Menetelmä kromosomi- ja genomimutaatioiden määrittämiseksi. Genomiset mutaatiot
Geenimutaatiot - muutos yhden geenin rakenteessa. Tämä on muutos nukleotidisekvenssissä: pudotus, lisäys, korvaaminen jne. Esimerkiksi a:n korvaaminen m:llä. Syitä - rikkomukset DNA:n kaksinkertaistamisen (replikaation) aikana
Geenimutaatiot ovat molekyylimuutoksia DNA:n rakenteessa, jotka eivät näy valomikroskoopilla. Geenimutaatiot sisältävät kaikki muutokset DNA:n molekyylirakenteessa riippumatta niiden sijainnista ja vaikutuksesta elinkelpoisuuteen. Joillakin mutaatioilla ei ole vaikutusta vastaavan proteiinin rakenteeseen ja toimintaan. Toinen (usein) osa geenimutaatioista johtaa viallisen proteiinin synteesiin, joka ei pysty suorittamaan oikeaa tehtäväänsä. Geenimutaatiot määräävät useimpien perinnöllisten patologian muotojen kehittymisen.
Yleisimmät ihmisen monogeeniset sairaudet ovat: kystinen fibroosi, hemokromatoosi, adrenogenitaalinen oireyhtymä, fenyyliketonuria, neurofibromatoosi, Duchenne-Beckerin myopatiat ja monet muut sairaudet. Kliinisesti ne ilmenevät aineenvaihduntahäiriöiden (aineenvaihdunta) oireina kehossa. Mutaatio voi olla:
1) kodonin emässubstituutiossa tämä on ns missense-mutaatio(englanniksi väärin - väärä, väärä + lat. sensus - merkitys) - nukleotidisubstituutio geenin koodaavassa osassa, joka johtaa aminohapposubstituutioon polypeptidissä;
2) sellaisessa kodonien muutoksessa, joka johtaa tiedon lukemisen pysähtymiseen, tämä on ns. järjetön mutaatio(latinasta non - no + sensus - merkitys) - nukleotidin korvaaminen geenin koodaavassa osassa johtaa terminaattorikodonin (stop-kodonin) muodostumiseen ja translaation lopettamiseen;
3) lukutietojen rikkominen, lukukehyksen muutos, ns kehyssiirto(englanninkielisestä kehyksestä - kehys + siirto: - siirto, liike), kun molekyylimuutokset DNA:ssa johtavat muutokseen tripleteissa polypeptidiketjun translaation aikana.
Myös muun tyyppisiä geenimutaatioita tunnetaan. Molekyylimuutosten tyypin mukaan on:
jako(lat. deletio - tuhoaminen), kun on menetetty DNA-segmentti, jonka koko vaihtelee yhdestä nukleotidista geeniin;
päällekkäisyyksiä(lat. duplicatio - tuplaus), ts. DNA-segmentin kahdentaminen tai uudelleenkaksoittaminen yhdestä nukleotidista kokonaisiin geeneihin;
käännöksiä(lat. inversio - kääntäminen), ts. DNA-segmentin 180° käännös, jonka koko vaihtelee kahdesta nukleotidista fragmenttiin, joka sisältää useita geenejä;
lisäykset(lat. insertio - liite), ts. DNA-fragmenttien, joiden koko vaihtelee yhdestä nukleotidista koko geeniin, liittäminen.
Molekyylimuutoksia, jotka vaikuttavat yhteen tai useampaan nukleotidiin, pidetään pistemutaatioina.
Olennaista ja geenimutaatiolle ominaista on, että se 1) johtaa muutokseen geneettisessä informaatiossa, 2) voi siirtyä sukupolvelta toiselle.
Tietty osa geenimutaatioista voidaan luokitella neutraaleiksi mutaatioiksi, koska ne eivät johda fenotyypin muutoksiin. Esimerkiksi geneettisen koodin rappeutumisesta johtuen samaa aminohappoa voi koodata kaksi triplettiä, jotka eroavat vain yhden emäksen osalta. Toisaalta sama geeni voi muuttua (mutatoitua) useisiin eri tiloihin.
Esimerkiksi geeni, joka ohjaa AB0-järjestelmän veriryhmää. on kolme alleelia: 0, A ja B, joiden yhdistelmät määrittävät 4 veriryhmää. AB0-veriryhmä on klassinen esimerkki normaalien ihmisen ominaisuuksien geneettisestä vaihtelevuudesta.
Geenimutaatiot määräävät useimpien perinnöllisten patologian muotojen kehittymisen. Tällaisten mutaatioiden aiheuttamia sairauksia kutsutaan geeni- eli monogeenisiksi sairauksiksi eli sairauksiksi, joiden kehittymisen määrää yhden geenin mutaatio.
Genomi- ja kromosomimutaatiot
Genomi- ja kromosomimutaatiot ovat kromosomisairauksien syitä. Genomimutaatioita ovat aneuploidia ja muutokset rakenteellisesti muuttumattomien kromosomien ploidiassa. Todettu sytogeneettisin menetelmin.
Aneuploidia- diploidisen joukon kromosomien lukumäärän muutos (väheneminen - monosomia, kasvu - trisomia), ei haploidisen kromosomien monikerta (2n + 1, 2n - 1 jne.).
polyploidia- kromosomisarjojen lukumäärän kasvu, haploidin monikerta (3n, 4n, 5n jne.).
Ihmisillä polyploidia, kuten useimmat aneuploidiat, ovat tappavia mutaatioita.
Yleisimpiä genomisia mutaatioita ovat:
trisomia- kolmen homologisen kromosomin läsnäolo karyotyypissä (esimerkiksi 21. parille, Downin oireyhtymä, 18. parille Edwardsin oireyhtymälle, 13. parille Patau-oireyhtymälle; sukupuolikromosomit: XXX, XXY, XYY);
monosomia- vain toisen kahdesta homologisesta kromosomista läsnäolo. Kun minkä tahansa autosomin monosomia on, alkion normaali kehitys on mahdotonta. Ainoa ihmisen monosomia, joka on yhteensopiva elämän kanssa - monosomia X-kromosomissa - johtaa (Shereshevsky-Turnerin oireyhtymään (45, X0).
Syynä aneuploidiaan on kromosomien hajoamattomuus solun jakautumisen aikana sukusolujen muodostumisen aikana tai kromosomien menetys anafaasin viiveen seurauksena, kun yksi homologisista kromosomeista voi jäädä jälkeen kaikista muista ei-homologisista kromosomista liikettä napaan. Termi "ei-hajautus" tarkoittaa kromosomien tai kromatidien erotuksen puuttumista meioosissa tai mitoosissa. Kromosomien menetys voi johtaa mosaiikkiin, jossa on yksi esim uploaded(normaali) solulinja ja muut monosominen.
Kromosomien epäyhtenäisyys havaitaan yleisimmin meioosin aikana. Kromosomit, jotka normaalisti jakautuvat meioosin aikana, pysyvät kiinnittyneinä ja siirtyvät anafaasissa solun yhteen napaan. Siten syntyy kaksi sukusolua, joista toisessa on ylimääräinen kromosomi ja toisessa ei ole tätä kromosomia. Kun sukusolu, jolla on normaali kromosomisarja, hedelmöitetään sukusolulla, jossa on ylimääräinen kromosomi, tapahtuu trisomia (eli solussa on kolme homologista kromosomia), kun hedelmöitetään sukusolulla, jolla ei ole yhtä kromosomia, syntyy tsygootti, jolla on monosomia. Jos monosomaalinen tsygootti muodostuu mihin tahansa autosomaaliseen (ei-sukupuoliseen) kromosomiin, organismin kehitys pysähtyy varhaisimmissa kehitysvaiheissa.
Kromosomimutaatiot- Nämä ovat yksittäisten kromosomien rakenteellisia muutoksia, jotka näkyvät yleensä valomikroskoopilla. Suuri määrä (kymmistä useisiin satoihin) geenejä liittyy kromosomimutaatioon, joka johtaa muutokseen normaalissa diploidijoukossa. Vaikka kromosomipoikkeamat eivät yleensä muuta DNA-sekvenssiä tietyissä geeneissä, geenien kopiomäärän muuttaminen genomissa johtaa geneettiseen epätasapainoon, joka johtuu geneettisen materiaalin puutteesta tai ylimäärästä. Kromosomimutaatioita on kaksi suurta ryhmää: kromosomaaliset ja kromosomaaliset.
Intrakromosomaaliset mutaatiot ovat poikkeavuuksia yhden kromosomin sisällä. Nämä sisältävät:
—poistot(lat. deletio - tuhoaminen) - yhden kromosomin osan, sisäisen tai terminaalin, menetys. Tämä voi johtaa embryogeneesin rikkomiseen ja useiden kehityshäiriöiden muodostumiseen (esimerkiksi jakautuminen viidennen kromosomin lyhyen käsivarren alueella, jota kutsutaan nimellä 5p-, johtaa kurkunpään alikehittymiseen, sydänvaurioihin, henkiseen jälkeenjääneisyyteen) . Tämä oireyhtymä tunnetaan "kissan itku" -oireyhtymänä, koska sairaiden lasten itku muistuttaa kurkunpään poikkeavuuksia;
—käännöksiä(lat. inversio - kääntäminen). Kahden kromosomin katkeamispisteen seurauksena tuloksena oleva fragmentti työnnetään alkuperäiselle paikalleen 180° kääntymisen jälkeen. Tämän seurauksena vain geenien järjestys rikotaan;
— päällekkäisyyksiä(Lat duplicatio - kaksinkertaistuminen) - minkä tahansa kromosomin osan kaksinkertaistuminen (tai moninkertaistuminen) (esimerkiksi trisomia yhdeksännen kromosomin lyhyessä haarassa aiheuttaa useita vikoja, mukaan lukien mikrokefalian, viivästyneen fyysisen, henkisen ja älyllisen kehityksen).
