تواجه الإنسانية عددا كبيرا من الأسئلة، والتي لا يزال الكثير منها دون إجابة. والأقرب للإنسان يرتبط بفسيولوجيته. تغيير مستمر في الخصائص الوراثية للكائن الحي تحت تأثير العوامل الخارجية و البيئة الداخلية- طفره. ويعتبر هذا العامل أيضًا جزءًا مهمًا من الانتقاء الطبيعي، لأنه مصدر للتقلب الطبيعي.

في كثير من الأحيان، يلجأ المربون إلى الكائنات الحية المتحولة. يقسم العلم الطفرات إلى عدة أنواع: الجينومية والكروموسومية والوراثية.

الوراثة هي الأكثر شيوعًا، وهي التي نواجهها في أغلب الأحيان. وهو يتألف من تغيير البنية الأولية، وبالتالي قراءة الأحماض الأمينية من mRNA. يتم ترتيب الأخير بشكل مكمل لإحدى سلاسل الحمض النووي (التخليق الحيوي للبروتين: النسخ والترجمة).

كان اسم الطفرة في البداية يحتوي على أي تغييرات مفاجئة. لكن الأفكار الحديثة حول هذه الظاهرة تطورت فقط في القرن العشرين. تم تقديم مصطلح "الطفرة" نفسه في عام 1901 من قبل هوغو دي فريس، عالم النبات وعلم الوراثة الهولندي، وهو العالم الذي كشفت معرفته وملاحظاته عن قوانين مندل. كان هو الذي صاغ المفهوم الحديثالطفرات، وتطورت أيضا نظرية الطفرةولكن في نفس الفترة تقريبًا صاغها مواطننا سيرجي كورجينسكي في عام 1899.

مشكلة الطفرات في علم الوراثة الحديث

لكن العلماء المعاصرين قدموا توضيحات فيما يتعلق بكل نقطة من نقاط النظرية.
وكما تبين، هناك تغييرات خاصة تتراكم على مر الأجيال. كما أصبح من المعروف أن هناك طفرات في الوجه تتمثل في تشويه بسيط للمنتج الأصلي. اللوائح المتعلقة إعادة الظهورتتعلق السمات البيولوجية الجديدة حصريًا بالطفرات الجينية.

من المهم أن نفهم أن تحديد مدى ضرره أو فائدته يعتمد إلى حد كبير على البيئة الوراثية. يمكن للعديد من العوامل البيئية أن تعطل ترتيب الجينات، وهي العملية الصارمة للتكاثر الذاتي.

في عملية الانتقاء الطبيعي، اكتسب الإنسان ليس فقط ميزات مفيدة، ولكنها أيضًا ليست الأكثر ملاءمة فيما يتعلق بالأمراض. ويدفع الجنس البشري ثمن ما يتلقاه من الطبيعة من خلال تراكم الأعراض المرضية.

أسباب الطفرات الجينية

العوامل المطفرة. معظم الطفرات لها تأثير ضار على الجسم، مما يؤدي إلى تعطيل السمات التي ينظمها الانتقاء الطبيعي. كل كائن حي معرض للطفرات، ولكن تحت تأثير العوامل المطفرة، يزداد عددها بشكل حاد. وتشمل هذه العوامل: الأشعة فوق البنفسجية، ارتفاع درجة الحرارة، العديد من المركبات المواد الكيميائية، وكذلك الفيروسات.

يمكن للعوامل المضادة للطفرات، أي العوامل التي تحمي الجهاز الوراثي، أن تشمل بأمان انحطاط الشفرة الوراثية، وإزالة الأجزاء غير الضرورية التي لا تحمل معلومات وراثية (الإنترونات)، وكذلك الشريط المزدوج لجزيء الحمض النووي.

تصنيف الطفرات

1. الازدواجية. وفي هذه الحالة، يحدث النسخ من نيوكليوتيد واحد في السلسلة إلى جزء من سلسلة الحمض النووي والجينات نفسها.
2. حذف. وفي هذه الحالة يتم فقدان جزء من المادة الوراثية.
3. الانقلاب. وبهذا التغيير، تدور منطقة معينة بمقدار 180 درجة.
4. إدراج. ويلاحظ الإدراج من نيوكليوتيد واحد إلى أجزاء من الحمض النووي والجين.

في العالم الحديثنحن نواجه بشكل متزايد مظاهر التغيير علامات مختلفةسواء في الحيوانات أو في البشر. غالبًا ما تثير الطفرات العلماء المتمرسين.

أمثلة على الطفرات الجينية في البشر

1. الشياخ. تعتبر الشيخوخة المبكرة واحدة من أندر العيوب الوراثية. تتجلى هذه الطفرة في الشيخوخة المبكرة للجسم. ويموت معظم المرضى قبل بلوغهم سن الثالثة عشرة، ويتمكن عدد قليل من المرضى من إنقاذ الحياة حتى سن العشرين. يؤدي هذا المرض إلى الإصابة بالسكتات الدماغية وأمراض القلب، وهذا هو السبب في أن سبب الوفاة في أغلب الأحيان هو نوبة قلبية أو سكتة دماغية.
2. متلازمة يونر تان (YUT). تتميز هذه المتلازمة بأن المصابين يتحركون على أربع. عادة، يستخدم الأشخاص SUT أبسط الكلام وأكثره بدائية ويعانون من قصور دماغي خلقي.
3. فرط الشعر. وتسمى أيضًا "متلازمة المستذئب" أو "متلازمة أبرامز". هذه الظاهرةتم تتبعها وتوثيقها منذ العصور الوسطى. يتميز الأشخاص المعرضون لفرط الشعر بكمية تتجاوز القاعدة، خاصة على الوجه والأذنين والكتفين.
4. ثقيل نقص المناعة المشترك . مُعَرَّض ل هذا المرضبالفعل عند الولادة محرومون من الفعالية الجهاز المناعيالتي يمتلكها الشخص العادي. توفي ديفيد فيتر، الذي جلب المرض إلى الشهرة في عام 1976، عن عمر يناهز الثالثة عشرة بعد محاولته الفاشلة. تدخل جراحيمن أجل تقوية جهاز المناعة.
5. متلازمة مارفان. يحدث المرض في كثير من الأحيان ويصاحبه نمو غير متناسب للأطراف وحركة مفرطة للمفاصل. والأقل شيوعًا هو الانحراف الذي يتم التعبير عنه عن طريق اندماج الأضلاع، والذي يؤدي إما إلى الانتفاخ أو الغرق صدر. من المشاكل الشائعة للأشخاص المعرضين للإصابة بمتلازمة القاع هو انحناء العمود الفقري.

الطفرة تعني تغير في كمية وبنية الحمض النوويفي الخلية أو الكائن الحي. بعبارة أخرى، الطفرة هي تغيير في النمط الجيني. من سمات التغيير في النمط الوراثي أن هذا التغيير نتيجة الانقسام أو الانقسام الاختزالي يمكن أن ينتقل إلى الأجيال اللاحقة من الخلايا.

في أغلب الأحيان، تعني الطفرات تغيرًا طفيفًا في تسلسل نيوكليوتيدات الحمض النووي (تغيرات في جين واحد). هذه هي ما يسمى. ومع ذلك، بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا عندما تؤثر التغييرات على أجزاء كبيرة من الحمض النووي، أو يتغير عدد الكروموسومات.

ونتيجة للطفرة، قد يطور الجسم فجأة سمة جديدة.

فكرة أن الطفرة هي سبب ظهور سمات جديدة تنتقل عبر الأجيال، تم التعبير عنها لأول مرة من قبل هوغو دي فريس في عام 1901. وفي وقت لاحق، تمت دراسة الطفرات في ذبابة الفاكهة بواسطة ت. مورغان ومدرسته.

طفرة - ضرر أم فائدة؟

الطفرات التي تحدث في الأجزاء "الضئيلة" ("الصامتة") من الحمض النووي لا تغير خصائص الكائن الحي ويمكن أن تنتقل بسهولة من جيل إلى جيل (لن يؤثر الانتقاء الطبيعي عليها). يمكن اعتبار مثل هذه الطفرات محايدة. تكون الطفرات محايدة أيضًا عندما يتم استبدال جزء من الجين بآخر مرادف. في هذه الحالة، على الرغم من أن تسلسل النيوكليوتيدات في منطقة معينة سيكون مختلفًا، إلا أنه سيتم تصنيع نفس البروتين (بنفس تسلسل الأحماض الأمينية).

ومع ذلك، يمكن أن تؤثر الطفرة على جين مهم، وتغير تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين المركب، وبالتالي تسبب تغييرًا في خصائص الكائن الحي. وبعد ذلك، إذا وصل تركيز الطفرة في مجتمع ما إلى مستوى معين، فإن ذلك سيؤدي إلى تغيير في السمة المميزة لجميع السكان.

في الطبيعة الحية، تنشأ الطفرات كأخطاء في الحمض النووي، لذا فهي كلها ضارة مبدئيًا. معظم الطفرات تقلل من صلاحية الكائن الحي والسبب امراض عديدة. لا تنتقل الطفرات التي تحدث في الخلايا الجسدية إلى الجيل التالي، ولكن نتيجة للانقسام الفتيلي، تتشكل الخلايا الوليدة التي تشكل نسيجًا معينًا. في كثير من الأحيان تؤدي الطفرات الجسدية إلى تكوين أورام مختلفة وأمراض أخرى.

يمكن أن تنتقل الطفرات التي تحدث في الخلايا الجرثومية إلى الجيل التالي. في ظل الظروف البيئية المستقرة، تكون جميع التغييرات في التركيب الوراثي ضارة تقريبًا. لكن إذا تغيرت الظروف البيئية، فقد يتبين أن طفرة كانت ضارة في السابق ستصبح مفيدة.

على سبيل المثال، من المرجح أن تكون الطفرة التي تسبب أجنحة قصيرة في حشرة ما ضارة لدى السكان الذين يعيشون في مناطق لا توجد بها رياح قوية. وستكون هذه الطفرة أقرب إلى التشوه أو المرض. ستواجه الحشرات التي تمتلكها صعوبة في العثور على شركاء للتزاوج. ولكن إذا بدأت رياح أقوى تهب في المنطقة (على سبيل المثال، نتيجة حريق، تم تدمير جزء من الغابة)، فسوف تهب الرياح الحشرات ذات الأجنحة الطويلة، وسيكون الأمر أكثر صعوبة لهم أن يتحركوا. في مثل هذه الظروف، قد يكتسب الأفراد ذوو الأجنحة القصيرة ميزة. سوف يجدون شركاء وطعامًا أكثر من الأجنحة الطويلة. بعد مرور بعض الوقت، سيكون هناك المزيد من المسوخات قصيرة الأجنحة في السكان. وهكذا، سوف تترسخ الطفرة وتصبح طبيعية.

الطفرات هي أساس الانتقاء الطبيعي وهذه هي فائدتها الرئيسية. بالنسبة للجسم، فإن العدد الهائل من الطفرات ضار.

لماذا تحدث الطفرات؟

في الطبيعة، تحدث الطفرات بشكل عشوائي وعفوي. أي أن أي جين يمكن أن يتحور في أي وقت. ومع ذلك، فإن تواتر الطفرات يختلف بين الكائنات الحية والخلايا المختلفة. على سبيل المثال، يتعلق الأمر بالمدة دورة الحياة: كلما كان أقصر، كلما حدثت الطفرات في كثير من الأحيان. وبالتالي، تحدث الطفرات في البكتيريا في كثير من الأحيان أكثر من الكائنات حقيقية النواة.

يستثني الطفرات العفوية(يحدث في الظروف الطبيعية) هناك الناجم عن(من قبل شخص في ظروف المختبر أو الظروف البيئية غير المواتية) الطفرات.

في الأساس، تنشأ الطفرات نتيجة لأخطاء أثناء التكاثر (المضاعفة)، وإصلاح (ترميم) الحمض النووي، والعبور غير المتكافئ، والتباعد غير الصحيح للكروموسومات في الانقسام الاختزالي، وما إلى ذلك.

هذه هي الطريقة التي تتم بها استعادة (إصلاح) أجزاء الحمض النووي التالفة باستمرار في الخلايا. ومع ذلك، إذا تعطلت آليات الإصلاح لأسباب مختلفة، فإن الأخطاء في الحمض النووي ستبقى وتتراكم.

نتيجة خطأ النسخ هي استبدال نيوكليوتيد واحد في سلسلة الحمض النووي بآخر.

ما الذي يسبب الطفرات؟

تحدث زيادة مستويات الطفرات بسبب الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما. تشمل المطفرات أيضًا جسيمات ألفا وبيتا والنيوترونات والإشعاع الكوني (كل هذه جسيمات عالية الطاقة).

المطفرة- وهذا شيء يمكن أن يسبب طفرة.

بالإضافة إلى الإشعاعات المختلفة، فإن العديد من المواد الكيميائية لها تأثير مطفر: الفورمالديهايد، والكولشيسين، ومكونات التبغ، والمبيدات الحشرية، والمواد الحافظة، وبعض الأدوية، وغيرها.

الطفرات الجينية. مفهوم الأمراض الجينية.

1. تحديد التباين. تصنيف أشكاله.

التقلب – نعم الملكية العامةالكائنات الحية، والتي تتمثل في تغيير الخصائص الوراثية أثناء التطور (نمو الفرد).

ينقسم تنوع الكائنات الحية إلى نوعين كبيرين:

1. المظهري، لا يؤثر على التركيب الوراثي وغير موروث؛

2. النمط الوراثي، وهو تغيير النمط الجيني وبالتالي ينتقل بالوراثة.

ينقسم التباين الوراثي إلى اندماجي وطفري.

التباين الطفرييشمل الطفرات الجينومية والكروموسومية والجينية.

تنقسم الطفرات الجينومية إلى تعدد الصبغيات واختلال الصيغة الصبغية

تنقسم الطفرات الكروموسومية إلى عمليات الحذف، والازدواجية، والانقلابات، والانتقالات

2. التباين المظهري. معيار رد الفعل للصفات المحددة وراثيا. الطبيعة التكيفية للتعديلات. الظواهر.

التباين المظهري (أو التعديل غير الوراثي) هو تغيير في الخصائص المظهرية للكائن الحي تحت تأثير العوامل البيئية، دون تغيير النمط الجيني.

على سبيل المثال: يعتمد لون فراء أرنب الهيمالايا على درجة حرارة بيئته.

معيار التفاعل هو نطاق التباين الذي يكون فيه نفس النمط الجيني قادرًا على إنتاج أنماط ظاهرية مختلفة.

1. معيار رد الفعل الواسع - عندما تحدث تقلبات في إحدى الخصائص على نطاق واسع (على سبيل المثال: الدباغة، كمية الحليب).

2. معيار رد الفعل الضيق - عندما تكون التقلبات في الخاصية ضئيلة (على سبيل المثال: محتوى دهون الحليب).

3. قاعدة رد فعل لا لبس فيها - عندما لا تتغير الإشارة تحت أي ظرف من الظروف (على سبيل المثال: فصيلة الدم، لون العين، شكل العين).

تكمن الطبيعة التكيفية للتعديلات في حقيقة أن تقلب التعديل يسمح للجسم بالتكيف مع الظروف البيئية المتغيرة. ولذلك، فإن التعديلات مفيدة دائما.

