ДНК длиной в тысячи п.н. Плазмиды такого размера содержат несколько десятков генов. Обычно это «гены роскоши», обеспечивающие устойчивость к антибиотикам, тяжелым металлам, кодирующие специфические токсины, а также гены конъюгации и обмена генетическим материалом с другими особями. Известны также мелкие плазмиды длиной 2...3 тпн, кодирующие не более 2 белков. У многих бактерий открыты мегаплазмиды длиной порядка миллиона пн, то есть немногим меньше бактериальной хромосомы. Плазмиды могут быть прикреплены к мезосомам, могут находиться в автономном состоянии и в интегрированном состоянии.