Kaavioita yleisimmistä kromosomipoikkeavuuksista:
Jako: 1 - terminaali; 2 - välimainos. Inversiot: 1 - perisentrinen (sentromeerin sieppaamisen kanssa); 2 - parakeskinen (yhdessä kromosomivarressa)
Interkromosomaaliset mutaatiot tai uudelleenjärjestelymutaatiot- fragmenttien vaihto ei-homologisten kromosomien välillä. Tällaisia mutaatioita kutsutaan translokaatioiksi (lat. tgans - for, through + locus - place). Tämä:
Vastavuoroinen translokaatio, kun kaksi kromosomia vaihtavat fragmenttejaan;
Ei-vastavuoroinen translokaatio, kun yhden kromosomin fragmentti kuljetetaan toiseen;
- "keskinen" fuusio (Robertsonin translokaatio) - kahden akrosentrisen kromosomin yhdistäminen sentromeerien alueella lyhyiden käsivarsien menetyksellä.
Kun kromatidit murtuvat poikittaisesti sentromeerien läpi, "sisar"kromatideista tulee kahden eri kromosomin "peilivarsia", jotka sisältävät samat geenisarjat. Tällaisia kromosomeja kutsutaan isokromosomeiksi. Sekä kromosomaaliset (deleetiot, inversiot ja päällekkäisyydet) että kromosomaaliset (translokaatiot) poikkeavuudet ja isokromosomit liittyvät kromosomien rakenteen fysikaalisiin muutoksiin, mukaan lukien mekaaniset katkokset.
Perinnöllinen patologia perinnöllisen vaihtelun seurauksena
Yleisten lajiominaisuuksien läsnäolo mahdollistaa kaikkien maan päällä olevien ihmisten yhdistämisen yhdeksi Homo sapiens -lajiksi. Siitä huolimatta voimme helposti, yhdellä silmäyksellä erottaa tuntemamme henkilön kasvot tuntemattomien ihmisten joukosta. Ihmisten poikkeuksellinen monimuotoisuus sekä ryhmän sisällä (esimerkiksi monimuotoisuus etnisen ryhmän sisällä) että ryhmien välillä johtuu heidän geneettisistä eroistaan. Tällä hetkellä uskotaan, että kaikki lajinsisäinen vaihtelevuus johtuu erilaisista genotyypeistä, joita syntyy ja joita ylläpitää luonnonvalinta.
Tiedetään, että ihmisen haploidinen genomi sisältää 3,3x109 paria nukleotiditähteitä, mikä mahdollistaa teoriassa jopa 6-10 miljoonan geenin. Samaan aikaan nykyaikaisten tutkimusten tiedot osoittavat, että ihmisen genomi sisältää noin 30-40 tuhatta geeniä. Noin kolmanneksella kaikista geeneistä on useampi kuin yksi alleeli, eli ne ovat polymorfisia.
Perinnöllisen polymorfismin käsitteen muotoili E. Ford vuonna 1940 selittääkseen kahden tai useamman erillisen muodon olemassaolon populaatiossa, kun niistä harvinaisimpien esiintymistiheyttä ei voida selittää vain mutaatiotapahtumilla. Koska geenimutaatio on harvinainen tapahtuma (1x10 6), mutanttialleelin esiintymistiheys, joka on yli 1%, voidaan selittää vain sen asteittaisella kertymisellä populaatioon tämän mutaation kantajien selektiivisten etujen vuoksi.
Halkeilevien lokusten moninaisuus, alleelien moninaisuus niissä kaikissa yhdessä rekombinaatioilmiön kanssa luo ihmisen ehtymättömän geneettisen monimuotoisuuden. Laskelmat osoittavat, että koko ihmiskunnan historian aikana maapallolla ei ole ollut, ei ole eikä lähitulevaisuudessa tapahdu geneettistä toistoa, ts. jokainen syntynyt ihminen on ainutlaatuinen ilmiö universumissa. Geneettisen rakenteen ainutlaatuisuus määrää suurelta osin taudin kehittymisen ominaisuudet jokaisessa yksilössä.
Ihmiskunta on kehittynyt eristyneiden populaatioiden ryhmiksi, jotka ovat eläneet pitkään samoissa ympäristöolosuhteissa, mukaan lukien ilmastolliset ja maantieteelliset ominaisuudet, ruokavalio, taudinaiheuttajat, kulttuuriperinteet jne. Tämä johti normaalien alleelien spesifisten yhdistelmien kiinnittymiseen populaatioon kullekin niistä, jotka ovat sopivimmat ympäristöolosuhteisiin. Elinympäristön asteittaisen laajentumisen, intensiivisten muuttojen, kansojen uudelleensijoittamisen yhteydessä syntyy tilanteita, joissa tiettyjen normaalien geenien yhdistelmät, jotka ovat hyödyllisiä tietyissä olosuhteissa muissa olosuhteissa, eivät takaa joidenkin kehon järjestelmien optimaalista toimintaa. Tämä johtaa siihen, että osa perinnöllistä vaihtelua, joka johtuu ei-patologisten ihmisen geenien epäsuotuisasta yhdistelmästä, tulee perustaksi niin kutsuttujen perinnölliseen taipumukseen liittyvien sairauksien kehittymiselle.
Lisäksi ihmisessä sosiaalisena olentona luonnonvalinta eteni ajan myötä yhä tarkemmissa muodoissa, mikä myös laajensi perinnöllistä monimuotoisuutta. Se, mikä eläimissä voitiin lakaista sivuun, säilyi, tai päinvastoin, pelastetut eläimet katosivat. Siten C-vitamiinin tarpeiden täysi tyydyttäminen johti evoluutioprosessissa askorbiinihapon synteesiä katalysoivan L-gulonodaktonioksidaasigeenin menettämiseen. Evoluutioprosessissa ihmiskunta sai myös ei-toivottuja merkkejä, jotka liittyvät suoraan patologiaan. Esimerkiksi ihmisillä evoluutioprosessissa ilmaantui geenejä, jotka määrittävät herkkyyden kurkkumätätoksiinille tai poliovirukselle.
Näin ollen ihmisillä, kuten muillakin biologisilla lajeilla, ei ole terävää rajaa perinnöllisen vaihtelun, joka johtaa ominaisuuksien normaaleihin vaihteluihin, ja perinnöllisen vaihtelun, joka aiheuttaa perinnöllisiä sairauksia, välillä. Ihminen, josta on tullut biologinen Homo sapiens -laji, ikään kuin olisi maksanut lajinsa "järkevyydestä" patologisten mutaatioiden kerääntymisellä. Tämä kanta on yksi lääketieteellisen genetiikan pääkäsityksistä patologisten mutaatioiden evoluutionaarisesta kertymisestä ihmispopulaatioihin.
Ihmispopulaatioiden perinnöllinen vaihtelevuus, sekä luonnollisen valinnan ylläpitämä että vähentämä, muodostaa niin sanotun geneettisen kuorman.
Jotkut patologiset mutaatiot voivat säilyä ja levitä populaatioissa historiallisen pitkän ajan aiheuttaen ns. segregaatiogeenin kuormituksen; muita patologisia mutaatioita syntyy jokaisessa sukupolvessa perinnöllisen rakenteen uusien muutosten seurauksena, mikä luo mutaatiokuorman.
Geneettisen kuormituksen negatiivinen vaikutus ilmenee lisääntyneenä kuolleisuutena (sukusolujen, tsygoottien, alkioiden ja lasten kuolema), hedelmällisyyden heikkenemisenä (jälkeläisten lisääntymisen vähenemisenä), eliniän odotteen lyhenemisenä, sosiaalisena sopeutumana ja vammaisuutena, ja se aiheuttaa myös lisääntyneen lääketieteellisen hoidon tarpeen. hoito.
Englantilainen geneetikko J. Hoddane kiinnitti ensimmäisenä tutkijoiden huomion geneettisen kuorman olemassaoloon, vaikka itse termiä ehdotti G. Meller jo 40-luvun lopulla. Käsitteen "geneettinen kuormitus" merkitys liittyy suureen geneettiseen vaihteluun, joka on välttämätöntä biologiselle lajille, jotta se pystyy sopeutumaan muuttuviin ympäristöolosuhteisiin.
Genomiset mutaatiot jolle on tunnusomaista kromosomien lukumäärän muutos. Ihmisillä polyploidia (mukaan lukien tetraploidia ja triploidia) ja aneuploidia tunnetaan.
polyploidia- kromosomisarjojen lukumäärän kasvu, haploidin monikerta (3n, 4n, 5n jne.). Syyt: kaksoislannoitus ja ensimmäisen meioottisen jakautumisen puuttuminen. Ihmisillä polyploidia, kuten useimmat aneuploidiat, johtavat tappavien aineiden muodostumiseen.
