Genetický kód obsahuje. Jednoznačnosť genetického kódu sa prejavuje v tom, že

Prednáška 5 Genetický kód

Definícia pojmu

Genetický kód je systém na zaznamenávanie informácií o sekvencii aminokyselín v proteínoch pomocou sekvencie nukleotidov v DNA.

Keďže DNA nie je priamo zapojená do syntézy bielkovín, kód je napísaný v jazyku RNA. RNA obsahuje uracil namiesto tymínu.

Vlastnosti genetického kódu

1. Trojpočetnosť

Každá aminokyselina je kódovaná sekvenciou 3 nukleotidov.

Definícia: Triplet alebo kodón je sekvencia troch nukleotidov, ktorá kóduje jednu aminokyselinu.

Kód nemôže byť monopletný, pretože 4 (počet rôznych nukleotidov v DNA) je menší ako 20. Kód nemôže byť zdvojený, pretože 16 (počet kombinácií a permutácií 4 nukleotidov po 2) je menší ako 20. Kód môže byť trojitý, pretože 64 (počet kombinácií a permutácií od 4 do 3) je väčší ako 20.

2. Degenerácia.

Všetky aminokyseliny, s výnimkou metionínu a tryptofánu, sú kódované viac ako jedným tripletom:

2 AK na 1 triplet = 2.

9 AK x 2 triplety = 18.

1 AK 3 triplety = 3.

5 AK x 4 triplety = 20.

3 AK x 6 tripletov = 18.

Celkom 61 tripletových kódov pre 20 aminokyselín.

3. Prítomnosť intergénových interpunkčných znamienok.

Definícia:

Gene je segment DNA, ktorý kóduje jeden polypeptidový reťazec alebo jednu molekulu tPHK, rRNA alebosPHK.

GénytPHK, rPHK, sPHKproteíny nekódujú.

Na konci každého génu kódujúceho polypeptid je aspoň jeden z 3 tripletov kódujúcich stop kodóny RNA alebo stop signály. V mRNA vyzerajú takto: UAA, UAG, UGA . Ukončia (ukončia) vysielanie.

Obvykle sa kodón vzťahuje aj na interpunkčné znamienka AUG - prvý po vedúcej sekvencii. (Pozri prednášku 8) Plní funkciu veľkého písmena. V tejto polohe kóduje formylmetionín (v prokaryotoch).

4. Jedinečnosť.

Každý triplet kóduje iba jednu aminokyselinu alebo je terminátorom translácie.

Výnimkou je kodón AUG . U prokaryotov na prvej pozícii (veľké písmeno) kóduje formylmetionín a na akejkoľvek inej pozícii kóduje metionín.

5. Kompaktnosť alebo absencia intragénnych interpunkčných znamienok.
V géne je každý nukleotid súčasťou významného kodónu.

V roku 1961 Seymour Benzer a Francis Crick experimentálne dokázali, že kód je trojitý a kompaktný.

Podstata experimentu: „+“ mutácia – vloženie jedného nukleotidu. "-" mutácia - strata jedného nukleotidu. Jediná "+" alebo "-" mutácia na začiatku génu poškodí celý gén. Dvojitá mutácia „+“ alebo „-“ tiež kazí celý gén.

Trojitá „+“ alebo „-“ mutácia na začiatku génu pokazí len jeho časť. Štvornásobná „+“ alebo „-“ mutácia opäť pokazí celý gén.

Experiment to dokazuje kód je triplet a vnútri génu nie sú žiadne interpunkčné znamienka. Experiment sa uskutočnil na dvoch susedných fágových génoch a okrem toho ukázal, prítomnosť interpunkčných znamienok medzi génmi.

6. Všestrannosť.

Genetický kód je rovnaký pre všetky tvory žijúce na Zemi.

V roku 1979 otvoril Burrell ideálneľudský mitochondriálny kód.

Definícia:

„Ideálny“ je genetický kód, v ktorom je splnené pravidlo degenerácie kvázidubletového kódu: Ak sa prvé dva nukleotidy v dvoch tripletoch zhodujú a tretie nukleotidy patria do rovnakej triedy (oba sú puríny alebo obidva sú pyrimidíny) potom tieto triplety kódujú rovnakú aminokyselinu.

Vo generickom kóde existujú dve výnimky z tohto pravidla. Obe odchýlky od ideálneho kódu v univerzále sa týkajú základných bodov: začiatku a konca syntézy bielkovín:

- jednotný systém zaznamenávania dedičnej informácie v molekulách nukleových kyselín vo forme sekvencie nukleotidov. Genetický kód je založený na použití abecedy pozostávajúcej iba zo štyroch nukleotidových písmen, ktoré sa líšia v dusíkatých bázach: A, T, G, C.

Hlavné vlastnosti genetického kódu sú nasledovné:

1. Genetický kód je triplet. Triplet (kodón) je sekvencia troch nukleotidov, ktorá kóduje jednu aminokyselinu. Keďže proteíny obsahujú 20 aminokyselín, je zrejmé, že každá z nich nemôže byť kódovaná jedným nukleotidom (keďže v DNA sú len štyri typy nukleotidov, v tomto prípade zostáva nekódovaných 16 aminokyselín). Dva nukleotidy na kódovanie aminokyselín tiež nestačia, pretože v tomto prípade je možné zakódovať iba 16 aminokyselín. To znamená, že najmenší počet nukleotidov kódujúcich jednu aminokyselinu sú tri. (V tomto prípade je počet možných nukleotidových tripletov 4 3 = 64).

2. Redundancia (degenerácia) kódu je dôsledkom jeho tripletovej povahy a znamená, že jedna aminokyselina môže byť kódovaná niekoľkými tripletmi (keďže existuje 20 aminokyselín a 64 tripletov). Výnimkou sú metionín a tryptofán, ktoré sú kódované len jedným tripletom. Okrem toho niektoré trojčatá vykonávajú špecifické funkcie. Takže v molekule mRNA sú tri z nich - UAA, UAG, UGA - ukončovacie kodóny, t.j. stop signály, ktoré zastavujú syntézu polypeptidového reťazca. Triplet zodpovedajúci metionínu (AUG), stojaci na začiatku reťazca DNA, nekóduje aminokyselinu, ale plní funkciu iniciačného (vzrušujúceho) čítania.

3. Súčasne s redundanciou má kód vlastnosť jednoznačnosti, čo znamená, že každý kodón zodpovedá len jednej konkrétnej aminokyseline.

4. Kód je kolineárny, t.j. Sekvencia nukleotidov v géne sa presne zhoduje so sekvenciou aminokyselín v proteíne.

5. Genetický kód sa neprekrýva a je kompaktný, to znamená, že neobsahuje „interpunkčné znamienka“. To znamená, že proces čítania nepripúšťa možnosť prekrývania stĺpcov (tripletov) a počínajúc od určitého kodónu ide čítanie nepretržite trojnásobne po triplete až po stop signály (terminačné kodóny). Napríklad v mRNA bude nasledujúca sekvencia dusíkatých báz AUGGUGCUUAAAUGUG čítaná iba v trojiciach, ako je táto: AUG, GUG, CUU, AAU, GUG, a nie AUG, UGG, GGU, GUG atď. alebo AUG, GGU, UGC , CUU atď. alebo iným spôsobom (napríklad kodón AUG, interpunkčné znamienko G, kodón UHC, interpunkčné znamienko U atď.).

6. Genetický kód je univerzálny, to znamená, že jadrové gény všetkých organizmov kódujú informácie o bielkovinách rovnakým spôsobom, bez ohľadu na úroveň organizácie a systematické postavenie týchto organizmov.

Genetický kód, ktorý sa tiež nazýva aminokyselinový kód, je systém na zaznamenávanie informácií o sekvencii aminokyselín v proteíne pomocou sekvencie nukleotidových zvyškov v DNA, ktoré obsahujú jednu zo 4 dusíkatých báz: adenín (A), guanín (G), cytozín (C) a tymín (T). Keďže však dvojvláknová špirála DNA nie je priamo zapojená do syntézy proteínu, ktorý je kódovaný jedným z týchto vlákien (t. j. RNA), kód je napísaný v jazyku RNA, v ktorom je uracil (U) je zahrnutá namiesto tymínu. Z rovnakého dôvodu je zvykom hovoriť, že kód je sekvencia nukleotidov, nie párov báz.

Genetický kód predstavujú určité kódové slová – kodóny.

Prvé kódové slovo rozlúštili Nirenberg a Mattei v roku 1961. Získali extrakt z E. coli obsahujúci ribozómy a ďalšie faktory potrebné na syntézu bielkovín. Výsledkom bol bezbunkový systém na syntézu proteínov, ktorý dokázal zostaviť proteín z aminokyselín, ak bola do média pridaná potrebná mRNA. Pridaním syntetickej RNA, pozostávajúcej len z uracilov, do média zistili, že vznikol proteín pozostávajúci len z fenylalanínu (polyfenylalanínu). Tak sa zistilo, že triplet UUU nukleotidov (kodón) zodpovedá fenylalanínu. Počas nasledujúcich 5-6 rokov boli určené všetky kodóny genetického kódu.

