Prodornost in ekspresivnost v manifestaciji znakov. Predavanje: Vpliv okoljskih dejavnikov na delovanje genov (pleiotropija, ekspresivnost, penetrantnost)

12.09.202227.05.2017

Gen, ki je v genotipu prisoten v količini, potrebni za manifestacijo (1 alel za dominantne lastnosti in 2 alela za recesivne lastnosti), se lahko v različnih organizmih manifestira kot lastnost v različni meri (ekspresivnost) ali pa se sploh ne pojavi (penetrantnost). . Razlogi:

variabilnost modifikacije (vpliv okoljskih pogojev)
kombinativna variabilnost (vpliv drugih genov genotipa).

izraznost- stopnja fenotipske manifestacije alela. Na primer, aleli krvnih skupin AB0 pri ljudeh imajo stalno ekspresivnost (vedno se pojavijo pri 100%), aleli, ki določajo barvo oči, pa imajo spremenljivo ekspresivnost. Recesivna mutacija, ki zmanjša število očesnih faset pri Drosophili, zmanjša število faset pri različnih posameznikih na različne načine, do njihove popolne odsotnosti.

Penetrance- verjetnost fenotipske manifestacije lastnosti v prisotnosti ustreznega gena. Na primer, penetracija prirojenega izpaha kolka pri ljudeh je 25 %, tj. le 1/4 recesivnih homozigotov trpi za boleznijo. Mediko-genetski pomen penetracije: zdrava oseba, pri kateri ima eden od staršev bolezen z nepopolno penetracijo, ima lahko neizražen mutirani gen in ga prenese na otroke.

Manifestacija delovanja gena ima določene značilnosti.

Isti mutirani gen v različnih organizmih lahko kaže svoj učinek na različne načine. To je posledica genotipa določenega organizma in okoljskih pogojev, v katerih poteka njegova ontogeneza.

Fenotipska manifestacija gena se lahko razlikuje glede na stopnjo izraženosti lastnosti. Ta pojav je N.

V. Timofeev-Resovski je že leta 1927 predlagal, da se imenuje ekspresivnost genov. Delovanje gena je lahko bolj ali manj konstantno, vztrajno v svoji manifestaciji ali nestabilno, spremenljivo. Z variabilnostjo manifestacije mutantnega gena v različnih organizmih se pogosto srečujemo. Drosophila ima "brezočno" mutirano obliko (brez oči) z močno zmanjšanim številom faset. Če pogledamo potomce enega starševskega para, lahko vidimo, da so pri nekaterih muhah oči skoraj popolnoma brez faset, pri drugih pa število faset v očeh doseže polovico običajnega števila.

Enak pojav opazimo pri uresničevanju številnih znakov pri drugih živalih in rastlinah.

Ena in ista mutirana lastnost se lahko manifestira pri nekaterih posameznikih in se ne manifestira pri drugih posameznikih sorodne skupine. N.V. Timofeev-Resovski je ta pojav poimenoval prodornost izražanje genov. Penetranca se meri z odstotkom osebkov v populaciji, ki imajo mutant fenotip.

Pri polni penetraciji (100 %) mutirani gen učinkuje pri vsakem posamezniku, ki ga ima; z nepopolno penetracijo (manj kot 100 %) gen ne pokaže svojega fenotipskega učinka pri vseh posameznikih.

izraznost, kot tudi penetracija, je posledica interakcije genov v genotipu in različnega odziva slednjega na dejavnike okolja. Ekspresivnost in prodornost označujeta fenotipsko izražanje gena. Penetranca odraža heterogenost linij, populacij, ne po glavnem genu, ki določa določeno lastnost, temveč po modifikatorskih genih, ki ustvarjajo genotipsko okolje za izražanje genov.

Ekspresivnost je reakcija podobnih genotipov na okolje. Oba pojava imata lahko prilagoditveno vrednost za življenje organizma in populacije, zato se ekspresivnost in prodornost izražanja genov ohranjata z naravno selekcijo. Ta dva pojava je zelo pomembno upoštevati pri umetni selekciji.

Izraženost gena v razvoju je odvisna od delovanja okoljskih dejavnikov.

Najlažji način do zdaj je izslediti vpliv različnih zunanjih dejavnikov na mutirane gene. Tako so pri koruzi znani mutirani geni, ki določajo pritlikavost rastlin, pozitivni geotropizem (nagnjene rastline) itd. Delovanje teh genov temelji na ustreznih biokemičnih spremembah. Znano je na primer, da so rastne snovi avksinskega tipa potrebne za normalno rast rastlin. V mutirani pritlikavi obliki koruze se avksin normalno proizvaja, vendar gen za pritlikavost zavira tvorbo encima, ki oksidira avksin, zaradi česar se aktivnost avksina zmanjša, kar vodi v zaviranje rasti rastlin.

Če takšno rastlino med rastjo tretiramo z giberelično kislino, rastlina pospeši rast in postane fenotipsko nerazločljiva od običajne.

Dodatek giberelične kisline tako rekoč nadomesti tisto, kar bi moral proizvesti normalni alel gena za pritlikavost.

Vpliv giberelične kisline na rast koruze

Iz tega primera je razvidno, da gen nadzoruje tvorbo določenega encima, ki spremeni vzorec rasti rastline. Tako je s poznavanjem mehanizma delovanja mutantnega gena mogoče popraviti in normalizirati okvare, ki jih povzroča.

Spomnimo se, da obarvanost himalajskega zajca določa en član serije več alelov - c11.

Za običajno fenotipsko manifestacijo tega gena pri normalni temperaturi (približno 20 ° C) je značilno, da se ob splošni beli barvi dlake konice tačk, ušes, nosu in repa zajca izkažejo za Črna.

Fenotipska sprememba barve dlake himalajskega zajca pod vplivom različnih temperatur

Ta barva je odvisna tako od določenih biokemičnih reakcij, ki se pojavljajo v koži, povezanih s proizvodnjo melanističnih pigmentov, kot od temperature okolja.

Ista slika kaže, da se zajec, vzrejen pri temperaturah nad 30 °, izkaže za popolnoma bele barve. Če izpulite majhen del bele volne in jo nato sistematično ohladite, potem na njej zraste črna volna. V tem primeru učinek temperature vpliva na manifestacijo gena, ki vpliva na proizvodnjo določenih encimov.

Pri rastlini jeglič poznamo gen za barvo cvetov, ki se kaže tudi glede na temperaturo.

Če rastline gojimo pri temperaturi 30-35 ° in visoki vlažnosti, bodo cvetovi beli, pri nižji temperaturi pa rdeči.

Leta 1935 je F. A. Smirnov proučeval število induciranih mutacij pri drozofilah: letalnih, polletalnih in mutacij s povečano in normalno sposobnostjo preživetja ter ugotovil različno razmerje naštetih razredov pri različnih temperaturnih pogojih.

Kasneje so to potrdili tudi v populacijah Drosophila pseudoobscura. Iz divje populacije te vrste so izolirali mutante, ki so se normalno razvijali pri temperaturi 16,5°C, pri 21°C so bili pollegalni, pri 25°C pa so se izkazali za popolnoma smrtonosne. Tovrstne raziskave se zdaj izvajajo na mutacijah v mikroorganizmih.

Te mutacije se imenujejo mutacije jantarja.

Gen za ledvice (k) poznamo pri osi Habrobracon hebitor. Ima skoraj 100-odstotno penetracijo kot smrtonosno pri 30 °C, pri nizki temperaturi pa se razvoj skoraj ne kaže. Ta vrsta odvisnosti penetracije od okoljskih pogojev je znana pri večini mutacij pri vseh živalih, rastlinah in mikroorganizmih.

Delovanje istega okoljskega dejavnika različno vpliva na različne gene, različni dejavniki pa različno vplivajo na izražanje istega gena.

Študija vpliva okoljskih dejavnikov je pokazala, da se nekateri recesivni geni, ki se v normalnih pogojih v heterozigotnem stanju fenotipsko ne manifestirajo, lahko pojavijo v spremenjenih pogojih.