Aneuploidia- muutos (lasku - monosomia, kasvu - trisomia) diploidijoukon kromosomien lukumäärässä, ts. ei haploidin kerrannainen (2n+1, 2n-1 jne.). Esiintymismekanismit: kromosomien epäyhtenäisyys (anafaasissa olevat kromosomit siirtyvät yhteen napaan, kun taas jokaiselle sukusolulle, jolla on yksi ylimääräinen kromosomi, on toinen - ilman yhtä kromosomia) ja "anafaasiviive" (anafaasissa yksi siirretyistä kromosomeista on jäljessä kaikista muista ).
Trisomia- kolmen homologisen kromosomin läsnäolo karyotyypissä (esimerkiksi 21. parissa, joka johtaa Downin oireyhtymän kehittymiseen; 18. parissa - Edwardsin oireyhtymä; 13. parissa - Pataun oireyhtymä).
Monosomia- vain toisen kahdesta homologisesta kromosomista läsnäolo. Kun minkä tahansa autosomin monosomia on, alkion normaali kehitys on mahdotonta. Ainoa ihmisen elämän kanssa yhteensopiva monosomia - X-kromosomissa - johtaa Shereshevsky-Turnerin oireyhtymän (45,X0) kehittymiseen.
Kromosomitaudit (syndrooma) - tämä on ryhmä synnynnäisiä patologisia tiloja, jotka ilmenevät kehityshäiriöistä ja jotka aiheutuvat somaattisten kromosomien (autosomaaliset oireyhtymät) tai sukupuolikromosomien (gonosomioireyhtymät) lukumäärän tai rakenteen rikkomuksista. Niiden yleinen esiintymistiheys väestössä on noin 1 %. Useimmat näistä ovat satunnaisia tapauksia, jotka johtuvat useista kromosomi- ja genomimutaatioista.
Shereshevsky-Turnerin oireyhtymä
Shereshevsky-Turnerin oireyhtymä- kromosomisairaus, johon liittyy tyypillisiä fyysisen kehityksen, lyhytkasvuisuuden ja seksuaalisen infantilismin poikkeavuuksia. Sille on ominaista erikoinen fyysinen kehitys ja viive seksuaalisessa kehityksessä. Vastasyntyneiden tyttöjen taudin esiintymistiheys on 1: 3000.
Etiologia ja patogeneesi
Tämä sairaus johtuu erilaisista kromosomijoukon poikkeavuuksista, jotka useimmiten johtuvat siitä, että äidin tai isän sukupuolikromosomit eivät ole hajaantuneet, hedelmöittyneen tsygootin mitoottisen jakautumisen häiriöt ja yhden tsygootin lyhyen käsivarren puuttuminen. kaksi X-kromosomia. Edustaa monosomiaa X-kromosomissa (XO).
Selvää yhteyttä Turnerin oireyhtymän esiintymisen iän ja vanhempien sairauksien välillä ei ole tunnistettu. Raskauksia vaikeuttaa kuitenkin yleensä toksikoosi, keskenmenon uhka ja synnytys on usein ennenaikainen ja patologinen. Sukurauhasten muodostumisen häiriö Turnerin oireyhtymässä johtuu yhden sukupuolikromosomin (X-kromosomin) puuttumisesta tai rakenteellisista vioista.
Shereshevsky-Turnerin oireyhtymän klinikka
Taudin klinikka on hyvin monipuolinen. Yleisin oire on lyhytkasvuisuus. Nämä potilaat ovat jo lapsuudessakin jäljessä ikäisensä fyysisessä kehityksessä, ja murrosikään mennessä heidän pituutensa on 130-145 cm. Shereshevsky-Turnerin oireyhtymän esiintyvyydestä lyhyillä tytöillä on näyttöä monissa maissa, erityisesti Japani. Toinen ominaispiirre on seksuaalinen infantilismi, joka ilmenee erityisen usein murrosiässä kuukautisten, sukuelinten alikehittymisen ja toissijaisten seksuaalisten ominaisuuksien muodossa. Munasarjojen tilalle määritetään säikeet.
Yksi tärkeimmistä ilmenemismuodoista- ennenaikainen ikääntyminen, jonka merkit näkyvät jo 15-17 vuoden iässä. Ratkaiseva rooli ikääntymisen yleisissä mekanismeissa nykyaikaisten käsitteiden mukaan kuuluu sidekudoksen ikääntymiseen. Lukuisat kliiniset ja radiologiset tiedot viittaavat erilaisiin sidekudoksen, erityisesti luuston, häiriöihin ihmisen kromosomisairauksissa.
Rungon rakenne on suhteeton - vartalon yläosan pituus on paljon pidempi kuin alaosan. Korvat ovat epämuodostuneet, matalalle asettuneet. Kova kitalaki on joskus korkea ja kapea ("goottilainen"), hampaiden kasvu on epäsäännöllistä. Kaula on leveä ja lyhyt, hiukset kasvavat vähän. Leveät ihopoimut kaulassa, jotka ulottuvat rintarauhasprosesseista hartioihin, antavat kaulalle tyypillisen pterygoidin (pterigium coli) ulkonäön. Käsien kehityksen poikkeavuudet ilmenevät neljännen sormen lyhentyessä (lyhyiden metakarpaalisten luiden vuoksi) ja viidennen sormen kaareutumisessa. Varpaat III, IV, V ovat myös lyhentyneet ja epämuodostuneet. Usein I ja II varpaan välinen etäisyys kasvaa. Raajoissa esiintyy jatkuvaa turvotusta. Shereshevsky-Turnerin oireyhtymän yhteydessä sisäelimissä on useita muutoksia - synnynnäisiä sydänvikoja ja suuria verisuonia (aortan koarktaatio, kammioiden välisen väliseinän sulkeutuminen, aortan aukon ahtauma, keuhkon rungon ahtauma), munuaisten poikkeavuudet (hevosenkengän muotoinen munuainen, kaksoislantio tai virtsanjohtimet). Neurologisessa tilassa ei ole patologisia muutoksia. Älykkyys on erittäin harvinaista. Älyllinen puute on merkityksetön. Lapset koulutetaan menestyksekkäästi apukoulussa. Lapsellisuus käytöksessä yhdistyy ainutlaatuisella tavalla ahkeruuteen, pitkäjänteisyyteen ja työn perusteellisuuteen.
Downin oireyhtymä
Downin oireyhtymä (sairaus) (DM) - trisomia 21 -oireyhtymä - yleisin kromosomipatologian muoto ihmisillä (1: 750). Downin oireyhtymää edustaa sytogeneettisesti yksinkertainen trisomia (94 % tapauksista), translokaatiomuoto (4 %) tai mosaiikki (2 % tapauksista). Pojilla ja tytöillä patologiaa esiintyy yhtä usein.
On luotettavasti osoitettu, että Downin syndroomaa sairastavat lapset syntyvät useammin vanhemmille vanhemmille. Jos äidin ikä on 35-46 vuotta, niin todennäköisyys saada sairas lapsi kasvaa 4,1 prosenttiin. Toistuvan sairauden mahdollisuus perheessä, jolla on trisomia 21, on 1-2 % (äidin iän myötä riski kasvaa).
Genetiikan tärkein menetelmä - hybridologinen(tiettyjen organismien risteyttäminen ja niiden jälkeläisten analysointi, tätä menetelmää käytti G. Mendel).
Hybridologinen menetelmä ei sovi ihmiselle moraalisista ja eettisistä syistä, samoin kuin pienten lapsilukujen ja myöhäisen murrosiän vuoksi. Siksi ihmisen genetiikan tutkimiseen käytetään epäsuoria menetelmiä.
1) Sukututkimus- sukutaulujen tutkiminen. Voit määrittää ominaisuuksien periytymismallit, esimerkiksi:
- jos ominaisuus esiintyy jokaisessa sukupolvessa, se on hallitseva (oikeakätisyys)
- jos sukupolven kuluttua - resessiivinen (siniset silmät)
- jos esiintyy useammin toisessa sukupuolessa, tämä on sukupuoleen liittyvä ominaisuus (hemofilia, värisokeus)
2) Kaksoset- identtisten kaksosten vertailu, jonka avulla voit tutkia modifikaatioiden vaihtelua (määrittää genotyypin ja ympäristön vaikutus lapsen kehitykseen).
Identtiset kaksoset saadaan, kun yksi alkio 30-60 solun vaiheessa jakautuu kahteen osaan ja jokaisesta osasta kasvaa lapsi. Tällaiset kaksoset ovat aina samaa sukupuolta, ne ovat hyvin samankaltaisia keskenään (koska heillä on täsmälleen sama genotyyppi). Erot, joita esiintyy tällaisissa kaksosissa elämän aikana, liittyvät altistumiseen ympäristöolosuhteille.
Kaksoset (ei tutkittu kaksoismenetelmällä) saadaan, kun kaksi munasolua hedelmöitetään samanaikaisesti äidin sukupuolielimissä. Tällaiset kaksoset voivat olla samaa tai eri sukupuolta, samanlaisia kuin tavalliset veljet ja sisaret.
3) Sytogeneettinen- tutkia kromosomisarjan mikroskoopilla - kromosomien lukumäärää, niiden rakenteen ominaisuuksia. Mahdollistaa kromosomisairauksien havaitsemisen. Esimerkiksi Downin oireyhtymässä on yksi ylimääräinen 21. kromosomi.
