גורמים למוטציות. מוטציות גנים

סוגי מוטציות גנים:

מוטציות גנים מתרחשות לעתים קרובות יותר ממוטציות כרומוזומליות וגנומיות, אך הן משנות את מבנה ה-DNA באופן פחות משמעותי ומשפיעות בעיקר על המבנה הכימי של גן בודד. הם מייצגים החלפה, מחיקה או החדרה של נוקלאוטיד, לפעמים כמה. מוטציות גנים כוללות גם טרנסלוקציות (העברות), כפילויות (חזרות), היפוך (היפוך של 180°) של קטעי גנים, אך לא כרומוזומים.

מוטציות גנים מתרחשות במהלך שכפול ה-DNA, מעבר, ואפשריות בתקופות אחרות של מחזור התא. מנגנוני תיקון לא תמיד מבטלים מוטציות ונזקי DNA. בנוסף, הם עצמם יכולים לשמש מקור למוטציות גנים. לדוגמה, כאשר מצטרפים לקצוות של כרומוזום שבור, מספר זוגות נוקלאוטידים אובדים לעתים קרובות.

אם מערכות התיקון מפסיקות לתפקד כרגיל, אזי מתרחשת הצטברות מהירה של מוטציות. אם מתרחשות מוטציות בגנים המקודדים לאנזימי תיקון, תפקוד אחד או יותר מהמנגנונים שלו עלול להישבש, וכתוצאה מכך מספר המוטציות יגדל מאוד. עם זאת, לפעמים ההשפעה ההפוכה מתרחשת כאשר מוטציה של גנים לאנזימי תיקון מובילה לירידה בתדירות המוטציות של גנים אחרים.

בנוסף למוטציות ראשוניות, מוטציות הפוכות יכולות להתרחש גם בתאים, ומשחזרות את הגן המקורי.

רוב השינויים בגנים, כמו מוטציות בשני הסוגים האחרים, מזיקים. הופעתן של מוטציות הגורמות לתכונות מועילות לתנאים סביבתיים מסוימים מתרחשת לעתים רחוקות. עם זאת, הם אלה שעושים זאת תהליך אפשריאבולוציה.

מוטציות גנים אינן משפיעות על הגנוטיפ, אלא על חלקים בודדים של הגן, אשר, בתורו, גורמים להופעה של וריאנט חדש של התכונה, כלומר, אלל, ולא תכונה חדשה ככזו. מוטוןהיא יחידה יסודית של תהליך המוטציה שיכולה להוביל להופעת וריאנט חדש של תכונה. לעתים קרובות, זה מספיק כדי לשנות זוג אחד של נוקלאוטידים. מנקודת מבט זו, מוטון מתאים לזוג אחד של נוקלאוטידים משלימים. מצד שני, לא כל המוטציות בגנים הן מוטונים מבחינת ההשלכות. אם שינוי ברצף הנוקלאוטידים אינו גורר שינוי בתכונה, אז מנקודת מבט תפקודית המוטציה לא התרחשה.

זוג אחד של נוקלאוטידים מתאים ל- ו סיור בשטח אויב- היחידה היסודית של רקומבינציה. במהלך המעבר, במקרה של הפרעת רקומבינציה, מתרחשת חילופי אזורים לא שוויוניים בין הכרומוזומים המצומדים. כתוצאה מכך, מתרחשת החדרה ואובדן של זוגות נוקלאוטידים, דבר הגורר שינוי במסגרת הקריאה, ובהמשך משבש את הסינתזה של פפטיד בעל התכונות הנדרשות. לפיכך, מספיק זוג נוקלאוטידים אחד נוסף או אבוד כדי לעוות מידע גנטי.

התדירות של מוטציות גנים ספונטניות נעה בין 10-12 ל-10-9 לנוקלאוטיד DNA לכל חלוקת תא. כדי לבצע מחקר, מדענים חושפים תאים למוטגנים כימיים, פיזיים וביולוגיים. מוטציות הנגרמות בדרך זו נקראות מושרה, התדירות שלהם גבוהה יותר.

החלפת בסיסים חנקן

אם יש שינוי רק בנוקלאוטיד אחד ב-DNA, אז מוטציה כזו נקראת נְקוּדָה. במקרה של מוטציות כמו החלפת בסיסים חנקניים, זוג נוקלאוטידים משלים אחד של מולקולת ה-DNA מוחלף באחר בסדרה של מחזורי שכפול. השכיחות של מקרים כאלה היא כ-20% מהמסה הכוללת של כל המוטציות בגנים.

דוגמה לכך היא דמינציה של ציטוזין, וכתוצאה מכך היווצרות אורציל.

זוג הנוקלאוטידים G-U נוצר ב-DNA במקום G-C. אם השגיאה לא תתוקן על ידי האנזים DNA glycolase, הדבר הבא יקרה במהלך השכפול. השרשראות ייפרדו, ציטוזין יותקן מול גואנין, ואדנין יותקן מול אורציל. לפיכך, אחת ממולקולות ה-DNA הבת תכיל זוג Y-A לא תקין. במהלך השכפול הבא שלו, תימין יותקן באחת המולקולות שממול לאדנין. כלומר, בגן יוחלף צמד ה-G-C ב-A-T.

דוגמה נוספת היא דהמינציה של ציטוזין מתיל ליצירת תימין. לאחר מכן, עלול להיווצר גן עם זוג T-A במקום C-G.

ייתכנו גם החלפות הפוכות: צמד A-T בוודאות תגובה כימיתניתן להחליף ב-C-G. לדוגמה, במהלך תהליך השכפול, ברומורציל יכול להצטרף לאדנין, שבמהלך השכפול הבא, מוסיף גואנין לעצמו. במחזור הבא, גואנין ייקשר לציטוזין. לפיכך, צמד A-T בגן יוחלף ב-C-G.

החלפת פירמידין אחד בפירמידין אחר או פורין אחד בפורין אחר נקראת מַעֲבָר. פירימידינים הם ציטוזין, תימין, אורציל. פורינים - אדנין וגואנין. החלפת פורין בפירמידין או פירמידין בפורין נקראת טרנספורמציה.

מוטציה נקודתית עשויה שלא להוביל להשלכות כלשהן עקב ניוון הקוד הגנטי, כאשר מספר קודונים משולשים מקודדים לאותה חומצת אמינו. כלומר, כתוצאה מהחלפת נוקלאוטיד אחד, יכול להיווצר קודון נוסף, אך המקודד לאותה חומצת אמינו כמו הישנה. החלפת נוקלאוטידים זו נקראת נִרדָף. התדירות שלהם היא כ-25% מכלל החלפות הנוקלאוטידים. אם המשמעות של קודון משתנה, הוא מתחיל לקודד לחומצת אמינו אחרת, אז התחליף נקרא מוטציית misense. התדירות שלהם היא כ-70%.

במקרה של מוטציית misense, חומצת אמינו שגויה תיכלל בפפטיד במהלך התרגום, מה שיגרום לתכונותיו להשתנות. מידת השינוי במאפיינים המורכבים יותר של האורגניזם תלויה במידת השינוי בתכונות החלבון. לדוגמה, עם אנמיה חרמשית, רק חומצת אמינו אחת מוחלפת בחלבון - גלוטמין עם ולין. אם גלוטמין מוחלף בליזין, אז התכונות של החלבון לא משתנות הרבה, כלומר שתי חומצות האמינו הידרופיליות.

מוטציה נקודתית יכולה להיות כזו שקודון עצור (UAG, UAA, UGA) מופיע במקום הקודון המקודד לחומצה אמינית, ומפריע (מסיים) את התרגום. זֶה מוטציות שטויות. לפעמים יש החלפות הפוכות, כאשר מופיע סמנטי במקום קודון סטופ. עם כל מוטציה גנטית כזו, לא ניתן עוד לסנתז חלבון פונקציונלי.

שינוי מסגרת

מוטציות גנים כוללות מוטציות הנגרמות על ידי שינוי מסגרת קריאה, כאשר מספר זוגות הנוקלאוטידים בגן משתנה. זה יכול להיות אובדן או החדרה של זוג נוקלאוטידים אחד או יותר ב-DNA. ישנן הכי הרבה מוטציות גנים מסוג הסטת מסגרת קריאה. לרוב הם מתרחשים ברצפי נוקלאוטידים חוזרים.

החדרה או מחיקה של זוגות נוקלאוטידים יכולה להתרחש כתוצאה מחשיפה לכימיקלים מסוימים המעוותים את הסליל הכפול של ה-DNA.

הקרנת רנטגן יכולה להוביל לאובדן, כלומר מחיקה, של האזור עם כמות גדולהזוגות נוקלאוטידים.

הוספות אינן נדירות כאשר מה שנקרא אלמנטים גנטיים ניידים, שיכול לשנות את עמדתם.

מעבר לא שוויוני מוביל למוטציות בגנים. לרוב זה מתרחש באותם אזורים של כרומוזומים שבהם מספר עותקים של אותו גן הם מקומיים. במקרה זה, המעבר מתרחש באופן שבו מתרחשת מחיקה של אזור בכרומוזום אחד. אזור זה מועבר לכרומוזום ההומולוגי, בו מתרחשת שכפול של אזור הגן.

אם מתרחשת מחיקה או החדרה של מספר נוקלאוטידים לא כפולה של שלושה, מסגרת הקריאה משתנה, ולעתים קרובות אין משמעות לתרגום הקוד הגנטי. בנוסף, עשויה להתרחש שלישיית שטות.

אם מספר הנוקלאוטידים שהוכנסו או נפלו הוא כפולה של שלושה, אז נוכל לומר שמסגרת הקריאה אינה זזה. עם זאת, כאשר גנים כאלה מתורגמים, חומצות אמינו נוספות או משמעותיות ייכללו בשרשרת הפפטידים.

היפוך בתוך גן

אם מתרחשת היפוך של קטע DNA בתוך גן אחד, אז מוטציה כזו מסווגת כמוטציה גנטית. היפוכים של אזורים גדולים יותר מכונים מוטציות כרומוזומליות.

היפוך מתרחש עקב קטע DNA מסתובב 180 ° . זה קורה לעתים קרובות כאשר נוצרת לולאה במולקולת ה-DNA. כאשר משכפלים בלולאה, שכפול מתרחש בכיוון ההפוך. לאחר מכן, החלק הזה נתפר עם שאר גדיל ה-DNA, אבל מסתבר שהוא הפוך.

אם מתרחשת היפוך בגן סנס, אז במהלך הסינתזה של פפטיד, לחלק מחומצות האמינו שלו יהיה רצף הפוך, שישפיע על תכונות החלבון.

מוטציות גנים הן שינויים במבנה של גן אחד. זהו שינוי ברצף הנוקלאוטידים: מחיקה, הכנסה, החלפה וכו'. לדוגמה, החלפת a ב-t. גורמים - הפרות במהלך הכפלת DNA (שכפול)

מוטציות גנים הן שינויים מולקולריים במבנה ה-DNA שאינם נראים במיקרוסקופ אור. מוטציות גנים כוללות כל שינוי במבנה המולקולרי של ה-DNA, ללא קשר למיקומם ולהשפעתם על הכדאיות. למוטציות מסוימות אין השפעה על המבנה או התפקוד של החלבון המתאים. חלק נוסף (גדול) ממוטציות גנים מוביל לסינתזה של חלבון פגום שאינו מסוגל לבצע את תפקידו המובנה. מוטציות גנים הן שגורמות להתפתחות של רובן צורות תורשתיותפָּתוֹלוֹגִיָה.

המחלות המונוגניות השכיחות ביותר בבני אדם הן: סיסטיק פיברוזיס, המוכרומטוזיס, תסמונת אדרנוגניטל, פנילקטונוריה, נוירופיברומטוזיס, מיופתיות דושן-בקר ועוד מספר מחלות. מבחינה קלינית, הם מתבטאים כסימנים להפרעות מטבוליות (מטבוליזם) בגוף. המוטציה עשויה להיות:

1) בהחלפת בסיס בקודון, זה מה שנקרא מוטציית missense(מאנגלית, mis - false, incorrect + lat. sensus - משמעות) - החלפת נוקלאוטיד בחלק המקודד של גן, המובילה להחלפה של חומצת אמינו בפוליפפטיד;

2) בשינוי כזה בקודונים שיוביל לעצירה בקריאת מידע, זה מה שנקרא מוטציה שטות(מלטינית non - no + sensus - משמעות) - החלפת נוקלאוטיד בחלק המקודד של גן מובילה ליצירת קודון מסיים (עצור קודון) ולהפסקת התרגום;

3) הפרה של קריאת מידע, שינוי במסגרת הקריאה, נקרא הסטת מסגרת(מהמסגרת האנגלית - frame + shift: - shift, move), כאשר שינויים מולקולריים ב-DNA מובילים לשינויים בשלישיות במהלך תרגום שרשרת הפוליפפטיד.

ידועים גם סוגים אחרים של מוטציות גנים. בהתבסס על סוג השינויים המולקולריים, ישנם:

חֲלוּקָה(מלטינית deletio - הרס), כאשר קטע DNA שגודלו נע בין נוקלאוטיד אחד לגן אובד;

כפילויות(מלטינית duplicatio - הכפלה), כלומר. שכפול או שכפול של קטע DNA מנוקלאוטיד אחד לגנים שלמים;

היפוכים(מלטינית inversio - מתהפך), כלומר. סיבוב של 180 מעלות של מקטע DNA הנע בגודל משני נוקלאוטידים למקטע הכולל מספר גנים;

הוספות(מלטינית insertio - attachment), כלומר. החדרה של שברי DNA בגודלם מנוקלאוטיד אחד לגן שלם.

