أسباب الطفرات. الطفرات الجينية

أنواع الطفرات الجينية:

تحدث الطفرات الجينية في كثير من الأحيان أكثر من الطفرات الكروموسومية والجينومية، ولكنها تغير بنية الحمض النووي بشكل أقل أهمية وتؤثر بشكل رئيسي فقط على التركيب الكيميائي لجين واحد. وهي تمثل استبدال أو حذف أو إدخال نيوكليوتيدات، وأحيانًا عدة نيوكليوتيدات. تتضمن الطفرات الجينية أيضًا عمليات نقل (نقل)، وتضاعفات (تكرارات)، وانقلابات (قلب بمقدار 180 درجة) لأجزاء الجينات، ولكن ليس الكروموسومات.

تحدث الطفرات الجينية أثناء تضاعف الحمض النووي، وعبوره، ومن الممكن حدوثها خلال فترات أخرى من دورة الخلية. آليات الإصلاح لا تقضي دائمًا على الطفرات وتلف الحمض النووي. وبالإضافة إلى ذلك، فإنها يمكن أن تكون بمثابة مصدر للطفرات الجينية. على سبيل المثال، عند ربط نهايات الكروموسوم المكسور، غالبًا ما يتم فقدان العديد من أزواج النيوكليوتيدات.

إذا توقفت أنظمة الإصلاح عن العمل بشكل طبيعي، يحدث تراكم سريع للطفرات. إذا حدثت طفرات في الجينات التي تشفر إنزيمات الإصلاح، فقد يتعطل عمل واحدة أو أكثر من آلياتها، ونتيجة لذلك سيزداد عدد الطفرات بشكل كبير. ومع ذلك، في بعض الأحيان يحدث التأثير المعاكس عندما تؤدي طفرة الجينات الخاصة بإنزيمات الإصلاح إلى انخفاض في تواتر طفرات الجينات الأخرى.

بالإضافة إلى الطفرات الأولية، يمكن أن تحدث طفرات عكسية أيضًا في الخلايا، مما يؤدي إلى استعادة الجين الأصلي.

معظم التغيرات الجينية، مثل الطفرات في النوعين الآخرين، تكون ضارة. نادرًا ما يحدث ظهور الطفرات التي تسبب سمات مفيدة لظروف بيئية معينة. ومع ذلك، هم الذين يفعلون ذلك عملية ممكنةتطور.

لا تؤثر الطفرات الجينية على النمط الجيني، بل تؤثر على الأقسام الفردية من الجين، والتي بدورها تتسبب في ظهور متغير جديد من السمة، أي الأليل، وليس سمة جديدة في حد ذاتها. موتونهي وحدة أولية من عملية الطفرة التي يمكن أن تؤدي إلى ظهور نوع جديد من السمة. في كثير من الأحيان، يكفي تغيير زوج واحد من النيوكليوتيدات. ومن وجهة النظر هذه، فإن لحم الضأن يتوافق مع زوج واحد من النيوكليوتيدات التكميلية. ومن ناحية أخرى، ليست كل الطفرات الجينية عبارة عن طفرات من حيث العواقب. إذا كان التغيير في تسلسل النيوكليوتيدات لا يستلزم تغييرًا في السمة، فمن وجهة نظر وظيفية، لم تحدث الطفرة.

زوج واحد من النيوكليوتيدات يتوافق مع و إعادة- الوحدة الأولية لإعادة التركيب. أثناء العبور، في حالة اضطراب إعادة التركيب، يحدث تبادل غير متكافئ للمناطق بين الكروموسومات المترافقة. ونتيجة لذلك، يحدث إدخال وفقدان أزواج النيوكليوتيدات، مما يستلزم تغييرًا في إطار القراءة، وبالتالي تعطيل تخليق الببتيد ذي الخصائص الضرورية. وبالتالي، فإن زوجًا واحدًا إضافيًا أو مفقودًا من النيوكليوتيدات يكفي لتشويه المعلومات الوراثية.

يتراوح تواتر الطفرات الجينية العفوية من 10 -12 إلى 10 -9 لكل نيوكليوتيد DNA لكل انقسام خلية. ولإجراء الأبحاث، يقوم العلماء بتعريض الخلايا للمطفرات الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية. تسمى الطفرات الناتجة بهذه الطريقة الناجم عن، ترددها أعلى.

استبدال القواعد النيتروجينية

إذا كان هناك تغيير في نيوكليوتيد واحد فقط في الحمض النووي، تسمى هذه الطفرة نقطة. في حالة الطفرات مثل استبدال القواعد النيتروجينية، يتم استبدال زوج نيوكليوتيد مكمل من جزيء الحمض النووي بآخر في سلسلة من دورات النسخ. يبلغ تكرار مثل هذه الحوادث حوالي 20٪ من الكتلة الإجمالية لجميع الطفرات الجينية.

مثال على ذلك هو تمييع السيتوزين، مما يؤدي إلى تكوين اليوراسيل.

يتم تشكيل زوج النوكليوتيدات G-U في الحمض النووي بدلاً من G-C. إذا لم يتم إصلاح الخطأ بواسطة إنزيم جليكوليز DNA، فسيحدث ما يلي أثناء النسخ. سوف تنفصل السلاسل، وسيتم تركيب السيتوزين مقابل الجوانين، وسيتم تركيب الأدينين مقابل اليوراسيل. وبالتالي، فإن إحدى جزيئات الحمض النووي الابنة سوف تحتوي على زوج Y-A غير طبيعي. أثناء تكراره اللاحق، سيتم تثبيت الثيمين في أحد الجزيئات المقابلة للأدينين. أي أنه في الجين سيتم استبدال زوج GC بـ A-T.

مثال آخر هو تمييع السيتوزين الميثيل لتكوين الثيمين. وفي وقت لاحق، قد ينشأ جين يحتوي على زوج T-A بدلاً من C-G.

قد تكون هناك أيضًا بدائل عكسية: زوج A-T بالتأكيد التفاعلات الكيميائيةيمكن استبداله بـ C-G. على سبيل المثال، أثناء عملية النسخ المتماثل، يمكن للبروموراسيل أن ينضم إلى الأدينين، والذي يضيف الجوانين لنفسه أثناء عملية النسخ المتماثل التالية. في الدورة التالية، سوف يرتبط الجوانين بالسيتوزين. وبالتالي، سيتم استبدال زوج A-T في الجين بـ C-G.

يسمى استبدال بيريميدين ببيريميدين آخر أو استبدال البيورين ببيورين آخر انتقال. البيريميدينات هي السيتوزين، الثايمين، اليوراسيل. البيورينات - الأدينين والجوانين. يسمى استبدال البيورين بالبيريميدين أو بيريميدين بالبيورين التحويل.

قد لا تؤدي الطفرة النقطية إلى أي عواقب بسبب انحطاط الشفرة الوراثية، عندما تقوم عدة كودونات ثلاثية بتشفير نفس الحمض الأميني. وهذا هو، نتيجة لاستبدال نيوكليوتيد واحد، يمكن تشكيل كودون آخر، ولكن تشفير نفس الحمض الأميني مثل القديم. ويسمى هذا استبدال النوكليوتيدات مرادف. يبلغ ترددها حوالي 25٪ من جميع بدائل النوكليوتيدات. إذا تغير معنى الكودون، فإنه يبدأ في تشفير حمض أميني آخر، ثم يتم استدعاء الكودون البديل طفرة ميسينس. ترددها حوالي 70٪.