4) Biokemiallinen- kehon kemiallisen koostumuksen tutkimus. Voit selvittää, ovatko potilaat heterotsygoottisia patologisen geenin suhteen. Esimerkiksi fenyyliketonuriageenin heterotsygootit eivät sairastu, mutta niiden verestä voidaan havaita lisääntynyt fenyylialaniinipitoisuus.
5) Populaatiogeneettinen- tutkimus eri geenien osuudesta populaatiossa. Perustuu Hardy-Weinbergin lakiin. Voit laskea normaalien ja patologisten fenotyyppien esiintymistiheyden.
Valitse yksi, oikein vaihtoehto. Millä menetelmällä selvitetään genotyypin ja ympäristön vaikutus lapsen kehitykseen?
1) sukututkimus
2) kaksoset
3) sytogeneettinen
4) hybridologinen
Vastaus
Valitse viidestä kaksi oikeaa vastausta ja kirjoita numerot, joiden alla ne on merkitty. Käytetään kaksoistutkimusmenetelmää
1) sytologit
2) eläintieteilijät
3) genetiikka
4) kasvattajat
5) biokemistit
Vastaus
Valitse viidestä kaksi oikeaa vastausta ja kirjoita numerot, joiden alla ne on merkitty. Geneetikot tekevät genealogista tutkimusmenetelmää käyttäen
1) kromosomien geneettinen kartta
2) crossover-järjestelmä
3) sukupuu
4) esivanhempien järjestelmä ja heidän perhesiteensä useissa sukupolvissa
5) vaihtelukäyrä
Vastaus
1. Valitse viidestä kaksi oikeaa vastausta ja kirjoita muistiin numerot, joiden alla ne on merkitty. Määrittämiseen käytetään sukututkimusmenetelmää
1) piirteen periytymisen hallitseva luonne
2) yksilöllisen kehityksen vaiheiden järjestys
3) kromosomimutaatioiden syyt
4) korkeamman hermoston aktiivisuuden tyyppi
5) piirteen yhteys sukupuoleen
Vastaus
2. Valitse kaksi oikeaa vastausta viidestä ja kirjoita muistiin numerot, joiden alla ne on merkitty taulukkoon. Sukututkimusmenetelmän avulla voit määrittää
1) ympäristön vaikutuksen aste fenotyypin muodostumiseen
2) koulutuksen vaikutus ihmisen ontogeneesiin
3) piirteen periytymisen tyyppi
4) mutaatioprosessin intensiteetti
5) orgaanisen maailman kehitysvaiheet
Vastaus
3. Valitse kaksi oikeaa vastausta viidestä ja kirjoita muistiin numerot, joiden alla ne on merkitty taulukkoon. Määrittämiseen käytetään sukututkimusmenetelmää
3) piirteiden periytymismallit
4) mutaatioiden lukumäärä
5) piirteen perinnöllisyys
Vastaus
4. Valitse viidestä kaksi oikeaa vastausta ja kirjoita muistiin numerot, joiden alla ne on merkitty. Sukututkimusmenetelmää käytetään
1) kasvatuksen vaikutuksen tutkiminen ihmisen ontogeneesiin
2) geeni- ja genomimutaatioiden saaminen
3) orgaanisen maailman evoluution vaiheiden tutkiminen
4) perinnöllisten sairauksien havaitseminen suvussa
5) ihmisen perinnöllisyyden ja vaihtelevuuden tutkimukset
Vastaus
5. Valitse viidestä kaksi oikeaa vastausta ja kirjoita muistiin numerot, joiden alla ne on merkitty. Määrittämiseen käytetään sukututkimusmenetelmää
1) ympäristötekijöiden vaikutuksen aste ominaisuuden muodostumiseen
2) piirteen periytymisen luonne
3) piirteen siirtymisen todennäköisyys sukupolvien aikana
4) kromosomien rakenteet ja karyotyyppi
5) patologisen geenin esiintymistiheys populaatiossa
Vastaus
Valitse yksi, oikein vaihtoehto. Päämenetelmä ominaisuuksien periytymismallien tutkimiseksi
1) sukututkimus
2) sytogeneettinen
3) hybridologinen
4) kaksoset
Vastaus
Valitse yksi, oikein vaihtoehto. Genotyypin vaikutuksen luonteen määrittämiseksi fenotyypin muodostumiseen ihmisillä analysoidaan merkkien ilmentymisen luonne.
1) samassa perheessä
2) suurissa populaatioissa
3) identtiset kaksoset
4) kaksosissa
Vastaus
Määritä vastaavuus ominaisuuden ja menetelmän välillä: 1) sytogeneettinen, 2) genealoginen. Kirjoita numerot 1 ja 2 oikeassa järjestyksessä.
A) sukutaulun tutkiminen
B) piirteen tarttuvuus lattiaan paljastuu
C) kromosomien lukumäärää tutkitaan mitoosin metafaasin vaiheessa
D) hallitseva piirre on vahvistettu
D) genomisten mutaatioiden esiintyminen määritetään
Vastaus
Valitse yksi, oikein vaihtoehto. Menetelmä, jonka avulla voit tutkia ympäristöolosuhteiden vaikutusta ominaisuuksien kehittymiseen
1) hybridologinen
2) sytogeneettinen
3) sukututkimus
4) kaksoset
Vastaus
Valitse yksi, oikein vaihtoehto. Millä genetiikan menetelmällä määritellään ympäristötekijöiden rooli ihmisen fenotyypin muodostumisessa
1) sukututkimus
2) biokemiallinen
3) paleontologinen
4) kaksoset
Vastaus
Valitse yksi, oikein vaihtoehto. Mitä menetelmää genetiikassa käytetään genomimutaatioiden tutkimiseen
1) kaksoset
2) sukututkimus
3) biokemiallinen
4) sytogeneettinen
Vastaus
1. Valitse viidestä kaksi oikeaa vastausta ja kirjoita muistiin numerot, joiden alla ne on merkitty. Määrittämiseen käytetään sytogeneettistä menetelmää
1) ympäristön vaikutuksen aste fenotyypin muodostumiseen
2) sukupuoleen liittyvien piirteiden periytyminen
3) organismin karyotyyppi
4) kromosomipoikkeavuudet
5) merkkien ilmenemismahdollisuus jälkeläisissä
Vastaus
2. Valitse kaksi oikeaa vastausta viidestä ja kirjoita numerot, joiden alla ne on merkitty. Sytogeneettinen menetelmä mahdollistaa tutkimisen ihmisillä
1) perinnölliset sairaudet, jotka liittyvät genomimutaatioihin
2) merkkien kehittyminen kaksosilla
3) hänen kehonsa aineenvaihdunnan piirteet
4) sen kromosomisarja
5) hänen perheensä sukutaulu
Vastaus
3. Valitse viidestä kaksi oikeaa vastausta ja kirjoita muistiin numerot, joiden alla ne on merkitty. Sytogeneettinen menetelmä ihmisen genetiikan tutkimiseen
1) perustuu ihmisten sukuluetteloiden kokoamiseen
2) käytetään tutkimaan ominaisuuden periytymistä
3) koostuu kromosomien rakenteen ja lukumäärän mikroskooppisesta tutkimuksesta
4) käytetään kromosomi- ja genomimutaatioiden havaitsemiseen
5) auttaa määrittämään ympäristön vaikutuksen asteen ominaisuuksien kehittymiseen
Vastaus
Kaikkia seuraavia tutkimusmenetelmiä kahta lukuun ottamatta käytetään henkilön perinnöllisyyden ja vaihtelevuuden tutkimiseen. Tunnista nämä kaksi menetelmää, jotka "pudoavat" yleisestä luettelosta, ja kirjoita muistiin numerot, joiden alla ne on merkitty.
1) genealogisesti
2) hybridologinen
3) sytogeneettinen
4) kokeellinen
5) biokemiallinen
Vastaus
Valitse tekstistä kolme lausetta, jotka antavat todellisen kuvauksen ihmisen genetiikan ja perinnöllisyyden tutkimusmenetelmistä. Kirjoita muistiin numerot, joiden alla ne on merkitty. (1) Ihmisgenetiikassa käytetty sukututkimusmenetelmä perustuu sukupuun tutkimukseen. (2) Sukututkimusmenetelmän ansiosta tiettyjen ominaisuuksien periytymisen luonne selvitettiin. (3) Kaksosmenetelmä ennustaa identtisten kaksosten syntymän. (4) Sytogeneettistä menetelmää käytettäessä määritetään ihmisen veriryhmien periytyvyys. (5) Hemofilian (huono veren hyytyminen) periytymismalli määritettiin sukutauluanalyysillä X-kytketyksi resessiiviseksi geeniksi. (6) Hybridologinen menetelmä mahdollistaa tautien leviämisen tutkimisen maapallon luonnollisilla vyöhykkeillä.
Vastaus
Seuraavassa on luettelo geneettisistä menetelmistä. Ne kaikki, kahta lukuun ottamatta, liittyvät ihmisen genetiikan menetelmiin. Etsi kaksi termiä, jotka "pudoavat" yleisestä sarjasta, ja kirjoita numerot, joiden alla ne on merkitty.
