التقلب- قدرة الكائنات الحية على اكتساب خصائص وخصائص جديدة. بفضل التباين، يمكن للكائنات الحية التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة.

هناك اثنان الأشكال الرئيسية للتقلب: وراثي وغير وراثي.

وراثي، أو النمط الجيني, التقلب- التغيرات في خصائص الكائن الحي بسبب التغيرات في التركيب الوراثي. وهي بدورها تنقسم إلى اندماجي وطفري. ينشأ التباين التجميعي بسبب إعادة تركيب المواد الوراثية (الجينات والكروموسومات) أثناء تكوين الأمشاج والتكاثر الجنسي. ينشأ التباين الطفري نتيجة للتغيرات في بنية المادة الوراثية.

غير وراثي، أو المظهري، أو تعديل, التقلب- التغيرات في صفات الكائن الحي التي لا تكون نتيجة للتغيرات في التركيب الوراثي.

الطفرات

الطفرات- هذه تغييرات مستمرة ومفاجئة في بنية المادة الوراثية مستويات مختلفةتنظيمها، مما يؤدي إلى تغييرات في بعض خصائص الكائن الحي.

تم تقديم مصطلح "الطفرة" إلى العلم بواسطة دي فريس. خلقه نظرية الطفرةوالتي لم تفقد أحكامها الرئيسية أهميتها حتى يومنا هذا.

1. تنشأ الطفرات فجأة، بشكل متقطع، دون أي تحولات.
2. الطفرات وراثية، أي. يتم نقلها باستمرار من جيل إلى جيل.
3. الطفرات لا تشكل سلسلة مستمرة، ولا يتم تجميعها حول نوع متوسط ​​(كما هو الحال مع تقلب التعديل)، فهي تغييرات نوعية.
4. الطفرات غير اتجاهية - أي موضع يمكن أن يتحور، مما يسبب تغييرات في كل من العلامات الثانوية والحيوية في أي اتجاه.
5. يمكن أن تحدث نفس الطفرات بشكل متكرر.
6. الطفرات فردية، أي أنها تحدث عند الأفراد.

تسمى عملية حدوث الطفرة الطفرات، والعوامل البيئية المسببة للطفرات هي المطفرة.

وفقا لنوع الخلايا التي حدثت فيها الطفرات، يتم تمييزها: الطفرات التوليدية والجسدية.

الطفرات التوليديةتنشأ في الخلايا الجرثومية، ولا تؤثر على خصائص كائن حي معين، وتظهر فقط في الجيل التالي.

الطفرات الجسديةتنشأ في الخلايا الجسدية، وتظهر في كائن معين ولا تنتقل إلى النسل أثناء التكاثر الجنسي. لا يمكن الحفاظ على الطفرات الجسدية إلا من خلال التكاثر اللاجنسي (النباتي في المقام الأول).

وتنقسم حسب قيمتها التكيفية إلى: طفرات مفيدة، وضارة (فتاكة، وشبه فتاكة) ومحايدة. مفيد- زيادة الحيوية، قاتلة- سبب الموت شبه قاتلة- تقليل الحيوية، حيادي- لا تؤثر على قدرة الأفراد على البقاء. وتجدر الإشارة إلى أن الطفرة نفسها يمكن أن تكون مفيدة في بعض الحالات ومضرة في حالات أخرى.

وفقا لطبيعة مظاهرها، يمكن أن تكون الطفرات مسيطرو الصفة الوراثية النادرة. إذا كانت الطفرة السائدة ضارة، فإنها يمكن أن تسبب وفاة صاحبها في المراحل المبكرة من التطور. لا تظهر الطفرات المتنحية في الزيجوت المتغايرة، وبالتالي تبقى في السكان لفترة طويلة في حالة "مخفية" وتشكل احتياطيًا من التقلبات الوراثية. وعندما تتغير الظروف البيئية، قد يكتسب حاملو مثل هذه الطفرات ميزة في الصراع من أجل البقاء.

واعتمادًا على ما إذا كان المولد المسبب لهذه الطفرة قد تم تحديده أم لا، فإنهم يميزون الناجم عنو تلقائيالطفرات. عادة، تحدث الطفرات العفوية بشكل طبيعي، في حين أن الطفرات المستحثة تحدث بشكل مصطنع.

اعتمادًا على مستوى المادة الوراثية التي حدثت فيها الطفرة، يتم التمييز بين الطفرات الجينية والكروموسومية والجينومية.

الطفرات الجينية

الطفرات الجينية- التغيرات في بنية الجينات. وبما أن الجين هو جزء من جزيء الحمض النووي، فإن طفرة الجين تمثل تغيرات في تكوين النوكليوتيدات في هذا القسم. يمكن أن تحدث الطفرات الجينية نتيجة لما يلي: 1) استبدال نيوكليوتيدات واحدة أو أكثر بأخرى. 2) إدراج النوكليوتيدات. 3) فقدان النيوكليوتيدات. 4) مضاعفة النيوكليوتيدات. 5) التغيرات في ترتيب تناوب النيوكليوتيدات. تؤدي هذه الطفرات إلى تغييرات في تكوين الأحماض الأمينية لسلسلة البولي ببتيد، وبالتالي إلى تغييرات في النشاط الوظيفي لجزيء البروتين. تؤدي الطفرات الجينية إلى ظهور أليلات متعددة لنفس الجين.

تسمى الأمراض الناجمة عن الطفرات الجينية بالأمراض الوراثية (بيلة الفينيل كيتون، فقر الدم المنجلي، الهيموفيليا، وما إلى ذلك). وراثة الأمراض الجينية تخضع لقوانين مندل.

الطفرات الكروموسومية

هذه هي التغييرات في بنية الكروموسومات. يمكن أن تحدث عمليات إعادة الترتيب داخل كروموسوم واحد - طفرات داخل الكروموسومات (الحذف، الانقلاب، الازدواجية، الإدراج)، وبين الكروموسومات - طفرات بين الكروموسومات (الانتقال).

حذف— فقدان قسم الكروموسوم (2)؛ انقلاب— دوران قسم الكروموسوم بمقدار 180 درجة (4، 5)؛ الازدواجية- مضاعفة نفس قسم الكروموسوم (3)؛ إدراج- إعادة ترتيب المنطقة (6).

الطفرات الكروموسومية: 1 - الباروكروموسومات. 2 - الحذف؛ 3 - الازدواجية. 4، 5 — الانقلاب؛ 6- الإدراج.

النقل- نقل قسم من كروموسوم واحد أو كروموسوم كامل إلى كروموسوم آخر.

تصنف الأمراض الناجمة عن الطفرات الكروموسومية على أنها أمراض الكروموسومات. تشمل هذه الأمراض متلازمة "صرخة القطة" (46، 5 ع -)، ومتغير الإزاحة لمتلازمة داون (46، 21 t21 21)، وما إلى ذلك.

طفرة جينيةيسمى التغير في عدد الكروموسومات. تحدث الطفرات الجينومية نتيجة لتعطيل المسار الطبيعي للانقسام الفتيلي أو الانقسام الاختزالي.

هابلويدي- انخفاض في عدد المجموعات الفردية الكاملة للكروموسومات.

تعدد الصبغيات- زيادة في عدد المجموعات الفردية الكاملة للكروموسومات: ثلاثية الصبغيات (3 ن) ، رباعيات الصبغيات (4 ن) إلخ.

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).

السبب الأكثر احتمالا للصبغيات المتغايرة هو عدم انفصال أي زوج من الكروموسومات المتماثلة أثناء الانقسام الاختزالي في أحد الوالدين. في هذه الحالة، يحتوي أحد الأمشاج الناتجة على كروموسوم واحد أقل، والآخر يحتوي على كروموسوم آخر. يؤدي اندماج هذه الأمشاج مع الأمشاج الأحادي الصبغي الطبيعي أثناء الإخصاب إلى تكوين لاقحة ذات أمشاج أصغر أو عدد كبيرالكروموسومات مقارنة بالمجموعة الثنائية الصبغية المميزة لهذا النوع: nullosomia (2ن - 2), الصبغي الأحادي (2ن - 1), التثلث الصبغي (2ن + 1), رباعي (2ن+ 2) الخ.