في حالة حدوث طفرة خاطئة، سيتم تضمين الحمض الأميني الخاطئ في الببتيد أثناء الترجمة، مما يتسبب في تغيير خصائصه. تعتمد درجة التغير في الخصائص الأكثر تعقيدًا للكائن الحي على درجة التغير في خصائص البروتين. على سبيل المثال، في حالة فقر الدم المنجلي، يتم استبدال حمض أميني واحد فقط في البروتين - الجلوتامين بفالين. إذا تم استبدال الجلوتامين بالليسين، فإن خصائص البروتين لا تتغير كثيرًا، أي أن كلا الأحماض الأمينية محبة للماء.

يمكن أن تكون الطفرة النقطية بحيث يظهر كود الإيقاف (UAG، UAA، UGA) بدلاً من الكودون الذي يشفر الحمض الأميني، مما يقطع (ينهي) الترجمة. هذا طفرات هراء. في بعض الأحيان تكون هناك بدائل عكسية، عندما يظهر بديل دلالي بدلاً من كود الإيقاف. مع أي طفرة جينية من هذا القبيل، لم يعد من الممكن تصنيع البروتين الوظيفي.

تحول الإطار

تشمل الطفرات الجينية الطفرات الناتجة عن إزاحة إطار القراءة، عندما يتغير عدد أزواج النيوكليوتيدات في الجين. يمكن أن يكون هذا إما فقدان أو إدخال واحد أو أكثر من أزواج النيوكليوتيدات في الحمض النووي. هناك أكثر الطفرات الجينية من نوع قراءة الإطارات. تحدث غالبًا في تسلسلات النيوكليوتيدات المتكررة.

يمكن أن يحدث إدخال أو حذف أزواج النيوكليوتيدات نتيجة التعرض لبعض المواد الكيميائية التي تشوه الحلزون المزدوج للحمض النووي.

يمكن أن يؤدي تشعيع الأشعة السينية إلى فقدان، أي حذف، المنطقة المصابة كمية كبيرةأزواج النيوكليوتيدات.

الإدراج ليس من غير المألوف عندما يتم استدعاؤه العناصر الوراثية المتنقلةوالتي يمكن أن تغير موقفها.

يؤدي العبور غير المتكافئ إلى حدوث طفرات جينية. يحدث هذا غالبًا في مناطق الكروموسومات حيث يتم توطين عدة نسخ من نفس الجين. في هذه الحالة، يحدث العبور بطريقة تؤدي إلى حذف منطقة ما في كروموسوم واحد. يتم نقل هذه المنطقة إلى الكروموسوم المتماثل، حيث يحدث ازدواج في المنطقة الجينية.

في حالة حدوث حذف أو إدراج عدد من النيوكليوتيدات ليس من مضاعفات الثلاثة، يتغير إطار القراءة، وغالبًا ما تصبح ترجمة الشفرة الوراثية بلا معنى. بالإضافة إلى ذلك، قد يحدث ثلاثية هراء.

إذا كان عدد النيوكليوتيدات المدخلة أو المسقطة من مضاعفات الثلاثة، فيمكننا القول أن إطار القراءة لا يتغير. ومع ذلك، عندما تتم ترجمة هذه الجينات، سيتم تضمين أحماض أمينية إضافية أو مهمة في سلسلة الببتيد.

الانقلاب داخل الجين

إذا حدث انقلاب لقسم الحمض النووي داخل جين واحد، فإن مثل هذه الطفرة تصنف على أنها طفرة جينية. يشار إلى الانقلابات في المناطق الأكبر باسم طفرات الكروموسومات.

يحدث الانقلاب بسبب دوران قسم الحمض النووي 180 درجة ° . يحدث هذا غالبًا عندما تتشكل حلقة في جزيء الحمض النووي. عند النسخ المتماثل في حلقة، يحدث النسخ المتماثل في الاتجاه المعاكس. بعد ذلك، يتم خياطة هذه القطعة مع بقية شريط الحمض النووي، ولكن يتبين أنها مقلوبة رأسًا على عقب.

إذا حدث انقلاب في الجين الحسي، فعند تخليق الببتيد، سيكون لبعض أحماضه الأمينية تسلسل عكسي، مما سيؤثر على خصائص البروتين.

الطفرات الجينية هي تغييرات في بنية جين واحد. هذا تغيير في تسلسل النيوكليوتيدات: الحذف، الإدراج، الاستبدال، إلخ. على سبيل المثال، استبدال a بـ t الأسباب - الانتهاكات أثناء مضاعفة الحمض النووي (النسخ المتماثل)

الطفرات الجينية هي تغيرات جزيئية في بنية الحمض النووي غير مرئية بالمجهر الضوئي. تشمل الطفرات الجينية أي تغييرات في البنية الجزيئية للحمض النووي، بغض النظر عن موقعها وتأثيرها على قابلية الحياة. بعض الطفرات ليس لها أي تأثير على بنية أو وظيفة البروتين المقابل. يؤدي جزء آخر (كبير) من الطفرات الجينية إلى تخليق بروتين معيب غير قادر على أداء وظيفته المتأصلة. إن الطفرات الجينية هي التي تسبب تطور معظم الأشخاص أشكال وراثيةعلم الأمراض.

الأمراض أحادية المنشأ الأكثر شيوعًا لدى البشر هي: التليف الكيسي، داء ترسب الأصبغة الدموية، متلازمة الغدة الكظرية، بيلة الفينيل كيتون، الورم العصبي الليفي، اعتلال عضلي دوشين بيكر وعدد من الأمراض الأخرى. سريريًا، تظهر على أنها علامات على اضطرابات التمثيل الغذائي (الأيض) في الجسم. قد تكون الطفرة:

1) في استبدال قاعدة في كودون، وهذا ما يسمى طفرة ضائعة(من الإنجليزية، خطأ - خطأ، غير صحيح + لات. سينسوس - معنى) - استبدال النوكليوتيدات في جزء الترميز من الجين، مما يؤدي إلى استبدال الحمض الأميني في متعدد الببتيد؛

2) في مثل هذا التغيير في الكودونات الذي سيؤدي إلى التوقف عن قراءة المعلومات، وهذا ما يسمى طفرة هراء(من اللاتينية غير - لا + sensus - المعنى) - يؤدي استبدال النوكليوتيدات في جزء الترميز من الجين إلى تكوين كودون فاصل (كودون التوقف) ووقف الترجمة؛

3) انتهاك قراءة المعلومات، يسمى التحول في إطار القراءة تغيير الإطارات(من الإطار الإنجليزي - الإطار + التحول: - التحول، الحركة)، عندما تؤدي التغيرات الجزيئية في الحمض النووي إلى تغيرات في الثلاثيات أثناء ترجمة سلسلة البولي ببتيد.

ومن المعروف أيضًا أنواع أخرى من الطفرات الجينية. بناءً على نوع التغيرات الجزيئية، هناك:

قسم(من اللاتينية deletio - التدمير)، عندما يتم فقدان جزء من الحمض النووي يتراوح حجمه من نيوكليوتيد واحد إلى جين؛

الازدواجية(من اللاتينية duplicatio - مضاعفة)، أي. ازدواج أو تكرار جزء من الحمض النووي من نيوكليوتيد واحد إلى جينات بأكملها؛

الانقلابات(من الانقلاب اللاتيني - الانقلاب)، أي. دوران 180 درجة لجزء من الحمض النووي يتراوح حجمه من نيوكليوتيدات إلى جزء يتضمن عدة جينات؛

الإدراج(من اللاتينية الإدراج - المرفق)، أي. إدخال أجزاء من الحمض النووي تتراوح في الحجم من نيوكليوتيد واحد إلى جين كامل.