1) kaksoset
2) sukututkimus
3) sytogeneettinen
4) hybridologinen
5) yksilöllinen valinta
Vastaus
1. Valitse viidestä kaksi oikeaa vastausta ja kirjoita muistiin numerot, joiden alla ne on merkitty. Biokemiallista tutkimusmenetelmää käytetään:
1) organismin karyotyypin tutkiminen
2) piirteen periytymisen luonteen selvittäminen
3) diabeteksen diagnosointi
4) entsyymivirheiden havaitseminen
5) soluorganellien massan ja tiheyden määritys
Vastaus
2. Valitse kaksi oikeaa vastausta viidestä ja kirjoita numerot, joiden alla ne on merkitty. Biokemiallista tutkimusmenetelmää käytetään
1) ympäristön vaikutuksen asteen määrittäminen merkkien kehitykseen
2) aineenvaihdunnan tutkimus
3) organismin karyotyypin tutkiminen
4) kromosomi- ja genomimutaatioiden tutkimukset
5) diabetes mellituksen tai fenyyliketonurian diagnoosin selventäminen
Vastaus
1. Valitse kolme vaihtoehtoa. Hybridologisen menetelmän ydin on
1) risteytetään yksilöitä, jotka eroavat monin tavoin
2) vaihtoehtoisten ominaisuuksien periytymisen luonteen tutkiminen
3) geneettisten karttojen käyttö
4) massavalinnan soveltaminen
5) jälkeläisten fenotyyppisten ominaisuuksien kvantitatiivinen laskenta
6) vanhempien valinta merkkien reagointinopeuden mukaan
Vastaus
2. Valitse kaksi oikeaa vastausta. Hybridimenetelmän ominaisuuksia ovat mm
1) vanhempien parien valinta vaihtoehtoisilla ominaisuuksilla
2) kromosomaalisten uudelleenjärjestelyjen esiintyminen
3) kunkin ominaisuuden periytymisen määrällinen laskenta
4) mutanttigeenien tunnistaminen
5) kromosomien lukumäärän määrittäminen somaattisissa soluissa
Vastaus
Valitse viidestä kaksi oikeaa vastausta ja kirjoita numerot, joiden alla ne on merkitty. Mitä tieteellisen tutkimuksen menetelmiä käytetään diabeteksen diagnosoimiseen ja sen periytymisen määrittämiseen?
1) biokemiallinen
2) sytogeneettinen
3) kaksoset
4) sukututkimus
5) historiallinen
Vastaus
Valitse kaksi oikeaa vastausta viidestä ja kirjoita numerot, joiden alla ne on merkitty taulukkoon. Ihmisgenetiikassa käytetyt menetelmät
1) sytogeneettinen
2) sukututkimus
3) yksilöllinen valinta
4) hybridologinen
5) polyploidisaatio
Vastaus
Valitse viidestä kaksi oikeaa vastausta ja kirjoita numerot, joiden alla ne on merkitty. Ihmisen perinnöllisten sairauksien tutkimiseksi lapsivesisoluja tutkitaan menetelmin
1) sytogeneettinen
2) biokemiallinen
3) hybridologinen
4) fysiologinen
5) vertaileva anatominen
Vastaus
Valitse viidestä kaksi oikeaa vastausta ja kirjoita numerot, joiden alla ne on merkitty. Ihmisgenetiikan populaatiotilastollinen tutkimusmenetelmä on tottunut
1) normaalien ja patologisten geenien esiintymistiheyden laskenta
2) biokemiallisten reaktioiden ja aineenvaihdunnan tutkimus
3) geneettisten poikkeavuuksien todennäköisyyden ennustaminen
4) määritetään ympäristön vaikutus ominaisuuksien kehittymiseen
5) geenien rakenteen, lukumäärän ja sijainnin tutkiminen DNA-molekyylissä
Vastaus
Muodosta vastaavuus esimerkkien ja menetelmien välillä mutaatioiden havaitsemiseksi: 1) biokemiallinen, 2) sytogeneettinen. Kirjoita numerot 1 ja 2 kirjaimia vastaavassa järjestyksessä.
A) X-kromosomin menetys
B) merkityksettömien kolmosten muodostuminen
C) ylimääräisen kromosomin ilmaantuminen
D) muutos DNA:n rakenteessa geenin sisällä
E) muutos kromosomien morfologiassa
E) muutos karyotyypin kromosomien lukumäärässä
Vastaus
Valitse viidestä kaksi oikeaa vastausta ja kirjoita numerot, joiden alla ne on merkitty. Ihmisgenetiikan tutkimiseen käytetään kaksoismenetelmää
1) piirteen periytymisen luonteen tutkiminen
2) määritetään ympäristön vaikutus ominaisuuksien kehittymiseen
3) kaksosten saamisen todennäköisyyden ennustaminen
4) geneettisen alttiuden arviointi erilaisiin sairauksiin
5) normaalien ja patologisten geenien esiintymistiheyden laskenta
Merkittävimmät muutokset geneettisessä laitteessa tapahtuvat aikana genomiset mutaatiot, eli kun kromosomien lukumäärä joukossa muuttuu. Ne voivat koskea joko yksittäisiä kromosomeja ( aneuploidia) tai kokonaisia genomeja ( euploidia).
Eläimillä pääasiallinen diploidi ploidisuuden taso, joka liittyy heidän seksuaalisen lisääntymistavan vallitsevaan määrään. polyploidia eläimillä se on erittäin harvinainen, esimerkiksi sukkulamatoilla ja rotifereilla. haploidia elimistön tasolla se on myös harvinainen eläimillä (esimerkiksi mehiläisten droonit). Haploidit ovat eläinten sukusoluja, joilla on syvä biologinen merkitys: ydinfaasien muutoksen ansiosta optimaalinen ploiditaso stabiloituu - diploidi. Haploidista kromosomien lukumäärää kutsutaan kromosomien perusmääräksi.
Kasveissa haploideja syntyy spontaanisti populaatioissa harvoin (maississa on 1 haploidi tuhatta diploidia kohden). Haploidien fenotyyppiset ominaisuudet määräytyvät kahdella tekijällä: ulkoinen samankaltaisuus vastaavien diploidien kanssa, joista ne eroavat pienemmissä koossa, ja resessiivisten geenien ilmeneminen, jotka ovat homotsygoottisessa tilassaan. Haploidit ovat yleensä steriilejä, koska heiltä puuttuu homologisia kromosomeja ja meioosi ei voi edetä normaalisti. Hedelmällisiä sukusoluja haploideissa voi muodostua seuraavissa tapauksissa: a) kun kromosomit eroavat meioosissa tyypin 0- mukaisesti n(eli koko haploidi kromosomisarja menee yhteen napaan); b) sukusolujen spontaanilla diploidisaatiolla. Niiden fuusio johtaa diploidisten jälkeläisten muodostumiseen.
Monilla kasveilla on laaja valikoima ploidisuustasoja. Esimerkiksi suvussa Poa (siniruoho) kromosomien lukumäärä vaihtelee välillä 14-256, ts. kromosomien perusmäärä ( n= 7) kasvaa useita kymmeniä kertoja. Kaikki kromosomimäärät eivät kuitenkaan ole optimaalisia ja varmista yksilöiden normaalia elinkykyä. On olemassa biologisesti optimaaliset ja evoluutionaalisesti optimaaliset ploiditasot. Sukupuolisissa lajeissa ne ovat yleensä samat (diploidia). Fakultatiivisesti apomiktisissa lajeissa evoluution optimi on usein tetraploiditaso, mikä mahdollistaa sukupuolisen lisääntymisen ja apomiksiksen yhdistelmän (eli partenogeneesin). Se on apomiktisen lisääntymismuodon läsnäolo, joka selittää polyploidian laajan leviämisen kasveissa. sukupuolilajeilla polyploidia johtaa yleensä steriiliyteen meioosihäiriöiden vuoksi, kun taas apomikteilla meioosia ei esiinny sukusolujen muodostumisen aikana, ja ne ovat usein polyploideja.
Joissakin kasvisuvuissa lajit muodostavat polyploidisia sarjoja, joiden kromosomiluvut ovat perusluvun kerrannaisia. Esimerkiksi vehnässä on tällainen sarja: Triticum monococcum 2 n= 14 (einkorn-vehnä); Tr. durum 2 n= 28 (durumvehnä); Tr. aestivum 2 n= 42 (pehmeä vehnä).
Tee ero autopolyploidia ja allopolyploidy välillä.
Autopolyploidia
Autopolyploidia on yhden lajin haploidisten kromosomisarjojen määrän kasvu. Ensimmäinen mutantti, autotetraploidi, kuvattiin 1900-luvun alussa. G. de Vries iltahelokkiin. Siinä oli 14 kromosomiparia 7 sijasta. Eri perheiden edustajien kromosomien lukumäärän lisätutkimus paljasti autopolyploidian laajan levinneisyyden kasvimaailmassa. Autopolyploidiassa kromosomisarjoissa tapahtuu joko parillinen (tetraploidit, heksaploidit) tai pariton (triploidit, pentaploidit) lisääntyminen. Autopolyploidit eroavat diploideista kaikkien elinten, myös lisääntymiselinten, suuremman koon suhteen. Tämä perustuu solukoon kasvuun ploidisuuden (ydinplasmaindeksin) lisääntyessä.
Kasvit reagoivat eri tavalla kromosomien määrän lisääntymiseen. Jos polyploidian seurauksena kromosomien lukumäärä nousee optimaalista suuremmaksi, niin yksittäisiä gigantismin merkkejä osoittavat autopolyploidit ovat yleensä vähemmän kehittyneitä, kuten esimerkiksi 84-kromosominen vehnä. Autopolyploideilla on usein jonkinasteinen steriiliys johtuen meioosin häiriöistä sukusolujen kypsymisen aikana. Joskus erittäin polyploidiset muodot osoittautuvat yleensä elinkelpoisiksi ja steriileiksi.