توضح المخططات الجينية أدناه أن ولادة طفل مصاب بمتلازمة كلاينفلتر أو متلازمة تيرنر-شيريشيفسكي يمكن تفسيرها بعدم انفصال الكروموسومات الجنسية أثناء الطور الانفصالي الأول من الانقسام الاختزالي في الأم أو الأب.

1) عدم انفصال الكروموسومات الجنسية أثناء الانقسام الاختزالي لدى الأم

ر	♀46,XX		×	♂46,XY
أنواع الأمشاج	24، العشرون 24، 0			23، × 23، واي
F	47، الثلاثون التثلث الصبغي على الكروموسوم X	47، العشرين متلازمة كلاينفلتر		45، ×0 متلازمة تيرنر- شيرشيفسكي	45,Y0 موت زيجوت

2) عدم انفصال الكروموسومات الجنسية أثناء الانقسام الاختزالي لدى الأب

ر	♀46,XX	×	♂46,XY
أنواع الأمشاج	23، العاشر		24، س ص 22، 0
F	47، العشرين متلازمة كلاينفلتر		45، ×0 متلازمة تيرنر- شيرشيفسكي

الأمراض الناجمة عن الطفرات الجينومية تقع أيضًا ضمن فئة الكروموسومات. ميراثهم لا يطيع قوانين مندل. بالإضافة إلى متلازمات كلاينفلتر أو تيرنر-شيريشيفسكي المذكورة أعلاه، تشمل هذه الأمراض متلازمة داون (47، +21)، ومتلازمة إدواردز (+18)، ومتلازمة باتاو (47، +15).

تعدد الصبغياتسمة من النباتات. يستخدم إنتاج polyploids على نطاق واسع في تربية النباتات.

قانون السلسلة المتماثلة للتقلب الوراثي N.I. فافيلوفا

"تتميز الأنواع والأجناس المتقاربة وراثيا بسلسلة متشابهة من التباين الوراثي مع انتظام بحيث يمكن للمرء، بمعرفة سلسلة الأشكال داخل نوع واحد، التنبؤ بوجود أشكال موازية في الأنواع والأجناس الأخرى. كلما اقتربوا من موقعهم وراثيا النظام المشتركالأجناس والأنواع، وأكثر اكتمالا التشابه في صفوف تقلبها. تتميز عائلات النباتات بأكملها عمومًا بدورة معينة من التنوع تمر عبر جميع الأجناس والأنواع التي تشكل العائلة.

ويمكن توضيح هذا القانون من خلال مثال عائلة بوا، التي تشمل القمح والجاودار والشعير والشوفان والدخن وغيرها. وهكذا، فإن اللون الأسود للcaryopsis موجود في الجاودار والقمح والشعير والذرة وغيرها من النباتات، والشكل الممدود للcaryopsis موجود في جميع الأنواع المدروسة من الفصيلة. قانون السلسلة المتماثلة في التقلب الوراثي سمح لـ N. I. نفسه. فافيلوف للعثور على عدد من أشكال الجاودار، لم تكن معروفة من قبل، بناء على وجود هذه الخصائص في القمح. وتشمل هذه: الأذنين المظللة وغير المظللة، والحبوب ذات اللون الأحمر والأبيض والأسود والبنفسجي، والحبوب الدقيقة والزجاجية، وما إلى ذلك.

الاختلاف الوراثي للصفات *			الذرة	قمح	شعير	الشوفان	الدخن	الذرة الرفيعة	حبوب ذرة	أرز	عشبة القمح
حبوب ذرة	تلوين	أسود	+	+	+	—	—	+	+	+	+
		أرجواني	+	+	+	—	—	+	+	+	—
	استمارة	دائري	+	+	+	+	+	+	+	+	+
		ممتد	+	+	+	+	+	+	+	+	+
بيول. علامات	نمط الحياة	المحاصيل الشتوية	+	+	+	+				+
		ربيع	+	+	+	+	+	+	+	+

* ملحوظة. العلامة "+" تعني وجود أشكال وراثية لها الصفة المحددة.

افتح ن.ي. قانون فافيلوف لا ينطبق فقط على النباتات، ولكن أيضًا على الحيوانات. وهكذا، فإن المهق لا يحدث فقط في مجموعات مختلفة من الثدييات، ولكن أيضًا في الطيور والحيوانات الأخرى. لوحظت أصابع قصيرة عند البشر وكبيرة ماشية، الأغنام، الكلاب، الطيور، غياب الريش في الطيور، القشور في الأسماك، الصوف في الثدييات، الخ.

قانون السلسلة المتماثلة للتقلب الوراثي أهمية عظيمةللاختيار، لأنه يسمح للمرء بالتنبؤ بوجود أشكال غير موجودة في نوع معين، ولكنها مميزة للأنواع ذات الصلة الوثيقة. علاوة على ذلك، يمكن العثور على النموذج المطلوب في الحياة البريةأو تم الحصول عليها عن طريق الطفرات الاصطناعية.

الطفرات الاصطناعية

تحدث الطفرات التلقائية باستمرار في الطبيعة، ولكن الطفرات التلقائية نادرة الحدوث إلى حد ما؛ على سبيل المثال، في ذبابة الفاكهة، تتشكل طفرة العين البيضاء بتردد 1: 100000 أمشاج.

تسمى العوامل التي يؤدي تأثيرها على الجسم إلى ظهور الطفرات المطفرة. عادة ما يتم تقسيم المطفرات إلى ثلاث مجموعات. تُستخدم المطفرات الفيزيائية والكيميائية لإنتاج طفرات بشكل مصطنع.

تعتبر الطفرات المستحثة ذات أهمية كبيرة لأنها تجعل من الممكن إنشاء مادة أولية قيمة للتكاثر، وتكشف أيضًا عن طرق لإنشاء وسائل لحماية البشر من عمل العوامل المطفرة.

تقلب التعديل

تقلب التعديل- هذه تغييرات في خصائص الكائنات الحية لا تنتج عن تغيرات في التركيب الوراثي وتنشأ تحت تأثير العوامل البيئية. يلعب الموطن دورًا كبيرًا في تكوين خصائص الكائنات الحية. يتطور كل كائن حي ويعيش في بيئة معينة، ويختبر عمل عوامله التي يمكن أن تغير الخصائص المورفولوجية والفسيولوجية للكائنات الحية، أي. النمط الظاهري لهم.

ومن الأمثلة على تباين الصفات تحت تأثير العوامل البيئية هيئة مختلفةأوراق رأس السهم: الأوراق المغمورة في الماء لها شكل يشبه الشريط، والأوراق التي تطفو على سطح الماء مستديرة، أما الأوراق الموجودة في الهواء فهي على شكل سهم. تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية، يصاب الأشخاص (إذا لم يكونوا ألبينوس) بالسمرة نتيجة تراكم الميلانين في الجلد، وفي أناس مختلفونتختلف شدة لون الجلد.

يتميز تقلب التعديل بالخصائص الرئيسية التالية: 1) عدم الوراثة. 2) الطبيعة الجماعية للتغيرات (الأفراد من نفس النوع الموضوعون في نفس الظروف يكتسبون خصائص مماثلة)؛ 3) مراسلات التغيرات في تأثير العوامل البيئية؛ 4) اعتماد حدود التباين على التركيب الوراثي.

وعلى الرغم من أن العلامات قد تتغير تحت تأثير الظروف البيئية، إلا أن هذا التباين ليس بلا حدود. ويفسر ذلك حقيقة أن النمط الوراثي يحدد حدودًا معينة يمكن أن تحدث من خلالها تغييرات في السمة. تسمى درجة تباين السمة، أو حدود تباين التعديل معيار رد الفعل. يتم التعبير عن قاعدة التفاعل في مجمل الأنماط الظاهرية للكائنات الحية المتكونة على أساس نمط وراثي معين تحت تأثير العوامل البيئية المختلفة. كقاعدة عامة، تتمتع السمات الكمية (ارتفاع النبات، المحصول، حجم الورقة، إنتاجية حليب الأبقار، إنتاج بيض الدجاج) بمعدل تفاعل أوسع، أي أنها يمكن أن تختلف بشكل كبير عن السمات النوعية (لون الغلاف، محتوى دهون الحليب، الزهرة) البنية، فصيلة الدم). تعتبر معرفة معايير التفاعل ذات أهمية كبيرة للممارسة الزراعية.

تعديل التباين في العديد من خصائص النباتات والحيوانات والبشر يخضع للقوانين العامة. يتم تحديد هذه الأنماط بناءً على تحليل مظهر السمة لدى مجموعة من الأفراد ( ن). تختلف درجة التعبير عن السمة المدروسة بين أفراد مجتمع العينة. تسمى كل قيمة محددة للخاصية التي تتم دراستها خياروالمشار إليه بالحرف الخامس. تتم الإشارة إلى تكرار حدوث المتغيرات الفردية بالحرف ص. عند دراسة تباين سمة ما في عينة سكانية، يتم تجميع سلسلة تباين يتم فيها ترتيب الأفراد بترتيب تصاعدي لمؤشر السمة قيد الدراسة.

على سبيل المثال، إذا أخذت 100 سنبلة من القمح ( ن= 100)، احسب عدد السنيبلات في الأذن ( الخامس) وعدد الآذان مع عدد معين من السنيبلات، فستبدو سلسلة الاختلافات بهذا الشكل.

البديل ( الخامس)	14	15	16	17	18	19	20
عدد مرات الحدوث ( ص)	2	7	22	32	24	8	5

على أساس سلسلة الاختلاف، يتم بناؤها منحنى الاختلاف— عرض رسومي لتكرار حدوث كل خيار.

تعد القيمة المتوسطة للخاصية أكثر شيوعًا، وتكون الاختلافات المختلفة عنها بشكل كبير أقل شيوعًا. تسمى "التوزيع الطبيعي". عادة ما يكون المنحنى الموجود على الرسم البياني متماثلًا.

يتم حساب متوسط ​​قيمة الخاصية باستخدام الصيغة:

أين م- متوسط ​​قيمة الخاصية؛ ∑( الخامس

وبناء على أسباب حدوثها، يتم التمييز بين الطفرات العفوية والمستحثة.

الطفرات العفوية (العفوية).تنشأ بدون أسباب مرئية. في بعض الأحيان يتم أخذ هذه الطفرات بعين الاعتبار ثلاثة أخطاء P: العمليات تكرار الحمض النووي وإصلاح وإعادة التركيب . وهذا يعني أن عملية حدوث طفرات جديدة تكون تحت السيطرة الجينية للجسم. على سبيل المثال، من المعروف أن الطفرات تزيد أو تقلل من تكرار الطفرات الأخرى؛ ولذلك، هناك الجينات الطافرة والجينات المضادة للطفرات.

وفي الوقت نفسه، يعتمد تواتر الطفرات التلقائية أيضًا على حالة الخلية (الكائن الحي). على سبيل المثال، في ظل ظروف الضغط قد يزيد تواتر الطفرات.

الطفرات المستحثةتنشأ تحت تأثير المطفرة .

المطفرات هي مجموعة متنوعة من العوامل التي تزيد من تواتر الطفرات.

لأول مرة، تم الحصول على الطفرات المستحثة من قبل علماء الوراثة المحليين G.A. نادسون وج.س. فيليبوف عام 1925 عند تشعيع الخميرة بإشعاع الراديوم.

هناك عدة فئات من المطفرات:

– المطفرات الجسدية: الإشعاع المؤين، الإشعاع الحراري، الأشعة فوق البنفسجية.

– المطفرات الكيميائية: نظائرها ذات القاعدة النيتروجينية (مثل 5-بروموراسيل)، والألدهيدات، والنيتريت، وعوامل الميثيل، والهيدروكسيلامين، وأيونات المعادن الثقيلة، وبعض الأدوية ومنتجات وقاية النباتات.

– المطفرة البيولوجية: الحمض النووي النقي والفيروسات واللقاحات المضادة للفيروسات.

– مولدات كهربائية– المنتجات الأيضية الوسيطة (الوسيطة). على سبيل المثال، الكحول الإيثيلي في حد ذاته ليس مادة مطفرة. ومع ذلك، في جسم الإنسان يتأكسد إلى الأسيتالديهيد، وهذه المادة هي بالفعل مطفرة.

السؤال رقم 21.

(الطفرات الكروموسومية، تصنيفها: الحذف والتضاعف، الانقلاب، النقل. الأسباب والآلياتحادثة. أهميتها في تطور الحالات المرضية للإنسان)

مع الكروموسوماتتسبب الطفرات إعادة ترتيب كبيرة في بنية الكروموسومات الفردية. 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) (حالة متطرفة - توحيد الكروموسومات بأكملها

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 الكروموسومات أيضًا تحت تأثير عوامل مطفرة مختلفة، خاصة الفيزيائية (الإشعاعات المؤينة وأنواع أخرى من الإشعاع)، وبعضها مركبات كيميائيةوالفيروسات.

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.

السؤال رقم 22.

(الطفرات الجينومية: التصنيف، الأسباب، الآليات. دور في حدوث المتلازمات الكروموسومية.آليات مكافحة).

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

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 العادية. بيئةبتردد حوالي - لكل نيوكليوتيد لكل جيل من الخلايا.

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 زوج C-G الكنسي). أثناء تكرار الحمض النووي مقابل اليوراسيل، يتم تضمين الأدينين في السلسلة الجديدة، ويتم تشكيل زوج U-A، وأثناء التكرار التالي يتم استبداله بزوج T-A، أي يحدث انتقال (استبدال نقطة بيريميدين ببيريميدين آخر أو البيورين مع البيورين 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 (تعمل الأليلات المتغيرة في نفس اتجاه الأليلات من النوع البري، ولا يتم تصنيع سوى كمية أقل منتج البروتين) ، غير متبلور (تبدو الطفرة وكأنها فقدان كامل 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) ونيومورفيك.

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.

الجينوم: - تعدد الصبغيات، وهو تغيير في عدد الكروموسومات التي لا تعد من مضاعفات المجموعة الصبغية. اعتمادًا على أصل مجموعات الكروموسوم بين polyploids، يتم التمييز بين allopolyploids، التي تحتوي على مجموعات كروموسوم تم الحصول عليها عن طريق التهجين من أنواع مختلفة، وautopolyploids، حيث يزيد عدد مجموعات الكروموسوم في الجينوم الخاص بها

مع طفرات الكروموسومات، تحدث إعادة ترتيب كبيرة في بنية الكروموسومات الفردية. 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 مستوى الجينات، تكون التغيرات في بنية الحمض النووي الأولية للجينات تحت تأثير الطفرات أقل أهمية من الطفرات الصبغية، لكن الطفرات الجينية أكثر شيوعًا. نتيجة ل الطفرات الجينيةتحدث عمليات الاستبدال والحذف والإدراج لواحد أو أكثر من النيوكليوتيدات والانتقالات والازدواجية والانعكاسات لأجزاء مختلفة من الجين. في حالة تغير نيوكليوتيد واحد فقط بسبب طفرة، فإنهم يتحدثون عن طفرات نقطية

تضمن الآليات المضادة للطفرات اكتشاف نشاط الجين الورمي أو القضاء عليه أو قمعه. يتم تحقيق الآليات المضادة للطفرات بمشاركة مثبطات الورم وأنظمة إصلاح الحمض النووي.

السؤال رقم 23.

(الإنسان كموضوع للبحث الوراثي. الطريقة الوراثية الخلوية: أهميتها لتشخيص متلازمات الكروموسومات. قواعد تجميع الصور التوضيحية للأشخاص الأصحاء. الصور التوضيحية لمتلازمات الكروموسومات (الجسمية والجونوسومية). أمثلة)

الإنسان كموضوع للبحث الجيني. علم الوراثة البشرية، مكانته في نظام العلوم الإنسانية، العلامات الوراثية الرئيسية لعلم الوراثة العرقية. الأمراض الوراثية، كجزء من التباين الوراثي العام للشخص.

الإنسان، كموضوع للبحث الجيني، معقد:

لا يمكن اعتماد الطريقة الهجينة.

تغيير جيل بطيء.

عدد قليل من الأطفال.

عدد كبير من الكروموسومات

علم الوراثة البشرية هو فرع خاص من علم الوراثة يدرس خصائص وراثة السمات عند البشر، والأمراض الوراثية (علم الوراثة الطبية)، والبنية الجينية للمجموعات البشرية. علم الوراثة البشرية هو الأساس النظري للطب الحديث والرعاية الصحية الحديثة.

لقد أصبح من الثابت الآن أن قوانين علم الوراثة عالمية.

ومع ذلك، نظرًا لأن الشخص ليس كائنًا بيولوجيًا فحسب، بل هو أيضًا كائن اجتماعي، فإن علم الوراثة البشرية يختلف عن وراثة معظم الكائنات الحية في عدد من الميزات:

– التحليل الهجين (طريقة العبور) لا ينطبق على دراسة الميراث البشري؛ لذلك، يتم استخدام طرق محددة للتحليل الجيني: الأنساب (طريقة تحليل النسب)، التوأم، وكذلك الخلوية، والكيمياء الحيوية، والسكان وبعض الطرق الأخرى؛

– يتميز الإنسان بخصائص اجتماعية لا توجد في الكائنات الحية الأخرى، على سبيل المثال، المزاج، وأنظمة الاتصال المعقدة القائمة على الكلام، بالإضافة إلى القدرات الرياضية والبصرية والموسيقية وغيرها؛

- بفضل الدعم العام، من الممكن بقاء ووجود الأشخاص الذين يعانون من انحرافات واضحة عن القاعدة (في البرية، مثل هذه الكائنات غير قابلة للحياة).

يدرس علم الوراثة البشرية خصائص وراثة السمات عند البشر، والأمراض الوراثية (الوراثة الطبية)، والبنية الجينية للمجموعات البشرية. علم الوراثة البشرية هو الأساس النظري للطب الحديث والرعاية الصحية الحديثة. هناك عدة آلاف من الأمراض الوراثية الفعلية المعروفة، والتي تعتمد بنسبة 100٪ تقريبًا على النمط الجيني للفرد. وتشمل أفظع هذه الحالات: التليف الحمضي في البنكرياس، بيلة الفينيل كيتون، الجالاكتوز في الدم، وأشكال مختلفة من الفدامة، واعتلال الهيموغلوبين، وكذلك متلازمات داون وتيرنر وكلينفلتر. بالإضافة إلى ذلك، هناك أمراض تعتمد على التركيب الوراثي والبيئة: مرض نقص ترويةومرض السكري وأمراض الروماتويد وقرحة المعدة والاثني عشر والعديد من أمراض الأورام والفصام والأمراض العقلية الأخرى.

وتتمثل مهام علم الوراثة الطبية في تحديد حاملي هذه الأمراض بين الآباء في الوقت المناسب، وتحديد الأطفال المرضى ووضع توصيات لعلاجهم. دور كبيرفي الوقاية من الأمراض المحددة وراثيا، تلعب الاستشارات الوراثية والطبية والتشخيص قبل الولادة (أي الكشف عن الأمراض في المراحل المبكرة من نمو الجسم) دورا هاما.

هناك أقسام خاصة من علم الوراثة البشرية التطبيقية (علم الوراثة البيئية، وعلم الوراثة الدوائي، وعلم السموم الجيني) التي تدرس الأساس الجيني للرعاية الصحية. عند تطوير الأدوية، عند دراسة استجابة الجسم لتأثيرات العوامل الضارة، من الضروري مراعاة الخصائص الفردية للأشخاص وخصائص السكان البشريين.

الأمراض الوراثية هي أمراض ناجمة عن اضطرابات في الجهاز الوراثي (الوراثي) للخلايا الجرثومية. تنجم الأمراض الوراثية عن طفرات (انظر التباين) التي تنشأ في الجهاز الكروموسومي للخلية الجرثومية لأحد الوالدين أو في أسلاف أبعد

السؤال رقم 24.

(الطريقة البيوكيميائية لدراسة علم الوراثة البشرية؛ أهميتها لتشخيص الأمراض الأيضية الوراثية. دور التعديلات النسخية وما بعد النسخية وما بعد الترجمة في تنظيم التمثيل الغذائي الخلوي. أمثلة).

على عكس الطريقة الوراثية الخلوية، التي تتيح دراسة بنية الكروموسومات والنمط النووي بشكل طبيعي وتشخيص الأمراض الوراثية المرتبطة بالتغيرات في عددها واختلال تنظيمها، والأمراض الوراثية الناجمة عن الطفرات الجينية، وكذلك تعدد الأشكال في الابتدائي الطبيعي تتم دراسة المنتجات الجينية باستخدام الطرق البيوكيميائية.

يتم تحديد عيوب الإنزيم من خلال تحديد محتوى المنتجات الأيضية في الدم والبول الناتجة عن عمل هذا البروتين. يشير نقص المنتج النهائي، المصحوب بتراكم المنتجات الوسيطة والثانوية لضعف التمثيل الغذائي، إلى وجود خلل أو نقص في الإنزيم في الجسم.

التشخيص الكيميائي الحيوي اضطرابات وراثيةيتم التبادل على مرحلتين.

في المرحلة الأولى، يتم اختيار الحالات المفترضة للأمراض، وفي المرحلة الثانية يتم توضيح تشخيص المرض باستخدام طرق أكثر دقة وتعقيدًا. طلب البحوث البيوكيميائيةلتشخيص الأمراض في فترة ما قبل الولادة أو بعد الولادة مباشرة، فإنه يسمح بتحديد الأمراض في الوقت المناسب والبدء في تدابير طبية محددة، كما هو الحال، على سبيل المثال، في حالة بيلة الفينيل كيتون.

لتحديد محتوى المنتجات الوسيطة والمنتجات الثانوية والمنتجات الأيضية النهائية في الدم أو البول أو السائل الأمنيوسي، باستثناء ردود الفعل النوعيةمع الكواشف المحددة ل مواد معينةاستخدام الطرق الكروماتوغرافية لدراسة الأحماض الأمينية والمركبات الأخرى.

عوامل النسخ هي بروتينات تتفاعل مع مواقع تنظيمية معينة وتسرع أو تبطئ عملية النسخ. تبلغ نسبة الأجزاء المعلوماتية وغير المعلوماتية في النسخ حقيقية النواة في المتوسط ​​1:9 (في بدائيات النوى هي 9:1).يمكن فصل النسخ المتجاورة عن بعضها البعض عن طريق مناطق الحمض النووي غير المكتوبة. يسمح تقسيم الحمض النووي إلى العديد من النسخ بالقراءة الفردية (النسخ) لجينات مختلفة ذات أنشطة مختلفة.

في كل نسخة، يتم نسخ واحد فقط من شريطي الحمض النووي، وهو ما يسمى حبلا القالب، والثاني، المكمل له، يسمى حبلا الترميز. يبدأ تصنيع سلسلة الحمض النووي الريبوزي (RNA) من النهاية 5 إلى النهاية 3 بوصة، في حين أن شريط DNA القالب يكون دائمًا متعارضًا مع الطرف المُصنَّع حمض نووي

تعديلات ما بعد النسخ لنسخة الحمض النووي الريبي (tRNA) الأولية (معالجة الحمض الريبي النووي النقال)

يحتوي الحمض النووي الريبوزي الناقل الأساسي على حوالي 100 نيوكليوتيدات، وبعد المعالجة - 70-90 بقايا نيوكليوتيدات. تحدث تعديلات ما بعد النسخ لنصوص الحمض النووي الريبي (tRNA) الأولية بمشاركة RNases (ريبونوكلياز). وبالتالي، يتم تحفيز تكوين نهاية 3 بوصات من الحمض الريبي النووي النقال بواسطة RNase، وهو نوكلياز خارجي 3 بوصات "يقطع" نيوكليوتيدًا واحدًا في كل مرة حتى يصل إلى التسلسل -CCA، وهو نفسه بالنسبة لجميع جزيئات الحمض الريبي النووي النقال. بالنسبة لبعض الـ tRNAs، يحدث تكوين تسلسل -CCA عند النهاية 3 بوصة (النهاية المستقبلة) نتيجة للإضافة المتسلسلة لهذه النيوكليوتيدات الثلاثة. يحتوي الـ pre-tRNA على إنترون واحد فقط، يتكون من 14-16 نيوكليوتيدات. يؤدي الإنترون والربط إلى تكوين بنية تسمى "مضاد الكودون" - وهو ثلاثي من النيوكليوتيدات يضمن تفاعل الحمض الريبي النووي النقال مع الكودون التكميلي للرنا المرسال أثناء تخليق البروتين.

تعديلات ما بعد النسخ (المعالجة) للنسخة الأولية من الحمض النووي الريبي (RNA). تكوين الريبوسوم

تحتوي الخلايا البشرية على حوالي مائة نسخة من جين الرنا الريباسي (rRNA)، متمركزة في مجموعات على خمسة كروموسومات. يتم نسخ جينات الرنا الريباسي بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي I لإنتاج نسخ متطابقة. يبلغ طول النصوص الأولية حوالي 13000 بقايا نيوكليوتيد (45S rRNA). قبل مغادرة النواة كجزء من جسيم الريبوسوم، يخضع جزيء 45 S rRNA للمعالجة، مما يؤدي إلى تكوين 28S rRNA (حوالي 5000 نيوكليوتيدات)، و18S rRNA (حوالي 2000 نيوكليوتيدات)، و5.88 rRNA (حوالي 160 نيوكليوتيدات)، والتي هي مكونات الريبوسومات (الشكل 4-35). يتم تدمير بقية النص في النواة.

السؤال رقم 25.

(طريقة الأنساب في علم الوراثة البشرية. القواعد الأساسية لتجميع وتحليل مخططات النسب (باستخدام مثال مخطط نسب العائلة). أهمية الطريقة في دراسة أنماط وراثة السمات).

تعتمد هذه الطريقة على تجميع وتحليل النسب. تم استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع منذ العصور القديمة وحتى يومنا هذا في تربية الخيول، واختيار السلالات القيمة من الماشية والخنازير، وفي الحصول على الكلاب الأصيلة، وكذلك في تربية سلالات جديدة من الحيوانات ذات الفراء. تم تجميع سلاسل الأنساب البشرية على مدى قرون عديدة فيما يتعلق بالعائلات الحاكمة في أوروبا وآسيا.

عند تجميع النسب، تكون نقطة البداية هي الشخص - المسبار الذي تتم دراسة نسبه. عادةً ما يكون هذا إما مريضًا أو حاملًا لصفة معينة يجب دراسة وراثتها. عند تجميع جداول النسب، يتم استخدام الرموز التي اقترحها G. فقط في عام 1931 (الشكل 6.24). يتم تحديد الأجيال بالأرقام الرومانية، ويتم تحديد الأفراد في جيل معين بواسطة ar

اتفاقيات عند تجميع النسب (وفقًا لـ G. Just)

باستخدام طريقة الأنساب، يمكن تحديد الطبيعة الوراثية للصفة قيد الدراسة، وكذلك نوع وراثتها (جسمية سائدة، جسمية متنحية، سائدة مرتبطة بـ X أو متنحية، مرتبطة بـ Y). عند تحليل الأنساب لعدة خصائص، يمكن الكشف عن الطبيعة المرتبطة لوراثتها، وهو ما يستخدم في تجميع خرائط الكروموسومات. تتيح لك هذه الطريقة دراسة شدة عملية الطفرة وتقييم مدى تعبير الأليل واختراقه. ويستخدم على نطاق واسع في الاستشارة الوراثية الطبية للتنبؤ بالذرية. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن تحليل الأنساب يصبح أكثر تعقيدًا بشكل ملحوظ عندما يكون لدى الأسرة عدد قليل من الأطفال.

النسب مع الميراث جسمي سائد. يتميز النوع الجسدي من الميراث عمومًا باحتمالية متساوية لحدوث هذه الصفة لدى كل من الرجال والنساء. ويرجع ذلك إلى نفس الجرعة المزدوجة من الجينات الموجودة في الجسيمات الذاتية لجميع ممثلي النوع والمستلمة من كلا الوالدين، واعتماد السمة النامية على طبيعة تفاعل الجينات الأليلية.

إذا تم تحليل سمة لا تؤثر على قدرة الكائن الحي على البقاء، فإن حاملي السمة السائدة يمكن أن يكونوا متماثلي الزيجوت ومتغاير الزيجوت. في حالة الميراث السائد لبعض السمات المرضية (المرض)، فإن الزيجوت المتماثلة الزيجوت، كقاعدة عامة، ليست قابلة للحياة، وحاملي هذه الصفة هم متغاير الزيجوت.

وهكذا، مع الوراثة الجسدية السائدة، يمكن أن تحدث السمة بالتساوي عند الرجال والنساء ويمكن تتبعها عندما يكون هناك عدد كاف من النسل في كل جيل رأسي. تم تقديم أول وصف للنسب مع نوع جسمي سائد من وراثة الشذوذ في البشر في عام 1905. وهو يتتبع انتقال العضلة العضدية (أقدام الأصابع القصيرة) على مدى عدد من الأجيال.

النسب مع الميراث جسمي متنحي. تظهر السمات المتنحية ظاهريًا فقط في الأليلات المتماثلة الزيجوت المتنحية. عادة ما توجد هذه السمات في ذرية الآباء الطبيعيين ظاهريًا الذين يحملون الأليلات المتنحية. احتمال ظهور ذرية متنحية في هذه الحالة هو 25٪. إذا كان أحد الوالدين لديه سمة متنحية، فإن احتمالية ظهورها في النسل تعتمد على النمط الجيني للوالد الآخر. في حالة الآباء المتنحيين، يرث جميع الأبناء الصفة المتنحية المقابلة.

من المعتاد بالنسبة للنسب ذات النوع الجسدي المتنحي من الميراث أن السمة لا تظهر في كل جيل. في أغلب الأحيان، يظهر النسل المتنحي لدى الآباء الذين لديهم سمة سائدة، وتزداد احتمالية ظهور مثل هذا النسل في الزيجات ذات الصلة الوثيقة، حيث قد يكون كلا الوالدين حاملين لنفس الأليل المتنحي الذي تم تلقيه من سلف مشترك. مثال على الوراثة الجسدية المتنحية هو نسب عائلة مصابة باعتلال عضلي تقدمي كاذب، حيث يكون زواج الأقارب شائعا.

النسب مع الميراث السائد المرتبط بـ X للسمة. الجينات الموجودة على الكروموسوم X والتي لا تحتوي على أليلات على الكروموسوم Y موجودة في الأنماط الجينية للرجال والنساء بجرعات مختلفة. تتلقى المرأة كروموسوم X الخاص بها والجينات المقابلة من والدها وأمها، بينما يرث الرجل كروموسوم X الوحيد من والدته فقط. يتم تحديد تطور السمة المقابلة لدى الرجال من خلال الأليل الوحيد الموجود في النمط الوراثي، بينما عند النساء يكون نتيجة تفاعل جينين أليليين. في هذا الصدد، توجد السمات الموروثة بطريقة مرتبطة بـ X في المجموعات السكانية ذات مع احتمالات مختلفةفي الذكور والإناث.

