Реферати » Реферати по біології » Менделевская генетика

Менделевская генетика

покоління). Половина дочок такої жінки буде нести аллель c, який може проявитися в наступному поколінні. Менделевская генетика

Рис. 3.2. Схема схрещування: механізм успадкування колірної сліпоти.

Імпрінтінг: синдроми Прадера-Віллі та Енгельмана.

Клінічна картина синдрому Прадера-Віллі (СПВ) включає широкий спектр поведінкових (наприклад, переїдання, нестриманий темперамент, пригнічений стан, депресія) і фізичних (ожиріння, низький ріст) ознак. Серед симптомів синдрому Енгельмана (СЕ) називаються розумова відсталість, незграбна хода і частий неадекватний сміх. Примітно, що в розвиток цих двох фенотипічно різних захворювань залучений один і той же ділянку хромосоми 15; різниця полягає в тому, від кого ця хромосома успадковується - від батька чи від матері. Такий генетичний механізм називається ефектом запечатления (гаметную / генного запечатления або імпринтингу) - залежністю прояви (експресії) гена від того, від кого (батька чи матері) успадковується даний ген.

Механізм, за яким метится (закарбовується) один з алелів, невідомий. Якщо мутантна хромосома 15 успадковується від батька, то дитина страждає СПВ; якщо від матері, то у дитини розвивається СЕ.

Поява нових мутацій: ракові захворювання

Рак грудей являє собою одне з найбільш часто зустрічаються онкологічних захворювань серед жінок, сукупний ризик якого, за сучасними оцінками, складе до віку 85 років для дівчаток, народжених в 1990 р, близько 12,6% (інакше кажучи, захворіти може 1 з 8 дівчаток). Припущення про існування гена (генів), відповідального за спадкову схильність до раку грудей, вперше було висловлено більш 100 років тому. Коли воно було підтверджено, то виявилося, що приблизно 5-10% всіх випадків раку грудей контролюються мутаціями певних генів (до справжнього моменту були картіровани два таких гена - по одному на хромосомах 17 і 13).

Мутації, тобто зміни спадкового апарату клітини, що зачіпають цілі хромосоми або їх частини * - найчастіші приклади механізмів неменделевская генетики. Розглянемо коротко одну з класифікацій мутацій, що розділяє два їх типу: гаметную (генеративні) і соматичні. Перші змінюють гени, що знаходяться в статевих клітинах; другі - в клітинах тіла.

Гаметную мутації не впливають на фенотип батьків, оскільки вони відбуваються під час формування гамети, тобто коли фенотип батька вже сформувався. Але з моменту виникнення нової мутації вона передається з покоління в покоління по законам Менделя. В результаті таких мутацій, виникаючих в поколінні F Менделевская генетика (покоління батьків), фенотипически що не проявляють ознак хвороби, а потім передаються з покоління F1 в наступні покоління (F2, F3), ... F Менделевская генетика, за законами Менделя, розвиваються багато спадкові захворювання. Якщо мутація не була детально і не веде до серйозного пошкодження репродуктивної здатності, процес передачі мутованого гена з покоління в покоління призводить до появи родоводів з багатьма носіями мутації, що почалася тільки в одному алелів (на одній з хромосом представника покоління F Менделевская генетика). Так, одна з мутацій гена на хромосомі 17, яка веде до розвитку ракових захворювань, викликає приблизно 57% всіх успадкованих випадків раку грудей. Механізм виникнення шкідливих мутацій невідомий. Передбачається, що в більшості випадків це спонтанні мутації. Не встановлено також, відбуваються вони в одному алелів (у одного індивідуума) і потім поширюються в популяції або однакові мутації відбуваються у кількох індивідуумів.

Соматичними мутаціями називаються мутації в клітинах, не пов'язаних з формуванням гамет. Вони впливають тільки на самого носія мутації (визначають його фенотип). Найбільш широко відомі соматичні мутації пов'язані з розвитком раку. Соматичні мутації призводять до зникнення вихідних алелів і заміні їх алелями-мутантами. Якщо клітка з таким аллелем-мутантом починає ділитися, то у всіх її дочірніх клітинах з'являються аллели-мутанти. Ось чому у індивіда-носія соматичних мутацій співіснують різні клітинні популяції - і та, яка розвивається з «нормальних» клітин (непошкоджених впливом мутагену), і та, яка розвивається з клітин, що містять аллели-мутанти і які є причиною захворювання. Таких індивідів-носіїв змішаних клітинних популяцій називають «мозаїками» .

Індуковані мутації. До цих пір мова йшла про спонтанні мутаціях, тобто відбуваються без будь-якої відомої причини. Виникнення мутацій - процес імовірнісний, і, відповідно, існує набір факторів, які на ці ймовірності впливають і змінюють їх. Чинники, що викликають мутації, називаються мутагенами, а процес зміни ймовірностей появи мутації - індукуванням. Мутації, що виникають під впливом мутагенів, називають індукованими мутаціями.

У сучасному технологічно складному суспільстві люди піддаються впливу самих різних мутагенів, тому вивчення індукованих мутацій набуває все більшого значення.

До фізичних мутагенів належать усі види іонізуючих випромінювань (гамма-та рентгенівські промені, протони, нейтрони та ін.), Ультрафіолетове випромінювання, високі і низькі температури; до хімічних - багато алкилирующие сполуки, аналоги азотистих основ нуклеїнових кислот, деякі біополімери (наприклад, чужорідні ДНК і РНК), алкалоїди та багато інших хімічні агенти. Деякі мутагени збільшують частоту мутацій в сотні разів.

До числа найбільш вивчених мутагенів відносяться радіація високих енергій і деякі хімічні речовини. Радіація викликає такі зміни в геномі людини, як хромосомні аберації і втрату нуклеотидних підстав. Частота народження мутацій статевих клітин, індукованих радіацією, залежить від статі і стадії розвитку статевих клітин. Незрілі статеві клітини мутують частіше, ніж зрілі; жіночі статеві клітини - рідше, ніж чоловічі. Крім того, частота мутацій, індукованих радіацією, залежить від умов і дози опромінення.

Соматичні мутації, що у результаті радіації, являють собою основну загрозу населенню, оскільки часто поява таких мутацій служить першим кроком на шляху утворення ракових пухлин. Так, одне з найбільш драматичних наслідків Чорнобильської аварії пов'язано зі зростанням частоти народження різних типів онкологічних захворювань. Наприклад, в Гомельській області було виявлено різке збільшення числа дітей, хворих на рак щитовидної залози. За деякими даними, частота цього захворювання сьогодні порівняно з доаварійній ситуацією збільшилася в 20 разів.

Експансія (инсерция) повторюваних нуклеотиднихпослідовностей: міотонічна дистрофія (мд).

Зустрічальність миотонической дистрофії становить 1 на 8000. Це захворювання успадковується як аутосомное домінантнезахворювання і являє собою найбільш часто зустрічається форму м'язової дистрофії у дорослих. Клінічно це захворювання вкрай різноманітно; його симптоми включають: міотонію, прогресуючу слабкість, атрофію м'язів, розлади серцево-дихальної системи, катаракти, раннє облисіння, розумову відсталість і атрофію статевих органів. Зазвичай перші клінічні прояви МД спостерігаються в 30-40 років, проте в деяких випадках вона розвивається з моменту народження, і тоді її симптоматика набагато важче. Вроджена МД відрізняється високою смертністю, у вижили же дітей класична симптоматика МД виявляється вже до 10-річного віку.

Мутація, що викликає розвиток МД, була виявлена, описана і картировать. Біологічний механізм цієї мутації пов'язаний з нестабільною природою повторюваної послідовності азотистих основ (про структуру ДНК) на ділянці гена, розташованому на довгому плечі хромосоми 19. Генетичний механізм нестабільних повторюваних послідовностей був відкритий порівняно недавно. З невідомої досі причини короткі сегменти ДНК, що складаються з 2, 3 і 4 нуклеотидів, вибудовують повторювані послідовності, які включають від двох до декількох сотень таких сегментів. Повторювану послідовність можна представити таким чином:

АСАСТ - сегмент повторюваної послідовності;

АСАСТАСАСТАСАСТАСАСТ АСАСТ - повторювана послідовність з 5 сегментів;

(А) АСАСТ АСАСТ, (а) АСАСТ АСАСТ АСАСТ АСАСТ - 2 різних аллеля (А і а) локусу, що містить повторювану послідовність. Мовою генетики це означає, аллель А містить 2 повтору (2 сегмента нуклеотидів), а аллель а містить 4 повтору (4 сегмента нуклеотидів).

Сьогодні ці повторювані послідовності знайдені більш ніж в 50 000 локусів людського генома. Кожен локус містить кілька (іноді до 20 і більше) алелів, що включають різну кількість таких повторюваних послідовностей. Ці аллели зазвичай успадковуються за законами Менделя, проте були виявлені і відхиляються від них випадки, коли при переході від одного покоління до іншого кількість повторюваних сегментів змінюється. Завдяки цьому, а також високою варіативності алелів в кожному локусі, повторювані послідовності привертають особливу увагу генетиків, що займаються картуванням і локалізацією генів у геномі людини.

Було помічено, що чим більше кількість повторюваних послідовностей (тобто чим довші вся повторювана послідовність) у хворих з МД, тим важче протікає захворювання (табл. 3.1).

Як правило, здорові люди є носіями повторюваних послідовностей довжиною в 5-35 сегментів. Аллели хворих, що страждають легкою формою МД, містять 50-150 повторів. Аллели хворих з класичним МД фенотипом (зазвичай це хворі, у яких клінічні симптоми з'являються в 30-40-річному віці) містять від 100 до 1000 повторів, а аллели хворих МД, симптоматика яких проявляється при народженні, можуть містити більш 2000 повторів. В цілому, чим довший повторювана послідовність (чим більше повторів вона містить), тим раніше виявляє себе захворювання і тим важче воно протікає. Це явище відоме під назвою «генетична антиципация» . Генетична антиципация характерна не тільки для МД, але і для ряду інших захворювань (наприклад, хореї Гентингтона та синдрому «ламкою» Х-хромосоми - другого, після синдрому Дауна, по частоті серед розумово відсталих).

Таблиця 3.1

Фенотип Клінічні Кількість повто-

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар