 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Ген.код.Св-ва ген.кодаГК-система записей насл.инф-ии в ДНК.В основу расшифровки ГК легла гипотеза последовательности, выдвинутая Ф.Криком,согласно кот. посд-ть нуклеотидов ДНК определяли посл-ть аминокислот(АК) в белке(Б).Св-ва: 1)ГК запис-ся в линейной ф., в виде нуклеотидов РНК,посл-ть кот. комплиментарна посл-ти нуклеотидов ДНК 2)ГК триплетен(идея о триплетности принадлежти Гамову).Поскольку в с-в Б. входит 20 АК,то ГК должен состоять не менее,чем из 3-х нуклеотидов.Триплетный код из 4-х типов нукл-ов обеспечивает 64 разл.кадона,т.е больше требуемых 20 АК.Нукл-е дуплеты могут образовать не более 16 кодонов,что недост-о для кодир-ия 20 АК. 3)ГК универсален.Он исп-ся практич всеми вирусами,эук.,простейшими.Вместе с тем кол-во и посл-ть азот.осн-ий в цепи ДНК у разных орг-ов различается, что обеспечивает вид-ю спец-ть 4)ГК не перекрывающийся.Каждый рибонукл-д входит в с-в только 1 триплета 5)ГК непрерывный, т.е он не исп-т внутр.знаков пунктуации.С началом трансл-и кодоны мРНК считываются друг за другом без перерыва.При вставке или выпадении нуклеотидов нарушается считывание всего текста 6)ГК вырожденый,т.е это такой код,в кот.,1-й АК соотв-т неск. Кодонов.В ГК 18 из 28 АК соот-т несколько триплетных кодонов.3АК(аргенин,серин,лейцин)код-ся 6-ю триплетами;5АК-4-мя кодонами.Изолейцин -3-мя,9 АК-2-мя кодонами….61 триплет из 64 явл-ся кодирующим 7)Имеются сигнала «стоп» и «старт»Это кадоны,кот инициируют и заверш трансл-ю.Кодоны АУГ и ГУГ,если они стоят в нач текста, то это иниц-щие кодоны.Кодовые группы УАА,УГА,УАГ явл-ся термин-ми код-ми,т.е они не крдируют АК и наз-ся бессмасл.код-ми(нонсэнс-кодоны)Крик сф-л гип-зу качания.Он пред-л,что для взаим-ия с тРНК наиболее важны2 первые АК.Сущ-т 8 групп кодонов,в кот.3-положение м.б занято любым нук-ом.Расш-ка ГК была завершена к 1967 г.,было сф-но правило вырожд-ти ГК,кот. гласило» если у 2-х триплетов 2 первые нукл.посл-ти одинаковы, а 3-ей прин-т к первому классу, то они код-т 1 и ту же АК
57.Трансляция.Элементы процеса,мех-мы,этапы. Трансл-я-перевод посл-ти нукл-в мРНК в посл-ть АК белка.Она осущ-ся с учетом мРНК транспорта РНК и рибосом.тРНК осущ-т связь м.у мРНК и АКМол-лы всех про и эук-т МРНК сод-т прибл 80 нукл-ов и хар-ся сходной стр-й,кот можно представить в форме трилистника.Мол-лы всех тРНК обл-т 2 структ-ми св-ми:1)-на 3*конце тРНК нах-ся посл-ть УЦА,кот служит сайтом присоед-я АК;2)-во внутр.обл-ти мол-лы им-ся петля, содерж-я антикодон,кот обеспечивает взаимод-е тРНК с кодоном мРНК.К мол тРНК прис-ся соотв-я ей АК с уч.ферментв аминоацилсинтетаза.В петле им.20АК,поэтому д.б не менее 20 тРНК и соответ-ие ферментов.Теорит.часть тРНК и Ф. может соотф-ть ч.разл.кодонов-61.Однако качание 3-го нукл-да в кадоне снижает это гипотетическое кол-во до 32 тРНК и 20 разл.синтетаз
58.Передача инф-ии в клетке.Типы переноса инф-ии. Выделяют 3 типа переноса: общий перенос-тот,кот. происходит в любых кл-х;спец-й перенос происходит в кл-х при некот. особых обст-х; запрещенный-процессы, кот. никогда не были зарег-ны или предсказаны
59. Обратная транскрипция.Амплификация генов
60. Регуляция экспрессии генов у прокариот на уровне транскрипции. Индуцибельная схема негативной регуляции на примере Lac-оперона. В кл-х про-т есть вещ-ва, кот. индуцируют с-з ферментов, а также вещ-ва,кот репрессируют с-з Б-Ф.Эти 2 регул. мех-ма репрессии и индукции позволяют клетке приспособительно реагировать на измен. усл. внешн. среды.
61.Репрессибельная схема негативной регуляции, His-оперон.
62. Геном бактериальной клетки. Оперонные структуры. Мигрирующие генетические элементы. Геном бактерий (нуклеоид) представлен кольцевой мол.ДНК, кот.часто называют бакт. хромосомой. Для бакт.генома характерно объединение многих функционально связанных генов в т. н. опероны. Кроме того, в клетке могут присутствовать внехромосомные генетические элементы - ДНК плазмид, кот.несут несколько полезных для бактерии генов (в т.ч. гены устойчивости к АБ).. Появление новых генов м.б также обусловлено ген.переносом в результате однонаправленной передачи ДНК из клетки-донора в клетку-реципиент (аналог полового процесса). Такая передача может осуществляться при прямом контакте 2-х клеток {конъюгация), при участии бактериофагов (трансдукция) или путём попадания генов в клетку из внешней среды без межклеточного контакта. Всё это имеет большое значение для микроэволюции бактерий и приобретения ими новых свойств.
63. Особенности организации генома эукариот. Размеры генома. Основные компоненты генома. Мобильные элементы эукариот. Главная количественная особенность ген.мат-а эукариот — наличие избыточной ДНК. Если средний размер гена бактерий 1500 (п.н.), а длина кольцевой молекулы ДНК хромосомы Е.соli и В.subtilis составляет около 1,1 мкм, то в такой хромосоме могут разместиться около 3000 генов. Примерно такое число генов было экспериментально определено у бактерий по числу типов иРНК. Избыточная ДНК характерна для всех эукариот. В этой связи необходимо подчеркнуть неоднозначность терминов генотип и геном. Под генотипом следует понимать совокупность генов, имеющих фенотипическое проявление, тогда как понятие генома обозначает количество ДНК, находящееся в гаплоидном наборе хромосом данного вида. МГЭ подвижны в геноме хозяина, причем содержат внутри себя гены, обеспечивающие транспозицию. Опыт построения ген. карт твердо указывал, что положение генов на карте очень стабильное (с точностью до редких хромосомных перестроек) устойчиво наследуется, а сами карты являются специфичными для видов
64. Изменчивость. Классификация изменчивости. Понятие о наследственной и ненаследственной изменчивости. Изм-ть-спос-ть орг-ов утрачивать старые свойства и признаки и приобретать новые.Различают насл. и ненасл.изм-ть.