مع الميراث المرتبط بالصبغي X السائد، تكون هذه السمة أكثر شيوعًا عند النساء بسبب الاحتمال الأكبر لحصولهن على الأليل المقابل إما من الأب أو من الأم. ولا يمكن للرجال أن يرثوا هذه الصفة إلا من أمهم. تنقلها النساء ذوات السمة السائدة بالتساوي إلى البنات والأبناء، بينما ينقلها الرجال إلى البنات فقط. لا يرث الأبناء أبدًا سمة مرتبطة بالصبغي X من آبائهم.

مثال على هذا النوع من الميراث هو النسب الموصوف في عام 1925 بالتقرن الشعري، وهو مرض جلدي يصاحبه فقدان الرموش والحواجب وشعر فروة الرأس.

نسب الوراثة المتنحية للصفات المرتبطة بـ X. السمة المميزة للنسب مع هذا النوع من الميراث هي المظهر السائد للسمة لدى الرجال نصفي الزيجوت، الذين يرثونها من الأمهات ذوات النمط الظاهري السائد والحاملات للأليل المتنحي. وكقاعدة عامة، يتم توارث هذه السمة من قبل الرجال عبر الأجيال من جدهم إلى خط الأمإلى حفيدي. عند النساء، يتجلى فقط في حالة متماثلة اللواقح، والتي تزداد احتمالية حدوثها مع الزيجات ذات الصلة الوثيقة.

أشهر مثال على الوراثة المتنحية المرتبطة بـ X هو الهيموفيليا، ومثال آخر على الوراثة وفقًا لهذا النوع هو عمى الألوان - وهو شكل معين من ضعف رؤية الألوان.

النسب مع الميراث المرتبط بـ Y. إن وجود كروموسوم Y فقط عند الذكور يفسر خصائص الوراثة المرتبطة بـ Y، أو الهولاندرية، لهذه السمة، والتي توجد فقط عند الرجال وتنتقل عبر الخط الذكوري من جيل إلى جيل من الأب إلى الابن.

إحدى السمات التي لا يزال الميراث المرتبط بـ Y عند البشر محل نقاش هي فرط شعر الصيوان، أو وجود الشعر على الحافة الخارجية للصيوان.

السؤال رقم 26.

(طرق علم الوراثة البشرية: إحصائية سكانية؛ dermatoglyphic (على سبيل المثال تحليل dermatoglyph الخاص)، علم وراثة الخلايا الجسدية، دراسة الحمض النووي؛ دورها في دراسة علم الأمراض الوراثية البشرية).

باستخدام الطريقة الإحصائية السكانية، تتم دراسة الخصائص الوراثية في مجموعات كبيرة من السكان، في جيل واحد أو عدة أجيال. النقطة الأساسية عند استخدام هذه الطريقة هي المعالجة الإحصائية للبيانات التي تم الحصول عليها. يمكن استخدام هذه الطريقة لحساب تكرار حدوث أليلات جينية مختلفة وأنماط وراثية مختلفة لهذه الأليلات في مجتمع ما، لمعرفة توزيع مختلف الأليلات الصفات الوراثية، بما في ذلك الأمراض. يسمح لك بدراسة عملية الطفرة، ودور الوراثة والبيئة في تكوين تعدد الأشكال المظهري البشري حسب الخصائص الطبيعية، وكذلك في حدوث الأمراض، خاصة مع الاستعداد الوراثي. تُستخدم هذه الطريقة أيضًا لتوضيح أهمية العوامل الوراثية في تكوين الإنسان، وخاصة في تكوين العرق.

عند المعالجة الإحصائية للمواد التي تم الحصول عليها من فحص مجموعة سكانية بناءً على سمة تهم الباحث، فإن أساس توضيح التركيب الوراثي للسكان هو قانون هاردي-فاينبرج للتوازن الوراثي. إنه يعكس النمط الذي بموجبه، في ظل ظروف معينة، تظل نسبة الأليلات الجينية والأنماط الجينية في التجمع الجيني لسكان ما دون تغيير على مدى عدد من أجيال هؤلاء السكان. بناءً على هذا القانون، بوجود بيانات حول تكرار حدوث الأليل المحدد (أ) في مجموعة الجينات المتنحية التي لها النمط الجيني المتماثل (أأ)، فمن الممكن حساب تكرار حدوث الأليل المحدد (أ) في تجمع الجينات لـ جيل معين. ومن خلال نشر هذه المعلومات إلى الأجيال القادمة، من الممكن التنبؤ بتكرار ظهور الأشخاص الذين لديهم سمة متنحية، بالإضافة إلى حاملي الزيجوت المتخالف للأليل المتنحي.

التعبير الرياضي لقانون هاردي-فاينبرغ هو الصيغة (pA + qa)2، حيث p وq هما ترددات الأليلات A وa من الجين المقابل. توسيع هذه الصيغة يجعل من الممكن حساب تكرار حدوث الأشخاص ذوي الأنماط الجينية المختلفة، وقبل كل شيء، متغاير الزيجوت - حاملات الأليل المتنحي المخفي: p2AA + 2pqAa + q2aa. على سبيل المثال، يحدث المهق بسبب غياب الإنزيم المشارك في تكوين صبغة الميلانين، وهو صفة متنحية موروثة. معدل حدوثه في سكان المهق (أأ) هو 1:20000، وبالتالي q2 = 1/20000، ثم q = 1/141، أعلى = 140/141. وفقًا لصيغة قانون هاردي-فاينبرغ، فإن تكرار حدوث الزيجوت المتغايرة = 2pq، أي. يتوافق مع 2 × (1/141) × (140/141) = 280/20000 = 1/70. وهذا يعني أنه في هذه الفئة من السكان، تظهر حاملات متغايرة الزيجوت لأليل المهق بمعدل واحد من كل 70 شخصًا.

إن تحليل تكرارات حدوث سمات مختلفة في مجتمع ما، إذا كانت تتوافق مع قانون هاردي-فاينبرج، يسمح لنا بتأكيد أن السمات ناتجة عن أليلات مختلفة لجين واحد. في حالة وجود جين في مجموعة جينات يتم تمثيل السكان بعدة أليلات، على سبيل المثال، جين فصيلة الدم ABO، ويتم التعبير عن نسبة الأنماط الجينية المختلفة بالصيغة (pIA + qIB + rI0) 2.

حاليًا، تم تحديد الطبيعة الوراثية لأنماط الجلد، على الرغم من عدم توضيح طبيعة الميراث بشكل كامل. من المحتمل أن تكون هذه السمة موروثة بطريقة متعددة الجينات. تتأثر طبيعة أنماط الأصابع والكف في الجسم بشكل كبير بالأم من خلال آلية الوراثة السيتوبلازمية.

تعتبر الدراسات الجلدية مهمة في تحديد الزيجوت في التوائم. من المعتقد أنه إذا كان من بين 10 أزواج من الأصابع المتماثلة، فإن 7 على الأقل لها أنماط متشابهة، وهذا يشير إلى التطابق. يشير تشابه أنماط 4-5 أصابع فقط إلى أن التوأم أخوي.

كشفت دراسة أجريت على أشخاص يعانون من أمراض الكروموسومات عن تغيرات محددة فيهم ليس فقط في أنماط الأصابع والنخيل، ولكن أيضًا في طبيعة أخاديد الانثناء الرئيسية على جلد راحة اليد. لوحظت تغيرات مميزة في هذه المؤشرات في مرض داون، ومتلازمات كلاينفيلتر، ومتلازمات شيرشيفسكي-تيرنر، مما يسمح باستخدام طرق التنظير الجلدي وتنظير الكف في تشخيص هذه الأمراض. تم اكتشاف تغيرات جلدية محددة أيضًا في بعض الانحرافات الصبغية، على سبيل المثال، في متلازمة "صرخة القطة". التغيرات الجلدية في أمراض الجينات لم تتم دراستها بشكل أقل. ومع ذلك، فقد تم وصف انحرافات محددة لهذه المؤشرات في مرض انفصام الشخصية، والوهن العضلي الوبيل، وسرطان الدم الليمفاوي.