تعتبر التغيرات الجزيئية التي تؤثر على واحد إلى عدة نيوكليوتيدات طفرة نقطية.

السمة الأساسية والمميزة للطفرة الجينية هي أنها 1) تؤدي إلى تغيير في المعلومات الوراثية، 2) يمكن أن تنتقل من جيل إلى جيل.

يمكن تصنيف جزء معين من الطفرات الجينية على أنها طفرات محايدة، لأنها لا تؤدي إلى أي تغييرات في النمط الظاهري. على سبيل المثال، بسبب انحلال الشفرة الوراثية، يمكن تشفير نفس الحمض الأميني بواسطة ثلاثة توائم تختلف في قاعدة واحدة فقط. ومن ناحية أخرى، يمكن للجين نفسه أن يتغير (يتحول) إلى عدة حالات مختلفة.

على سبيل المثال، الجين الذي يتحكم في فصيلة الدم في نظام AB0. لديه ثلاثة أليلات: 0، A، B، ومجموعاتها تحدد 4 فصائل الدم. تعتبر فصيلة الدم ABO مثالاً كلاسيكيًا للتنوع الجيني في الخصائص البشرية الطبيعية.

إن الطفرات الجينية هي التي تحدد تطور معظم الأشكال الوراثية لعلم الأمراض. تسمى الأمراض التي تسببها هذه الطفرات أمراضًا وراثية أو أحادية المنشأ، أي الأمراض التي يتحدد تطورها عن طريق طفرة في جين واحد.

الطفرات الجينومية والكروموسومية

الطفرات الجينومية والكروموسومية هي أسباب أمراض الكروموسومات. تشمل الطفرات الجينومية اختلال الصيغة الصبغية والتغيرات في الصيغة الصبغية للكروموسومات غير المتغيرة هيكليا. تم الكشف عنها عن طريق الطرق الوراثية الخلوية.

اختلال الصيغة الصبغية- تغيير (تناقص - أحادي، زيادة - تثلث الصبغي) في عدد الكروموسومات في مجموعة ثنائية الصيغة الصبغية، وليس مضاعفًا للمجموعة الفردية (2ن + 1، 2ن - 1، وما إلى ذلك).

تعدد الصبغيات- زيادة في عدد مجموعات الكروموسومات، مضاعفات المجموعة الصبغية (3n، 4n، 5n، إلخ).

في البشر، يعد تعدد الصبغيات، وكذلك معظم اختلال الصيغة الصبغية، طفرات قاتلة.

تشمل الطفرات الجينومية الأكثر شيوعًا ما يلي:

التثلث الصبغي- وجود ثلاثة كروموسومات متماثلة في النمط النووي (على سبيل المثال، في الزوج الحادي والعشرين في متلازمة داون، في الزوج الثامن عشر في متلازمة إدواردز، في الزوج الثالث عشر في متلازمة باتاو؛ في الكروموسومات الجنسية: XXX، XXY، XYY)؛

الصبغي الأحادي- وجود واحد فقط من اثنين من الكروموسومات المتماثلة. مع الصبغي الأحادي لأي من الجسيمات الجسدية التطور الطبيعيالجنين مستحيل. إن الصبغي الأحادي الوحيد في البشر المتوافق مع الحياة، وهو الصبغي الأحادي الموجود على الكروموسوم X، يؤدي إلى متلازمة شيرشيفسكي-تيرنر (45، X0).

السبب الذي يؤدي إلى اختلال الصيغة الصبغية هو عدم انفصال الكروموسومات أثناء انقسام الخليةأثناء تكوين الخلايا الجرثومية أو فقدان الكروموسومات نتيجة لتأخر الطور، عندما أثناء الحركة إلى القطب، قد يتخلف أحد الكروموسومات المتماثلة عن جميع الكروموسومات غير المتماثلة الأخرى. مصطلح "عدم الانفصال" يعني عدم وجود انفصال للكروموسومات أو الكروماتيدات في الانقسام الاختزالي أو الانقسام الفتيلي. يمكن أن يؤدي فقدان الكروموسومات إلى الفسيفساء التي يوجد فيها واحد تحميل(العادي) خط الخلية، والآخر أحادي.

غالبًا ما يحدث عدم انفصال الكروموسوم أثناء الانقسام الاختزالي. تظل الكروموسومات التي تنقسم عادةً أثناء الانقسام الاختزالي مرتبطة ببعضها البعض وتنتقل إلى أحد قطبي الخلية أثناء الطور الانفصالي. وهكذا ينشأ اثنان من الأمشاج، أحدهما يحتوي على كروموسوم إضافي، والآخر لا يحتوي على هذا الكروموسوم. عندما يتم تخصيب مشيج يحتوي على مجموعة طبيعية من الكروموسومات بواسطة مشيج يحتوي على كروموسوم إضافي، يحدث التثلث الصبغي (أي هناك ثلاثة كروموسومات متماثلة في الخلية)، وعندما يتم تخصيب مشيج بدون كروموسوم واحد، يحدث زيجوت مع أحادي الصبغي. إذا تم تشكيل زيجوت أحادي الصبغي على أي كروموسوم جسمي (غير جنسي)، فإن تطور الكائن الحي يتوقف عند نفس المستوى المراحل الأولىتطوير.

الطفرات الكروموسومية- هذه هي التغيرات الهيكلية في الكروموسومات الفردية، وعادة ما تكون مرئية تحت المجهر الضوئي. تتضمن طفرة الكروموسومات عددًا كبيرًا (من عشرات إلى عدة مئات) من الجينات، مما يؤدي إلى تغيير في المجموعة الثنائية الصبغية الطبيعية. على الرغم من أن الانحرافات الصبغية عمومًا لا تغير تسلسل الحمض النووي لجينات معينة، إلا أن التغيرات في عدد نسخ الجينات في الجينوم تؤدي إلى اختلال التوازن الوراثي بسبب نقص أو زيادة المادة الوراثية. هناك مجموعتان كبيرتان من الطفرات الكروموسومية: الطفرات داخل الكروموسومات والطفرات بين الكروموسومات.

الطفرات داخل الكروموسومات هي انحرافات داخل كروموسوم واحد. وتشمل هذه:

—عمليات الحذف(من الحذف اللاتيني - التدمير) - فقدان أحد أقسام الكروموسوم الداخلي أو الطرفي. يمكن أن يسبب هذا تعطيلًا للتكوين الجنيني وتشكيل تشوهات نمو متعددة (على سبيل المثال، يؤدي الانقسام في منطقة الذراع القصيرة للكروموسوم الخامس، المعين بـ 5p-، إلى تخلف الحنجرة وعيوب القلب والتخلف العقلي). تُعرف مجموعة الأعراض هذه بمتلازمة "صرخة القطة" ، لأنه عند الأطفال المرضى ، بسبب خلل في الحنجرة ، يشبه البكاء مواء القطة ؛

—الانقلابات(من اللاتينية inversio - الانقلاب). نتيجة لنقاط انقطاع الكروموسومين، يتم إدخال الجزء الناتج في مكانه الأصلي بعد دوران 180 درجة. ونتيجة لذلك، يتم تعطيل ترتيب الجينات فقط؛

— الازدواجية(من اللاتينية - مضاعفة) - مضاعفة (أو مضاعفة) أي جزء من الكروموسوم (على سبيل المثال، التثلث الصبغي على أحد الأذرع القصيرة للكروموسوم التاسع يسبب عيوب متعددة، بما في ذلك صغر الرأس، وتأخر النمو الجسدي والعقلي والفكري).

أنماط الانحرافات الكروموسومية الأكثر شيوعًا:
القسم: 1 - المحطة. 2 - الخلالي. الانقلابات: 1 - محيطة بالمركز (مع التقاط السنترومير)؛ 2 - مجاور للمركز (ضمن ذراع كروموسوم واحد)

الطفرات بين الكروموسومات، أو طفرات إعادة الترتيب- تبادل الأجزاء بين الكروموسومات غير المتماثلة. تسمى هذه الطفرات بالتحويلات (من اللاتينية tgans - من خلال + locus - place). هذا:

الإزاحة المتبادلة، عندما يتبادل اثنان من الكروموسومات شظاياهما؛

الإزفاء غير المتبادل، عندما يتم نقل جزء من كروموسوم إلى آخر؛

- الاندماج "المركزي" (إزفاء روبرتسونيان) - ربط اثنين من الكروموسومات اللامركزية في منطقة السنتروميرات الخاصة بهما مع فقدان الأذرع القصيرة.

عندما تنكسر الكروماتيدات بشكل عرضي عبر السنتروميرات، تصبح الكروماتيدات "الشقيقة" أذرع "مرآة" لكروموسومين مختلفين يحتويان على نفس مجموعة الجينات. تسمى هذه الكروموسومات بالكروموسومات المتساوية. ترتبط كل من الانحرافات داخل الكروموسومات (الحذف والانقلابات والازدواجية) والانحرافات بين الكروموسومات (الانتقالات) والكروموسومات المتساوية بـ تغيرات فيزيائيةهياكل الكروموسومات، بما في ذلك تلك التي تحتوي على فواصل ميكانيكية.

علم الأمراض الوراثي نتيجة التقلب الوراثي

إن وجود خصائص الأنواع المشتركة يسمح لنا بتوحيد جميع الناس على وجه الأرض في نوع واحد، هو الإنسان العاقل. ومع ذلك، فإننا بسهولة، بنظرة واحدة، نميز وجه شخص نعرفه وسط حشد من الغرباء. إن التنوع الشديد بين الناس - سواء داخل المجموعات (على سبيل المثال، التنوع داخل مجموعة عرقية) أو بين المجموعات - يرجع إلى اختلافاتهم الجينية. يُعتقد حاليًا أن جميع الاختلافات داخل النوع ترجع إلى أنماط وراثية مختلفة تنشأ وتحافظ عليها عن طريق الانتقاء الطبيعي.

من المعروف أن الجينوم البشري أحادي الصيغة الصبغية يحتوي على 3.3x10 9 أزواج من بقايا النيوكليوتيدات، وهو ما يسمح نظريًا بوجود ما يصل إلى 6-10 مليون جين. ومع ذلك، البيانات البحوث الحديثةتشير إلى أن الجينوم البشري يحتوي على ما يقرب من 30-40 ألف جين. حوالي ثلث جميع الجينات لديها أكثر من أليل واحد، أي أنها متعددة الأشكال.

تمت صياغة مفهوم تعدد الأشكال الوراثي من قبل إي. فورد في عام 1940 لشرح وجود شكلين متميزين أو أكثر في مجموعة سكانية عندما لا يمكن تفسير تكرار أندرها من خلال أحداث الطفرات وحدها. نظرًا لأن الطفرة الجينية هي حدث نادر (1 × 10 6)، فإن تكرار الأليل الطافر، والذي يزيد عن 1٪، لا يمكن تفسيره إلا من خلال تراكمه التدريجي في السكان بسبب المزايا الانتقائية لحاملي هذه الطفرة.

إن تعدد المواقع المنفصلة، ​​وتعدد الأليلات في كل منها، إلى جانب ظاهرة إعادة التركيب، يخلق تنوعًا جينيًا بشريًا لا ينضب. تظهر الحسابات أنه في تاريخ البشرية بأكمله لم يكن هناك، ولن يحدث، في المستقبل المنظور، تكرار جيني، أي. كل شخص مولود هو ظاهرة فريدة في الكون. يحدد تفرد الدستور الوراثي إلى حد كبير خصائص تطور المرض لدى كل فرد.

لقد تطورت الإنسانية كمجموعات من السكان المعزولين، منذ وقت طويلالعيش في نفس الظروف البيئية، بما في ذلك الخصائص المناخية والجغرافية، والأنماط الغذائية، ومسببات الأمراض، والتقاليد الثقافية، وما إلى ذلك. أدى هذا إلى توحيد مجموعات الأليلات الطبيعية الخاصة بكل منها، والأكثر ملائمة للظروف البيئية. بسبب التوسع التدريجي للموائل، والهجرات المكثفة، وإعادة توطين الشعوب، تنشأ مواقف عندما لا تضمن مجموعات من الجينات الطبيعية المحددة، والتي تكون مفيدة في ظروف معينة، الأداء الأمثل لبعض أجهزة الجسم في ظروف أخرى. وهذا يؤدي إلى حقيقة أن جزءًا من التقلبات الوراثية الناجمة عن مجموعة غير مواتية من الجينات البشرية غير المرضية، يصبح الأساس لتطور ما يسمى بالأمراض ذات الاستعداد الوراثي.

بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة للبشر ككائن اجتماعي، استمر الانتقاء الطبيعي بمرور الوقت في أشكال محددة بشكل متزايد، مما أدى أيضًا إلى توسيع التنوع الوراثي. ما يمكن أن تتخلص منه الحيوانات تم الحفاظ عليه، أو على العكس من ذلك، تم فقدان ما احتفظت به الحيوانات. وبالتالي، فإن تلبية احتياجات فيتامين C بشكل كامل أدت في عملية التطور إلى فقدان جين L-gulonodactone oxydase، الذي يحفز عملية التوليف. حمض الاسكوربيك. في عملية التطور، اكتسبت البشرية أيضًا خصائص غير مرغوب فيها ترتبط ارتباطًا مباشرًا بعلم الأمراض. على سبيل المثال، في عملية التطور، اكتسب البشر الجينات التي تحدد الحساسية لسم الخناق أو لفيروس شلل الأطفال.

وهكذا، عند البشر، كما هو الحال في أي نوع بيولوجي آخر، لا يوجد خط حاد بين التباين الوراثي الذي يؤدي إلى اختلافات طبيعية في الخصائص والتقلب الوراثي الذي يسبب حدوث أمراض وراثية. ويبدو أن الإنسان، بعد أن أصبح النوع البيولوجي "الإنسان العاقل"، يدفع ثمن "معقولية" نوعه من خلال تراكم الطفرات المرضية. هذا الموقف يكمن وراء أحد المفاهيم الرئيسية الوراثة الطبيةحول التراكم التطوري للطفرات المرضية في المجتمعات البشرية.

إن التباين الوراثي للمجموعات البشرية، والذي يتم الحفاظ عليه أو تقليله عن طريق الانتقاء الطبيعي، يشكل ما يسمى بالحمل الجيني.

يمكن لبعض الطفرات المرضية أن تستمر وتنتشر بين المجموعات السكانية لفترة طويلة تاريخيًا، مما يسبب ما يسمى بالحمل الجيني للفصل؛ تنشأ طفرات مرضية أخرى في كل جيل نتيجة لتغيرات جديدة في البنية الوراثية، مما يؤدي إلى خلق حمل طفري.

يتجلى التأثير السلبي للحمل الوراثي في ​​​​زيادة معدل الوفيات (موت الأمشاج والزيجوت والأجنة والأطفال)، وانخفاض الخصوبة (انخفاض تكاثر النسل)، وانخفاض متوسط ​​العمر المتوقع، والتكيف الاجتماعي والإعاقة، ويسبب أيضًا زيادة الحاجة إلى الرعاية الطبية. .

كان عالم الوراثة الإنجليزي جيه هودان أول من لفت انتباه الباحثين إلى وجود الحمل الجيني، على الرغم من أن المصطلح نفسه اقترحه جي ميلر في أواخر الأربعينيات. يرتبط معنى مفهوم "الحمل الجيني" بالدرجة العالية من التباين الوراثي اللازم للأنواع البيولوجية حتى تتمكن من التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة.

كيف تنشأ الجينات الضارة؟

على الرغم من أن الخاصية الرئيسية للجينات هي النسخ الذاتي الدقيق، والذي يحدث بسببه انتقال وراثي للعديد من السمات من الآباء إلى الأبناء، إلا أن هذه الخاصية ليست مطلقة. طبيعة المادة الوراثية مزدوجة. تتمتع الجينات أيضًا بالقدرة على التغيير واكتساب خصائص جديدة. تسمى هذه التغييرات الجينية بالطفرات. والطفرات الجينية هي التي تخلق التباين الضروري لتطور المادة الحية وتنوع أشكال الحياة. تحدث الطفرات في أي خلية من خلايا الجسم، لكن جينات الخلايا الجرثومية فقط هي التي يمكن أن تنتقل إلى النسل.

وتعود أسباب الطفرات إلى أن العديد من العوامل البيئية التي يتفاعل معها كل كائن حي طوال حياته يمكن أن تعطل النظام الصارم لعملية التكاثر الذاتي للجينات والكروموسومات ككل، مما يؤدي إلى أخطاء في الميراث. أثبتت التجارب العوامل التالية التي تسبب الطفرات: الإشعاعات المؤينة، المواد الكيميائيةو حرارة. ومن الواضح أن كل هذه العوامل موجودة في البيئة البشرية الطبيعية (على سبيل المثال، إشعاع الخلفية الطبيعية، والإشعاع الكوني). لقد كانت الطفرات موجودة دائمًا كظاهرة طبيعية شائعة تمامًا.

كونها أخطاء في نقل المواد الوراثية، فإن الطفرات عشوائية وغير موجهة بطبيعتها، أي أنها يمكن أن تكون مفيدة وضارة ومحايدة نسبيًا للجسم.

يتم إصلاح الطفرات المفيدة في سياق التطور وتشكل الأساس للتطور التدريجي للحياة على الأرض، في حين أن الطفرات الضارة، التي تقلل من القدرة على البقاء، هي الوجه الآخر للعملة. إنها تكمن وراء الأمراض الوراثية بكل تنوعها.

هناك نوعان من الطفرات:

• وراثي (على المستوى الجزيئي)
• والكروموسومات (تغيير عدد أو بنية الكروموسومات على المستوى الخلوي)

كلاهما يمكن أن يكون سببهما نفس العوامل.

كم مرة تحدث الطفرات؟
هل ظهور الطفل المريض غالباً ما يرتبط بطفرة جديدة؟

إذا حدثت الطفرات في كثير من الأحيان، فإن التباين في الطبيعة الحية سوف يسود على الوراثة ولن توجد أشكال مستقرة من الحياة. ومن الواضح أن المنطق يملي أن الطفرات هي أحداث نادرة، على الأقل أندر بكثير من إمكانية الحفاظ على خصائص الجينات عندما تنتقل من الآباء إلى الأبناء.

معدل الطفرة الفعلي للجينات البشرية الفردية يتراوح من 1:105 إلى 1:108. وهذا يعني أن ما يقرب من واحدة من كل مليون خلية جرثومية تحمل طفرة جديدة في كل جيل. أو بمعنى آخر، على الرغم من أن هذا تبسيط، إلا أنه يمكننا القول أنه مقابل كل مليون حالة انتقال طبيعي للجينات، هناك حالة طفرة واحدة. الحقيقة المهمة هي أنه بمجرد ظهورها، يمكن بعد ذلك نقل هذه الطفرة الجديدة أو تلك إلى الأجيال اللاحقة، أي يتم تثبيتها بواسطة آلية الميراث، لأن الطفرات العكسية التي تعيد الجين إلى حالته الأصلية نادرة أيضًا.

في السكان، النسبة في عدد المسوخات والموروثة الجين الضارمن الوالدين (المنفصلين) بين جميع المرضى يعتمد على نوع الميراث وعلى قدرتهم على ترك ذرية. في الأمراض المتنحية الكلاسيكية، يمكن أن تنتقل طفرة ضارة دون أن يلاحظها أحد عبر أجيال عديدة من حاملي الأصحاء حتى يتزوج اثنان من حاملي نفس الجين الضار، ومن ثم ترتبط كل حالة ولادة طفل مريض تقريبًا بالميراث، وليس بالوراثة. طفرة جديدة .

وفي الأمراض السائدة، ترتبط نسبة الطفرات عكسيا بخصوبة المرضى. ومن الواضح أنه عندما يؤدي المرض إلى موت مبكرأو عدم قدرة المرضى على الإنجاب، فتصبح وراثة المرض من الوالدين مستحيلة. وإذا لم يؤثر المرض على متوسط ​​العمر المتوقع أو القدرة على الإنجاب، فعلى العكس من ذلك، سوف تسود الحالات الموروثة، وستكون الطفرات الجديدة نادرة بالمقارنة.

على سبيل المثال، في أحد أشكال التقزم (الودانة السائدة)، لأسباب اجتماعية وبيولوجية، يكون تكاثر الأقزام أقل بكثير من المتوسط؛ في هذه المجموعة السكانية يوجد عدد أقل من الأطفال بحوالي 5 مرات مقارنة بالآخرين. إذا أخذنا متوسط ​​عامل التكاثر على أنه طبيعي مثل 1، فإنه بالنسبة للأقزام سيكون مساويًا لـ 0.2. وهذا يعني أن 80% من المصابين في كل جيل هم نتيجة طفرة جديدة، و20% فقط من المصابين يرثون التقزم من آبائهم.

وفي الأمراض الوراثية المرتبطة وراثيا بالجنس، تعتمد أيضا نسبة الطفرات بين الأولاد والرجال المرضى على الخصوبة النسبية للمرضى، ولكن هنا حالات الوراثة من الأمهات ستكون هي السائدة دائما، حتى في تلك الأمراض التي لا يترك فيها المرضى ذرية على الاطلاق. إن الحد الأقصى لنسبة الطفرات الجديدة في مثل هذه الأمراض الفتاكة لا يتجاوز ثلث الحالات، حيث يمثل الرجال بالضبط ثلث كروموسومات X لجميع السكان، وثلثاها يحدث عند النساء، اللاتي كقاعدة عامة ، بصحة جيدة.

هل يمكنني إنجاب طفل مصاب بالطفرة إذا تلقيت جرعة زائدة من الإشعاع؟

إن العواقب السلبية للتلوث البيئي، سواء الكيميائي أو الإشعاعي، هي مشكلة القرن. يواجهها علماء الوراثة ليس نادرًا كما نود في مجموعة واسعة من القضايا: من المخاطر المهنية إلى تدهور الوضع البيئي نتيجة للحوادث في محطات الطاقة النووية. والقلق، على سبيل المثال، للأشخاص الذين نجوا من مأساة تشيرنوبيل أمر مفهوم.

