Miljøfaktorer som forårsaker mutasjoner kalles. Mutasjonsfaktorer

Under naturlige forhold vises en mutasjon under påvirkning av ytre og indre miljøfaktorer og betegnes med begrepet "naturlige (eller spontane) mutasjoner."

Årsaken til gen-, eller såkalte punkt-mutasjoner, er erstatning av én nitrogenholdig base i DNA-molekylet. til en annen, tap, innsetting eller omorganisering av nitrogenholdige baser i et DNA-molekyl. Det følger at når et gen muterer, kan en person utvikle patologiske tilstander, hvis patogenes er annerledes.

Faktorene som forårsaker mutasjoner på gennivå ble påvirket av miljøet (gikt, noen former for diabetes). Slike sykdommer oppstår oftere med konstant eksponering for ugunstige eller skadelige miljøfaktorer (dårlig kosthold, etc.). En genmutasjon kan føre til en forstyrrelse i syntesen av proteiner som utfører plastiske funksjoner. Den sannsynlige årsaken til slike sykdommer er Ehlers-Danlos syndrom. Sykdommer basert på utilstrekkelige mekanismer for å gjenopprette endrede DNA-molekyler studeres.

En genmutasjon kan føre til utvikling av immunsviktsykdommer (tymisk aplasi kombinert med agammaglobulinemi). Årsaken til den unormale strukturen til hemoglobin er erstatningen av en glutaminsyrerest i molekylet med en valinrest. En rekke mutasjoner av gener som styrer syntesen av blodkoagulasjonsfaktorer er kjent. Genmutasjoner kan forårsake forstyrrelse av transporten av ulike forbindelser over cellemembraner. De er assosiert med dysfunksjon av membranmekanismer og med defekter i visse systemer.

Hvis en mutasjon på gennivå skjer under påvirkning av ulike fysiske, kjemiske, biologiske faktorer, så kalles dette mutagenese. Grunnlaget for mutasjonen er primær skade i DNA-molekylet.

Mutagener

Mutagener (fra gresk γεννάω - jeg føder) er kjemiske og fysiske faktorer som forårsaker arvelige endringer - mutasjoner. Kunstige mutasjoner ble først oppnådd i 1925 av G. A. Nadsen og G. S. Filippov i gjær ved påvirkning av radiumstråling; i 1927 oppnådde G. Möller mutasjoner i Drosophila ved eksponering for røntgenstråler. Evnen til kjemiske stoffer til å forårsake mutasjoner (ved virkningen av jod på Drosophila) ble oppdaget av I. A. Rapoport. Hos fluer som utviklet seg fra disse larvene var mutasjonsfrekvensen flere ganger høyere enn hos kontrollinsekter.

Klassifisering

Mutagener kan være ulike faktorer som forårsaker endringer i strukturen til gener, strukturen og antall kromosomer. Basert på deres opprinnelse, er mutagener klassifisert i endogene, dannet i løpet av kroppens levetid, og eksogene - alle andre faktorer, inkludert miljøforhold.

Basert på arten av deres forekomst, er mutagener klassifisert i fysiske, kjemiske og biologiske:

1. Fysiske mutagener

Ioniserende stråling;
radioaktivt forfall;
ultrafiolett stråling;
simulert radiostråling og elektromagnetiske felt;
for høy eller lav temperatur.

2. Kjemiske mutagener

Oksidasjonsmidler og reduksjonsmidler (nitrater, nitritter, reaktive oksygenarter);
alkyleringsmidler (f.eks. jodacetamid);
plantevernmidler (f.eks. ugressmidler, soppdrepende midler);
noen mattilsetningsstoffer (for eksempel aromatiske hydrokarboner, cyklamater);
petroleumsprodukter;
organiske løsemidler;
medisiner (for eksempel cytostatika, kvikksølvpreparater, immundempende midler).
En rekke virus kan også klassifiseres som kjemiske mutagener (den mutagene faktoren til virus er deres nukleinsyrer - DNA eller RNA)

3. Biologiske mutagener

Spesifikke DNA-sekvenser er transposoner;
noen virus (meslinger, røde hunder, influensavirus);
metabolske produkter (lipidoksidasjonsprodukter);
antigener fra noen mikroorganismer.

100 RUR bonus for første bestilling

Velg type arbeid Diplomarbeid Kursarbeid Abstrakt Masteroppgave Praksisrapport Artikkel Rapport Gjennomgang Prøvearbeid Monografi Problemløsning Forretningsplan Svar på spørsmål Kreativt arbeid Essay Tegning Essays Oversettelse Presentasjoner Skriving Annet Øke det unike i teksten Masteroppgave Laboratoriearbeid Online hjelp

Finn ut prisen

Informasjonen som DNA bærer er ikke noe absolutt stabilt. Hvis det var slik, ville rekkevidden av reaksjoner fra relaterte mikroorganismer til ytre påvirkninger være konstant, noe som betyr at en plutselig endring i miljøforholdene for mikroorganismer med en "frossen" genotype ville føre til utryddelse av arten. Virkelig genom-ustabilitet er forårsaket av mutasjoner, utveksling av genetisk informasjon mellom giver og mottaker.

Begrepet "mutasjon" ble foreslått av de Vries som begrepet "en brå endring i en arvelig karakter" når man studerer arv hos planter. Beijerinck utvidet senere dette konseptet til bakterier. Mutasjon er en endring i den primære strukturen til DIC, manifestert av et arvelig fiksert tap eller endring av en hvilken som helst egenskap eller gruppe av egenskaper. Mutasjoner deles inn etter deres opprinnelse, arten av endringer i DNA-struktur, fenotypiske konsekvenser for mutantcellen osv. Faktorer som forårsaker mutasjoner er kjent som mutagener.

De er vanligvis av fysisk eller kjemisk art. Basert på deres opprinnelse er mutasjoner delt inn i induserte, det vil si forårsaket kunstig, og spontane ("vill", som forekommer i en bakteriepopulasjon uten synlig forstyrrelse utenfor).

Spontane mutasjoner. Ryggmutasjoner (reversjoner).

Spontane mutasjoner er forårsaket av replikasjonsfeil, feil dannelse av komplementære basepar, eller strukturelle forvrengninger av DNA under påvirkning av naturlige mutagener. Spontane mutasjoner kan forårsake gunstige og ugunstige genetiske endringer. Det omtrentlige nivået av spontan mutasjon er én mutasjon for hver 106-107 celler. Den numeriske andelen mutanter i cellepopulasjonen er forskjellig for ulike egenskaper og kan variere fra 10-4 til 10-11.

For et spesifikt gen er mutasjonsfrekvensen omtrent 10-5, og for et visst nukleotidpar er den 10-8. For eksempel, hvis en million bakterier inokuleres på et medium som inneholder et antibiotikum, kan en koloni forventes å overleve som et resultat av spontan mutasjon.

Selv om mutasjonshastigheten i en bakteriepopulasjon for individuelle celler virker ubetydelig, må vi huske at bakteriepopulasjonen er enorm og formerer seg raskt. Derfor er mutasjonsraten fra hele befolkningens synspunkt ganske betydelig. I tillegg har mutanter som oppstår spontant og er resistente mot ethvert antibiotika en fordel under reproduksjon sammenlignet med den "ville" typen bakterier og danner raskt en stabil populasjon.

Tilbakemutasjoner (reversjoner) returnerer en spontant mutert celle til sin opprinnelige genetiske tilstand. De observeres med en frekvens på én celle i 107-108 (det vil si minst 10 ganger sjeldnere enn direkte spontane mutasjoner).

Moderne utdanningslitteratur bruker også en mer formell klassifisering basert på arten av endringer i strukturen til individuelle gener, kromosomer og genomet som helhet. Innenfor denne klassifiseringen skilles følgende typer mutasjoner:

genomisk;

kromosomalt;

Genomisk: - polyploidisering (dannelsen av organismer eller celler hvis genom er representert av mer enn to (3n, 4n, 6n, etc.) sett med kromosomer) og aneuploidi (heteroploidi) - en endring i antall kromosomer som ikke er en multiplum av det haploide settet (se Inge-Vechtomov, 1989). Avhengig av opprinnelsen til kromosomsett blant polyploider, skilles det mellom allopolyploider, som har kromosomsett oppnådd ved hybridisering fra forskjellige arter, og autopolyploider, der antallet kromosomsett av deres eget genom øker med et multiplum av n.