Genetický kód je druh slovníka, ktorý prekladá text napísaný štyrmi nukleotidmi na proteínový text napísaný s 20 aminokyselinami. Zvyšok aminokyselín nachádzajúcich sa v proteíne sú modifikácie jednej z 20 aminokyselín.

Vlastnosti genetického kódu

Genetický kód má nasledujúce vlastnosti.

1. Trojnásobnosť Každá aminokyselina zodpovedá trojici nukleotidov. Je ľahké vypočítať, že existuje 4 3 = 64 kodónov. Z nich je 61 sémantických a 3 bezvýznamové (koncové, stop kodóny).
2. Kontinuita(medzi nukleotidmi nie sú žiadne deliace znaky) - absencia intragénnych interpunkčných znamienok;

   V géne je každý nukleotid súčasťou významného kodónu. V roku 1961 Seymour Benzer a Francis Crick experimentálne dokázali tripletový kód a jeho kontinuitu (kompaktnosť) [šou]

   

   Podstata experimentu: „+“ mutácia – vloženie jedného nukleotidu. "-" mutácia - strata jedného nukleotidu.

   Jednoduchá mutácia ("+" alebo "-") na začiatku génu alebo dvojitá mutácia ("+" alebo "-") pokazí celý gén.

   Trojitá mutácia ("+" alebo "-") na začiatku génu pokazí iba časť génu.

   Štvornásobná „+“ alebo „-“ mutácia opäť pokazí celý gén.

   Experiment sa uskutočnil na dvoch susedných fágových génoch a ukázal to

   1. kód je triplet a vnútri génu nie sú žiadne interpunkčné znamienka
   2. medzi génmi sú interpunkčné znamienka
3. Prítomnosť intergénových interpunkčných znamienok- prítomnosť medzi tripletmi iniciačných kodónov (začínajú biosyntézu bielkovín), kodóny - terminátory (označujú koniec biosyntézy bielkovín);

   Kodón AUG zvyčajne patrí tiež medzi interpunkčné znamienka - prvé po vedúcej sekvencii. Plní funkciu veľkého písmena. V tejto polohe kóduje formylmetionín (v prokaryotoch).

   Na konci každého génu kódujúceho polypeptid je aspoň jeden z 3 terminačných kodónov alebo stop signálov: UAA, UAG, UGA. Ukončia vysielanie.

4. Kolinearita- zhoda lineárnej sekvencie kodónov mRNA a aminokyselín v proteíne.
5. Špecifickosť- každá aminokyselina zodpovedá len určitým kodónom, ktoré nemožno použiť pre inú aminokyselinu.
6. Jednosmerný- kodóny sa čítajú v jednom smere - od prvého nukleotidu k ďalšiemu
7. Degenerácia alebo nadbytočnosť, - jedna aminokyselina môže byť kódovaná niekoľkými tripletmi (aminokyseliny - 20, možných tripletov - 64, 61 z nich je sémantických, t.j. v priemere každá aminokyselina zodpovedá asi 3 kodónom); výnimkou je metionín (Met) a tryptofán (Trp).

   Dôvodom degenerácie kódu je, že hlavnú sémantickú záťaž nesú prvé dva nukleotidy v triplete a tretí nie je taký dôležitý. Odtiaľ pravidlo degenerácie kódu : ak dva kodóny majú dva identické prvé nukleotidy a ich tretie nukleotidy patria do rovnakej triedy (purín alebo pyrimidín), potom kódujú rovnakú aminokyselinu.

   Z tohto ideálneho pravidla však existujú dve výnimky. Ide o kodón AUA, ktorý by nemal zodpovedať izoleucínu, ale metionínu, a kodón UGA, ktorý je terminátorom, pričom by mal zodpovedať tryptofánu. Degenerácia kódu má samozrejme adaptačnú hodnotu.

8. Všestrannosť- všetky vlastnosti genetického kódu uvedené vyššie sú charakteristické pre všetky živé organizmy.

   kodón	Univerzálny kód	Mitochondriálne kódy
   		Stavovce	Bezstavovce	Kvasnice	Rastliny
   UGA	STOP	trp	trp	trp	STOP
   AUA	ile	Met	Met	Met	ile
   CUA	Leu	Leu	Leu	Thr	Leu
   AGA	Arg	STOP	Ser	Arg	Arg
   AGG	Arg	STOP	Ser	Arg	Arg

   V poslednej dobe sa princíp univerzálnosti kódu otriasol v súvislosti s objavom ideálneho kódu ľudských mitochondrií, v ktorom sa napĺňa pravidlo degenerácie kódu, Berell v roku 1979. V mitochondriálnom kóde kodón UGA zodpovedá tryptofánu a AUA metionínu, ako to vyžaduje pravidlo degenerácie kódu.

   Možno, že na začiatku evolúcie mali všetky najjednoduchšie organizmy rovnaký kód ako mitochondrie a potom prešiel miernymi odchýlkami.

9. neprekrývajúce sa- každý z tripletov genetického textu je na sebe nezávislý, jeden nukleotid je súčasťou len jedného tripletu; Na obr. ukazuje rozdiel medzi prekrývajúcim sa a neprekrývajúcim sa kódom.

   V roku 1976 φX174 fágová DNA bola sekvenovaná. Má jednovláknovú kruhovú DNA s 5375 nukleotidmi. Bolo známe, že fág kóduje 9 proteínov. Pre 6 z nich boli identifikované gény umiestnené jeden po druhom.

   Ukázalo sa, že dochádza k prekrývaniu. Gén E je úplne v géne D. Jeho štartovací kodón sa objavuje ako výsledok posunu o jeden nukleotid v čítaní. Gén J začína tam, kde končí gén D. Štartovací kodón génu J sa prekrýva so stop kodónom génu D dvojnukleotidovým posunom. Návrh sa nazýva "posun čítacieho rámca" počtom nukleotidov, ktorý nie je násobkom troch. K dnešnému dňu sa prekrývanie ukázalo len pre niekoľko fágov.

10. Imunita proti hluku- pomer počtu konzervatívnych substitúcií k počtu radikálových substitúcií.

    Mutácie nukleotidových substitúcií, ktoré nevedú k zmene triedy kódovanej aminokyseliny, sa nazývajú konzervatívne. Mutácie nukleotidových substitúcií, ktoré vedú k zmene triedy kódovanej aminokyseliny, sa nazývajú radikál.

    Keďže tá istá aminokyselina môže byť kódovaná rôznymi tripletmi, niektoré substitúcie v tripletoch nevedú k zmene v kódovanej aminokyseline (napríklad UUU -> UUC zanecháva fenylalanín). Niektoré substitúcie menia aminokyselinu na inú z rovnakej triedy (nepolárne, polárne, zásadité, kyslé), iné substitúcie tiež menia triedu aminokyseliny.

    V každom triplete sa môže uskutočniť 9 jednotlivých substitúcií, t.j. môžete si vybrať, ktorú z pozícií chcete zmeniť - tromi spôsobmi (1. alebo 2. alebo 3.), pričom zvolené písmeno (nukleotid) je možné zmeniť na 4-1 = 3 ďalšie písmená (nukleotidy). Celkový počet možných substitúcií nukleotidov je 61 x 9 = 549.

    Priamym počítaním v tabuľke genetického kódu možno overiť, že z týchto: 23 nukleotidových substitúcií vedie k objaveniu sa kodónov - terminátorov translácie. 134 substitúcií nemení kódovanú aminokyselinu. 230 substitúcií nemení triedu kódovanej aminokyseliny. 162 substitúcií vedie k zmene v triede aminokyselín, t.j. sú radikálne. Zo 183 substitúcií 3. nukleotidu vedie 7 k objaveniu sa terminátorov translácie a 176 je konzervatívnych. Zo 183 substitúcií 1. nukleotidu vedie 9 k objaveniu sa terminátorov, 114 je konzervatívnych a 60 je radikálnych. Zo 183 substitúcií 2. nukleotidu vedie 7 k objaveniu sa terminátorov, 74 je konzervatívnych a 102 je radikálnych.