وترتبط العواقب الجينية للتلوث البيئي بالفعل بزيادة تواتر الطفرات، بما في ذلك الطفرات الضارة، التي تؤدي إلى أمراض وراثية. لكن هذه العواقب، لحسن الحظ، ليست كارثية لدرجة الحديث عن خطر الانحطاط الوراثي للإنسانية، بحسب رأيه. على الأقلفي المرحلة الحالية. بالإضافة إلى ذلك، إذا نظرنا في المشكلة فيما يتعلق بأفراد وعائلات محددة، فيمكننا القول بثقة أن خطر إنجاب طفل مريض بسبب الإشعاع أو الآثار الضارة الأخرى نتيجة للطفرة ليس مرتفعًا أبدًا.

وعلى الرغم من أن تواتر الطفرات آخذ في الازدياد، إلا أنه لا يتجاوز عُشرًا أو حتى جزءًا من مائة من المائة. على أي حال، بالنسبة لأي شخص، حتى أولئك الذين يتعرضون لتأثيرات واضحة للعوامل المطفرة، فإن خطر العواقب السلبية على النسل أقل بكثير من الخطر الجيني المتأصل في جميع الأشخاص المرتبطين بنقل الجينات المرضية الموروثة من الأجداد.

بالإضافة إلى ذلك، ليست كل الطفرات تؤدي إلى ظهور فوري في شكل مرض. وفي كثير من الحالات، حتى لو حصل الطفل على طفرة جديدة من أحد الوالدين، فإنه سيولد بصحة جيدة تماما. بعد كل شيء، جزء كبير من الطفرات متنحية، أي أنها لا تظهر تأثيرات مؤذيةمن الناقلات. ولا توجد عمليًا أي حالات يتلقى فيها الطفل، مع وجود جينات طبيعية في البداية لكلا الوالدين، نفس الطفرة الجديدة من كل من الأب والأم. إن احتمال حدوث مثل هذا الحدث ضئيل للغاية لدرجة أن جميع سكان الأرض لا يكفيون لتحقيقه.

ويترتب على ذلك أيضًا أن تكرار حدوث الطفرة في نفس العائلة يكاد يكون مستحيلاً. لذلك، إذا كان لدى الوالدين الأصحاء طفل مريض مع طفرة سائدة، فإن أطفالهم الآخرين، أي إخوة وأخوات المريض، يجب أن يكونوا أصحاء. ومع ذلك، بالنسبة لنسل طفل مريض، فإن خطر وراثة المرض سيكون 50٪ وفقا للقواعد الكلاسيكية.

هل هناك أي انحرافات عن القواعد العاديةالميراث وما علاقتها؟

نعم، هناك. كاستثناء - في بعض الأحيان فقط بسبب ندرته، على سبيل المثال، ظهور النساء المصابات بالهيموفيليا. وهي تحدث في كثير من الأحيان، ولكن على أي حال، تنتج الانحرافات عن العلاقات المعقدة والمتعددة بين الجينات في الجسم وتفاعلها مع البيئة. في الواقع، تعكس الاستثناءات نفس القوانين الأساسية لعلم الوراثة، ولكن على مستوى أكثر تعقيدا.

على سبيل المثال، تتميز العديد من الأمراض الوراثية السائدة بتباين قوي في شدتها، لدرجة أنه في بعض الأحيان قد تكون أعراض المرض في حامل الجين المرضي غائبة تماما. وتسمى هذه الظاهرة الاختراق الجيني غير الكامل. لذلك، في نسب العائلات التي تعاني من أمراض سائدة، يتم أحيانًا مواجهة ما يسمى بتخطي الأجيال، عندما يكون حاملو الجين المعروفون، الذين لديهم أسلاف مريضون وأحفاد مريضون، يتمتعون بصحة جيدة عمليًا.

في بعض الحالات، يكشف فحص أكثر شمولا لمثل هذه الناقلات، على الرغم من الحد الأدنى، تمحى، ولكن مظاهر محددة تماما. ولكن يحدث أيضًا أن الأساليب المتاحة لنا تفشل في الكشف عن أي مظاهر للجين المرضي، على الرغم من الأدلة الجينية الواضحة التي تشير إلى أن شخصًا معينًا لديه هذا الجين.

ولم يتم بعد دراسة أسباب هذه الظاهرة بشكل كافٍ. ويعتقد أن التأثير الضار للجين الطافر يمكن تعديله وتعويضه بجينات أخرى أو عوامل بيئية، لكن الآليات المحددة لهذا التعديل والتعويض في بعض الأمراض غير واضحة.

ويحدث أيضًا أنه في بعض العائلات تنتقل الأمراض المتنحية لعدة أجيال متتالية حتى يمكن الخلط بينها وبين الأمراض السائدة. إذا تزوج المرضى من حاملي الجين لنفس المرض، فإن نصف أطفالهم يرثون أيضًا "جرعة مضاعفة" من الجين - وهي حالة ضرورية لظهور المرض. يمكن أن يحدث نفس الشيء في الأجيال اللاحقة، على الرغم من أن مثل هذه "الحجج القضائية" لا تحدث إلا في حالات زواج الأقارب المتعددة.

وأخيرا، فإن تقسيم السمات إلى سائدة ومتنحية ليس مطلقا. في بعض الأحيان يكون هذا التقسيم تعسفيًا. ويمكن اعتبار نفس الجين سائدا في بعض الحالات، ومتنحيا في حالات أخرى.

باستخدام أساليب البحث الدقيقة، غالبًا ما يكون من الممكن التعرف على تأثير الجين المتنحي في حالة متغايرة الزيجوت، حتى في حامليه الأصحاء تمامًا. على سبيل المثال، يتسبب جين هيموجلوبين الخلية المنجلية في حالة متغايرة الزيجوت في ظهور خلايا الدم الحمراء المنجلية الشكل، وهو ما لا يؤثر على صحة الإنسان، ولكن في حالة متجانسة يؤدي إلى مرض خطير - فقر الدم المنجلي.

ما هو الفرق بين الطفرات الجينية والكروموسومات.
ما هي أمراض الكروموسومات؟

الكروموسومات هي حاملة للمعلومات الوراثية على مستوى تنظيمي أكثر تعقيدًا. يمكن أيضًا أن تكون الأمراض الوراثية ناجمة عن عيوب الكروموسومات التي تنشأ أثناء تكوين الخلايا الجرثومية.

يحتوي كل كروموسوم على مجموعته الخاصة من الجينات، الموجودة في تسلسل خطي صارم، أي أن بعض الجينات لا توجد فقط في نفس الكروموسومات لدى جميع الأشخاص، ولكن أيضًا في نفس أقسام هذه الكروموسومات.

تحتوي خلايا الجسم الطبيعية على عدد محدد بدقة من الكروموسومات المقترنة (وبالتالي اقتران الجينات التي تحتوي عليها). في الإنسان، في كل خلية، باستثناء الخلايا الجنسية، هناك 23 زوجًا (46) من الكروموسومات. تحتوي الخلايا الجنسية (البويضات والحيوانات المنوية) على 23 كروموسومًا غير متزاوجة - وهي مجموعة واحدة من الكروموسومات والجينات، حيث تنفصل الكروموسومات المزدوجة أثناء انقسام الخلايا. أثناء الإخصاب، عندما يندمج الحيوان المنوي والبويضة، يتطور الجنين - الجنين - من خلية واحدة (الآن مع مجموعة مزدوجة كاملة من الكروموسومات والجينات).

لكن تكوين الخلايا الجرثومية يحدث أحيانًا بسبب "أخطاء" الكروموسومات. هذه هي الطفرات التي تؤدي إلى تغييرات في عدد أو بنية الكروموسومات في الخلية. ولهذا السبب قد تحتوي البويضة المخصبة على زيادة أو نقص في مادة الكروموسومات مقارنة بالمعدل الطبيعي. من الواضح أن مثل هذا الخلل في الكروموسومات يؤدي إلى اضطرابات جسيمة في نمو الجنين. ويتجلى هذا في شكل حالات الإجهاض التلقائي والإملاص والأمراض الوراثية والمتلازمات التي تسمى الكروموسومات.

المثال الأكثر شهرة لمرض الكروموسومات هو مرض داون (التثلث الصبغي - ظهور كروموسوم 21 إضافي). يمكن التعرف بسهولة على أعراض هذا المرض من خلال ظهور الطفل. هذا و أضعاف الجلدفي الزوايا الداخلية للعينين، مما يعطي الوجه مظهراً منغولياً، ولساناً كبيراً، وأصابع قصيرة وسميكة، وعند الفحص الدقيق توجد عند هؤلاء الأطفال عيوب في القلب، وعيوب في الرؤية والسمع، وتخلف عقلي.

ولحسن الحظ، فإن احتمال تكرار هذا المرض والعديد من التشوهات الصبغية الأخرى في الأسرة منخفض: ففي الغالبية العظمى من الحالات يكون سببها طفرات عشوائية. بالإضافة إلى ذلك، من المعروف أن طفرات الكروموسومات العشوائية تحدث في كثير من الأحيان في نهاية فترة الإنجاب.

وهكذا كلما زاد عمر الأمهات، يزداد أيضاً احتمال حدوث خطأ كروموسومي أثناء نضوج البويضات، وبالتالي فإن مثل هؤلاء النساء لديهن ارتفاع الخطرولادة طفل يعاني من تشوهات الكروموسومات. إذا كان معدل الإصابة بمتلازمة داون بين جميع الأطفال حديثي الولادة حوالي 1:650، فإنه بالنسبة لذرية الأمهات الشابات (25 عامًا أو أقل) يكون أقل بكثير (أقل من 1:1000). يصل الخطر الفردي إلى مستوى متوسط ​​بعمر 30 عامًا، ويرتفع بعمر 38 - 0.5% (1:200)، وبعمر 39 - 1% (1:100)، وفي سن 39 - 1% (1:100)، وفي سن 39 - 1% (1:100). أكثر من 40 سنة ترتفع إلى 2-3%.

هل يمكن للأشخاص الذين يعانون من تشوهات الكروموسومات أن يتمتعوا بصحة جيدة؟

نعم، يمكنهم ذلك مع بعض أنواع طفرات الكروموسومات، عندما لا يتغير العدد، بل بنية الكروموسومات. والحقيقة هي أن إعادة الترتيب الهيكلي في اللحظة الأولى لظهورها قد يتبين أنها متوازنة - غير مصحوبة بزيادة أو نقص في مادة الكروموسومات.

على سبيل المثال، يمكن لاثنين من الكروموسومات غير المتزاوجة أن يتبادلا أقسامهما التي تحمل جينات مختلفة، إذا أصبحت نهاياتهما لزجة وتلتصق ببعضها البعض مع أجزاء حرة من الكروموسومات الأخرى، أثناء فترات انقطاع الكروموسوم، والتي يتم ملاحظتها أحيانًا أثناء انقسام الخلايا. نتيجة لمثل هذه التبادلات (الانتقالات)، يتم الحفاظ على عدد الكروموسومات في الخلية، ولكن هذه هي الطريقة التي تنشأ بها كروموسومات جديدة يتم فيها انتهاك مبدأ الاقتران الجيني الصارم.

نوع آخر من الإزفاء هو لصق اثنين من الكروموسومات بالكامل تقريبًا بنهاياتهما "اللزجة"، ونتيجة لذلك يتم تقليل العدد الإجمالي للكروموسومات بمقدار واحد، على الرغم من عدم حدوث فقدان للمواد الكروموسومية. إن الشخص الذي يحمل مثل هذا النقل يتمتع بصحة جيدة تمامًا، لكن إعادة الترتيب الهيكلي المتوازن الذي أجراه لم يعد عرضيًا، ولكنه يؤدي بشكل طبيعي إلى اختلال التوازن الكروموسومي في نسله، حيث أن جزءًا كبيرًا من الخلايا الجرثومية لحاملي مثل هذه النقلات لديهم مواد كروموسومية زائدة أو غير كافية.

في بعض الأحيان، لا يمكن أن يكون لدى هؤلاء الناقلين أطفال أصحاء على الإطلاق (ومع ذلك، فإن مثل هذه المواقف نادرة للغاية). على سبيل المثال، في حاملات شذوذ كروموسومي مماثل - الانتقال بين كروموسومين متطابقين (على سبيل المثال، اندماج نهايات الزوج الحادي والعشرين نفسه)، يحتوي 50٪ من البويضات أو الحيوانات المنوية (اعتمادًا على جنس الناقل) على 23 كروموسومًا، بما في ذلك واحد مزدوج، والـ 50% المتبقية تحتوي على كروموسوم واحد أقل من المتوقع. أثناء الإخصاب، ستتلقى الخلايا ذات الكروموسوم المزدوج كروموسومًا آخر رقم 21، ونتيجة لذلك، سيولد أطفال مصابون بمتلازمة داون. تؤدي الخلايا التي تحتوي على الكروموسوم الحادي والعشرين المفقود أثناء الإخصاب إلى ظهور جنين غير قابل للحياة، والذي يتم إجهاضه تلقائيًا في النصف الأول من الحمل.

يمكن لحاملي الأنواع الأخرى من عمليات النقل أيضًا أن يكون لديهم ذرية صحية. ومع ذلك، هناك خطر اختلال التوازن الكروموسومي، مما يؤدي إلى أمراض تنموية حادة في النسل. هذا الخطر على نسل حاملي إعادة الترتيب الهيكلي أعلى بكثير من خطر تشوهات الكروموسومات نتيجة لطفرات عشوائية جديدة.

بالإضافة إلى عمليات النقل، هناك أنواع أخرى من إعادة الترتيب الهيكلي للكروموسومات التي تؤدي إلى عمليات مماثلة عواقب سلبية. ولحسن الحظ، فإن وراثة شذوذات الكروموسومات مع ارتفاع خطر الإصابة بالأمراض هي أقل شيوعًا في الحياة من طفرات الكروموسومات العشوائية. وتبلغ نسبة حالات الأمراض الكروموسومية بين أشكالها الطافرة والوراثية حوالي 95% و5% على التوالي.

كم عدد الأمراض الوراثية المعروفة بالفعل؟
وهل عددهم يتزايد أم يتناقص في تاريخ البشرية؟

استناداً إلى المفاهيم البيولوجية العامة، يتوقع المرء وجود توافق تقريبي بين عدد الكروموسومات في الجسم وعدد أمراض الكروموسومات (وبالمثل بين عدد الجينات والأمراض الجينية). في الواقع، هناك عشرات من التشوهات الصبغية المعروفة حاليًا والتي لها أعراض سريرية محددة (والتي تتجاوز في الواقع عدد الكروموسومات، لأن التغيرات الكمية والبنيوية المختلفة في نفس الصبغي تسبب أمراضًا مختلفة).