שינויים מולקולריים המשפיעים על נוקלאוטיד אחד עד כמה נחשבים למוטציה נקודתית.

התכונה הבסיסית והמיוחדת של מוטציה גנטית היא שהיא 1) מובילה לשינוי במידע הגנטי, 2) יכולה להיות מועברת מדור לדור.

ניתן לסווג חלק מסוים ממוטציות גנים כמוטציות ניטרליות, מכיוון שהן אינן מובילות לשינויים בפנוטיפ. לדוגמה, עקב ניוון הקוד הגנטי, אותה חומצת אמינו יכולה להיות מקודדת על ידי שתי שלישיות הנבדלות בבסיס אחד בלבד. מצד שני, אותו גן יכול להשתנות (מוטציה) לכמה מצבים שונים.

למשל, הגן השולט בקבוצת הדם של מערכת AB0. בעל שלושה אללים: 0, A ו-B, ששילוביהם קובעים 4 קבוצות דם. קבוצת הדם ABO היא דוגמה קלאסית לשונות גנטית במאפיינים אנושיים נורמליים.

מוטציות גנים הן שקובעות את התפתחותן של רוב הצורות התורשתיות של הפתולוגיה. מחלות הנגרמות על ידי מוטציות כאלה נקראות מחלות גנטיות, או מונוגניות, כלומר מחלות שהתפתחותן נקבעת על ידי מוטציה של גן אחד.

מוטציות גנומיות וכרומוזומליות

מוטציות גנומיות וכרומוזומליות הן הגורמים למחלות כרומוזומליות. מוטציות גנומיות כוללות אנופלואידיות ושינויים בפלואידיות של כרומוזומים ללא שינוי מבניים. זוהה בשיטות ציטוגנטיות.

אנופלואידיה- שינוי (ירידה - מונוזומיה, עלייה - טריזומיה) במספר הכרומוזומים בקבוצה דיפלואידית, לא כפולה של הסט הפלואידי (2n + 1, 2n - 1 וכו').

פוליפלואידיה- עלייה במספר קבוצות הכרומוזומים, כפולה של זו הפלואידית (3n, 4n, 5n וכו').

בבני אדם, פוליפלוידיה, כמו גם רוב האנאופלואידיות, הן מוטציות קטלניות.

המוטציות הגנומיות הנפוצות ביותר כוללות:

טריזומיה- נוכחות של שלושה כרומוזומים הומולוגיים בקריוטיפ (לדוגמה, בזוג ה-21 בתסמונת דאון, בזוג ה-18 בתסמונת אדוארדס, בזוג ה-13 בתסמונת Patau; בכרומוזומי המין: XXX, XXY, XYY);

מונוזומיה- נוכחות של אחד משני כרומוזומים הומולוגיים בלבד. עם מונוזומיה לכל אחד מהאוטוזומים התפתחות תקינהעובר בלתי אפשרי. המונוזומיה היחידה בבני אדם התואמת את החיים, מונוזומיה על כרומוזום X, מובילה לתסמונת שרשבסקי-טרנר (45, X0).

הסיבה המובילה לאנופלואידיה היא אי-התנתקות של כרומוזומים במהלך חלוקת תאבמהלך היווצרות תאי נבט או אובדן כרומוזומים כתוצאה מפיגור אנפאזה, כאשר במהלך תנועה לקוטב אחד מהכרומוזומים ההומולוגיים עלול לפגר מאחורי כל שאר הכרומוזומים הלא-הומולוגיים. המונח אי-דיסג'נקציה פירושו היעדר הפרדה של כרומוזומים או כרומטידים במיוזה או מיטוזה. אובדן כרומוזומים יכול להוביל לפסיפס, שבו יש כזה עליוןקו תאים (רגיל), והשני מונוזומית.

אי-ניתוק כרומוזומים מתרחש לרוב במהלך המיוזה. כרומוזומים שבדרך כלל יתחלקו במהלך המיוזה נשארים מחוברים זה לזה ועוברים לקוטב אחד של התא במהלך אנפאזה. כך נוצרים שני גמטים, שלאחד מהם יש כרומוזום נוסף, ולשני אין את הכרומוזום הזה. כאשר גמטה עם קבוצה תקינה של כרומוזומים מופרית על ידי גמטה עם כרומוזום נוסף, מתרחשת טריזומיה (כלומר, ישנם שלושה כרומוזומים הומולוגיים בתא); כאשר גמטה ללא כרומוזום אחד מופרית, מתרחשת זיגוטה עם מונוזומיה. אם נוצרת זיגוטה מונוזומלית על כל כרומוזום אוטוזומלי (לא מין), אזי התפתחות האורגניזם נעצרת ממש שלבים מוקדמיםהתפתחות.

מוטציות כרומוזומליות- אלו הם שינויים מבניים בכרומוזומים בודדים, הנראים לרוב תחת מיקרוסקופ אור. מוטציה כרומוזומלית כוללת מספר רב (מעשרות עד כמה מאות) של גנים, מה שמוביל לשינוי במערך הדיפלואידי הרגיל. למרות שסטיות כרומוזומליות בדרך כלל אינן משנות את רצף ה-DNA של גנים ספציפיים, שינויים במספר ההעתקים של הגנים בגנום מובילים לחוסר איזון גנטי עקב חוסר או עודף בחומר גנטי. ישנן שתי קבוצות גדולות של מוטציות כרומוזומליות: תוך כרומוזומלית ואינטרכרומוזומלית.

מוטציות תוך כרומוזומליות הן סטיות בתוך כרומוזום אחד. אלו כוללים:

—מחיקות(מלטינית deletio - הרס) - אובדן של אחד מקטעי הכרומוזום, פנימי או טרמינלי. זה יכול לגרום להפרעה בעוברית ולהיווצרות חריגות התפתחותיות מרובות (לדוגמה, חלוקה באזור הזרוע הקצרה של הכרומוזום ה-5, המוגדר כ-5p-, מובילה לתת-התפתחות של הגרון, מומי לב ופיגור שכלי). תסביך סימפטומים זה מכונה תסמונת "בכי החתול", שכן בילדים חולים, עקב חריגה של הגרון, הבכי דומה למיאו של חתול;

—היפוכים(מלטינית inversio - היפוך). כתוצאה משתי נקודות שבירה של הכרומוזומים, השבר שנוצר מוחדר למקומו המקורי לאחר סיבוב של 180°. כתוצאה מכך, רק סדר הגנים מופרע;

— כפילויות(מלטינית duplicatio - הכפלה) - הכפלה (או הכפלה) של כל חלק בכרומוזום (לדוגמה, טריזומיה על אחת הזרועות הקצרות של הכרומוזום ה-9 גורמת לליקויים מרובים, כולל מיקרוצפליה, התפתחות גופנית, נפשית ואינטלקטואלית מאוחרת).

דפוסים של הסטיות הכרומוזומליות הנפוצות ביותר:
חטיבה: 1 - טרמינל; 2 - מודעת ביניים. היפוכים: 1 - פריצנטרי (עם לכידת הצנטרומר); 2 - פאראצנטרי (בתוך זרוע כרומוזום אחת)

מוטציות בין כרומוזומליות, או מוטציות סידור מחדש- החלפת שברים בין כרומוזומים לא הומולוגיים. מוטציות כאלה נקראות טרנסלוקציות (מהלטינית tgans - עבור, דרך + לוקוס - מקום). זֶה:

טרנסלוקציה הדדית, כאשר שני כרומוזומים מחליפים את השברים שלהם;

טרנסלוקציה לא הדדית, כאשר שבר של כרומוזום אחד מועבר לאחר;

- היתוך "מרכזי" (טרנסלוקציה רוברטסונית) - חיבור של שני כרומוזומים אקרוצנטריים באזור הצנטרומרים שלהם עם אובדן זרועות קצרות.

כאשר כרומטידות פורצות לרוחב דרך צנטרומרים, כרומטידות "אחיות" הופכות לזרועות "מראה" של שני כרומוזומים שונים המכילים את אותן קבוצות של גנים. כרומוזומים כאלה נקראים איזוכרומוזומים. גם סטיות תוך-כרומוזומליות (מחיקות, היפוכים וכפילויות) וגם בין-כרומוזומליות (טרנסלוקציות) ואיזוכרומוזומים קשורים שינויים פיזייםמבני כרומוזומים, כולל כאלה עם הפסקות מכניות.

פתולוגיה תורשתית כתוצאה משונות תורשתית

נוכחותם של מאפיינים משותפים של המינים מאפשרת לנו לאחד את כל האנשים על פני כדור הארץ למין אחד, הומו סאפיינס. אף על פי כן, אנו בקלות, במבט אחד, מייחדים את פניו של אדם שאנו מכירים בקהל של זרים. המגוון הקיצוני של אנשים - הן בתוך קבוצות (למשל, שונות בתוך קבוצה אתנית) והן בין קבוצות - נובע מההבדלים הגנטיים ביניהם. כיום מאמינים שכל וריאציה תוך-ספציפית נובעת מגנוטיפים שונים הנוצרים ונשמרים על ידי ברירה טבעית.

ידוע שהגנום האנושי הפלואידי מכיל 3.3x10 9 זוגות של שאריות נוקלאוטידים, מה שמאפשר באופן תיאורטי עד 6-10 מיליון גנים. עם זאת, הנתונים מחקר מודרנימצביעים על כך שהגנום האנושי מכיל כ-30-40 אלף גנים. לכשליש מכל הגנים יש יותר מאלל אחד, כלומר, הם פולימורפיים.

המושג של פולימורפיזם תורשתי נוסח על ידי א. פורד בשנת 1940 כדי להסביר את קיומה באוכלוסייה של שתי צורות שונות או יותר כאשר לא ניתן להסביר את השכיחות של הנדירים שבהם על ידי אירועים מוטציוניים בלבד. מאחר שמוטציה בגנים היא אירוע נדיר (1x10 6), ניתן להסביר את תדירות האלל המוטנטי, שהוא יותר מ-1%, רק על ידי הצטברותו ההדרגתית באוכלוסיה בשל היתרונות הסלקטיביים של נשאים של מוטציה זו.

ריבוי הלוקוסים המפרידים, ריבוי האללים בכל אחד מהם, יחד עם תופעת הרקומבינציה, יוצרים מגוון גנטי אנושי בלתי נדלה. חישובים מראים שבכל ההיסטוריה של האנושות לא הייתה, לא קיימת ולא תתרחש בעתיד הנראה לעין, חזרה גנטית, כלומר. כל אדם שנולד הוא תופעה ייחודית ביקום. ייחודה של החוקה הגנטית קובע במידה רבה את מאפייני התפתחות המחלה אצל כל אדם בנפרד.

האנושות התפתחה כקבוצות של אוכלוסיות מבודדות, הרבה זמןחיים באותם תנאים סביבתיים, כולל מאפיינים אקלימיים וגיאוגרפיים, דפוסי תזונה, פתוגנים, מסורות תרבותיות וכו'. זה הוביל לגיבוש באוכלוסיה של שילובים של אללים נורמליים ספציפיים לכל אחד מהם, המתאימים ביותר לתנאי הסביבה. עקב התרחבות הדרגתית של בית הגידול, נדידות אינטנסיביות ויישובם מחדש של עמים, נוצרים מצבים שבהם שילובים של גנים נורמליים ספציפיים המועילים בתנאים מסוימים אינם מבטיחים תפקוד מיטבי של מערכות גוף מסוימות בתנאים אחרים. זה מוביל לעובדה שחלק מהשונות התורשתית, הנגרמת על ידי שילוב לא חיובי של גנים אנושיים לא פתולוגיים, הופך לבסיס להתפתחות של מה שנקרא מחלות עם נטייה תורשתית.

בנוסף, בבני אדם כיצור חברתי, הברירה הטבעית התקדמה עם הזמן בצורות ספציפיות יותר ויותר, מה שהרחיב גם את המגוון התורשתי. מה שניתן היה להשליך על ידי החיות נשמר, או להיפך, מה שהחיות נשמר אבד. לפיכך, עמידה מלאה בצרכים של ויטמין C הובילה בתהליך האבולוציה לאובדן הגן L-gulonodactone oxidase, המזרז את הסינתזה חומצה אסקורבית. בתהליך האבולוציה, האנושות רכשה גם מאפיינים לא רצויים הקשורים ישירות לפתולוגיה. לדוגמה, בתהליך האבולוציה, בני האדם רכשו גנים הקובעים רגישות לרעלן דיפתריה או לנגיף הפוליו.

לפיכך, בבני אדם, כמו בכל מין ביולוגי אחר, אין קו חד בין שונות תורשתית המובילה לשונות תקינה במאפיינים לבין שונות תורשתית הגורמת להופעת מחלות תורשתיות. נראה שהאדם, לאחר שהפך למין הביולוגי הומו סאפיינס, שילם על "הסבירות" של המין שלו על ידי צבירת מוטציות פתולוגיות. עמדה זו עומדת בבסיס אחד המושגים המרכזיים גנטיקה רפואיתעל הצטברות אבולוציונית של מוטציות פתולוגיות באוכלוסיות אנושיות.

שונות תורשתית של אוכלוסיות אנושיות, המתוחזקות והן מופחתות על ידי הברירה הטבעית, יוצרת את מה שנקרא מטען גנטי.

כמה מוטציות פתולוגיות יכולות להימשך ולהתפשט באוכלוסיות במשך זמן רב היסטורי, ולגרום למה שנקרא מטען גנטי הפרדה; מוטציות פתולוגיות אחרות מתעוררות בכל דור כתוצאה משינויים חדשים במבנה התורשתי, היוצרות עומס מוטציות.