Genetický kód- jednotný systém zaznamenávania dedičnej informácie v molekulách nukleových kyselín vo forme sekvencie nukleotidov. Genetický kód je založený na použití abecedy pozostávajúcej iba zo štyroch písmen A, T, C, G, zodpovedajúcich nukleotidom DNA. Celkovo existuje 20 druhov aminokyselín. Zo 64 kodónov tri - UAA, UAG, UGA - nekódujú aminokyseliny, nazývali sa nezmyselné kodóny, plnia funkciu interpunkčných znamienok. Kodón (kódujúci trinukleotid) - jednotka genetického kódu, triplet nukleotidových zvyškov (triplet) v DNA alebo RNA, kódujúci zahrnutie jednej aminokyseliny. Samotné gény sa nezúčastňujú na syntéze bielkovín. Mediátor medzi génom a proteínom je mRNA. Štruktúra genetického kódu je charakteristická tým, že je triplet, to znamená, že pozostáva z tripletov (trojíc) dusíkatých báz DNA, nazývaných kodóny. Od 64

Vlastnosti génov. kód
1) Tripletita: jedna aminokyselina je kódovaná tromi nukleotidmi. Tieto 3 nukleotidy v DNA
sa nazývajú triplet, v mRNA - kodón, v tRNA - antikodón.
2) Redundancia (degenerácia): existuje len 20 aminokyselín a existuje 61 tripletov kódujúcich aminokyseliny, takže každá aminokyselina je kódovaná niekoľkými tripletmi.
3) Jedinečnosť: každý triplet (kodón) kóduje iba jednu aminokyselinu.
4) Univerzálnosť: genetický kód je rovnaký pre všetky živé organizmy na Zemi.
5.) kontinuita a nespochybniteľnosť kodónov pri čítaní. To znamená, že nukleotidová sekvencia sa číta trikrát po tripletoch bez medzier, zatiaľ čo susedné triplety sa neprekrývajú.

88. Dedičnosť a premenlivosť sú základnými vlastnosťami života. Darwinovské chápanie fenoménov dedičnosti a premenlivosti.
dedičnosť nazývaná spoločnou vlastnosťou všetkých organizmov zachovať a prenášať vlastnosti z rodiča na potomstvo. Dedičnosť- je to vlastnosť organizmov reprodukovať v generáciách podobný typ metabolizmu, ktorý sa vyvinul v procese historického vývoja druhu a prejavuje sa za určitých podmienok prostredia.
Variabilita dochádza k procesu vzniku kvalitatívnych rozdielov medzi jedincami toho istého druhu, ktorý sa prejavuje buď v zmene pod vplyvom vonkajšieho prostredia len jedného fenotypu, alebo v geneticky podmienených dedičných variáciách vyplývajúcich z kombinácií, rekombinácií a mutácií, ktoré vyskytujú v niekoľkých po sebe nasledujúcich generáciách a populáciách.
Darwinovské chápanie dedičnosti a premenlivosti.
Pod dedičnosťou Darwin pochopil schopnosť organizmov zachovať vo svojich potomkoch svoje druhové, odrodové a individuálne vlastnosti. Táto vlastnosť bola dobre známa a predstavovala dedičnú variabilitu. Darwin podrobne analyzoval dôležitosť dedičnosti v evolučnom procese. Upozorňoval na prípady jednofarebných krížencov prvej generácie a štiepenia postáv v druhej generácii, uvedomoval si dedičnosť spojenú so sexom, hybridné atavizmy a množstvo ďalších fenoménov dedičnosti.
Variabilita. Porovnaním mnohých plemien zvierat a odrôd rastlín si Darwin všimol, že v rámci žiadneho druhu zvierat a rastlín av kultúre v rámci žiadnej odrody a plemena neexistujú identickí jedinci. Darwin dospel k záveru, že všetky živočíchy a rastliny sa vyznačujú variabilitou.
Pri analýze materiálu o variabilite zvierat si vedec všimol, že akákoľvek zmena v podmienkach zadržania stačí na to, aby spôsobila variabilitu. Pod premenlivosťou teda Darwin chápal schopnosť organizmov získavať nové vlastnosti pod vplyvom podmienok prostredia. Rozlišoval tieto formy variability:
Istá (skupinová) variabilita(teraz sa volá modifikácia) - podobná zmena u všetkých jedincov potomstva v jednom smere vplyvom určitých podmienok. Niektoré zmeny sú zvyčajne nededičné.
Neistá individuálna variabilita(teraz sa volá genotypový) - výskyt rôznych menších rozdielov u jedincov toho istého druhu, odrody, plemena, ktorými sa jeden jedinec v podobných podmienkach líši od ostatných. Takáto viacsmerná variabilita je dôsledkom neurčitého vplyvu podmienok existencie na každého jednotlivca.
Korelačné(alebo relatívna) variabilita. Darwin chápal organizmus ako ucelený systém, ktorého jednotlivé časti sú navzájom úzko prepojené. Preto zmena štruktúry alebo funkcie jednej časti často spôsobí zmenu inej alebo iných. Príkladom takejto variability je vzťah medzi vývojom fungujúceho svalu a tvorbou hrebeňa na kosti, ku ktorej je pripojený. U mnohých brodivých vtákov existuje korelácia medzi dĺžkou krku a dĺžkou končatín: vtáky s dlhým krkom majú tiež dlhé končatiny.
Kompenzačná variabilita spočíva v tom, že vývoj niektorých orgánov alebo funkcií je často príčinou útlaku iných, t. j. pozorujeme inverznú koreláciu napríklad medzi mliečnosťou a mäsitosťou dobytka.

89. Variabilita modifikácie. Rýchlosť reakcie geneticky podmienených vlastností. Fenokópie.
Fenotypický variabilita pokrýva zmeny stavu priamo znakov, ku ktorým dochádza pod vplyvom vývojových podmienok alebo faktorov prostredia. Rozsah variability modifikácie je obmedzený rýchlosťou reakcie. Výsledná špecifická zmena modifikácie znaku sa nededí, ale rozsah variability modifikácie je spôsobený dedičnosťou.V tomto prípade sa dedičný materiál na zmene nezúčastňuje.
reakčná rýchlosť- to je hranica modifikačnej variability znaku. Dedí sa rýchlosť reakcie, nie samotné modifikácie, t.j. schopnosť vyvinúť vlastnosť a forma jej prejavu závisí od podmienok prostredia. Rýchlosť reakcie je špecifická kvantitatívna a kvalitatívna charakteristika genotypu. Existujú znaky so širokou reakčnou normou, úzkou () a jednoznačnou normou. reakčná rýchlosť má limity alebo hranice pre každý biologický druh (dolný a horný) - napríklad zvýšené kŕmenie povedie k zvýšeniu hmotnosti zvieraťa, bude to však v rámci normálnej reakcie charakteristickej pre tento druh alebo plemeno. Rýchlosť reakcie je geneticky určená a zdedená. Pre rôzne vlastnosti sa limity reakčnej normy značne líšia. Napríklad hodnota dojivosti, úžitkovosť obilnín a mnohé ďalšie kvantitatívne znaky majú široké limity pre reakčnú normu, zatiaľ čo intenzita farby väčšiny zvierat a mnohé ďalšie kvalitatívne znaky majú úzke limity. Pod vplyvom niektorých škodlivých faktorov, s ktorými sa človek v procese evolúcie nestretáva, je vylúčená možnosť variability modifikácie, ktorá určuje normy reakcie.
Fenokópie- zmeny fenotypu pod vplyvom nepriaznivých faktorov prostredia, podobné prejavom ako mutácie. Výsledné fenotypové modifikácie sa nededia. Zistilo sa, že výskyt fenokópií je spojený s vplyvom vonkajších podmienok na určité obmedzené štádium vývoja. Navyše ten istý agens, v závislosti od toho, na ktorú fázu pôsobí, môže kopírovať rôzne mutácie, alebo jedno štádium reaguje na jedno a iné. Na vyvolanie rovnakej fenokópie možno použiť rôzne činidlá, čo naznačuje, že medzi výsledkom zmeny a ovplyvňujúcim faktorom nie je žiadny vzťah. Najkomplexnejšie genetické poruchy vývoja sú relatívne ľahko reprodukovateľné, zatiaľ čo je oveľa ťažšie kopírovať znaky.

90. Adaptívny charakter modifikácie. Úloha dedičnosti a prostredia vo vývoji, vzdelávaní a výchove človeka.
Modifikačná variabilita zodpovedá stanovištným podmienkam, má adaptačný charakter. Také znaky ako rast rastlín a živočíchov, ich hmotnosť, farba atď. podliehajú modifikačnej variabilite. Výskyt modifikačných zmien je spôsobený tým, že podmienky prostredia ovplyvňujú enzymatické reakcie, ktoré prebiehajú vo vyvíjajúcom sa organizme, a do určitej miery menia ich priebeh.
Keďže fenotypový prejav dedičnej informácie môže byť modifikovaný podmienkami prostredia, v genotype organizmu je naprogramovaná len možnosť ich vzniku v určitých medziach, nazývaných reakčná norma. Rýchlosť reakcie predstavuje limity variability modifikácie znaku povoleného pre daný genotyp.
Stupeň expresie znaku počas implementácie genotypu v rôznych podmienkach sa nazýva expresivita. Je spojená s variabilitou znaku v rámci normálneho rozsahu reakcie.
Rovnaká vlastnosť sa môže objaviť v niektorých organizmoch a chýbať v iných, ktoré majú rovnaký gén. Kvantitatívna miera fenotypovej expresie génu sa nazýva penetrácia.
Expresivita a priebojnosť sú podporované prirodzeným výberom. Pri štúdiu dedičnosti u ľudí treba mať na pamäti oba vzorce. Zmenou podmienok prostredia možno ovplyvniť penetráciu a expresivitu. Skutočnosť, že rovnaký genotyp môže byť zdrojom vývoja rôznych fenotypov, má pre medicínu značný význam. To znamená, že zaťažený sa nemusí nevyhnutne objaviť. Veľa závisí od podmienok, v ktorých sa človek nachádza. V niektorých prípadoch sa ochoreniu ako fenotypovému prejavu dedičnej informácie dá predísť diétou alebo liekmi. Implementácia dedičnej informácie závisí od prostredia, modifikácie, ktoré sa formujú na základe historicky stanoveného genotypu, majú zvyčajne adaptívny charakter, pretože sú vždy výsledkom reakcií vyvíjajúceho sa organizmu na faktory prostredia, ktoré ho ovplyvňujú. Odlišná povaha mutačných zmien: sú výsledkom zmien v štruktúre molekuly DNA, čo spôsobuje narušenie predtým zavedeného procesu syntézy proteínov. keď sú myši držané pri zvýšených teplotách, ich potomstvo sa rodí s predĺženým chvostom a zväčšenými ušami. Takáto modifikácia je adaptívna, pretože vyčnievajúce časti (chvost a uši) zohrávajú v tele termoregulačnú úlohu: zväčšenie ich povrchu umožňuje zvýšenie prenosu tepla.