وتستخدم هذه الأساليب أيضا لإثبات الأبوة. تم وصفها بمزيد من التفصيل في الأدبيات المتخصصة.

السؤال رقم 27.

(مفهوم الأمراض الوراثية: الأمراض البشرية أحادية المنشأ والكروموسومات ومتعددة العوامل وآلية حدوثها ومظاهرها. أمثلة).

أحادي المنشأيسمى هذا النوع من الوراثة عندما يتم التحكم في صفة وراثية بواسطة جين واحد.

تنقسم الأمراض أحادية المنشأ حسب نوع الميراث:
جسمي سائد (أي إذا كان أحد الوالدين على الأقل مريضًا، فسيكون الطفل مريضًا أيضًا)، على سبيل المثال
- متلازمة مارفان، الورم العصبي الليفي، الودانة
– جسمي متنحي (يمكن أن يصاب الطفل بالمرض إذا كان كلا الوالدين حاملين لهذا المرض، أو كان أحد الوالدين مريضا، والآخر حامل لطفرات الجينات المسببة له)
مرض)
– التليف الكيسي، ضمور العضلات الشوكي.
يرجع الاهتمام الوثيق بهذه المجموعة من الأمراض أيضًا إلى حقيقة أن عددها، كما تبين، أعلى بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. جميع الأمراض لها انتشار مختلف تمامًا، والذي يمكن أن يختلف اعتمادًا على الجغرافيا والجنسية، على سبيل المثال، يحدث رقص هنتنغتون في 1 من كل 20.000 أوروبي ولا يوجد تقريبًا في اليابان، ومرض تاي ساكس هو سمة من سمات اليهود الأشكناز وهو نادر للغاية في أناس آخرون.
في روسيا، الأمراض الموروثة أحادية المنشأ الأكثر شيوعًا هي التليف الكيسي (1/12000 مولود جديد)، مجموعة الضمور العضلي (1/10000 مولود جديد)، الهيموفيليا أ (1/5000 مولود جديد).
بالطبع، تم تحديد العديد من الأمراض أحادية المنشأ لفترة طويلة وهي معروفة جيدًا لعلماء الوراثة الطبية.

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: تشوهات في عدد الكروموسومات واضطرابات في بنية 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. تقريبا جميع المرضى لا يعيشون لرؤية سنة واحدة؛

متلازمة إدواردز - تثلث الصبغي على الكروموسوم 18، الفك السفلي وفتحة الفم صغيرتان، والشقوق الجفنية 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 (النواة 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 الصبغي على الكروموسوم Y - مثل تعدد الصبغي على الكروموسوم X، ويشمل التثلث الصبغي (النواة 47، XYY)، ورباعي الصبغي (48، XYYY)، والخماسي (49، XYYYY)، الاعراض المتلازمةيشبه أيضًا تعدد الكروموسومات X؛

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

الأمراض الناجمة عن تعدد الصبغيات

ثلاثي الصيغة الصبغية، رباعي الصيغة الصبغية، وما إلى ذلك؛ السبب - تعطيل عملية الانقسام الاختزالي بسبب الطفرة، مما أدى إلى ابنة خلية جنسيةيتلقى بدلاً من أحادي الصيغة الصبغية (23) مجموعة ثنائية الصيغة الصبغية (46) من الكروموسومات، أي 69 كروموسومًا (عند الرجال النمط النووي هو 69، XYY، عند النساء - 69، XXX)؛ غالبًا ما تكون مميتة قبل الولادة

أمراض متعددة العواملأو أمراض ذات استعداد وراثي

تختلف مجموعة الأمراض عن الأمراض الجينية من حيث أنها تتطلب تأثير العوامل البيئية لتظهر نفسها. من بينها، يتم التمييز أيضًا بين أحادي المنشأ، حيث يكون الاستعداد الوراثي ناتجًا عن جين واحد متغير بشكل مرضي، ومتعدد الجينات. يتم تحديد الأخير بواسطة العديد من الجينات، والتي في الحالة الطبيعية، ولكن مع تفاعل معين فيما بينها ومع العوامل البيئية، تخلق استعدادًا لظهور المرض. وتسمى هذه الأمراض بالأمراض متعددة العوامل (MFDs).

الأمراض أحادية المنشأ ذات الاستعداد الوراثي قليلة العدد نسبيًا. تنطبق عليهم طريقة التحليل الجيني المندلية. وبالنظر إلى الدور الهام الذي تلعبه البيئة في ظهورها، فهي تعتبر ردود فعل مرضية محددة وراثيا لعمل العوامل الخارجية المختلفة (الأدوية والمضافات الغذائية والعوامل الفيزيائية والبيولوجية)، والتي تعتمد على النقص الوراثي لبعض الإنزيمات.

©2015-2019 الموقع
جميع الحقوق تنتمي إلى مؤلفيها. لا يدعي هذا الموقع حقوق التأليف، ولكنه يوفر الاستخدام المجاني.
تاريخ إنشاء الصفحة: 2017-06-11

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.

يشمل التباين الطفري 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 أثناء التطور الجنيني لعوامل غير مواتية، فقد تظهر تغيرات مظهرية تتجاوز حدود التفاعل الطبيعي 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 أيونية، أوفل، حرارةوما إلى ذلك وهلم جرا.)

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 المفيدة تزيد من قدرة الكائن الحي على البقاء 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. وتتشكل 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 للعدوى الفيروسية، ارتفاع الخطرأمراض الأورام. 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.

وهناك مجموعة خاصة منها 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 لون الجلد أبيض حليبي، ويكون الشعر خفيفاً جداً، وذلك بسبب قلة الصبغة في شبكية العين، ويظهر من خلاله. الأوعية الدموية، العيون ذات لون وردي محمر، و 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.

ينجم مرض الجالاكتوز في الدم الوراثي عن 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 الوراثي للتلوث 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، فإن عوامل التلوث البيئي المختلفة يمكن أن تدخل إلى 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.

أولاً نظرية الطفرةتم اقتراح مرض السرطان 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 جينًا مسرطًا يمكنه تنظيم انقسام الخلايا. 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.

مرحبًا، أولغا ريشكوفا هنا. اليوم سنتحدث عن الطفرات. ما هي الطفرة؟ هل الطفرات في الأجسام البشرية جيدة أم سيئة، ظاهرة إيجابية أم خطيرة بالنسبة لنا؟ يمكن أن تسبب الطفرات أمراضًا، أو يمكنها أن تمنح حامليها مناعة ضد أمراض مثل السرطان، والإيدز، والملاريا، والسكري.

ما هي الطفرة؟

ما هي الطفرة وأين تحدث؟ تحتوي الخلايا البشرية (وكذلك النباتات والحيوانات) على نواة.

تحتوي النواة على مجموعة من الكروموسومات. الكروموسوم هو حامل للجينات، أي حامل للمعلومات الوراثية والوراثية.

ويتكون كل كروموسوم من جزيء الحمض النووي، الذي يحتوي على معلومات وراثية وينتقل من الآباء إلى الأبناء. يبدو جزيء الحمض النووي كما يلي:

تحدث الطفرات على وجه التحديد في جزيء الحمض النووي.

كيف يحدث ذلك؟

كيف تحدث الطفرات؟ يتكون الحمض النووي لكل شخص من أربع قواعد نيتروجينية فقط - A، T، G، C. لكن جزيء الحمض النووي كبير جدًا ويتكرر فيه عدة مرات بتسلسلات مختلفة. تعتمد خصائص كل خلية من خلايانا على التسلسل الذي توجد فيه هذه القواعد النيتروجينية.

ويؤدي تغيير تسلسل هذه القواعد في الحمض النووي إلى حدوث طفرات.