Če najdete napako, izberite del besedila in pritisnite Ctrl+Enter.

V stiku z

Sošolci

Nobena lastnost ni podedovana. Lastnosti se razvijejo na podlagi interakcije genotipa in okolja. Deduje se le genotip, tj. kompleks genov, ki določa normo biološke reakcije telesa, spreminjanje manifestacije in resnosti znakov v različnih okoljskih razmerah.

Tako se telo odziva na lastnosti zunanjega okolja. Včasih isti gen, odvisno od genotipa in okoljskih razmer, manifestira lastnost na različne načine ali spremeni polnost izražanja.

Stopnja manifestacije fenotipa - izraznost b. Slikovito jo lahko primerjamo z resnostjo bolezni v klinični praksi. Izraznost je podrejena zakonom Gaussove porazdelitve (nekatere v majhni ali srednji količini).

Spremenljivost izražanja temelji na genetskih in okoljskih dejavnikih. Ekspresivnost je zelo pomemben pokazatelj fenotipskega izražanja gena. Kvantitativno se njegova stopnja določi s statističnim indikatorjem.

izraznost je tudi indikator, ki označuje fenotipsko manifestacijo dednih informacij.

Označuje resnost lastnosti in je po eni strani odvisen od odmerka ustreznega genskega alela pri monogenskem dedovanju ali od skupnega odmerka dominantnih genskih alelov pri poligenskem dedovanju, po drugi strani pa od okoljskih dejavnikov. Primer je intenzivnost rdeče barve cvetov nočne lepotice, ki se zmanjšuje v nizu genotipov AA, Aa, aa, ali intenzivnost pigmentacije kože pri človeku, ki narašča s povečanjem števila dominantnih alelov. v poligenskem sistemu od 0 do 8 (glej sl.

riž. 3,80). Vpliv okoljskih dejavnikov na izrazitost lastnosti se dokazuje s povečanjem stopnje pigmentacije kože pri ljudeh pod ultravijoličnim obsevanjem, ko se pojavi porjavelost, ali povečanjem gostote volne pri nekaterih živalih, odvisno od sprememb v temperaturni režim v različnih letnih časih.

Genetska lastnost se v nekaterih primerih morda sploh ne pokaže.

Če je gen v genotipu, pa se sploh ne pojavi, je penetriran. (Ruski znanstvenik Timofeev-Risovski 1927). Penetrance- število osebkov (%), ki izkazujejo določen gen v fenotipu, glede na število osebkov, pri katerih bi se ta lastnost lahko pokazala.

Prodornost je neločljivo povezana z izražanjem številnih genov. Pomembno je načelo - "vse ali nič" - ali se manifestira ali pa ne.

- dedni pankreatitis - 80%

– izpah kolka – 25 %

- malformacije oči

– retinoblastom – 80%

– otoskleroza – 40%

– kolotokoma – 10%

— prodornost odraža pogostost fenotipske manifestacije informacij, ki so na voljo v genotipu.

Ustreza odstotku osebkov, pri katerih se je dominantni alel gena manifestiral kot lastnost, glede na vse nosilce tega alela.

Nepopolna penetracija dominantnega alela gena je lahko posledica genotipskega sistema, v katerem ta alel deluje in je nekakšno okolje zanj. Interakcija nealelnih genov v procesu oblikovanja lastnosti lahko z določeno kombinacijo njihovih alelov privede do ne-manifestacije prevladujočega alela enega od njih.

Huntingtonova horea se kaže z nehotenim trzanjem glave. Udi, postopoma napreduje in vodi v smrt.

Lahko se pojavi v zgodnjem postembrionalnem obdobju, v odrasli dobi ali pa se sploh ne pojavi. Tako izraznost kot prodornost podpira naravna selekcija, tj.

geni, ki nadzorujejo patološke znake, imajo lahko različno ekspresivnost in penetracijo: ne zbolijo vsi nosilci gena, stopnja manifestacije pa bo pri obolelih ljudeh drugačna.

Manifestacija ali nepopolna manifestacija lastnosti, pa tudi njena odsotnost, je odvisna od okolja in modifikacijskega delovanja drugih genov.

Gen lahko deluje pleiotropno(večkrat), tj. posredno vplivajo na potek različnih reakcij in razvoj številnih znakov. Geni lahko vplivajo na druge lastnosti na različnih stopnjah ontogeneze.

Če se gen vklopi v pozni ontogenezi, je učinek majhen. Če je v zgodnjih fazah, so spremembe pomembnejše.

Fenilketanurija. Bolniki imajo mutacijo, ki izklopi encim – fenilalanin – hidrolazo. Zato se fenilalanin ne pretvori v tirozin. Posledično se poveča količina fenilalanina v krvi. Če se ta patologija odkrije zgodaj (do 1 meseca) in se otrok prenese na drugo prehrano, se razvoj nadaljuje normalno, če kasneje - velikost možganov se zmanjša, duševna zaostalost, se ne razvijajo normalno, ni pigmentacije, duševne sposobnosti so minimalne.

Pleiotropija odraža integracijo genov in lastnosti.

Oseba ima patološki gen, ki vodi do Fanconijevega sindroma (malformacija ali odsotnost palca, okvara ali odsotnost polmera, nerazvitost ledvice, rjave pigmentne lise, pomanjkanje krvnih celic).

Obstaja gen, povezan s kromosomom X.

Odpornost na okužbe in pomanjkanje krvnih celic.

Prevladujoči gen, povezan s kromosomom X, je pilonefritis, labirintna izguba sluha.

Marfanyjev sindrom - pajkovi prsti, izpah očesne leče, malformacije srca.

Genokopija(gr.

Pojem penetrantnosti in ekspresivnosti genov.

genos rod, izvor + lat. komplet kopij) - izraz je bil predlagan leta 1957
Nemški genetik H. Nachtsheim Označuje podobne spremembe iste lastnosti pod vplivom različnih nealelnih genov, ki jih včasih imenujemo mimetični geni heterogene skupine.

genokopije- genokopije.

Enake spremembe v fenotipu, ki jih povzročajo aleli različnih genov, pa tudi kot posledica različnih genskih interakcij ali kršitev različnih stopenj enega biokemičnega procesa s prenehanjem sinteze končnega produkta, na primer pri Drosophili melanogaster, so znane številne mutacije nealelnih genov, ki povzročajo fenotip rdečih oči (motena sinteza rjavega pigmenta).

42. Spremenljivost.

Oblike variabilnosti: modifikacijske in genotipske, njihov pomen v ontogenezi in evoluciji.

Variabilnost

Ena od značilnosti življenja je sprememba.

Vsak živ organizem se razlikuje od drugih predstavnikov vrste.

Variabilnost- lastnost živih organizmov, da obstajajo v različnih oblikah. skupina in posameznika variabilnost - razvrstitev po evolucijskem pomenu.

Variabilnost, ki jo uresničuje skupina organizmov, se imenuje skupina, v enem organizmu ali skupini njegovih celic pa individualna.

-fenotipsko

- naključen

- sprememba

- genotipsko

- somatsko

- generativni (mutacijski, kombinacijski)

a) gen

b) kromosomsko

c) genomski

Variabilnost modifikacije

fenokopije. Fenokopije- fenotipske spremembe zaradi okoljskih razmer, ki posnemajo genetske lastnosti.

Variabilnost je dedna (nedoločena, individualna genotipska) in nededna (določena, skupinska, modifikacijska). Dedna variabilnost je povezana s spremembo genotipa, nededna - s spremembo fenotipa pod vplivom okoljskih razmer.

Vrednost modifikacije: Adaptacija - prilagoditev na dane okoljske razmere

Pomen genotipa.

izm: Material za naravno in umetno selekcijo, porazdelitev novih dednih sprememb v populaciji.

43. Fenotipska variabilnost in njene vrste. Modifikacije in njihove značilnosti.

Hitrost reakcije znaka. Fenokopije. Prilagodljiva narava sprememb.

Po naravi spremembe znakov in mehanizma:

-fenotipsko

- naključen

- sprememba

Variabilnost modifikacije odraža spremembo fenotipa pod vplivom okoljskih dejavnikov (krepitev in razvoj mišične in kostne mase pri športnikih, povečanje eritropoeze v visokogorju in skrajnem severu).

Poseben primer fenotipske variabilnosti - fenokopije. Fenokopije- fenotipske spremembe zaradi okoljskih razmer, ki posnemajo genetske lastnosti. Pod vplivom zunanjih pogojev na genetsko normalen organizem se kopirajo znaki popolnoma drugačnega genotipa.

Manifestacija barvne slepote se lahko pojavi pod vplivom prehrane, slabe duševne konstitucije, povečane razdražljivosti.

Oseba razvije bolezen vitiliga (1% ljudi) - kršitev pigmentacije kože. 30% bolnikov ima genetsko okvaro, ostali imajo poklicni vitiligo (izpostavljenost telesu posebnim kemičnim in strupenim snovem). V Nemčiji so se pred 15 leti rojevali otroci s fekomelijo – skrajšanimi rokami plavuti. Razkrilo je. Da je prišlo do rojstva takšnih otrok, če je mati jemala Telidomid (pomirjevalo, indicirano za nosečnice).

Posledično je normalni nemutantni genotip prejel mutacijo.

Fenokopije se v večini primerov pojavijo pod vplivom zunanjega okolja v zgodnjih fazah embriogeneze, kar vodi do prirojenih bolezni in malformacij.

Prisotnost fenokopij otežuje diagnosticiranje bolezni.

Datum objave: 2015-01-26; Prebrano: 3805 | Kršitev avtorskih pravic strani

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,003 s) ...

Ekspresivnost

Ekspresivnost: ni enaka manifestacija lastnosti pri posameznikih, ki to lastnost kažejo; stopnja fenotipske manifestacije mutacije.

Primer je manifestacija mutacije Lobe, ki spremeni oči pri Drosophili. Mutacija je prevladujoča, če pa primerjamo heterozigotne posameznike, potem je kljub istemu genotipu njena manifestacija zelo različna - od popolne odsotnosti oči do velikih, skoraj divjih oči.

Vmes so posamezniki z vsemi možnimi očesnimi variacijami. To je primer spremenljive ekspresivnosti. V najpreprostejšem primeru lahko govorimo o močni in šibki manifestaciji lastnosti, če je alel, ki kodira to lastnost, prodoren. Penetracija je kvalitativna značilnost, ki upošteva samo manifestacijo ali neizraženost lastnosti. Ekspresivnost upošteva kvantitativno stran manifestacije lastnosti, če se je manifestirala.

Izraženost odraža naravo in resnost simptomov ter starost nastopa bolezni.

Jasen primer takšne variabilnosti je MEN tipa I.

Bolniki iz iste družine z isto mutacijo imajo lahko hiperplazijo ali neoplazijo enega ali vseh endokrinih tkiv, vključno s trebušno slinavko, obščitničnimi žlezami, hipofizo in maščobnim tkivom. Posledično je klinična slika bolezni zelo raznolika: pri bolnikih iz iste družine se lahko odkrijejo peptični ulkus, hipoglikemija, urolitiaza ali tumorji hipofize.

5.8. ekspresivnost in prodornost. Genokopije

Včasih so pri dominantnih boleznih, za katere je značilna tvorba tumorjev, razlike v ekspresiji posledica dodatnih mutacij tumor supresorskih genov.

Ni popolnoma jasno, ali je treba variabilnost v starosti nastopa bolezni obravnavati kot rezultat spremenljive izraženosti. Po eni strani je za dokaz nepopolne penetracije potreben popoln pregled družinskih članov in opazovanje skozi vse življenje.

Po drugi strani pa lahko odsotnost izražanja štejemo za minimalno izražanje gena.

Če oseba, ki trpi za dominantno boleznijo, želi vedeti, kako huda bo bolezen pri njegovem otroku, ki je podedoval mutacijo, potem postavlja vprašanje ekspresivnosti. S pomočjo genske diagnostike je mogoče identificirati mutacijo, ki se niti ne manifestira, nemogoče pa je predvideti obseg izraženosti mutacije v določeni družini.

Spremenljiva ekspresivnost, do popolne odsotnosti izražanja genov, je lahko posledica:

- vpliv genov, ki se nahajajo v istem ali v drugih lokusih;

- vpliv zunanjih in naključnih dejavnikov.

Na primer, resnost dedne ovalocitoze, ki jo povzroča okvara alfa spektrina, je odvisna od stopnje izražanja genov. Pri heterozigotih nizka izraženost mutantnega alela olajša bolezen, medtem ko jo homologni alel (trans alel) poslabša.

Pri cistični fibrozi je resnost mutacije R117H (zamenjava arginina s histidinom na položaju 117 proteina regulatorja membranske prevodnosti) odvisna od cis-delovanja polimorfizma na mestu spajanja, ki določa koncentracijo normalne mRNA.

Na manifestacijo mutacije vplivajo tudi geni, ki se nahajajo na drugih lokusih. Tako je resnost anemije srpastih celic odvisna od genotipa lokusa globinske verige alfa, monogene hiperlipoproteinemije pa so odvisne od genotipa več lokusov.

Resnost monogenih hiperlipoproteinemij, porfirij in hemokromatoze je odvisna od prehrane, uživanja alkohola, kajenja in vadbe. Primer vpliva naključnih dejavnikov je različna resnost in razširjenost lezij pri enojajčnih dvojčkih z retinoblastomom, nevrofibromatozo ali tuberozno sklerozo.

Naključni dejavniki določajo razlike v inaktivaciji X-kromosoma pri enojajčnih heterozigotnih dvojčicah z X-vezano boleznijo ali genskimi preureditvami in mutacijami med dozorevanjem imunoglobulinskih genov in receptorjev T-limfocitov, ki prepoznajo antigen.

Čeprav se pogosto omenja penetrantnost in izraženost avtosomno dominantnih bolezni, enaka načela veljajo za kromosomske, avtosomno recesivne, X-vezane in poligenske bolezni.

Povezave:

Pri bolniku A je rinitis blag (»smrkanje«), kar omogoča, da čez dan ne nosimo enega robčka; pri bolniku B je rinitis zmerno izražen (dnevno 2-3 robčki); bolnik C ima visoko stopnjo rinitisa (5-6 robčkov).

Ko govorimo o resnosti ne posameznega simptoma, temveč bolezni kot celote, zdravniki pogosto ocenjujejo bolnikovo stanje kot zadovoljivo ali zmerno resno ali kot hudo,

v tem primeru je koncept ekspresivnosti podoben konceptu "resnosti poteka bolezni".

Penetrance- je verjetnost manifestacije iste lastnosti pri različnih posameznikih, ki imajo gen, ki nadzoruje to lastnost. Penetračnost se meri kot odstotek posameznikov z določeno lastnostjo od skupnega števila posameznikov, ki so nosilci gena, ki nadzira to lastnost.

0 je nepopolna ali popolna.

Primer bolezni z nepopolno penetracijo je isti rinitis z 0RVI. Torej lahko domnevamo, da bolnik A nima rinitisa (so pa drugi znaki bolezni), bolnika B in C pa imata rinitis.

7. Vrste dedovanja lastnosti, njihove značilnosti. ekspresivnost in prodornost.

Zato je v tem primeru penetracija rinitisa 66,6%.

Primer bolezni s popolno penetracijo je avtosomno dominantna Huntingtonova horeja(4r16). 0na se manifestira predvsem pri osebah, starih 31-55 let (77% primerov), pri drugih bolnikih - v drugi starosti: tako v prvih letih življenja kot pri 65, 75 letih in več. Pomembno je poudariti, da če se gen za to bolezen prenese na potomca enega od staršev, se bo bolezen zagotovo manifestirala, kar je popolna penetracija.

