Лекция №5. Стоматологический факультет



Скачать 80.59 Kb.
Дата16.02.2017
Размер80.59 Kb.
Просмотров93
Скачиваний0
ТипЛекция

Лекция №5. Стоматологический факультет.

Молекулярно-генетические основы изменчивости на примере стоматологических признаков человека. Эпигенетика.

Определение изменчивости

Свойство живых систем приобретать изменения и существовать в различных вариантах называется изменчивостью.



Проявляется на всех уровнях ор-ганизации жизни

Изменчивость проявляется на разных уровнях организации жизни: на клеточном, организменном, популяционно-видовом. Изменчивость наряду с наследственностью является ведущим фактором эволюции.


Классификация изменчивости

  1. Ненаследственная – фенотипическая изменчивость подразделяется на модификационную и онтогенетическую.

  2. Наследственная - генотипическая: комбинативная и мутационная.




Роль генотипа и среды в форми-ровании фено-типа. Модифи-кации.

Проявление признаков, заложенных в генотипе особи, в значительной степени зависит от среды, которая может способствовать или препятствовать фенотипическому проявлению гена, усиливать или ослаблять степень такого проявления: генотипическая среда, внутренние факторы организма (среда 1-го порядка) и факторы среды обитания организма (среда 2-го порядка).

Фенотипические изменения, возникающие на основе одного и того же генотипа в разных условиях среды, называют модификациями. Пределы модификационной изменчивости признака называются нормой реакции. Норма реакции наследуется.




Экспрессивность и пенетрантность

Фенотипическое проявление генетической информации характеризуется показателями пенетрантности и экспрессивности. Пенетрантность отражает частоту фенотипического проявления признака.

Экспрессивность характеризует степень выраженности признака. Варьирующая экспрессивность проявляется различной тяжестью клинических симптомов заболевания. У части больных, принадлежащих одной семье, могут наблюдаться как стертые так и смертельные формы заболевания.




Онтогенетическая изменчивость

Онтогенетическая изменчивость – формирование индивидуальных фенотипических особенностей организма на разных этапах онтогенеза. Причина репрессия и дерепрессия генов в процессе онтогенеза согласно схеме развития организма данного вида.


Генотипическая комбинативная изменчивость как отражение внутривидового разнообразия

Эта изменчивость связана с образованием новых сочетаний генов в генотипе, без изменения структуры генетического материала.

Механизмы комбинативной изменчивости:



  1. Рекомбинация генов при кроссинговере в профазе первого мейотического деления.

  2. Независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазе первого мейотичечского деления.

  3. Независимое расхождение хроматид в анафазе второго мейотического деления;

  4. Случайное сочетания гамет при оплодотворении.

  5. Случайный подбор родительских пар.

Биологическое значение комбинативной изменчивости.

  • Повышает генетический полиморфизм популяции.

  • Повышает устойчивость и приспосабливаемость популяции к меняющимся условиям среды.

  • Создаёт благоприятные условия для распространения полезных мутаций.

  • Снижает вероятность генетического вырождения популяции вследствие необратимого накопления вредных мутаций.

  • Эволюционное значение – удачные комбинации генов поддерживаются естественными отбором, что может привести к образованию нового вида.




Мутационная изменчивость. Классификация мутаций.

Мутационная изменчивость - это изменчивость, при которой происходят скачкообразные, прерывистые изменения наследственного признака – мутации.

По типу клеток, в которых
возникают мутации, различают генеративные и соматические мутации, соответственно.

Мутации в зависимости от уровня структурно-функциональной организации генетического аппарата бывают: генные, хромосомные и геномные.

Генные мутации – это изменения химической структуры генов, воспроизводимые в последующих циклах репликации и проявляющиеся в виде изменения вариантов признаков. Выделяют 3 группы генных мутаций:

а) Замена пары нуклеотидов в гене. Замены нуклеотидов, которые приводят к заменам аминокислот в белке, называют миссенс-мутациями. Замены нуклеотидов в гене, превращающие кодирующий триплет в молчащий, называются нонсенс-мутациями. Мутация, превращающая стоп-кодон в смысловой кодон, называется антитерминирующей мутацией.

б) Делеция – потеря одного или нескольких пар нуклеотидов в гене;

в) Дупликация – вставка одной или нескольких пар нуклеотидов в ген.

г) Инверсия – изменение последовательности нуклеотидов в гене.

К генным мутациям относится также прогрессивный рост (экспансия) тринуклеотидных тандемных повторов. Эти мутации проявляются фенотипически, только тогда, когда количество повторов превысит критическое значение. Поэтому эти мутации называют динамическими.

Генные мутации могут возникать как в транслируемых (информативных), так и в нетранслируемых (неинформативных) частях ядерных генов, а также в митохондриальной ДНК.

По типу наследования различают доминантные и рецессивные генные мутации.