إن عدد الأمراض المعروفة الناجمة عن طفرات الجينات الفردية (على المستوى الجزيئي) أكبر بكثير ويتجاوز 2000. تشير التقديرات إلى أن عدد الجينات الموجودة في جميع الكروموسومات البشرية أكبر بكثير. الكثير منها ليس فريدًا، حيث يتم تقديمه في شكل نسخ متكررة متعددة على كروموسومات مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، قد لا تظهر العديد من الطفرات على أنها أمراض، ولكنها تؤدي إلى الموت الجنيني للجنين. لذا فإن عدد الأمراض الجينية يتوافق تقريبًا مع البنية الجينية للكائن الحي.

مع تطور البحوث الوراثية الطبية في جميع أنحاء العالم، يتزايد تدريجيا عدد الأمراض الوراثية المعروفة، والعديد منها، والتي أصبحت كلاسيكية، معروفة للناس منذ فترة طويلة جدا. يوجد الآن في الأدب الوراثي طفرة غريبة في المنشورات حول حالات وأشكال جديدة من الأمراض والمتلازمات الوراثية، والتي يتم تسمية العديد منها عادةً على اسم مكتشفيها.

كل بضع سنوات، ينشر عالم الوراثة الأمريكي الشهير فيكتور ماكوسيك كتالوجات للسمات الوراثية والأمراض البشرية، تم تجميعها على أساس تحليل الكمبيوتر لبيانات الأدب العالمي. وفي كل مرة تختلف كل طبعة لاحقة عن سابقتها بعدد متزايد من هذه الأمراض. ومن الواضح أن هذا الاتجاه سيستمر، لكنه يعكس تحسنا في التعرف على الأمراض الوراثية والاهتمام بها بشكل أكبر، وليس زيادة حقيقية في عددها في عملية التطور.

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 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.اعتمادًا على ما إذا كانت منطقة معينة تتضمن منطقة السنترومير أم لا، فإنها تميز 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. هكذا، أنواع مختلفةتتميز 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 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 إدراج اليوراسيل في سلسلة الحمض النووي (تشكيل زوج U-Gبدلاً من الزوج الكنسي C-G). أثناء تضاعف الحمض النووي، يتم تضمين الأدينين في السلسلة الجديدة المقابلة لليوراسيل، ويتكون زوج U-A، وخلال التكرار التالي يتم استبداله بـ زوجان T-Aأي أنه يحدث تحول (استبدال نقطي 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 والأورام الخبيثة في الجلد.

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.

الجينوم: - تعدد الصبغيات، وهو تغيير 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 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 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

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.

رقم ضخمكروموسوم

علم الوراثة البشرية هو فرع خاص من علم الوراثة يدرس الخصائص الوراثية للصفات عند الإنسان، الأمراض الوراثية(علم الوراثة الطبية)، التركيب الجيني 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 الحياة البريةمثل 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. وأخطرها ما يلي: التليف الحمضي للبنكرياس، بيلة الفينيل كيتون، الجالاكتوز في الدم، أشكال متعددةالفدامة، واعتلال الهيموجلوبين، بالإضافة إلى متلازمات داون، وتيرنر، وكلينفلتر. بالإضافة إلى ذلك، هناك أمراض تعتمد على التركيب الوراثي والبيئة: مرض نقص تروية, السكري، أمراض الروماتيزم، القرحة الهضميةالمعدة 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. تلعب الاستشارات الوراثية والطبية والتشخيص قبل الولادة (أي الكشف عن الأمراض في المراحل الأولى من نمو الجسم) دورًا رئيسيًا في الوقاية من الأمراض المحددة وراثيًا.

هناك أقسام خاصة من علم الوراثة البشرية التطبيقية (علم الوراثة البيئية، وعلم الوراثة الدوائي، وعلم السموم الجيني) التي تدرس الأساس الجيني للرعاية الصحية. أثناء التطوير الأدويةعند دراسة استجابة الجسم لآثار العوامل السلبية، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار كل من 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 المشتبه بإصابتها بالأمراض، وفي المرحلة الثانية تكون أكثر دقة و أساليب معقدةتوضيح تشخيص المرض. 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 لبعض المواد، يتم استخدام 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

أسطورةعند تجميع الأنساب (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، في حالة 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 في 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 يتم تمثيلها في الأنماط الجينية للرجال والنساء في جرعات 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، تحدث السمات الموروثة بطريقة مرتبطة بـ X في مجموعة سكانية ذات احتمالات مختلفة عند 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. ميزة مميزةالنسب مع هذا النوع من الوراثة هو المظهر السائد للسمة لدى الرجال نصفي الزيجوت الذين يرثونها من أمهات 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. باستخدام هذه الطريقة، يمكنك حساب تكرار حدوث أليلات جينية مختلفة وأنماط وراثية مختلفة لهذه الأليلات في مجتمع ما، ومعرفة توزيع السمات الوراثية المختلفة، بما في ذلك الأمراض، فيه. 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 المجمع 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.

تحليل التردد علامات مختلفةفي مجتمع ما، إذا التزموا بقانون هاردي-فاينبرج، فيمكن القول بأن الخصائص ناتجة عن أليلات مختلفة لجين واحد. وفي حالة تمثيل الجين في تجمع الجينات لمجموعة سكانية ما بواسطة عدة أليلات، على سبيل المثال، جين فصيلة الدم ABO، يتم 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. عن طبيعة أنماط الأصابع والكف في الجسم تأثير كبيرالتي تمارسها الأم من خلال آلية الميراث السيتوبلازمي.

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. التغييرات المميزةيتم ملاحظة هذه المؤشرات في مرض داون، في متلازمات كلاينفلتر، شيريشيفسكي-تيرنر، مما يسمح باستخدام طرق الجلد 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 المنشأويسمى هذا النوع من الميراث متى صفة وراثيةيسيطر عليها 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. لا يعيش معظم المرضى تقريبًا لمدة عام واحد؛

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 (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 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 الفرداني (23) مجموعة ثنائية الصبغيات (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

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 الطفرة والتي 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 مما يسبب ظهورالطفرات - المطفرة.

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

الطفرات التوليديةتحدث في الخلايا الجرثومية ولا تؤثر على الأعراض لكائن معين، تظهر فقط في الجيل القادم.

الطفرات الجسديةتنشأ في الخلايا الجسدية، وتظهر في كائن معين ولا تنتقل إلى النسل أثناء التكاثر الجنسي. لا يمكن الحفاظ على الطفرات الجسدية إلا عن طريق التكاثر اللاجنسي(نباتي 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).

معظم سبب محتملالصيغة الصبغية المتغايرة هي 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 بيضة ملقحة تحتوي على عدد أصغر أو أكبر من الكروموسومات مقارنة بالمجموعة الثنائية الصبغية المميزة لنوع معين: 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. لوحظ قصر أصابع القدم عند البشر والأبقار والأغنام والكلاب والطيور وغياب الريش في الطيور والقشور في الأسماك والصوف في الثدييات وما إلى ذلك.

يعد قانون السلسلة المتماثلة من التباين الوراثي ذا أهمية كبيرة في الاختيار، لأنه يسمح لنا بالتنبؤ بوجود أشكال غير موجودة في نوع معين، ولكنها مميزة للأنواع ذات الصلة الوثيقة. علاوة على ذلك، يمكن العثور على الشكل المطلوب في البرية أو الحصول عليه من خلال 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 الموئل دور كبيرفي 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 مادة الميلانين في الجلد، وتختلف شدة لون الجلد من شخص لآخر.

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