Med kromosomale mutasjoner oppstår store omorganiseringer i strukturen til individuelle kromosomer. I dette tilfellet er det tap (sletting) eller dobling av en del (duplisering) av arvestoffet til ett eller flere kromosomer, en endring i orienteringen av kromosomsegmenter i individuelle kromosomer (inversjon), samt en overføring av del av arvestoffet fra ett kromosom til et annet (translokasjon) (et ekstremtilfelle - forening av hele kromosomer, den såkalte Robertsonske translokasjonen, som er en overgangsvariant fra en kromosomal mutasjon til en genomisk).

På gennivå er endringer i den primære DNA-strukturen til gener under påvirkning av mutasjoner mindre signifikante enn ved kromosomale mutasjoner, men genmutasjoner er mer vanlig. Som et resultat av genmutasjoner, substitusjoner, delesjoner og innsettinger av ett eller flere nukleotider, oppstår translokasjoner, duplikasjoner og inversjoner av ulike deler av genet. I tilfellet når bare ett nukleotid endres på grunn av en mutasjon, snakker de om punktmutasjoner. Siden DNA bare inneholder to typer nitrogenholdige baser - puriner og pyrimidiner, er alle punktmutasjoner med basesubstitusjoner delt inn i to klasser: overganger (erstatning av en purin med en purin eller en pyrimidin med en pyrimidin) og transversjoner (erstatning av en purin med en pyrimidin eller omvendt). Det er fire mulige genetiske konsekvenser av punktmutasjoner: 1) bevaring av betydningen av kodonet på grunn av degenerasjonen av den genetiske koden (synonym nukleotidsubstitusjon), 2) endring i betydningen av kodonet, som fører til erstatning av en amino syre på det tilsvarende stedet i polypeptidkjeden (missense-mutasjon), 3) dannelse av et meningsløst kodon med for tidlig avslutning (nonsens-mutasjon). Det er tre meningsløse kodoner i den genetiske koden: rav - UAG, oker - UAA og opal - UGA (i samsvar med dette kalles også mutasjoner som fører til dannelse av meningsløse trillinger - for eksempel ravmutasjon), 4) omvendt substitusjon (stoppkodon for å føle kodon).

Basert på deres effekt på genuttrykk, er mutasjoner delt inn i to kategorier: mutasjoner av baseparsubstitusjonstypen og rammeforskyvningstypen. Sistnevnte er slettinger eller innsettinger av nukleotider, hvor antallet ikke er et multiplum av tre, som er assosiert med triplettnaturen til den genetiske koden.

En primær mutasjon kalles noen ganger en direkte mutasjon, og en mutasjon som gjenoppretter den opprinnelige strukturen til et gen kalles en omvendt mutasjon, eller reversjon. En tilbakevending til den opprinnelige fenotypen i en mutant organisme på grunn av gjenoppretting av funksjonen til mutantgenet skjer ofte ikke på grunn av ekte reversjon, men på grunn av en mutasjon i en annen del av det samme genet eller til og med et annet ikke-allelisk gen. I dette tilfellet kalles den tilbakevendende mutasjonen en suppressormutasjon. De genetiske mekanismene som den mutante fenotypen undertrykkes på grunn av er svært forskjellige.

Mutagener (fra mutasjon og andre greske γεννάω - jeg føder) er kjemiske og fysiske faktorer som forårsaker arvelige endringer - mutasjoner. Kunstige mutasjoner ble først oppnådd i 1925 av G. A. Nadsen og G. S. Filippov i gjær ved påvirkning av radiumstråling; i 1927 oppnådde G. Möller mutasjoner i Drosophila ved eksponering for røntgenstråler. Evnen til kjemiske stoffer til å forårsake mutasjoner (ved virkningen av jod på Drosophila) ble oppdaget av I. A. Rapoport. Hos fluer som utviklet seg fra disse larvene var mutasjonsfrekvensen flere ganger høyere enn hos kontrollinsekter.

Basert på arten av deres forekomst, er mutagener klassifisert i fysiske, kjemiske og biologiske:

Fysiske mutagener

ioniserende stråling;

radioaktivt forfall;

ultrafiolett stråling;

simulert radiostråling og elektromagnetiske felt;

for høy eller lav temperatur.

Kjemiske mutagener

oksidasjonsmidler og reduksjonsmidler (nitrater, nitritter, reaktive oksygenarter);

alkyleringsmidler (f.eks. jodacetamid);

plantevernmidler (f.eks. ugressmidler, soppdrepende midler);

noen mattilsetningsstoffer (for eksempel aromatiske hydrokarboner, cyklamater);

petroleumsprodukter;

organiske løsemidler;

medisiner (for eksempel cytostatika, kvikksølvpreparater, immundempende midler).

En rekke virus kan også klassifiseres som kjemiske mutagener (den mutagene faktoren til virus er deres nukleinsyrer - DNA eller RNA).

Biologiske mutagener

spesifikke DNA-sekvenser - transposoner;

noen virus (meslinger, røde hunder, influensavirus);

metabolske produkter (lipidoksidasjonsprodukter);

antigener fra noen mikroorganismer.

Utviklingen av genetikk, som oppdaget metoder for å oppnå arvelig modifiserte former for mikroorganismer, har utvidet mulighetene for å bruke mikroorganismer i jordbruk, industriell produksjon og medisin. Hovedmetoden er indusert produksjon av mutanter ved effekten av mutagener (stråling, kjemikalier) på ville, naturlig forekommende kulturer av mikroorganismer. Denne metoden gjør det mulig å lage mutanter som produserer titalls og hundrevis av ganger mer verdifulle produkter (antibiotika, enzymer, vitaminer, aminosyrer, etc.).

Basert på årsakene til deres forekomst, skilles spontane og induserte mutasjoner.

Spontane (spontane) mutasjoner skje uten noen åpenbar grunn. Disse mutasjonene blir noen ganger vurdert tre P-feil: prosesser DNA-replikasjon, reparasjon og rekombinasjon . Dette betyr at prosessen med forekomst av nye mutasjoner er under genetisk kontroll av kroppen. For eksempel er mutasjoner kjent som øker eller reduserer frekvensen av andre mutasjoner; derfor er det mutatorgener og antimutatorgener.

Samtidig avhenger hyppigheten av spontane mutasjoner også av tilstanden til cellen (organismen). For eksempel, under stressforhold kan hyppigheten av mutasjoner øke.

Induserte mutasjoner oppstå under påvirkning mutagener .

Mutagener er en rekke faktorer som øker hyppigheten av mutasjoner.

For første gang ble induserte mutasjoner oppnådd av innenlandske genetikere G.A. Nadson og G.S. Filippov i 1925 da han bestrålte gjær med radiumstråling.

Det er flere klasser av mutagener:

– Fysiske mutagener: ioniserende stråling, termisk stråling, ultrafiolett stråling.

– Kjemiske mutagener: nitrogenbaseanaloger (f.eks. 5-bromoracil), aldehyder, nitritter, metyleringsmidler, hydroksylamin, tungmetallioner, enkelte legemidler og plantevernmidler.

– Biologiske mutagener: rent DNA, virus, antivirale vaksiner.

– Automutagener– intermediære metabolske produkter (mellomprodukter). For eksempel er ikke etylalkohol i seg selv et mutagent. Imidlertid er det i menneskekroppen oksidert til acetaldehyd, og dette stoffet er allerede et mutagen.

Spørsmål nr. 21.

(Kromosomale mutasjoner, deres klassifisering: slettinger og dupliseringer, inversjoner, translokasjoner. Årsaker og mekanismer hendelse. Betydning i utviklingen av menneskelige patologiske tilstander)

Med kromosomal Mutasjoner forårsaker store omorganiseringer i strukturen til individuelle kromosomer. I dette tilfellet er det tap (sletting) eller dobling av en del (duplisering) av arvestoffet til ett eller flere kromosomer, en endring i orienteringen av kromosomsegmenter i individuelle kromosomer (inversjon), samt en overføring av en del av det genetiske materialet fra ett kromosom til et annet (translokasjon) (et ekstremt tilfelle - forening av hele kromosomer

Endringer i strukturen til et kromosom er som regel basert på et første brudd på dets integritet - pauser, som er ledsaget av forskjellige omorganiseringer kalt kromosomale mutasjoner.

Kromosombrudd oppstår naturlig under kryssing, når de er ledsaget av utveksling av tilsvarende seksjoner mellom homologer. Crossing-over-avbrudd, der kromosomer utveksler ulikt genetisk materiale, fører til fremveksten av nye koblingsgrupper, der individuelle seksjoner faller ut - divisjon - eller dobbelt - duplikasjoner. Med slike omorganiseringer endres antallet gener i koblingsgruppen.