65. Модификационная изменчивость. Применение статистических методов анализа при изучении модификационной изменчивости.Морфозы Модификационная (фенотипическая) изменчивость — изменения в организме, связанные с изменением фенотипа вследствие влияния окружающей среды и носящие, в большинстве случаев, адаптивный характер. Генотип при этом не изменяется Условная классификация модификационной изменчивости • По изменяющимся признакам организма: • морфологические изменения • физиологические и биохимические адаптации — гомеостаз (повышение уровня эритроцитов в горах и т. д.) • По размаху нормы реакции • узкая (более характерна для качественных признаков) • широкая (более характерна для количественных признаков) • По значению: • модификации (полезные для организма — проявляются как приспособительная реакция на условия окружающей среды) • морфозы (ненаследственные изменения фенотипа под влиянием экстремальных факторов окружающей среды или модификации, возникающие как выражение вновь возникших мутаций, не имеющие приспособительного характера) • фенокопии (различные ненаследственные изменения, копирующие проявление различных мутаций)— разновидность морфозов • По длительности: • есть лишь у особи или группы особей, которые подверглись влиянию окружающей среды (не наследуются) • длительные модификации — сохраняются на два-три поколения Механизм модификационной изменчивости Модификационная изменчивость — это результат не изменений генотипа, а его реакции на условия окружающей среды. При модификационной изменчивости наследственный материал не изменяется, — изменяется проявление генов. Под действием определенных условий окружающей среды на организм изменяется течение ферментативных реакций (активность ферментов) и может происходить синтез специализированных ферментов, некоторые из которых (MAP-киназа и др.) ответственны за регуляцию транскрипции генов, зависящую от изменений окружающей среды. Таким образом, факторы окружающей среды способны регулировать экспрессию генов, то есть интенсивность выработки ими специфических белков, функции которых отвечают специфическим факторам окружающей среды. Предел проявления модификационной изменчивости организма при неизменном генотипе — норма реакции. Норма реакции обусловлена генотипом и различается у разных особей данного вида. Фактически норма реакции — спектр возможных уровней экспрессии генов, из которого выбирается уровень экспрессии, наиболее подходящий для данных условий окружающей среды. Норма реакции имеет пределы или границы для каждого биологического вида (нижний и верхний) — например, усиленное кормление приведет к увеличению массы животного, однако она будет находиться в пределах нормы реакции, характерной для данного вида или породы. Норма реакции генетически детерминирована и наследуется. Для разных признаков пределы нормы реакции сильно различаются.. Характеристика модификационной изменчивости • обратимость — изменения исчезают при смене специфических условий окружающей среды, спровоцировавших их • групповой характер • изменения в фенотипе не наследуются, наследуется норма реакции генотипа • статистическая закономерность вариационных рядов • затрагивает фенотип, при этом не затрагивая сам генотип. Морфоз — ненаследственное изменение фенотипа организма в онтогенезе под влиянием экстремальных факторов среды. Морфозы имеют неадаптивный и часто необратимый характер. Часто это грубые изменения фенотипа, выходящие за пределы нормы реакции, в итоге развивается патология и может наблюдаться даже гибель организма.
66. Комбинативная изменчивость, механизмы возникновения и значения для селекции и эволюции. Комбинативная изменчивость имеет две основные составляющие; 1) случайное, равновероятное расхождение хромосом в мейозе (оно обеспечивает перекомбинацию родительских хромосом и служит цитологическим обоснованием закона свободного комбинирования, сформулированного Г. Менделем) и 2) рекомбинация сцепленных генов, локализованных в гомологичных хромосомах. В более узком смысле под рекомбинацией подразумевают перекомбинацию генов, и потому предпосылкой для нее, в частности, и для комбинативной изменчивости вообще, является гетерозиготность организма по одному или более генам. Эта гетерозиготность, а следовательно, и рекомбинация возникают у эу- и прокариот разными путями: для их реализации у прокариот существуют конъюгация, трансформация и транедукция, а также — совместная инфекция (у вирусов). У эукариот гетерозиготность обеспечивается диплоидностью генома, а сама рекомбинация может происходить как в половых, так и в соматических клетках. Результатом рекомбинации в конечном итоге является перенос участков ДНК с одной молекулы на другую. В случае реципрокной рекомбинации этот перенос - взаимный, а при нереципрокной - односторонний. Существуют два подхода к изучению процесса рекомбинации. Первый из них, классический, анализирует наследование признаков и, если признаки имеют тенденцию наследоваться совместно, оценивает степень их сцепления, или частоту рекомбинации между соответствующими локусами. Этот подход возник в «домо-лекулярное» время и представляет собой статистический анализ наблюдаемого расхождения признаков при передаче их последующим поколениям. Второй подход к изучению генетической рекомбинации, молекулярный, направлен на анализ тонких механизмов этого процесса. Хотя для обоих подходов предметом исследования является один и тот же процесс, само понятие генетической рекомбинации неоднозначно. Можно выделить три типа рекомбинации: • общую (происходит между гомологичными последовательностями ДНК; это — рекомбинация между гомологичными хроматидами в мейозе, реже - в митозе); • сайт-специфическую (затрагивает молекулы ДНК, характеризующиеся ограниченным структурным сходством, и наблюдается при интеграции фагового генома и бактериальную хромосому); • незаконную (происходит во время транспозиции, не основанной на гомологии последовательностей ДНК). Комбинативная изменчивость — изменчивость, которая возникает вследствие рекомбинации генов во время слияния гамет. Основные причины: • независимое расхождение хромосом во время мейоза; • случайная встреча половых гамет, а вследствие этого и сочетания хромосом во время оплодотворения; • рекомбинация генов вследствие кроссинговера. На наследственной изменчивости основано всё разнообразие индивидуальных различий, которые включают: • Как резкие качественные различия, не связанные друг с другом переходными формами, так и чисто количественные различия, образующие непрерывные ряды, в которых близкие члены ряда могут отличаться друг от друга сколь угодно мало; • Как изменения отдельных признаков и свойств (независимая изменчивость), так и взаимосвязанные изменения ряда признаков (коррелятивная изменчивость); • Как изменения, имеющие приспособительное значение (адаптивная изменчивость), так и изменения «безразличные» или даже снижающие жизнеспособность их носителей (неадаптивная изменчивость).
67. Мутационная изменчивость. Принципы классификаций мутаций. Мутации — качественные или количественные изменения ДНК клеток организма, приводящие к изменениям их генотипа. Мутационная теория была создана голландцем Гуго де Фризом, который и ввел этот термин. Начав в 1901 г. изучение наследования признаков у растений ослинника, он обнаружил, что, несмотря на то, что обычно удавалось предсказать появление растения с тем или иным фенотипом, иногда появлялись формы, имеющие признаки, не наблюдавшиеся в предыдущих поколениях. Ученый предположил, что такие аномалии связаны с возникновением каких-то фенотипически проявляющихся изменений в генотипе, которые, кроме того, могут передаваться потомству. Охарактеризуем мутации. Мутации — внезапные скачкообразные изменения наследственных факторов. Мутации представляют собой стойкие изменения наследственного материала. Мутации — качественные изменения, они, как правило, не образуют непрерывного ряда вокруг средней величины. Мутации представляют собой ненаправленные изменения генотипа — они могут быть полезными (очень редко), вредными (большинство мутаций) и безразличными для данных условий существования организма. Мутации могут повторяться. Возникающие мутации могут передаваться по наследству в ряду поколений. При половом способе размножения это касается только лишь изменений генетического материала половых клеток и их предшественников (генеративные мутации), в то время как мутации соматических клеток (соматические мутации) остаются “достоянием” особи-носителя. Однако у организмов, размножающихся вегетативным путем, соматические мутации могут передаваться потомкам. Этот факт имеет огромное значение для селекции растений.Существует несколько принципов классификации мутаций. Различают следующие типы мутаций: - по изменению генотипа: а) генные, б) хромосомные, в) геномные. - по изменению фенотипа: а) морфологические, б) биохимические, в) физиологические, г) летальные и т. д. - по отношению к генеративному пути: а) соматические, в)генеративные. - по поведению мутации в гетерозиготе: а)доминантные, б) рецессивные. - по локализации в клетке: а)ядерные, б) цитоплазматические. - по причинам возникновения: а) спонтанные, б) индуцированные.
Генные мутации. Молекулярные основы генных мутаций (транзиции, трансверсии, мутации со сдвигом рамки считывания). Миссенс и нонсенс мутации. Значимость генных мутаций для жизнедеятельности организма. Генные (точковые) мутации - это изменения числа и/или последовательности нуклеотидов в структуре ДНК (вставки, выпадения, перемещения, замещения нуклеотидов) в пределах отдельных генов, приводящие к изменению количества или качества соответствующих белковых продуктов. Замены оснований приводят к появлению трех типов мутантных кодонов: с измененным смыслом (миссенс-мутации), с неизмененным смыслом (нейтральные мутации) и бессмысленных, или терминирующих кодонов (нонсенс-мутации). В результате миссенс-мутании в кодируемом данным геном полипептиде одна аминокислота замещается на другую, поэтому фенотипическое проявление мутации зависит от функциональной значимости затронутого домена. Так замены аминокислот в активных центрах белков могут сопровождаться полной потерей их функциональной активности. К примеру, миссенс-мутация в 553-м кодоне гена FAC, приводящая к замене лейцина на пролин, делает продукт этого гена неспособным комплементировать функциональный дефект в клетках больных анемией Фанкони. Не всякая замена аминокислоты отразится на функциональной активности белка, вследствие чего происшедшая мутация может остаться не вьшвленной. Этим объясняется факт отмечаемого несовпадения частоты мутаций в определенном гене и встречаемости мутантов по нему. Кроме того, в силу вырожденности генетического кода, не всякая замена основания приведет к миссенс-мутации, возможно, она окажется нейтральной. В результате нонсенс мутации кодон, определяющий какую-либо аминокислоту, превращается в один из стоп-кодонов, не транслирующихся на рибосомах (UAA UAG, UGA). Появление такого кодона не в конце структурного гена, а внутри него, приводит к преждевременной терминации трансляции и обрыву полипептидной цепи. Нонсенс-мутации обладают наибольшим повреждающим действием, так как образующиеся при преждевременной терминации трансляции белки не способны к модификации, часто не защищены от действия протеолитических ферментов и быстро деградируют. Вставки, перемещения или выпадения отдельных оснований или их коротких последовательностей в пределах гена вызывают сдвиг рамки считывания. Природа таких мутаций была изучена при анализе аминокислотной последовательности белков фага Т4, кодируемьгх геном дикого типа е+ и тремя разными мутантными генами е, содержащими взаимно супрессирующие фреймшифт (сдвигающие рамку считывания)-мутации. Оказалось, что некоторые единичные мутации являются следствием одновременных изменений нескольких соседних нуклеотидов. И, скорее всего, единичная мутация со сдвигом рамки возникает в результате вставки двух соседних нуклеотидов, а не одного. При возникновении мутаций со сдвигом рамки считывания меняются все триплеты ниже сайта дупликации или делеиии по ходу считывания, при этом повышается вероятность возникновения стоп-кодонов и, соответственно, терминации трансляции. Транзиции это замены пурина на пурин (A - G) или пиримидина на пиримидин (C - T). Соответственно трансверсия это замена пурина на пиримидин или наоборот. Заметим, что возможны четыре варианта транзиций и восемь трансверсий. Нуклеотидные замены происходящие в участках кодирующих белок могут быть разделены на синонимичные или молчащие, если они не меняют кодируемой аминокислотной последовательности, и несинонимичные еслм меняют.