ההשפעה השלילית של המטען הגנטי מתבטאת בתמותה מוגברת (מוות של גמטות, זיגוטים, עוברים וילדים), ירידה בפוריות (הפחתת רבייה של צאצאים), ירידה בתוחלת חיים, חוסר הסתגלות חברתית ונכות, וכן גורמת לצורך מוגבר בטיפול רפואי. .

הגנטיקאי האנגלי J. Hoddane היה הראשון שהסב את תשומת לב החוקרים לקיומו של מטען גנטי, למרות שהמונח עצמו הוצע על ידי ג' מלר עוד בסוף שנות ה-40. משמעות המושג "עומס גנטי" קשורה למידת השונות הגנטית הגבוהה הדרושה למין ביולוגי על מנת להיות מסוגל להסתגל לתנאי הסביבה המשתנים.

כיצד נוצרים גנים מזיקים?

למרות שהתכונה העיקרית של גנים היא העתקה עצמית מדויקת, שבגללה מתרחשת העברה תורשתית של תכונות רבות מהורים לילדים, תכונה זו אינה מוחלטת. אופי החומר הגנטי הוא כפול. לגנים יש גם את היכולת לשנות ולרכוש תכונות חדשות. שינויים כאלה בגנים נקראים מוטציות. ומוטציות גנים הן שיוצרות את השונות הדרושה לאבולוציה של חומר חי ולמגוון צורות החיים. מוטציות מתרחשות בכל תאי הגוף, אך רק גנים מתאי נבט יכולים להיות מועברים לצאצאים.

הסיבות למוטציות הן שגורמים סביבתיים רבים איתם כל אורגניזם מקיים אינטראקציה לאורך החיים עלולים לשבש את הסדר הקפדני של תהליך הרבייה העצמית של גנים וכרומוזומים בכללותו, מה שמוביל לטעויות בתורשה. ניסויים מצאו את הגורמים הבאים הגורמים למוטציות: קרינה מייננת, חומרים כימייםו חוֹם. ברור שכל הגורמים הללו קיימים בסביבה האנושית הטבעית (לדוגמה, קרינת רקע טבעית, קרינה קוסמית). מוטציות תמיד היו קיימות בתור תופעת טבע נפוצה לחלוטין.

בהיותן שגיאות במהותן בהעברת החומר הגנטי, מוטציות הן אקראיות ובלתי מכוונות בטבען, כלומר הן יכולות להיות מועילות ומזיקות וניטרליות יחסית לגוף.

מוטציות מועילות מתקבעות במהלך האבולוציה ומהוות את הבסיס להתפתחות מתקדמת של החיים על פני כדור הארץ, בעוד שמזיקות, המפחיתות את הכדאיות, הן, כביכול, הצד השני של המטבע. הם עומדים בבסיס מחלות תורשתיות על כל המגוון שלהן.

ישנם שני סוגים של מוטציות:

• גנטי (ברמה המולקולרית)
• וכרומוזומלי (שינוי מספר או מבנה הכרומוזומים ברמה התאית)

שניהם יכולים להיגרם מאותם גורמים.

באיזו תדירות מתרחשות מוטציות?
האם הופעת ילד חולה קשורה לעתים קרובות למוטציה חדשה?

אם מוטציות התרחשו לעתים קרובות מדי, אז השונות בטבע החי תגבר על התורשה ולא היו קיימות צורות חיים יציבות. ההיגיון מכתיב כמובן שמוטציות הן אירועים נדירים, לפחות הרבה יותר נדירים מהאפשרות לשמר את תכונות הגנים כאשר הם מועברים מההורים לילדים.

שיעור המוטציות בפועל עבור גנים אנושיים בודדים נע בין 1:105 ל-1:108 בממוצע. המשמעות היא שכאחד מכל מיליון תאי נבט נושא מוטציה חדשה בכל דור. או, במילים אחרות, למרות שמדובר בפשטנות, אפשר לומר שעל כל מיליון מקרים של העברת גנים תקינה, יש מקרה אחד של מוטציה. העובדה החשובה היא שברגע שהיא עלתה, ניתן להעביר מוטציה חדשה זו או אחרת לדורות הבאים, כלומר, לתקן באמצעות מנגנון ההורשה, שכן מוטציות הפוכות המחזירות את הגן למצבו המקורי הן נדירות באותה מידה.

באוכלוסיות, היחס במספר המוטנטים והתורשתי גן מזיקמהורים (סגרנטים) בין כל החולים תלוי הן בסוג הירושה והן ביכולתם להשאיר צאצאים. במחלות רצסיביות קלאסיות, מוטציה מזיקה יכולה לעבור ללא תשומת לב דרך דורות רבים של נשאים בריאים עד ששני נשאים של אותו גן מזיק מתחתנים, ואז כמעט כל מקרה כזה של לידת ילד חולה קשור בתורשה, ולא עם מוטציה חדשה.

במחלות דומיננטיות, שיעור המוטנטים עומד ביחס הפוך לפוריות החולים. ברור שכאשר המחלה מובילה ל מוות מוקדםאו חוסר היכולת של חולים להביא ילדים לעולם, אז תורשת המחלה מההורים היא בלתי אפשרית. אם המחלה לא משפיעה על תוחלת החיים או על היכולת להביא ילדים לעולם, אז להיפך, מקרים תורשתיים ישלטו, ומוטציות חדשות יהיו נדירות בהשוואה.

לדוגמה, באחת מצורות הגמדות (אכונדרופלזיה דומיננטית), מסיבות חברתיות וביולוגיות, הריבוי של גמדים נמוך משמעותית מהממוצע, בקבוצת אוכלוסייה זו יש בערך פי 5 פחות ילדים בהשוואה לאחרים. אם ניקח את מקדם הרבייה הממוצע נורמלי כמו 1, אז עבור גמדים הוא יהיה שווה ל-0.2. המשמעות היא ש-80% מהסובלים בכל דור הם תוצאה של מוטציה חדשה, ורק 20% מהסובלים יורשים גמדות מהוריהם.

במחלות תורשתיות הקשורות גנטית למין, שיעור המוטנטים בקרב נערים וגברים חולים תלוי גם בפוריות היחסית של החולים, אך כאן תמיד ישלטו מקרים של תורשה מאמהות, גם באותן מחלות בהן החולים אינם משאירים צאצאים. בכלל. השיעור המרבי של מוטציות חדשות במחלות קטלניות מסוג זה אינו עולה על 1/3 מהמקרים, שכן גברים מהווים בדיוק שליש מכרומוזומי X של כל האוכלוסייה, ושני שלישים מהם מתרחשים אצל נשים, אשר, ככלל , בריאים.

האם אוכל להביא ילד עם המוטציה אם קיבלתי מינון מוגבר של קרינה?

ההשלכות השליליות של זיהום סביבתי, כימי ורדיואקטיבי, הן בעיית המאה. גנטיקאים נתקלים בו לא לעתים נדירות כפי שהיינו רוצים במגוון רחב של נושאים: ממפגעים תעסוקתיים ועד להידרדרות המצב הסביבתי כתוצאה מתאונות בתחנות כוח גרעיניות. והדאגה, למשל, של אנשים ששרדו את הטרגדיה בצ'רנוביל מובנת.

ההשלכות הגנטיות של זיהום הסביבה אכן קשורות לעלייה בתדירות המוטציות, לרבות מזיקות, המובילות למחלות תורשתיות. עם זאת, ההשלכות הללו, למרבה המזל, אינן קטסטרופליות עד כדי כך שאפשר לדבר על הסכנה של ניוון גנטי של האנושות, לפי לפחותבשלב הנוכחי. בנוסף, אם ניקח בחשבון את הבעיה ביחס לאנשים ומשפחות ספציפיים, אז נוכל לומר בביטחון שהסיכון ללדת ילד חולה עקב קרינה או השפעות מזיקות אחרות כתוצאה ממוטציה לעולם אינו גבוה.

למרות שתדירות המוטציות הולכת וגדלה, היא אינה עולה על עשירית או אפילו מאית האחוז. בכל מקרה, עבור כל אדם, אפילו אלה החשופים להשפעות ברורות של גורמים מוטגניים, הסיכון להשלכות שליליות על הצאצאים קטן בהרבה מהסיכון הגנטי הגלום בכל האנשים הקשורים לנשיאת גנים פתולוגיים בירושה מאבות אבות.

בנוסף, לא כל המוטציות מובילות לביטוי מיידי בצורת מחלה. במקרים רבים, גם אם ילד יקבל מוטציה חדשה מאחד ההורים, הוא ייוולד בריא לחלוטין. אחרי הכל, חלק ניכר מהמוטציות הן רצסיביות, כלומר אינן באות לידי ביטוי פעולה מזיקהממובילים. ואין כמעט מקרים שבהם, עם גנים תקינים בתחילה של שני ההורים, ילד מקבל את אותה מוטציה חדשה מהאב והאם. ההסתברות לאירוע כזה זניחה עד כדי כך שכל אוכלוסיית כדור הארץ אינה מספיקה כדי לממשו.

מכאן גם נובע שהתרחשות חוזרת של מוטציה באותה משפחה היא כמעט בלתי אפשרית. לכן, אם להורים בריאים יש ילד חולה עם מוטציה דומיננטית, אז ילדיהם האחרים, כלומר האחים והאחיות של החולה, צריכים להיות בריאים. עם זאת, עבור צאצא של ילד חולה, הסיכון לתורשה של המחלה יהיה 50% בהתאם לכללים הקלאסיים.

האם יש חריגות מ כללים רגיליםירושה ולמה הם קשורים?

כן הם כן. כיוצא מן הכלל - לפעמים רק בשל נדירותו, כמו למשל הופעתן של נשים עם המופיליה. הם מתרחשים לעתים קרובות יותר, אבל בכל מקרה, סטיות נגרמות על ידי קשרים מורכבים ורבים בין גנים בגוף לבין האינטראקציה שלהם עם הסביבה. למעשה, חריגים משקפים את אותם חוקים יסודיים של גנטיקה, אך ברמה מורכבת יותר.

כך למשל, מחלות תורשתיות רבות מאופיינות בשונות חזקה בחומרתן, עד כדי כך שלעתים תסמיני המחלה בנשא של הגן הפתולוגי עשויים להיעדר לחלוטין. תופעה זו נקראת חדירת גנים לא מלאה. לכן, באילן היוחסין של משפחות עם מחלות דומיננטיות, נתקלים לעתים במה שנקרא דורות דילוג, כאשר נשאים ידועים של הגן, שיש להם גם אבות חולים וגם צאצאים חולים, הם בריאים למעשה.

במקרים מסוימים, בדיקה יסודית יותר של נשאים כאלה מגלה, אם כי מינימלית, ביטויים מחוקים, אך ברורים למדי. אבל קורה גם שהשיטות העומדות לרשותנו לא מצליחות לזהות ביטויים כלשהם של גן פתולוגי, למרות עדויות גנטיות ברורות שלאדם מסוים יש את זה.

הסיבות לתופעה זו טרם נחקרו מספיק. מאמינים שניתן לשנות ולפצות את ההשפעה המזיקה של גן מוטנטי על ידי גנים אחרים או גורמים סביבתיים, אך המנגנונים הספציפיים של שינוי ופיצוי כזה במחלות מסוימות אינם ברורים.

קורה גם שבחלק מהמשפחות מחלות רצסיביות עוברות מספר דורות ברציפות כך שניתן לבלבל אותן עם הדומיננטיות. אם חולים מתחתנים עם נשאים של הגן לאותה מחלה, אז מחצית מילדיהם יורשים גם "מנה כפולה" של הגן - מצב הכרחי כדי שהמחלה תתבטא. אותו דבר יכול לקרות בדורות הבאים, אם כי "קזואיסטיות" כזו מתרחשת רק בנישואי קרובים מרובים.

לבסוף, חלוקת התכונות לדומיננטיות ורצסיביות אינה מוחלטת. לפעמים החלוקה הזו היא פשוט שרירותית. אותו גן יכול להיחשב דומיננטי במקרים מסוימים, ורצסיבי במקרים אחרים.

באמצעות שיטות מחקר עדינות, לעיתים קרובות ניתן לזהות את השפעתו של גן רצסיבי במצב הטרוזיגוטי, גם בנשאים בריאים לחלוטין. כך למשל, הגן להמוגלובין חרמש במצב הטרוזיגוטי גורם לתאי הדם האדומים בצורת מגל, דבר שאינו משפיע על בריאות האדם, אך במצב הומוזיגוטי הוא מוביל למחלה קשה - אנמיה חרמשית.

מה ההבדל בין גנים למוטציות כרומוזומליות.
מהן מחלות כרומוזומליות?

כרומוזומים הם נשאים של מידע גנטי ברמת ארגון מורכבת יותר - תאית. מחלות תורשתיות יכולות להיגרם גם מפגמים כרומוזומליים המתעוררים במהלך היווצרות תאי נבט.

כל כרומוזום מכיל סט גנים משלו, הממוקם ברצף ליניארי קפדני, כלומר, גנים מסוימים ממוקמים לא רק באותם כרומוזומים אצל כל האנשים, אלא גם באותם חלקים של כרומוזומים אלה.

תאים נורמליים של הגוף מכילים מספר מוגדר בהחלט של כרומוזומים זווגים (ומכאן זיווג הגנים שהם מכילים). בבני אדם, בכל תא, מלבד תאי המין, ישנם 23 זוגות (46) של כרומוזומים. תאי מין (ביצים וזרע) מכילים 23 כרומוזומים לא מזווגים - קבוצה אחת של כרומוזומים וגנים, שכן כרומוזומים זוגיים נפרדים במהלך חלוקת התא. במהלך ההפריה, כאשר הזרע והביצית מתמזגים, מתפתח עובר - עובר - מתא אחד (כעת עם סט כפול שלם של כרומוזומים וגנים).