Kromosombrudd kan også forekomme under påvirkning av ulike mutagene faktorer, hovedsakelig fysiske (ioniserende og andre typer stråling), visse kjemiske forbindelser og virus.

Brudd på integriteten til et kromosom kan være ledsaget av en rotasjon av seksjonen som ligger mellom to pauser med 180 ° - inversjon. Avhengig av om en gitt region inkluderer sentromerregionen eller ikke, skiller de persentrisk Og parasentriske inversjoner.

Et kromosomfragment skilt fra det under brudd kan gå tapt av cellen under neste mitose hvis det ikke har en sentromer. Oftere er et slikt fragment festet til et av kromosomene - translokasjon. Det er mulig å feste et fragment til sitt eget kromosom, men på et nytt sted - transponering. Således er ulike typer inversjoner og translokasjoner preget av endringer i genlokalisering.

Endringer i kromosomorganisering, som oftest har en negativ effekt på levedyktigheten til cellen og organismen, kan med en viss sannsynlighet være lovende, arvet i en rekke generasjoner av celler og organismer og skape forutsetninger for utviklingen av kromosomal organisering av arvestoff.

Spørsmål nr. 22.

(Genomiske mutasjoner: klassifisering, årsaker, mekanismer. Rolle i forekomsten av kromosomale syndromer. Antimutasjonsmekanismer).

Genomisk: - polyploidisering en endring i antall kromosomer som ikke er et multiplum av det haploide settet. Avhengig av opprinnelsen til kromosomsett blant polyploider, skilles det mellom allopolyploider, som har sett med kromosomer oppnådd ved hybridisering fra forskjellige arter, og autopolyploider, der det er en økning i antall kromosomsett av deres eget genom.

Genomiske mutasjoner inkluderer haploidi, polyploidi og aneuploidi.

Aneuploidi er en endring i antall individuelle kromosomer - fraværet (monosomi) eller tilstedeværelsen av ytterligere (trisomi, tetrasomi, generelt polysomi) kromosomer, dvs. ubalansert kromosomsett. Celler med endret antall kromosomer vises som et resultat av forstyrrelser i prosessen med mitose eller meiose, og derfor skiller de mellom mitotisk og meiotisk.

Årsaker til mutasjoner

Mutasjoner er delt inn i spontane og induserte. Spontane mutasjoner oppstår spontant gjennom hele livet til en organisme under normale miljøforhold med en frekvens på omtrent ett nukleotid per cellegenerering.

Induserte mutasjoner er arvelige endringer i genomet som oppstår som følge av visse mutagene effekter under kunstige (eksperimentelle) forhold eller under ugunstig miljøpåvirkning.

Mutasjoner vises konstant under prosesser som skjer i en levende celle. Hovedprosessene som fører til forekomsten av mutasjoner er DNA-replikasjon, DNA-reparasjonsforstyrrelser og genetisk rekombinasjon.

Forholdet mellom mutasjoner og DNA-replikasjon

Mange spontane kjemiske endringer i nukleotider fører til mutasjoner som oppstår under replikasjon. For eksempel, på grunn av deamineringen av cytosin på motsatt side, kan uracil inkluderes i DNA-kjeden (et U-G-par dannes i stedet for det kanoniske C-G-paret). Under DNA-replikasjon motsatt uracil inkluderes adenin i den nye kjeden, et U-A-par dannes, og under neste replikasjon erstattes det med et T-A-par, det vil si at det skjer en overgang (en punktutskifting av en pyrimidin med en annen pyrimidin eller en purin med en annen purin).

Forholdet mellom mutasjoner og DNA-rekombinasjon

Av prosessene knyttet til rekombinasjon, fører ulik overkryssing oftest til mutasjoner. Det oppstår vanligvis i tilfeller der det er flere dupliserte kopier av det originale genet på kromosomet som har beholdt en lignende nukleotidsekvens. Som et resultat av ulik kryssing skjer duplisering i ett av de rekombinante kromosomene, og sletting skjer i det andre.

Forholdet mellom mutasjoner og DNA-reparasjon

Spontan DNA-skade er ganske vanlig og forekommer i hver celle. For å eliminere konsekvensene av slik skade er det spesielle reparasjonsmekanismer (for eksempel kuttes en feil DNA-del ut og den opprinnelige gjenopprettes på dette stedet). Mutasjoner oppstår bare når reparasjonsmekanismen av en eller annen grunn ikke fungerer eller ikke kan takle eliminering av skade. Mutasjoner som oppstår i gener som koder for proteiner som er ansvarlige for reparasjon, kan føre til en multippel økning (mutatoreffekt) eller reduksjon (antimutatoreffekt) i mutasjonsfrekvensen til andre gener. Således fører mutasjoner i genene til mange enzymer i eksisjonsreparasjonssystemet til en kraftig økning i frekvensen av somatiske mutasjoner hos mennesker, og dette fører igjen til utviklingen av xeroderma pigmentosum og ondartede svulster i integumentet.

Mutasjonsklassifiseringer

Det er flere klassifiseringer av mutasjoner i henhold til ulike kriterier. Möller foreslo å dele mutasjoner i henhold til arten av endringen i genets funksjon til hypomorfe (de endrede allelene virker i samme retning som villtype-allelene; bare mindre proteinprodukt syntetiseres), amorfe (mutasjonen ser ut som en fullstendig tap av genfunksjon, for eksempel den hvite mutasjonen i Drosophila ), antimorf (mutanttrekket endres, for eksempel fargen på maiskornet endres fra lilla til brun) og neomorf.

genomisk;

kromosomalt;

Genomisk: - polyploidisering, en endring i antall kromosomer som ikke er et multiplum av det haploide settet. Avhengig av opprinnelsen til kromosomsett blant polyploider, skilles det mellom allopolyploider, som har sett med kromosomer oppnådd ved hybridisering fra forskjellige arter, og autopolyploider, der det er en økning i antall kromosomsett av deres eget genom.

Med kromosomale mutasjoner oppstår store omorganiseringer i strukturen til individuelle kromosomer. I dette tilfellet er det tap (sletting) eller dobling av en del (duplisering) av arvestoffet til ett eller flere kromosomer, en endring i orienteringen av kromosomsegmenter i individuelle kromosomer (inversjon), samt en overføring av en del av det genetiske materialet fra ett kromosom til et annet (translokasjon) (et ekstremt tilfelle - forening av hele kromosomer.

Antimutasjonsmekanismer sikrer påvisning, eliminering eller undertrykkelse av onkogenaktivitet. Antimutasjonsmekanismer realiseres med deltakelse av tumorsuppressorer og DNA-reparasjonssystemer.

Spørsmål nr. 23.

(Menneske som gjenstand for genetisk forskning. Cytogenetisk metode: dens betydning for diagnostisering av kromosomale syndromer. Regler for sammenstilling av idiogrammer av friske mennesker. Idiogrammer for kromosomale syndromer (autosomale og gonosomale). Eksempler)

Mennesket som gjenstand for genetisk forskning. Antropogenetikk, dens plass i systemet for humanvitenskap, de viktigste genetiske markørene for etnogenetikk. Arvelige sykdommer, som en del av den generelle arvelige variasjonen til en person.

Mennesket, som gjenstand for genetisk forskning, er komplekst:

Den hybridologiske metoden kan ikke tas i bruk.

Langsomt generasjonsskifte.

Lite antall barn.

Stort antall kromosomer

Human genetikk er en spesiell gren av genetikk som studerer egenskapene til nedarvingen av egenskaper hos mennesker, arvelige sykdommer (medisinsk genetikk) og den genetiske strukturen til menneskelige populasjoner. Menneskelig genetikk er det teoretiske grunnlaget for moderne medisin og moderne helsevesen.

Det er nå fast etablert at genetikkens lover er universelle.

Men siden en person ikke bare er et biologisk, men også et sosialt vesen, skiller menneskelig genetikk seg fra genetikken til de fleste organismer i en rekke funksjoner:

– hybridologisk analyse (kryssningsmetode) er ikke anvendelig for å studere menneskelig arv; derfor brukes spesifikke metoder for genetisk analyse: genealogisk (metode for stamtavleanalyse), tvilling, samt cytogenetiske, biokjemiske, populasjons- og noen andre metoder;

– mennesker er preget av sosiale egenskaper som ikke finnes i andre organismer, for eksempel temperament, komplekse kommunikasjonssystemer basert på tale, samt matematiske, visuelle, musikalske og andre evner;

– takket være offentlig støtte er overlevelse og eksistens av mennesker med åpenbare avvik fra normen mulig (i naturen er slike organismer ikke levedyktige).