إذا تعرض الجسم لـ العوامل غير المواتية، ثم قد تظهر تغييرات مظهرية تتجاوز معيار التفاعل وليست ذات طبيعة تكيفية، وتسمى بالتشكلات التنموية. على سبيل المثال، يولد الطفل بدون أطراف أو بشفة أرنبية.

الظواهر هي أشكال تنموية يصعب تمييزها عن التغيرات الوراثية (الأمراض).

على سبيل المثال: إذا كانت المرأة الحامل مصابة بالحصبة الألمانية، فقد يكون لديها طفل مصاب بإعتام عدسة العين. لكن هذا المرض يمكن أن يظهر أيضًا نتيجة للطفرة. في الحالة الأولى نحن نتحدث عن phenocopy.

يعد تشخيص "النسخة الظاهرية" مهمًا للتشخيص المستقبلي، لأنه مع النسخة الظاهرية لا تتغير المادة الوراثية، أي أنها تظل طبيعية.

3. التباين التوافقي. أهمية التباين التوافقي في ضمان التنوع الجيني للناس.

التباين التوافقي هو ظهور مجموعات جديدة من الجينات في أحفادهم لم يكن لدى آبائهم.

يرتبط التباين التجميعي بما يلي:

مع العبور إلى الطور الانتصافي 1.

مع انحراف مستقل للكروموسومات المتماثلة إلى الطور الانفصالي للانقسام الاختزالي 1.

مع مزيج عشوائي من الأمشاج أثناء الإخصاب.

أهمية التباين التجميعي - يوفر التنوع الجيني للأفراد داخل النوع، وهو أمر مهم للانتقاء الطبيعي والتطور.

4. التباين الطفري. الأحكام الأساسية لنظرية الطفرات.

قدم هوغو دي فريس، وهو عالم هولندي، مصطلح "الطفرة" في عام 1901.

الطفرة هي ظاهرة التغيرات المفاجئة والمتقطعة في سمة وراثية.

تسمى عملية الطفرات التي تحدث بالطفرات، والكائن الذي يكتسب خصائص جديدة في عملية الطفرات يسمى بالطفرة.

الأحكام الأساسية لنظرية الطفرات عند هوغو دي فريس.

1. تحدث الطفرات فجأة دون أي تحولات.

2. الأشكال الناتجة مستقرة تمامًا.

3. الطفرات هي تغيرات نوعية.

4. تحدث الطفرات في اتجاهات مختلفة. يمكن أن تكون مفيدة وضارة على حد سواء.

5. يمكن أن تحدث نفس الطفرات بشكل متكرر.

5. تصنيف الطفرات.

أولا: حسب الأصل.

1. الطفرات العفوية. تحدث الطفرات العفوية أو الطبيعية في ظل الظروف الطبيعية العادية.

2. الطفرات المستحثة. تحدث الطفرات المستحثة أو الاصطناعية عندما يتعرض الجسم لعوامل مطفرة.

أ. بدني ( إشعاعات أيونيةوالأشعة فوق البنفسجية وارتفاع درجة الحرارة وما إلى ذلك).

ب. الكيميائية (أملاح المعادن الثقيلة، حمض النيتروز، الجذور الحرة، النفايات المنزلية والصناعية، الأدوية).

ثانيا. حسب مكان المنشأ.

أ. تنشأ الطفرات الجسدية في الخلايا الجسدية ويرثها أحفاد الخلايا التي نشأت فيها. ولا يتم نقلهم من جيل إلى جيل.

ب. تحدث الطفرات التوليدية في الخلايا الجرثومية وتنتقل من جيل إلى جيل.

ثالثا. حسب طبيعة التغيرات المظهرية.

1. الطفرات المورفولوجية، وتتميز بالتغيرات في بنية العضو أو الكائن الحي ككل.

2. تتميز الطفرات الفسيولوجية تغيير وعضو أو كائن حي ككل.

3. الطفرات البيوكيميائية المرتبطة بالتغيرات في الجزيء الكبير.

رابعا. عن طريق التأثير على حيوية الجسم.

1. الطفرات القاتلة في 100% من الحالات تؤدي إلى موت الكائن الحي بسبب عيوب تتعارض مع الحياة.

2. الطفرات شبه المميتة تؤدي إلى الوفاة في 50-90% من الحالات. عادة، الكائنات الحية التي لديها مثل هذه الطفرات لا تعيش حتى سن الإنجاب.

3. الطفرات القاتلة مشروطة، في بعض الظروف يموت الكائن الحي، ولكن في ظروف أخرى يبقى على قيد الحياة (جالاكتوزيميا).

4. الطفرات المفيدةتزيد من حيوية الجسم وتستخدم في التكاثر.

الخامس. حسب طبيعة التغيرات في المادة الوراثية.

1. الطفرات الجينية.

2. الطفرات الكروموسومية.

6. تعريف الطفرات الجينية. آليات حدوث الطفرات الجينية العفوية.

الطفرات الجينية أو الطفرات النقطية هي طفرات تحدث في الجينات على مستوى النيوكليوتيدات، حيث يتغير هيكل الجين، ويتغير جزيء mRNA، ويتغير تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين، وتتغير إحدى السمات في الجسم.

أنواع الطفرات الجينية:

- خطأالطفرات - استبدال نيوكليوتيد واحد في ثلاثي بآخر سيؤدي إلى إدراج حمض أميني آخر في سلسلة البولي ببتيد من البروتين، والتي لا ينبغي أن تكون موجودة عادة، وهذا سيؤدي إلى تغييرات في خصائص ووظائف البروتين.

مثال: استبدال حمض الجلوتاميك بالفالين في جزيء الهيموجلوبين.

CTT – حمض الجلوتاميك، CAT – حمض أميني أساسي

إذا حدثت مثل هذه الطفرة في الجين الذي يشفر السلسلة of من بروتين الهيموجلوبين، فسيتم تضمين فالين في السلسلة of بدلاً من حمض الجلوتاميك → ونتيجة لمثل هذه الطفرة، تتغير خصائص ووظائف بروتين الهيموجلوبين وHbS يظهر بدلاً من HbA الطبيعي، ونتيجة لذلك يصاب الشخص بفقر الدم المنجلي (شكل تغيرات في خلايا الدم الحمراء).

- كلام فارغالطفرات - سيؤدي استبدال نيوكليوتيد واحد في ثلاثة توائم بآخر إلى حقيقة أن الثلاثية ذات الأهمية الوراثية سوف تتحول إلى كودون توقف، مما يؤدي إلى إنهاء تخليق سلسلة البولي ببتيد من البروتين. مثال: UAC – تيروزين. UAA - كود الإيقاف.

الطفرات مع التحول في إطار قراءة المعلومات الوراثية.

إذا ظهرت خاصية جديدة في الجسم نتيجة طفرة جينية (على سبيل المثال، كثرة الأصابع)، فإنها تسمى نيومورفيك.

إذا فقد الجسم سمة معينة نتيجة طفرة جينية (على سبيل المثال، يختفي إنزيم في PKU)، يطلق عليها اسم غير متبلور.

- سيمسينسيالطفرات - يؤدي استبدال النوكليوتيدات في ثلاثة توائم إلى ظهور ثلاثية مرادفة تشفر نفس البروتين. ويرجع ذلك إلى انحطاط الشفرة الوراثية. على سبيل المثال: CTT – جلوتامين CTT – جلوتامين.

آليات حدوث الطفرات الجينية (الإحلال، الإدراج، الفقد).

يتكون الحمض النووي من سلسلتين متعدد النوكليوتيدات. أولاً، يحدث تغيير في الشريط الأول من الحمض النووي - وهذه حالة شبه طفرة أو "تلف الحمض النووي الأساسي". في كل ثانية، يحدث تلف أساسي واحد في الحمض النووي في الخلية.

وعندما ينتقل الضرر إلى الشريط الثاني من الحمض النووي، يقولون أنه تم إصلاح طفرة، أي أن "طفرة كاملة" قد حدثت.

يحدث تلف الحمض النووي الأولي عندما تتعطل آليات النسخ والنسخ والعبور

7. تواتر الطفرات الجينية. الطفرات تكون مباشرة وعكسية، سائدة ومتنحية.

في البشر، تواتر الطفرات = 1x10 –4 – 1x10 –7، أي في المتوسط، 20-30٪ من الأمشاج البشرية في كل جيل تكون متحولة.

في ذبابة الفاكهة، تردد الطفرة = 1x10 –5، أي أن مشيج واحد من أصل 100 ألف يحمل طفرة جينية.

أ. الطفرة المباشرة (المتنحية) هي طفرة جينية من الحالة السائدة إلى الحالة المتنحية: A → a.

ب. الطفرة العكسية (المهيمنة) هي طفرة جينية من الحالة المتنحية إلى الحالة المهيمنة: a → A.

تحدث الطفرات الجينية في جميع الكائنات الحية، وتتحول الجينات في اتجاهات مختلفة وبترددات مختلفة. الجينات التي نادرا ما تتحور تسمى مستقرة، والجينات التي تتحور غالبا تسمى قابلة للتغيير.

8. قانون السلسلة المتماثلة في التقلب الوراثي N. I. فافيلوف.

تحدث الطفرة في اتجاهات مختلفة، أي. بطريق الخطأ. إلا أن هذه الحوادث تخضع لنمط اكتشف عام 1920. فافيلوف. لقد صاغ قانون السلسلة المتماثلة في التقلب الوراثي.

"تتميز الأنواع والأجناس المتقاربة وراثيا بسلسلة مماثلة من التباين الوراثي مع مثل هذا الانتظام، بحيث يمكن للمرء، بمعرفة سلسلة الأشكال داخل نوع واحد، التنبؤ بوجود أشكال موازية في الأنواع والأجناس الأخرى."

يتيح لنا هذا القانون التنبؤ بوجود سمة معينة لدى أفراد من أجناس مختلفة من نفس العائلة. وبالتالي، تم التنبؤ بوجود الترمس الخالي من القلويدات في الطبيعة، لأنه يوجد في عائلة البقوليات أجناس من الفاصوليا والبازلاء والفاصوليا التي لا تحتوي على قلويدات.

وفي الطب، يسمح قانون فافيلوف باستخدام الحيوانات القريبة وراثيا من الإنسان كنماذج وراثية. يتم استخدامها للتجارب لدراسة الأمراض الوراثية. على سبيل المثال، تتم دراسة إعتام عدسة العين في الفئران والكلاب. الهيموفيليا - في الكلاب، والصمم الخلقي - في الفئران، خنازير غينياالكلاب.

يسمح لنا قانون فافيلوف بالتنبؤ بظهور الطفرات المستحثة غير المعروفة للعلم، والتي يمكن استخدامها في التكاثر لإنشاء أشكال نباتية ذات قيمة للبشر.

9. حواجز مضادة للجسم.

- دقة تكرار الحمض النووي.في بعض الأحيان تحدث أخطاء أثناء النسخ، ثم يتم تنشيط آليات التصحيح الذاتي التي تهدف إلى القضاء على النوكليوتيدات غير الصحيحة. يلعب إنزيم بوليميراز الحمض النووي دورًا مهمًا، ويتم تقليل معدل الخطأ بمقدار 10 مرات (من 10 –5 إلى 10 –6).

- انحطاط الشفرة الوراثية. يمكن لعدة توائم ثلاثية تشفير حمض أميني واحد، لذا فإن استبدال نيوكليوتيد واحد في ثلاثة توائم في بعض الحالات لا يؤدي إلى تشويه المعلومات الوراثية. على سبيل المثال، CTT وCTC هما حمض الجلوتاميك.

- استخراجبعض الجينات المسؤولة عن الجزيئات الكبيرة المهمة: rRNA، tRNA، بروتينات هيستون، أي. ويتم إنتاج نسخ عديدة من هذه الجينات. هذه الجينات هي جزء من تسلسلات متكررة إلى حد ما.

- التكرار الحمض النووي- 99% زائدة عن الحاجة، وعامل الطفرات غالبًا ما يقع في هذه الـ 99% من التسلسلات التي لا معنى لها.

- الاقتران الكروموسوميفي المجموعة الثنائية. في حالة متغاير الزيجوت، لا تظهر العديد من الطفرات الضارة.

- إعدامالخلايا الجرثومية المتحولة.

- إصلاح الحمض النووي.

10. إصلاح المادة الوراثية. .

إصلاح الحمض النووي هو إزالة الضرر الأساسي من الحمض النووي واستبداله بهياكل طبيعية.

والجبر نوعان: النور والظلام

أ. تعويض الضوء (أو التنشيط الضوئي الأنزيمي). تنشط إنزيمات الإصلاح فقط في وجود الضوء. يهدف هذا النوع من الإصلاح إلى إزالة تلف الحمض النووي الأولي الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية.

تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية، يتم تنشيط قواعد البيريميدين النيتروجينية في الحمض النووي، مما يؤدي إلى تكوين روابط بين قواعد البيريميدين النيتروجينية التي تقع بالقرب من نفس سلسلة الحمض النووي، أي يتم تشكيل ثنائيات البيريميدين. في أغلب الأحيان، تنشأ الاتصالات: T=T؛ تي = ج؛ ج = ج.

عادة لا توجد ثنائيات البيريميدين في الحمض النووي. يؤدي تكوينها إلى تشويه المعلومات الوراثية وتعطيل المسار الطبيعي للنسخ والنسخ، الأمر الذي يؤدي لاحقا إلى طفرات جينية.

جوهر التنشيط الضوئي: يوجد في النواة إنزيم خاص (منشط ضوئيًا) ينشط فقط في وجود الضوء؛ هذا الإنزيم يدمر ثنائيات البيريميدين، أي أنه يكسر الروابط التي نشأت بين قواعد البيريميدين النيتروجينية تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية.

يحدث إصلاح الظلام في الظلام وفي الضوء، أي أن نشاط الإنزيمات لا يعتمد على وجود الضوء. وهي مقسمة إلى إصلاح ما قبل النسخ المتماثل وإصلاح ما بعد النسخ المتماثل.

يحدث الإصلاح قبل التكاثر قبل تضاعف الحمض النووي، وتشارك العديد من الإنزيمات في هذه العملية:

o نوكلياز داخلي

س نوكلياز

o بوليميراز الحمض النووي

o رابط الحمض النووي

المرحلة 1. يجد إنزيم نوكلياز الداخلي المنطقة المتضررة ويقطعها.

المرحلة 2. يقوم إنزيم نوكلياز الخارجي بإزالة المنطقة المتضررة من الحمض النووي (الاستئصال)، مما يؤدي إلى حدوث فجوة.

المرحلة 3. يقوم إنزيم بوليميراز الحمض النووي بتركيب الجزء المفقود. يحدث التوليف وفقا لمبدأ التكامل.

المرحلة 4. تقوم إنزيمات الليجاز بتوصيل أو خياطة المنطقة المصنعة حديثًا بشريط الحمض النووي. وبهذه الطريقة، يتم إصلاح تلف الحمض النووي الأصلي.

إصلاح ما بعد النسخ المتماثل.

لنفترض أن هناك ضررًا أساسيًا في الحمض النووي.

المرحلة 1. تبدأ عملية تكرار الحمض النووي. يقوم إنزيم بوليميراز الحمض النووي بتصنيع شريط جديد مكمل تمامًا للشريط القديم السليم.

