MedViva.com

Мутационная изменчивость у человека:

• фенотипные проявления на организменном уровне

• классификация мутаций

• спонтанные и индуцированные мутации

Термин "мутация" ввел Г. де Фриз (1901) для характеристики случайных генетических изменений. Различают спонтанный и индуцированный мутационные процессы.

Индуцированный мутационный процесс – Это возникновение наследственных изменений под воздействием направленного действия факторов внешней и внутренней среды. Возникновение мутаций без установленных причин принято называть спонтанным мутационным процессом.

Мутации обусловлена ​​как влиянием на организм факторов внешней среды, так и его физиологическим состоянием.

Частота возникновения мутаций зависит от:

• генотипа организма;

• фазы онтогенеза;

• стат онтогенезуи;

• стадии гаметогенеза;

• митотического и мейотического циклов хромосом;

• химического строения отдельных участков хромосом и др..

Свойства мутаций:

• мутации возникают внезапно, скачкообразно;

• мутации наследуются, т.е. передаются от поколения к поколению;

• мутации ненаправленные – претерпевать мутации может любой локус (участок хромосомы), вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков;

• одни и те же мутации могут возникать повторно;

• за проявлением мутации могут быть полезными и вредными, доминантными и рецессивными.

Классификация мутаций:

Мутации можно объединить в группы – классифицировать по характеру проявления, по месту или уровню их возникновения.

(далее…)

Группа крови человека – это описание индивидуальных антигенных характеристик эритроцитов, определяемое с помощью методов идентификации специфических групп углеводов и белков, включенных в мембраны эритроцитов человека и животных.

Красные кровяные тельца одного человека могут переносить молекулы, которые действуют как антигены (вещества, которые организм человека рассматривает как чужеродные или потенциально опасные и против которого начинает вырабатывать собственные антитела) в то время как у другого человека эритроциты могут не содержать таких антигенов.

Срок «Группа крови» характеризует системы эритроцитарных антигенов, контролируемых определенными локусами, содержащими различное количество аллельных генов, таких, например, как A, B и 0 в системе AB0. Термин «тип крови» отражает антигенный фенотип человека (полный антигенный «портрет», или антигенный профиль) – совокупность всех групповых антигенных характеристик крови.

Международное общество переливания крови в настоящее время признает 29 основных систем групп крови. Две важнейшие классификации групп крови человека – это система AB0 и резус-система. Однако, в мембране эритроцитов человека содержится более 300 различных антигенных детерминант, молекулярное строение которых закодирована соответствующими генными аллелями хромосомных локусов. Количество таких аллелей и локусов в настоящее время точно не установлена.

Таким образом, в дополнение к антигенам ABO и Rhesus есть много других антигенов.

Например, человек может быть AB RhD-положительной, и в то же время M-и N-отрицательной (система MNS), K-положительной (Kell system) и Lea-либо Leb-отрицательной (Lewis system). Многие системы групп крови были названы по имени пациента, у которого впервые идентифицировали соответствующие антитела (это растворимые гликопротеины, присутствующие в сыворотке крови, которые используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов).

Система групп крови ABO - Это основная система групп крови, используемой при переливании крови у людей. Ассоциированные анти-А и анти-В – антитела (иммуноглобулины), обычно относятся к типу IgM, которые, как правило, образуются в первые годы жизни в процессе сенситизации к веществам, которые находятся вокруг, в основном таких как продукты питания, бактерии и вирусы . Система групп крови ABO также присутствует в некоторых животных, например, у обезьян (шимпанзе, бонобо и горилл).

(далее…)

• хромосомная теория наследственности (Т. X. Морган и др.)