Menneskelig genetikk studerer egenskapene til nedarvingen av egenskaper hos mennesker, arvelige sykdommer (medisinsk genetikk) og den genetiske strukturen til menneskelige populasjoner. Menneskelig genetikk er det teoretiske grunnlaget for moderne medisin og moderne helsevesen. Det er kjent flere tusen faktiske genetiske sykdommer, som er nesten 100 % avhengige av individets genotype. De mest forferdelige av dem inkluderer: sur fibrose i bukspyttkjertelen, fenylketonuri, galaktosemi, ulike former for kretinisme, hemoglobinopatier, samt Down, Turner og Klinefelter syndromer. I tillegg kommer sykdommer som er avhengig av både genotype og miljø: koronarsykdom, diabetes mellitus, revmatoide sykdommer, mage- og tolvfingertarmsår, mange onkologiske sykdommer, schizofreni og andre psykiske sykdommer.

Oppgavene til medisinsk genetikk er å identifisere bærere av disse sykdommene blant foreldre i tide, identifisere syke barn og utvikle anbefalinger for deres behandling. Genetiske og medisinske konsultasjoner og prenatal diagnose (det vil si påvisning av sykdommer i de tidlige stadier av kroppens utvikling) spiller en viktig rolle i forebyggingen av genetisk betingede sykdommer.

Det er spesielle seksjoner av anvendt menneskelig genetikk (miljøgenetikk, farmakogenetikk, genetisk toksikologi) som studerer det genetiske grunnlaget for helsetjenester. Når man utvikler legemidler, når man studerer kroppens respons på effekten av ugunstige faktorer, er det nødvendig å ta hensyn til både de individuelle egenskapene til mennesker og egenskapene til menneskelige populasjoner.

Arvelige sykdommer er sykdommer forårsaket av forstyrrelser i det genetiske (arvelige) apparatet til kjønnsceller. Arvelige sykdommer er forårsaket av mutasjoner (se Variabilitet) som oppstår i det kromosomale apparatet til kjønnscellen til en av foreldrene eller i fjernere forfedre

Spørsmål nr. 24.

(Biokjemisk metode for å studere menneskelig genetikk; dens betydning for diagnostisering av arvelige metabolske sykdommer. Rollen til transkripsjonelle, posttranskripsjonelle og posttranslasjonelle modifikasjoner i reguleringen av cellulær metabolisme. Eksempler).

I motsetning til den cytogenetiske metoden, som gjør det mulig å studere strukturen til kromosomer og karyotype normalt og å diagnostisere arvelige sykdommer assosiert med endringer i antall og organisasjonsforstyrrelser, arvelige sykdommer forårsaket av genmutasjoner, samt polymorfisme i normal primær genprodukter, studeres ved hjelp av biokjemiske metoder.

Enzymdefekter bestemmes ved å bestemme innholdet av metabolske produkter i blodet og urinen som er et resultat av funksjonen til dette proteinet. Mangel på sluttproduktet, ledsaget av akkumulering av mellomprodukter og biprodukter av nedsatt metabolisme, indikerer en enzymdefekt eller -mangel i kroppen.

Biokjemisk diagnose av arvelige metabolske forstyrrelser utføres i to trinn.

På det første stadiet velges presumptive tilfeller av sykdommer, i det andre blir diagnosen av sykdommen avklart ved hjelp av mer nøyaktige og komplekse metoder. Bruken av biokjemiske studier for å diagnostisere sykdommer i prenatal perioden eller umiddelbart etter fødselen gjør det mulig å identifisere patologi i tide og starte spesifikke medisinske tiltak, som for eksempel i tilfelle av fenylketonuri.

For å bestemme innholdet av mellomprodukter, biprodukter og endelige metabolske produkter i blod, urin eller fostervann, i tillegg til kvalitative reaksjoner med spesifikke reagenser for visse stoffer, brukes kromatografiske metoder for å studere aminosyrer og andre forbindelser.

Transkripsjonsfaktorer er proteiner som interagerer med visse regulatoriske steder og øker eller bremser transkripsjonsprosessen. Forholdet mellom informative og ikke-informative deler i eukaryote transkripsjoner er i gjennomsnitt 1:9 (i prokaryoter er det 9:1) Nabotranskripsjoner kan skilles fra hverandre av ikke-transkriberte DNA-regioner. Delingen av DNA i mange transkripsjoner gir mulighet for individuell lesing (transkripsjon) av ulike gener med ulike aktiviteter.

I hver transkripton blir bare én av de to DNA-trådene transkribert, som kalles malstrengen, den andre, komplementær til den, kalles den kodende strengen. Syntesen av RNA-kjeden fortsetter fra 5" til 3"-enden, mens mal DNA-tråden alltid er antiparallell til den syntetiserte nukleinsyren

Post-transkripsjonelle modifikasjoner av det primære tRNA-transkriptet (tRNA-behandling)

Det primære transkriptet tRNA inneholder omtrent 100 nukleotider, og etter prosessering - 70-90 nukleotidrester. Posttranskripsjonelle modifikasjoner av primære tRNA-transkripter skjer med deltakelse av RNaser (ribonukleaser). Dermed blir dannelsen av 3"-enden av tRNA katalysert av RNase, som er en 3" eksonuklease som "kutter av" ett nukleotid om gangen til det når sekvensen -CCA, som er det samme for alle tRNA-er. For noen tRNA-er skjer dannelsen av -CCA-sekvensen i 3"-enden (akseptorenden) som et resultat av sekvensiell addisjon av disse tre nukleotidene. Pre-tRNA inneholder kun ett intron, bestående av 14-16 nukleotider. Fjerning av intronet og spleisingen fører til dannelsen av en struktur kalt "antikodon" - en triplett av nukleotider som sikrer interaksjonen av tRNA med det komplementære kodonet til mRNA under proteinsyntese

Post-transkripsjonelle modifikasjoner (behandling) av primært transkripsjons-RNA. Ribosomdannelse

Menneskeceller inneholder omtrent hundre kopier av rRNA-genet, lokalisert i grupper på fem kromosomer. rRNA-gener blir transkribert av RNA-polymerase I for å produsere identiske transkripsjoner. Primære transkripsjoner er omtrent 13 000 nukleotidrester i lengde (45S rRNA). Før det forlater kjernen som en del av den ribosomale partikkelen, gjennomgår 45 S rRNA-molekylet prosessering, noe som resulterer i dannelsen av 28S rRNA (ca. 5000 nukleotider), 18S rRNA (ca. 2000 nukleotider) og 5,88 rRNA (nukleotid160), som erabout. komponenter ribosomer (fig. 4-35). Resten av transkripsjonen er ødelagt i kjernen.

Spørsmål nr. 25.

(Genealogical method of human genetics. Grunnleggende regler for å sammenstille og analysere stamtavlediagrammer (ved å bruke eksempelet på ens eget familietavlediagram). Metodens betydning i studiet av mønstre for arv av egenskaper).

Denne metoden er basert på sammenstilling og analyse av stamtavler. Denne metoden har vært mye brukt fra antikken til i dag i hesteavl, utvalg av verdifulle linjer av storfe og griser, for å skaffe renrasede hunder, samt i avl av nye raser av pelsdyr. Menneskelige genealogier har blitt samlet over mange århundrer angående de regjerende familiene i Europa og Asia.

Ved sammenstilling av stamtavler er utgangspunktet personen - probanden, hvis stamtavle studeres. Vanligvis er dette enten en pasient eller en bærer av en bestemt egenskap, hvis arv må studeres. Ved sammenstilling av stamtavletabeller brukes symbolene foreslått av G. Akkurat i 1931 (fig. 6.24). Generasjoner er betegnet med romertall, individer i en gitt generasjon er betegnet med ar

Konvensjoner ved sammenstilling av stamtavler (ifølge G. Just)

Ved å bruke den genealogiske metoden kan den arvelige karakteren til egenskapen som studeres fastslås, så vel som typen av arv (autosomal dominant, autosomal recessiv, X-linked dominant eller recessiv, Y-linked). Når man analyserer stamtavler for flere egenskaper, kan den koblede naturen til arven deres avsløres, som brukes i sammenstillingen av kromosomale kart. Denne metoden lar deg studere intensiteten av mutasjonsprosessen, vurdere ekspressiviteten og penetransen til allelen. Det er mye brukt i medisinsk genetisk rådgivning for å forutsi avkom. Det skal imidlertid bemerkes at slektsanalyse blir betydelig mer komplisert når familier har få barn.