المرحلة 2. يقوم إنزيم بوليميراز الحمض النووي بتصنيع شريط جديد آخر، لكنه يتجاوز المنطقة التي يقع فيها الضرر. ونتيجة لذلك، تشكلت فجوة في شريط الحمض النووي الجديد الثاني.

المرحلة 3. في نهاية عملية النسخ، يقوم إنزيم بوليميريز الحمض النووي بتركيب الجزء المفقود المكمل لشريط الحمض النووي الجديد.

المرحلة 4. يقوم إنزيم الليغاز بعد ذلك بتوصيل الجزء المُصنَّع حديثًا بشريط الحمض النووي حيث توجد فجوة. وبالتالي، فإن تلف الحمض النووي الأولي لم ينتقل إلى شريط جديد آخر، أي أن الطفرة لم يتم إصلاحها.

وفي وقت لاحق، يمكن القضاء على تلف الحمض النووي الأولي أثناء إصلاح ما قبل التكاثر.

11. الطفرات المرتبطة بضعف إصلاح الحمض النووي ودورها في علم الأمراض.

تم تطوير وتوحيد القدرة على الإصلاح في الكائنات الحية أثناء التطور. كلما زاد نشاط إنزيمات الإصلاح، زادت استقرار المادة الوراثية. الجينات المقابلة هي المسؤولة عن إنزيمات الإصلاح، لذلك إذا حدثت طفرة في هذه الجينات، فإن نشاط إنزيمات الإصلاح ينخفض. في هذه الحالة يصاب الشخص بأمراض وراثية حادة ترتبط بانخفاض نشاط إنزيمات الإصلاح.

ويوجد أكثر من 100 مرض من هذا النوع عند الإنسان، ومنها:

فقر الدم فانكوني– انخفاض في عدد خلايا الدم الحمراء، وفقدان السمع، واضطرابات في نظام القلب والأوعية الدموية، وتشوه الأصابع، وصغر الرأس.

متلازمة بلوم - انخفاض الوزن عند الولادة لحديثي الولادة، وبطء النمو، وزيادة التعرض للإصابة عدوى فيروسية‎زيادة خطر الإصابة بالسرطان. علامة مميزة: مع التعرض لأشعة الشمس لفترة قصيرة، يظهر تصبغ على شكل فراشة على جلد الوجه (توسع الشعيرات الدموية).

جفاف الجلد المصطبغ- تظهر الحروق على الجلد بسبب الضوء، والتي سرعان ما تتحول إلى سرطان الجلد (في مثل هؤلاء المرضى، يحدث السرطان أكثر بـ 20000 مرة). يضطر المرضى للعيش تحت الإضاءة الاصطناعية.

نسبة الإصابة بالمرض هي 1: 250.000 (أوروبا والولايات المتحدة الأمريكية)، و1: 40.000 (اليابان)

نوعان من البروجيريا– الشيخوخة المبكرة للجسم.

12. الأمراض الجينية، آليات تطورها، الوراثة، تكرار حدوثها.

الأمراض الجينية (أو الأمراض الجزيئية) ممثلة على نطاق واسع في البشر، وهناك أكثر من 1000 منهم.

مجموعة خاصةومن بينها العيوب الأيضية الخلقية. تم وصف هذه الأمراض لأول مرة من قبل أ. جارود في عام 1902. تختلف أعراض هذه الأمراض، ولكن هناك دائما انتهاك لتحول المواد في الجسم. في هذه الحالة، ستكون بعض المواد زائدة، وبعضها الآخر ناقص. على سبيل المثال، تدخل المادة (أ) إلى الجسم وتتحول أيضًا تحت تأثير الإنزيمات إلى مادة (ب). بعد ذلك، يجب أن تتحول المادة (ب) إلى المادة (ج)، ولكن يتم منع ذلك عن طريق كتلة الطفرة

()، ونتيجة لذلك، سيكون هناك نقص في المادة (ج)، وستكون المادة (ب) زائدة.

أمثلة على بعض الأمراض الناتجة عن العيوب الأيضية الخلقية.

بيلة الفينيل كيتون(بيلة الفينيل كيتون، الخرف الخلقي). يحدث المرض الوراثي، الموروث بطريقة جسمية متنحية، بتكرار 1:10000. الفينيل ألانين هو حمض أميني أساسي لبناء جزيئات البروتين، وبالإضافة إلى ذلك، فهو بمثابة مقدمة للهرمونات الغدة الدرقية(الثيروكسين) والأدرينالين والميلانين. يجب تحويل الحمض الأميني فينيل ألانين الموجود في خلايا الكبد بواسطة إنزيم (فينيل ألانين-4-هيدروكسيلاز) إلى تيروزين. إذا غاب الإنزيم المسؤول عن هذا التحول أو انخفض نشاطه، فإن محتوى الفينيل ألانين في الدم سيرتفع بشكل حاد، وسينخفض ​​محتوى التيروزين. يؤدي وجود فائض من الفينيل ألانين في الدم إلى ظهور مشتقاته (فينيل ألانين، فينيللاكتيك، فينيل بيروفيك وأحماض الكيتون الأخرى)، والتي تفرز في البول ولها أيضًا تأثير سام على خلايا الجهاز العصبي المركزي. الجهاز العصبي، مما يؤدي إلى الخرف.

مع التشخيص في الوقت المناسب ونقل الرضيع إلى نظام غذائي خال من الفينيل ألانين، يمكن منع تطور المرض.

المهق أمر شائع.يتم توريث المرض الوراثي بطريقة جسمية متنحية. عادة، يشارك الحمض الأميني تيروزين في تخليق أصباغ الأنسجة. في حالة حدوث كتلة طفرة، أو غياب الإنزيم أو انخفاض نشاطه، فلا يتم تصنيع أصباغ الأنسجة. في هذه الحالات يكون الجلد أبيض حليبي، والشعر خفيف جداً، بسبب عدم وجود صبغة في شبكية العين، وتكون الأوعية الدموية مرئية، وتكون العيون وردية حمراء، زيادة الحساسيةالى النور.

بيلة الكابنونية. يحدث المرض الوراثي، الموروث بطريقة جسمية متنحية، بمعدل تكرار يتراوح بين 3-5:1,000,000. يرتبط المرض بانتهاك تحويل حمض الهوموجنتيسيك، ونتيجة لذلك يتراكم هذا الحمض في الجسم. يؤدي هذا الحمض الذي يُفرز في البول إلى تطور أمراض الكلى، بالإضافة إلى أن البول القلوي مع هذا الشذوذ يصبح داكنًا بسرعة. يتجلى المرض أيضًا على شكل تلطيخ في أنسجة الغضروف ويتطور التهاب المفاصل في سن الشيخوخة. وهكذا يصاحب المرض تلف في الكلى والمفاصل.

الأمراض الجينية المرتبطة باضطرابات التمثيل الغذائي للكربوهيدرات.

الجالاكتوز في الدم. يحدث المرض الوراثي، الموروث بطريقة جسمية متنحية، بمعدل 1: 35.000 - 40.000 طفل.

يحتوي دم الوليد على الجالاكتوز أحادي السكاريد، الذي يتشكل أثناء تحلل ثنائي سكاريد الحليب. اللاكتوزللجلوكوز و الجلاكتوز. لا يمتص الجسم الجالاكتوز مباشرة، بل يجب تحويله بواسطة إنزيم خاص إلى شكل قابل للهضم - الجلوكوز 1 فوسفات.

مرض وراثييحدث الجالاكتوز في الدم بسبب خلل في الجين الذي يتحكم في تخليق بروتين الإنزيم الذي يحول الجالاكتوز إلى شكل قابل للهضم. في دم الأطفال المرضى، سيكون هناك القليل جدا من هذا الإنزيم والكثير من الجالاكتوز، والذي يتم تحديده عن طريق التحليل الكيميائي الحيوي.

إذا تم التشخيص في الأيام الأولى بعد ولادة الطفل، فيتم تغذيته بتركيبات لا تحتوي على سكر الحليب، وينمو الطفل بشكل طبيعي. وإلا فإن الطفل يكبر ضعيف العقل.

تليّف كيسي. يحدث المرض الوراثي، الموروث بطريقة جسمية متنحية، بتكرار يتراوح بين 1: 2000-2500. يرتبط المرض بطفرة في الجين المسؤول عن البروتين الحامل الموجود في غشاء البلازما للخلايا. ينظم هذا البروتين نفاذية الغشاء لأيونات الصوديوم والكالسيوم. إذا ضعفت نفاذية هذه الأيونات في خلايا الغدد خارجية الإفراز، تبدأ الغدد في إنتاج إفراز سميك ولزج يغلق قنوات الغدد خارجية الإفراز.

هناك الرئوية و شكل معويتليّف كيسي.

متلازمة مارفان.يتم توريث المرض الوراثي بطريقة جسمية سائدة. يرتبط باضطراب في استقلاب بروتين الفيبريلين في النسيج الضام، والذي يتجلى في مجموعة من الأعراض: الأصابع "العنكبوتية" (العنكبوتية)، والقامة العالية، وخلع العدسة، وعيوب القلب والأوعية الدموية، وزيادة إفراز الأدرينالين في الدم، والانحناء، والصدر الغائر، وارتفاع قوس القدم، وضعف الأربطة والأوتار، وما إلى ذلك. تم وصفه لأول مرة في عام 1896 من قبل طبيب الأطفال الفرنسي أنطونيو مارفان.

المحاضرة 10 الطفرات الهيكلية للكروموسومات.

1. الطفرات الهيكلية للكروموسومات (الانحرافات الكروموسومية).

تتميز الأنواع التالية من انحرافات الكروموسومات.

- الحذف

- الازدواجية

- الانقلابات

- الكروموسومات الحلقية

– الترجمة

– التحويلات

مع هذه الطفرات، يتغير هيكل الكروموسومات، ويتغير ترتيب الجينات في الكروموسومات، وتتغير جرعة الجينات في النمط الجيني. تحدث هذه الطفرات في جميع الكائنات الحية وهي:

عفوي (ناتج عن عامل غير معروف الطبيعة) ومستحث (طبيعة العامل المسبب للطفرة معروفة)

جسدية (تؤثر على المادة الوراثية للخلايا الجسدية) وتوليدية (تغيرات في المادة الوراثية للأمشاج)

مفيد وضار (الأخير أكثر شيوعًا)

متوازن (نظام التركيب الوراثي لا يتغير، مما يعني أن النمط الظاهري لا يتغير) وغير متوازن (نظام التركيب الوراثي يتغير، مما يعني أن النمط الظاهري يتغير أيضًا)

إذا أثرت الطفرة على اثنين من الكروموسومات، فإنهم يتحدثون عن إعادة ترتيب بين الكروموسومات.

إذا أثرت الطفرة على الكروموسوم 1، فإننا نتحدث عن إعادة ترتيب داخل الكروموسومات.

2. آليات حدوث الطفرات الهيكلية للكروموسومات.

فرضية "قطع الاتصال". ويعتقد أن الفواصل تحدث في واحد أو أكثر من الكروموسومات. يتم تشكيل أقسام الكروموسوم، والتي يتم توصيلها بعد ذلك، ولكن بتسلسل مختلف. إذا حدث الكسر قبل تكرار الحمض النووي، فإن 2 كروماتيدات متورطة في هذه العملية - هؤلاء هم متساوي الكروماتيدفجوة إذا حدث استراحة بعد تكرار الحمض النووي، فإن كروماتيد واحد يشارك في العملية - هذا الكروماتيدفجوة

الفرضية الثانية: تحدث عملية مشابهة للعبور بين الكروموسومات غير المتماثلة، أي: غير متماثلأقسام تبادل الكروموسومات.

3. الحذف، جوهرها، أشكالها، تأثيرها المظهري. الهيمنة الزائفة..

الحذف (النقص) هو فقدان جزء من الكروموسوم.

1- قد يحدث كسر في الكروموسوم، فيفقد المنطقة الطرفية، والتي سيتم تدميرها بواسطة الإنزيمات (النقص)

قد يكون هناك انقطاعان في الكروموسوم مع فقدان المنطقة الوسطى، والتي سيتم تدميرها أيضًا بواسطة الإنزيمات (الحذف الخلالي).

في الحالة متماثلة الزيجوت، تكون عمليات الحذف مميتة دائمًا؛ وفي حالة متغايرة الزيجوت، تظهر على أنها عيوب نمو متعددة.

كشف الحذف:

التلوين التفاضلي للكروموسومات

حسب شكل الحلقة التي تتشكل أثناء اقتران الكروموسومات المتماثلة في مرحلة الانقسام الاختزالي 1. تحدث الحلقة على كروموسوم طبيعي.

تمت دراسة الحذف لأول مرة في ذبابة ذبابة الفاكهة، مما أدى إلى فقدان جزء من الكروموسوم X. في الحالة متماثلة الزيجوت، تكون هذه الطفرة قاتلة، وفي حالة متغايرة الزيجوت، تتجلى ظاهريًا على شكل درجة على الجناح (طفرة الشق). عند تحليل هذه الطفرة تم تحديد ظاهرة خاصة تسمى بالهيمنة الزائفة. في هذه الحالة، يتجلى الأليل المتنحي ظاهريا، حيث يتم فقدان منطقة الكروموسوم مع الأليل السائد بسبب الحذف.

في البشر، تحدث عمليات الحذف غالبًا في الكروموسومات من 1 إلى 18. على سبيل المثال، يتجلى حذف الذراع القصير للكروموسوم الخامس في حالة متغايرة الزيجوت ظاهريًا في متلازمة "صرخة القطة". يولد الطفل بعدد كبير من الأمراض، ويعيش من 5 أيام إلى شهر (نادرًا ما يصل إلى 10 سنوات)، ويشبه بكاءه مواء القطة الحاد.

يمكن أن يحدث الحذف الخلالي على الكروموسوم 21 أو 22 من الخلايا الجذعية المكونة للدم. في حالة متغاير الزيجوت، فإنه يتجلى ظاهريا على أنه فقر الدم الخبيث.

4. الازدواجية والانقلابات والكروم الدائري. آلية حدوثها. المظهر المظهري.

الازدواجية– مضاعفة قسم من الكروموسوم (ويمكن تكرار هذا القسم عدة مرات). يمكن أن تكون الازدواجية مباشرة أو عكسية.

مع هذه الطفرات، تزداد جرعة الجينات في النمط الجيني، وفي الحالة المتجانسة تكون هذه الطفرات قاتلة. في حالة متغاير الزيجوت، تتجلى من خلال عيوب نمو متعددة. ومع ذلك، ربما لعبت هذه الطفرات دورًا أثناء التطور. ربما نشأت عائلات جينات الهيموجلوبين بهذه الطريقة.

ربما ظهرت تسلسلات متكررة من نيوكليوتيدات الحمض النووي نتيجة للازدواجية.

الكشف عن الازدواجية:

شكل حلقة في الطور التمهيدي للانقسام الاختزالي 1. تنشأ الحلقة على كروموسوم متحور.

الانقلاب –تمزيق جزء من الكروموسوم وتدويره 180 درجة وربطه بالمكان القديم. أثناء الانقلابات، لا تتغير جرعة الجينات، ولكن يتغير ترتيب الجينات في الكروموسوم، أي. تتغير مجموعة القابض. لا توجد انقلابات نهاية.