אבל היווצרות תאי נבט מתרחשת לפעמים עם "שגיאות" כרומוזומליות. אלו הן מוטציות המובילות לשינויים במספר או במבנה של הכרומוזומים בתא. זו הסיבה שביצית מופרית עשויה להכיל עודף או מחסור בחומר כרומוזומלי בהשוואה לנורמה. ברור שחוסר איזון כרומוזומלי כזה מוביל להפרעות קשות בהתפתחות העובר. הדבר מתבטא בצורה של הפלות ספונטניות ולידות מת, מחלות תורשתיות ותסמונות הנקראות כרומוזומליות.

הדוגמה המפורסמת ביותר למחלה כרומוזומלית היא מחלת דאון (טריזומיה - הופעת כרומוזום 21 נוסף). תסמינים של מחלה זו מזוהים בקלות על ידי המראה של הילד. זה ו קפל עורבזוויות הפנימיות של העיניים, מה שמקנה לפנים מראה מונגולואידי, ולשון גדולה, אצבעות קצרות ועבות, בבדיקה מדוקדקת מתגלים אצל ילדים כאלה מומי לב, ליקויי ראייה ושמיעה ופיגור שכלי.

למרבה המזל, הסבירות של מחלה זו ושל חריגות כרומוזומליות רבות אחרות יחזרו במשפחה נמוכה: ברוב המוחלט של המקרים הן נגרמות ממוטציות אקראיות. בנוסף, ידוע שמוטציות כרומוזומליות אקראיות מתרחשות לעתים קרובות יותר בסוף תקופת הפוריות.

לפיכך, ככל שגיל האמהות עולה, עולה גם הסבירות לטעות כרומוזומלית במהלך הבשלת הביצית, ולכן לנשים כאלה יש סיכון מוגדללידת ילד עם הפרעות כרומוזומליות. אם השכיחות הכוללת של תסמונת דאון בקרב כל הילדים שזה עתה נולדו היא בערך 1:650, אזי עבור צאצאים של אמהות צעירות (25 שנים ומטה) היא נמוכה משמעותית (פחות מ-1:1000). הסיכון הפרטני מגיע לרמה ממוצעת עד גיל 30, הוא גבוה יותר עד גיל 38 - 0.5% (1:200), ועד גיל 39 - 1% (1:100), ובגיל של מעל 40 זה עולה ל-2-3%.

האם אנשים עם הפרעות כרומוזומליות יכולים להיות בריאים?

כן, הם יכולים עם כמה סוגים של מוטציות כרומוזומליות, כאשר זה לא המספר, אלא מבנה הכרומוזומים שמשתנה. העובדה היא שסידורים מבניים ברגע הראשוני של הופעתם עשויים להתברר כמאוזנים - לא מלווים בעודף או מחסור בחומר כרומוזומלי.

לדוגמה, שני כרומוזומים לא מזווגים יכולים להחליף את החלקים שלהם הנושאים גנים שונים, אם במהלך הפסקות כרומוזומים, שלעיתים נצפות במהלך חלוקת התא, הקצוות שלהם הופכים דביקים ונצמדים זה לזה עם שברים חופשיים של כרומוזומים אחרים. כתוצאה מחילופים כאלה (טרנסלוקציות) נשמר מספר הכרומוזומים בתא, אך כך נוצרים כרומוזומים חדשים בהם מופר עקרון זיווג הגנים הקפדני.

סוג נוסף של טרנסלוקציה הוא הדבקה של שני כרומוזומים כמעט שלמים עם הקצוות ה"דביקים" שלהם, וכתוצאה מכך המספר הכולל של הכרומוזומים מצטמצם באחד, אם כי לא מתרחש אובדן של חומר כרומוזומלי. אדם שהוא נשא של טרנסלוקציה כזו הוא בריא לחלוטין, אבל הסידורים המבניים המאוזנים שיש לו כבר אינם מקריים, אלא מובילים באופן טבעי לחוסר איזון כרומוזומלי אצל צאצאיו, שכן חלק ניכר מתאי הנבט של נשאים של טרנסלוקציות כאלה יש עודף או, להיפך, חומר כרומוזומלי לא מספיק.

לפעמים נשאים כאלה לא יכולים להביא ילדים בריאים בכלל (עם זאת, מצבים כאלה הם נדירים ביותר). למשל, בנשאים של אנומליה כרומוזומלית דומה - טרנסלוקציה בין שני כרומוזומים זהים (נניח, איחוי של הקצוות של אותו זוג 21), 50% מהביציות או הזרע (תלוי במין הנשא) מכילים 23 כרומוזומים, כולל כפול, ו-50% הנותרים מכילים כרומוזום אחד פחות מהצפוי. במהלך ההפריה, תאים בעלי כרומוזום כפול יקבלו כרומוזום נוסף, 21, ובעקבות כך יוולדו ילדים עם תסמונת דאון. תאים עם הכרומוזום ה-21 החסר במהלך ההפריה מולידים עובר שאינו בר-קיימא, אשר מופל מאליו במחצית הראשונה של ההריון.

לנשאים של סוגים אחרים של טרנסלוקציות יכולים להיות גם צאצאים בריאים. עם זאת, קיים סיכון לחוסר איזון כרומוזומלי, המוביל לפתולוגיה התפתחותית חמורה אצל הצאצאים. סיכון זה לצאצאים של נשאים של סידורים מבניים גבוה משמעותית מהסיכון להפרעות כרומוזומליות כתוצאה ממוטציות חדשות אקראיות.

בנוסף לטרנסלוקציות, ישנם סוגים נוספים של סידורים מבניים של כרומוזומים המובילים ל השלכות שליליות. למרבה המזל, תורשה של מומים כרומוזומליים עם סיכון גבוה לפתולוגיה היא הרבה פחות שכיחה בחיים מאשר מוטציות כרומוזומליות אקראיות. היחס בין המקרים של מחלות כרומוזומליות בין הצורות המוטנטיות והתורשתיות שלהן הוא כ-95% ו-5%, בהתאמה.

כמה מחלות תורשתיות כבר ידועות?
האם מספרם עולה או פוחת בהיסטוריה האנושית?

בהתבסס על מושגים ביולוגיים כלליים, ניתן היה לצפות להתאמה משוערת בין מספר הכרומוזומים בגוף לבין מספר המחלות הכרומוזומליות (ובדומה בין מספר הגנים ומחלות הגנים). אכן, ידועות כיום כמה עשרות מומים כרומוזומליים עם תסמינים קליניים ספציפיים (שלמעשה עולה על מספר הכרומוזומים, מכיוון ששינויים כמותיים ומבניים שונים באותו כרומוזום גורמים למחלות שונות).

מספר המחלות הידועות הנגרמות על ידי מוטציות של גנים בודדים (ברמה המולקולרית) גדול בהרבה ועולה על 2000. ההערכה היא שמספר הגנים בכל הכרומוזומים האנושיים גדול בהרבה. רבים מהם אינם ייחודיים, שכן הם מוצגים בצורה של מספר עותקים חוזרים על כרומוזומים שונים. בנוסף, מוטציות רבות עשויות שלא להתבטא כמחלות, אלא להוביל למוות עוברי של העובר. אז מספר מחלות הגנים תואם בערך את המבנה הגנטי של האורגניזם.

עם התפתחות המחקר הגנטי הרפואי בכל העולם, מספר המחלות התורשתיות המוכרות הולך וגדל בהדרגה, ורבות מהן, שהפכו לקלאסיות, מוכרות לאנשים כבר זמן רב מאוד. כעת בספרות הגנטית יש פריחה מוזרה בפרסומים על מקרים וצורות חדשות כביכול של מחלות ותסמונות תורשתיות, שרבות מהן נקראות בדרך כלל על שם מגליהן.

מדי כמה שנים מפרסם הגנטיקאי האמריקאי המפורסם ויקטור מק'קוסיק קטלוגים של תכונות תורשתיות ומחלות אנושיות, שנאספו על בסיס ניתוח ממוחשב של נתוני ספרות עולמית. ובכל פעם, כל מהדורה הבאה שונה מהקודמת במספר הולך וגדל של מחלות כאלה. ברור שהמגמה הזו תימשך, אבל היא משקפת דווקא שיפור בהכרה במחלות תורשתיות ותשומת לב קפדנית יותר אליהן, ולא עלייה ממשית במספרן בתהליך האבולוציה.

בהתבסס על הסיבות להופעתם, מובדלים מוטציות ספונטניות ומושרות.

מוטציות ספונטניות (ספונטניות).להתעורר בלי סיבות גלויות. מוטציות אלה נחשבות לפעמים שלוש שגיאות P: תהליכים שכפול, תיקון וקומבינציה של DNA . המשמעות היא שתהליך התרחשותן של מוטציות חדשות נמצא בשליטה גנטית של הגוף. לדוגמה, ידועות מוטציות שמגבירות או מקטינות את התדירות של מוטציות אחרות; לכן, ישנם גנים מוטורים וגנים אנטי-מוטטורים.

יחד עם זאת, תדירות המוטציות הספונטניות תלויה גם במצב התא (אורגניזם). לדוגמה, בתנאי לחץ תדירות המוטציות עשויה לעלות.

מוטציות הנגרמותלהתעורר תחת ההשפעה מוטגנים .

מוטגנים הם מגוון גורמים המגבירים את תדירות המוטציות.

בפעם הראשונה, מוטציות המושרות הושגו על ידי הגנטיקאים המקומיים G.A. נדסון וג.ס. פיליפוב ב-1925 כשהקרין שמרים בקרינת רדיום.

ישנן מספר סוגים של מוטגנים:

– מוטגנים פיזיים: קרינה מייננת, קרינה תרמית, קרינה אולטרה סגולה.

– מוטגנים כימיים: אנלוגים לבסיס חנקן (למשל 5-ברומורציל), אלדהידים, ניטריטים, חומרי מתילציה, הידרוקסילאמין, יוני מתכות כבדות, כמה תרופות ומוצרים להגנת הצומח.

– מוטגנים ביולוגיים: DNA טהור, וירוסים, חיסונים אנטי ויראליים.

– אוטומוטאגנים- מוצרי ביניים מטבוליים (חומרי ביניים). לדוגמה, אלכוהול אתילי עצמו אינו מוטגן. עם זאת, בגוף האדם הוא מחומצן לאצטאלדהיד, והחומר הזה הוא כבר מוטגן.

שאלה מס' 21.

(מוטציות כרומוזומליות, סיווגן: מחיקות וכפילויות, היפוכים, טרנסלוקציות. גורמים ומנגנוניםהִתרַחֲשׁוּת. משמעות בהתפתחות מצבים פתולוגיים אנושיים)

עם כרומוזומלימוטציות גורמות לסידור מחדש גדול במבנה של כרומוזומים בודדים. במקרה זה, יש אובדן (מחיקה) או הכפלה של חלק (כפול) מהחומר הגנטי של כרומוזום אחד או יותר, שינוי בכיוון של מקטעי כרומוזומים בכרומוזומים בודדים (היפוך), וכן העברה של חלק מהחומר הגנטי מכרומוזום אחד למשנהו (טרנסלוקציה) (מקרה קיצוני - איחוד של כרומוזומים שלמים

שינויים במבנה של כרומוזום, ככלל, מבוססים על הפרה ראשונית של שלמותו - הפסקות, המלוות בסידורים שונים הנקראים מוטציות כרומוזומליות.

הפסקות כרומוזומים מתרחשות באופן טבעי במהלך המעבר, כאשר הם מלווים בחילופי קטעים מתאימים בין הומולוגים. שיבוש מעבר, שבו כרומוזומים מחליפים חומר גנטי לא שווה, מוביל להופעתם של קבוצות הצמדה חדשות, שבהן חלקים בודדים נושרים - חלוקה -או כפול - כפילויות. עם סידורים מחדש כאלה, מספר הגנים בקבוצת ההצמדה משתנה.

שברים בכרומוזומים יכולים להתרחש גם בהשפעת גורמים מוטגנים שונים, בעיקר פיזיקליים (קרינה מייננת וסוגים אחרים), תרכובות כימיות מסוימות ווירוסים.

הפרה של שלמות הכרומוזום יכולה להיות מלווה בסיבוב של הקטע שלו הממוקם בין שתי הפסקות ב-180 מעלות - היפוך.תלוי אם אזור נתון כולל את אזור הצנטרומר או לא, הם מבחינים פריצנטריו היפוכים פרצנטריים.

שבר כרומוזום שהופרד ממנו במהלך השבירה יכול ללכת לאיבוד על ידי התא במהלך המיטוזה הבאה אם ​​אין לו צנטרומר. לעתים קרובות יותר, שבר כזה מחובר לאחד הכרומוזומים - מעבר - מקום.אפשר לחבר שבר לכרומוזום שלו, אבל במקום חדש - טרַנספּוֹזִיצִיָה. לכן, סוגים שוניםהיפוכים וטרנסלוקציות מאופיינים בשינויים בלקליזציה של גנים.

לפיכך, שינויים בארגון הכרומוזומלי, שלרוב משפיעים לרעה על הכדאיות של התא והאורגניזם, בהסתברות מסוימת יכולים להיות מבטיחים, לעבור בתורשה במספר דורות של תאים ואורגניזמים וליצור את התנאים המוקדמים לאבולוציה של ארגון כרומוזומלי של חומר תורשתי.

שאלה מס' 22.

(מוטציות גנומיות: סיווג, סיבות, מנגנונים. תפקיד בהתרחשות של תסמונות כרומוזומליות.מנגנוני אנטי-מוטציה).