Res je, da bolnik ne preživi vedno do manifestacije Huntingtonove horee, umre zaradi drugega vzroka.

Genekopiranje in vzroki zanj
Genokopije (lat.

genokopija) so podobni fenotipi, ki nastanejo pod vplivom različnih nealelnih genov.
Številne znake, podobne zunanji manifestaciji, vključno z dednimi boleznimi, lahko povzročijo različni nealelni geni. Ta pojav se imenuje genokopija.

Biološka narava genokopije je v tem, da se sinteza istih snovi v celici v nekaterih primerih doseže na različne načine.

V dedni patologiji osebe imajo pomembno vlogo tudi fenokopije - spremembe sprememb.

Nastanejo zaradi dejstva, da se lahko v procesu razvoja pod vplivom zunanjih dejavnikov spremeni lastnost, ki je odvisna od določenega genotipa; hkrati se kopirajo lastnosti, značilne za drug genotip.

To pomeni, da gre za enake spremembe v fenotipu, ki jih povzročajo aleli različnih genov, pa tudi kot posledica različnih interakcij genov ali kršitev različnih stopenj enega biokemičnega procesa s prenehanjem sinteze.

Kaže se kot učinek določenih mutacij, ki kopirajo delovanje genov ali njihovo interakcijo.

Ena in ista lastnost (skupina lastnosti) je lahko posledica različnih genetskih vzrokov (ali heterogenosti). Takšen učinek je bil na predlog nemškega genetika H. Nachtheima dosežen sredi 40. let 20. stoletja.

naslov gensko kopiranje. Poznamo tri skupine vzrokov genokopije.

Vzroki prve skupine združuje heterogenost zaradi polilokusa ali delovanja različnih genov, ki se nahajajo na različnih lokusih na različnih kromosomih. Med dednimi boleznimi presnove kompleksnih sladkorjev - glukozaaminoglikanov je bilo na primer ugotovljenih 19 tipov (podtipov) mukopolisaharidoz. Vse vrste značaja

teriziruyutsya okvare različnih encimov, vendar se kažejo z enakimi (ali podobnimi) simptomi gargojski dismorfizem ali fenotip Quasimoda, zvonarja, glavnega junaka romana "Notredamska katedrala" klasika francoske književnosti Victorja Hugoja.

Podoben fenotip pogosto opažamo pri mukolipidozah (motnje metabolizma lipidov).

Drug primer polilokusa je fenilketonurija. Sedaj so identificirali ne samo njegov klasični tip, ki ga povzroča pomanjkanje fenilalanin-4-hidroksilaze (12q24.2), temveč tudi tri atipične oblike: eno povzroča pomanjkanje dihidropteridin reduktaze (4p15.1), dve pa več jih povzroči pomanjkanje encimov piruvoiltetrahidropterin sintetaze in tetrahidrobiopterina (ki ustrezajo genom, ki še niso identificirani).

Dodatni primeri polilokusa: glikogenoze (10 genokopij), Ellers-Danlosov sindrom (8), Recklinghausenova nevrofibramatoza (6), kongenitalni hipotiroidizem (5), hemolitična anemija (5), Alzheimerjeva bolezen (5), Bardet-Biedlov sindrom (3) , rak dojke (2).

Vzroki druge skupine združuje intralokusno heterogenost.

Vzrok je bodisi večkratni alelizem (glej 2. poglavje) bodisi prisotnost genetske spojine, ali dvojni heterozigoti, ki imajo dva enaka patološka alela v enakih lokusih homolognih kromosomov. Primer slednjega je heterozigotna beta-talasemija (11p15.5), ki je posledica izbrisov dveh genov, ki kodirata beta-verige globinov, kar vodi do povišanega hemoglobina HbA2 in povišanega (ali normalnega) hemoglobina HbF.

Vzroki tretje skupine združuje heterogenost zaradi mutacij na različnih točkah v istem genu.

Primer je cistična fibroza (7q31-q32), ki se razvije zaradi prisotnosti skoraj 1000 točkovnih mutacij v genu, odgovornem za bolezen.

S skupno dolžino gena za cistično fibrozo (250 tisoč bp) naj bi v njem odkrili do 5000 tovrstnih mutacij. Ta gen kodira protein, ki je odgovoren za transmembranski transport kloridnih ionov, kar vodi do povečanja viskoznosti izločanja eksokrinih žlez (znojnih, slinavskih, sublingvalnih itd.) In blokade njihovih kanalov.

Večina jih izhaja iz polimorfizma dolžine restrikcijskih fragmentov (RFLP) ali polimorfizma tandemskega ponavljajočega se števila (VNTP). Ugotovljeno: glavna mutacija gena za fenilketonurijo v slovanskih populacijah je R408 W/

Učinek pleiotropije

Omenjena dvoumnost v naravi odnosov med geni in lastnostmi se izraža tudi v pleiotropni učinek ali pleiotropno delovanje, ko en gen povzroči nastanek številnih lastnosti.

Na primer gen za avtosomno recesivno ataksijo-telangiektazijo, oz Louis Barov sindrom(11q23.2) je odgovoren za hkratne poškodbe najmanj šestih telesnih sistemov (živčevje in imunski sistem, koža, sluznice dihal in prebavil ter veznice oči).

Drugi primeri: gen Bardet-Biedlov sindrom(16q21) povzroča demenco, polidaktilijo, debelost, retinitis pigmentosa; Fanconijev gen za anemijo (20q13.2-13.3), ki nadzoruje aktivnost topoizomeraze I, povzroča anemijo, trombocitopenijo, levkopenijo, mikrocefalijo, aplazijo radiusa, hipoplazijo metakarpalne kosti prvega prsta, malformacije srca in ledvic. , hipospadija, pigmentne lise na koži, povečana krhkost kromosomov.

Razlikovati med primarno in sekundarno pleiotropijo.

Primarna pleiotropija zaradi biokemičnih mehanizmov delovanja mutiranega encimskega proteina (na primer pomanjkanje fenilalanin-4-hidroksilaze pri fenilketonuriji).

Sekundarna pleiotropija zaradi zapletov patološkega procesa, ki se je razvil kot posledica primarne pleiotropije.

Na primer, zaradi povečane hematopoeze in hemosideroze parenhimskih organov se pri bolniku s talasemijo razvijejo zadebelitve lobanjskih kosti in hepatolienalni sindrom.

Oba izraza sta bila uvedena leta 1926. O. Vogt za opis variacije mutantnih fenotipov.

izraznost- to je stopnja manifestacije mutantna lastnost v fenotipu. Na primer, mutacija brez oči pri Drosophili povzroči zmanjšanje očesa, katerega stopnja ni enaka pri različnih posameznikih.

Penetrance - to je frekvenca, oz verjetnost manifestacije mutantnega fenotipa med vsemi posamezniki, ki nosijo dano mutacijo. Na primer, 100-odstotna penetracija recesivne mutacije pomeni, da se pojavi v fenotipu pri vseh homozigotnih posameznikih. Če jo fenotipsko najdemo le pri polovici osebkov, je penetracija mutacije 50-odstotna.

Pogojne mutacije

Te mutacije se pojavijo šele, ko so izpolnjeni določeni pogoji.

Temperaturno občutljive mutacije. Mutanti tega tipa živijo in se normalno razvijajo pod enim ( permisiven) temperaturo in zazna odstopanja pri drugi ( omejevalni). Na primer, pri Drosophili, občutljivi na mraz (pri 18 ° C) ts - mutacije (občutljive na temperaturo) in občutljive na toploto (pri 29 °C) ts - mutacije. Pri 25 °C se normalni fenotip ohrani.

Mutacije občutljivosti na stres. V tem primeru se mutanti razvijejo in navzven izgledajo normalno, če niso podvrženi nobenim stresnim vplivom. Ja, mutanti. sesB (občutljiva na stres) Drosophila v normalnih pogojih ne kaže nobenih nepravilnosti.

Če pa epruveto nenadoma pretresemo, se mušice popadejo in se ne morejo premikati.

Avksotrofne mutacije v bakterijah. Preživijo le na celotnem mediju ali na minimalnem, vendar z dodatkom ene ali druge snovi (aminokislina, nukleotid itd.).

Metode obračunavanja mutacij

Posebnosti metod obračunavanja mutacij. Metode za odkrivanje mutacij naj bi bile različne glede na način razmnoževanja organizma. Vidne morfološke spremembe zlahka upoštevamo; težje je določiti fiziološke in biokemične spremembe v večceličnih organizmih. Najlažje najti vidna dominanta mutacije, ki so lahko heterozigotne v prvi generaciji, je težje analizirati recesivne mutacije, so potrebne homozigoten.

Za genetsko dobro raziskane predmete (drosophila, koruza, številni mikroorganizmi) je precej enostavno preučiti novo mutacijo. Na primer, za Drosophila so bile razvite posebne metode za upoštevanje pogostosti mutacij.

Metoda СlВ. Möller ustvaril linijo sadnih mušic СlВ (c el b), ki ima enega od X- kromosomi, označeni s dominantnim genom Bar (B) in inverzija, imenovan OD . Ta inverzija preprečuje crossing over in je recesivna smrtonosni učinek – l. Zato se vrstica imenuje СlВ .

Ženske tega linija analizatorja križali s samci iz študijskega vzorca. Če se samci vzamejo iz naravno prebivalstvo, potem lahko ocenimo pogostost letov v njem. Ali pa vzemite moške obdelan z mutagenom. V tem primeru se oceni pogostost smrtnih mutacij, ki jih povzroča ta mutagen.

AT F1 izberite samice СlВ/+, heterozigoten za mutacijo bar, in križ individualno (vsaka samica v ločeni epruveti z samcem divjega tipa). Če v testiranem kromosomu brez mutacije, potem bo imel potomec dva razreda samic in en razred samcev ( B+), ker moški СlВ umreti zaradi prisotnosti smrtonosnega l , tj. popolna razdelitev spolov bo 2:1 (glej sliko).

Če v poskusnem kromosomu imajo smrtonosno mutacijo jaz sem , nato v F 2 bodo samo samice, saj bodo poginili samci obeh razredov - v enem primeru zaradi prisotnosti prileta X-kromosom СlВ, v drugi - zaradi prisotnosti letenja jaz sem v eksperimentalnem X-kromosom (glej sliko). Določanje razmerja števila X-kromosomov (epruvete s posameznimi križanci), v katerih je nastal letal, na skupno število preučevanih X-kromosomi (epruvete), štejejo pogostost letalnih mutacij v določeni skupini.

Møller je večkrat spremenil svojo metodo za odkrivanje smrtonosnih snovi X- kromosom Drosophila, kar povzroči tako linije - analizatorji, kako Mu-5 , in kasneje črte - balanserji Basc, Binsn in itd.

Metoda Cy L/pm . Da bi pojasnili smrtonosne mutacije v avtosomi vinske mušice uporabljajo vrvice uravnotežene smrtonosne snovi. Za manifestacijo recesivne letalne mutacije v avtosomu je potrebno tudi, da je v homozigotnem stanju. Če želite to narediti, je treba postaviti dva križa in voditi evidenco potomcev F3. Za odkrivanje smrtonosnega drugo kromosom uporabite črto Cy L/pm (SIL PEM) (glejte sliko).

Muhe te linije drugi kromosom dve dominantni mutaciji Cy (Kodrasti - ukrivljena krila ) in L (reženj - majhne lobularne oči ) , od katerih vsaka v homozigotnem stanju povzroči smrtonosni učinek. Mutacije so razširjene inverzije na različnih krakih kromosoma. Oba " zakleniti" prečkati. Homologni kromosom ima tudi dominantno mutacijo – inverzijo Pm (Sliva - Rjave oči). Analiziranega samca križamo s samico iz linije CyL/Pm (na sliki niso prikazani vsi razredi potomci).

AT F1 izberite samce CyL/Pm+ in individualno križajo s samicami prvotne linije Cy L/pm . AT F2 izberite samce in samice Cy L v katerem je homologni kromosom test. Kot rezultat njihovega medsebojnega križanja dobimo tri razrede potomcev. Eden od njih umre zaradi homozigotnosti za mutacije Cy in L , drugi razred potomcev so heterozigoti CyL/Pm+, kot tudi razred homozigotov za testirani kromosom. Končni rezultat so muhe. Cy L in Cy+L+ v povezavi z 2:1 .

Če ima testni kromosom smrtonosna mutacija, v potomcih iz zadnjega križanja bo samo muhe Cy L . S to metodo je mogoče upoštevati pogostost recesivnih letalnih mutacij na drugem kromosomu Drosophile.

Upoštevanje mutacij v drugih objektih. Podobne metode odkrivanja mutacij so bile razvite za druge predmete. Temeljijo na istih načelih:

1) odkrijte recesivno mutacijo lahko prevedemo v homo- oz hemizigoten stanje,

2) je mogoče natančno upoštevati pogostost nastajajočih mutacij le pod pogojem pomanjkanje crossoverja pri heterozigotnih osebah.

Za sesalci(miš, zajec, pes, prašič itd.) je bila razvita metoda za upoštevanje pogostosti pojavljanja dominantno smrtonosno mutacije. Pogostost mutacij ocenjujemo po razliki med številom rumeno telesce v jajčniku in se razvija zarodki pri odprti brejosti.

Upoštevanje pogostosti mutacij pri ljudeh zelo težko, vendar genealoška analiza , tj. analiza rodovnikov vam omogoča, da ugotovite pojav novih mutacij. Če v rodovniku zakoncev ni bilo najdene lastnosti več generacij in se je pojavila pri enem od otrok in se začela prenašati na naslednje generacije, je mutacija nastala v gameti enega od teh zakoncev.

Upoštevanje mutacij v mikroorganizmih. Zelo priročno je preučevati mutacije v mikroorganizmih, saj so vsi njihovi geni v ednini in pojavijo se mutacije v prvi generaciji.

Mutante je enostavno opaziti metoda odtisa, oz replike, ki sta ga predlagala zakonca E. in J. Lederbergs.

Za identifikacijo mutacij odpornosti E. coli na bakteriofag T1 se bakterije posejejo na hranilni agar, da se oblikujejo posamezne kolonije. Te kolonije nato ponovno natisnemo z uporabo žametne replike na plošče, prevlečene s suspenzijo delcev faga T1. Večina prvotno občutljivih celic ( Tone ) kulture ne bodo tvorile kolonij, ker jih lizira bakteriofag. Zrasle bodo samo posamezne mutirane kolonije ( TonR ) so odporne na fag. S štetjem števila kolonij v kontrolni in eksperimentalni (na primer po obsevanju z ultravijolično svetlobo) različici je enostavno določiti pogostost induciranih mutacij.

Predavanje na temo "Dedovanje lastnosti pri monohibridnih, dihibridnih in polihibridnih križanjih. Interakcija med geni. Penetrarnost in ekspresivnost genov", za specialnost Splošna medicina, EP. 05 HUMANA GENETIKA Z OSNOVAMI MEDICINSKE GENETIKE

Prenesi:

Predogled:

PREDAVANJE

TEMA: Dedovanje lastnosti pri monohibridnih, dihibridnih in polihibridnih križanjih. Interakcija med geni. Prodornost in ekspresivnost genov.

NAČRTUJ.

Genotip in fenotip.
Interakcija alelnih in nealelnih genov: popolna in nepopolna prevlada, kodominanca, epistaza, komplementarnost, polimerizem, pleiotropija.

Bistvo zakonitosti dedovanja lastnosti pri človeku.

Glavne vzorce dedovanja lastnosti v generacijah je odkril češki raziskovalec G. Mendel, ki je leta 1866 objavil

Pred G. Mendelom je bila splošno sprejeta teorija tako imenovane "zlite" dednosti. Njegovo bistvo je bilo v tem, da sta se med oploditvijo moški in ženski »začetek« pomešala »kot barve v kozarcu vode« in tako je nastal nov organizem.

G. Mendel je postavil temelje idejam o diskretni naravi dedne snovi in njeni porazdelitvi med nastajanjem zarodnih celic v hibridih.

V vsakem poskusu se je osredotočil na eno lastnost in ne na rastlino kot celoto, izbral tiste lastnosti, v katerih so se rastline jasno razlikovale.

Pred križanjem rastlin med seboj se je prepričal, da pripadajočiste linije. V ta namen je G. Mendel dve leti žlahtnil različne sorte graha, da bi izbral tiste linije, pri katerih se je lastnost vedno razmnoževala v potomcih iz generacije v generacijo (barva kličnih listov, razporeditev cvetov, dolžina rastline itd.).

najprej Poskusi G. Mendela so upoštevali samo en par znakov. Ta prehod se imenuje monohibrid.

Monohibrid imenovano križanje, ki upošteva vzorce dedovanja enega para kontrastnih, alternativnih lastnosti.

znak - katera koli značilnost organizma, to je vsaka njegova posamezna kakovost ali lastnost, po kateri je mogoče razlikovati dva posameznika. Pri rastlinah so to oblika venca (npr. simetrično-nesimetrična) ali njegova barva (vijolično-bela), stopnja zorenja rastline (zgodnja-pozno zrela), odpornost ali dovzetnost za bolezni itd.

Sprva so lastnosti imenovali aleli. Kasneje sta se besedi "alel" in "gen" začeli uporabljati kot sopomenki. Alelni geni (geni, ki določajo isto lastnost) se nahajajo v istem lokusu homolognih kromosomov. En diploidni organizem ima lahko največ dva alela istega gena. Spomnimo se, da en gen prejme od vsakega starša.

Slika 16 Alelni geni.

monohibridno križanje.

Ko smo v prvi generaciji križancev križali rastline z rumenimi semeni z rastlinami z zelenimi semeni, smo dobili rastline samo z rumenimi semeni.

V potomcih ni bilo prehodnih oblik.

Ti pa so med križanjem dali potomce, sestavljene iz rastlin, tako z rumenimi kot zelenimi semeni. Razmerje med rumenimi in zelenimi semeni je bilo 3:1.

S povzetkom številnih poskusov o različnih lastnostih graha so bili oblikovani osnovni Mendlovi zakoni.

Zakon prevlade ali zakon enotnostihibridi prve generacije.

Pri križanju posameznikov, ki se med seboj razlikujejo po eni lastnosti, v prvi generaciji hibridov dobimo enotne potomce, ki so podobni samo enemu od staršev.

Ustrezna lastnost drugega starša ni prikazana.

Lastnost, ki se je pojavila v prvi generaciji hibridov, se imenuje dominanten in nemanifestirano - recesivna lastnost.

Pri človeku je tipičen primer dominantne lastnosti brahidaktilija (enakomerno skrajšanje prstov), recesivne pa odsotnost encima fenilalanin hidroksilaze, kar vodi v razvoj resne bolezni - fenilketonurije.

delitveni zakonv drugi generaciji hibridov se osebki z dominantnimi in recesivnimi lastnostmi pojavljajo v razmerju 3:1.

G. Mendel je uvedel simbole: A - za dominantno in a - za recesivno lastnost, kar pomeni, da same lastnosti določajo diskretni dejavniki dednosti - nagnjenja (kasneje so jih poimenovali geni).

Gamete vsakega starša nosijo enega od teh genov.

V poskusih z grahom je v gametah enega od staršev gen, ki določa rumeno barvo semen, drugi pa - zeleno barvo semen. Takšni ustrezni geni se imenujejo alelni geni.

Alel (iz grščine a11e1op - drugo, drugačno) - ena od dveh ali več alternativnih oblik gena, ki ima specifično lokalizacijo na kromosomu in edinstveno nukleotidno zaporedje.

Običajno je označeno z abecednimi znaki:

matični organizmi - P,
prva generacija hibridov - F1in druga generacija - F2pridobljeni s križanjem osebkov prve generacije med seboj.

Starševske rastline, ki pripadajo čistim linijam, imajo dva dominantna (AA) ali dva recesivna (aa) alela in tvorijo samo eno vrsto gamete (A oziroma a).

Takšni organizmi se imenujejo homozigoten.

Vsi njihovi potomci F1bo nosil tako gen za dominantno kot gen za recesivno lastnost, tj. bo heterozigot.

V dobesedni sliki je videti takole:

Če upoštevamo barvo semen graha, bodo starševska rumena semena homozigota, medtem ko bodo rumena semena, ki izhajajo iz križanja, heterozigota, tj. bodo imeli različne genotipe (Aa).

Pri ljudeh je primer monohibridnega križanja večina porok med heterozigotnimi nosilci recesivnih patoloških alelov, odgovornih za različne oblike presnovnih motenj (galaktozemija, fenilketonurija itd.)

Vse zgoraj opisano se nanaša na dedovanje alternativnih manifestacij ene lastnosti.

Dihibridno križanje.

Zakon neodvisnega dedovanja lastnosti: z di- in polihibridomPri križanjih hibridov se vsak par lastnosti deduje neodvisno drug od drugega, deli se v razmerju 3:1 in se lahko neodvisno kombinira z drugimi lastnostmi.

V enem od poskusov je G. Mendel križal rastline z okroglo rumenimi (dominantnimi) semeni z rastlinami, katerih semena so bila zelena in nagubana (recesivna).

Geni, odgovorni za okroglo obliko semen in njihovo rumeno barvo (označimo jih s črkama K oziroma G), prevladujejo nad njihovimi aleli, ki določajo nagubano obliko (k) in zeleno barvo (g).

Razmerje štirih vrst semen v drugi generaciji F2 hibridov je bilo naslednje: 315 okroglo rumenih, 108 okroglo zelenih, 101 nagubano rumenih in 32 nagubanih zelenih. Ta rezultat se je dobro ujemal s pričakovano porazdelitvijo 9:3:3:1 na podlagi hipoteze o neodvisnem prenosu lastnosti, saj je razmerje 3:1 dobro opazno za vsako posamezno lastnost.

Podoben primer križanja dveh heterozigotov pri ljudeh je poroka dveh kratkovidnih posameznikov z normalno pigmentacijo, saj pri ljudeh gen za kratkovidnost (A) prevladuje nad normalnim m vid (a) in gen, ki določa normalno pigmentacijo (B), prevladuje nad albinizmom (c). V takem zakonu bosta oba starša imela genotip AaBv in tvorila štiri tipe gamet: AB, AB, aB, av. Razdelitev po fenotipu pri otrocih bo naslednja: 9 - kratkovidna, z normalno pigmentacijo; 3 - kratkovidni, albino; 3 - normalen vid, normalna pigmentacija; 1 - normalen vid, albino. Če pa upoštevamo vse potomce samo za en par lastnosti, potem se izkaže, da se vsaka lastnost razdeli v razmerju 3:1, tj. funkcije se obnašajo neodvisno.

Genotip in fenotip.

Genotip je celota geni ki označuje ta organizem.

Fenotip – totalnost znaki , ki se kaže kot rezultat dejanja geni v določenih pogoji okolju. Ta izraz se lahko uporablja tudi v zvezi zena izmed alternativ.

Interakcija alelnih in nealelnih genov:

popolna in nepopolna prevlada,

kodiranje, epistaza,

komplementarnost,

polimerizem, pleiotropija.

Interakcija alelnih genov

Takšna oblika interakcije alelnih genov, kot sta dominantnost in recesivnost, je primer alelne interakcije.

Toda kmalu po drugem odkritju Mendelovih zakonov so bila odkrita dejstva, ki kažejo na obstoj drugih oblik medgenskih odnosov v genotipskem sistemu.

Tako se je izkazalo, da je prevlada enih lastnosti nad drugimi sicer razširjen, a ne univerzalen pojav.