Хромосомные мутации связаны с изменением структуры хромосом. Различают делеции, дупликации, инверсии. Инверсии бывают: парацентрические и перицентрические. Транспозиция – изменение места положения фрагмента в одной хромосоме. Транслокация – участок одной хромосомы отрывается от неё и прикрепляется к другой хромосоме. Робертсоновнская транслокация – соединение двух негомологичных хромосом в области их центромер или разделение одной хромосомы на две по первичной перетяжке.

Хромосомные мутации в клетках предшественниках гамет приводят к нарушению конъюгации гомологичных хромосом и их нерасхождению в дочерние клетки при мейозе.



Геномные мутации – изменение количества хромосом в кариотипе: гаплоидия, полиплоидия, анэуплоидия (моносомии, трисомия).

Мутации в зависимости от их влияния на жизнедеятельность организма подразделяют на вредные (летальные и полулетальные), нейтральные и полезные.




Эволюционное значение мута-ций

Формирование резерва наследственной изменчивости, увеличение генетического разнообразия и гетерогенности популяций, что повышает её приспособительные возможности, материал для образования новых видов.


Медицинское значение мута-ций

Мутации в соматических клетках могут вызвать их злокачественное перерождение или привести к преждевременному старению организма. Генеративные мутации являются причиной рождения потомства с наследственной патологией. К этой группе заболеваний относятся генные и хромосомные болезни.


Мутагенные факторы и меха-низм их дейст-вия.

По происхождению мутации бывают спонтанные и индуцированные. Спонтанный мутагенез может быть связан с действием мобильных генетические элементов, активных форм кислорода, естественного фонового уровня радиации, с ошибками ферментов репликации и репарации ДНК.

Индуцированный мутагенез связан с действием физических, химических и биологических мутагенов.

Физические мутагены разрывают ДНК и хромосомы, повышают частоту мутаций в локусах, содержащих короткие тандемные повторы, стимулируют образование пиримидиновых димеров, что способно блокировать репликацию и транскрипцию этих участков ДНК.

Химические мутагены могут вызывать разрывы ДНК, подавление репликации и репарации ДНК, образование генных мутаций по типу замены или вставки пары нуклеотидов. Многие химические мутагены нарушают мейоз, что приводит к нерасхождению хромосом.

Многие химические и физические мутагены оказывают концерогенное воздействие и являются тератогенами – индуцируют врождённые пороки развития.

Биологическими мутагенами вызывают вызывают генные и хромосомные мутации.




Способность ге-нов к мутациям

Способность генов к мутациям называется мутабельностью. Она различна у разных генов. Гены, которые влияют на способность к мутациям других генов, называются мутаторами.


Антимутагенные механизмы

  1. Диплоидность.

  2. Избыточность генетического кода.

  3. Копирование многих генов.

  4. Точная репликация ДНК.

  5. Репарация ДНК.

  6. Точное распределение наследственной информации при митозе и мейозе.

  7. Системы детоксикации, нейтрализующие химические вещества с мутагенным эффектом.

  8. Задержка деления клетки в ответ на повреждение ДНК.

  9. Направление клетки к апоптозу.

  10. Иммунитет.



Эпигенетика

Эпигенетика - это раздел молекулярной биологии, изучающий наследуемые механизмы изменения экспрессии генов и фенотипа клетки без изменения нуклеотидных последовательностей ДНК.

Эпигенетические механизмы изменения экспрессии генов могут осуществляться в ядре и в цитоплазме. К ним относятся:

1) Метилирование ДНК приводит к инактивации генов. С метилированием и выключением отдельных генов, хромосом, геномов связывают геномный импринтинг – геномную память. Заболевания, связанные с «выключением» только одного аллеля – моноаллельная экспрессия генов, называются болезнями импринтинга.

2) Ацетилирование гистонов – приводит к декомпактизации хроматина и активации генов.

3) Деацетилирование гистонов – приводит к компактизации хроматина и к подавлению экспрессии генов.

4) Ремоделирование хроматина – его компактизация (спирализация) и декомпактизация (деспирализация). При компактизации (спирализации) хроматина гены инактивируются.

5) РНК-интерференция – подавляется процесссинг про-иРНК с помощью малых ядерных РНК.

6) Инактивация одной из Х-хромосом у зародышей женского пола в раннем эмбриогенезе (21 день).

7)Эффект положения генов – изменение фенотипического проявления гена в зависимости от его генного окружения.

8) Парамутации – влияние одного аллельного гена на другой, при этом продукт аллеля, подвергнутого влиянию напоминает продукт мутантного аллеля.

9) Трансфекция – способность энхансера, расположенного в одной хромосоме активировать промотор мутантного гена, расположенного в другом участке хромосомы или в другой хромосоме.

10) Сайленсинг – выключение экспрессии гена путём гетерохроматизации хроматина.






Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал