Резултати од промени во функционалните гени. Структурните промени во гените кои се наследени се промени во множеството гени

Во срцето на речиси сè генетско истражувањележи концептот варијации . Овој концепт ги вклучува сите типови промени во секвенцата на ДНК ( мутации ), забележано на хромозомско или генско ниво. Од една страна, варијациите на геномот ја објаснуваат меѓуиндивидуалната разновидност, од друга страна, мутациите можат да доведат до патогени промени во функционирањето на телото, со што се причина за наследна болест. Исто така, треба да воведете неколку термини што се користат за опишување на процесот на мутациона промена во ДНК: локус - специфичен регион на хромозом кој содржи специфични ДНК секвенци или гени, алел - две или повеќе алтернативни форми на ген лоцирани на истиот локус на пар хомологни хромозоми. Ако разликата во секвенцата на ДНК на два алели од ист локус е забележана со фреквенција од повеќе од 1% кај општата популација, тогаш овој тип на варијација е назначен полиморфизам . Промената во ДНК секвенцата која има помала фреквенција обично се нарекува мутација . Постојат два главни типа на мутации поврзани со наследна патологија: хромозомски (промена на бројот и/или структурата на хромозомите во клетката) и генетски (промена на секвенцата на ДНК во специфичен ген). Врз основа на оваа класификација, можно е да се идентификуваат областите на генетско истражување за прекршување на секвенцата на ДНК што доведува до наследни болести, кои се проучуваат медицинска генетика , имено, потрагата по промени во секвенците на нуклеинските киселини и протеините на молекуларно ниво (молекуларна генетика ) и проучување на промените во бројот, структурата и организацијата на хромозомите ( медицинска цитогенетика ).

Молекуларното генетско истражување се заснова на современи идеи за карактеристиките на молекулата на ДНК и биохемиските процеси на транскрипција и транслација. Нивната главна цел е да ги идентификуваат генските мутации што доведуваат до карактеристични фенотипски манифестации. Генските мутации се промени во локацијата, загубата и добивката на ДНК во однос на нејзината линеарна низа што се наоѓа нормално. Најчестите типови на генски мутации се замени, загуби и/или вметнувања на еден нуклеотид. Последните се означени со кратенката СНП (единечни нуклеотидни полиморфсими) и се меѓу најчестите во човечкиот геном. Во просек, SNP кои доведуваат до варијации помеѓу алели кај една индивидуа се појавуваат на секои 1500 базни парови. Сепак, повеќето од нив се лоцирани во некодирачки секвенци и генерално немаат фенотипски последици. Ако се случи промена во секвенцата на ДНК во генот кој кодира протеин, тогаш е голема веројатноста да биде поврзана со нарушувања на телото. Постои следнава класификација на генски мутации:

Несмислени мутации- замена на еден нуклеотид со друг или несинонимни промени во секвенцата на ДНК . Теоретски, може да се разликуваат два типа на такви мутации: конзервативна И неконзервативна . Конзервативните погрешни мутации доведуваат до замена на еден кодон со еквивалентен (кодони кои го кодираат истиот остаток на амино киселина) или со кодон од различен остаток на аминокиселини што не ги менува физичко-хемиските својства на протеинот кодиран од соодветниот ген. Неконзервативните погрешни мутации, како по правило, ги менуваат биохемиските својства на протеинот и, според тоа, доведуваат до нарушување на неговата функционална активност.

Глупост мутација- промени во кодираната секвенца на ДНК, што доведува до формирање на стоп-кодон, како резултат на што се синтетизира протеин во кој недостасува некој дел од неговата низа.

Мутација на поместување на рамката- какви било промени во ДНК секвенцата на генот (главно загуби или вметнувања на нуклеотиди) што доведуваат до промена во читањето на низата за време на транскрипцијата. Резултатот од ова е синтеза на сосема нов протеин или формирање на гласник РНК, која не носи никакви информации за аминокиселинската секвенца.

Непатогена секвенца на ДНК се менува- Варијации на секвенцата на ДНК, вклучително и конзервативни мутации на миссенс или т.н синонимни мутации , кои не ги менуваат кодираните информации во ДНК на генот или не влијаат на функционалната активност на протеинските макромолекули.

Мутации се јавуваат и во секвенци на ДНК што не кодираат (интрони). Овој тип на варијација обично нема фенотипски последици. Меѓутоа, со промена на рамката за читање или формирање на алтернативни форми на протеински макромолекули ( алтернативно спојување ), овие варијации може да доведат до нарушување на функционалната активност на протеинските макромолекули и, како последица на тоа, до фенотипски последици. Во овој контекст, идентификацијата на патогени мутации изгледа тешко, бидејќи концептот на „норма“ во медицинските генетски истражувања е прилично релативен, поради фактот што на молекуларно ниво човечкиот геном е во голема мера нестабилен. Со други зборови, само повторливи мутации (најчестите повторливи мутации пронајдени кај лица со позната наследна болест) може да се сметаат за патогени. Во случаите кога е откриена нова мутација, има потреба од молекуларни генетски студии на блиски роднини на пациентот за да се утврди дали тоа е причината за болеста.