في حالة متماثلة الزيجوت، تكون الانقلابات قاتلة؛ وفي حالة متغايرة الزيجوت، تظهر على أنها عيوب نمو متعددة.

كشف الانقلابات:

تلطيخ التفاضلية.

الشكل على شكل حلقتين متقابلتين في الطور الانقسام الاختزالي 1.

هناك نوعان من الانقلابات:

الانقلاب المجاور للمركز، والذي لا يؤثر على السنترومير، لأنه تحدث الفواصل داخل ذراع كروموسوم واحد

الانعكاس المحيطي بالمركز، والذي يؤثر على السنترومير، بسبب تحدث فواصل على جانبي السنترومير.

مع الانقلاب المحيطي، قد يتغير تكوين الكروموسوم (إذا كانت نهايات المقاطع المدورة غير متماثلة). وهذا يجعل الاقتران اللاحق مستحيلا.

المظهر المظهري للانقلابات هو الأخف مقارنة بالانحرافات الصبغية الأخرى. إذا ماتت الزيجوت المتماثلة الزيجوت المتنحية، فغالبًا ما تعاني المتغايرة من العقم.

الكروموسومات الحلقية. عادة، لا توجد كروموسومات حلقية في النمط النووي البشري. يمكن أن تظهر عندما يتعرض الجسم لعوامل مطفرة، وخاصة الإشعاع المشع.

في هذه الحالة، تحدث فواصل في الكروموسوم، ويغلق القسم الناتج في حلقة. إذا كان الكروموسوم الحلقي يحتوي على سنترومير، فسيتم تشكيل حلقة مركزية. إذا لم يكن هناك سنترومير، فسيتم تشكيل حلقة لامركزية، ويتم تدميرها بواسطة الإنزيمات ولا يتم توريثها.

يتم الكشف عن الكروموسومات الحلقية عن طريق النمط النووي.

في الحالة متماثلة الزيجوت، تكون هذه الطفرات قاتلة، وفي حالة متغايرة الزيجوت، تظهر ظاهريًا على شكل عمليات حذف.

الكروموسومات الحلقية هي علامات التعرض للإشعاع. كلما زادت جرعة الإشعاع، زاد عدد الكروموسومات الحلقية، وأصبح التشخيص أسوأ.

5. الترجمات، جوهرها. الترجمات المتبادلة وخصائصها وأهميتها الطبية. الترجمات روبرتسونيان ودورها في علم الأمراض الوراثي.

الإزاحة هي حركة جزء من الكروموسوم. هناك عمليات نقل متبادلة (متبادلة) وغير متبادلة (تحويل).

تحدث عمليات النقل المتبادل عندما يتبادل اثنان من الكروموسومات غير المتماثلة أقسامهما.

هناك مجموعة خاصة من عمليات النقل هي عمليات النقل روبرتسون (الاندماج المركزي). تتأثر الكروموسومات اللامركزية - فهي تفقد أذرعها القصيرة وتتصل أذرعها الطويلة.

السبب في 4-5٪ من حالات ولادة طفل هو الترجمات روبرتسونية. في هذه الحالة، يتحرك الذراع الطويل للكروموسوم 21 إلى أحد كروموسومات المجموعة د (13، 14، 15، الكروموسوم 14 غالبًا ما يكون متورطًا).

أنواع البويضات الزيجوت الحيوانات المنوية العواقب

14 + 14، 21 14،14،21 أحادية 21 (قاتلة)

14/21,21 + 14, 21 14/21,21,14,21 التثلث الصبغي 21 (أسفل)

21 + 14، 21 21،14،21، الصبغي الأحادي 14 (قاتل)

14,14/21 + 14, 21 14,14/21,14,21 التثلث الصبغي 14 (قاتل)

14/21 + 14، 21 14/21،14،21 صحي ظاهريًا

كما نرى، يمكن للمرأة التي لديها إزفاء روبرتسوني أن تلد طفلاً سليمًا.

لا يؤثر فقدان الأذرع القصيرة على أي شيء، حيث توجد مناطق تكوين النواة هناك، وهي أيضًا موجودة في الكروموسومات الأخرى.

المريض المصاب بمتلازمة داون لديه 46 كروموسومًا في خلاياه. سيكون للمبيض بعد عملية النقل 45 كروموسومًا. ومع ذلك، مع حدوث طفرة متوازنة، سيكون لدى المرأة 45 كروموسومًا.

الكشف عن الترجمة:

تلطيخ التفاضلية.

شكل صليب في الطور الأول للانقسام الاختزالي 1.

6. التحويلات. العناصر الوراثية المتنقلة. آليات الحركة من خلال الجينوم وأهميته.

إذا لم تكن النقلات متبادلة، فإنها تتحدث عن النقل.

هناك مجموعة خاصة من الينقولات هي العناصر الجينية المتنقلة (MGEs)، أو الجينات القافزة، والتي توجد في جميع الكائنات الحية. في ذبابة الدروسوفيلا تشكل 5% من الجينوم. في البشر، يتم تجميع MGEs في عائلة ALU.

تتكون MGEs من 300-400 نيوكليوتيدات، تتكرر 300 ألف مرة في الجينوم البشري.

في نهايات MGE توجد تكرارات نيوكليوتيدات تتكون من 50-100 نيوكليوتيدات. يمكن أن يكون التكرار للأمام أو للخلف. يبدو أن تكرار النوكليوتيدات يؤثر على حركة MGE.

هناك خياران لحركة MGE في جميع أنحاء الجينوم.

1. استخدام عملية النسخ العكسي. وهذا يتطلب إنزيم المنتسخة العكسية (revertase). يحدث هذا الخيار على عدة مراحل:

على الحمض النووي، يقوم إنزيم بوليميريز RNA (اسم آخر هو النسخ) بتركيب mRNA،

في mRNA، يقوم الإنزيم المنتسخ العكسي بتصنيع شريط واحد من الحمض النووي،

يضمن إنزيم بوليميراز الحمض النووي تخليق الشريط الثاني من الحمض النووي،

يُغلق الجزء المركب في حلقة،

يتم إدخال حلقة الحمض النووي في كروموسوم آخر أو في مكان آخر على نفس الكروموسوم.

2. استخدام إنزيم الترانسبوزيز الذي يقوم بقطع MGE ونقله إلى كروموسوم آخر أو إلى مكان آخر على نفس الكروموسوم

أثناء التطور، لعبت MGE دورا إيجابيا، لأنه قاموا بنقل المعلومات الوراثية من نوع واحد من الكائنات الحية إلى أنواع أخرى. لعبت الفيروسات القهقرية دورًا مهمًا في هذا، والتي تحتوي على الحمض النووي الريبوزي كمادة وراثية وتحتوي أيضًا على إنزيم النسخ العكسي.

تتحرك MGEs في جميع أنحاء الجينوم نادرًا جدًا، حركة واحدة لكل مئات الآلاف من الأحداث في الخلية (تردد الحركة 1 × 10–5).

في كل كائن حي MGE محدد دور إيجابيلا تلعب بسبب تتحرك عبر الجينوم، وتغير وظيفة الجينات وتسبب طفرات الجينات والكروموسومات.

7. الطفرات المستحثة. العوامل المطفرة الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية.

تحدث الطفرات المستحثة عندما تعمل العوامل المطفرة على الجسم، والتي تنقسم إلى ثلاث مجموعات:

الفيزيائية (الأشعة فوق البنفسجية، الأشعة السينية والإشعاع، المجالات الكهرومغناطيسية، درجات الحرارة المرتفعة).

وبالتالي، يمكن للإشعاع المؤين أن يعمل بشكل مباشر على جزيئات الحمض النووي الريبوزي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA)، مما يسبب تلفًا (طفرات جينية) فيها. التأثير غير المباشر لهذا

يتكون المغير الموجود على الجهاز الوراثي للخلايا من تكوين مواد سامة للجينات (H 2 O 2، OH -، O 2 -،).

العوامل المطفرة الكيميائية. هناك أكثر من مليوني مادة كيميائية يمكن أن تسبب الطفرات. هذه هي أملاح المعادن الثقيلة، نظائرها الكيميائية للقواعد النيتروجينية (5-بروموراسيل)، المركبات المؤلكلة (CH 3، C 2 H 5).

8. الطفرات الإشعاعية. الخطر الجينيالتلوث البيئي.

الطفرات الإشعاعية هي طفرات ناجمة عن الإشعاع. في عام 1927، أظهر عالم الوراثة الأمريكي هاينريش ميلر لأول مرة أن التشعيع بالأشعة السينية يؤدي إلى زيادة كبيرة في تواتر الطفرات في ذبابة الفاكهة. يمثل هذا العمل بداية اتجاه جديد في علم الأحياء - علم الوراثة الإشعاعي. بفضل العديد من الأعمال التي تم تنفيذها على مدى العقود الماضية، نعلم الآن أنه عندما تدخل الجسيمات الأولية (الكميات والإلكترونات والبروتونات والنيوترونات) إلى النواة، تتأين جزيئات الماء لتكوين الجذور الحرة (OH -، O 2 -). تمتلك نشاطًا كيميائيًا كبيرًا، فهي تسبب تكسر الحمض النووي أو تلف النيوكليوتيدات أو تدميرها؛ كل هذا يؤدي إلى حدوث الطفرات.

وبما أن الإنسان نظام مفتوح، فيمكن أن تدخل فيه عوامل مختلفة للتلوث البيئي جسم الإنسان. يمكن للعديد من هذه العوامل تغيير أو إتلاف المادة الوراثية للخلايا الحية. إن عواقب هذه العوامل خطيرة للغاية لدرجة أن البشرية لا تستطيع تجاهل التلوث البيئي.

9. الطفرات والتسرطن.

تم اقتراح نظرية طفرة السرطان لأول مرة من قبل هوغو دي فريس في عام 1901. في الوقت الحاضر، هناك العديد من النظريات حول التسرطن.

إحداها هي نظرية الجينات المسببة للسرطان. ومن المعروف أن الجينوم البشري يحتوي على أكثر من 60 جينة مسرطنة يمكنها التنظيم انقسام الخلية. هم في حالة غير نشطة في شكل الجينات الورمية الأولية. تحت تأثير العوامل المطفرة المختلفة، يتم تنشيط الجينات الورمية الأولية وتصبح جينات مسرطنة، مما يسبب تكاثرًا مكثفًا للخلايا وتطور الورم.

المحاضرة 11 طفرات عدد الكروموسومات. تعدد الصبغيات الصبغية,

اختلال الصيغة الصبغية.

1. جوهر طفرات عدد الكروموسومات وأسبابها وآليات حدوثها.

يتميز كل نوع من الكائنات الحية بالنمط النووي الخاص به. يتم الحفاظ على ثبات النمط النووي على مدى عدد من الأجيال من خلال عمليات الانقسام والانقسام الاختزالي. في بعض الأحيان أثناء الانقسام أو الانقسام الاختزالي، يتم تعطيل فصل الكروموسومات، مما يؤدي إلى خلايا ذات عدد متغير من الكروموسومات. في الخلايا، يمكن أن يتغير عدد المجموعات الفردية الكاملة للكروموسومات، وفي هذه الحالة تحدث طفرات مثل:

هابلويدي – مجموعة واحدة من الكروموسومات (ن)

تعدد الصبغيات – زيادة في عدد الكروموسومات التي تعد من مضاعفات المجموعة الصبغية (3n، 4n، إلخ).

اختلال الصيغة الصبغية هو تغيير في عدد الكروموسومات الفردية (46 +1).

يمكن أن تتغير مجموعة الكروموسومات في الخلايا الجسدية وفي الخلايا الجرثومية.

أسباب اضطرابات انحراف الكروموسومات:

زيادة اللزوجة السيتوبلازمية

تغير في قطبية الخلية

خلل في المغزل.

كل هذه الأسباب تؤدي إلى ما يسمى بظاهرة "تأخر الطور".

وهذا يعني أنه خلال الطور الانفصالي للانقسام أو الانقسام الاختزالي، يتم توزيع الكروموسومات بشكل غير متساو، أي. عدم مواكبة بعض الكروموسومات أو مجموعة الكروموسومات مع بقية الكروموسومات ويتم فقدها لصالح إحدى الخلايا الوليدة.

2. الفردانية، طبيعة تغيرات النمط النووي، الانتشار، المظاهر المظهرية.

هابلويدي هو انخفاض في عدد الكروموسومات في خلايا الكائن الحي إلى هابلويد. في الخلايا، يتناقص بشكل حاد عدد الكروموسومات وجرعة الجينات، أي يتغير نظام النمط الجيني، مما يعني أن النمط الظاهري يتغير أيضًا.

السابق123456789التالي

يمكن تقسيم جميع الطفرات المرتبطة بالتغيرات في عدد وبنية الكروموسومات إلى ثلاث مجموعات:

• الانحرافات الكروموسومية الناجمة عن التغيرات في بنية الكروموسوم،
• الطفرات الجينية الناجمة عن التغيرات في عدد الكروموسومات،
• Mixoploidy هي طفرة ناجمة عن وجود مستنسخات الخلايا مع مجموعات كروموسوم مختلفة.

الانحرافات الكروموسومية. الانحرافات الكروموسومية (طفرات الكروموسومات) هي تغيرات في بنية الكروموسومات. وهي، كقاعدة عامة، نتيجة للعبور غير المتكافئ أثناء الانقسام الاختزالي. تنجم انحرافات الكروموسوم أيضًا عن انقطاع الكروموسوم الناجم عن الإشعاعات المؤينة وبعض المطفرات الكيميائية والفيروسات وعوامل مطفرة أخرى. الانحرافات الكروموسومية يمكن أن تكون غير متوازنة أو متوازنة.

تؤدي الطفرات غير المتوازنة إلى فقدان أو اكتساب المادة الوراثية وتغييرات في عدد الجينات أو نشاطها. وهذا يؤدي إلى تغيير في النمط الظاهري.

تسمى إعادة ترتيب الكروموسومات التي لا تؤدي إلى تغييرات في الجينات أو نشاطها ولا تغير النمط الظاهري متوازنة. ومع ذلك، فإن انحراف الكروموسومات يعطل اقتران الكروموسوم وعبوره أثناء الانقسام الاختزالي، مما يؤدي إلى أمشاج ذات طفرات كروموسومية غير متوازنة. قد يعاني حاملو انحرافات الكروموسومات المتوازنة من العقم، وارتفاع وتيرة الإجهاض التلقائي، مخاطرة عاليةولادة أطفال مصابين بأمراض الكروموسومات.

تتميز الأنواع التالية من الطفرات الكروموسومية:

1. الحذف أو النقص هو فقدان جزء من الكروموسوم.

2. الازدواجية – مضاعفة قسم الكروموسوم.

3. الانقلاب - دوران قسم الكروموسوم بحلول عام 1800 (في أحد أقسام الكروموسوم، توجد الجينات في التسلسل العكسي مقارنة بالتسلسل الطبيعي). إذا لم تتغير كمية مادة الكروموسومات، نتيجة للانقلاب، ولم يكن هناك تأثير موضعي، فإن الأفراد يتمتعون بصحة جيدة من الناحية الظاهرية. يعد الانقلاب المحيطي للكروموسوم 9 أمرًا شائعًا ولا يؤدي إلى تغيير في النمط الظاهري. مع الانقلابات الأخرى، قد يتعطل الاقتران والعبور، مما يؤدي إلى انقطاع الكروموسومات وتكوين الأمشاج غير المتوازنة.

4. الكروموسوم الحلقي - يحدث عند فقدان شظيتين من التيلومير. تتحد الأطراف اللزجة للكروموسوم معًا لتشكل حلقة.

يمكن أن تكون هذه الطفرة متوازنة أو غير متوازنة (اعتمادًا على كمية مادة الكروموسومات المفقودة).

5. الكروموسومات المتساوية – فقدان أحد ذراعي الكروموسوم وازدواجية الذراع الأخرى. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل كروموسوم متمركز، له ذراعان متماثلان. الكروموسوم المتساوي الأكثر شيوعًا على الذراع الطويلة للكروموسوم X. يتم تسجيل النمط النووي: 46,Х,i(Xq). لوحظ وجود الكروموسوم X في 15% من جميع حالات متلازمة شيرشيفسكي-تيرنر.

6. الإزاحة - نقل قسم الكروموسوم إلى كروموسوم غير متماثل إلى مجموعة ربط أخرى. هناك عدة أنواع من الترجمة:

أ) النقل المتبادل - التبادل المتبادل للمقاطع بين اثنين من الكروموسومات غير المتماثلة.

في السكان، وتواتر عمليات النقل المتبادل هو 1: 500. لأسباب غير معروفة، يعد النقل المتبادل الذي يشمل الأذرع الطويلة للكروموسومات 11 و 22 أكثر شيوعًا. غالبًا ما يعاني حاملو النقل المتبادل المتوازن من الإجهاض التلقائي أو ولادة أطفال متعددين. عيوب خلقيةتطوير. يتراوح الخطر الوراثي لدى حاملي هذه النقلات من 1 إلى 10٪.

ب) الانتقالات غير المتبادلة (الانتقالات) - حركة جزء من الكروموسوم إما داخل نفس الكروموسوم أو إلى كروموسوم آخر دون تبادل متبادل.

ج) هناك نوع خاص من الإزاحة هو الإزاحة روبرتسونية (أو الانصهار المركزي).

ويلاحظ بين أي اثنين من الكروموسومات اللامركزية من المجموعة D (13 و 14 و 15 زوجًا) و G (21 و 22 زوجًا). في الاندماج المركزي، يفقد كروموسومان متماثلان أو غير متماثلان أذرعهما القصيرة وسنترومير واحد، وتنضم الأذرع الطويلة. فبدلاً من اثنين من الكروموسومات، يتم تشكيل كروموسوم واحد، يحتوي على المادة الوراثية للأذرع الطويلة لكروموسومين. وبالتالي، فإن حاملي عمليات نقل روبرتسون يتمتعون بصحة جيدة، لكن لديهم تكرار متزايد للإجهاض التلقائي وخطر كبير لإنجاب أطفال يعانون من أمراض الكروموسومات. تواتر عمليات النقل الروبرتسونية في السكان هو 1: 1000.

في بعض الأحيان يكون أحد الوالدين حاملاً لإزاحة متوازنة، حيث يوجد اندماج مركزي لاثنين من الكروموسومات المتماثلة من المجموعة D أو G. في هؤلاء الأشخاص، يتم تشكيل نوعين من الأمشاج. على سبيل المثال، أثناء النقل يتم تشكيل الأمشاج 21q21q:

2) 0 - أي. مشيج بدون كروموسوم 21

بعد الإخصاب بأمشاج طبيعية، يتم تشكيل نوعين من الزيجوتات: 1)21، 21q21q - شكل إزفاء لمتلازمة داون، 2)21.0 - كروموسوم أحادي 21، طفرة قاتلة. احتمال إنجاب طفل مريض هو 100٪.

ص 21q21q × 21.21

حامل صحي طبيعي

متوازن

الأمشاج 21/21؛ 0 21

F1 21.21q21q 21.0

متلازمة داون قاتلة

7. الانفصال المركزي هو الظاهرة المعاكسة للاندماج المركزي. ينقسم الكروموسوم الواحد إلى قسمين.

تؤدي عمليات الحذف والتكرار إلى تغيير عدد الجينات في الكائن الحي. تعمل الانقلابات والانتقالات والتحويلات على تغيير موقع الجينات على الكروموسومات.

9. الكروموسوم المميز هو كروموسوم إضافي (أو بالأحرى جزء من كروموسوم به سنترومير). عادةً ما يبدو وكأنه كروموسوم قصير جدًا مركزي، وفي كثير من الأحيان - على شكل حلقة. إذا كان الكروموسوم الواسم يحتوي فقط على الهيتروكروماتين، فإن النمط الظاهري لا يتغير. إذا كان يحتوي على الكروماتين الحقيقي (الجينات المعبر عنها)، فهذا يرتبط بتطور مرض الكروموسومات (على غرار تكرار أي جزء من الكروموسوم).

أهمية الطفرات الكروموسومية في التطور.تلعب الطفرات الكروموسومية دورًا كبيرًا في التطور. في عملية التطور، تتم إعادة الترتيب النشط لمجموعة الكروموسوم من خلال الانقلابات والانتقالات روبرتسون وغيرها. كلما كانت الكائنات الحية بعيدة عن بعضها البعض، كلما زاد اختلاف مجموعة الكروموسومات الخاصة بها.

الطفرات الجينومية.الطفرات الجينومية هي تغيرات في عدد الكروموسومات. هناك نوعان من الطفرات الجينومية:

1) تعدد الصبغيات،

2) اختلال الصيغة الصبغية (اختلال الصيغة الصبغية).

تعدد الصبغيات- زيادة في عدد الكروموسومات بمقدار مضاعف للمجموعة الصبغية (3ن، 4ن...). تم وصف ثلاثي الصيغة الصبغية (3 ن = 69 كروموسوم) ورباعي الصيغة الصبغية (4 ن = 92 كروموسوم) في البشر.

الأسباب المحتملة لتشكيل polyploidy.

1) يمكن أن يكون تعدد الصيغة الصبغية نتيجة لعدم انفصال جميع الكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي لدى أحد الوالدين، ونتيجة لذلك، يتكون ثنائي الصيغة الصبغية خلية جنسية(2 ن). بعد الإخصاب بواسطة مشيج طبيعي، سيتم تشكيل ثلاثي الصيغة الصبغية (3n).

2) تلقيح البويضة بواسطة حيوانين منويين (خلل النطاف).

3) من الممكن أيضًا أن تندمج اللاقحة ثنائية الصيغة الصبغية مع الجسم الدليلي، مما يؤدي إلى تكوين زيجوت ثلاثي الصيغة الصبغية

4) يمكن ملاحظة طفرة جسدية - عدم انفصال جميع الكروموسومات أثناء انقسام الخلايا الجنينية (اضطراب الانقسام الفتيلي). وهذا يؤدي إلى ظهور رباعي الصيغة الصبغية (4 ن) - شكل كامل أو فسيفسائي.

تعد ثلاثية الصيغة الصبغية (الشكل ___) سببًا شائعًا للإجهاض التلقائي. وهذا أمر نادر للغاية عند الأطفال حديثي الولادة. تموت معظم ثلاثيات الصبغيات بعد الولادة مباشرة.

عادةً ما تشكل ثلاثيات الصبغيات، التي تحتوي على مجموعتين من الكروموسومات من الأب ومجموعة كروموسوم واحدة من الأم، خلدًا مائيًا. هذا هو الجنين الذي تتشكل فيه الأعضاء خارج الجنين (المشيمة، المشيمة، السلى)، ولا يتطور الجنين عمليا. يتم إجهاض الشامات المائية الشكل، ومن الممكن تكوين ورم خبيث في المشيماء - سرطان المشيماء. في حالات نادرة، يتم تشكيل الأرومة الجنينية وينتهي الحمل بولادة ثلاثي الصيغة الصبغية غير قابل للحياة مع تشوهات خلقية متعددة. السمة في مثل هذه الحالات هي زيادة كتلة المشيمة والتنكس الكيسي للزغابات المشيمية.

في الثلاثيات الصبغية، التي تحتوي على مجموعتين من الكروموسومات من الأم ومجموعة كروموسوم واحدة من الأب، يتطور الأرومة الجنينية في الغالب. نمو الأعضاء خارج الجنين ضعيف. ولذلك، يتم إجهاض مثل هذه الثلاثيات في وقت مبكر.

باستخدام ثلاثيات الصيغة الصبغية كمثال، تمت ملاحظة الأنشطة الوظيفية المختلفة لجينومات الأب والأم في فترة التطور الجنينية. وتسمى هذه الظاهرة البصمة الجينومية. بشكل عام، تجدر الإشارة إلى أنه من أجل التطور الجنيني البشري الطبيعي، فإن جينوم الأم وجينوم الأب ضروريان للغاية. التطور العذري للبشر (والثدييات الأخرى) أمر مستحيل.

رباعي الصيغة الصبغية (4n) هو ظاهرة نادرة للغاية عند البشر. توجد بشكل رئيسي في المواد الناتجة عن الإجهاض التلقائي.

اختلال الصيغة الصبغية (أو اختلال الصيغة الصبغية) - زيادة أو نقصان في عدد الكروموسومات بمقدار 1.2 أو أكثر. أنواع الصبغيات غير المتجانسة: monosomy، nulisomy، polysomy (tri-، tetra-، pentasomy).

أ) الأحادية - غياب كروموسوم واحد (2ن-1)

ب) Nulisomy - غياب زوج واحد من الكروموسومات (2n-2)

ج) التثلث الصبغي - كروموسوم إضافي واحد (2ن+1)

د) رباعي الصبغي - اثنان من الكروموسومات الإضافية (2ن+2)

هـ) الخماسي – ثلاثة كروموسومات إضافية (2ن+3)

السابق123456789التالي

الطفرات الكروموسومية، تصنيفها: الحذف، الازدواج، الانقلاب، النقل. أسباب وآليات حدوثها. أهمية في تطور الحالات المرضية للإنسان.

تعتمد التغييرات في بنية الكروموسوم، كقاعدة عامة، على انتهاك أولي لسلامته - فواصل، والتي تكون مصحوبة بإعادة ترتيب مختلفة تسمى الطفرات الكروموسومية.

تحدث انقطاعات الكروموسوم بشكل طبيعي أثناء العبور، عندما تكون مصحوبة بتبادل الأجزاء المقابلة بين المتماثلات.

يؤدي اضطراب العبور، حيث تتبادل الكروموسومات مواد وراثية غير متكافئة، إلى ظهور مجموعات ربط جديدة، حيث تنقطع الأقسام الفردية - قسم -أو مزدوج - الازدواجية. ومع عمليات إعادة الترتيب هذه، يتغير عدد الجينات في مجموعة الارتباط.

يمكن أن يحدث انقطاع الكروموسوم أيضًا تحت تأثير عوامل مطفرة مختلفة، وخاصة الفيزيائية (المؤينة وأنواع الإشعاع الأخرى)، وبعض المركبات الكيميائية، والفيروسات.

يمكن أن يكون انتهاك سلامة الكروموسوم مصحوبًا بتدوير قسمه الواقع بين فواصل بمقدار 180 درجة - انقلاب.اعتمادا على ما إذا كان يشمل هذه المنطقةمنطقة سنترومير أم لا، التمييز محيطة بالمركزو الانقلابات المجاورة للمركز.

يمكن أن تفقد الخلية جزء الكروموسوم المنفصل عنه أثناء الكسر أثناء الانقسام التالي إذا لم يكن لديه سنترومير.

في كثير من الأحيان، يتم ربط هذا الجزء بأحد الكروموسومات - النقل.من الممكن ربط جزء بالكروموسوم الخاص به، ولكن في مكان جديد - تبديل. وبالتالي، تتميز أنواع مختلفة من الانقلابات والانتقالات بالتغيرات في توطين الجينات.

وبالتالي، فإن التغييرات في تنظيم الكروموسومات، والتي غالبا ما يكون لها تأثير سلبي على بقاء الخلية والكائن الحي، مع احتمال معين، يمكن أن تكون واعدة، موروثة في عدد من أجيال الخلايا والكائنات الحية وتخلق المتطلبات الأساسية لتطور التنظيم الكروموسومي للمادة الوراثية.

الطفرات الجينومية وأسبابها وآليات حدوثها.

التصنيف والمعنى. آليات مكافحة التحور.

تشمل الطفرات الجينومية تعدد الصيغة الصبغية، ومتعددة الصبغيات، واختلال الصيغة الصبغية.

اختلال الصيغة الصبغية هو تغيير في عدد الكروموسومات الفردية - غياب (أحادي الصبغي) أو وجود كروموسومات إضافية (تثلث الصبغي، رباعي الصبغي، متعدد الصبغيات بشكل عام)، أي.

مجموعة كروموسوم غير متوازنة. تظهر الخلايا ذات العدد المتغير من الكروموسومات نتيجة اضطرابات في عملية الانقسام أو الانقسام الاختزالي، وبالتالي فهي تميز بين الانقسام الانقسامي والانقسامي.

أسباب الطفرات

تنقسم الطفرات إلى عفوية ومستحثة. تحدث الطفرات التلقائية بشكل عفوي طوال حياة الكائن الحي في ظل الظروف البيئية الطبيعية بتكرار نيوكليوتيد واحد تقريبًا لكل جيل خلية.

الطفرات المستحثة هي تغيرات وراثية في الجينوم تنشأ نتيجة لتأثيرات مطفرة معينة في ظروف صناعية (تجريبية) أو تحت تأثيرات بيئية ضارة.

تظهر الطفرات باستمرار أثناء العمليات التي تحدث في الخلية الحية.

العمليات الرئيسية التي تؤدي إلى حدوث الطفرات هي تكرار الحمض النووي، واضطرابات إصلاح الحمض النووي وإعادة التركيب الجيني.

العلاقة بين الطفرات وتضاعف الحمض النووي

تؤدي العديد من التغيرات الكيميائية التلقائية في النيوكليوتيدات إلى طفرات تحدث أثناء التكاثر.

على سبيل المثال، بسبب تمييع السيتوزين المقابل له، يمكن تضمين اليوراسيل في سلسلة الحمض النووي (يتم تشكيل زوج U-G بدلاً من الزوج الكنسي أزواج C-G). أثناء تكرار الحمض النووي، يتم تضمين الأدينين في السلسلة الجديدة المقابلة لليوراسيل، وتشكيلها زوجين U-A، وأثناء التكرار التالي يتم استبداله بزوج T-A، أي يحدث انتقال (استبدال نقطة للبيريميدين ببيريميدين آخر أو البيورين ببورين آخر).

العلاقة بين الطفرات وإعادة تركيب الحمض النووي

من بين العمليات المرتبطة بإعادة التركيب، غالبًا ما يؤدي العبور غير المتكافئ إلى حدوث طفرات.

ويحدث هذا عادةً في الحالات التي توجد فيها عدة نسخ مكررة من الجين الأصلي على الكروموسوم والتي احتفظت بتسلسل نيوكليوتيدات مماثل. ونتيجة للعبور غير المتكافئ، يحدث ازدواج في أحد الكروموسومات المؤتلفة، ويحدث الحذف في الآخر.

العلاقة بين الطفرات وإصلاح الحمض النووي

يعد تلف الحمض النووي التلقائي أمرًا شائعًا جدًا ويحدث في كل خلية.

للقضاء على عواقب هذا الضرر، هناك آليات إصلاح خاصة (على سبيل المثال، يتم قطع جزء خاطئ من الحمض النووي واستعادة الأصل في هذا المكان). تحدث الطفرات فقط عندما لا تعمل آلية الإصلاح لسبب ما أو لا تستطيع التعامل مع إزالة الضرر.

الطفرات التي تحدث في الجينات التي تشفر البروتينات المسؤولة عن الإصلاح يمكن أن تؤدي إلى زيادة متعددة (تأثير المتحور) أو نقصان (تأثير مضاد) في تواتر طفرة الجينات الأخرى. وبالتالي، فإن الطفرات في جينات العديد من إنزيمات نظام إصلاح الختان تؤدي إلى زيادة حادة في تواتر الطفرات الجسدية لدى البشر، وهذا بدوره يؤدي إلى تطور جفاف الجلد المصطبغ و الأورام الخبيثةأغلفة.

تصنيفات الطفرة

هناك عدة تصنيفات للطفرات بناءً على معايير مختلفة.

اقترح مولر تقسيم الطفرات وفقًا لطبيعة التغير في عمل الجين إلى طفرات ناقصة الشكل (الأليلات المتغيرة تعمل في نفس اتجاه الأليلات من النوع البري؛ حيث يتم تصنيع كمية أقل فقط من منتج البروتين)، وغير متبلور (تبدو الطفرة وكأنها طفرة). الفقدان الكامل لوظيفة الجينات، على سبيل المثال، الطفرة البيضاء في ذبابة الفاكهة)، ومضادة الشكل (تتغير السمة المتحولة، على سبيل المثال، يتغير لون حبة الذرة من اللون الأرجواني إلى البني) والشكل الجديد.

يستخدم الأدب التربوي الحديث أيضًا تصنيفًا أكثر رسمية يعتمد على طبيعة التغيرات في بنية الجينات الفردية والكروموسومات والجينوم ككل.

وضمن هذا التصنيف يتم تمييز الأنواع التالية من الطفرات:

الجينومية.

الكروموسومات.

الوراثية:

الجينومية: - تعدد الصبغياتتغيير في عدد الكروموسومات التي لا تعد من مضاعفات المجموعة الصبغية.

اعتمادًا على أصل مجموعات الكروموسوم بين متعددات الصبغيات، يتم التمييز بين متعددات الصبغيات، التي تحتوي على مجموعات كروموسوم يتم الحصول عليها عن طريق التهجين من أنواع مختلفة، وتعدد الصبغيات الذاتية، حيث يزداد عدد مجموعات الكروموسوم في الجينوم الخاص بها

مع الكروموسوماتتسبب الطفرات إعادة ترتيب كبيرة في بنية الكروموسومات الفردية.

التباين الطفري. تصنيف الطفرات

في هذه الحالة، هناك فقدان (حذف) أو مضاعفة جزء (ازدواج) من المادة الوراثية لواحد أو أكثر من الكروموسومات، وتغيير في اتجاه أجزاء الكروموسوم في الكروموسومات الفردية (الانعكاس)، وكذلك نقل جزء من المادة الوراثية من كروموسوم إلى آخر (الانتقال) (الحالة القصوى - توحيد الكروموسومات بأكملها.

على الجينمستوى التغيرات في بنية الحمض النووي الأولية للجينات تحت تأثير الطفرات أقل أهمية من الطفرات الصبغية، ومع ذلك، فإن الطفرات الجينية أكثر شيوعًا.

نتيجة للطفرات الجينية، تحدث عمليات استبدال وحذف وإدراج واحد أو أكثر من النيوكليوتيدات، وعمليات النقل والازدواجية والانعكاسات لأجزاء مختلفة من الجين. في حالة تغير نيوكليوتيد واحد فقط بسبب طفرة، فإنهم يتحدثون عن طفرات نقطية

آليات مكافحة التحورتوفير الكشف أو القضاء أو قمع نشاط الجين الورمي. يتم تحقيق الآليات المضادة للطفرات بمشاركة مثبطات الورم وأنظمة إصلاح الحمض النووي.

الإنسان كموضوع للبحث الجيني.

الطريقة الوراثية الخلوية أهميته في تشخيص المتلازمات الكروموسومية. قواعد تكوين الصور الرمزية الأشخاص الأصحاء. الرسوم البيانية لمتلازمات الكروموسومات (جسدية وجونوسومية).

الإنسان، كموضوع للبحث الجيني، معقد:

• لا يمكن اعتماد الطريقة الهجينة.
• تغيير جيل بطيء.
• عدد قليل من الأطفال.
• عدد كبير من الكروموسومات

الطريقة الوراثية الخلوية (على أساس دراسة النمط النووي).

تتم دراسة النمط النووي على لوحات الطورية في ثقافة الأوعية اللمفاوية في الدم. تتيح لك الطريقة تشخيص أمراض الكروموسومات التي تظهر نتيجة الطفرات الجينومية والكروموسومية.

تعتبر المراقبة الخلوية ضرورية لتشخيص أمراض الكروموسومات المرتبطة بالطفرات الصبغية والكروموسومية. الأكثر شيوعًا هي مرض داون (تثلث الصبغي على الكروموسوم الحادي والعشرين)، ومتلازمة كلاينفلتر (47 XXY)، ومتلازمة شيرشيفسكي-تيرنر (45 XX)، وما إلى ذلك.

يؤدي فقدان جزء من أحد الكروموسومات المتماثلة للزوج الحادي والعشرين إلى مرض الدم - سرطان الدم النخاعي المزمن.

في الدراسات الخلويةفي نوى الطور البيني للخلايا الجسدية، يمكن اكتشاف ما يسمى بجسم باري، أو الكروماتين الجنسي.

اتضح أن الكروماتين الجنسي موجود عادة عند النساء ويغيب عند الرجال. إنه نتيجة التغاير اللوني لأحد الكروموسومات X لدى النساء. وبمعرفة هذه الميزة يمكن تحديد الجنس والكشف عن عدد غير طبيعي من كروموسومات X.

من الممكن اكتشاف العديد من الأمراض الوراثية حتى قبل ولادة الطفل.

تتكون طريقة التشخيص قبل الولادة من الحصول على السائل الأمنيوسي، حيث توجد الخلايا الجنينية، ثم التحديد البيوكيميائي والخلوي اللاحق للتشوهات الوراثية المحتملة. هذا يجعل من الممكن إجراء التشخيص المراحل الأولىالحمل واتخاذ القرار بمواصلته أو إنهائه

طريقة الكيمياء الحيوية لدراسة علم الوراثة البشرية. أهميته في تشخيص الأمراض الاستقلابية الوراثية. دور التعديلات النسخية وما بعد النسخية وما بعد الترجمة في تنظيم التمثيل الغذائي الخلوي.

بحث في المحاضرات

تصنيف الطفرات. خصائصهم.

تسمى التغييرات الوراثية في المادة الوراثية الآن بالطفرات. الطفرات- التغيرات المفاجئة في المادة الوراثية، مما يؤدي إلى تغيرات في بعض خصائص الكائنات الحية.

الطفرات حسب مكان نشأتها:

توليدي- نشأت في الخلايا الجرثومية . وهي لا تؤثر على خصائص كائن حي معين، ولكنها تظهر فقط في الجيل التالي.

جسدي -تنشأ في الخلايا الجسدية . تظهر هذه الطفرات في هذا الكائن الحي ولا تنتقل إلى النسل أثناء التكاثر الجنسي (بقعة سوداء على خلفية الصوف البني في أغنام استراخان).

الطفرات حسب القيمة التكيفية:

مفيد- زيادة قدرة الأفراد على البقاء.

ضار:

قاتلة- التسبب في وفاة الأفراد؛

شبه قاتلة- تقليل قدرة الفرد على البقاء (عند الرجال، يكون جين الهيموفيليا المتنحي شبه مميت، والنساء متماثلات اللواقح غير قابلات للحياة).

حيادي -لا يؤثر على بقاء الأفراد.

هذا التصنيف مشروط للغاية، حيث أن نفس الطفرة يمكن أن تكون مفيدة في بعض الحالات ومضرة في حالات أخرى.

الطفرات حسب طبيعة المظهر:

مسيطروالتي يمكن أن تجعل أصحاب هذه الطفرات غير قادرين على البقاء وتتسبب في وفاتهم في المراحل المبكرة من تكوين الجينات (إذا كانت الطفرات ضارة)؛

الصفة الوراثية النادرة- الطفرات التي لا تظهر في الزيجوت المتغايرة، وبالتالي تبقى في السكان لفترة طويلة وتشكل احتياطيًا من التقلبات الوراثية (عندما تتغير الظروف البيئية، يمكن لحاملي هذه الطفرات الحصول على ميزة في النضال من أجل الوجود).

الطفرات حسب درجة المظهر المظهري:

كبير- طفرات واضحة المعالم تغير النمط الظاهري بشكل كبير (الزهور المزدوجة)؛

صغير- الطفرات التي لا تعطي عمليا مظاهر المظهرية (إطالة طفيفة في مظلات الأذن).

الطفرات التي تغير حالة الجين:

مستقيم- انتقال الجين من النوع البري إلى حالة جديدة؛

يعكس- انتقال الجين من حالة الطافرة إلى النوع البري.

الطفرات حسب طبيعة ظهورها:

تلقائي- الطفرات التي نشأت بطبيعة الحالتحت تأثير العوامل البيئية.

الناجم عن- الطفرات الناتجة بشكل مصطنع عن عمل العوامل المطفرة.

الطفرات حسب طبيعة التغير الجيني:

الجين - الطفرات التي يتم التعبير عنها في التغييرات في بنية الأجزاء الفردية من الحمض النووي

2. الكروموسومات - طفرات تتميز بالتغيرات في بنية الكروموسومات الفردية.

3. الجينومية - الطفرات التي تتميز بتغير عدد الكروموسومات

الطفرات حسب مكان ظهورها:

1. النووية

أ. الكروموسومات

ب. النقطة – جنايا طفره، وهو استبدال (نتيجة للانتقال أو التحويل) أو إدخال أو فقدان نيوكليوتيد واحد.

الجينومية

2. السيتوبلازم – الطفرات المرتبطة الطفراتالجينات غير النووية الموجودة في الحمض النووي للميتوكوندريا والحمض النووي البلاستيد - البلاستيدات الخضراء.

الطفرات الجينية، آليات حدوثها. مفهوم الأمراض الجينية.

تنشأ الطفرات الجينية نتيجة لأخطاء في النسخ وإعادة التركيب وإصلاح المادة الجينية.

تظهر فجأة. فهي وراثية وغير اتجاهية. يمكن لأي موضع جيني أن يتحور، مما يسبب تغيرات في كل من العلامات الثانوية والحيوية؛ يمكن أن تحدث نفس الطفرات بشكل متكرر.

في أغلب الأحيان، تحدث الطفرات الجينية نتيجة لما يلي:

1. استبدال واحد أو أكثر من النيوكليوتيدات بأخرى.

2. الإدراج النوكليوتيدات.

3. فقدان النيوكليوتيدات.

4. مضاعفة النيوكليوتيدات.

5. تغيرات في ترتيب تناوب النيوكليوتيدات.

أنواع الطفرات الجينية:

النقطة - فقدان، إدخال، استبدال النوكليوتيدات؛

2. طفرة ديناميكية - زيادة في عدد التوائم الثلاثية المتكررة في الجين (ترنح فريدريك)؛

3. الازدواجية – مضاعفة شظايا الحمض النووي؛

4. الانقلاب – دوران جزء من الحمض النووي يتكون من نيوكليوتيدتين في الحجم؛

5. الإدراج - حركة شظايا الحمض النووي.

6. طفرة قاتلة - تؤدي إلى الموت

طفرة مغلوطة - يحدث كودون مطابق لحمض أميني مختلف (فقر الدم المنجلي)؛

8. طفرة هراء – طفرة مع استبدال النوكليوتيدات في الجزء المشفر من الجين، مما يؤدي إلى تكوين كودون التوقف؛

9. الطفرة التنظيمية - التغييرات في المناطق غير المترجمة 5 ′ أو 3 ′ للجين تعطل تعبيره.

10. طفرات الربط هي استبدالات نقطية للنيوكليوتيدات عند حدود إكسون-إنترون، ويتم حظر الربط.

الأمراض الجينية هي الأمراض التي تنشأ نتيجة الطفرات الجينية.

الطفرات وتصنيفها

على سبيل المثال، مرض الخلايا المنجلية، ص. تضخم الطحال,

الطفرات الكروموسومية

الطفرات الكروموسومية- الطفرات، تسبب التغييرهياكل الكروموسوم (دليل 23)

1. الطفرات داخل الكروموسومات:

أ. الحذف (del-)- فقدان جزء من الكروموسوم (АВСD ® AB)؛

ب. الانقلاب (inv)- دوران قسم الكروموسوم بمقدار 180˚ (ABCD ® ACBD)

• محيطية المركز –الفجوة في أكتاف q و p؛
• Paracentric – فجوة في كتف واحد.

الازدواجية(dup+) - مضاعفة نفس قسم الكروموسوم؛ (ABCD ® ABCBCD)؛

د. الإيزوكروموسوم (ط) –اتصال الأسلحة ص و ف ف

ه. كروموسوم الحلقة (ص) –فقدان التيلوميرات وإغلاق الكروموسومات في حلقة واحدة.

2. الطفرات بين الكروموسومات:

النقل(ر) - نقل قسم أو كروموسوم كامل إلى آخر (متماثل أو غير متماثل)

متبادل (متوازن) –التبادل المتبادل للمقاطع بين اثنين من الكروموسومات غير المتماثلة؛

2. غير متبادل (غير متوازن) –حركة جزء من الكروموسوم إما داخل نفس الكروموسوم أو إلى كروموسوم آخر؛

3. روبرتسون (روب) -اندماج مركزي لأذرع q لكروموسومين مركزيين.

الطفرات الجينومية.

الجينوميةتسمى الطفرات بالطفرات التي تؤدي إلى تغير في عدد الكروموسومات في الخلية.

تنشأ الطفرات الجينومية نتيجة اضطرابات في الانقسام الفتيلي أو الانقسام الاختزالي، مما يؤدي إما إلى تباعد غير متساوي للكروموسومات إلى أقطاب الخلية، أو إلى مضاعفة الكروموسومات، ولكن دون انقسام السيتوبلازم.

اعتمادًا على طبيعة التغير في عدد الكروموسومات هناك:

1. هابلويدي- انخفاض في عدد المجموعات الفردية الكاملة للكروموسومات.

تعدد الصبغيات- زيادة في عدد المجموعات الفردية الكاملة للكروموسومات. يتم ملاحظة تعدد الصيغ الصبغية في كثير من الأحيان في الأوليات والنباتات. اعتمادًا على عدد مجموعات الكروموسومات الفردية الموجودة في الخلايا، يتم تمييزها: ثلاثية الصبغيات (3n)، رباعيات الصبغيات (4n)، إلخ. يستطيعون:

• autopolyploids- polyploids الناتجة عن تكاثر جينومات نوع واحد؛
• allopolyploids- polyploids الناتجة عن تكاثر جينومات الأنواع المختلفة (نموذجية للهجينة بين الأنواع).