Ľudský genetický potenciál je časovo a dosť výrazne obmedzený. Ak vynecháte obdobie rannej socializácie, pominie bez toho, aby ste si to stihli uvedomiť. Pozoruhodným príkladom tohto tvrdenia sú početné prípady, keď bábätká vplyvom okolností spadli do džungle a niekoľko rokov strávili medzi zvieratami. Po návrate do ľudského spoločenstva to nedokázali úplne dohnať: zvládnuť reč, osvojiť si pomerne zložité zručnosti ľudskej činnosti, ich duševné funkcie človeka sa nevyvíjali dobre. Je to dôkaz, že charakteristické znaky ľudského správania a činnosti sa získavajú len sociálnym dedením, iba odovzdávaním sociálneho programu v procese výchovy a vzdelávania.

Identické genotypy (u identických dvojčiat), ktoré sa nachádzajú v rôznych prostrediach, môžu poskytnúť rôzne fenotypy. Ak vezmeme do úvahy všetky faktory vplyvu, ľudský fenotyp môže byť reprezentovaný ako pozostávajúci z niekoľkých prvkov.

Tie obsahujú: biologické sklony zakódované v génoch; životné prostredie (sociálne a prírodné); činnosť jednotlivca; myseľ (vedomie, myslenie).

Interakcia dedičnosti a prostredia vo vývoji človeka zohráva dôležitú úlohu počas celého jeho života. Osobitný význam však nadobúda v obdobiach formovania organizmu: embryonálneho, kojeneckého, detského, dospievajúceho a mladistvého. Práve v tejto dobe sa pozoruje intenzívny proces rozvoja tela a formovania osobnosti.

Dedičnosť určuje, čím sa organizmus môže stať, no človek sa vyvíja pod súčasným vplyvom oboch faktorov – dedičnosti aj prostredia. Dnes sa všeobecne uznáva, že adaptácia človeka sa uskutočňuje pod vplyvom dvoch programov dedičnosti: biologického a sociálneho. Všetky znaky a vlastnosti každého jednotlivca sú výsledkom interakcie jeho genotypu a prostredia. Preto je každý človek súčasťou prírody aj produktom spoločenského vývoja.

91. Kombinatívna variabilita. Hodnota kombinačnej variability pri zabezpečovaní genotypovej rozmanitosti ľudí: Systémy manželstiev. Lekárske genetické aspekty rodiny.
Variabilita kombinácie spojené so získavaním nových kombinácií génov v genotype. Toto je dosiahnuté ako výsledok troch procesov: a) nezávislá divergencia chromozómov počas meiózy; b) ich náhodná kombinácia počas oplodnenia; c) génová rekombinácia v dôsledku kríženia. Samotné dedičné faktory (gény) sa nemenia, ale vznikajú ich nové kombinácie, čo vedie k vzniku organizmov s inými genotypovými a fenotypovými vlastnosťami. Kvôli kombinačnej variabilite v potomstve sa vytvárajú rôzne genotypy, čo má veľký význam pre evolučný proces, pretože: 1) rozmanitosť materiálu pre evolučný proces sa zvyšuje bez zníženia životaschopnosti jednotlivcov; 2) rozširujú sa možnosti adaptácie organizmov na meniace sa podmienky prostredia a tým zabezpečujú prežitie skupiny organizmov (populácií, druhov) ako celku

Zloženie a frekvencia alel u ľudí, v populáciách, do značnej miery závisí od typov manželstiev. V tomto smere má veľký význam štúdium typov manželstiev a ich medicínskych a genetických dôsledkov.

Manželstvá môžu byť: volebné, bez rozdielu.

K nevyberaným zahŕňajú panmix manželstvá. panmixia(grécky nixis - zmes) - manželstvá medzi ľuďmi s rôznymi genotypmi.

Selektívne manželstvá: 1. Outbreeding- manželstvá medzi ľuďmi, ktorí nemajú rodinné väzby podľa vopred známeho genotypu, 2. Príbuzenská plemenitba- manželstvá medzi príbuznými 3. Pozitívne sortimentný- manželstvá medzi jedincami s podobnými fenotypmi medzi sebou (hluchý a nemý, nízky s nízkym, vysoký s vysokým, slabomyseľný so slabomyseľným atď.). 4. Negatívno-asociačný-manželstvá medzi ľuďmi s odlišnými fenotypmi (hluchonemý-normálny; nízky-vysoký; normálny-s pehami atď.). 4.Incest- sobáše medzi blízkymi príbuznými (medzi bratom a sestrou).

Inbredné a incestné manželstvá sú v mnohých krajinách zákonom zakázané. Žiaľ, existujú regióny s vysokou frekvenciou inbredných manželstiev. Donedávna dosahovala frekvencia inbredných manželstiev v niektorých regiónoch Strednej Ázie 13 – 15 %.

Lekársky genetický význam inbredné manželstvá sú vysoko negatívne. V takýchto manželstvách sa pozoruje homozygotizácia, frekvencia autozomálnych recesívnych ochorení sa zvyšuje 1,5-2 krát. Inbredné populácie vykazujú inbrídingovú depresiu; frekvencia sa prudko zvyšuje, zvyšuje sa frekvencia nepriaznivých recesívnych alel a zvyšuje sa detská úmrtnosť. K podobným javom vedú aj pozitívne sobáše. Outbreeding má pozitívnu genetickú hodnotu. V takýchto manželstvách sa pozoruje heterozygotizácia.

92. Mutačná variabilita, klasifikácia mutácií podľa úrovne zmeny v lézii dedičného materiálu. Mutácie v pohlavných a somatických bunkách.
mutácia nazývaná zmena v dôsledku reorganizácie reprodukčných štruktúr, zmena jeho genetického aparátu. Mutácie sa vyskytujú náhle a sú zdedené. V závislosti od úrovne zmien v dedičnom materiáli sa všetky mutácie delia na genetické, chromozomálne a genomický.
Génové mutácie, alebo transgenerácie, ovplyvňujú štruktúru samotného génu. Mutácie môžu meniť úseky molekuly DNA rôznej dĺžky. Najmenšia oblasť, ktorej zmena vedie k vzniku mutácie, sa nazýva mutón. Môže sa skladať iba z niekoľkých nukleotidov. Zmena v sekvencii nukleotidov v DNA spôsobuje zmenu v sekvencii tripletov a v konečnom dôsledku aj program na syntézu bielkovín. Malo by sa pamätať na to, že poruchy v štruktúre DNA vedú k mutáciám iba vtedy, keď sa nevykonáva oprava.
Chromozomálne mutácie, chromozomálne prestavby alebo aberácie spočívajú v zmene množstva alebo redistribúcie dedičného materiálu chromozómov.
Reorganizácie sa delia na nutrichromozomálne a interchromozomálne. Intrachromozomálne prestavby spočívajú v strate časti chromozómu (delécia), zdvojení alebo znásobení niektorých jeho úsekov (duplikácia), otočení fragmentu chromozómu o 180 ° so zmenou v sekvencii génov (inverzia).
Genomické mutácie spojené so zmenou počtu chromozómov. Genomické mutácie zahŕňajú aneuploidiu, haploidiu a polyploidiu.
Aneuploidia nazývaná zmena počtu jednotlivých chromozómov – absencia (monozómia) alebo prítomnosť ďalších (trizómia, tetrazómia, vo všeobecnosti polyzómia) chromozómov, teda nevyvážená sada chromozómov. Bunky so zmeneným počtom chromozómov sa objavujú v dôsledku porúch v procese mitózy alebo meiózy, a preto rozlišujú medzi mitotickou a meiotickou aneuploidiou. Viacnásobný pokles počtu chromozómových sád somatických buniek v porovnaní s diploidným sa nazýva tzv haploidia. Viacnásobná príťažlivosť počtu chromozómových sád somatických buniek v porovnaní s diploidnou sa nazýva tzv polyploidia.
Tieto typy mutácií sa nachádzajú v zárodočných bunkách aj v somatických bunkách. Mutácie, ktoré sa vyskytujú v zárodočných bunkách, sa nazývajú generatívny. Prenášajú sa na ďalšie generácie.
Mutácie, ktoré sa vyskytujú v telových bunkách v určitom štádiu individuálneho vývoja organizmu, sa nazývajú somatická. Takéto mutácie dedia potomkovia len bunky, v ktorej sa vyskytli.

93. Génové mutácie, molekulárne mechanizmy výskytu, frekvencia mutácií v prírode. Biologické antimutačné mechanizmy.
Moderná genetika to zdôrazňuje génové mutácie spočívajú v zmene chemickej štruktúry génov. Konkrétne génové mutácie sú substitúcie, inzercie, delécie a straty párov báz. Najmenšia časť molekuly DNA, ktorej zmena vedie k mutácii, sa nazýva mutón. Rovná sa jednému páru nukleotidov.
Existuje niekoľko klasifikácií génových mutácií. . Spontánna(spontánna) je mutácia, ktorá sa vyskytuje mimo priameho spojenia s akýmkoľvek fyzikálnym alebo chemickým faktorom prostredia.
Ak sú mutácie spôsobené úmyselne, vystavením faktorom známej povahy, sú tzv vyvolané. Činidlo, ktoré vyvoláva mutácie, je tzv mutagén.
Povaha mutagénov je rôzna Sú to fyzikálne faktory, chemické zlúčeniny. Bol potvrdený mutagénny účinok niektorých biologických objektov - vírusov, prvokov, helmintov, keď vstúpia do ľudského tela.
V dôsledku dominantných a recesívnych mutácií sa vo fenotype objavujú dominantné a recesívne zmenené znaky. Dominantný mutácie sa objavujú vo fenotype už v prvej generácii. recesívny mutácie sú u heterozygotov skryté pred pôsobením prirodzeného výberu, preto sa vo veľkom hromadia v genofondoch druhov.
Ukazovateľom intenzity mutačného procesu je frekvencia mutácií, ktorá sa počíta v priemere pre genóm alebo samostatne pre špecifické lokusy. Priemerná frekvencia mutácií je porovnateľná v širokom spektre živých bytostí (od baktérií po človeka) a nezávisí od úrovne a typu morfofyziologickej organizácie. Rovná sa 10 -4 - 10 -6 mutácií na 1 lokus za generáciu.
Antimutačné mechanizmy.
Párovanie chromozómov v diploidnom karyotype eukaryotických somatických buniek slúži ako ochranný faktor pred nepriaznivými následkami génových mutácií. Párovanie alelových génov zabraňuje fenotypovým prejavom mutácií, ak sú recesívne.
Fenomén extrakopírovania génov kódujúcich životne dôležité makromolekuly prispieva k zníženiu škodlivých účinkov génových mutácií. Príkladom sú gény pre rRNA, tRNA, histónové proteíny, bez ktorých je životne dôležitá aktivita akejkoľvek bunky nemožná.
Tieto mechanizmy prispievajú k zachovaniu génov vybraných počas evolúcie a zároveň k akumulácii rôznych alel v genofonde populácie, čím sa vytvára rezerva dedičnej variability.

94. Genomické mutácie: polyploidia, haploidia, heteroploidia. Mechanizmy ich výskytu.
Genomické mutácie sú spojené so zmenou počtu chromozómov. Genomické mutácie sú heteroploidia, haploidia a polyploidia.
Polyploidia- zvýšenie diploidného počtu chromozómov pridávaním celých sád chromozómov v dôsledku porušenia meiózy.
U polyploidných foriem dochádza k zvýšeniu počtu chromozómov, násobok haploidnej sady: 3n - triploid; 4n je tetraploid, 5n je pentaploid atď.
Polyploidné formy sa fenotypovo líšia od diploidných: spolu so zmenou počtu chromozómov sa menia aj dedičné vlastnosti. U polyploidov sú bunky zvyčajne veľké; niekedy sú rastliny obrovské.
Formy vznikajúce zmnožením chromozómov jedného genómu sa nazývajú autoploidné. Známa je však aj iná forma polyploidie – aloploidia, pri ktorej sa znásobuje počet chromozómov dvoch rôznych genómov.
Viacnásobný pokles počtu chromozómových sád somatických buniek v porovnaní s diploidným sa nazýva tzv haploidia. Haploidné organizmy sa v prirodzených biotopoch vyskytujú najmä medzi rastlinami, vrátane vyšších (durman, pšenica, kukurica). Bunky takýchto organizmov majú jeden chromozóm z každého homológneho páru, takže vo fenotype sa objavujú všetky recesívne alely. To vysvetľuje zníženú životaschopnosť haploidov.
heteroploidia. V dôsledku porušení mitózy a meiózy sa počet chromozómov môže zmeniť a nestať sa násobkom haploidnej sady. Nazýva sa jav, keď je niektorý z chromozómov namiesto páru v trojčísle trizómia. Ak sa na jednom chromozóme pozoruje trizómia, potom sa takýto organizmus nazýva trizóm a jeho sada chromozómov je 2n + 1. Trizómia môže byť na ktoromkoľvek z chromozómov a dokonca aj na niekoľkých. Pri dvojitej trizómii má sadu chromozómov 2n + 2, trojitý - 2n + 3 atď.
Opačný jav trizómia, t.j. strata jedného z chromozómov z páru v diploidnom súbore sa nazýva tzv monozómia, organizmus je monozomický; jeho genotypový vzorec je 2n-1. Pri absencii dvoch odlišných chromozómov je organizmus dvojitý monozomický s genotypovým vzorcom 2n-2 atď.
Z toho, čo bolo povedané, je zrejmé, že aneuploidiou, t.j. porušenie normálneho počtu chromozómov vedie k zmenám v štruktúre a k zníženiu životaschopnosti organizmu. Čím väčšie je rušenie, tým nižšia je životaschopnosť. U ľudí má narušenie vyváženého súboru chromozómov za následok chorobné stavy, súhrnne známe ako chromozomálne choroby.
Mechanizmus vzniku genómové mutácie sú spojené s patológiou narušenia normálnej divergencie chromozómov v meióze, čo vedie k tvorbe abnormálnych gamét, čo vedie k mutácii. Zmeny v tele sú spojené s prítomnosťou geneticky heterogénnych buniek.

95. Metódy štúdia ľudskej dedičnosti. Genealogické a dvojčatové metódy, ich význam pre medicínu.
Hlavné metódy na štúdium ľudskej dedičnosti sú genealogický, dvojča, populačno-štatistické, dermatoglyfická metóda, cytogenetická, biochemická, metóda genetiky somatických buniek, metóda modelovania
genealogická metóda. Základom tejto metódy je zostavovanie a rozbor rodokmeňov. Rodokmeň je diagram, ktorý odráža vzťahy medzi členmi rodiny. Analyzujúc rodokmene, študujú akýkoľvek normálny alebo (častejšie) patologický znak v generáciách ľudí, ktorí sú príbuzní.
Genealogické metódy sa používajú na určenie dedičnej alebo nededičnej povahy vlastnosti, dominancie alebo recesívnosti, mapovanie chromozómov, pohlavné spojenie, na štúdium procesu mutácie. Genealogická metóda spravidla tvorí základ pre závery v lekárskom genetickom poradenstve.
Pri zostavovaní rodokmeňov sa používa štandardná notácia. Osoba, s ktorou sa štúdium začína, je proband. Potomok manželského páru sa nazýva súrodenec, súrodenci sa nazývajú súrodenci, sesternice sa nazývajú bratranci atď. Potomkovia, ktorí majú spoločnú matku (ale rôznych otcov), sa nazývajú pokrvní a potomkovia, ktorí majú spoločného otca (ale rôzne matky), sa nazývajú pokrvní; ak má rodina deti z rôznych manželstiev a nemajú spoločných predkov (napríklad dieťa z prvého manželstva matky a dieťa z prvého manželstva otca), potom sa nazývajú konsolidované.
Pomocou genealogickej metódy je možné určiť dedičnú podmienenosť študovaného znaku, ako aj typ jeho dedičnosti. Pri analýze rodokmeňov pre niekoľko znakov možno odhaliť prepojený charakter ich dedičnosti, čo sa používa pri zostavovaní chromozómových máp. Táto metóda umožňuje študovať intenzitu mutačného procesu, hodnotiť expresivitu a penetráciu alely.
dvojitá metóda. Spočíva v štúdiu vzorcov dedenia vlastností u párov identických a dvojvaječných dvojčiat. Dvojčatá sú dve alebo viac detí počatých a narodených tou istou matkou takmer v rovnakom čase. Existujú jednovaječné a dvojvaječné dvojčatá.
Identické (monozygotné, identické) dvojčatá sa vyskytujú v najskorších štádiách štiepenia zygoty, keď si dve alebo štyri blastoméry počas izolácie zachovávajú schopnosť vyvinúť sa v plnohodnotný organizmus. Keďže sa zygota delí mitózou, genotypy identických dvojčiat, aspoň spočiatku, sú úplne identické. Jednovaječné dvojčatá sú vždy rovnakého pohlavia a počas vývoja plodu zdieľajú rovnakú placentu.
Bratské (dizygotické, neidentické) sa vyskytujú pri oplodnení dvoch alebo viacerých súčasne zrelých vajíčok. Zdieľajú teda približne 50 % svojich génov. Inými slovami, svojou genetickou konštitúciou sú podobní bežným bratom a sestrám a môžu byť rovnakého alebo odlišného pohlavia.
Pri porovnaní identických a dvojvaječných dvojčiat vychovaných v rovnakom prostredí možno vyvodiť záver o úlohe génov vo vývoji vlastností.
Dvojitá metóda vám umožňuje robiť rozumné závery o dedičnosti vlastností: úloha dedičnosti, prostredia a náhodných faktorov pri určovaní určitých vlastností osoby.
Prevencia a diagnostika dedičnej patológie
V súčasnosti sa prevencia dedičnej patológie uskutočňuje na štyroch úrovniach: 1) pregametický; 2) prezygotický; 3) prenatálne; 4) novorodenecké.
1.) Predherná úroveň
Implementovaná:
1. Sanitárna kontrola produkcie - vylúčenie vplyvu mutagénov na organizmus.
2. Prepustenie žien vo fertilnom veku z práce v rizikových odvetviach.
3. Tvorba zoznamov dedičných chorôb, ktoré sú bežné v určitom
územia s def. časté.
2. Prezygotická úroveň
Najdôležitejším prvkom tejto úrovne prevencie je medicínsko genetické poradenstvo (MGC) populácie, informovanie rodiny o miere možného rizika narodenia dieťaťa s dedičnou patológiou a asistencia pri správnom rozhodovaní o pôrode.
prenatálnej úrovni
Spočíva vo vedení prenatálnej (prenatálnej) diagnostiky.
Prenatálna diagnostika- Ide o súbor opatrení, ktoré sa vykonávajú s cieľom určiť dedičnú patológiu u plodu a ukončiť toto tehotenstvo. Prenatálne diagnostické metódy zahŕňajú:
1. Ultrazvukové skenovanie (USS).
2. Fetoskopia- metóda vizuálneho pozorovania plodu v dutine maternice cez elastickú sondu vybavenú optickým systémom.
3. Chorionická biopsia. Metóda je založená na odbere choriových klkov, kultivácii buniek a ich skúmaní pomocou cytogenetických, biochemických a molekulárno-genetických metód.
4. Amniocentéza– prepichnutie plodových obalov cez brušnú stenu a odber
plodová voda. Obsahuje bunky plodu, ktoré je možné skúmať
cytogeneticky alebo biochemicky, v závislosti od predpokladanej patológie plodu.
5. Kordocentéza- prepichnutie ciev pupočníka a odber krvi plodu. Fetálne lymfocyty
pestované a testované.
4. Novorodenecká úroveň
Na štvrtom stupni sa novorodenci vyšetrujú na zistenie autozomálne recesívnych metabolických ochorení v predklinickom štádiu, kedy sa začína včasná liečba na zabezpečenie normálneho psychického a fyzického vývoja detí.

Zásady liečby dedičných chorôb
Existujú nasledujúce typy liečby.
1. symptomatická(vplyv na symptómy ochorenia).
2. patogénne(vplyv na mechanizmy rozvoja ochorenia).
Symptomatická a patogenetická liečba neodstraňuje príčiny ochorenia, pretože. nelikviduje
genetický defekt.
Pri symptomatickej a patogenetickej liečbe možno použiť nasledujúce metódy.
· Oprava malformácie chirurgickými metódami (syndaktýlia, polydaktýlia,
rázštep hornej pery...
Substitučná terapia, ktorej zmyslom je zavedenie do tela
chýbajúce alebo nedostatočné biochemické substráty.
· Indukcia metabolizmu- zavedenie látok, ktoré podporujú syntézu, do tela
niektoré enzýmy, a preto urýchľujú procesy.
· Metabolická inhibícia- zavedenie liekov, ktoré viažu a odstraňujú do tela
abnormálne produkty metabolizmu.
· diétna terapia ( terapeutická výživa) - vylúčenie zo stravy látok, ktoré
telo nemôže absorbovať.
Výhľad: V blízkej budúcnosti sa genetika bude intenzívne rozvíjať, aj keď stále je
veľmi rozšírené v plodinách (šľachtenie, klonovanie),
medicína (lekárska genetika, genetika mikroorganizmov). Vedci dúfajú v budúcnosť
používať genetiku na odstránenie defektných génov a eradikáciu prenášaných chorôb
dedením, vedieť liečiť vážne ochorenia ako rakovina, vírusové
infekcií.

Pri všetkých nedostatkoch moderného hodnotenia rádiogenetického účinku niet pochýb o závažnosti genetických následkov, ktoré čakajú ľudstvo v prípade nekontrolovaného nárastu rádioaktívneho pozadia v životnom prostredí. Nebezpečenstvo ďalšieho testovania atómových a vodíkových zbraní je zrejmé.
Využitie atómovej energie v genetike a šľachtení zároveň umožňuje vytvárať nové metódy kontroly dedičnosti rastlín, živočíchov a mikroorganizmov a lepšie pochopiť procesy genetickej adaptácie organizmov. V súvislosti s ľudskými letmi do vesmíru je potrebné skúmať vplyv kozmickej reakcie na živé organizmy.

98. Cytogenetická metóda diagnostiky ľudských chromozomálnych porúch. Amniocentéza. Karyotyp a idiogram ľudských chromozómov. biochemická metóda.
Cytogenetická metóda spočíva v štúdiu chromozómov pomocou mikroskopu. Častejšie slúžia ako predmet štúdia mitotické (metafázové) chromozómy, menej často meiotické (profázové a metafázové) chromozómy. Cytogenetické metódy sa využívajú pri štúdiu karyotypov jednotlivých jedincov
Získavanie materiálu organizmu vyvíjajúceho sa in utero sa uskutočňuje rôznymi spôsobmi. Jedným z nich je amniocentéza, pomocou ktorej sa v 15-16 týždni tehotenstva získava plodová voda obsahujúca odpadové produkty plodu a bunky jeho kože a slizníc
Materiál odobratý pri amniocentéze sa používa na biochemické, cytogenetické a molekulárne chemické štúdie. Cytogenetické metódy určujú pohlavie plodu a identifikujú chromozomálne a genómové mutácie. Štúdium plodovej vody a buniek plodu biochemickými metódami umožňuje odhaliť defekt v proteínových produktoch génov, ale neumožňuje určiť lokalizáciu mutácií v štruktúrnej alebo regulačnej časti genómu. Významnú úlohu pri detekcii dedičných ochorení a presnej lokalizácii poškodenia dedičného materiálu plodu zohráva použitie DNA sond.
V súčasnosti sa pomocou amniocentézy diagnostikujú všetky chromozomálne abnormality, vyše 60 dedičných metabolických ochorení, materská a fetálna inkompatibilita pre antigény erytrocytov.
Diploidný súbor chromozómov v bunke charakterizovaný ich počtom, veľkosťou a tvarom sa nazýva tzv karyotyp. Normálny ľudský karyotyp obsahuje 46 chromozómov alebo 23 párov: z toho 22 párov sú autozómy a jeden pár sú pohlavné chromozómy.
Aby sa uľahčilo pochopenie zložitého komplexu chromozómov, ktoré tvoria karyotyp, sú usporiadané do tvaru idiogramy. AT idiogram Chromozómy sú usporiadané do párov v zostupnom poradí, s výnimkou pohlavných chromozómov. Najväčší pár dostal číslo 1, najmenší - číslo 22. Identifikácia chromozómov iba podľa veľkosti naráža na veľké ťažkosti: množstvo chromozómov má podobné veľkosti. Nedávno sa však použitím rôznych druhov farbív preukázala jasná diferenciácia ľudských chromozómov pozdĺž ich dĺžky na pásy farbené špeciálnymi metódami a nefarbené. Schopnosť presnej diferenciácie chromozómov má veľký význam pre lekársku genetiku, pretože umožňuje presne určiť povahu porúch v ľudskom karyotype.
Biochemická metóda

99. Karyotyp a idiogram osoby. Charakteristiky ľudského karyotypu sú normálne
a patológie.
karyotyp- súbor znakov (počet, veľkosť, tvar atď.) úplného súboru chromozómov,
vlastné bunkám daného biologického druhu (druhový karyotyp), daného organizmu
(individuálny karyotyp) alebo línia (klon) buniek.
Na určenie karyotypu sa používa mikrofotografia alebo náčrt chromozómov pri mikroskopovaní deliacich sa buniek.
Každá osoba má 46 chromozómov, z ktorých dva sú pohlavné chromozómy. Žena má dva X chromozómy.
(karyotyp: 46, XX), kým muži majú jeden chromozóm X a druhý Y (karyotyp: 46, XY). Štúdium
Karyotyp sa robí pomocou techniky nazývanej cytogenetika.
Idiogram- schematické znázornenie haploidného súboru chromozómov organizmu, ktorý
usporiadané v rade podľa ich veľkosti, v pároch v zostupnom poradí ich veľkostí. Výnimku tvoria pohlavné chromozómy, ktoré obzvlášť vynikajú.
Príklady najbežnejších chromozomálnych patológií.
Downov syndróm je trizómia 21. páru chromozómov.
Edwardsov syndróm je trizómia 18. páru chromozómov.
Patauov syndróm je trizómia 13. páru chromozómov.
Klinefelterov syndróm je polyzómia chromozómu X u chlapcov.