Хромозомски мутации (абнормалности)се поврзани или со различни структурни преуредувања на хромозомите, или со промена на нивниот број (n). Нумерички промени во множеството хромозоми ( кариотип ) може да биде од два вида: полиплоидија - множење на целосниот хромозомски сет (3n, 4n, итн.), или геномот, повеќекратно од хаплоидниот број на хромозоми (во литературата понекогаш се нарекува геномски мутации ); анеуплоидија - зголемување или намалување на бројот на хромозоми во множеството, а не повеќекратно од хаплоидниот. Овие квантитативни промени во кариотипот обично се предизвикани од нарушувања на мејозата или митозата. Нумеричките хромозомски абнормалности во форма на анеуплоидија се поделени на моносомија (губење на хромозом или дел од него - делумна моносомија) и трисомија или полисомија (стекнување на еден/неколку хромозоми или дел од нив - делумна трисомија). Овие кариотипни промени се поврзани со комплекс на вродени малформации и, по правило, со болести придружени ментална ретардацијаили тешки ментални нарушувања. Во моментов, опишани се случаи на промени во хромозомскиот сет кои вклучуваат полови хромозоми и некои автозоми кај шизофренија и аутизам. На пример, до 5-15% од децата со аутистични нарушувања имаат хромозомски абнормалности. Ова ни овозможува да го земеме предвид хромозомскиот дисбаланс во телото како еден од можни причининекои случаи на ментална болест.

Структурните промени можат да влијаат на целиот хромозом, а може да бидат придружени и со промена на количината на генетскиот материјал во јадрото или неговото движење. Балансирани хромозомски абнормалности се преуредувања поради кои кариотиповите настануваат со непроменет сет на гени, но нивната локација во хромозомите или помеѓу хромозомите се разликува од нормалната. Во повеќето случаи, носителите на избалансирани хромозомски абнормалности се фенотипски нормални, но постои висок ризик за нивното потомство да има неурамнотежен кариотип, но во некои случаи, носителите на избалансиран кариотип може да имаат и различни вродени дефекти и/или микроаномалии. како нарушувања на невропсихолошкиот развој. Ако структурните хромозомски мутации резултираат со губење или добивка на генетски материјал, тогаш тие се неурамнотежени хромозомски абнормалности .

Цитогенетски, структурните преуредувања се класифицираат според принципот на линеарна секвенца на распоред на гените: бришења (губење на хромозомски делови), дупликати (удвојување на хромозомските региони), инверзии (инверзија за 180° во однос на нормалната низа на хромозомските региони), вметнувања (инсерции на хромозомски региони) и транслокации (промена во распоредот на хромозомските региони) на хромозомите.

Од големо значење е проучувањето на хромозомските мутации под влијание на фактори надворешната средина. Се покажа дека човечките хромозоми се многу чувствителни на ефектите од зрачењето и хемикалиите, кои вообичаено се нарекуваат мутагени фактори ( мутагени ). При анализа на влијанието на овие фактори, неопходно е да се направи разлика помеѓу нарушувања во соматските и герминативните клетки. Првите директно влијаат на животната активност на организмот што се проучува, додека вторите се појавуваат во следните генерации. Хромозомските мутации во герминативните клетки доведуваат до формирање на аберантни гамети, што може да резултира со смрт на зиготи, ембриони во раните фази на интраутериниот развој и раѓање на деца со специфични или неспецифични хромозомски абнормалности, кои се манифестираат во форма на одредена клиничка слика или одреден фенотип. Мутациите на хромозомите во соматските клетки доведуваат до формирање на неспецифични хромозомски абнормалности во форма на хромозомски или хроматидни празнини, прекини и размени во кариотипот, што не доведува до специфичен фенотип карактеристичен за одредена болест. Ваквите мутации не се наследни. Треба да се напомене дека кога се проучува овој вид влијание на мутагени фактори, се чини дека е можно квалитативно и квантитативно да се оцени ефектот јонизирачко зрачење, хемикалии, вируси, но добиените податоци не можат да се пренесат во герминативните клетки, чиј резултат се хромозомски заболувања кај децата.

Хромозомските абнормалности може да се манифестираат во таканаречените мозаични форми, кои се предизвикани од неправилна клеточна делба во различни фази на ембрионалниот и постнаталниот развој. Ова овозможува да се поделат хромозомските абнормалности на мозаик И редовни (абнормален кариотип е забележан во сите клетки на телото). Хромозомски мозаицизам претставува присуство на неколку популации на клетки со различни хромозомски множества една од друга. Како по правило, кај мозаичните форми на хромозомски абнормалности, постои отсуство на индивидуални клинички знаци на одреден хромозомски синдром и поблаг тек на болеста, но некои симптоми се скоро секогаш присутни. Мозаичните структурни хромозомски аномалии се забележуваат доста ретко, затоа, кога зборуваме за мозаични хромозомски аномалии, главно мислиме на нумерички аномалии, чии мозаични форми имаат прилично висока популациона фреквенција. Исто така, треба да се забележи феноменот ткивен специфичен хромозомски мозаицизам - клетките со абнормален хромозомски сет се присутни само во одредено ткиво на телото.

Мутациите (од латинскиот mutatio - до промена) се наследни структурни промени во гените.

Големите мутации (геномски преуредувања) се придружени со губење или промени во релативно големи делови од геномот; таквите мутации обично се неповратни.

Малите (точкести) мутации се поврзани со губење или додавање на поединечни нуклеотиди на ДНК. Во овој случај, само мал број карактеристики се менуваат. Ваквите изменети бактерии можат целосно да се вратат во првобитната состојба (врати).

Бактериите со изменети карактеристики се нарекуваат мутанти. Факторите кои предизвикуваат формирање на мутанти се нарекуваат мутагени.

Бактериските мутации се поделени на спонтани и индуцирани. Спонтаните (спонтани) мутации се случуваат под влијание на неконтролирани фактори, односно без интервенција на експериментатор. Индуцираните (насочени) мутации се појавуваат како резултат на третман на микроорганизми со специјални мутагени (хемикалии, зрачење, температура и

Како резултат на бактериски мутации, може да се забележи следново: а) промени во морфолошките својства б) промени во културните својства в) појава на отпорност на лекови кај микроорганизмите г) губење на способноста за синтеза на амино киселини, искористување јаглехидрати и други хранливи материи д) слабеење на патогените својства и сл.

Трансформација. Клетките кои се способни да прифатат ДНК на друга клетка за време на процесот на трансформација се нарекуваат компетентни.

Трансдукција е пренос на генетски информации (ДНК) од бактерија донор до бактерија примател со учество на бактериофаг. Умерените фаги главно имаат трансдукциски својства. Кога се размножуваат во бактериска клетка, фагите инкорпорираат дел од бактериската ДНК во нивната ДНК и ја пренесуваат до примачот.

Постојат три типа на трансдукција: општа, специфична и неуспешна.

1 . Општа трансдукција е пренос на различни гени локализирани на различни делови од бактерискиот хромозом.

Во исто време, донаторските бактерии можат да пренесат различни карактеристики и својства на примачот - способност за формирање на нови ензими, отпорност на лекови итн.

2. Специфична трансдукција е пренос преку фаг на само некои специфични гени локализирани во посебни региони на бактерискиот хромозом. Во овој случај, се пренесуваат само одредени карактеристики и својства.

3. Абортивна трансдукција - пренос преку фаг на еден фрагмент од донорскиот хромозом. Обично овој фрагмент не е вклучен во хромозомот на клетката примач, туку циркулира во цитоплазмата. Кога клетката примател се дели, овој фрагмент се пренесува само на една од двете ќерки-ќерки, а втората клетка го прима непроменетиот примател хромозом.

Со помош на трансдукциски фаги, цела низа својства може да се пренесат од една клетка во друга, како што е способноста да се формира токсин, спори, флагели, да се произведуваат дополнителни ензими, отпорност на лекови итн.

Конјугација е пренос на генетски материјал од една бактерија во друга преку директен контакт со клетките. Клетките кои го пренесуваат генетскиот материјал се нарекуваат донатори, а клетките кои го примаат се нарекуваат приматели. Овој процес по својата природа е еднонасочен - од клетката донор до клетката примател.

Бактериите донори се означени како F+ (машки тип), а бактериите приматели се назначени F- (женски тип). Кога ќе се приближат F + и F - клетките, меѓу нив се појавува цитоплазматски мост. Формирањето на мостот е контролирано со фактор F (Плодност). Овој фактор содржи гени одговорни за формирање на полови пили. Функцијата на донаторот може да ја вршат само оние клетки кои содржат фактор Ф. На клетките на примачот им недостасува овој фактор. За време на вкрстувањето, факторот F се пренесува од донаторската клетка до примателот. Откако го прими факторот F, самата женска клетка станува донатор (F +).

Процесот на конјугација може да се прекине механички, на пример со тресење. Во овој случај, примачот добива нецелосни информации содржани во ДНК.

Конјугација, како и другите видови на рекомбинација, може да се случи не само помеѓу бактерии од ист вид, туку и помеѓу бактерии различни типови. Во овие случаи, рекомбинацијата се нарекува меѓуспецифична.

Плазмидите се релативно мали екстрахромозомски ДНК молекули на бактериска клетка. Тие се наоѓаат во цитоплазмата и имаат структура на прстен. Плазмидите содржат неколку гени кои функционираат независно од гените содржани во хромозомската ДНК.

Профагите кои предизвикуваат голем број промени во лизогената клетка кои се наследени, на пример, способноста да се формира токсин (види трансдукција).

F-фактор, кој е во автономна состојба и учествува во процесот на конјугација (види конјугација).

R-фактор, кој дава отпорност на клетката на лекови (Р-факторот прво беше изолиран од ешерихија коли, потоа од шигела). Истражувањата покажаа дека факторот R може да се отстрани од клетката, што е генерално типично за плазмидите.

К-фактор има интраспецифична, меѓуспецифична, па дури и меѓугенеричка преносливост, што може да предизвика формирање на атипични соеви кои тешко се дијагностицираат.

Бактериоциногените фактори (кол фактори), кои за прв пат биле откриени во културата на Escherichia coli (E. coli), затоа се нарекуваат колицини. Подоцна тие беа идентификувани кај други бактерии: Vibrio cholerae - Vibriocinae, staphylococci - Staphylocinae итн.

Факторот Co l е мал автономен плазмид кој ја одредува синтезата на протеински супстанции кои можат да предизвикаат смрт на бактерии од нивниот сопствен вид или тесно поврзани. Бактериоцините се адсорбираат на површината на чувствителните клетки и предизвикуваат метаболички нарушувања, што доведува до смрт на клетките.

Под природни услови, само неколку клетки во популацијата (1 од 1000) спонтано произведуваат колицин. Меѓутоа, со одредени влијанија врз културата (третман на бактерии со УВ зраци), се зголемува бројот на клетки кои произведуваат колицин.

ПРАКТИЧНО ЗНАЧЕЊЕ НА ВАРИЈАБИЛНОСТ НА микроорганизмите

Пастер вештачки добил неповратни промени во предизвикувачкиот агенс на беснило и антракс и подготвил вакцини кои штитат од овие болести. Последователните истражувања во областа на генетиката и варијабилноста на микроорганизмите овозможија да се добијат голем број бактериски и вирусни соеви кои се користат за производство на вакцини.

Резултатите од студиите за генетиката на микроорганизмите беа успешно искористени за да се разјаснат моделите на наследноста на повисоките организми.

Од големо научно и практично значење има и нова гранка на генетиката - генетски инженеринг.

Методи генетскиот инженерингви дозволуваат да ја промените структурата на гените и да вклучите гени на други организми одговорни за синтеза на важни и неопходни супстанции во бактерискиот хромозом. Како резултат на тоа, микроорганизмите стануваат производители на супстанции, чие производство со хемиски средства е многу тешка, а понекогаш дури и невозможна задача. Овој метод моментално се користи за производство на лекови како што се инсулин, интерферон итн. Со помош на мутагени фактори и селекција, добиени се мутанти кои произведуваат антибиотици кои се 100-1000 пати поактивни од оригиналните.

9. Генетика на имунитетот

Генетско определување на имунолошкиот одговор на вишите животни

Механизам на синтеза на моноспецифични антитела и имунолошка меморија

Наследност на нивото на имунолошкиот одговор на телото и можност за избор на животни за отпорност на инфекции.

Имунитетот е имунитет на телото на инфективни агенси и генетски туѓи супстанции од антигенска природа. Главната функција на имунитетот е имунолошки надзор на внатрешната постојаност (хомеостаза) на телото.

Последица на оваа функција е препознавање, а потоа блокирање, неутрализација или уништување на генетски туѓи супстанции (вируси, бактерии, канцерогени клетки итн.). Имунолошкиот систем на телото, севкупноста на сите лимфоидни клетки (специфичен заштитен фактор), е одговорен за зачувување на генетски детерминираната биолошка индивидуалност. Неспецифични заштитни фактори вклучуваат кожата и мукозните мембрани. Имунолошкиот одговор, или имунолошката реактивност, е форма на реакции на телото на туѓи супстанции (антигени). Главната функција на антителата е нивната способност брзо да реагираат со антиген во форма на реакции на глутинација, таложење, лиза и неутрализација.

10. Крвни групи и биохемиски полиморфизам.

Концепт на крвни групи

Наследност на крвните групи

Практична примена на крвни групи во сточарството

Полиморфни протеински системи и нивната врска со продуктивноста на животните

Методи за одредување на крвни групи и полиморфни протеински системи.

Крвните групи беа откриени во 1900 година (кај луѓето) и објаснети во 1924 година. А во 1936 година беше употребен терминот имуногенетика. Во рамките на еден вид, индивидуите се разликуваат по голем број хемиски, генетски детерминирани карактеристики кои можат да се детектираат имуногенетски во форма на антигени (генетски туѓи супстанции кои, кога се внесуваат во телото, предизвикуваат имуногенетски реакции). Антителата се имуноглобулини (протеини) формирани во телото под влијание на антигени; разликите во крвната група се одредуваат со антигени лоцирани на површината на црвените крвни зрнца. Антигенските фактори понекогаш се нарекуваат крвни фактори, а збирот на сите крвни групи на една индивидуа се нарекува крвна група. По раѓањето, крвната група на животните не се менува. Генетските системи на крвни групи и антигени се означени со големи и мали букви - A, B, C итн. Има многу антигени, па затоа се напишани со симболите A, B, C и со ознаки A1, A2 итн.

Дома | За нас | Повратни информации

ГЕНОТИПСКА (НАСЛЕДНА) ВАРИЈАЦИЈА

Генотипските варијации може да резултираат од мутации и генетски рекомбинации.

Мутациите (од латинскиот mutatio - до промена) се наследни структурни промени во гените.

Малите (точкести) мутации се поврзани со губење или додавање на поединечни ДНК бази. Во овој случај, само мал број карактеристики се менуваат. Ваквите изменети бактерии можат целосно да се вратат во првобитната состојба (врати).

Бактериските мутации се поделени на спонтани и индуцирани. Спонтаните (спонтани) мутации се јавуваат под влијание на неконтролирани фактори, т.е. без интервенција на експериментатор. Индуцираните (насочени) мутации се појавуваат како резултат на третман на микроорганизми со специјални мутагени (хемикалии, зрачење, температура и сл.).

Како резултат на бактериски мутации, може да се појави следново:

а) промена на морфолошките својства

б) промена на културните својства

в) појава на отпорност на лекови кај микроорганизмите

г) губење на способноста да се синтетизираат аминокиселини, да се користат јаглени хидрати и други хранливи материи

д) слабеење на патогените својства и сл.

Ако мутацијата води до фактот дека мутагените клетки добиваат предности во однос на другите клетки од популацијата, тогаш се формира популација на мутантни клетки и сите стекнати својства се наследуваат. Ако мутацијата не и дава предност на клетката, тогаш мутантните клетки, по правило, умираат. Генетски рекомбинации. Трансформација. Клетките кои се способни да прифатат ДНК на друга клетка за време на процесот на трансформација се нарекуваат компетентни. Состојбата на компетентност често се совпаѓа со логаритамската фаза на раст.

Трансдукција е пренос на генетски информации од бактерија донор до бактерија примател со учество на бактериофаг. Умерените фаги главно имаат трансдукциски својства. Кога се размножуваат во бактериска клетка, фагите инкорпорираат дел од бактериската ДНК во нивната ДНК и ја пренесуваат до примачот. Постојат три типа на трансдукција: општа, специфична и неуспешна.

1. Општа трансдукција е пренос на различни гени локализирани на различни делови од бактерискиот хромозом. Во исто време, донаторските бактерии можат да пренесат различни карактеристики и својства на примачот - способност за формирање на нови ензими, отпорност на лекови итн.

2. Специфична трансдукција е пренос
фаг од само некои специфични гени локализирани на посебни делови од бактерискиот хромозом. Во овој случај, се пренесуваат само одредени карактеристики и својства.

3. Абортивна трансдукција - пренос со фаг на еден ензим од донорскиот хромозом. Обично овој фрагмент не е вклучен во хромозомот на клетката примач, туку циркулира во цитоплазмата. Кога клетката примател се дели, овој фрагмент се пренесува само на една од двете ќерки ќерки, а втората клетка го прима непроменетиот хромозом на примачот.

Бактериите донори се означени како F+ (машки тип), а бактериите приматели се назначени F- (женски тип). Кога ќе се приближат F+ и F-клетките, меѓу нив се појавува цитоплазматски мост. Формирањето на мостот е контролирано со фактор F (од англискиот fertility - fertility). Овој фактор содржи гени одговорни за формирање на полови ресички (секс-пили). Функцијата на донаторот може да ја вршат само оние клетки кои содржат фактор F. На клетките на примателите им недостасува овој фактор. За време на вкрстувањето, факторот F се пренесува од донаторската клетка до примателот. Откако го прими факторот F, самата женска клетка станува донатор (F+).

Трансферот на генетските информации со конјугација најдобро се проучува кај ентеробактериите.

Конјугација, како и другите видови на рекомбинација, може да се случи не само помеѓу бактерии од ист вид, туку и помеѓу бактерии од различни видови.Во овие случаи, рекомбинацијата се нарекува меѓуспецифична.

Генотипската варијабилност е наследна

Сл.54 Плазмиди (екстрахромозомски ДНК молекули)

Типична карактеристика на плазмидите е нивната способност да се репродуцираат независно (се реплицираат).

Тие исто така можат да се движат од една клетка во друга и да инкорпорираат нови гени од околината. Плазмидите вклучуваат:

Профаги. предизвикувајќи голем број промени во лизогената клетка кои се наследени, на пример способност да се формира токсин (види трансдукција). F-фактор, кој е во автономна состојба и учествува во процесот на конјугација (види конјугација).

R-факторот има интраспецифична, меѓуспецифична, па дури и меѓугенеричка преносливост, што може да предизвика формирање на атипични соеви кои тешко се дијагностицираат.

Бактериоциногените фактори (кол фактори), кои за прв пат биле откриени во културата на Escherichia coli (E. coli), затоа се нарекуваат колицини. Последователно, тие беа идентификувани во други бактерии: Vibrio cholerae - вибриоцини, стафилококи - стафилоцини итн.

Кол факторот е мал автономен плазмид кој ја одредува синтезата на протеински супстанции кои можат да предизвикаат смрт на бактерии од нивниот сопствен вид или тесно поврзани. Бактериоцините се адсорбираат на површината на чувствителните клетки и предизвикуваат метаболички нарушувања, што доведува до смрт на клетките.

Промени во функционалните гени

Во мутираните клетки, мутациите можат да бидат соматски (на пример, различни бои на очите кај едно лице) и генеративни (или гаметички). Генеративните мутации се пренесуваат на потомството, додека соматските мутации се манифестираат кај поединецот. Тие се наследуваат само преку вегетативно размножување.

Врз основа на исходот (значењето) за телото, мутациите се класифицираат како позитивни, неутрални и негативни. Позитивните мутации се појавуваат ретко. Тие ја зголемуваат виталноста на организмот и се важни за еволуцијата (на пример, мутации што доведуваат до појава на четирикоморно срце за време на еволуцијата на хордите). Неутралните мутации практично немаат ефект врз виталните процеси (на пример, мутациите што доведуваат до присуство на пеги). Негативните мутации се поделени на полу-смртоносни и смртоносни. Полусмртоносните мутации ја намалуваат одржливоста на организмот и го скратуваат неговиот животен век (на пример, мутации кои водат до Даунова болест). Смртоносните мутации предизвикуваат
смрт на телото пред раѓањето или во моментот на раѓање (на пример, мутации што доведуваат до отсуство на мозок).

Според промената на фенотипот, мутациите можат да бидат морфолошки (на пример, намалени очно јаболко, шест прсти на раката) и биохемиски (на пример, албинизам, хемофилија).

Врз основа на промените во генотипот, мутациите се разликуваат на геномски, хромозомски и генски мутации.

Геномските мутации се промени во бројот на хромозомите под влијание на факторите на околината. Хаплоидија е збир на хромозоми 1n. Во природата го има кај дронови (машки) пчели. Одржливоста на таквите организми е намалена, бидејќи во нив се појавуваат сите рецесивни гени.

Полиплоидијата е зголемување на хаплоидниот број на хромозоми (3n, 4n, 5n). Полиплоидијата се користи во одгледувањето на растенијата. Тоа доведува до зголемена продуктивност. За луѓето, хаплоидијата и полиплоидијата се смртоносни мутации.

Анеуплоидија е промена на бројот на хромозоми во поединечни парови (2n±1, 2n±2 и така натаму).

Трисомија. на пример, ако се додаде Х-хромозом на пар полови хромозоми во женско тело, се развива трисомија X синдром (47, XXX); ако се додаде на половите хромозоми на машко тело, Klinefelter синдром (47, XXY) се развива. Моносомија. отсуство на еден хромозом во пар – 45, X0 – Шерешевски-Тарнеров синдром. Нулисомија. отсуство на пар хомологни хромозоми (за луѓето - смртоносна мутација).

Хромозомските мутации (или хромозомски аберации) се промени во структурата на хромозомите (интерхромозомски или интрахромозомски). Преуредувањата во еден хромозом се нарекуваат инверзии, недостатоци (недостатоци и бришења) и дупликации. Меѓухромозомските преуредувања се нарекуваат транслокации.

Примери: бришење - синдром на плачење на мачката кај луѓето; удвојување - појава на очи во форма на лента кај Drosophila; инверзија - промена на редот на гените.

Транслокациите можат да бидат: реципрочни - сегменти за размена на два хромозоми; не-реципрочни - сегменти од еден хромозом се пренесуваат во друг Робертсонијан - два акроцентрични хромозоми се поврзани со нивните центромерни делови.

Недостатоците и дупликациите секогаш се манифестираат фенотипски, како што се менува збирот на гени. Не секогаш се појавуваат инверзии и транслокации. Во овие случаи, конјугацијата на хомологните хромозоми станува тешко и дистрибуцијата на генетскиот материјал помеѓу ќерките клетки е нарушена.

Генските мутации се нарекуваат точкасти мутации или трансгенации. Тие се поврзани со промени во структурата на гените и предизвикуваат развој на метаболички заболувања (нивната фреквенција е 2-4%).

Промени во структурните гени.

1. Поместување на рамката за читање се случува кога еден или повеќе нуклеотидни парови се испуштаат или се вметнуваат во молекулата на ДНК.

2. Транзиција - мутација во која пуринската база се заменува со пуринска база или пиримидинска база со пиримидинска база (A G или C T). Оваа замена води до промена на кодоните.

3. Трансверзија - замена на пуринска база со пиримидин или пиримидин со пурин (A C G T) - доведува до промена на кодоните. Промената на значењето на кодоните води до погрешни мутации. Ако се формираат бесмислени кодони (UAA, UAG, UGA), тие предизвикуваат бесмислени мутации. Овие кодони не специфицираат амино киселини, туку се терминатори - тие го одредуваат крајот на читањето на информациите.