69. Хромосомные мутации. Внутрихромосомные и межхромосомные перестройки. Цитологические и генетические методы обнаружения хромосомных мутаций. (хромосомные мутации, хромосомные перестройки) — тип мутаций, которые изменяют структуру хромосом. Классифицируют делеции(утрата участка хромосомы), инверсии (изменение порядка генов участка хромосомы на обратный), дупликации (повторение участка хромосомы), транслокации (перенос участка хромосомы на другую), а также дицентрические и кольцевые хромосомы. Известны также изохромосомы, несущие два одинаковых плеча. Если перестройка изменяет структуру одной хромосомы, то такую перестройку называют внутрихромосомной (инверсии, делеции, дупликации, кольцевые хромосомы), если же двух разных, то межхромосомной (дупликации, транслокации, дицентрические хромосомы). Хромосомные перестройки подразделяют также на сбалансированные и несбалансированные. Сбалансированные перестройки (инверсии, реципрокные транслокации) не приводят к потере или добавлению генетического материала при формировании, поэтому их носители, как правило, фенотипически нормальны. Несбалансированные перестройки (делеции и дупликации) меняют дозовое соотношение генов, и, как правило, их носительство сопряжено с клиническими отклонениями от нормы. Хромосомные перестройки играют определенную роль в эволюционном процессе и видообразовании, в нарушении фертильности, в онкологических и врождённых наследственных заболеваниях человека. Цитогенетические методы заключаются в цитологическом анализе ге-нетических структур и явлений на основе гибридологического анализа с целью сопоставления генетических явлений со структурой и поведением хромосом и их участков (анализ хромосомных и геномных мутаций, построение цитологических карт хромосом, цитохимическое изучение активности генов и т. п.). Частные случаи цитогенетического метода – кариологический, кариотипический, геномный анализ. Для изучения структуры хромосом и других носителей наследственной информации используются методы световой микроскопии и методы электронной микроскопии.
В генетическом анализе используют и многие другие методы: онтогенетический, иммуногенетический, сравнительно-морфологические и сравнительно-биохимические методы, разнообразные математические методы и т. д. 70. Генномные мутации. Классификация геномных мутаций Этот тип мутаций связан с изменением числа хромосом. Выделяют: - автополиплоидию; - аллополиплоидию; - анеуплоидию. Автополиплоидия — кратное увеличение гаплоидного набора хромосом в клетке. В результате автополиплоидии образуются полиплоидные организмы — трип-лоиды, тетраплоиды и т. д. Чаще всего полиплоидами являются растения (реже животные). Этот тип мутаций может возникать при выпадении цитокинеза, завершающего процесс митоза, отсутствии редукционного деления во время мейоза, либо при разрушении веретена деления при делении клеток. Как правило, автополиплоидия сопровождается увеличением размеров организма, но понижением его фертильности из-за того, что при мейозе образуются гаметы с несбалансированным набором хромосом. Алло-(амфи-)полиплоидия — кратное увеличение числа хромосом у гибридов, полученных в результате скрещивания разных видов (при автополиплоидии происходит увеличение хромосомного материала, принадлежащего одному виду). Примером может служить отдаленная гибридизация (скрещивание особей разных видов) ржи и пшеницы, в результате которой образуются гибриды со смешанным геномом, состоящим из гаплоидного набора хромосом ржи (обозначим его т) и гаплоидного набора хромосом пшеницы (обозначим его п) — т + п. Полученные таким образом организмы жизнеспособны, но стерильны. Для восстановления фертильности необходимо удвоить количество хромосом каждого вида, т. е. получить аллополиплоидную форму — 2т + 2п. Анеу-(гетеро-)плоидия — увеличение числа хромосом, не кратное гаплоидному. Это мутация, при которой одна (или несколько) хромосом нормального набора отсутствует, либо, напротив, имеется в избытке. Если отсутствует пара гомологичных хромосом, говорят о явлении нуллисомии по этой хромосомной паре, если отсутствует одна хромосома из пары, говорят о мо-носомии, если же содержится третья хромосома, дополнительная к паре гомологичных, говорят о трисомии. Моносомики, а тем более нуллисомики почти всегда нежизнеспособны, исключения составляют некоторые полиплоидные растения (например, табак или пшеница, у которых получены все возможные варианты нул-лисомиков. У человека нуллисомия не описана, а моно-сомия возможна только по паре половых хромосом (синдром Шерешевского-Тернера — ХО), все остальные варианты легальны. Примером трисомии является синдром Дауна (трисомия по 21-й паре).
Дата добавления: 2015-12-16 | Просмотры: 1171 | Нарушение авторских прав |