גנומי: - פוליפלואידיזציהשינוי במספר הכרומוזומים שאינו כפול של הסט הפלואידי. בהתאם למקורם של קבוצות כרומוזומים בקרב פוליפלואידים, מבחינים בין אלופוליפלואידים, שיש להם קבוצות כרומוזומים המתקבלות בהכלאה ממינים שונים, לבין אוטופוליפלואידים, שבהם מספר קבוצות הכרומוזומים של הגנום שלהם גדל.

מוטציות גנומיות כוללות הפלואידיה, פוליפלואידה ואנופלואידיה.

אנופלואידיה היא שינוי במספר הכרומוזומים הבודדים - היעדר (מונוזומיה) או נוכחות של כרומוזומים נוספים (טריזומיה, טטרזומיה, בכלל פוליזומיים), כלומר. סט כרומוזומים לא מאוזן. תאים עם מספר שונה של כרומוזומים מופיעים כתוצאה מהפרעות בתהליך המיטוזה או המיוזה, ולכן הם מבחינים בין מיטוטי למיוטי.

גורמים למוטציות

מוטציות מחולקות לספונטניות ומושראות. מוטציות ספונטניות מתרחשות באופן ספונטני לאורך חייו של אורגניזם בתנאי סביבה רגילים בתדירות של בערך נוקלאוטיד אחד ליצירת תא.

מוטציות המושרות הן שינויים תורשתיים בגנום הנוצרים כתוצאה מהשפעות מוטגניות מסוימות בתנאים מלאכותיים (ניסיוניים) או בהשפעות סביבתיות שליליות.

מוטציות מופיעות ללא הרף במהלך תהליכים המתרחשים בתא חי. התהליכים העיקריים המובילים להתרחשות של מוטציות הם שכפול DNA, הפרעות בתיקון DNA ורקומבינציה גנטית.

קשר בין מוטציות לשכפול DNA

שינויים כימיים ספונטניים רבים בנוקלאוטידים מובילים למוטציות המתרחשות במהלך השכפול. לדוגמה, עקב דמינציה של ציטוזין מולו, אורציל יכול להיכלל בשרשרת ה-DNA (היוצר זוג U-Gבמקום הזוג הקנוני C-G). במהלך שכפול ה-DNA, אדנין נכלל בשרשרת החדשה מול uracil, נוצר זוג U-A, ובמהלך השכפול הבא הוא מוחלף על ידי זוג T-Aכלומר, מתרחש מעבר (החלפה נקודתית של פירמידין בפירמידין אחר או פורין בפורין אחר).

קשר בין מוטציות לרקומבינציה של DNA

מבין התהליכים הקשורים לרקומבינציה, מעבר לא שוויוני מוביל לרוב למוטציות. זה מתרחש בדרך כלל במקרים שבהם יש כמה עותקים משוכפלים של הגן המקורי על הכרומוזום ששמרו על רצף נוקלאוטידים דומה. כתוצאה מהצלבה לא שוויונית, מתרחשת כפילות באחד הכרומוזומים הרקומביננטיים, ומחיקה מתרחשת בשני.

קשר בין מוטציות לתיקון DNA

נזק ספונטני ל-DNA שכיח למדי ומתרחש בכל תא. כדי למנוע את ההשלכות של נזק כזה, ישנם מנגנוני תיקון מיוחדים (לדוגמה, קטע שגוי של DNA נחתך ומשחזר את המקור במקום הזה). מוטציות מתרחשות רק כאשר מנגנון התיקון מסיבה כלשהי אינו פועל או אינו יכול להתמודד עם ביטול הנזק. מוטציות המתרחשות בגנים המקודדים לחלבונים האחראים לתיקון עלולות להוביל לעלייה מרובה (אפקט מוטטור) או לירידה (אפקט אנטי-מוטטור) בתדירות המוטציה של גנים אחרים. לפיכך, מוטציות בגנים של אנזימים רבים של מערכת תיקון הכריתה מובילות לעלייה חדה בתדירות המוטציות הסומטיות בבני אדם, וזה, בתורו, מוביל להתפתחות של קסרודרמה פיגמנטוסום וגידולים ממאירים של המיכל.

סיווגי מוטציות

ישנם מספר סיווגים של מוטציות על סמך קריטריונים שונים. מולר הציע לחלק מוטציות לפי אופי השינוי בתפקוד הגן להיפומורפי (האללים המשתנים פועלים באותו כיוון כמו האללים הבר; רק פחות תוצר חלבון מסונתז), אמורפי (המוטציה נראית כמו אובדן מוחלט של תפקוד הגנים, למשל, המוטציה הלבנה ב-Drosophila), אנטי-מורפית (התכונה המוטנטית משתנה, למשל, צבע גרגר התירס משתנה מסגול לחום) ונאומורפית.

ספרות חינוכית מודרנית משתמשת גם בסיווג רשמי יותר המבוסס על אופי השינויים במבנה של גנים בודדים, כרומוזומים והגנום בכללותו. בתוך סיווג זה, מובחנים הסוגים הבאים של מוטציות:

גנומי;

כרומוזומלי;

גנומי: - פוליפלואידיזציה, שינוי במספר הכרומוזומים שאינו כפול של הסט הפלואידי. בהתאם למקורם של קבוצות כרומוזומים בקרב פוליפלואידים, מבחינים בין אלופוליפלואידים, שיש להם קבוצות כרומוזומים המתקבלות בהכלאה ממינים שונים, לבין אוטופוליפלואידים, שבהם מספר קבוצות הכרומוזומים של הגנום שלהם גדל.

עם מוטציות כרומוזומליות, מתרחשים סידורים מחדש גדולים במבנה של כרומוזומים בודדים. במקרה זה, יש אובדן (מחיקה) או הכפלה של חלק (כפול) מהחומר הגנטי של כרומוזום אחד או יותר, שינוי בכיוון של מקטעי כרומוזומים בכרומוזומים בודדים (היפוך), וכן העברה של חלק מהחומר הגנטי מכרומוזום אחד למשנהו (טרנסלוקציה) (מקרה קיצוני - איחוד כרומוזומים שלמים.

ברמת הגן, שינויים במבנה ה-DNA הראשוני של גנים בהשפעת מוטציות הם פחות משמעותיים מאשר עם מוטציות כרומוזומליות, אך מוטציות גנים שכיחות יותר. כתוצאה ממוטציות גנים, החלפות, מחיקות והחדרות של נוקלאוטיד אחד או יותר, מתרחשות טרנסלוקציות, כפילויות והיפוכים של חלקים שונים של הגן. במקרה שבו רק נוקלאוטיד אחד משתנה עקב מוטציה, מדברים על מוטציות נקודתיות

מנגנונים אנטי-מוטציוניים מבטיחים זיהוי, חיסול או דיכוי של פעילות אונקוגני. מנגנונים אנטי-מוטציוניים מתממשים בהשתתפות מדכאי גידולים ומערכות תיקון DNA.

שאלה מס' 23.

(האדם כמושא למחקר גנטי. שיטה ציטוגנטית: משמעותה לאבחון תסמונות כרומוזומליות. כללים להרכבת אידיוגרמות של אנשים בריאים. אידיוגרמות לתסמונות כרומוזומליות (אוטוזומליות וגונוזומליות). דוגמאות)

האדם כמושא למחקר גנטי. האנתרופוגנטיקה, מקומה במערכת מדעי האדם, הסמנים הגנטיים העיקריים של האתנוגנטיקה. מחלות תורשתיות, כחלק מהשונות התורשתית הכללית של האדם.

האדם, כמושא למחקר גנטי, הוא מורכב:

לא ניתן לאמץ את השיטה ההיברידולוגית.

שינוי דור איטי.

מספר קטן של ילדים.

מספר גדולכרומוזום

גנטיקה אנושית היא ענף מיוחד בגנטיקה החוקר את מאפייני ההורשה של תכונות בבני אדם, מחלות תורשתיות(גנטיקה רפואית), מבנה גנטי של אוכלוסיות אנושיות. הגנטיקה האנושית היא הבסיס התיאורטי של הרפואה המודרנית ושל שירותי הבריאות המודרניים.

כעת ברור היטב שחוקי הגנטיקה הם אוניברסליים.

עם זאת, מכיוון שאדם הוא לא רק יצור ביולוגי, אלא גם יצור חברתי, הגנטיקה האנושית שונה מהגנטיקה של רוב האורגניזמים במספר תכונות:

- ניתוח היברידיולוגי (שיטת הצלבה) אינו ישים לחקר תורשה אנושית; לכן, שיטות ספציפיות משמשות לניתוח גנטי: גנאלוגי (שיטת ניתוח אילן היוחסין), תאומים, כמו גם ציטוגנטיות, ביוכימיות, אוכלוסיות ועוד כמה שיטות;

– בני אדם מאופיינים במאפיינים חברתיים שאינם מצויים באורגניזמים אחרים, למשל, טמפרמנט, מערכות תקשורת מורכבות המבוססות על דיבור, וכן יכולות מתמטיות, חזותיות, מוזיקליות ואחרות;

- הודות לתמיכה ציבורית, הישרדות וקיומם של אנשים עם חריגות ברורות מהנורמה אפשריים (ב חַיוֹת בַּראורגניזמים כאלה אינם ברי קיימא).

הגנטיקה האנושית חוקרת את מאפייני ההורשה של תכונות בבני אדם, מחלות תורשתיות (גנטיקה רפואית) והמבנה הגנטי של אוכלוסיות אנושיות. הגנטיקה האנושית היא הבסיס התיאורטי של הרפואה המודרנית ושל שירותי הבריאות המודרניים. ידועות כמה אלפי מחלות גנטיות ממשיות, אשר תלויות כמעט ב-100% בגנוטיפ של הפרט. המסוכנים שבהם כוללים: פיברוזיס חומצי של הלבלב, פנילקטונוריה, גלקטוזמיה, צורות שונותקרטיניזם, המוגלובינופתיה, כמו גם תסמונות דאון, טרנר וקינפלטר. בנוסף, ישנן מחלות התלויות הן בגנוטיפ והן בסביבה: מחלה איסכמית, סוכרת, מחלות שגרוניות, כיבים פפטיקיבה ותריסריון, מחלות אונקולוגיות רבות, סכיזופרניה ומחלות נפש אחרות.

משימות הגנטיקה הרפואית הן לזהות בזמן נשאים של מחלות אלו בקרב ההורים, לזהות ילדים חולים ולפתח המלצות לטיפול בהם. להתייעצויות גנטיות ורפואיות ואבחון טרום לידתי (כלומר, גילוי מחלות בשלבים המוקדמים של התפתחות הגוף) תפקיד מרכזי במניעת מחלות שנקבעו גנטית.

ישנם קטעים מיוחדים של גנטיקה אנושית יישומית (גנטיקה סביבתית, פרמקוגנטיקה, טוקסיקולוגיה גנטית) החוקרים את הבסיס הגנטי של שירותי הבריאות. במהלך הפיתוח תרופותכאשר לומדים את תגובת הגוף להשפעות של גורמים שליליים, יש צורך לקחת בחשבון הן את המאפיינים האישיים של אנשים והן את המאפיינים של אוכלוסיות אנושיות.

מחלות תורשתיות הן מחלות הנגרמות מהפרעות במנגנון הגנטי (תורשתי) של תאי הנבט. מחלות תורשתיות נגרמות על ידי מוטציות (ראה שונות) המתעוררות במנגנון הכרומוזומלי של תא הנבט של אחד ההורים או באבות קדמונים רחוקים יותר.

שאלה מס' 24.

(שיטה ביוכימית לחקר הגנטיקה האנושית; משמעותה לאבחון מחלות מטבוליות תורשתיות. תפקידם של שינויים תעתיקים, פוסט-תמלילים ופוסט-תרגום בוויסות חילוף החומרים התאי. דוגמאות).

בניגוד לשיטה הציטוגנטית, המאפשרת לחקור את מבנה הכרומוזומים והקריוטיפ בצורה תקינה ולאבחן מחלות תורשתיות הקשורות לשינויים במספרן ושיבוש הארגון, מחלות תורשתיות הנגרמות ממוטציות גנטיות וכן פולימורפיזם בראשוני תקין. תוצרי גנים, נלמדים בשיטות ביוכימיות.

פגמים באנזימים נקבעים על ידי קביעת תכולת המוצרים המטבוליים בדם ובשתן שהם תוצאה של תפקוד חלבון זה. מחסור במוצר הסופי, המלווה בהצטברות של תוצרי ביניים ותוצרי לוואי של פגיעה בחילוף החומרים, מעיד על פגם או מחסור באנזים בגוף.

אבחון ביוכימי הפרעות תורשתיותההחלפה מתבצעת בשני שלבים.

בשלב הראשון נבחרים מקרי חשד למחלות, בשלב השני מדויקים יותר ו שיטות מורכבותלהבהיר את האבחנה של המחלה. יישום מחקר ביוכימילאבחון מחלות בתקופה שלפני הלידה או מיד לאחר הלידה, זה מאפשר זיהוי בזמן של פתולוגיה ותחילת אמצעים רפואיים ספציפיים, כמו, למשל, במקרה של פנילקטונוריה.

לקבוע את התוכן של תוצרי ביניים, תוצרי לוואי ומוצרים מטבוליים סופיים בדם, בשתן או במי השפיר, למעט תגובות איכותיותעם ריאגנטים ספציפיים לחומרים מסוימים, נעשה שימוש בשיטות כרומטוגרפיות לחקר חומצות אמינו ותרכובות אחרות.

גורמי שעתוק הם חלבונים המקיימים אינטראקציה עם אתרים רגולטוריים מסוימים ומאיצים או מאטים את תהליך השעתוק. היחס בין חלקים אינפורמטיביים ובלתי אינפורמטיביים בתעתיקים אוקריוטיים הוא בממוצע 1:9 (בפרוקריוטים הוא 9:1). ניתן להפריד את התמלילים השכנים זה מזה על ידי אזורי דנ"א שאינם מתומללים. חלוקת ה-DNA לתעתיקים רבים מאפשרת קריאה פרטנית (תעתוק) של גנים שונים בעלי פעילויות שונות.