Stamtavler med autosomal dominant arv. Den autosomale arvetypen er generelt preget av lik sannsynlighet for forekomst av denne egenskapen hos både menn og kvinner. Dette skyldes den samme doble dosen av gener som er lokalisert i autosomene til alle representanter for arten og mottatt fra begge foreldrene, og avhengigheten til den utviklende egenskapen av arten av interaksjonen mellom alleliske gener.

Hvis en egenskap analyseres som ikke påvirker levedyktigheten til organismen, kan bærere av den dominerende egenskapen være både homo- og heterozygoter. Ved dominerende arv av noen patologiske egenskaper (sykdom), er homozygoter som regel ikke levedyktige, og bærere av denne egenskapen er heterozygoter.

Med autosomal dominant arv kan egenskapen således forekomme likt hos menn og kvinner og kan spores når det er tilstrekkelig antall avkom i hver vertikal generasjon. Den første beskrivelsen av en stamtavle med en autosomal dominerende type arv av en anomali hos mennesker ble gitt i 1905. Den sporer overføring av brachydactyly (kortfingrede hender) over en rekke generasjoner.

Stamtavler med autosomal recessiv arv. Recessive egenskaper vises bare fenotypisk i homozygoter for recessive alleler. Disse egenskapene finnes vanligvis hos avkom til fenotypisk normale foreldre som er bærere av recessive alleler. Sannsynligheten for utseende av recessive avkom i dette tilfellet er 25%. Hvis en av foreldrene har en recessiv egenskap, vil sannsynligheten for dens manifestasjon i avkommet avhenge av genotypen til den andre forelderen. Med recessive foreldre vil alle avkom arve den tilsvarende recessive egenskapen.

Det er typisk for stamtavler med autosomal recessiv arvetype at egenskapen ikke vises i hver generasjon. Oftest vises recessive avkom hos foreldre med en dominerende egenskap, og sannsynligheten for slike avkom øker i nært beslektede ekteskap, der begge foreldrene kan være bærere av samme recessive allel mottatt fra en felles stamfar. Et eksempel på autosomal recessiv arv er stamtavlen til en familie med pseudohypertrofisk progressiv myopati, der slektninger er vanlige.

Stamtavler med dominerende X-bundet arv av egenskapen. Gener lokalisert på X-kromosomet og som ikke har alleler på Y-kromosomet er tilstede i genotypene til menn og kvinner i forskjellige doser. En kvinne mottar sine to X-kromosomer og tilsvarende gener fra både faren og moren, mens en mann arver sitt eneste X-kromosom kun fra sin mor. Utviklingen av den tilsvarende egenskapen hos menn bestemmes av den eneste allelen som er tilstede i hans genotype, mens den hos kvinner er et resultat av samspillet mellom to allelgener. I denne forbindelse forekommer egenskaper som er arvet på en X-koblet måte i befolkningen med forskjellige sannsynligheter hos menn og kvinner.

Med dominant X-koblet arv er egenskapen mer vanlig hos kvinner på grunn av større mulighet for at de mottar det tilsvarende allelet enten fra faren eller fra moren. Menn kan bare arve denne egenskapen fra sin mor. Kvinner med en dominerende egenskap overfører det likt til døtre og sønner, mens menn bare gir det videre til døtre. Sønner arver aldri en dominerende X-koblet egenskap fra sine fedre.

Et eksempel på denne typen arv er en stamtavle beskrevet i 1925 med keratosis pilaris, en hudsykdom ledsaget av tap av øyevipper, øyenbryn og hodehår.

Stamtavler for recessiv X-bundet arv av egenskaper. Et karakteristisk trekk ved stamtavler med denne typen arv er den dominerende manifestasjonen av egenskapen hos hemizygote menn, som arver den fra mødre med en dominerende fenotype som er bærere av en recessiv allel. Som regel arves egenskapen av menn gjennom generasjoner fra morfar til barnebarn. Hos kvinner manifesterer det seg bare i en homozygot tilstand, hvis sannsynlighet øker med nært beslektede ekteskap.

Det mest kjente eksemplet på recessiv X-bundet arv er hemofili. Et annet eksempel på arv i henhold til denne typen er fargeblindhet – en viss form for nedsatt fargesyn.

Stamtavler med Y-bundet arv. Tilstedeværelsen av Y-kromosomet bare hos menn forklarer egenskapene til den Y-koblede, eller hollandriske, arven til egenskapen, som bare finnes hos menn og overføres gjennom den mannlige linjen fra generasjon til generasjon fra far til sønn.

En egenskap som Y-koblet arv hos mennesker fortsatt diskuteres for er pinna hypertrichosis, eller tilstedeværelsen av hår på ytterkanten av pinna.

Spørsmål nr. 26.

(Metoder for menneskelig genetikk: populasjonsstatistisk; dermatoglyfisk (ved å bruke eksemplet med analyse av ens egen dermatoglyf), genetikk av somatiske celler, DNA-studie; deres rolle i studiet av menneskelig arvelig patologi).

Ved hjelp av den populasjonsstatistiske metoden studeres arvelige egenskaper i store grupper av befolkningen, i en eller flere generasjoner. Et vesentlig poeng ved bruk av denne metoden er den statistiske behandlingen av de innhentede dataene. Ved å bruke denne metoden kan du beregne hyppigheten av forekomst av ulike gen-alleler og ulike genotyper for disse allelene i en populasjon, og finne ut fordelingen av ulike arvelige egenskaper, inkludert sykdommer, i den. Det lar deg studere mutasjonsprosessen, arvelighet og miljøs rolle i dannelsen av menneskelig fenotypisk polymorfisme i henhold til normale egenskaper, så vel som i forekomsten av sykdommer, spesielt med en arvelig disposisjon. Denne metoden brukes også for å klargjøre betydningen av genetiske faktorer i menneskeskapt, spesielt ved rasedannelse.

Ved statistisk prosessering av materiale innhentet fra å undersøke en befolkningsgruppe basert på en egenskap av interesse for forskeren, er grunnlaget for å belyse den genetiske strukturen til populasjonen Hardy-Weinbergs lov om genetisk likevekt. Det gjenspeiler et mønster som, under visse forhold, forholdet mellom genalleler og genotyper i genpoolen til en populasjon forblir uendret over en rekke generasjoner av denne populasjonen. Basert på denne loven, med data om frekvensen av forekomst i en populasjon av en recessiv fenotype som har en homozygot genotype (aa), er det mulig å beregne hyppigheten av forekomsten av den spesifiserte allelen (a) i genpoolen til en gitt generasjon. Ved å utvide denne informasjonen til de neste generasjonene, er det mulig å forutsi hyppigheten av forekomst av personer med en recessiv egenskap, samt heterozygote bærere av en recessiv allel.

Det matematiske uttrykket for Hardy-Weinberg-loven er formelen (pA + qa)2, der p og q er frekvensene til allelene A og a til det tilsvarende genet. Å utvide denne formelen gjør det mulig å beregne hyppigheten av forekomst av mennesker med forskjellige genotyper og først av alt heterozygoter - bærere av den skjulte recessive allelen: p2AA + 2pqAa + q2aa. For eksempel er albinisme forårsaket av fraværet av et enzym involvert i dannelsen av melaninpigmentet og er en arvelig recessiv egenskap. Hyppigheten av forekomst i populasjonen av albinoer (aa) er 1:20 000. Derfor er q2 = 1/20 000, deretter q = 1/141, opp = 140/141. I samsvar med formelen til Hardy-Weinberg-loven, er hyppigheten av forekomst av heterozygoter = 2pq, dvs. tilsvarer 2 x (1/141) x (140/141) = 280/20000 = 1/70. Dette betyr at i denne populasjonen forekommer heterozygote bærere av albinisme-allelen med en frekvens på én av 70 personer.

En analyse av hyppigheten av forekomst av forskjellige egenskaper i en populasjon, hvis de er i overensstemmelse med Hardy-Weinberg-loven, tillater oss å hevde at egenskapene er forårsaket av forskjellige alleler i ett gen av en populasjon er representert av flere alleler, for eksempel ABO-blodgruppegenet, er forholdet mellom forskjellige genotyper uttrykt formel (pIA + qIB + rI0) 2.