Доказано, что количество наследственных признаков организма значительно превышает число хромосом гаплоидного набора. Так, в гаплоидному наборе классического объекта генетических исследований – мухи-дрозофилы – есть всего четыре хромосомы, но число наследственных признаков и соответственно генов, которые их определяют, несомненно, значительно больше. Это означает, что в каждой хромосоме расположено много генов. Поэтому вместе с признаками, которые наследуются независимо, должны существовать и такие, которые наследуются сцеплено друг с другом, поскольку они определяются генами, расположенными в одной хромосоме. Такие гены образуют группу сцепления. Число групп сцепления у организмов определенного вида равно количеству хромосом в гаплоидному наборе (например, у дрозофилы 1 п = 4, у человека 1п = 23). Экспериментальные исследования явления сцепленного наследования провел выдающийся американский генетик Т. X. Морган со своими сотрудниками. их результаты обосновали предложенную ими хромосомную теорию наследственности. Следует отметить, что Т. X. Морган, как в свое время Г. Мендель, удачно выбрал для исследований муху-дрозофилу, которая впоследствии стала классическим объектом для генетических экспериментов. Дрозофил легко содержать в лабораториях, они имеют значительную плодовитость, быструю смену поколений (при оптимальных условиях содержания новее поколение возникает каждые полторы-две недели), небольшое число хромосом, что упрощает спостереження.Явище сцепленного наследования Т. X. Морган установил в таком опыте. Самцов дрозофилы, гомо ¬ зиготных за доминантными аллелями окраски тела (серое) и форме крыльев (нормальные), скрестили с сам ¬ ками, гомозиготными за соответствующими рецессивными аллелями (черное тело – недоразвитые крылья). Генотипы этих особей обозначили соответственно ЕЕУУ и ееуу. Все гибриды первого поколения имели серое тело и нор ¬ мально крыла, т.е. были гетерозиготными за обеими парами аллелей (генотип – ЕЕУУ) (рис. 1.109). Затем гибридов скрестили с особями, гомозиготная по соответствующим рецессивными аллелями (анализирующее скрещивания) . Теоретически можно ожидать два варианта расщепление. Если бы гены, обусловливающие окрасьте ¬ ления тела и форму крыльев, содержались в негомологичных хромосомах, то есть наследовались независимо, расщепление быть таким: 25% особей с серым телом и нормальными крыльями, 25% – с серым телом и недоразвитыми крыльями, еще 25% – с черной-ным телом и нормальными крыльями и 25% – с черным телом и недоразвитыми крыльями (то есть в соотношении – 1:1:1:1). Если бы эти гены размещались в одной хромосоме и наследовались сцеплено, то было бы получено 50% особей с серым телом и нормальными крыльями и 50% – с черным телом и недоразвитыми крыльями (т.е. 1:1). Самом 41,5% особей имели серое тело и нор ¬ мально крыла, 41,5% – черное тело и недоразвитые крылья, 8,5% – серое тело и недоразвитые крылья и 8,5%-черное тело и нормальные крылья, т.е. расщепление приближено к соотношению фенотипов 1: 1 (как в случае сцепленного наследования), но вместе с тем проявились все четыре варианта фенотипа (как в случа ¬ ку независимого наследования) На основании этих данных Т. X. Морган предположил, что гены, определяющие окраску тела и форму крыльев, расположенные в одной хромосоме, но в процессе мейоза при образовании гамет гомологичные хромосом могут обмениваться участками, т.е. имеет место явление, которое получило название перекрест хромосом, или кроссинговер.
Кроссинговер - обмен участками гомологичных хромосом в процессе клеточного деления, преимущественно в профазе первого мейотического деления, иногда в митозе. Опытами Т. Моргана, К. Бриджеса и А. Стертеванта было показано, что нет абсолютно полного сцепления генов, при котором гены передавались бы всегда вместе. Вероятность того, что два гена, локализованные в одной хромосоме, не разойдутся в процессе мейоза, колеблется в пределах 1-0,5. В природе преобладает неполное сцепление, обусловленное перекрестом гомологичных хромосом и рекомбинацией генив.Цитологична картина кроссинговера была впервые описана датским ученым Ф. Янсенс .. кроссинговера проявляется только тогда, когда гены находятся в гетерозиготном состоянии (АВ / ав). Если гены в гомозиготном состоянии (АВ / АВ или аВ / аВ), обмен идентичными участками не дает новых комбинации генов в гаметах и ​​в поколении. Частота (процент) перекреста между генами зависит от расстояния между ними: чем дальше они расположении друг от друга, тем чаще происходит кроссинговер. Т. Морган предложил расстояние между генами измерять кроссинговером в процентах, по формуле:
(далее…)