בכל תעתיק מתומלל רק אחד משני גדילי ה-DNA, הנקרא גדיל התבנית, השני, המשלים לו, נקרא גדיל המקודד. הסינתזה של שרשרת ה-RNA ממשיכה מקצה ה-5 אינץ' לקצה ה-3 אינץ', בעוד שגדיל ה-DNA התבנית הוא תמיד אנטי מקביל לזה המסונתז חומצות גרעין

שינויים פוסט-תעתיקים של תמליל ה-tRNA העיקרי (עיבוד tRNA)

התעתיק הראשי tRNA מכיל כ-100 נוקלאוטידים, ולאחר עיבוד - 70-90 שאריות נוקלאוטידים. שינויים פוסט-תעתיקים של תעתיקי tRNA ראשוניים מתרחשים בהשתתפות RNases (ribonucleases). לפיכך, היווצרות קצה 3" של tRNA מזורזת על ידי RNase, שהוא אקסונוקלאז בגודל 3" ש"חותך" נוקלאוטיד אחד בכל פעם עד שהוא מגיע לרצף -CCA, שהוא זהה לכל ה-tRNAs. עבור חלק מה-tRNA, היווצרות רצף -CCA בקצה ה-3 אינץ' (קצה המקבל) מתרחשת כתוצאה מהוספה רציפה של שלושת הנוקלאוטידים הללו. Pre-tRNA מכיל רק אינטרון אחד, המורכב מ-14-16 נוקלאוטידים. האינטרון והחבור מובילים ליצירת מבנה שנקרא "אנטיקודון" - שלישייה של נוקלאוטידים המבטיחה את האינטראקציה של tRNA עם הקודון המשלים של mRNA במהלך סינתזת חלבון

שינויים (עיבוד) לאחר תעתיק של RNA תעתיק ראשוני. היווצרות ריבוזום

תאים אנושיים מכילים כמאה עותקים של הגן rRNA, הממוקמים בקבוצות על חמישה כרומוזומים. גנים של rRNA מתועתקים על ידי RNA פולימראז I כדי לייצר תעתיקים זהים. תעתיקים ראשוניים הם באורך של כ-13,000 שיירי נוקלאוטידים (45S rRNA). לפני עזיבת הגרעין כחלק מהחלקיק הריבוזומלי, מולקולת 45 S rRNA עוברת עיבוד, וכתוצאה מכך נוצרים 28S rRNA (כ-5,000 נוקלאוטידים), 18S rRNA (כ-2000 נוקלאוטידים) ו-5.88 rRNA אאוט (נוקלאיד160), אשר הם אאוט (נוקלאיד 160). רכיבים ריבוזומים (איור 4-35). שאר התמליל נהרס בגרעין.

שאלה מס' 25.

(שיטה גנאלוגית לגנטיקה של האדם. כללים בסיסיים להרכבה וניתוח של טבלאות אילן יוחסין (באמצעות דוגמה של טבלת אילן יוחסין משלו). משמעות השיטה בחקר דפוסי תורשה של תכונות).

שיטה זו מבוססת על חיבור וניתוח של אילן יוחסין. שיטה זו הייתה בשימוש נרחב מימי קדם ועד ימינו בגידול סוסים, בבחירת קווים יקרי ערך של בקר וחזירים, בהשגת כלבים גזעיים, וכן בגידול גזעים חדשים של בעלי חיים נושאי פרווה. אילן יוחסין אנושי נאספו במשך מאות שנים לגבי המשפחות השלטות של אירופה ואסיה.

כאשר מרכיבים אילן יוחסין, נקודת המוצא היא האדם - הפרובנד, שאילן היוחסין שלו נחקר. בדרך כלל מדובר במטופל או בנשא של תכונה מסוימת, שיש לחקור את תורשתה. בעת עריכת טבלאות אילן יוחסין, נעשה שימוש בסמלים שהוצעו על ידי G. רק בשנת 1931 (איור 6.24). דורות מסומנים בספרות רומיות, פרטים בדור מסוים מסומנים על ידי ar

אגדהבעת עריכת אילן יוחסין (לפי ג' רק)

באמצעות השיטה הגנאלוגית ניתן לקבוע את האופי התורשתי של התכונה הנחקרת וכן את סוג ההורשה שלה (אוטוזומלית דומיננטית, אוטוזומלית רצסיבית, דומיננטית X-linked או רצסיבית, Y-linked). כאשר מנתחים אילן יוחסין למספר מאפיינים, ניתן לחשוף את האופי המקושר של תורשתם, המשמש בהידור של מפות כרומוזומליות. שיטה זו מאפשרת לך ללמוד את עוצמת תהליך המוטציה, להעריך את הביטוי והחדירה של האלל. זה נמצא בשימוש נרחב בייעוץ גנטי רפואי כדי לחזות צאצאים. עם זאת, יש לציין כי ניתוח גנאלוגי הופך מסובך משמעותית כאשר למשפחות יש מעט ילדים.

אילן יוחסין עם תורשה אוטוזומלית דומיננטית. הסוג האוטוזומלי של תורשה מאופיין בדרך כלל בהסתברות שווה להתרחשות של תכונה זו אצל גברים ונשים כאחד. הדבר נובע מאותו מינון כפול של גנים הממוקם באוטוסומים של כל נציגי המין ומתקבל משני ההורים, ומהתלות של התכונה המתפתחת באופי האינטראקציה של גנים אללים.

אם מנתחים תכונה שאינה משפיעה על הכדאיות של האורגניזם, אזי נשאים של התכונה הדומיננטית יכולים להיות הומו- והטרוזיגוטים כאחד. במקרה של תורשה דומיננטית של תכונה פתולוגית כלשהי (מחלה), ההומוזיגוטים, ככלל, אינם ברי קיימא, והנשאים של תכונה זו הם הטרוזיגוטים.

לפיכך, עם תורשה אוטוזומלית דומיננטית, התכונה יכולה להופיע באופן שווה אצל גברים ונשים וניתן לאתר אותה כאשר יש מספר מספיק של צאצאים בכל דור אנכי. התיאור הראשון של אילן יוחסין עם סוג אוטוזומלי דומיננטי של תורשה של אנומליה בבני אדם ניתן בשנת 1905. הוא עוקב אחר העברה של ברכידקטיליה (רגליים קצרות אצבעות) במשך מספר דורות.

אילן יוחסין עם תורשה אוטוזומלית רצסיבית. תכונות רצסיביות מופיעות באופן פנוטיפי רק בהומוזיגוטים עבור אללים רצסיביים. תכונות אלו נמצאות בדרך כלל בצאצאים של הורים נורמליים באופן פנוטיפי שהם נשאים של אללים רצסיביים. ההסתברות להופעת צאצאים רצסיביים במקרה זה היא 25%. אם לאחד ההורים יש תכונה רצסיבית, אזי הסבירות לביטוי שלה בצאצאים תהיה תלויה בגנוטיפ של ההורה השני. עם הורים רצסיביים, כל הצאצאים יירשו את התכונה הרצסיבית המתאימה.

אופייני לאילן יוחסין עם סוג של תורשה אוטוזומלית רצסיבית שהתכונה אינה מופיעה בכל דור. לרוב, צאצאים רצסיביים מופיעים בהורים בעלי תכונה דומיננטית, והסבירות לצאצאים כאלה עולה בנישואים קרובים, שבהם שני ההורים עשויים להיות נשאים של אותו אלל רצסיבי שהתקבל מאב קדמון משותף. דוגמה להורשה אוטוזומלית רצסיבית היא אילן היוחסין של משפחה עם מיופתיה פרוגרסיבית פסאודו-היפרטרופית, שבה נפוצים נישואי בני משפחה.

אילן יוחסין עם תורשה דומיננטית מקושרת X של התכונה. גנים הממוקמים על כרומוזום X וללא אללים על כרומוזום Y מיוצגים בגנוטיפים של גברים ונשים ב מינונים שונים. אישה מקבלת את שני כרומוזומי ה-X שלה והגנים התואמים גם מאביה וגם מאמה, בעוד שגבר יורש את כרומוזום ה-X היחיד שלו רק מאמו. התפתחות התכונה המקבילה אצל גברים נקבעת על פי האלל היחיד הקיים בגנוטיפ שלו, בעוד שאצל נשים היא תוצאה של אינטראקציה של שני גנים אללים. בהקשר זה, תכונות שהורשתו באופן מקושר X מתרחשות באוכלוסייה עם הסתברויות שונות בזכרים ובנקבות.

עם תורשה דומיננטית הקשורה ל-X, התכונה שכיחה יותר בנשים בשל האפשרות הגדולה יותר שהן יקבלו את האלל המקביל מהאב או מהאם. גברים יכולים לרשת את התכונה הזו מאמם בלבד. נשים בעלות תכונה דומיננטית מעבירות אותה באופן שווה לבנות ולבנים, בעוד שגברים מעבירים אותה רק לבנות. בנים לעולם אינם יורשים תכונה דומיננטית הקשורה ל-X מאבותיהם.

דוגמה לסוג זה של ירושה היא אילן יוחסין שתואר ב-1925 עם קרטוזיס פילריס, מחלת עור המלווה באובדן ריסים, גבות ושיער הקרקפת.

אילן יוחסין להורשה רצסיבית של תכונות X-linked. תכונה אופייניתאילן יוחסין עם סוג זה של תורשה הוא הביטוי השולט של התכונה אצל גברים המיזיגוטים היורשים אותה מאמהות עם פנוטיפ דומיננטי שהן נשאות של אלל רצסיבי. ככלל, התכונה עוברת בירושה לגברים לאורך הדורות מסבם ועד קו אימהילנכד שלי. אצל נשים, זה מתבטא רק במצב הומוזיגוטי, שהסבירות לכך עולה עם נישואים קרובים.

הדוגמה המפורסמת ביותר לתורשה רצסיבית ב-X היא המופיליה, דוגמה נוספת להורשה לפי סוג זה היא עיוורון צבעים – צורה מסוימת של פגיעה בראיית הצבעים.

אילן יוחסין עם ירושה צמודה Y. נוכחותו של כרומוזום Y רק אצל זכרים מסבירה את מאפייני ההורשה המקושרת Y, או הולנדרית, של התכונה, שנמצאת רק אצל גברים ומועברת דרך הקו הגברי מדור לדור מאב לבן.

תכונה אחת שעבורה עדיין מתווכחים על תורשה מקושרת Y בבני אדם היא היפרטריקוזיס של הפינה, או נוכחות שיער בקצה החיצוני של הפינה.

שאלה מס' 26.

(שיטות של גנטיקה אנושית: אוכלוסייה-סטטיסטית; דרמטוגליפי (באמצעות דוגמה של ניתוח דרמטוגליף של עצמו), גנטיקה של תאים סומטיים, חקר DNA; תפקידם בחקר הפתולוגיה התורשתית האנושית).

בשיטה הסטטיסטית של האוכלוסיה חוקרים מאפיינים תורשתיים בקבוצות גדולות של האוכלוסייה, בדור אחד או בכמה דורות. נקודה מהותית בעת שימוש בשיטה זו היא העיבוד הסטטיסטי של הנתונים המתקבלים. בשיטה זו ניתן לחשב את תדירות ההופעה של אללים גנים שונים וגנוטיפים שונים לאללים אלו באוכלוסייה, ולברר בה את התפלגותן של תכונות תורשתיות שונות, לרבות מחלות. זה מאפשר לך ללמוד את תהליך המוטציה, את תפקיד התורשה והסביבה בהיווצרות פולימורפיזם פנוטיפי אנושי על פי מאפיינים נורמליים, כמו גם בהתרחשות של מחלות, במיוחד עם נטייה תורשתית. שיטה זו משמשת גם להבהרת המשמעות של גורמים גנטיים באנתרופוגנזה, בפרט בהיווצרות גזע.

כאשר מעבדים באופן סטטיסטי חומר המתקבל מבדיקת קבוצת אוכלוסיה על סמך תכונה המעניינת את החוקר, הבסיס להבהרת המבנה הגנטי של האוכלוסייה הוא חוק הרדי-ויינברג של שיווי משקל גנטי. הוא משקף דפוס לפיו, בתנאים מסוימים, היחס בין אללים וגנוטיפים של גנים במאגר הגנים של אוכלוסייה נותר ללא שינוי לאורך מספר דורות של אוכלוסייה זו. בהתבסס על חוק זה, עם נתונים על תדירות ההתרחשות באוכלוסיה של פנוטיפ רצסיבי בעל גנוטיפ הומוזיגוטי (aa), ניתן לחשב את תדירות ההתרחשות של האלל שצוין (a) במאגר הגנים של א. דור נתון. על ידי הרחבת מידע זה לדורות הבאים, ניתן לחזות את תדירות ההתרחשות של אנשים עם תכונה רצסיבית, כמו גם נשאים הטרוזיגוטיים של אלל רצסיבי.