V nekaterih primerih obstajanepopolna prevlada: za hibrid F1 je značilna vmesna lastnost med starševskimi. Tak primer je pojav rožnatih cvetov snapdragon, ko se križajo rdeči in beli cvetovi. V tem primeru so barvne razlike posledica para alelnih genov, v katerih ni dominance.

Mnogi, morda vsi geni v različnih organizmih obstajajo v več kot dveh alelnih oblikah, čeprav en diploidni organizem ne more nositi več kot dveh alelov. Ta pojavvečkratni alelizem.

T. Morgan in njegovi sodelavci so prvič odkrili več alel v belem lokusu pri Drosophili. Posebnost alelnih odnosov je, da lahko alele razporedimo v vrsto po padajoči stopnji dominance.

Torej bo gen za rdeče oči - divji (najpogostejši v naravi) tip - prevladoval nad vsemi drugimi aleli. Skupaj jih je okoli 15. Vsak naslednji član serije alelov bo dominiral nad vsemi drugimi člani razen predhodnim. Obstojveč alelovsamo po sebi kaže na relativno naravo prevlade, pa tudi na dejstvo, da se manifestira v specifičnih okoljskih razmerah.

Obstajajo primeri, ko razmerje dominance in recesivnosti ni in se v fenotipu pojavita oba alela. Tukaj govorimo osodominanca.

Na primer, če ima eden od staršev krvno skupino A, drugi pa B, potem v krvi njihovih otrok obstajajo antigeni, značilni za skupino A in skupino B. Takšni geni se imenujejo kodominantni geni. Predstavljata jih dva ali več alelov.

Interakcija nealelnih genov:komplementarnost, epistaza in polimerizem.

Primer komplementarne interakcije genov pri ljudeh je tvorba specifičnega proteina interferona v imunokompetentnih celicah telesa, povezana z interakcijo dveh nealelnih genov, ki se nahajata na različnih kromosomih.

epistaza - supresija enega gena z drugim, nealelnim genom.

Supresorski gen - supresor, deluje na potlačen gen po principu, ki je blizu dominance - recesivnosti. Razlika je v tem, da niso alelni, tj. zasedajo različne lokuse na homolognih in nehomolognih kromosomih X.

Primer človeške epistaze je tako imenovani "bombajski fenotip". Znano je, da je dedovanje krvnih skupin ABO pri ljudeh pod nadzorom enega gena (I), v katerem se razlikujejo 3 aleli - 1 a, jaz b, jaz o . Za implementacijo informacij vsakega alela je potrebna prisotnost dominantnega alela H drugega genskega lokusa.

Če je posameznik homozigoten za H-sistem (tj. hh), potem je alel I b Sistem ABO ne more pokazati svojega učinka. Oseba z genetsko konstitucijo BB in BO mora imeti III krvno skupino. Če je tudi homozigoten hh, potem se v aglutinacijski reakciji v njem ne bo pojavil alel B in oseba bo prepoznana kot prva krvna skupina.

Polimerizem.

O polimerizmu govorijo v primeru prisotnosti več genov, ki enako vplivajo na eno lastnost.

Njihovo delovanje je pogosto kumulativno.

Manifestacija. takšno delovanje bo odvisno od števila dominantnih alelov.

Torej bo z aditivnim delovanjem fenotip bolj izrazit z genotipom AABB kot z AaBv. Na primer, pigmentacija človeške kože se razlikuje od bele do črne. Iz porok med temnopoltimi in belci se rodijo otroci z vmesno barvo kože, tako imenovani mulatjeri. V primeru porok med mulati imajo lahko potomci katero koli barvo kože - od črne do bele. Predpostavlja se, da je razlika v pigmentaciji kože med belci in črnci posledica delovanja treh ali štirih nealelnih genov, od katerih vsak kvantitativno vpliva na barvo kože na približno enak način.

Pleiotropno delovanje genovneodvisno ali avtonomno delovanje gena v različnih organih in tkivih, z drugimi besedami, vpliv enega gena na nastanek več lastnosti.

Primarna pleiotropijazaradi biokemičnih mehanizmov delovanja mutantnega proteina ali encima – primarni produkti mutantnih alelov. Naj navedemo primere za ponazoritev te točke.

Mutirani aleli različnih genov, ki nadzorujejo sintezo kolagena in fibrilina, vodijo do kršitve lastnosti vezivnega tkiva.

Ker je vezivno tkivo osnova vseh organov in tkiv, je večkratni vpliv teh mutacij na klinično sliko (fenotip) pri takih dednih boleznih vezivnega tkiva, kot sta na primer Ehlers-Danlosov sindrom in Marfanov sindrom, ki se kaže zlasti , z značilnimi spremembami v skeletnem sistemu, je razumljivo. , prolaps mitralne srčne zaklopke, razširitev aortnega loka, subluksacija leče (zaradi šibkosti zinnovega ligamenta).

Drug primer je večkratna poškodba telesa pri nevrofibromatozi, ko je posledica primarnega pleiotropnega delovanja mutantnega gena poškodba živčnega in skeletnega sistema, kože in organa vida ter drugi simptomi.

Drug primer primarnega pleiotropnega učinka gena lahko štejemo za značilne simptome takega dednega sindroma, kot je Barde-Biedlov sindrom, ki se kaže v kombinaciji debelosti, šestprstnih rok in / ali nog, nerazvitosti spolnih organov , duševna zaostalost in značilna lezija organa vida pri bolnih posameznikih.

Sekundarna pleiotropija -poškodbe telesa so lahko posledica zapletov primarnih patoloških procesov, med katerimi je mogoče izslediti razmerje.

Na primer, pri eni od monogenih, avtosomno recesivno dednih bolezni - cistični fibrozi - pride do napake v sintezi transmembranskega proteina, ki zagotavlja transport ionov v celicah.eksokrine žleze.

Kršitev transporta ionov Na in Cl povzroči nastanek goste sluzi v bronhih, eksokrinem delu trebušne slinavke in / ali drugih eksokrinih žlezah (spolnih in znojnih), kar povzroči sekundarne vnetne procese, zamašitev izločevalnih kanalov, moteno prebavo. hrane in razvoj sekundarnih vnetnih procesov .

Prodornost in ekspresivnost človeških genov.

Prodornost je verjetnost izražanja gena v njegovih zloglasnih nosilcih. Če opazimo fenotipsko izraženost pri vseh nosilcih, govorimo o popolni, 100% penetraciji. Vendar se pri mnogih boleznih to ne zgodi in opazimo nepopolno penetracijo. V teh primerih govorijo o predispoziciji (sladkorna bolezen, shizofrenija, bolezni srca in ožilja itd.); tudi nosilec ustreznega gena je lahko zdrav. Sodobne diagnostične metode v mnogih primerih omogočajo odkrivanje nosilcev okvarjenih genov.

Koncept izraznosti odraža stopnjo izraženosti lastnosti.

Ekspresivnost gena označuje različno težo bolezni pri istem genotipu Ekspresivnost gena označuje različno težo bolezni pri istem genotipu.

Tako, na primer, pri enem od avtosomno prevladujočih sindromov - sindromu Holt-Oram (sindrom "roka-srce") - se lahko značilna lezija skeletnega sistema razlikuje od rahlo nerazvitega polmera do njegove odsotnosti s tvorbo radialne paličaste roke.

Primer različne izraženosti bolezni so tudi razlike v resnosti tako pogoste dedne avtosomno dominantne bolezni, kot je nevrofibromatoza. Zelo pogosto, tudi v isti družini, obstajajo bolniki z blagim potekom (prisotnost starostnih peg, majhno število nevrofibromov, "pege" v kožnih gubah) in hudim potekom bolezni (s tumorji osrednji živčni sistem, malignost nevrofibromov in drugi hudi simptomi).