100. Význam genetiky pre medicínu. Cytogenetické, biochemické, populačno-štatistické metódy na štúdium ľudskej dedičnosti.
Úloha genetiky v ľudskom živote je veľmi dôležitá. Realizuje sa pomocou lekárskeho genetického poradenstva. Lekárske genetické poradenstvo je navrhnuté tak, aby zachránilo ľudstvo pred utrpením spojeným s dedičnými (genetickými) chorobami. Hlavnými cieľmi lekárskeho genetického poradenstva je zistiť úlohu genotypu pri rozvoji tohto ochorenia a predpovedať riziko vzniku chorých potomkov. Odporúčania uvedené v lekárskych genetických konzultáciách týkajúce sa uzavretia manželstva alebo prognózy genetickej užitočnosti potomstva sú zamerané na to, aby ich konzultované osoby brali do úvahy a dobrovoľne urobili príslušné rozhodnutie.
Cytogenetická (karyotypická) metóda. Cytogenetická metóda spočíva v štúdiu chromozómov pomocou mikroskopu. Častejšie slúžia ako predmet štúdia mitotické (metafázové) chromozómy, menej často meiotické (profázové a metafázové) chromozómy. Táto metóda sa používa aj na štúdium pohlavného chromatínu ( telá barr) Cytogenetické metódy sa využívajú pri štúdiu karyotypov jednotlivých jedincov
Použitie cytogenetickej metódy umožňuje nielen študovať normálnu morfológiu chromozómov a karyotyp ako celok, určiť genetické pohlavie organizmu, ale čo je najdôležitejšie, diagnostikovať rôzne chromozomálne ochorenia spojené so zmenou počtu chromozómy alebo porušenie ich štruktúry. Okrem toho táto metóda umožňuje študovať procesy mutagenézy na úrovni chromozómov a karyotypu. Jeho využitie v medicínskom genetickom poradenstve na účely prenatálnej diagnostiky chromozomálnych ochorení umožňuje včasným ukončením tehotenstva predísť vzniku potomkov s ťažkými vývojovými poruchami.
Biochemická metóda spočíva v stanovení aktivity enzýmov alebo obsahu niektorých metabolických produktov v krvi alebo moči. Pomocou tejto metódy sa zisťujú metabolické poruchy v dôsledku prítomnosti v genotype nepriaznivej kombinácie alelických génov, častejšie recesívnych alel v homozygotnom stave. Pri včasnej diagnostike takýchto dedičných ochorení sa preventívnymi opatreniami možno vyhnúť vážnym vývojovým poruchám.
Populačno-štatistická metóda. Táto metóda umožňuje odhadnúť pravdepodobnosť narodenia osôb s určitým fenotypom v danej skupine obyvateľstva alebo v úzko príbuzných manželstvách; vypočítať nosnú frekvenciu v heterozygotnom stave recesívnych alel. Metóda je založená na Hardy-Weinbergovom zákone. Hardy-Weinbergov zákon Toto je zákon populačnej genetiky. Zákon hovorí: "V ideálnej populácii zostávajú frekvencie génov a genotypov z generácie na generáciu konštantné."
Hlavnými znakmi ľudských populácií sú: spoločné územie a možnosť slobodného sobáša. Faktory izolácie, t. j. obmedzenia slobody výberu manželov, môžu byť pre človeka nielen geografické, ale aj náboženské a sociálne bariéry.
Okrem toho táto metóda umožňuje študovať proces mutácie, úlohu dedičnosti a prostredia pri tvorbe ľudského fenotypového polymorfizmu podľa normálnych znakov, ako aj pri výskyte chorôb, najmä s dedičnou predispozíciou. Populačno-štatistická metóda sa používa na určenie významu genetických faktorov v antropogenéze, najmä v rasovej formácii.

101. Štrukturálne poruchy (aberácie) chromozómov. Klasifikácia v závislosti od zmeny genetického materiálu. Význam pre biológiu a medicínu.
Chromozomálne aberácie sú výsledkom preskupenia chromozómov. Sú výsledkom zlomu v chromozóme, čo vedie k vytvoreniu fragmentov, ktoré sa neskôr opäť spoja, ale normálna štruktúra chromozómu sa neobnoví. Existujú 4 hlavné typy chromozomálnych aberácií: nedostatok, zdvojenie, inverzia, translokácie, vymazanie- strata určitej časti chromozómu, ktorá sa potom zvyčajne zničí
nedostatkov vznikajú v dôsledku straty chromozómu jedného alebo druhého miesta. Nedostatky v strednej časti chromozómu sa nazývajú delécie. Strata významnej časti chromozómu vedie organizmus k smrti, strata menších úsekov spôsobuje zmenu dedičných vlastností. Takže. Pri nedostatku jedného z chromozómov v kukurici sú jej semenáčiky zbavené chlorofylu.
Zdvojnásobenie v dôsledku zahrnutia ďalšej, duplikujúcej sa časti chromozómu. Vedie to aj k vzniku nových funkcií. Takže u Drosophila je gén pre pruhované oči spôsobený zdvojnásobením časti jedného z chromozómov.
Inverzie sa pozorujú, keď je chromozóm zlomený a oddelená časť je otočená o 180 stupňov. Ak došlo k prerušeniu na jednom mieste, oddelený fragment je pripojený k chromozómu opačným koncom, ak na dvoch miestach, potom sa stredný fragment, ktorý sa prevráti, pripojí k bodom zlomu, ale s rôznymi koncami. Podľa Darwina zohrávajú inverzie dôležitú úlohu vo vývoji druhov.
Premiestnenia nastávajú vtedy, keď je segment chromozómu z jedného páru pripojený k nehomológnemu chromozómu, t.j. chromozóm z iného páru. Translokáciaúseky jedného z chromozómov sú u ľudí známe; môže byť príčinou Downovej choroby. Väčšina translokácií postihujúcich veľké časti chromozómov spôsobuje, že organizmus je neživotaschopný.
Chromozomálne mutácie zmeniť dávku niektorých génov, spôsobiť redistribúciu génov medzi väzbovými skupinami, zmeniť ich lokalizáciu vo väzbovej skupine. Tým narúšajú génovú rovnováhu buniek tela, čo má za následok odchýlky v somatickom vývoji jedinca. Spravidla sa zmeny rozširujú na niekoľko orgánových systémov.
Chromozomálne aberácie majú v medicíne veľký význam. O chromozomálne aberácie, dochádza k oneskoreniu celkového fyzického a duševného vývoja. Chromozomálne ochorenia sú charakterizované kombináciou mnohých vrodených chýb. Takýto defekt je prejavom Downovho syndrómu, ktorý sa pozoruje v prípade trizómie v malom segmente dlhého ramena 21. chromozómu. Obraz syndrómu mačacieho plaču sa vyvíja so stratou časti krátkeho ramena 5. chromozómu. U ľudí sú najčastejšie zaznamenané malformácie mozgu, muskuloskeletálneho, kardiovaskulárneho a genitourinárneho systému.

102. Pojem druhov, moderné pohľady na speciáciu. Zobraziť kritériá.
vyhliadka je súbor jedincov, ktorí sú si podobní z hľadiska kritérií druhu do takej miery, do akej môžu
krížia sa v prirodzených podmienkach a produkujú plodné potomstvo.
plodné potomstvo- taký, ktorý sa dokáže sám rozmnožovať. Príkladom neplodného potomstva je mulica (kríženec osla a koňa), je sterilný.
Zobraziť kritériá- sú to znaky, pomocou ktorých sa porovnávajú 2 organizmy, aby sa zistilo, či patria k rovnakému druhu alebo k rôznym.
Morfologická - vnútorná a vonkajšia štruktúra.
Fyziologicko-biochemické - ako fungujú orgány a bunky.
Behaviorálne - správanie, najmä v čase rozmnožovania.
Ekologický - súbor faktorov prostredia nevyhnutných pre život
druhy (teplota, vlhkosť, jedlo, konkurenti atď.)
Geograficko - oblasť (oblasť rozšírenia), t.j. oblasť, v ktorej druh žije.
Geneticko-reprodukčné - rovnaký počet a štruktúra chromozómov, ktorá umožňuje organizmom produkovať plodné potomstvo.
Kritériá zobrazenia sú relatívne, t.j. nemožno posudzovať druh podľa jedného kritéria. Napríklad existujú druhy dvojčiat (v malarických komároch, u potkanov atď.). Morfologicky sa od seba nelíšia, ale majú iný počet chromozómov, a preto nedávajú potomstvo.