1. Протеинот на репресорот е променет, тој не одговара на генот на операторот. Во овој случај, структурните гени не се исклучуваат и работат постојано.

2. Протеинот на репресорот е цврсто прикачен на генот на операторот и не е „отстранет“ од индукторот. Структурните гени не работат постојано.

3. Повреда на алтернацијата на процесите на репресија и индукција. Ако индукторот е отсутен, специфичниот протеин се синтетизира; во присуство на индукторот, тој не се синтетизира. Ваквите нарушувања во функционирањето на транскриптоните се забележани со мутации во регулаторниот ген или генот на операторот.

Во моментов, опишани се околу 5.000 метаболички болести предизвикани од генски мутации. Примери за нив вклучуваат фенилкетонурија, албинизам, галактоземија, разни хемофилија, српеста анемија, ахондроплазија итн.

Во повеќето случаи, генските мутации се манифестираат фенотипски.

Наследност и варијабилност. Хромозомска теорија на наследноста

Наследноста е најважната карактеристика на живите организми, која се состои во способноста да ги пренесат својствата и функциите на родителите на потомството. Овој пренос се врши со помош на гени.

Генот е единица за складирање, пренос и имплементација на наследни информации. Генот е специфичен дел од молекулата на ДНК, чија структура ја кодира структурата на специфичен полипептид (протеин). Многу е веројатно дека многу делови од ДНК не кодираат протеини, туку вршат регулаторни функции. Во секој случај, во структурата на човечкиот геном, само околу 2% од ДНК се секвенци врз основа на кои се синтетизира гласник РНК (процес на транскрипција), кој потоа ја одредува низата на амино киселините за време на синтезата на протеините (процес на преведување). Во моментов се верува дека во човечкиот геном има околу 30 илјади гени.

Гените се наоѓаат на хромозомите, кои се наоѓаат во јадрото на клетките и се гигантски молекули на ДНК.

Теорија на хромозомитенаследноста беше формулирана во 1902 година од Сетон и Бовери. Според оваа теорија, хромозомите се носители на генетски информации кои ги одредуваат наследните својства на организмот. Кај луѓето, секоја клетка има 46 хромозоми, поделени на 23 пара. Хромозомите кои формираат пар се нарекуваат хомологни.

Половите клетки (гамети) се формираат со помош на посебен вид на поделба - мејоза. Како резултат на мејозата, само еден хомологен хромозом од секој пар останува во секоја полова клетка, т.е. 23 хромозоми. Таков единствен сет на хромозоми се нарекува хаплоиден. За време на оплодувањето, кога машките и женските репродуктивни клетки се спојуваат и формираат зигот, двојниот сет, кој се нарекува диплоиден, се обновува. Во зигот, во организмот што се развива од него, еден хромозом од секој хромозом се прима од татковскиот организам, другиот од мајчиниот.

Генотип е збир на гени добиени од организмот од неговите родители.

Друг феномен што го проучува генетиката е варијабилноста. Варијацијата се подразбира како способност на организмите да стекнуваат нови карактеристики - разлики во рамките на еден вид. Постојат две форми на варијабилност:
- наследна
- модификација (ненаследна).

Наследна варијабилност е форма на варијабилност предизвикана од промени во генотипот, која може да биде поврзана со мутациона или комбинирана варијабилност.

Мутациска варијабилност.
Гените од време на време претрпуваат промени, кои се нарекуваат мутации. Овие промени се случајни и се појавуваат спонтано. Причините за мутации можат да бидат многу разновидни. Постојат голем број на фактори кои ја зголемуваат веројатноста за појава на мутација. Ова може да биде изложеност на одредени хемикалии, зрачење, температура итн. Користејќи ги овие средства, може да се предизвикаат мутации, но случајната природа на нивното појавување останува и невозможно е да се предвиди појавата на одредена мутација.

Добиените мутации се пренесуваат на потомците, односно ја одредуваат наследна варијабилност, која е поврзана со местото каде што се случила мутацијата. Доколку дојде до мутација во репродуктивна клетка, тогаш таа има можност да се пренесе на потомците, т.е. бидат наследени. Ако мутацијата се случи во соматска клетка, тогаш таа се пренесува само на оние што произлегуваат од оваа соматска клетка. Таквите мутации се нарекуваат соматски, тие не се наследни.

Постојат неколку главни типови на мутации.
- Генски мутации, во кои се случуваат промени на ниво на поединечни гени, односно делови од молекулата на ДНК. Ова може да биде губење на нуклеотиди, замена на една база со друга, преуредување на нуклеотиди или додавање на нови.
- Хромозомските мутации поврзани со нарушување на структурата на хромозомот доведуваат до сериозни промени кои можат да се откријат со помош на микроскоп. Ваквите мутации вклучуваат загуби на делови од хромозом (бришења), додавање на делови, ротација на дел од хромозомот за 180° и појава на повторувања.
- Геномските мутации се предизвикани од промени во бројот на хромозомите. Може да се појават дополнителни хомологни хромозоми: во хромозомскиот сет, на местото на два хомологни хромозоми се појавува трисомија. Во случај на моносомија, постои губење на еден хромозом од пар. Со полиплоидијата, има повеќекратно зголемување на геномот. Друга варијанта на геномска мутација е хаплоидијата, во која останува само еден хромозом од секој пар.