Autopolyploidia on seurausta häiriöstä solun jakautumisprosessissa (mitoosi tai meioosi). Mitoottinen polyploidia johtuu tytärkromosomien hajoamisesta profaasissa. Jos se tapahtuu tsygootin ensimmäisen jakautumisen aikana, kaikki alkion solut ovat polyploideja; jos myöhemmissä vaiheissa muodostuu somaattisia mosaiikkeja - organismeja, joiden ruumiinosat koostuvat polyploidisista soluista. Somaattisten solujen mitoottinen polyploidisaatio voi tapahtua ontogenian eri vaiheissa. Meioottinen polyploidia havaitaan, kun meioosi katoaa tai korvataan mitoosilla tai muulla ei-pelkistävällä jakautumisella sukusolujen muodostumisen aikana. Sen seurauksena muodostuu pelkistymättömiä sukusoluja, joiden fuusio johtaa polyploidisten jälkeläisten ilmestymiseen. Tällaisia sukusoluja muodostuu useimmiten apomiktisissa lajeissa ja poikkeuksena sukupuolilajeissa.
Hyvin usein autotetraploidit eivät risteydy diploidien kanssa, joista ne ovat peräisin. Jos niiden välinen risteytys silti onnistuu, seurauksena on autotriploideja. Parittomat polyploidit ovat yleensä erittäin steriilejä eivätkä pysty lisääntymään siemenillä. Mutta joillekin kasveille triploidia näyttää olevan optimaalinen ploidisuuden taso. Tällaisissa kasveissa on merkkejä jättimäisyydestä verrattuna diploideihin. Esimerkkejä ovat triploidihaapa, triploidi sokerijuurikas, jotkin omenapuulajikkeet. Triploidisten muotojen lisääntyminen tapahtuu joko apomiksiksen tai vegetatiivisen lisääntymisen kautta.
Polyploidisten solujen keinotekoiseen tuotantoon käytetään vahvaa myrkkyä - kolkisiinia, joka on saatu syksyn colchicum-kasvista (Colchicum automnale). Sen toiminta on todella universaalia: voit saada polyploideja mistä tahansa kasvista.
Allopolyploidia
Allopolyploidia- tämä on kaukaisten hybridien kromosomijoukon kaksinkertaistuminen. Esimerkiksi jos hybridissä on kaksi erilaista AB-genomia, polyploidinen genomi on AABB. Lajienväliset hybridit osoittautuvat usein steriileiksi, vaikka risteyttämiseen otetuilla lajeilla olisi sama kromosomiluku. Tämä selittyy sillä, että eri lajien kromosomit eivät ole homologisia, ja siksi kromosomien konjugaatio- ja erotteluprosessit häiriintyvät. Rikkomukset ovat vielä selvempiä, kun kromosomien lukumäärä ei täsmää. Jos hybridi monistaa spontaanisti munan kromosomit, saadaan allopolyploidi, joka sisältää kaksi diploidisarjaa emolajeja. Tässä tapauksessa meioosi etenee normaalisti ja kasvi on hedelmällinen. Samanlaiset allopolyploidit S.G. Navashin ehdotti kutsuvansa niitä amfidiploideiksi.
Nykyään tiedetään, että monet luonnossa esiintyvät polyploidiset muodot ovat allopolyploidia, esimerkiksi 42-kromosominen tavallinen vehnä on amfidiploidi, joka syntyi tetraploidisen vehnän ja diploidista sukua olevan Aegilops-lajin (Aegilops L.) risteyttämisestä, mitä seurasi kromosomijoukon kaksinkertaistuminen. triploidihybridistä.
Allopolyploidinen luonne on todettu useissa viljellyissä kasvilajeissa, kuten tupakassa, rapsissa, sipulissa, pajussa jne. Kasvien allopolyploidia on siis hybridisaation ohella yksi lajittelumekanismeista.
Aneuploidia
Aneuploidia tarkoittaa muutosta yksittäisten kromosomien lukumäärässä karyotyypissä. Aneuploidien esiintyminen on seurausta kromosomien epäasianmukaisesta poikkeamisesta solunjakautumisprosessissa. Aneuploideja syntyy usein autopolyploidien jälkeläisissä, jotka moniarvoisten virheellisten erojen vuoksi synnyttävät sukusoluja, joissa on epänormaali määrä kromosomeja. Niiden yhdistämisen seurauksena syntyy aneuploideja. Jos yhdellä sukusolulla on joukko kromosomeja n+ 1 ja toinen - n, sitten niiden yhdistymisestä, trisominen- diploidi ja yksi ylimääräinen kromosomi sarjassa. Jos sukusolu, jossa on joukko kromosomeja n- 1 sulautuu normaaliin ( n), sitten se muodostuu monosominen Diploidi, josta puuttuu yksi kromosomi. Jos sarjasta puuttuu kaksi homologista kromosomia, tällaista organismia kutsutaan nullisominen. Kasveissa sekä monosomiset että trisomiset ovat usein elinkelpoisia, vaikka yhden kromosomin menetys tai lisäys aiheuttaa tiettyjä muutoksia fenotyypissä. Aneuploidian vaikutus riippuu kromosomien lukumäärästä ja ylimääräisen tai puuttuvan kromosomin geneettisestä rakenteesta. Mitä enemmän kromosomeja sarjassa on, sitä vähemmän herkkiä kasvit ovat aneuploidialle. Trisomit kasveissa ovat jonkin verran vähemmän elinkelpoisia kuin normaalit yksilöt, ja niiden hedelmällisyys on heikentynyt.
Viljeltyjen kasvien, kuten vehnän, monosomeja käytetään laajasti geneettisessä analyysissä eri geenien lokalisoinnin määrittämiseksi. Vehnässä, samoin kuin tupakassa ja muissa kasveissa, on luotu monosomisia sarjoja, jotka koostuvat linjoista, joista jokaisessa on kadonnut jokin normaalijoukon kromosomi. Nullisomiikka, jossa on 40 kromosomia (42 sijasta), tunnetaan myös vehnässä. Niiden elinkelpoisuus ja hedelmällisyys heikkenevät riippuen siitä, mikä 21. kromosomiparista puuttuu.
Kasvien aneuploidia liittyy läheisesti polyploidiaan. Tämä näkyy selvästi bluegrassin esimerkissä. Roa-suvun sisällä tunnetaan lajeja, jotka muodostavat polyploidisia sarjoja, joiden kromosomiluvut ovat yhden perusluvun kerrannaisia ( n= 7): 14, 28, 42, 56. Niittyniityllä euploidia on melkein kadonnut ja korvattu aneuploidialla. Tämän lajin eri biotyypeissä olevien kromosomien lukumäärä vaihtelee 50:stä 100:aan, eikä se ole aneuploidiaan liittyvän pääluvun monikerta. Aneuploidiset muodot säilyvät, koska ne lisääntyvät partenogeneettisesti. Geneetikkojen mukaan aneuploidia on yksi kasvien genomin evoluution mekanismeista.
Eläimillä ja ihmisillä kromosomien lukumäärän muutoksella on paljon vakavampia seurauksia. Esimerkki monosomiasta on Drosophila, jolla on 4. kromosomin puute. Se on sarjan pienin kromosomi, mutta se sisältää nukleolaarisen organisaattorin ja muodostaa siksi nukleoluksen. Sen puuttuminen aiheuttaa kärpästen koon pienenemisen, hedelmällisyyden vähenemisen ja useiden morfologisten ominaisuuksien muutoksen. Perhot ovat kuitenkin elinkelpoisia. Yhden homologin katoamisella muista kromosomipareista on tappava vaikutus.
Ihmisillä genomimutaatiot johtavat yleensä vakaviin perinnöllisiin sairauksiin. Joten monosomia X-kromosomissa johtaa Shereshevsky-Turnerin oireyhtymään, jolle on ominaista tämän mutaation kantajien fyysinen, henkinen ja seksuaalinen alikehittyminen. Trisomialla X-kromosomissa on samanlainen vaikutus. Ylimääräisen 21. kromosomin läsnäolo karyotyypissä johtaa tunnetun Downin oireyhtymän kehittymiseen. (Lisätietoja luennolla ”
sukututkimusmenetelmä
Tämän menetelmän perustana on sukutaulujen kokoaminen ja analysointi. Tätä menetelmää on käytetty laajasti muinaisista ajoista nykypäivään hevoskasvatuksessa, arvokkaiden nautaeläinten ja sikojen valinnassa, puhdasrotuisten koirien hankinnassa sekä uusien turkiseläinrotujen jalostuksessa. Ihmisten sukuluetteloita on koottu vuosisatojen ajan suhteessa hallitseviin suvuihin Euroopassa ja Aasiassa.