103. Obyvateľstvo. Jeho ekologické a genetické vlastnosti a úloha v speciácii.
populácia- minimálne samoreprodukujúce sa zoskupenie jedincov jedného druhu, viac-menej izolovaných od iných podobných skupín, obývajúcich určité územie počas dlhého radu generácií, tvoriacich vlastný genetický systém a tvoriacich vlastnú ekologickú niku.
Ekologické ukazovatele obyvateľstva.
populácia je celkový počet jedincov v populácii. Táto hodnota sa vyznačuje širokým rozsahom variability, ale nemôže byť pod určitými hranicami.
Hustota- počet jedincov na jednotku plochy alebo objemu. Hustota obyvateľstva má tendenciu rásť so zvyšujúcou sa veľkosťou populácie.
Priestorová štruktúra Populácia sa vyznačuje zvláštnosťami rozmiestnenia jedincov na okupovanom území. Je určená vlastnosťami biotopu a biologickými charakteristikami druhu.
Štruktúra pohlavia odráža určitý pomer mužov a žien v populácii.
Veková štruktúra odráža pomer rôznych vekových skupín v populáciách v závislosti od očakávanej dĺžky života, času nástupu puberty a počtu potomkov.
Genetické ukazovatele populácie. Geneticky je populácia charakteristická svojím genofondom. Predstavuje ho súbor alel, ktoré tvoria genotypy organizmov v danej populácii.
Pri popise populácií alebo ich vzájomnom porovnávaní sa využíva množstvo genetických charakteristík. Polymorfizmus. O populácii sa hovorí, že je polymorfná na danom lokuse, ak obsahuje dve alebo viac alel. Ak je lokus reprezentovaný jednou alelou, hovoria o monomorfizme. Skúmaním mnohých lokusov možno medzi nimi určiť podiel polymorfných, t.j. posúdiť stupeň polymorfizmu, ktorý je indikátorom genetickej diverzity populácie.
Heterozygotnosť. Dôležitou genetickou charakteristikou populácie je heterozygotnosť – frekvencia heterozygotných jedincov v populácii. Odráža aj genetickú rozmanitosť.
Koeficient príbuzenskej plemenitby. Pomocou tohto koeficientu sa odhaduje prevalencia blízko súvisiacich krížení v populácii.
Asociácia génov. Frekvencie alel rôznych génov môžu na sebe závisieť, čo je charakterizované asociačnými koeficientmi.
genetické vzdialenosti. Rôzne populácie sa navzájom líšia vo frekvencii alel. Na kvantifikáciu týchto rozdielov boli navrhnuté ukazovatele nazývané genetické vzdialenosti.

populácia– elementárna evolučná štruktúra. V areáli akéhokoľvek druhu sú jedince rozmiestnené nerovnomerne. Oblasti s hustou koncentráciou jedincov sú popretkávané priestormi, kde ich je málo alebo chýbajú. V dôsledku toho vznikajú viac-menej izolované populácie, v ktorých systematicky dochádza k náhodnému voľnému kríženiu (panmixia). Kríženie s inými populáciami je veľmi zriedkavé a nepravidelné. Každá populácia si vďaka panmixii vytvára genofond pre ňu charakteristický, odlišný od ostatných populácií. Je to práve populácia, ktorá by mala byť uznaná za elementárnu jednotku evolučného procesu

Úloha populácií je veľká, pretože sa v nej vyskytujú takmer všetky mutácie. Tieto mutácie sú primárne spojené s izoláciou populácií a genofondu, ktorý sa líši v dôsledku ich vzájomnej izolácie. Materiálom pre evolúciu je mutačná variácia, ktorá začína v populácii a končí vytvorením druhu.

Vďaka procesu transkripcie v bunke dochádza k prenosu informácie z DNA do proteínu: DNA - i-RNA - proteín. Genetická informácia obsiahnutá v DNA a mRNA je obsiahnutá v sekvencii nukleotidov v molekulách. Ako prebieha preklad informácie z „jazyka“ nukleotidov do „jazyka“ aminokyselín? Tento preklad sa vykonáva pomocou genetického kódu. Kód alebo šifra je systém symbolov na preklad jednej formy informácií do inej. Genetický kód je systém na zaznamenávanie informácií o sekvencii aminokyselín v proteínoch pomocou sekvencie nukleotidov v messenger RNA. Aká dôležitá je sekvencia rovnakých prvkov (štyri nukleotidy v RNA) pre pochopenie a zachovanie významu informácie, možno vidieť na jednoduchom príklade: preskupením písmen v kóde slova dostaneme slovo s iným významom - doc. Aké sú vlastnosti genetického kódu?

1. Kód je trojitý. RNA pozostáva zo 4 nukleotidov: A, G, C, U. Ak by sme sa pokúsili označiť jednu aminokyselinu jedným nukleotidom, potom by 16 z 20 aminokyselín zostalo nezašifrovaných. Dvojpísmenový kód by kódoval 16 aminokyselín (zo štyroch nukleotidov možno vytvoriť 16 rôznych kombinácií, z ktorých každá má dva nukleotidy). Príroda vytvorila trojpísmenový alebo trojmiestny kód. To znamená, že každá z 20 aminokyselín je kódovaná sekvenciou troch nukleotidov nazývaných triplet alebo kodón. Zo 4 nukleotidov môžete vytvoriť 64 rôznych kombinácií po 3 nukleotidoch (4*4*4=64). To je viac ako dosť na kódovanie 20 aminokyselín a zdá sa, že 44 kodónov je nadbytočných. Avšak nie je.

2. Kód je zdegenerovaný. To znamená, že každá aminokyselina je kódovaná viac ako jedným kodónom (dva až šesť). Výnimkou sú aminokyseliny metionín a tryptofán, z ktorých každá je kódovaná len jedným tripletom. (To je vidieť z tabuľky genetického kódu.) To, že metionín je zakódovaný jedným tripletom OUT, má zvláštny význam, ktorý vám bude zrejmý neskôr (16).

3. Kód je jednoznačný. Každý kodón kóduje iba jednu aminokyselinu. U všetkých zdravých ľudí v géne, ktorý nesie informáciu o reťazci hemoglobínu beta, triplete GAA alebo GAG, kóduje ja, ktorý je na šiestom mieste, kyselinu glutámovú. U pacientov s kosáčikovitou anémiou je druhý nukleotid v tomto triplete nahradený U. Ako je zrejmé z tabuľky, triplety GUA alebo GUG, ktoré sa v tomto prípade tvoria, kódujú aminokyselinu valín. K čomu takáto výmena vedie, už viete z časti o DNA.

4. Medzi génmi sú „interpunkčné znamienka“. V tlačenom texte je na konci každej frázy bodka. Niekoľko súvisiacich fráz tvorí odsek. V reči genetickej informácie je takýmto odsekom operón a jeho komplementárna mRNA. Každý gén v operóne kóduje jeden polypeptidový reťazec – frázu. Pretože v mnohých prípadoch sa pozdĺž templátu mRNA postupne vytvorí niekoľko rôznych polypeptidových reťazcov, musia byť od seba oddelené. Na tento účel existujú v genetickom kóde tri špeciálne triplety - UAA, UAG, UGA, z ktorých každý naznačuje zastavenie syntézy jedného polypeptidového reťazca. Tieto trojčatá teda plnia funkciu interpunkčných znamienok. Sú na konci každého génu. Vo vnútri génu nie sú žiadne „interpunkčné znamienka“. Keďže genetický kód je ako jazyk, analyzujme túto vlastnosť na príklade takejto frázy zloženej z trojíc: mačka žila ticho, tá mačka sa na mňa hnevala. Význam napísaného je jasný, napriek absencii "interpunkčných znamienok. Ak odstránime jedno písmeno v prvom slove (jeden nukleotid v géne), ale čítame aj v trojitých písmenách, potom dostaneme nezmysel: ilb ylk ott ihb yls yls erm ilm žiadna otk z nenastane, keď v géne chýba jeden alebo dva nukleotidy. Proteín, ktorý sa načíta z takto poškodeného génu, nebude mať nič spoločné s proteínom, ktorý bol kódovaný normálnym génom.

6. Kód je univerzálny. Genetický kód je rovnaký pre všetky tvory žijúce na Zemi. V baktériách a hubách, pšenici a bavlne, rybách a červoch, žabách a ľuďoch kódujú rovnaké triplety rovnaké aminokyseliny.