Взаимодействие аллельных генов

В состав генотипа входит большое количество генов, которые функционируют и взаимодействуют как целостная система. Г. Мендель в своих опытах обнаружил только одну форму взаимодействия между аллельными генами – полное доминирование одного аллеля и полную рецессивность другое. Генотип организма нельзя рассматривать как простую сумму независимых генов, каждый из которых функционирует вне связи с другими. Фснотипни проявления того или иного признака является результатом взаимодействия многих генив.Розризняють две основных группы взаимодействия генов: взаимодействие между аллельными генами и взаимодействие между неаллельных генами. Однако следует понимать, что это не физическое взаимодействие самих генов, а взаимодействие первичных и вторичных продуктов, которые обусловят тот или иной признак. В цитоплазме происходит взаимодействие между белками – ферментами, синтез которых определяется генами, или между веществами, которые образуются под влиянием этих ферментов. Возможны следующие типы взаимодействия: 1) для образования определенного признака необходимо взаимодействие двух ферментов, синтез которых определяется двумя неаллельных генами, 2) фермент, который синтезировался с участием одного гена, полностью подавляет или инактивирует действие фермента, образованного другим неалельиим геном, 3) два фермента , образование которых контролируется двумя неаллельных генами, влияющими на один признак или на один процесс так, что их совместное действие приводит к возникновению и усилению проявления признака.
Взаимодействие аллельных генов. Гены, занимающие идентичные (гомологические) локусы в гомологичных хромосомах, называются аллельными. У каждого организма есть лишь по два аллельных гени.Видоми такие формы взаимодействия между аллельными генами: полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование и наддоминування.Основна форма взаимодействия – полное доминирование, которое впервые описано Г. Менделем. Суть его заключается в том, что в гетерозиготного организма проявление одного из аллелей доминирует над проявлением другого. При полном доминировании расщепления по генотипу 1:2:1 не совпадает с расщеплением по фенотипу – 3:1. В медицинской практике из двух тысяч моногенных наследственных болезней у почти половины имеет место доминирование проявления патологических генов над нормальными. У гетерозигот патологический аллель проявляется в большинстве случаев признаками заболевания (доминантный фенотип).
Неполное доминирование – Такая форма взаимодействия, когда у гетерозиготного организма (Аа) доминантный ген (А) не полностью подавляет рецессивный ген (а), вследствие чего проявляется промежуточная между родительскими признак. Здесь расщепление по генотипу и фенотипу совпадает и составляет 1:2:1 При кодоминирование в гетерозиготных организмов каждый из аллельных генов вызывает формирование зависимого от него продукта, то есть оказываются продукты обеих аллелей. Классическим примером такого проявления является система групп крови, в частности система АBО, когда эритроциты человека несут на поверхности антигены, контролируемые обеими аллелями, такая форма проявления носит название кодоминирование.
Сверхдоминирования – Когда доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляется сильнее, чем в гомозиготном. Так, у дрозофилы при генотипе АА-нормальная продолжительность жизни; Аа – удлиненная триватисть жизни; аа – летальный исход

(далее…)

Известно, что хромосомы одной гомологической (похожей) пары сходны между собой, но это справедливо не для всех пар хромосом. При сравнении хромосомных наборов неполовых клеток женского и мужского пола в одной паре хромосом выявлены различия, хотя в одной из статей и эти хромосомы одинаковые. Их называют Х (икс) хромосомами. У второй пола одна такая же Х-хромосома, а вторая отличается по своему строению. Она названа Y-хромосомой. Эту пару принято называть половыми хромосомами, а все пары хромосом идентичны в мужской и женской особей – ауто сомами. Половые (Х и Y) хромосомы отличаются не только по морфологии, а также за информацию содержащуюся в них.