Praktična lekcija

Reševanje problemov simulacije monohibridnega, dihibridnega, polihibridnega križanja

Te koncepte je leta 1926 prvič uvedel N.V. Timofeev Ressovsky in O. Vogt za opis različnih manifestacij lastnosti in genov, ki jih nadzorujejo. izraznost obstaja določena stopnja izražanja (variacije) iste lastnosti pri različnih posameznikih, ki imajo gen, ki nadzira to lastnost. Obstaja nizka in visoka ekspresivnost. Upoštevajte na primer različno resnost rinitisa (izcedek iz nosu) pri treh različnih bolnikih (A, B in C) z isto diagnozo ORI. Pri bolniku A je rinitis blag (»smrkanje«), kar omogoča, da čez dan ne nosimo enega robčka; pri bolniku B je rinitis zmerno izražen (dnevno 2-3 robčki); Bolnik C ima visoko stopnjo rinitisa (5-6 robčkov). Ko govorimo o resnosti ne posameznega simptoma, temveč bolezni kot celote, zdravniki pogosto ocenjujejo bolnikovo stanje kot zadovoljivo ali zmerno resno ali kot hudo,

tiste. v tem primeru je koncept ekspresivnosti podoben konceptu "resnosti poteka bolezni".

Primer bolezni z nepopolno penetracijo je isti rinitis z 0RVI. Torej lahko domnevamo, da bolnik A nima rinitisa (so pa drugi znaki bolezni), bolnika B in C pa imata rinitis. Zato je v tem primeru penetracija rinitisa 66,6%.

Genekopiranje in vzroki zanj
Genokopije (lat. genokopija) so podobni fenotipi, ki nastanejo pod vplivom različnih nealelnih genov.
Številne znake, podobne zunanji manifestaciji, vključno z dednimi boleznimi, lahko povzročijo različni nealelni geni. Ta pojav se imenuje genokopija. Biološka narava genokopije je v tem, da se sinteza istih snovi v celici v nekaterih primerih doseže na različne načine.

Fenokopije - modifikacijske spremembe - prav tako igrajo pomembno vlogo v človeški dedni patologiji. Nastanejo zaradi dejstva, da se lahko v procesu razvoja pod vplivom zunanjih dejavnikov spremeni lastnost, ki je odvisna od določenega genotipa; hkrati se kopirajo lastnosti, značilne za drug genotip.

teriziruyutsya okvare različnih encimov, vendar se kažejo z enakimi (ali podobnimi) simptomi gargojski dismorfizem ali fenotip zvonarja Quasimoda - glavnega junaka romana "Notre Dame Cathedral" klasika francoske literature Victorja Hugoja. Podoben fenotip pogosto opažamo pri mukolipidozah (motnje metabolizma lipidov).

Drug primer polilokusa je fenilketonurija. Sedaj so identificirali ne samo njegov klasični tip zaradi pomanjkanja fenilalanin-4-hidroksilaze (12q24.2), temveč tudi tri atipične oblike: eno povzroča pomanjkanje dihidropteridin reduktaze (4p15.1), dve pa več jih povzroči pomanjkanje encimov piruvoiltetrahidropterin sintetaze in tetrahidrobiopterina (ki ustrezajo genom, ki še niso identificirani).

Vzroki druge skupine združuje intralokusno heterogenost. Vzrok je bodisi večkratni alelizem (glej 2. poglavje) bodisi prisotnost genetske spojine, ali dvojni heterozigoti, ki imajo dva enaka patološka alela v enakih lokusih homolognih kromosomov. Primer slednjega je heterozigotna beta talasemija (11p15.5), ki je posledica izbrisov dveh genov, ki kodirata beta verige globinov, kar vodi do povišanega hemoglobina HbA 2 in povišanega (ali normalnega) hemoglobina HbF.

Vzroki tretje skupine združuje heterogenost zaradi mutacij na različnih točkah v istem genu. Primer je cistična fibroza (7q31-q32), ki se razvije zaradi prisotnosti skoraj 1000 točkovnih mutacij v genu, odgovornem za bolezen. S skupno dolžino gena za cistično fibrozo (250 tisoč bp) naj bi v njem odkrili do 5000 tovrstnih mutacij. Ta gen kodira protein, ki je odgovoren za transmembranski transport kloridnih ionov, kar vodi do povečanja viskoznosti izločanja eksokrinih žlez (znojnih, slinavskih, sublingvalnih itd.) In blokade njihovih kanalov.

Drug primer je klasična fenilketonurija, ki jo povzroča prisotnost 50-točkovnih mutacij v genu, ki kodira fenilalanin-4-hidroksilazo (12q24.2); skupno naj bi pri tej bolezni odkrili več kot 500 točkovnih mutacij gena. Večina jih izhaja iz polimorfizma dolžine restrikcijskih fragmentov (RFLP) ali polimorfizma tandemskega ponavljajočega se števila (VNTP). Ugotovljeno: glavna mutacija gena za fenilketonurijo v slovanskih populacijah je R408 W/

Učinek pleiotropije

Omenjena dvoumnost v naravi odnosov med geni in lastnostmi se izraža tudi v pleiotropni učinek ali pleiotropno delovanje, ko en gen povzroči nastanek številnih lastnosti.

Razlikovati med primarno in sekundarno pleiotropijo. Primarna pleiotropija zaradi biokemičnih mehanizmov delovanja mutiranega encimskega proteina (na primer pomanjkanje fenilalanin-4-hidroksilaze pri fenilketonuriji).

Sekundarna pleiotropija zaradi zapletov patološkega procesa, ki se je razvil kot posledica primarne pleiotropije. Na primer, zaradi povečane hematopoeze in hemosideroze parenhimskih organov se pri bolniku s talasemijo razvijejo zadebelitve lobanjskih kosti in hepatolienalni sindrom.

Ekspresivnost: ni enaka manifestacija lastnosti pri posameznikih, ki to lastnost kažejo; stopnja fenotipske manifestacije mutacije. Primer je manifestacija mutacije Lobe, ki spremeni oči pri Drosophili. Mutacija je prevladujoča, če pa primerjamo heterozigotne posameznike, potem je kljub istemu genotipu njena manifestacija zelo različna - od popolne odsotnosti oči do skoraj divjih velikih oči. Vmes so posamezniki z vsemi možnimi očesnimi variacijami. To je primer spremenljive ekspresivnosti. V najpreprostejšem primeru lahko govorimo o močni in šibki manifestaciji lastnosti, če je alel, ki kodira to lastnost, prodoren. Penetracija je kvalitativna značilnost, ki upošteva samo manifestacijo ali neizraženost lastnosti. Ekspresivnost upošteva kvantitativno stran manifestacije lastnosti, če se je manifestirala.

Izraženost odraža naravo in resnost simptomov ter starost nastopa bolezni. Jasen primer takšne variabilnosti je MEN tipa I.

Bolniki iz iste družine z isto mutacijo imajo lahko hiperplazijo ali neoplazijo enega ali vseh endokrinih tkiv, vključno s trebušno slinavko, obščitničnimi žlezami, hipofizo in maščobnim tkivom. Posledično je klinična slika bolezni zelo raznolika: pri bolnikih iz iste družine lahko najdemo peptično ulkusno bolezen, hipoglikemijo, urolitiazo ali tumorje hipofize.

Včasih so pri dominantnih boleznih, za katere je značilna tvorba tumorjev, razlike v ekspresiji posledica dodatnih mutacij tumor supresorskih genov.

Bolezni, kot sta Huntingtonova bolezen in policistična ledvična bolezen, se pojavijo v različnih starostih, pogosto le pri odraslih, kljub dejstvu, da je mutirani gen prisoten pri bolnikih od rojstva. Ni popolnoma jasno, ali je treba variabilnost v starosti nastopa bolezni obravnavati kot rezultat spremenljive izraženosti. Po eni strani je za dokaz nepopolne penetracije potreben popoln pregled družinskih članov in opazovanje skozi vse življenje. Po drugi strani pa lahko odsotnost izražanja štejemo za minimalno izražanje gena.

Spremenljiva ekspresivnost, do popolne odsotnosti izražanja genov, je lahko posledica:

Vpliv genov, ki se nahajajo v istem ali v drugih lokusih;

Vpliv zunanjih in naključnih dejavnikov.