يمكن أن تحدث الطفرة بسبب تغيير بسيط في قاعدة DNA واحدة أو جزء منها. قد يتم فقدان جزء من الكروموسوم. أو قد يكون هذا الجزء مكررًا. أو سوف يقوم جينان بتبديل الأماكن. تحدث الطفرات عندما تختلط الجينات. الجين هو جزء من الحمض النووي. في هذا الشكل، من أجل الوضوح، لا تشير الحروف إلى القواعد النيتروجينية (لا يوجد سوى أربعة منها - A، T، G، C)، ولكن مناطق الكروموسوم التي تحدث فيها التغييرات.

لكن هذه ليست طفرة بعد.

لاحظتم أنني قلت "يؤدي إلى طفرات" وليس "هذه طفرة". على سبيل المثال، حدث تغيير في الحمض النووي، وقد تموت الخلية التي يوجد فيها هذا الحمض النووي ببساطة. ولن تكون هناك عواقب في الجسم. لكي نقول أن طفرة قد حدثت، يجب أن يكون التغيير دائمًا. وهذا يعني أن الخلية سوف تنقسم، والخلايا الوليدة سوف تنقسم مرة أخرى، وهكذا عدة مرات، وهذا التغيير سوف ينتقل إلى جميع نسل هذه الخلية وسيتم تثبيته في الجسم. ومن ثم يمكننا القول أنه قد حدثت طفرة، أي تغيير في الجينوم البشري ويمكن أن ينتقل هذا التغيير إلى نسله.

لماذا تحدث؟

لماذا تحدث الطفرات في الخلايا البشرية؟ هناك ما يسمى "المطفرة"، وهي عوامل فيزيائية وكيميائية تسبب تغيرات في بنية الكروموسومات والجينات، أي أنها تسبب طفرات.

• وتشمل العوامل الفيزيائية الإشعاع، والأشعة المؤينة والأشعة فوق البنفسجية، ودرجات الحرارة العالية والمنخفضة.
• المواد الكيميائية - النترات والمبيدات الحشرية والمنتجات البترولية وبعضها المكملات الغذائية، وبعض الأدوية وغيرها.
• يمكن أن تكون المطفرات بيولوجية، مثل بعض الكائنات الحية الدقيقة، والفيروسات (الحصبة، والحصبة الألمانية، والأنفلونزا)، وكذلك منتجات أكسدة الدهون داخل جسم الإنسان.

يمكن أن تكون الطفرات خطيرة.

وحتى أصغر طفرة جينية تزيد بشكل كبير من احتمال حدوث العيوب الخلقية. الطفرات يمكن أن تسبب تشوهات في نمو الجنين. تحدث أثناء عملية الإخصاب، عندما يلتقي الحيوان المنوي بالبويضة. قد يحدث خطأ ما عندما يتم خلط الجينومات، أو قد تكون المشكلة موجودة بالفعل في الجينات الأبوية. وهذا يؤدي إلى ولادة أطفال يعانون من اضطرابات وراثية.

يمكن أن تكون الطفرات مفيدة.

وبالنسبة للبعض، تمنحهم هذه الطفرات مظهرًا جذابًا أو مستوى عالٍ من الذكاء أو بنية رياضية. مثل هذه الطفرات تجذب الجنس الآخر بفعالية. يتم نقل الجينات المتحولة المطلوبة إلى أحفادها وتنتشر في جميع أنحاء الكوكب.

أدت الطفرات إلى الظهور عدد كبيرالأشخاص الذين لديهم مناعة ضد الأمراض المعدية الخطيرة مثل الطاعون والإيدز، لن يمرض هؤلاء الأشخاص حتى أثناء تفشي الوباء الأكثر فظاعة.

الطفرات مفيدة وضارة في نفس الوقت.

أحد الأمراض الرئيسية في أفريقيا هو الملاريا. ولكن هناك أشخاص لا يصابون بالملاريا. هؤلاء هم الأشخاص الذين لديهم خلايا دم حمراء على شكل منجل، مثل هذا:

لقد ورثوا خلايا الدم الحمراء المتحولة من أسلافهم. ولا تحمل خلايا الدم الحمراء هذه الأكسجين بشكل جيد، لذلك يكون أصحابها ضعفاء ويعانون من فقر الدم. لكنهم محصنون ضد الملاريا.

أو مثال عظيم آخر. طفرة جينيةمرض وراثي - متلازمة لارون. يعاني هؤلاء الأشخاص من نقص وراثي في ​​عامل النمو الشبيه بالأنسولين IGF-1، مما يتسبب في توقف نموهم مبكرًا جدًا. ولكن بسبب نقص IGF-1، فإنهم لا يصابون بالسرطان وأمراض القلب والأوعية الدموية و السكرى. لا تحدث هذه الأمراض على الإطلاق بين الأشخاص المصابين بمتلازمة لارون.

الأطعمة التي نتناولها هي طفرات.

نعم، طفرات، وكانت هذه طفرات مفيدة. معظم المنتجات التي نستخدمها كغذاء هي نتيجة الطفرات.

مثالان. الأرز البري أحمر اللون، وإنتاجه أقل بنسبة 20% من أرز البذور. ظهر الأرز المزروع كشكل متحور منذ حوالي 10000 سنة. اتضح أنه كان من الأسهل التنظيف والطهي بشكل أسرع، مما سمح للناس بتوفير الوقود. نظرًا للإنتاجية العالية والخصائص المفيدة، بدأ الفلاحون في تفضيل الأنواع المتحورة. أي أن الأرز الأبيض هو أرز أحمر متحور.

بدأت زراعة القمح الذي نأكله الآن منذ 7 آلاف سنة قبل الميلاد. اختار الرجل المتحور القمح البريمع حبيبات أكبر وغير متكسرة. ما زلنا ننموها اليوم.

آخر النباتات المزروعةنمت أيضًا لعدة آلاف من السنين. اختار الإنسان أصنافًا متحولة من النباتات البرية وقام بزراعتها خصيصًا. اليوم نستهلك نتائج الطفرات المختارة في العصور القديمة.

ليست كل الطفرات موروثة.

أنا أتحدث عن الطفرات التي تحدث خلال حياة شخص واحد. هذه هي الخلايا السرطانية.

وفي المقالة التالية سأخبرك كيف تؤدي الطفرات إلى ظهورها الخلايا السرطانيةوحيث يأتي بيننا أشخاص لديهم مناعة ضد الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية، أشخاص لديهم مناعة ضد فيروس نقص المناعة البشرية.

إذا كان لا يزال لديك أسئلة حول ماهية الطفرات وأين وكيف ولماذا تحدث، فسنناقش ذلك في التعليقات. إذا وجدت المقال مفيدًا، شاركه مع أصدقائك على شبكات التواصل الاجتماعي.

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 الحديث للطفرة، كما طور نظرية الطفرة، ولكن 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. ينطبق الحكم المتعلق بعودة ظهور خصائص بيولوجية جديدة حصريًا على الطفرات 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. و الفصائل البشريةيدفع ثمن ما يتلقاه من الطبيعة من خلال تراكم العلامات 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: التأين، والأشعة فوق البنفسجية، وارتفاع درجة الحرارة، والعديد من المركبات 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 الحديث، 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". وقد تم تتبع هذه الظاهرة وتوثيقها منذ العصور الوسطى. يتميز الأشخاص المعرضون لفرط الشعر بكمية تتجاوز القاعدة، خاصة على الوجه والأذنين والكتفين.
4. نقص المناعة المشترك الشديد. أولئك المعرضون لهذا المرض محرومون بالفعل من فعاليته الجهاز المناعيالتي يمتلكها الشخص العادي. ديفيد فيتر، بفضل من في عام 1976 هذا المرضاكتسب شهرة، وتوفي 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 انتفاخ الصدر أو غرقه. من المشاكل الشائعة للأشخاص المعرضين للإصابة بمتلازمة القاع هو انحناء العمود الفقري.