Сочетание половых хромосом между собой определяет пол организма. Клетки женского организма содержат две Х-хромосомы (ХХ). Мужские клетки содержат одну Х и одну Y-хромосомы (ХY).

Гаметой женского организма у человека есть яйцеклетка. В процессе овогенеза (образования яйцеклетки) яйцеклетка всегда содержит Х-хромосому. Гаметой мужского организма является сперматозоид, который образуется в процессе сперматогенеза и может содержать Х или Y-хромосому. Во время оплодотворения происходит слияние женской яйцеклетки и мужского сперматозоида. Соответственно Х-хромосома при слиянии объединяется с другим половой хромосомой от сперматозоида – или Х или Y. При слиянии гаметы (яйцеклетка у женщин и сперматозоид у мужчин) Х-хромосомы матери с гаметой с Х-хромосомой отца образуется зигота (структура которая образуется при слиянии гамет и дает начало новому организму) с двумя Х-хромосомами (ХХ), которая дает начало женскому оргаизму. Если же сливается гамета матери с Х-хромосомой с гаметой отца с Y-хромосомой, то образуется зигота, которая содержит одну Х и одну Y-хромосому (ХY) соответственно давая начало мужском оранизму.

(далее…)

Моногибридное скрещивания. Первый закон Менделя.

В опытах Менделя при скрещивании сортов гороха, которые имели желтое и зеленое семя, все потомство (то есть гибриды первого поколения) оказалось с желтыми семенами. При этом не имело значения, из какого именно семена (желтого или зеленого) выросли материнские (отцовские) растения. Итак, оба родителя в равной степени способны передавать свои признаки потомству. Аналогичные результаты были обнаружены и в опытах, в которых во внимание принимались другие признаки. Так, при скрещивании растений с гладким и морщинистым семенами все потомство имело гладкое семян. При скрещивании растений с пурпурными и белыми цветками во всех гибридов оказались только пурпурные лепестки цветков и т. д.Виявлена ​​закономерность получила название первого закона Менделя, или закона единообразия гибридов первого поколения. Состояние (аллель) признака, который проявляется в первом поколении, получил название доминантного; состояние (аллель), который в первом поколении гибридов не проявляется, называется рецессивным. «Задатки» признаков (по современной терминологии – гены) Г. Мендель предложил обозначать буквами латинского алфавита. Состояния, которые принадлежат к одной пары признаков, обозначающих одной и той же буквой, но доминантный аллель – большой, а рецессивный – маленькой.

Второй закон Менделя.

При скрещивании гетерозиготных гибридов первого поколения между собой (самоопыление или родственное скрещивание) во втором поколении появляются особи как с доминантными, так и с рецессивными состояниями признаков, т.е. возникает расщепление, которое происходит в определенных отношениях. Так, в опытах Менделя на 929 растений второго поколения оказалось 705 с пурпурными цветками и 224 с белыми. В опыте, в котором учитывался цвет семян, с 8023 семян гороха, полученных во втором поколении, было 6022 желтых и 2001 зеленых, а с 7324 семян, в отношении которых учитывалась форма семени, было получено 5474 гладких и 1850 морщинистых. Обобщая фактический материал, Мендель пришел к выводу, то во втором поколении 75% особей имеют доминантный состояние признака, а 25% – рецессивный (расщепление 3:1). Эта закономерность получила название второго закона Менделя, или закона розщеплення.Згидно этому закону и используя современную терминологию, можно сделать следующие выводы: а) аллеля гена, находясь в гетерозиготном состоянии, не изменяют структуру друг друга, б) при созревании гамет у гибридов образуется примерно одинаковое число гамет с доминантными и рецессивными аллелями, в) при оплодотворении мужские и женские гаметы, несущие доминантные и рецессивные аллели, свободно комбинуються.Пры скрещивании двух гетерозигот (Аа), в каждой из которых образуется два типа гамет (половина с доминантным аллелем – А, половина – с рецессивным – а), необходимо будет четыре возможных сочетания. Яйцеклетка с аллелем А может быть оплодотворена с одинаковой долей вероятности как сперматозоидом с аллелем А, так и сперматзоидом с аллелем а; и яйцеклетка с аллелем а – сперматозоидом или с аллелем А, либо с аллелем а. Получаемые зиготы АА, Аа, Аа, аа или АА, 2Аа, аа.За внешнему виду (фенотипу) особи АА и Аа не отличаются, поэтому расщепление получается в соотношении 3:1. По генотипу особи распределяются в соотношении ИАА: 2Аа: аа. Понятно, что если от каждой группы особей второго поколения получать потомство только при самоопылении, то первая (АА) и последняя (аа) группы (они гомозиготные) будут давать лишь однообразное потомство (без расщепления), а гетерозиготные (Аа) формы будут давать расщепление в соотношении 3:1.
(далее…)

Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости. Наследственностью называют свойство организмов повторять в ряду поколений сходные признаки. Благодаря наследственности родители и потомки имеют сходные признаки в облике, телосложении, обмен веществ. Вследствие этого каждый вид воспроизводит себя из поколения в поколение.
Изменчивость – это явление определенной степени противоположное наследственности, и проявляется в том, что в любом поколении отдельные особи чем-то отличаются и друг от друга и от родителей. Происходит это потому, что свойства и признаки каждого организма – это результат взаимодействия двух причин: наследственной информации и конкретных условий внешней среды, которые могут влиять как на смену наследственных задатков, так и на рост, вес, цвет кожи.
Генетика как наука возникла в результате практических потребностей. При разведении домашних животных и культурных растений издавна использовалась скрещивание организмов, принадлежащих к разным видам, пород, сортов и отличаются друг от друга каким-либо признакам. Сравнивая гибриды с исходными формами, практики давно заметили некоторые особенности наследования ознак.На генетических закономерностях основывается селекция, т.е. создание новых и улучшение существующих пород домашних животных, сортов культурных растений, а также микроорганизмов, используемых в фармацевтической промышленности, медицине и народном хозяйстве. Большое значение имеет генетика для медицины и ветеринарии, поскольку многие болезни человека и животных наследственные и для лечения их или предотвращения нужны генетические исследования.
Основные закономерности наследования свойств и признаков были открыты Г. Менделем (1822-1884). Однако эти исследования не были сразу достоинству оценены и оставались мало известными до 1900 г., когда сразу три исследователи (Г. де Фриз в Голландии, Т. Корренс в Германии и Э. Чер-мак в Австрии) независимо друг от друга вторично открыли законы наследственности, сформулированные Менделем. Каждый признак организма определяется одним или несколькими генами. Каждый ген может существовать в нескольких формах (состояниях), которые называют аллелями. Аллеля гена расположены в гомологичных (сходных, идентичных) хромосомах в одних и тех же местах (локусах). Гены могут быть в доминантном (влияние на признак преобладает) или рецессивному (проявляется на признаке при отсутствии доминантного) состояниях (формах). Если в организме идентичные гены являются доминантному или рецессивному состояниях, то такой организм будет называться гомозиготой. В зависимости от состояния гена который есть в гомозиготном организме (доминантный или рецессивный) гомозиготы разделяют на доминантные гомозиготы и рецессивные гомозиготы. Как же в организме есть и в доминантном состоянии ген по данному признаку и в рецессивному, то такой организм называется гетерозиготою.Сукупнисть наследственных факторов организма (генов) называется генотипом. Совокупность всех признаков и свойств организма, которые являются результатом взаимодействия генотипа и внешней среды, называется фенотипом. Т.е. фенотип – это отражение генотипа в сочетании с окружающей средой. Границы в которых окружающая среда влияет на проявление генотипа называется нормой реакции.

(далее…)