Foreløpig er den arvelige karakteren til hudmønstre etablert, selv om arvens natur ikke er fullstendig klarlagt. Denne egenskapen er sannsynligvis arvet på en polygen måte. Naturen til finger- og håndflatemønstrene i kroppen påvirkes i stor grad av moren gjennom mekanismen for cytoplasmatisk arv.

Dermatoglyfiske studier er viktige for å identifisere zygositet hos tvillinger. Det antas at hvis av 10 par homologe fingre minst 7 har lignende mønstre, indikerer dette identiskhet. Likheten til mønstrene på bare 4-5 fingre indikerer at tvillingene er broderlige.

En studie av mennesker med kromosomsykdommer avslørte spesifikke endringer i dem, ikke bare i mønstrene til fingrene og håndflatene, men også i arten av hovedfleksjonssporene på håndflatenes hud. Karakteristiske endringer i disse indikatorene er observert i Downs sykdom, Klinefelter, Shereshevsky-Turner syndromer, som tillater bruk av dermatoglyfer og palmoskopimetoder for diagnostisering av disse sykdommene. Spesifikke dermatoglyfiske endringer oppdages også i enkelte kromosomavvik, for eksempel i "kattens gråt"-syndrom. Dermatoglyfiske endringer i gensykdommer har blitt mindre studert. Imidlertid er spesifikke avvik av disse indikatorene beskrevet ved schizofreni, myasthenia gravis og lymfoid leukemi.

Disse metodene brukes også for å fastslå farskap. De er beskrevet mer detaljert i spesiallitteratur.

Spørsmål nr. 27.

(Konseptet med arvelige sykdommer: monogene, kromosomale og multifaktorielle menneskelige sykdommer, mekanismen for deres forekomst og manifestasjoner. Eksempler).

Monogen Denne typen arv kalles når en arvelig egenskap kontrolleres av et enkelt gen.

Monogene sykdommer er delt inn etter type arv:
autosomal dominant (det vil si at hvis minst en av foreldrene er syk, vil barnet også være syk), for eksempel
- Marfans syndrom, nevrofibromatose, akondroplasi
– autosomal recessiv (et barn kan bli syk hvis begge foreldrene er bærere av denne sykdommen, eller en av foreldrene er syk, og den andre er en bærer av genmutasjoner som forårsaker det
sykdom)
– cystisk fibrose, spinal myoatrofi.
Nær oppmerksomhet til denne gruppen sykdommer skyldes også at antallet, som det viser seg, er mye høyere enn tidligere antatt. Alle sykdommer har en helt forskjellig utbredelse, som kan variere avhengig av både geografi og nasjonalitet, for eksempel forekommer Huntingtons chorea hos 1 av 20 000 europeere og finnes nesten aldri i Japan, Tay-Sachs sykdom er karakteristisk for Ashkenazi-jøder og er ekstremt sjelden. hos andre folkeslag.
I Russland er de vanligste monogene arvelige sykdommene cystisk fibrose (1/12000 nyfødte), myoatrofigruppe (1/10000 nyfødte), hemofili A (1/5000 nyfødte gutter).
Selvfølgelig har mange monogene sykdommer blitt identifisert i lang tid og er godt kjent for medisinske genetikere.

Til kromosomalt Disse inkluderer sykdommer forårsaket av genomiske mutasjoner eller strukturelle endringer i individuelle kromosomer. Kromosomsykdommer oppstår som følge av mutasjoner i kjønnscellene til en av foreldrene. Ikke mer enn 3-5% av dem går videre fra generasjon til generasjon. Kromosomavvik står for omtrent 50 % av spontanaborter og 7 % av alle dødfødsler.

Alle kromosomsykdommer deles vanligvis inn i to grupper: abnormiteter i antall kromosomer og forstyrrelser i kromosomstrukturen.

Sykdommer forårsaket av brudd på antall autosomer (ikke-kjønn) kromosomer

Downs syndrom - trisomi på kromosom 21, tegn inkluderer: demens, vekstretardasjon, karakteristisk utseende, endringer i dermatoglyfer;

Patau syndrom - trisomi på kromosom 13, preget av flere misdannelser, idioti, ofte - polydactyly, strukturelle abnormiteter i kjønnsorganene, døvhet; nesten alle pasienter lever ikke for å se ett år;

Edwards syndrom - trisomi på kromosom 18, underkjeven og munnåpningen er små, palpebrale sprekker er smale og korte, ørene er deformert; 60 % av barna dør før 3 måneders alder, kun 10 % overlever til ett år, hovedårsaken er pustestans og forstyrrelse av hjertet.

Sykdommer forbundet med brudd på antall kjønnskromosomer

Shereshevsky-Turner syndrom - fraværet av ett X-kromosom hos kvinner (45 XO) på grunn av et brudd på divergensen av kjønnskromosomer; tegn inkluderer kort vekst, seksuell infantilisme og infertilitet, forskjellige somatiske lidelser (mikrognathia, kort nakke, etc.);

polysomi på X-kromosomet - inkluderer trisomi (karyoter 47, XXX), tetrasomi (48, XXXX), pentasomi (49, XXXXX), det er en svak reduksjon i intelligens, økt sannsynlighet for å utvikle psykose og schizofreni med en ugunstig type kurs;

Y-kromosom polysomi - som X-kromosom polysomi, inkluderer trisomi (karyoter 47, XYY), tetrasomi (48, XYYY), pentasomi (49, XYYYY), kliniske manifestasjoner ligner også X-kromosom polysomi;

Klinefelters syndrom - polysomi på X- og Y-kromosomene hos gutter (47, XXY; 48, XXYY, etc.), tegn: eunuchoid type kroppsbygning, gynekomasti, svak hårvekst i ansiktet, i armhulene og på pubis , seksuell infantilisme, infertilitet; mental utvikling henger etter, men noen ganger er intelligens normalt.

Sykdommer forårsaket av polyploidi

triploidi, tetraploidi, etc.; årsaken er en forstyrrelse av meioseprosessen på grunn av mutasjon, som et resultat av at datterens kjønnscelle mottar et diploid (46) sett med kromosomer i stedet for det haploide (23), det vil si 69 kromosomer (hos menn er karyotypen 69, XYY, hos kvinner - 69, XXX); nesten alltid dødelig før fødselen

Multifaktorielle sykdommer, eller sykdommer med arvelig disposisjon

Gruppen av sykdommer skiller seg fra gensykdommer ved at de krever virkningen av miljøfaktorer for å manifestere seg. Blant dem skilles det også mellom monogen, der arvelig disposisjon er forårsaket av ett patologisk endret gen, og polygen. Sistnevnte bestemmes av mange gener, som i normal tilstand, men med en viss interaksjon seg imellom og med miljøfaktorer, skaper en disposisjon for utbruddet av sykdommen. De kalles multifaktorielle sykdommer (MFDs).

Monogene sykdommer med arvelig disposisjon er relativt få i antall. Metoden for Mendelsk genetisk analyse er anvendelig for dem. Tatt i betraktning miljøets viktige rolle i deres manifestasjon, betraktes de som arvelig bestemte patologiske reaksjoner på virkningen av forskjellige eksterne faktorer (legemidler, mattilsetningsstoffer, fysiske og biologiske midler), som er basert på arvelig mangel på visse enzymer.

Faktorer som forårsaker mutasjoner kalles mutagene faktorer (mutagener) og er delt inn i:

1. Fysisk;2. Kjemisk;3. Biologisk.

Til fysiske mutagene faktorer omfatte ulike typer stråling, temperatur, fuktighet osv. Den kraftigste mutagene effekten utøves av ioniserende stråling - røntgen, α-, β-, γ-stråler. De har stor penetreringskraft.

Når de virker på kroppen, forårsaker de:

a) ionisering av vev - dannelse av frie radikaler (OH) eller (H) fra vann lokalisert i vev. Disse ionene inngår en kjemisk interaksjon med DNA, bryter ned nukleinsyre og andre organiske stoffer;

b) ultrafiolett stråling er preget av lavere energi, trenger bare gjennom de overfladiske lagene i huden og forårsaker ikke ionisering av vev, men fører til dannelse av dimerer (kjemiske bindinger mellom to pyrimidinbaser i samme kjede, ofte T-T). Tilstedeværelsen av dimerer i DNA fører til feil under replikasjonen og forstyrrer lesingen av genetisk informasjon;

c) brudd på spindelfilamenter;

d) forstyrrelse av strukturen til gener og kromosomer, dvs. dannelse av gen- og kromosomale mutasjoner.

Kjemiske mutagener inkluderer:

Naturlige organiske og uorganiske stoffer (nitritt, nitrat, alkaloider, hormoner, enzymer, etc.);

Syntetiske stoffer som ikke tidligere er funnet i naturen (sprøytemidler, insektmidler, matkonserveringsmidler, medisinske stoffer).

Produkter fra industriell prosessering av naturlige forbindelser - kull, olje.

Mekanismer for deres handling :

a) deaminering – fjerning av en aminogruppe fra et aminosyremolekyl;

b) undertrykkelse av nukleinsyresyntese;

c) erstatning av nitrogenholdige baser med deres analoger.

Kjemiske mutagener forårsaker hovedsakelig genmutasjoner og virker under DNA-replikasjon.

Biologiske mutagener inkluderer:

Virus (influensa, røde hunder, meslinger)

Mekanismer for deres handling:

a) virus integrerer sitt DNA i DNA til vertsceller.

Biologiske mutagener forårsaker gen- og kromosomale mutasjoner.

Klassifisering av mutasjoner

Følgende hovedtyper av mutasjoner skilles ut:

1. I henhold til forekomstmetoden de er delt inn i spontane og induserte.

Spontan– skje under påvirkning av naturlige mutagene miljøfaktorer uten menneskelig innblanding. De oppstår under forholdene til jordens naturlige radioaktive bakgrunn i form av kosmisk stråling og radioaktive elementer på jordens overflate.

Indusert mutasjoner er forårsaket kunstig av eksponering for visse mutagene faktorer.

2. Av muterte celler mutasjoner deles inn i generative og somatiske.

Generativ- forekommer i kjønnsceller og arves gjennom seksuell reproduksjon.

Somatisk– forekommer i somatiske celler og overføres kun til de cellene som oppstår fra denne somatiske cellen. De er ikke arvet.

3. Ved påvirkning på kroppen:

Negative mutasjoner er dødelige (uforenlig med liv); semi-dødelig (reduserer levedyktigheten til organismen); nøytral (påvirker ikke vitale prosesser); positiv (økende vitalitet). Positive mutasjoner forekommer sjelden, men er av stor betydning for progressiv evolusjon.

4. I henhold til genetiske endringer materialmutasjoner er delt inn i genomiske, kromosomale og genmutasjoner.

Genomiske mutasjoner– Dette er mutasjoner forårsaket av endringer i antall kromosomer. Ekstra homologe kromosomer kan vises. I kromosomsettet, i stedet for to homologe kromosomer, er det tre - dette er trisomi. Ved monosomi er det tap av ett kromosom fra et par. Med polyploidi er det et multiplum av den haploide økningen i antall kromosomer. En annen variant av genomisk mutasjon er haploidi, der bare ett kromosom fra hvert par gjenstår.

Kromosomalt mutasjoner er assosiert med forstyrrelse av kromosomstrukturen. Slike mutasjoner inkluderer tap av kromosomseksjoner (delesjoner), tillegg av seksjoner (duplisering) og rotasjon av en kromosomseksjon med 180° (inversjon).

Genetisk mutasjoner der endringer skjer på nivå med individuelle gener, dvs. deler av DNA-molekylet. Dette kan være tap av nukleotider, erstatning av en base med en annen, omorganisering av nukleotider eller tilsetning av nye.

Utdannings- og vitenskapsdepartementet i Den russiske føderasjonen

Federal Agency for Education

GOUVPO

"Khabarovsk State Academy of Economics and Law"

Institutt for allmennøkonomiske disipliner.

Fakultet: Revisor

Sammendrag om emnet:

Mutasjoner. Påvirkning av miljøfaktorer på mutagenese.

Fullført av en student fra gruppen: BUK-82 Vyazkova Ekaterina Andreevna

Sjekket av lærer: Arzumanyan Elena Vladimirovna

Khabarovsk 2008
1.

1.Introduksjon………………………………………………………………………………………..2

2. En liten historie………………………………………………………………………… ….3

3. Faktorer som påvirker mutasjon……………………………………………………………………… ..4

5. Konsekvenser av mutasjoner………………………………………………………………. 9

6. Konklusjon……….……………….………………… ………………………...10

7. Referanser………………………………………………………………………………11

1. Introduksjon.

Hver ny generasjon av planter og dyr er veldig lik foreldrene sine: når to siamesiske katter krysses, produseres kun siamesiske kattunger, og ikke kattunger av noen annen rase. Denne tendensen til levende organismer til å ligne sine foreldre kalles arvelighet. Selv om likheten mellom foreldre og avkom er stor, er den vanligvis ikke absolutt. De fleste egenskaper er sterkt påvirket av forholdene et individ vokser og utvikler seg under.

Den grenen av biologi som er opptatt av fenomenene arv og studiet av lovene som styrer likheter og forskjeller mellom beslektede organismer kalles genetikk.

Veksten til hver plante eller dyr skjer som et resultat av delingen og økningen i størrelsen på cellene som utgjør kroppen. Denne celledelingen, som er en ekstremt ryddig prosess, kalles mitose.

Ved å undersøke en delende celle i et mikroskop etter passende fiksering og farging, kan du se langstrakte mørkfargede kropper kalt kromosomer i kjernen. Hvert kromosom inneholder mange arvelige faktorer, som hver på en eller annen måte er forskjellig fra alle de andre. Disse arvelige enhetene kalles gener; hvert gen kontrollerer arven til en eller flere egenskaper. Selv om gener er bemerkelsesverdig stabile og overføres til påfølgende generasjoner med stor presisjon, gjennomgår de endringer fra tid til annen, kalt mutasjoner. Etter genet

mutert til en ny form, viser denne nye formen seg å være stabil og er vanligvis ikke mer utsatt for nye endringer enn det opprinnelige genet.

2. Litt historie.

Bergmalerier laget for mange tusen år siden i Australia, og som viser sammenslåtte tvillinger, kan kanskje betraktes som det aller første beviset som har nådd oss på menneskelig interesse for medfødte misdannelser. Tiden har bevart svært lite slike eldgamle bevis, de er isolert. I babylonsk kileskrift, som er minst fire tusen år gammel, er totalt 62 typer medfødte menneskelige utviklingsdefekter listet opp og beskrevet.

Det er sannsynlig at de tusen år gamle mytene og legendene om havfruer, kentaurer, sfinkser, harpier, fauner, kyklopene og den tosidige Janus også er forårsaket av menneskelig interesse for misdannelser. Noen laster har faktisk en viss likhet med slike monstre, og menneskelig fantasi har fullført bildet.

Det var ikke så mange grunner til utseendet til freaks, som det ble antatt i eldgamle tider - kopulation med djevelen, inngripen av overnaturlige krefter, ugunstige astrale påvirkninger, etc. Og folk bruker fortsatt horoskoper som budbringere av astrale fenomener.

I Babylon, og i antikkens Hellas og i Roma ble freaks fødsel vanligvis tolket som et ugunstig tegn: det ble sett på som en advarsel ovenfra, for eksempel om forestående alvorlige prøvelser. Noen ganger kommuniserte imidlertid gudene på denne måten behovet for å ta en eller annen avgjørelse. Det er kjent at på slutten av det 4. århundre ble fødselen av et tohodet barn oppfattet som gudenes godkjennelse av ideen om å dele Romerriket i vestlige og østlige deler.

I senere tider var ikke holdningene til freaks de samme overalt. Dermed påførte inkvisisjonen i slike tilfeller streng straff både for barnet og moren, og skjærer derved strengt djevelens innspill. Men i land der inkvisisjonen ikke var så aktiv eller ikke eksisterte i det hele tatt, stygge mennesker

De ble ofte kreditert med spesielle magiske krefter, evnen til å spå, gjette skjebnen ved stjernene og lignende. Og her spilte forholdet til overjordiske krefter sin positive rolle: det var de som ga deres "slektning" disse spesielle egenskapene. Det er mulig at barmhjertighet mot hellige dårer i Rus til en viss grad ble forklart med nettopp slike synspunkter.

3. Faktorer som påvirker mutasjon.

Mutasjoner som oppstår under naturlige forhold under påvirkning av det ytre miljøet er betegnet med begrepet "spontane mutasjoner."