الصيغة الصبغية المتغايرة (اختلال الصيغة الصبغية) - زيادة أو نقصان متعدد في عدد الكروموسومات. في أغلب الأحيان، يكون هناك انخفاض أو زيادة في عدد الكروموسومات بمقدار واحد (أقل في كثير من الأحيان اثنين أو أكثر). نظرًا لعدم انفصال أي زوج من الكروموسومات المتماثلة في الانقسام الاختزالي، تحتوي إحدى الأمشاج الناتجة على كروموسوم واحد أقل، والآخر أكثر. يؤدي اندماج هذه الأمشاج مع الأمشاج الأحادي الصبغي الطبيعي أثناء الإخصاب إلى تكوين بيضة ملقحة تحتوي على عدد أصغر أو أكبر من الكروموسومات مقارنة بالمجموعة الثنائية الصبغية المميزة لنوع معين.

من بين الاختلالات الصبغية هناك:

• ثلاثيات الكروموسومات- الكائنات الحية التي لديها مجموعة من الكروموسومات 2ن+1؛
• monosomic- الكائنات الحية التي لديها مجموعة من الكروموسومات 2ن -1؛
• nullosomics- الكائنات الحية التي لديها مجموعة من الكروموسومات 2ن-2.

على سبيل المثال، تحدث متلازمة داون عند البشر نتيجة للتثلث الصبغي على الزوج الحادي والعشرين من الكروموسومات.

©2015-2018 poisk-ru.ru
جميع الحقوق تنتمي إلى مؤلفيها.

التباين الطفري. تصنيف الطفرات. الطفرات الجسدية والتوليدية. مفهوم أمراض الكروموسومات والجينات.

الطفرة هي تغير عفوي في المادة الوراثية. تحدث الطفرات تحت تأثير العوامل المطفرة:
أ) المادية (الإشعاع ودرجة الحرارة والإشعاع الكهرومغناطيسي)؛
ب) المواد الكيميائية (المواد التي تسبب تسمم الجسم: الكحول، النيكوتين، الكولشيسين، الفورمالديهايد)؛
ب) البيولوجية (الفيروسات والبكتيريا).
هناك عدة تصنيفات للطفرات.

التصنيف 1.
يمكن أن تكون الطفرات مفيدة أو ضارة أو محايدة. الطفرات المفيدة: الطفرات التي تؤدي إلى زيادة مقاومة الجسم (مقاومة الصراصير للمبيدات الحشرية). الطفرات الضارة: الصمم، عمى الألوان. الطفرات المحايدة: الطفرات لا تؤثر على قدرة الكائن الحي على البقاء (لون العين، فصيلة الدم).

التصنيف 2.
الطفرات جسدية ومولدة. تحدث الأمراض الجسدية (في أغلب الأحيان غير موروثة) في الخلايا الجسدية وتؤثر على جزء فقط من الجسم. سيتم توريثها من قبل الأجيال اللاحقة أثناء التكاثر الخضري. مولدة (وهي موروثة، لأن

تحدث في الخلايا الجرثومية): تحدث هذه الطفرات في الخلايا الجرثومية. تنقسم الطفرات التوليدية إلى نووية وخارجية (أو ميتوكوندريا).
التصنيف 3.
بناءً على طبيعة التغيرات في النمط الجيني، تنقسم الطفرات إلى جينات، وكروموسومات، وجينومية.
تحدث الطفرات الجينية (الطفرات النقطية) نتيجة لفقد نيوكليوتيد، أو إدخال نيوكليوتيد، أو استبدال نيوكليوتيد بآخر.

يمكن أن تؤدي هذه الطفرات إلى أمراض جينية: عمى الألوان، الهيموفيليا. وهكذا تؤدي الطفرات الجينية إلى ظهور سمات جديدة.

22. التباين الطفري. تصنيف الطفرات. مفهوم أمراض الكروموسومات والجينات.

ترتبط الطفرات الكروموسومية بالتغيرات في بنية الكروموسومات. يمكن أن يحدث الحذف - فقدان جزء من الكروموسوم، والازدواج - مضاعفة جزء من الكروموسوم، والانعكاس - دوران جزء من الكروموسوم بحلول عام 1800، والإزفاء - نقل جزء أو كروموسوم كامل إلى كروموسوم آخر. قد يكون السبب في ذلك هو تمزق الكروماتيدات واستعادتها في مجموعات جديدة.
تؤدي الطفرات الجينية إلى تغيرات في عدد الكروموسومات. يتم التمييز بين اختلال الصيغة الصبغية وتعدد الصيغة الصبغية. يرتبط اختلال الصيغة الصبغية بتغير عدد الكروموسومات بواسطة عدة كروموسومات (1، 2، 3):
أ) الصيغة العامة الأحادية 2n-1 (45، X0)، المرض - متلازمة شيرشيفسكي-تيرنر.

ب) مرض التثلث الصبغي العام الصيغة 2n+1 (47، XXX أو 47، XXX) - متلازمة كلاينفلتر.
ب) تعدد الزوجات
تعدد الصبغيات هو تغيير في عدد الكروموسومات التي تعد من مضاعفات المجموعة الصبغية (على سبيل المثال: 3ن 69).
يمكن أن تكون الكائنات ذات الصيغة الصبغية (نفس الكروموسومات) أو شبه صبغية (مجموعات مختلفة من الكروموسومات).

إلى الكروموسوماتتشمل الأمراض الناجمة عن الطفرات الجينومية أو التغييرات الهيكليةالكروموسومات الفردية.

تنشأ أمراض الكروموسومات نتيجة لطفرات في الخلايا الجرثومية لأحد الوالدين. لا يتم نقل أكثر من 3-5٪ منهم من جيل إلى جيل. تمثل تشوهات الكروموسومات حوالي 50% من حالات الإجهاض التلقائي و7% من جميع حالات الإملاص.

تنقسم جميع أمراض الكروموسومات عادة إلى مجموعتين: خلل في عدد الكروموسومات واضطرابات في بنية الكروموسومات.

خلل في عدد الكروموسومات

الأمراض الناجمة عن انتهاك عدد الكروموسومات الذاتية (غير الجنسية).

متلازمة داون - تثلث الصبغي على الكروموسوم 21، وتشمل العلامات: الخرف، وتأخر النمو، والمظهر المميز، والتغيرات في الخطوط الجلدية.

متلازمة باتو - تثلث الصبغي على الكروموسوم 13، الذي يتميز بتشوهات متعددة، بله، في كثير من الأحيان - كثرة الأصابع، تشوهات هيكلية للأعضاء التناسلية، والصمم. لا يعيش معظم المرضى تقريبًا لمدة عام واحد؛

متلازمة إدواردز - التثلث الصبغي 18، الفك الأسفلوفتحة الفم صغيرة، وفتحات العين ضيقة وقصيرة، والأذنان مشوهتان؛ 60% من الأطفال يموتون قبل سن 3 أشهر، و10% فقط يعيشون لمدة سنة واحدة، والسبب الرئيسي هو توقف التنفس واضطراب القلب.

الأمراض المرتبطة بانتهاك عدد الكروموسومات الجنسية

متلازمة شيرشيفسكي-تيرنر - غياب كروموسوم X واحد لدى النساء (45 XO) بسبب انتهاك انحراف الكروموسومات الجنسية. تشمل العلامات قصر القامة والطفولة الجنسية والعقم واضطرابات جسدية مختلفة (صغر الفك والرقبة القصيرة وما إلى ذلك) ؛

تعدد الصبغيات على الكروموسوم X - يشمل التثلث الصبغي (النوى 47، XXX)، الرباعي (48، XXXX)، الخماسي (49، XXXXXX)، هناك انخفاض طفيف في الذكاء، وزيادة احتمال الإصابة بالذهان والفصام مع نوع غير موات من دورة؛

تعدد كروموسوم Y - مثل تعدد كروموسوم X، يشمل التثلث الصبغي (النوى 47، XYY)، رباعي الصبغي (48، XYYY)، خماسي الصبغي (49، XYYYY)، المظاهر السريرية تشبه أيضًا تعدد كروموسوم X؛

متلازمة كلاينفلتر - تعدد الصبغيات على الكروموسومات X و Y عند الأولاد (47، XXY، 48، XXYY، إلخ)، العلامات: نوع البناء المخصي، التثدي، ضعف نمو شعر الوجه، الإبطينوعلى العانة الطفولية الجنسية والعقم. النمو العقلي متخلف، ولكن في بعض الأحيان يكون الذكاء طبيعيا.

الأمراض الناجمة عن تعدد الصبغيات

ثلاثي الصيغة الصبغية ، رباعي الصيغة الصبغية ، إلخ.

د.؛ السبب هو تعطيل عملية الانقسام الاختزالي بسبب الطفرة، ونتيجة لذلك تتلقى الخلية الجنسية الابنة بدلاً من الفرداني (23) مجموعة ثنائية الصبغية (46) من الكروموسومات، أي 69 كروموسومًا (عند الرجال النمط النووي هو 69، XYY، عند النساء - 69، XXX)؛ غالبًا ما تكون مميتة قبل الولادة.

اضطرابات بنية الكروموسوم

المقال الرئيسي: إعادة ترتيب الكروموسومات

عمليات النقل هي عمليات إعادة ترتيب تبادلية بين الكروموسومات غير المتماثلة.

الحذف هو فقدان جزء من الكروموسوم.

على سبيل المثال، ترتبط متلازمة "صرخة القطة" بحذف الذراع القصير للكروموسوم 5. علامتها هي البكاء غير المعتاد للأطفال، الذي يذكرنا بمواء أو بكاء قطة. ويرجع ذلك إلى أمراض الحنجرة أو الحبال الصوتية.

الأكثر شيوعًا، بالإضافة إلى "صرخة القطة"، هو التخلف العقلي والجسدي، وصغر الرأس (رأس صغير بشكل غير طبيعي).

الانقلابات هي دوران قسم الكروموسوم بمقدار 180 درجة.

الازدواجية هي مضاعفات قسم الكروموسوم.

Isochromosomy - كروموسومات تحتوي على مادة وراثية متكررة في كلا الذراعين.

ظهور الكروموسومات الحلقية هو اتصال بين حذفين طرفيين في ذراعي الكروموسوم

أمراض الجيناتهي مجموعة كبيرة من الأمراض التي تنشأ نتيجة تلف الحمض النووي على مستوى الجينات.

يستخدم المصطلح فيما يتعلق بالأمراض أحادية المنشأ، على عكس المجموعة الأوسع - الأمراض الوراثية

الأمراض الوراثية هي أمراض يرتبط حدوثها وتطورها بعيوب في الجهاز البرنامجي للخلايا، الموروثة عن طريق الأمشاج

سبب الأمراض

تعتمد الأمراض الوراثية على اضطرابات (الطفرات) في المعلومات الوراثية - الكروموسومات والجينات والميتوكوندريا.

ومن هنا تصنيف الأمراض الوراثية

السابق12345678910111213141516التالي

الطفرات الجينية (التغيرات في تسلسل نيوكليوتيدات الحمض النووي)

تسمى التغييرات غير المصححة في التركيب الكيميائي للجينات، والتي تتكرر في دورات النسخ المتعاقبة وتتجلى في النسل في شكل متغيرات جديدة من السمات الطفرات الجينية.

يمكن تقسيم التغيرات في بنية الحمض النووي التي تشكل الجين إلى ثلاث مجموعات.

طفرات المجموعة الأولى هي استبدال قاعدة بأخرى. وهي تمثل حوالي 20% من التغيرات الجينية التي تحدث بشكل عفوي.

2. المجموعة الثانية من الطفرات سببها تغيير إطار القراءةوالذي يحدث عندما يتغير عدد أزواج النيوكليوتيدات في الجين.

3. المجموعة الثالثة تتكون من الطفرات، يرتبط بتغيير في ترتيب تسلسل النيوكليوتيدات داخل الجين(الانقلابات).

الطفرات حسب نوع استبدال القواعد النيتروجينية. تحدث هذه الطفرات لعدد من الأسباب المحددة. قد يكون أحدها تغييرًا في بنية القاعدة الموجودة بالفعل في حلزون الحمض النووي والذي يحدث عن طريق الخطأ أو تحت تأثير عوامل كيميائية محددة. إذا ظل هذا الشكل المتغير من القاعدة غير مكتشف بواسطة إنزيمات الإصلاح، فيمكنه خلال دورة النسخ التالية أن يربط نيوكليوتيدًا آخر بنفسه.

قد يكون السبب الآخر لاستبدال القاعدة هو التضمين الخاطئ في سلسلة الحمض النووي المركبة للنيوكليوتيدات التي تحمل شكلاً معدلاً كيميائيًا للقاعدة أو نظيرها.

إذا ظل هذا الخطأ غير مكتشف بواسطة إنزيمات النسخ والإصلاح، يتم تضمين القاعدة المتغيرة في عملية النسخ، مما يؤدي غالبًا إلى استبدال زوج بآخر.

ومن الأمثلة السابقة يتضح ذلك أن التغيرات في بنية جزيء الحمض النووي، مثل بدائل القاعدة، تحدث إما قبل أو أثناء عملية التضاعف، في البداية في سلسلة واحدة من عديد النيوكليوتيدات. إذا لم يتم تصحيح هذه التغييرات أثناء الإصلاح، فعند النسخ اللاحق تصبح ملكًا لكلا خيوط الحمض النووي.

في حالة قيام الثلاثي الذي ظهر حديثًا بتشفير حمض أميني آخر، يتغير هيكل سلسلة الببتيد وخصائص البروتين المقابل.

اعتمادًا على طبيعة وموقع الاستبدال الذي يحدث، تتغير الخصائص المحددة للبروتين درجات متفاوته. هناك حالات يؤثر فيها استبدال حمض أميني واحد فقط في الببتيد بشكل كبير على خصائص البروتين، والذي يتجلى في التغيرات في الخصائص الأكثر تعقيدًا.

ومن الأمثلة على ذلك التغير في خصائص الهيموجلوبين البشري في فقر الدم المنجلي(أرز.

3.21). في مثل هذا الهيموجلوبين (HbS) (على عكس HbA الطبيعي) - في سلاسل p-globin في الموضع السادس، يتم استبدال حمض الجلوتاميك بفالين.

وهذا نتيجة لاستبدال إحدى القواعد في الثلاثي الذي يشفر حمض الجلوتاميك (CTT أو TTC). والنتيجة هي ثلاثية تقوم بتشفير فالين (CAT أو TsAT).

تصنيف الطفرات

في هذه الحالة، يؤدي استبدال حمض أميني واحد في الببتيد إلى تغيير كبير في خصائص الجلوبين، وهو جزء من الهيموجلوبين (تقل قدرته على الارتباط بالأكسجين)، وتظهر على الشخص علامات فقر الدم المنجلي.

في بعض الحالات، يمكن أن يؤدي استبدال قاعدة بأخرى إلى ظهور أحد الثلاثيات الهراء (ATT، ATC، ACC)، والتي لا تقوم بتشفير أي حمض أميني.

ستكون نتيجة هذا الاستبدال هي انقطاع تخليق سلسلة الببتيد. تشير التقديرات إلى أن استبدال النوكليوتيدات في ثلاثة توائم واحدة يؤدي إلى تكوين ثلاثة توائم مترادفة في 25% من الحالات؛ في 2-3 - ثلاثة توائم لا معنى لها، في 70-75٪ - حدوث طفرات جينية حقيقية.