Ihmisgenetiikan tutkimusmenetelmäksi tuli sukututkimusmenetelmä
soveltaa vasta 1900-luvun alusta, jolloin kävi selväksi, että analyysi
sukutaulut, joissa piirteen (taudin) siirtyminen sukupolvelta toiselle voidaan jäljittää, voivat korvata hybridologisen menetelmän, joka ei itse asiassa sovellu ihmisiin. Sukutauluja laadittaessa lähtökohtana on henkilö - proband,
jonka sukutaulua tutkitaan. Yleensä se on joko potilas tai kantaja
tietty ominaisuus, jonka periytymistä on tutkittava. klo
käytä sukutaulutaulukoita laatiessasi ehdotettuja käytäntöjä
G. Yust vuonna 1931 (kuva 6.24). Sukupolvet merkitään roomalaisilla numeroilla, tietyn sukupolven yksilöt on merkitty arabialaisilla numeroilla. Sukututkimusmenetelmän avulla voidaan määrittää tutkitun piirteen perinnöllinen ehdollisuus sekä sen periytymistyyppi (autosomaalinen dominantti, autosomaalinen resessiivinen, X-sidottu dominantti tai resessiivinen, Y-sidottu). Kun analysoidaan sukutauluja useilla perusteilla
niiden periytymisen linkittynyt luonne voidaan paljastaa, jota käytetään kromosomikarttojen laadinnassa. Tämän menetelmän avulla voidaan tutkia mutaatioprosessin intensiteettiä, arvioida alleelin ekspressiivisuutta ja penetranssia. Sitä käytetään laajasti lääketieteellisessä geneettisessä neuvonnassa jälkeläisten ennustamiseen. On kuitenkin huomattava, että sukututkimuksesta tulee paljon monimutkaisempaa, kun perheissä on vähän lapsia.
Sytogeneettinen menetelmä
Sytogeneettinen menetelmä perustuu kromosomien mikroskooppiseen tutkimukseen ihmissoluissa. Sitä on käytetty laajalti ihmisen genetiikan tutkimuksissa vuodesta 1956, jolloin ruotsalaiset tiedemiehet J. Tiyo ja A. Levan uutta menetelmää kromosomien tutkimiseen ehdottaessaan havaitsivat, että ihmisen karyotyypissä on 46 eikä 48 kromosomia.
harkittu aiemmin. Sytogeneettisen menetelmän soveltamisen nykyinen vaihe liittyy
kehitti vuonna 1969 T. Kasperson kromosomien differentiaalisella värjäyksellä, joka laajensi sytogeneettisen analyysin mahdollisuuksia mahdollistaen kromosomien tarkan tunnistamisen niissä olevien värjäytyneiden segmenttien jakautumisen luonteen perusteella, kromosomien lukumäärän tai niiden rakenteen rikkomisen perusteella. Lisäksi tämä menetelmä mahdollistaa mutageneesiprosessien tutkimisen kromosomien ja kromosomien tasolla
karyotyyppi. Sen käyttö lääketieteellisessä geneettisessä neuvonnassa kromosomisairauksien synnytystä edeltävässä diagnosoinnissa mahdollistaa vakavista kehityshäiriöistä kärsivien jälkeläisten ilmaantumisen ehkäisemisen keskeyttämällä raskaus ajoissa.
Sytogeneettisten tutkimusten materiaalina ovat eri kudoksista saadut ihmissolut, perifeerisen veren lymfosyyttejä, luuydinsoluja, fibroblasteja, kasvainsoluja ja alkiokudoksia jne. Kromosomien tutkimuksessa välttämätön edellytys on jakautuvien solujen läsnäolo. Tällaisia soluja on vaikea saada suoraan elimistöstä, joten helposti saatavilla olevaa materiaalia, kuten perifeerisen veren lymfosyyttejä, käytetään useammin.
Normaalisti nämä solut eivät jakautu, mutta niiden viljelmän erityinen käsittely fytohemagglutiniinilla palauttaa ne mitoottiseen kiertoon. Jakautuvien solujen kerääntyminen metafaasivaiheessa, jolloin kromosomit ovat maksimaalisesti kierteistyneet ja selvästi näkyvissä mikroskoopilla, saavutetaan käsittelemällä viljelmää kolkisiinilla tai
kolsemidi, joka tuhoaa jakautumiskaran ja estää kromatidien erottumisen.
Tällaisten solujen viljelmästä valmistettujen sivelysolujen mikroskopia mahdollistaa kromosomien visuaalisen havainnoinnin. Metafaasilevyjen valokuvaaminen ja sitä seuraava valokuvien käsittely karyogrammeilla, joissa kromosomit on järjestetty pareittain ja jaettu ryhmiin, mahdollistavat
määrittää kromosomien kokonaismäärän ja havaita muutokset niiden lukumäärässä ja rakenteessa yksittäisissä pareissa. Käytä pikamenetelmänä, joka havaitsee sukupuolikromosomien lukumäärän muutoksen menetelmä sukupuolikromatiinin määrittämiseksi posken limakalvon jakautumattomissa soluissa. Sukupuolikromatiini tai Barr-kappale muodostuu toisen X-kromosomin naiskehon soluissa. Se näyttää voimakkaan väriseltä palalta, joka sijaitsee lähellä ydinvaipana. Kun X-kromosomien lukumäärä kasvaa organismin karyotyypissä, sen soluihin muodostuu Barr-kappaleita yhtä paljon vähemmän kuin X-kromosomien lukumäärä. klo
X-kromosomien määrän väheneminen (monosomia X), Barr-kappaletta ei ole.
Miesten karyotyypissä Y-kromosomia löytyy enemmän
intensiivinen verrattuna muihin käsittelyn aikana esiintyviin luminesenssikromosomeihin
niiden akrinipriitin ja tutkimuksen ultraviolettivalossa.
Lyhytaikaista tarkkailua varten solut asetetaan yksinkertaisesti nestemäiseen väliaineeseen lasilevylle; jos tarvitset solujen pitkäaikaista seurantaa, käytetään erityisiä kameroita. Nämä ovat joko litteitä pulloja, joissa on ohuet lasit peitetty reikiä, tai kokoontaitettavia litteitä kammioita.
Biokemiallinen menetelmä
Toisin kuin sytogeneettinen menetelmä, jonka avulla voit tutkia kromosomien ja karyotyypin rakennetta normissa ja diagnosoida perinnölliset sairaudet, jotka liittyvät niiden lukumäärän ja organisaation muutokseen, geenimutaatioiden aiheuttamat perinnölliset sairaudet sekä monimuotoisuus
normaaleja primaarisia geenituotteita tutkitaan biokemiallisin menetelmin. Ensimmäistä kertaa näitä menetelmiä alettiin käyttää geenisairauksien diagnosoinnissa 1900-luvun alussa. Viimeisten 30 vuoden aikana niitä on käytetty laajasti uusien mutanttialleelimuotojen etsimisessä. Niiden avulla on kuvattu yli 1000 synnynnäistä metabolista sairautta. Monilla heistä tunnistettiin vika ensisijaisessa geenituotteessa. Yleisimpiä tällaisista sairauksista ovat sairaudet, jotka liittyvät viallisiin entsyymeihin, rakenteellisiin, kuljetus- tai muihin sairauksiin
Rakenteellisten ja kiertävien proteiinien viat paljastetaan tutkimalla niiden rakennetta. Siis 60-luvulla. 20. vuosisata analyysi valmistui (3-globiinin hemoglobiiniketju, joka koostuu 146 aminohappotähteestä. Ihmisillä löydettiin suuri valikoima hemoglobiineja, jotka liittyvät sen peptidiketjujen rakenteen muutokseen, joka usein on syynä sairauksien kehittymiseen Entsyymivauriot määritetään määrittämällä tuotteiden pitoisuus veressä ja virtsan aineenvaihdunnassa, jotka johtuvat tämän toiminnasta
orava. Lopputuotteen puute, johon liittyy heikentyneen aineenvaihdunnan väli- ja sivutuotteiden kertymistä, viittaa entsyymin puutteeseen tai sen puutteeseen elimistössä Perinnöllisten aineenvaihduntahäiriöiden biokemiallinen diagnoosi suoritetaan kahdessa vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa valitaan oletetut sairaustapaukset, toisessa vaiheessa taudin diagnoosi täsmennetään tarkemmilla ja monimutkaisemmilla menetelmillä. Biokemiallisten tutkimusten käyttö sairauksien diagnosoinnissa synnytystä edeltävänä aikana tai heti syntymän jälkeen mahdollistaa patologian havaitsemisen ajoissa ja erityisten lääketieteellisten toimenpiteiden käynnistämisen, kuten fenyyliketonurian tapauksessa. Muiden kuin kvalitatiivisten aineenvaihdunnan väli-, sivu- ja lopputuotteiden pitoisuuden määrittäminen verestä, virtsasta tai lapsivedestä
Reaktioissa tiettyjen aineiden tiettyjen reagenssien kanssa käytetään kromatografisia menetelmiä aminohappojen ja muiden yhdisteiden tutkimiseen.