Eksponering for en rekke miljøfaktorer, inkludert stråling og en rekke kjemiske forbindelser, fører til en økning i hyppigheten av mutasjoner. I 1927 viste den amerikanske genetikeren og senere nobelprisvinneren Heinrich Möller først at røntgenbestråling fører til en betydelig økning i hyppigheten av mutasjoner i Drosophila. Dette arbeidet markerte begynnelsen på en ny retning innen biologi - strålingsgenetikk. Takket være mange arbeider utført i løpet av de siste tiårene, vet vi nå at når elementærpartikler (Y-kvanter, elektroner, protoner og nøytroner) kommer inn i kjernen, ioniseres vannmolekyler, som igjen forstyrrer den kjemiske strukturen til DNA. DNA-brudd oppstår på disse stedene, noe som fører til ytterligere strålingsinduserte mutasjoner.

En stor mengde informasjon om effekten av stråling på mennesker ble innhentet ved å studere konsekvensene av bombingen av Hiroshima og Nagasaki og Tsjernobyl-ulykken.

Den første storstilte studien av de genetiske effektene av stråling på mennesker ble utført av amerikanske og japanske forskere i Hiroshima og Nagasaki. Dette arbeidet begynte i 1946, det vil si nesten umiddelbart etter overgivelsen av Japan. Eksplosjonene av atombomber i Hiroshima og Nagasaki førte til umiddelbar død av titusenvis av mennesker og massiv strålingseksponering av overlevende. På den tiden var effekten av stråling praktisk talt ukjent, så den amerikanske regjeringen bestemte seg for å gjennomføre en omfattende studie av konsekvensene av eksplosjonene på befolkningen i de to byene. Så, ved en tilfeldighet, tjenestegjorde medisinsk løytnant James Neal i den amerikanske hæren, som før krigen var aktivt engasjert i genetisk forskning på Drosophila. Han ble betrodd vitenskapelig tilsyn med disse verkene, som umiddelbart fikk en uttalt genetisk orientering.

Sykdommer basert på utilstrekkelige mekanismer for å gjenopprette endrede DNA-molekyler studeres.

En rekke mutasjoner av gener som styrer syntesen av blodkoagulasjonsfaktorer er kjent.

Genmutasjoner kan forårsake forstyrrelse av transporten av ulike forbindelser over cellemembraner. De er assosiert med dysfunksjon av membranmekanismer og med defekter i visse systemer.

Hvis en mutasjon på gennivå skjer under påvirkning av ulike fysiske, kjemiske, biologiske faktorer, så kalles dette mutagenese.

Grunnlaget for mutasjonen er primær skade i D.N.K.

Mutasjoner (fra latin mutatio - endring, endring), som forekommer naturlig eller kunstig forårsaket endringer i de arvelige egenskapene til en organisme som følge av omorganiseringer og forstyrrelser i dens genetiske materiale - kromosomer og gener. Mutasjoner er grunnlaget for arvelig variasjon i levende natur.

Mutasjoner kan være forårsaket av virkningen av eksterne faktorer av fysisk, kjemisk eller biologisk natur - disse er induserte mutasjoner eller indusert mutagenese.

Nylig forekommende mutasjoner kalles nye mutasjoner eller de novo mutasjoner. Disse inkluderer for eksempel mutasjoner som ligger til grunn for en rekke autosomalt dominante sykdommer, som achondroplasia (10 % av tilfellene

tilhører familiære former), Recklinghausens nevrofibromatose, type I (50-70 % familiære former), Alzheimers sykdom, Huntingtons chorea.

Mutasjoner som går fra normaltilstanden til et gen (egenskap) til en patologisk tilstand kalles direkte.

Mutasjoner som beveger seg fra en patologisk tilstand av et gen (egenskap) til en normal tilstand kalles revers.

Mutasjoner i somatiske celler kalles somatiske. De danner patologiske cellekloner (et sett med patologiske celler) og i tilfelle av samtidig tilstedeværelse av normale og patologiske celler i kroppen, fører de til cellulær mosaikk, for eksempel i Albrights arvelige osteodystrofi, avhenger sykdommens uttrykksevne av antall unormale celler.

Somatiske mutasjoner kan være enten familiære eller sporadiske (ikke-familiære) former. De ligger til grunn for ondartede neoplasmer og for tidlige aldringsprosesser.

Mutasjoner i kjønnsceller kalles germinal. De er mindre vanlige enn somatiske mutasjoner, ligger til grunn for alle arvelige og noen medfødte sykdommer og overføres fra generasjon til generasjon.

Kimlinjemutasjoner kan være familiære eller sporadiske og arves som en disposisjon for kreft, slik som retinoblastom og Leigh-Fromeny syndrom.

4. Generelle mønstre for mutagenese

Mutagenese er prosessen med forekomst av arvelige endringer - mutasjoner - i kroppen. Grunnlaget for mutagenese er endringer i nukleinsyremolekyler som lagrer og overfører arvelig informasjon.

Mutasjoner oppstår ikke umiddelbart. For det første, under påvirkning av mutagener, oppstår en premutasjonstilstand av cellen. Ulike reparasjonssystemer streber etter å eliminere denne tilstanden, og da oppstår ikke mutasjonen. Grunnlaget for reparasjonssystemer er bygd opp av ulike enzymer kodet inn i genotypen til cellen (organismen). Mutagenese er således under genetisk kontroll av cellen; Dette er ikke en fysisk-kjemisk, men en biologisk prosess.

For eksempel kutter enzymreparasjonssystemer ut en skadet del av DNA hvis bare én tråd er skadet (denne operasjonen utføres av endonuklease-enzymer), så fullføres en del av DNA som er komplementær til den gjenværende tråden igjen (denne operasjonen utføres av DNA-polymeraser ), så blir den restaurerte delen sydd til endene gjenværende tråder etter å ha kuttet ut det skadede området (denne operasjonen utføres av ligaser).

Det finnes også mer subtile reparasjonsmekanismer. For eksempel, når en nitrogenholdig base går tapt i et nukleotid, skjer dens direkte inkorporering (dette gjelder adenin og guanin); metylgruppen kan enkelt spaltes av; enkelttrådsbrudd sys. I noen tilfeller fungerer mer komplekse, lite studerte reparasjonssystemer, for eksempel når begge DNA-trådene er skadet.

Men hvis det er et stort antall DNA-skader, kan de bli irreversible. Dette skyldes det faktum at: For det første kan det hende at reparasjonssystemene rett og slett ikke har tid til å rette opp skaden, og for det andre kan enzymene til reparasjonssystemene i seg selv bli skadet, irreversibel DNA-skade fører til utseendet av mutasjoner - permanente endringer i arvelig informasjon.

For tiden er en lang rekke mutagener kjent. La oss vurdere virkningsmekanismen til noen av dem.

5. Konsekvenser av mutasjoner.

Omtrent én prosent av alle nyfødte er født med kromosom- eller genavvik. Det er ingen eksakte data på hvor mange graviditeter som avsluttes før termin på grunn av disse anomaliene. De aller fleste barn født med anomalier i det arvelige apparatet har også mange strukturelle defekter - misdannelser. Generelt er det usannsynlig at skadene på menneskers helse fra genetiske lidelser er mye mindre enn fra hjerte- og karsykdommer.

Hvert år blir millioner av deformerte barn født over hele verden, titalls og hundretusener av dem er levedyktige. For rundt to tusen år siden skrev Plutarch i sitt essay «On Curiosity»: «...Og i Roma er det mennesker som ikke verdsetter malerier eller statuer i det hele tatt... Men de snurrer bare rundt på torget der freaks er utstilt, stirrer på de benløse, skjeve hendene,

treøyde, fugleøyde og ser ut for å se om en blanding av to raser hadde blitt født et sted - en monstrøs freak ... "

Nå arbeider teratologiforskere med disse problemene. Teratologi er en vitenskap som studerer årsakene til opprinnelse, mekanismer for dannelse og manifestasjon av medfødte misdannelser.

6. Konklusjon.

Vårt felles hjem er i fare. Forskere kom til denne oppfatningen på midten av 1900-tallet, overbevist om at teknologisk fremgang er full av destruktiv kraft. En håndgripelig fare truer naturen og dens skattkammer - genpoolene som skaper et fantastisk mangfold av levende former og gir næring til den videre utviklingen av vår unike verden. Forurensning av biosfæren tester ikke bare naturens kompenserende evner, men påvirker også menneskers helse og kan allerede forårsake skade på fremtidige generasjoner.

4. Generelle mønstre for mutagenese………………………………………………..8
5. Konsekvenser av mutasjoner……………………………………………………………….9
6. Konklusjon……….……………….…………………………………………………...10
7. Referanser………………………………………………………………………………………11