هكذا، يمكن أن تحدث طفرات استبدال القاعدة إما نتيجة للتغيرات التلقائية في البنية الأساسية في أحد خيوط الحلزون المزدوج للحمض النووي الموجود، أو أثناء النسخ في شريط تم تصنيعه حديثًا.

إذا لم يتم تصحيح هذه التغييرات أثناء عملية الإصلاح (أو، على العكس من ذلك، ظهرت أثناء الإصلاح)، فسيتم إصلاحها في كلتا السلسلتين ثم سيتم إعادة إنتاجها في دورات النسخ المتماثل اللاحقة. ولذلك، فإن أحد المصادر المهمة لمثل هذه الطفرات هو تعطيل عمليات النسخ والإصلاح.

2. طفرات تغيير الإطارات.يمثل هذا النوع من الطفرات نسبة كبيرة من الطفرات التلقائية.

تحدث نتيجة لفقد أو إدخال زوج أو أكثر من النيوكليوتيدات التكميلية في تسلسل نيوكليوتيدات الحمض النووي. تم العثور على معظم طفرات انزياح الإطارات التي تمت دراستها في تسلسلات تتكون من نيوكليوتيدات متطابقة.

يتم تسهيل التغيير في عدد أزواج النيوكليوتيدات في سلسلة الحمض النووي من خلال تأثيرات بعض المواد الكيميائية، مثل مركبات الأكريدين، على المادة الوراثية.

من خلال تشويه بنية الحلزون المزدوج للحمض النووي، فإنها تؤدي إلى إدخال قواعد إضافية أو فقدانها أثناء التكاثر.

يمكن أن يكون التشعيع بالأشعة السينية أحد الأسباب المهمة للتغيرات في عدد أزواج النوكليوتيدات في الجين وفقًا لنوع الانقسامات الكبيرة (الخسائر). ففي ذبابة الفاكهة، على سبيل المثال، هناك طفرة معروفة في الجين الذي يتحكم في لون العين، والتي تنتج عن التشعيع وتتكون من انقسام حوالي 100 زوج من النيوكليوتيدات.

3.21. التأثير متعدد الأشكال لاستبدال أحد الأحماض الأمينية في سلسلة بيتا من الهيموجلوبين البشري مما يؤدي إلى تطور فقر الدم المنجلي

يحدث عدد كبير من الطفرات من نوع الإدراج بسبب إدراج العناصر الوراثية المتنقلة في تسلسل النيوكليوتيدات - الينقولات. الترانسبوزونات -هذه هي تسلسلات نيوكليوتيدات طويلة إلى حد ما مدمجة في جينومات الخلايا الأوروبية وخلايا بدائية النواة، وهي قادرة على تغيير موضعها تلقائيًا (انظر: 1).

قسم 3.6.4.3). مع احتمال معين، يمكن أن تنشأ عمليات الإدراج والانشطار نتيجة لأخطاء إعادة التركيب أثناء العبور غير المتكافئ داخل البطن (الشكل 3.22).

أرز. 3.22. طفرات تحول الإطار (التبادل غير المتكافئ أثناء العبور داخل الوريد):

أنا- فواصل الجينات الأليلية في مناطق مختلفة وتبادل الأجزاء بينها؛

ثانيا- فقدان الزوجين الثالث والرابع من النيوكليوتيدات، وتغير إطار القراءة؛

ثالثا- مضاعفة الزوجين الثالث والرابع من النيوكليوتيدات، وتغير إطار القراءة

3.23. نتيجة تغيير عدد أزواج النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي

يؤدي التحول في إطار القراءة نتيجة إدخال نيوكليوتيد واحد في السلسلة الكودية إلى تغيير في تركيبة الببتيد المشفر فيه

نظرا لاستمرارية القراءة وعدم تداخل الشفرة الوراثية، فإن التغير في عدد النيوكليوتيدات، كقاعدة عامة، يؤدي إلى تحول في إطار القراءة وتغيير في معنى المعلومات البيولوجية المسجلة في تسلسل DNA معين (تين.

3.23). ومع ذلك، إذا كان عدد النيوكليوتيدات المدخلة أو المفقودة من مضاعفات الثلاثة، فقد لا يحدث انزياح إطاري، ولكن هذا سيؤدي إلى إدراج أحماض أمينية إضافية أو فقدان بعضها من سلسلة البولي ببتيد. والنتيجة المحتملة لتغيير الإطار هي ظهور ثلاثة توائم لا معنى لها، مما يؤدي إلى تركيب سلاسل الببتيد المختصرة.

الطفرات مثل عكس تسلسل النيوكليوتيدات في الجين. يحدث هذا النوع من الطفرات بسبب دوران جزء من الحمض النووي بمقدار 180 درجة. وعادة ما يسبق ذلك تكوين حلقة بواسطة جزيء الحمض النووي، حيث يتم النسخ في الاتجاه المعاكس للاتجاه الصحيح.

داخل المنطقة المقلوبة، تتعطل قراءة المعلومات، مما يؤدي إلى تغيير في تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين.

شاهد المزيد:

التباين الطفريالناجمة عن حدوث الطفرات. الطفرات هي تغيرات مفاجئة ومفاجئة في المواد الوراثية الموروثة. وتتميز الطفرات بعدد من الخصائص:

التباين الطفري. طرق تصنيف الطفرات

تنشأ فجأة، بشكل متقطع.

2. تحدث التغيرات في المادة الوراثية بطريقة غير موجهة - أي جين يمكن أن يتحور، مما يؤدي إلى تغيير في أي صفة؛

وفقا لنمطها الظاهري يمكن أن تكون سائدة أو متنحية؛

4. موروثة.

وفقًا لمستوى خلل المادة الوراثية، يتم تصنيف الطفرات إلى جينات وكروموسومات وجينومية.

وراثيةترتبط الطفرات بالتغيرات في بنية الجينات (بنية جزيء الحمض النووي). يمكن أن يكون سبب انتهاك بنية الجينات: أ) الاستبدال، ب) الإدراج، ج) فقدان النوكليوتيدات.

عندما يتم استبدال النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي، يتم استبدال حمض أميني واحد في جزيء البروتين. وهذا يؤدي إلى تخليق البروتين مع خصائص متغيرة. يؤدي إدخال أو حذف النوكليوتيدات إلى تغيير في التسلسل الكامل للأحماض الأمينية في جزيء البروتين.

الطفرات الجينية هي سبب تطور العديد من الأمراض الأيضية (بيلة الفينيل كيتون، فقر الدم المنجلي، المهق).

الكروموسوماتترتبط الطفرات بالتغيرات في بنية الكروموسوم. تنقسم الطفرات الكروموسومية إلى طفرات داخل الكروموسومات وبين الكروموسومات. الطفرات داخل الكروموسومات تشمل:

أ) الحذف - فقدان جزء من الكروموسوم.

حذف الجزء الطرفي من الكروموسوم له اسم خاص به - أوجه القصور. في البشر، يُسمى حذف الذراع القصير للكروموسوم 5 بمتلازمة "صرخة القطة".

ب) الازدواجية - مضاعفة قسم الكروموسوم.

ج) الانقلاب - دوران قسم الكروموسوم بمقدار 180 درجة.

تشمل الطفرات بين الكروموسومات النقل - نقل منطقة الكروموسوم إلى كروموسوم غير متماثل.

ABCDEF- الكروموسوم الأصلي؛

ABEF- حذف؛

CDEF- التحدي؛

ABCDDEF- الازدواجية؛

ACBDEF- الانقلاب؛

ABCDEFMN- النقل.

الجينوميةترتبط الطفرات بالتغيرات في عدد الكروموسومات في النمط النووي.

الجينوم هو محتوى المادة الوراثية في مجموعة الكروموسومات الفردية. تسليط الضوء:

أ) تعدد الصبغيات - هذه زيادة في عدد الكروموسومات التي تعد مضاعفًا للمجموعة الفردية (3n، 4n، 6n، إلخ). ينقسم Polyploidy إلى autopolyploidy و allopolyploidy.

التعدد الصبغي التلقائي- زيادة متعددة في عدد مجموعات الكروموسومات من نوع واحد.

يوجد على نطاق واسع في النباتات ويستخدم في التربية لتطوير أنواع جديدة من النباتات، حيث أن polyploids تحتوي على المزيد أحجام كبيرة، فهي أكثر مقاومة للظروف البيئية المعاكسة. Polyploids هي: الجاودار (أصناف رباعي الصبغيات) والشعير والقمح والتفاح والكمثرى والأقحوان وغيرها الكثير.يرتبط حدوث polyploids بانتهاك الانقسام الاختزالي. يؤدي الطفرات الكولشيسين، التي تدمر المغزل، إلى تعدد الصيغ الصبغية.

تعدد الصيغ الصبغية- زيادة في عدد مجموعات الكروموسومات من نوعين مختلفين.

يستخدم Allopolyploidy للتغلب على العقم في الهجينة متعددة الأنواع (هجين الملفوف والفجل).

ب) صيغة صبغية متغايرة - هذا تغيير في عدد الكروموسومات التي ليست من مضاعفات الكروموسوم الأحادي (2n+1 - تثلث الصبغي، 2n-1 - أحادي الصبغي). تؤدي انتهاكات فصل الكروموسوم أثناء الانقسام الاختزالي إلى تغيير في عدد الكروموسومات في الجسم.

- متلازمة داون هي التثلث الصبغي 21؛

- متلازمة شيرشيفسكي-تيرنر - الصبغي الأحادي على الكروموسوم X: X0 عند المرأة؛

- متلازمة كلاينفلتر - تثلث الصبغي الجنسي: كروموسوم X إضافي عند الرجال - XXY).

يؤدي الصبغيات غير المتجانسة إلى تعطيل الدورة التطور الطبيعيالكائن الحي، والتغيرات في بنيته وانخفاض حيويته.

تاريخ النشر: 19-11-2014; إقرأ : 1226 | انتهاك حقوق الطبع والنشر للصفحة

Studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0.001 ثانية)…

طفره(من الكلمة اللاتينية "mutatio" - التغيير) هو تغيير مستمر في النمط الجيني الذي حدث تحت تأثير العوامل الداخلية أو الخارجية. هناك طفرات الكروموسومات والجينات والجينوم.

ما هي أسباب الطفرات؟

• الظروف البيئية غير المواتية، الظروف التي تم إنشاؤها تجريبيا. وتسمى هذه الطفرات المستحثة.
• بعض العمليات التي تحدث في الخلية الحية للكائن الحي. على سبيل المثال: اضطراب إصلاح الحمض النووي، وتكرار الحمض النووي، وإعادة التركيب الجيني.

المطفرة هي العوامل التي تسبب الطفرات. تنقسم إلى:

• المادية - الاضمحلال الإشعاعي، والأشعة فوق البنفسجية، ودرجة الحرارة مرتفعة جدا أو منخفضة جدا.
• المواد الكيميائية - عوامل الاختزال والأكسدة، القلويدات، عوامل الألكلة، مشتقات اليوريا نيترو، المبيدات الحشرية، المذيبات العضوية، بعض الأدوية.
• البيولوجية - بعض الفيروسات ومنتجات التمثيل الغذائي (الأيض) ومستضدات الكائنات الحية الدقيقة المختلفة.

الخصائص الأساسية للطفرات

• انتقلت عن طريق الميراث.
• ناجم عن مجموعة متنوعة من العوامل الداخلية والخارجية.
• تظهر بشكل متقطع وفجأة، وأحيانا بشكل متكرر.
• يمكن لأي جين أن يتحور.

ما هم؟

• الطفرات الجينومية هي تغييرات تتميز بفقد أو إضافة كروموسوم واحد (أو عدة) أو مجموعة أحادية الصيغة الصبغية كاملة. هناك نوعان من هذه الطفرات - تعدد الصبغيات وتعدد الصبغيات.

تعدد الصبغياتهو تغير في عدد الكروموسومات التي تعد من مضاعفات المجموعة الصبغية. نادر للغاية في الحيوانات. هناك نوعان من تعدد الصبغيات الممكن في البشر: ثلاثي الصبغيات ورباعي الصبغيات. الأطفال الذين يولدون بهذه الطفرات عادة لا يعيشون أكثر من شهر، وفي أغلب الأحيان يموتون في مرحلة التطور الجنيني.

الصيغة الصبغية المتغايرة(أو اختلال الصيغة الصبغية) هو تغير في عدد الكروموسومات التي لا تعد من مضاعفات مجموعة الهالوجين. ونتيجة لهذه الطفرة، يولد الأفراد مع عدد غير طبيعي من الكروموسومات - polysomics وmonosomics. يموت حوالي 20-30 بالمائة من أحاديات الجسم في الأيام الأولى التطور داخل الرحم. من بين الولادات هناك أفراد يعانون من متلازمة شيرشيفسكي-تيرنر. كما تتنوع الطفرات الجينومية في عالم النبات والحيوان.

• - هذه هي التغييرات التي تحدث عند إعادة ترتيب بنية الكروموسومات. في هذه الحالة، هناك نقل أو فقدان أو مضاعفة جزء من المادة الوراثية لعدة كروموسومات أو كروموسوم واحد، وكذلك تغيير في اتجاه شرائح الكروموسومات في الكروموسومات الفردية. في حالات نادرة، يكون اتحاد الكروموسومات ممكنًا.

• الطفرات الجينية. ونتيجة لهذه الطفرات، يحدث إدخال أو حذف أو استبدال لعدة أو نيوكليوتيدات واحدة، بالإضافة إلى الانقلاب أو التكرار اجزاء مختلفةالجين. تتنوع تأثيرات طفرات نوع الجينات. معظمهم متنحيون، أي أنهم لا يعبرون عن أنفسهم بأي شكل من الأشكال.

تنقسم الطفرات أيضًا إلى جسدية وتوليدية

• - في جميع خلايا الجسم ما عدا الأمشاج. على سبيل المثال، عندما تتحور خلية نباتية، والتي يجب أن يتطور منها برعم لاحقًا، ثم يطلق النار، فإن جميع خلاياها ستكون متحولة. لذلك، على شجيرة الكشمش الأحمر قد يظهر فرع مع التوت الأسود أو الأبيض.

• الطفرات التوليدية هي تغيرات في الخلايا الجرثومية الأولية أو في الأمشاج التي تكونت منها. تنتقل خصائصهم إلى الجيل التالي.

حسب طبيعة التأثير على الطفرات هناك:

• قاتلة - يموت أصحاب هذه التغييرات إما أثناء المرحلة أو بعد وقت قصير إلى حد ما من الولادة. هذه كلها تقريبًا طفرات جينية.
• شبه مميت (مثل الهيموفيليا) - يتميز تدهور حادتشغيل أي أنظمة في الجسم. وفي معظم الحالات، تؤدي الطفرات شبه المميتة أيضًا إلى الوفاة بعد فترة وجيزة.
• الطفرات المفيدة هي أساس التطور، فهي تؤدي إلى ظهور السمات يحتاجها الجسم. بمجرد إنشائها، يمكن أن تتسبب هذه الخصائص في تكوين نوع فرعي أو نوع جديد.