הביטוי המתמטי של חוק הרדי-ויינברג הוא הנוסחה (pA + qa)2, כאשר p ו-q הם התדרים של אללים A ו-a של הגן המקביל. הרחבת נוסחה זו מאפשרת לחשב את תדירות ההופעה של אנשים בעלי גנוטיפים שונים, ובראש ובראשונה הטרוזיגוטים - נשאים של האלל הרצסיבי החבוי: p2AA + 2pqAa + q2aa. לדוגמה, לבקנות נגרמת מהיעדר אנזים המעורב ביצירת פיגמנט המלנין ומהווה תכונה רצסיבית תורשתית. שכיחות ההתרחשות באוכלוסיית הלבקנים (aa) היא 1:20,000. לכן, q2 = 1/20,000, ואז q = 1/141, למעלה = 140/141. בהתאם לנוסחת חוק הרדי-ויינברג, שכיחות הופעת הטרוזיגוטים = 2pq, כלומר. מתאים ל-2 x (1/141) x (140/141) = 280/20000 = 1/70. המשמעות היא שבאוכלוסייה זו מופיעים נשאים הטרוזיגוטיים של אלל הלבקנות בשכיחות של אחד מכל 70 אנשים.

ניתוח תדרים סימנים שוניםבאוכלוסייה, אם הם עומדים בחוק הרדי-ויינברג, ניתן לטעון שהמאפיינים נגרמים על ידי אללים שונים של גן אחד. במקרה שגן במאגר הגנים של אוכלוסייה מיוצג על ידי מספר אללים, עבור לדוגמה, הגן של קבוצת הדם ABO, היחס בין הגנוטיפים השונים מתבטא בנוסחה (pIA + qIB + rI0) 2.

נכון לעכשיו, האופי התורשתי של דפוסי עור נקבע, אם כי אופי התורשה לא הובהר במלואו. תכונה זו עוברת כנראה בצורה פוליגנית. על אופי דפוסי האצבע והכף של הגוף השפעה גדולההמופעלת על ידי האם באמצעות מנגנון ההורשה הציטופלזמית.

מחקרים דרמטוגליפיים חשובים בזיהוי זיגוזיות של תאומים. הוא האמין שאם מתוך 10 זוגות של אצבעות הומולוגיות לפחות 7 יש דפוסים דומים, זה מצביע על זהות. הדמיון של הדפוסים של 4-5 אצבעות בלבד מעיד על כך שהתאומים הם אחים.

מחקר של אנשים עם מחלות כרומוזומליות גילה שינויים ספציפיים בהם לא רק בדפוסי האצבעות וכפות הידיים, אלא גם באופי חריצי הכיפוף העיקריים בעור כפות הידיים. שינויים אופיינייםאינדיקטורים אלו נצפים במחלת דאון, בתסמונות קלינפלטר, שרשבסקי-טרנר, המאפשרות שימוש בשיטות דרמטוגליפיות ובשיטות פלמוסקופיה באבחון מחלות אלו. שינויים דרמטוגליפיים ספציפיים מתגלים גם בכמה סטיות כרומוזומליות, למשל בתסמונת "בכי החתול". שינויים דרמטוגליפיים במחלות גנים נחקרו פחות. עם זאת, סטיות ספציפיות של אינדיקטורים אלה תוארו בסכיזופרניה, מיאסטניה גרביס ולוקמיה לימפואידית.

שיטות אלו משמשות גם לביסוס אבהות. הם מתוארים ביתר פירוט בספרות מיוחדת.

שאלה מס' 27.

(המושג מחלות תורשתיות: מחלות אנושיות מונוגניות, כרומוזומליות ורב-פקטוריאליות, מנגנון התרחשותן וביטוייהן. דוגמאות).

מונוגניסוג זה של ירושה נקרא מתי תכונה תורשתיתנשלט על ידי גן אחד.

מחלות מונוגניות מחולקות לפי סוג הירושה:
אוטוזומלי דומיננטי (כלומר, אם לפחות אחד מההורים חולה, אז גם הילד יהיה חולה), למשל
- תסמונת מרפן, נוירופיברומטוזיס, אכונדרופלזיה
- אוטוזומלית רצסיבית (ילד יכול לחלות אם שני ההורים נשאים של מחלה זו, או שהורה אחד חולה, והשני הוא נשא של מוטציות גנים הגורמות לה.
מַחֲלָה)
- סיסטיק פיברוזיס, מיאוטרופיה של עמוד השדרה.
תשומת לב רבה לקבוצת מחלות זו נובעת גם מהעובדה שמסתבר שמספרן גבוה בהרבה ממה שחשבו בעבר. לכל המחלות יש שכיחות שונה לחלוטין, שיכולה להשתנות בהתאם לגיאוגרפיה ולאום, למשל, כוריאה של הנטינגטון מופיעה אצל 1 מכל 20,000 אירופאים וכמעט אף פעם לא נמצאת ביפן, מחלת טיי-זקס אופיינית ליהודים אשכנזים והיא נדירה ביותר ב אנשים אחרים.
ברוסיה, המחלות המונוגניות הנפוצות ביותר הן סיסטיק פיברוזיס (1/12000 יילודים), קבוצת מיאוטרופיה (1/10000 יילודים), המופיליה A (1/5000 בנים שזה עתה נולדו).
כמובן, מחלות מונוגניות רבות זוהו במשך זמן רב ומוכרות היטב לגנטיקאים רפואיים.

לכרומוזומליכוללים מחלות הנגרמות על ידי מוטציות גנומיות או שינויים מבנייםכרומוזומים בודדים. מחלות כרומוזומליות נוצרות כתוצאה ממוטציות בתאי הנבט של אחד ההורים. לא יותר מ-3-5% מהם עוברים מדור לדור. הפרעות כרומוזומליות מהוות כ-50% מההפלות הספונטניות ו-7% מכלל הלידות המת.

כל המחלות הכרומוזומליות מחולקות בדרך כלל לשתי קבוצות: חריגות במספר הכרומוזומים והפרעות במבנה הכרומוזומים.

מחלות הנגרמות כתוצאה מהפרה של מספר הכרומוזומים האוטוזומים (לא מיניים)

תסמונת דאון - טריזומיה על כרומוזום 21, הסימנים כוללים: דמנציה, פיגור בגדילה, מראה אופייני, שינויים בדרמטוגליפים;

תסמונת פטאו - טריזומיה על כרומוזום 13, המאופיינת במומים מרובים, אידיוטיות, לעתים קרובות - פולידקטיה, חריגות מבניות של איברי המין, חירשות; כמעט כל החולים אינם חיים עד שנה אחת;

תסמונת אדוארדס - טריזומיה על כרומוזום 18, הלסת התחתונה ופתח הפה קטנים, סדקי הפלפברליים צרים וקצרים, האוזניים מעוותות; 60% מהילדים מתים לפני גיל 3 חודשים, רק 10% שורדים עד שנה, הסיבה העיקרית היא עצירת נשימה והפרעה בלב.

מחלות הקשורות להפרה של מספר כרומוזומי המין

תסמונת שרשבסקי-טרנר - היעדר כרומוזום X אחד בנשים (45 XO) עקב הפרה של התבדלות כרומוזומי המין; הסימנים כוללים קומה נמוכה, אינפנטיליזם מיני ועקרות, הפרעות סומטיות שונות (מיקרוגנטיה, צוואר קצר וכו');

פוליזומיה על כרומוזום X - כולל טריזומיה (קריוטות 47, XXX), טטרזומיה (48, XXXX), פנטזומיה (49, XXXXX), ישנה ירידה קלה באינטליגנציה, סבירות מוגברת לפתח פסיכוזה וסכיזופרניה עם סוג לא חיובי של קוּרס;

פוליזומי כרומוזום Y - כמו פוליזומי כרומוזום X, כולל טריזומיה (קריוטות 47, XYY), טטרזומיה (48, XYYY), פנטזומיה (49, XYYYY), גם ביטויים קליניים דומים לפוליזומיה של כרומוזום X;

תסמונת קלינפלטר - פוליזומיה על כרומוזומי X ו-Y אצל בנים (47, XXY; 48, XXYY וכו'), סימנים: סוג מבנה של eunuchoid, גינקומסטיה, צמיחת שיער חלשה בפנים, בבתי השחי ובערווה , אינפנטיליזם מיני, עקרות; ההתפתחות הנפשית בפיגור, אבל לפעמים האינטליגנציה היא נורמלית.

מחלות הנגרמות על ידי פוליפלואידיות

טריפלואידיה, טטרפלואידיה וכו'; סיבה - שיבוש תהליך המיוזה עקב מוטציה, וכתוצאה מכך בת תא מיןמקבל במקום הפלואיד (23) קבוצה דיפלואידית (46) של כרומוזומים, כלומר 69 כרומוזומים (אצל גברים הקריוטיפ הוא 69, XYY, בנשים - 69, XXX); כמעט תמיד קטלני לפני הלידה

מחלות מולטי-פקטוריאליות, או מחלות עם נטייה תורשתית

קבוצת המחלות נבדלת ממחלות גנים בכך שהן דורשות פעולה של גורמים סביבתיים כדי להתבטא. ביניהם, מבחינים גם בין מונוגני, שבו נטייה תורשתית נגרמת על ידי גן אחד שעבר שינוי פתולוגי, לבין פוליגני. האחרונים נקבעים על ידי גנים רבים, שבמצב תקין, אך עם אינטראקציה מסוימת בינם לבין עצמם ועם גורמים סביבתיים, יוצרים נטייה להופעת המחלה. הם נקראים מחלות מולטי-פקטוריאליות (MFDs).

מחלות מונוגניות בעלות נטייה תורשתית הן מעטות יחסית במספרן. שיטת הניתוח הגנטי המנדליאנית ישימה עליהם. בהתחשב בתפקידה החשוב של הסביבה בהתבטאותם, הם נחשבים כתגובות פתולוגיות הנקבעות בתורשה לפעולתם של גורמים חיצוניים שונים (תרופות, תוספי מזון, חומרים פיזיים וביולוגיים), המבוססים על מחסור תורשתי של אנזימים מסוימים.

אתר ©2015-2019
כל הזכויות שייכות למחבריהם. אתר זה אינו טוען למחבר, אך מספק שימוש חופשי.
תאריך יצירת העמוד: 2017-06-11

הִשׁתַנוּת- היכולת של אורגניזמים חיים לרכוש מאפיינים ותכונות חדשות. הודות לשונות, אורגניזמים יכולים להסתגל לתנאי סביבה משתנים.

יש שני צורות עיקריות של שונות: תורשתי ולא תורשתי.

תוֹרַשְׁתִי, או גנוטיפי, הִשׁתַנוּת- שינויים במאפייני האורגניזם עקב שינויים בגנוטיפ. זה, בתורו, מחולק לשילוב ומוטציה. שונות קומבינטיבית נוצרת עקב שילוב מחדש של חומר תורשתי (גנים וכרומוזומים) במהלך הגמטוגנזה ורבייה מינית. שונות מוטציונית נוצרת כתוצאה משינויים במבנה החומר התורשתי.

לא תורשתי, או פנוטיפי, או שינוי, הִשׁתַנוּת- שינויים במאפייני האורגניזם שאינם נובעים משינויים בגנוטיפ.

מוטציות

מוטציות- אלה הם שינויים מתמשכים, פתאומיים במבנה של חומר תורשתי על רמות שונותהארגון שלו, מה שמוביל לשינויים במאפיינים מסוימים של האורגניזם.

המונח "מוטציה" הוכנס למדע על ידי דה פריס. נוצר על ידו תורת המוטציות , שעיקר הוראותיהן לא איבדו ממשמעותן עד היום.

1. מוטציות מתעוררות בפתאומיות, בעוויתות, ללא כל מעבר.
2. מוטציות הן תורשתיות, כלומר. עוברים בהתמדה מדור לדור.
3. מוטציות אינן יוצרות סדרות רציפות, אינן מקובצות סביב סוג ממוצע (כמו בשונות שינוי), הן שינויים איכותיים.
4. מוטציות אינן כיווניות - כל לוקוס יכול לעבור מוטציה, ולגרום לשינויים הן בסימנים קלים והן בסימנים חיוניים בכל כיוון.
5. אותן מוטציות יכולות להתרחש שוב ושוב.
6. מוטציות הן אינדיבידואליות, כלומר הן מתרחשות אצל פרטים בודדים.

תהליך התרחשות המוטציה נקרא מוטגנזה, וגורמים סביבתיים הגורם להופעהמוטציות - מוטגנים.

לפי סוג התאים שבהם התרחשו המוטציות, מבחינים ביניהן: מוטציות גנרטיביות וסומאטיות.

מוטציות גנרטיביותמתרחשים בתאי נבט ואינם משפיעים על התסמינים של אורגניזם נתון, מופיעים רק בדור הבא.

מוטציות סומטיותמתעוררים בתאים סומטיים, מתבטאים באורגניזם נתון ואינם מועברים לצאצאים במהלך רבייה מינית. מוטציות סומטיות יכולות להישמר רק על ידי רבייה א-מינית(בעיקר וגטטיבי).

לפי ערכם ההסתגלותי, הם מחולקים למוטציות מועילות, מזיקות (קטלניות, חצי קטלניות) וניטרליות. מוֹעִיל- להגביר את החיוניות, קָטלָנִי- לגרום למוות קטלני למחצה- להפחית את החיוניות, ניטראלי- אינם משפיעים על הכדאיות של פרטים. יש לציין שאותה מוטציה יכולה להיות מועילה בתנאים מסוימים ומזיקה באחרים.

על פי אופי הביטוי שלהם, מוטציות יכולות להיות דוֹמִינָנטִיו רצסיבי. אם מוטציה דומיננטית מזיקה, אזי היא עלולה לגרום למוות של בעליה בשלבים המוקדמים של אונטוגנזה. מוטציות רצסיביות אינן מופיעות בהטרוזיגוטים, ולכן הן נשארות באוכלוסיה במשך זמן רב במצב "נסתר" ומהוות רזרבה של שונות תורשתית. כאשר תנאי הסביבה משתנים, נשאים של מוטציות כאלה עשויים להשיג יתרון במאבק על הקיום.

תלוי אם המוטגן שגרם למוטציה זו זוהה או לא, הם מבחינים מושרהו ספּוֹנטָנִימוטציות. בדרך כלל, מוטציות ספונטניות מתרחשות באופן טבעי, בעוד שמוטציות המושרות נגרמות באופן מלאכותי.

בהתאם לרמת החומר התורשתי בו התרחשה המוטציה, מבחינים במוטציות גנטיות, כרומוזומליות וגנומיות.

מוטציות גנים

מוטציות גנים- שינויים במבנה הגנים. מכיוון שגן הוא קטע של מולקולת DNA, מוטציה בגן מייצגת שינויים בהרכב הנוקלאוטידים של קטע זה. מוטציות גנים יכולות להתרחש כתוצאה מ: 1) החלפה של נוקלאוטיד אחד או יותר באחרים; 2) הכנסת נוקלאוטידים; 3) אובדן נוקלאוטידים; 4) הכפלת נוקלאוטידים; 5) שינויים בסדר ההחלפה של נוקלאוטידים. מוטציות אלו מובילות לשינויים בהרכב חומצות האמינו של שרשרת הפוליפפטידים וכתוצאה מכך לשינויים בפעילות התפקודית של מולקולת החלבון. מוטציות גנים גורמות למספר אללים של אותו גן.

מחלות הנגרמות על ידי מוטציות גנים נקראות מחלות גנטיות (פנילקטונוריה, אנמיה חרמשית, המופיליה וכו'). ההורשה של מחלות גנים מצייתת לחוקי מנדל.

מוטציות כרומוזומליות

אלו הם שינויים במבנה הכרומוזומים. סידורים מחדש יכולים להתרחש הן בתוך כרומוזום אחד - מוטציות תוך כרומוזומליות (מחיקה, היפוך, שכפול, החדרה), והן בין כרומוזומים - מוטציות בין כרומוזומליות (טרנסלוקציה).

מְחִיקָה- אובדן חתך כרומוזום (2); היפוך- סיבוב של חתך כרומוזום ב-180 מעלות (4, 5); שִׁכפוּל- הכפלה של אותו חתך כרומוזום (3); הַכנָסָה- סידור מחדש של השטח (6).

מוטציות כרומוזומליות: 1 - פרכרומוזומים; 2 - מחיקה; 3 - כפילות; 4, 5 - היפוך; 6 - הכנסה.

מעבר - מקום- העברה של קטע של כרומוזום אחד או כרומוזום שלם לכרומוזום אחר.

מחלות הנגרמות על ידי מוטציות כרומוזומליות מסווגות כ מחלות כרומוזומליות. מחלות כאלה כוללות תסמונת "בכי של החתול" (46, 5p -), וריאנט טרנסלוקציה של תסמונת דאון (46, 21 t21 21) וכו'.

מוטציה גנומיתנקרא שינוי במספר הכרומוזומים. מוטציות גנומיות מתרחשות כתוצאה מהפרעה למהלך התקין של מיטוזה או מיוזה.

הפלואידיה- הפחתה במספר קבוצות הפלואידיות שלמות של כרומוזומים.

פוליפלואידיה- עלייה במספר קבוצות הפלואידיות שלמות של כרומוזומים: טריפלואידים (3 נ), טטרפלואידים (4 נ) וכו.

הטרופלואידיה (אנופלואידיה) - עליה או ירידה מרובה במספר הכרומוזומים. לרוב, יש ירידה או עלייה במספר הכרומוזומים באחד (לעתים קרובות יותר שניים או יותר).

רוב סיבה סבירההטרופלואידיה היא אי-ניתוק של כל זוג כרומוזומים הומולוגיים במהלך מיוזה באחד ההורים. במקרה זה, אחד הגמטות המתקבלות מכיל כרומוזום אחד פחות, והשני מכיל אחד יותר. היתוך של גמטות כאלה עם גמטה הפלואידית רגילה במהלך ההפריה מוביל ליצירת זיגוטה עם מספר קטן או גדול יותר של כרומוזומים בהשוואה לקבוצה הדיפלואידית האופיינית למין נתון: נולוסומיה (2נ - 2), מונוזומיה (2נ - 1), טריזומיה (2נ + 1), טטרזומיה (2נ+ 2) וכו'.

התרשימים הגנטיים להלן מראים כי לידת ילד עם תסמונת קלינפלטר או תסמונת טרנר-שרשבסקי יכולה להיות מוסברת על ידי אי-התנתקות של כרומוזומי מין במהלך אנפאזה 1 של מיוזה אצל האם או האב.

1) אי חיבור של כרומוזומי מין במהלך מיוזה אצל האם

ר	♀46,XX		×	♂46,XY
סוגי גמטות	24, XX 24, 0			23, X 23, Y
ו	47, XXX טריזומיה על כרומוזום X	47, XXY תִסמוֹנֶת קלינפלטר		45, X0 תסמונת טרנר- שרשבסקי	45, Y0 מוות זיגוטים

2) אי חיבור של כרומוזומי מין במהלך מיוזה אצל האב

ר	♀46,XX	×	♂46,XY
סוגי גמטות	23, X		24, XY 22, 0
ו	47, XXY תִסמוֹנֶת קלינפלטר		45, X0 תסמונת טרנר- שרשבסקי

מחלות הנגרמות על ידי מוטציות גנומיות נכללות גם הן בקטגוריה הכרומוזומלית. הירושה שלהם לא מצייתת לחוקי מנדל. בנוסף לתסמונות קלינפלטר או טרנר-שרשבסקי שהוזכרו לעיל, מחלות כאלה כוללות תסמונת דאון (47, +21), תסמונת אדוארדס (+18), תסמונת פאטאו (47, +15).

פוליפלואידיהמאפיין צמחים. ייצור פוליפלואידים נמצא בשימוש נרחב בגידול צמחים.

חוק הסדרה ההומולוגית של שונות תורשתית N.I. ואבילובה

"מינים וזנים קרובים גנטית מאופיינים בסדרות דומות של שונות תורשתית עם סדירות כזו, שבהכרת סדרת הצורות בתוך מין אחד, ניתן לחזות את נוכחותן של צורות מקבילות במינים ובזנים אחרים. ככל שהם ממוקמים יותר גנטית מערכת משותפתסוגים ומינים, ככל שהדמיון בדרגות השונות שלהם שלם יותר. משפחות שלמות של צמחים מתאפיינות בדרך כלל במחזוריות מסוימת של שונות העוברת דרך כל הזנים והמינים המרכיבים את המשפחה".

ניתן להמחיש חוק זה בדוגמה של משפחת פואה הכוללת חיטה, שיפון, שעורה, שיבולת שועל, דוחן וכו'. לפיכך, הצבע השחור של הקריופסיס נמצא בשיפון, חיטה, שעורה, תירס וצמחים נוספים, והצורה המוארכת של הקריופסיס מצויה בכל המינים של המשפחה שנחקרו. חוק הסדרות ההומולוגיות בשונות תורשתית אפשר ל-N.I עצמו. Vavilov למצוא מספר צורות של שיפון, שלא ידוע בעבר, על סמך נוכחותם של מאפיינים אלה בחיטה. אלה כוללים: אוזניים מסוככות וחסרות סוכך, גרגירים בצבע אדום, לבן, שחור וסגול, גרגירים קמחיים וזכוכיים וכו'.

וריאציה תורשתית של תכונות *			שיפון	חיטה	בקושי	שיבולת שועל	דוֹחַן	דוּרָה	תירס	אורז	עשב חיטה
תירס	גִוּוּן	שָׁחוֹר	+	+	+	—	—	+	+	+	+
		סָגוֹל	+	+	+	—	—	+	+	+	—
	טופס	עִגוּל	+	+	+	+	+	+	+	+	+
		מורחב	+	+	+	+	+	+	+	+	+
ביול. שלטים	סגנון חיים	גידולי חורף	+	+	+	+				+
		אביב	+	+	+	+	+	+	+	+

* הערה. הסימן "+" פירושו נוכחות של צורות תורשתיות בעלות התכונה שצוינה.

פתח את N.I. חוק ואבילוב תקף לא רק לצמחים, אלא גם לבעלי חיים. לפיכך, לבקנות מתרחשת לא רק בקבוצות שונות של יונקים, אלא גם בציפורים ובבעלי חיים אחרים. קצרת אצבעות נצפית בבני אדם, בקר, צאן, כלבים, ציפורים, היעדר נוצות בציפורים, קשקשים בדגים, צמר ביונקים וכו'.

לחוק הסדרות ההומולוגיות של השונות התורשתית יש חשיבות רבה לברירה, מכיוון שהוא מאפשר לנו לחזות את נוכחותן של צורות שאינן נמצאות במין נתון, אלא אופייניות למינים קרובים. יתרה מכך, ניתן למצוא את הצורה הרצויה בטבע או להשיג באמצעות מוטגנזה מלאכותית.

מוטציות מלאכותיות

מוטגנזה ספונטנית מתרחשת כל הזמן בטבע, אך מוטציות ספונטניות הן תופעה נדירה למדי; לדוגמה, ב-Drosophila, מוטציית העין הלבנה נוצרת בתדירות של 1:100,000 גמטות.

גורמים שהשפעתם על הגוף מובילה להופעת מוטציות נקראים מוטגנים. מוטגנים מחולקים בדרך כלל לשלוש קבוצות. מוטגנים פיזיים וכימיים משמשים לייצור מוטציות באופן מלאכותי.

למוטגנזה מושרית יש חשיבות רבה מכיוון שהיא מאפשרת ליצור חומר מוצא בעל ערך לרבייה, וכן חושפת דרכים ליצירת אמצעים להגנה על בני אדם מפני פעולתם של גורמים מוטגנים.

שונות של שינוי

שונות של שינוי- אלו הם שינויים במאפיינים של אורגניזמים שאינם נגרמים משינויים בגנוטיפ ומתעוררים בהשפעת גורמים סביבתיים. משחקי גידול תפקיד גדולביצירת מאפיינים של אורגניזמים. כל אורגניזם מתפתח וחי בסביבה מסוימת, חווה את פעולת הגורמים שלו שיכולים לשנות את התכונות המורפולוגיות והפיזיולוגיות של אורגניזמים, כלומר. הפנוטיפ שלהם.

דוגמה לשונות של תכונות בהשפעת גורמים סביבתיים היא צורה שונהעלי ראש חץ: לעלים הטבולים במים יש צורה דמוית סרט, עלים הצפים על פני המים מעוגלים, ואלו באוויר בצורת חץ. בהשפעת קרניים אולטרה סגולות, אנשים (אם הם לא לבקנים) מפתחים שיזוף כתוצאה מהצטברות המלנין בעור, ועוצמת צבע העור משתנה מאדם לאדם.

שונות שינוי מאופיינת במאפיינים העיקריים הבאים: 1) אי-תורשה; 2) האופי הקבוצתי של השינויים (יחידים מאותו מין הממוקמים באותם תנאים מקבלים מאפיינים דומים); 3) התאמה של שינויים להשפעת גורמים סביבתיים; 4) תלות של גבולות השונות בגנוטיפ.

למרות העובדה שסימנים עשויים להשתנות בהשפעת תנאי הסביבה, השונות הזו אינה בלתי מוגבלת. זה מוסבר על ידי העובדה שהגנוטיפ קובע גבולות ספציפיים שבתוכם יכולים להתרחש שינויים בתכונה. מידת השונות של תכונה, או גבולות שונות השינוי, נקראת נורמת תגובה. נורמת התגובה מתבטאת במכלול הפנוטיפים של אורגניזמים הנוצרים על בסיס גנוטיפ מסוים בהשפעת גורמים סביבתיים שונים. ככלל, לתכונות כמותיות (גובה הצמח, יבול, גודל עלים, תנובת חלב של פרות, ייצור ביצים של תרנגולות) יש קצב תגובה רחב יותר, כלומר, הם יכולים להשתנות במידה רבה מתכונות איכותיות (צבע פרווה, תכולת שומן חלב, פרח מבנה, סוג דם). הכרת נורמות התגובה היא בעלת חשיבות רבה לפרקטיקה החקלאית.

שונות השינוי של מאפיינים רבים של צמחים, בעלי חיים ובני אדם מצייתת לחוקים כלליים. דפוסים אלו מזוהים על סמך ניתוח הביטוי של התכונה בקבוצת פרטים ( נ). מידת הביטוי של התכונה הנחקרת בקרב בני אוכלוסיית המדגם שונה. כל ערך ספציפי של המאפיין הנחקר נקרא אוֹפְּצִיָהומסומן במכתב v. תדירות ההתרחשות של גרסאות בודדות מצוינת באות ע. כאשר לומדים את השונות של תכונה באוכלוסיית מדגם, נערכת סדרת וריאציות שבה הפרטים מסודרים בסדר עולה של האינדיקטור של התכונה הנחקרת.

לדוגמה, אם אתה לוקח 100 אוזני חיטה ( נ= 100), סופר את מספר הקוצים באוזן ( v) ומספר האוזניים עם מספר נתון של קוצים, אז סדרת הווריאציות תיראה כך.

וריאנט ( v)	14	15	16	17	18	19	20
תדירות ההתרחשות ( ע)	2	7	22	32	24	8	5

בהתבסס על סדרת הווריאציות, הוא נבנה עקומת וריאציה- תצוגה גרפית של תדירות ההתרחשות של כל אפשרות.

הערך הממוצע של מאפיין נפוץ יותר, וריאציות שונות ממנו באופן משמעותי פחות שכיחות. זה נקרא "התפלגות נורמלית". העקומה בגרף היא בדרך כלל סימטרית.

הערך הממוצע של המאפיין מחושב באמצעות הנוסחה:

איפה M- ערך ממוצע של המאפיין; ∑( v