Menetelmät DNA:n tutkimiseen geenitutkimuksessa
Kuten edellä on osoitettu, geenien primaarituotteiden rikkomukset havaitaan biokemiallisilla menetelmillä. Vastaavan vaurion paikannus itse perinnöllisaineessa voidaan paljastaa molekyyligenetiikan menetelmillä. Menetelmän kehittäminen käänteinen transkriptio Tiettyjen proteiinien mRNA-molekyyleissä oleva DNA, jonka jälkeen nämä DNA:t lisääntyivät, johti ilmaantumiseen DNA-koettimet ihmisen nukleotidisekvenssien erilaisille mutaatioille. Tällaisten DNA-koettimien käyttö hybridisaatioon potilaan solujen DNA:n kanssa mahdollistaa vastaavien muutosten havaitsemisen potilaan perinnöllisissä aineissa, ts. diagnosoida tietyntyyppiset geenimutaatiot (geenidiagnostiikka). Tärkeitä saavutuksia molekyyligenetiikan alalla viime vuosikymmeninä on ollut työ jaksotus - DNA:n nukleotidisekvenssin määrittäminen. Tämän teki mahdolliseksi löytö 1960-luvulla. 20. vuosisata entsyymit - rajoittaa, eristetty bakteerisoluista, jotka leikkaavat DNA-molekyylin fragmenteiksi tiukasti määritellyissä paikoissa. In vivo
Restriktioentsyymit suojaavat solua tunkeutumasta sen geneettiseen laitteistoon ja vieraan DNA:n lisääntymiseltä siinä. Näiden entsyymien käyttö kokeessa mahdollistaa lyhyiden DNA-fragmenttien saamisen, joissa nukleotidisekvenssi voidaan määrittää suhteellisen helposti. Molekyyligenetiikan ja geenitekniikan menetelmät mahdollistavat paitsi useiden geenimutaatioiden diagnosoinnin ja nukleotidin määrittämisen
yksittäisten ihmisen geenien sekvenssiä, mutta myös monistaa (kloonaa) niitä ja saada suuria määriä proteiineja - vastaavien geenien tuotteita. Yksittäisten DNA-fragmenttien kloonaus suoritetaan sisällyttämällä ne bakteeriplasmideihin, jotka itsenäisesti lisääntyessään solussa tarjoavat suuren määrän kopioita vastaavista ihmisen DNA-fragmenteista. Yhdistelmä-DNA:n myöhempi ekspressio bakteereissa tuottaa vastaavan kloonatun ihmisen geenin proteiinituotteen. Siten geenitekniikan menetelmien avulla tuli mahdolliseksi saada tiettyjä ihmisen geeneihin perustuvia primäärisiä geenituotteita (insuliinia).
kaksoismenetelmä
Tämä menetelmä koostuu piirteiden periytymismallien tutkimisesta identtisten ja kaksitsygoottisten kaksosten pareissa. Galton ehdotti alun perin vuonna 1875 perinnöllisyyden ja ympäristön roolin arvioimiseksi ihmisen henkisten ominaisuuksien kehityksessä. Tämä menetelmä on tällä hetkellä laajalti käytössä tutkimuksessa
ihmisten perinnöllisyys ja vaihtelevuus, jotta voidaan määrittää perinnöllisyyden ja ympäristön suhteellinen rooli erilaisten normaalien ja patologisten merkkien muodostumisessa. Sen avulla voit tunnistaa piirteen perinnöllisen luonteen, määrittää alleelin penetranssin, arvioida toiminnan tehokkuutta
joidenkin ulkoisten tekijöiden keho (huumeet, koulutus, koulutus).
Menetelmän ydin on vertailla ominaisuuden ilmenemistä eri kaksosryhmissä ottaen huomioon niiden genotyyppien samankaltaisuus tai ero. yksitsygoottiset kaksoset, yhdestä hedelmöitetystä munasolusta kehittyvät ovat geneettisesti identtisiä, koska niillä on 100 % yhteisistä geeneistä. Siksi monotsygoottisten kaksosten joukossa on
korkea prosentti yhteensopivia pareja, jossa ominaisuus kehittyy molemmissa kaksosissa. Postembryonaalisen ajanjakson eri olosuhteissa kasvatettujen monotsygoottisten kaksosten vertailu mahdollistaa merkkien tunnistamisen
jonka muodostumisessa olennainen rooli on ympäristötekijöillä. Näiden merkkien mukaan kaksosten välillä on ristiriita, nuo. eroja. Päinvastoin, samankaltaisuuden säilyminen kaksosten välillä, huolimatta niiden olemassaolon olosuhteiden eroista, osoittaa piirteen perinnöllisyyttä.
Tämän ominaisuuden parillisen konkordanssin vertailu geneettisesti identtisissä monotsygoottisissa ja kaksitsygoottisissa kaksosissa, joilla on keskimäärin noin 50 % yhteisistä geeneistä, mahdollistaa objektiivisemmin arvioiden genotyypin roolin ominaisuuden muodostumisessa. Korkea konkordanssi monotsygoottisten kaksosten parissa ja merkittävästi pienempi konkordanssi kaksitsygoottisten kaksosten parissa osoittavat näiden parien perinnöllisten erojen tärkeyden ominaisuuden määrittämisessä. Vastaavuusindeksin samankaltaisuus mono- ja
dizygoottiset kaksoset viittaavat geneettisten erojen merkityksettömään rooliin ja ympäristön määräävään rooliin merkin muodostumisessa tai taudin kehittymisessä. Merkittävästi erilaiset, mutta melko alhaiset yhteensopivuusasteet molemmissa kaksosryhmissä antavat mahdollisuuden arvioida perinnöllistä taipumusta ympäristötekijöiden vaikutuksesta kehittyvän ominaisuuden muodostumiseen.
Kaksosten monotsygoottisuuden tunnistamiseen käytetään useita menetelmiä. 1. Monioireinen menetelmä kaksosten vertaamiseen monien morfologisten ominaisuuksien perusteella (silmien pigmentti, hiukset, iho, hiusten muoto ja pään ja vartalon hiusrajan piirteet, korvien, nenän, huulten, kynsien, vartalon muoto, sormen kuviot). 2. Kaksosten immunologiseen identiteettiin perustuvat menetelmät erytrosyyttiantigeenien (ABO, MN, Rhesus-järjestelmät) ja seerumiproteiinien (y-globuliini) suhteen. 3. Luotettavimman kriteerin monotsygoottisuudelle tarjoaa
elinsiirtotesti kaksoissiirteellä. (EI KÄYTETTY)
Väestötilastollinen menetelmä
Väestötilastollisen menetelmän avulla perinnöllisiä piirteitä tutkitaan suurissa väestöryhmissä, yhdessä tai useammassa sukupolvessa. Olennainen seikka tätä menetelmää käytettäessä on saatujen tietojen tilastollinen käsittely. Tätä menetelmää voidaan käyttää taajuuden laskemiseen
geenin eri alleelien ja näiden alleelien eri genotyyppien esiintyminen populaatiossa erilaisten perinnöllisten ominaisuuksien, mukaan lukien sairaudet, jakautumisen selvittämiseksi. Sen avulla voit tutkia mutaatioprosessia, perinnöllisyyden ja ympäristön roolia fenotyyppisen polymorfismin muodostumisessa
henkilö normaalien merkkien mukaan sekä sairauksien esiintyessä, erityisesti perinnöllisellä alttiudella. Tällä menetelmällä selvitetään myös geneettisten tekijöiden merkitystä antropogeneesissä, erityisesti rodun muodostumisessa. perusta populaation geneettisen rakenteen selvittämiselle on lakiHardy-Weinbergin geneettinen tasapaino . Se heijastaa mallia, mukaan
joka tietyissä olosuhteissa geenialleelien ja genotyyppien suhde populaation geenipoolissa pysyy muuttumattomana useissa tämän populaation sukupolvissa. Tämän lain perusteella on tietoa esiintymistiheydestä.
Resessiivisen fenotyypin populaatiossa, jolla on homotsygoottinen genotyyppi (aa), on mahdollista laskea määritellyn alleelin (a) esiintymistiheys tietyn sukupolven geenipoolissa. Hardy-Weinbergin lain matemaattinen lauseke on kaava ( R A . + q a)^2, missä R Ja q- vastaavan geenin alleelien A ja a esiintymistiheys. Tämän kaavan paljastaminen mahdollistaa esiintymistiheyden laskemisen
ihmiset, joilla on erilaisia genotyyppejä ja ennen kaikkea heterotsygootit - latentin kantajat
resessiivinen alleeli: s^2AA + 2pq aa + q^2aa.
Mallinnusmenetelmä.
Menetelmä geneettisten mallien tutkimiseen biologisilla ja matemaattisilla malleilla, organismilla tai populaatioilla.
Biologinen mallinnus- Vavilovin homologisen perinnöllisyyssarjan lain perusta. Se perustuu siihen, että geneettisesti läheisillä suvuilla ja lajeilla on samanlainen perinnöllinen vaihtelusarja niin tarkasti, että yhden suvun tai lajin muutosten tunteminen voidaan ennustaa esiintymisen perusteella muissa suvuissa ja lajeissa.
Menetelmä perustuu mallien luomiseen ihmisen perinnöllisistä poikkeavuuksista (eläinten mutanttilinjat), joiden tavoitteena on tutkia perinnöllisten sairauksien etiologiaa ja patogeneesiä. Sekä hoitojen kehittäminen - esimerkkejä biologisista malleista - hemofilia koirilla, huulihalkio jyrsijöillä, diabetes hamstereilla, alkoholismi rotilla. Kuurous kissoilla
Matemaattinen mallinnus - populaatioiden matemaattisten mallien luominen, jotta voidaan laskea: geenien ja genotyyppien esiintymistiheydet erilaisissa vuorovaikutuksissa ja ympäristön muutoksissa, linkitetyn periytymisen vaikutukset monien linkitettyjen geenien analysoinnissa, perinnöllisyyden ja ympäristön rooli geenin kehittymisessä. ominaisuus, riski saada sairas lapsi