Фреквенцијата на мутациите е под влијание, како што веќе беше споменато, од различни фактори. Кога ќе се појават голем број геномски мутации, особено возраста на мајката е од големо значење.

Комбинирана варијабилност.
Овој тип на варијабилност се одредува според природата на сексуалниот процес. Со комбинативна варијација, се појавуваат нови генотипови поради новите комбинации на гени. Овој тип на варијабилност се манифестира веќе во фазата на формирање на герминативните клетки. Како што веќе споменавме, во секоја полова клетка (гамета) има само еден хомологен хромозом од секој пар. Хромозомите влегуваат во гаметата по случаен избор, така што половите клетки на една личност може многу да се разликуваат во множеството гени на хромозомите. Уште поважна фаза за појава на комбинативна варијабилност е оплодувањето, по што новопојавениот организам има 50% од неговите гени наследени од едниот родител и 50% од другиот.

Модифицираната варијабилност не е поврзана со промени во генотипот, туку е предизвикана од влијанието на околината врз организмот во развој.

Присуството на варијабилност на модификација е многу важно за разбирање на суштината на наследството. Карактеристиките не се наследуваат. Можете да земете организми со апсолутно ист генотип, на пример, да одгледувате сечи од исто растение, но да ги ставите во различни услови (осветлување, влажност, минерална исхрана) и да добиете сосема различни растенија со различни карактеристики (раст, принос, форма на лист и така натаму.). За да се опишат реално формираните карактеристики на организмот, се користи концептот „фенотип“.

Фенотип е целокупниот комплекс на реално настанати карактеристики на организмот, кој се формира како резултат на интеракцијата на генотипот и влијанијата од околината во текот на развојот на организмот. Така, суштината на наследувањето не лежи во наследувањето на некоја особина, туку во способноста на генотипот да произведе одреден фенотип како резултат на интеракција со развојните услови.

Бидејќи варијабилноста на модификацијата не е поврзана со промените во генотипот, модификациите не се наследни. Обично оваа позиција е тешко да се прифати поради некоја причина. Се чини дека ако, да речеме, родителите тренирале кревање тегови неколку генерации и развиле мускули, тогаш овие својства мора нужно да им се пренесат на нивните деца. Во меѓувреме, ова е типична модификација, а обуката е влијанието на околината што влијаело на развојот на особината. Во текот на модификацијата не се случуваат промени во генотипот и карактеристиките стекнати како резултат на модификацијата не се наследуваат. Дарвин го нарече овој тип на варијабилност ненаследна.

За да се карактеризираат границите на варијабилноста на модификацијата, се користи концептот на норма на реакција. Некои карактеристики кај луѓето не можат да се променат поради влијанија од околината, на пример, крвна група, пол, боја на очите. Други, напротив, се многу чувствителни на влијанија од околината. На пример, како резултат на продолжено изложување на сонце, бојата на кожата станува потемна, а косата станува посветла. На тежината на една личност во голема мера влијаат исхраната, болеста, лошите навики, стресот и начинот на живот.

Влијанијата врз животната средина можат да доведат не само до квантитативни, туку и до квалитативни промени во фенотипот. Кај некои видови јаглика црвените цветови се појавуваат на ниски температури на воздухот (15-20 C), но доколку растенијата се стават во влажна средина со температура од 30 ° C, се формираат бели цветови.

Покрај тоа, иако нормата на реакцијата карактеризира ненаследна форма на варијабилност (варијабилност на модификација), таа е исто така одредена од генотипот. Оваа точка е многу важна: брзината на реакција зависи од генотипот. Истото влијание врз животната средина врз генотипот може да доведе до силна промена на една од неговите особини и да не влијае на друга.

21. Генот е функционална единица на наследноста. Молекуларна структураген кај прокариотите и еукариотите. Единствени гени и ДНК се повторува. Структурни гени. Хипотезата „1 ген - 1 ензим“, неговата модерна интерпретација.

Генот е структурна и функционална единица на наследноста која го контролира развојот на одредена особина или својство. Родителите пренесуваат збир на гени на своите потомци за време на репродукцијата. Терминот „ген“ е измислен во 1909 година од данскиот ботаничар Вилхелм Јохансен. Изучувањето на гените е наука за генетиката, за чиј основач се смета Грегор Мендел, кој во 1865 година ги објавил резултатите од своето истражување за наследувањето на особините при вкрстување на грашок. Гените можат да претрпат мутации - случајни или насочени промени во низата на нуклеотиди во синџирот на ДНК. Мутациите може да доведат до промена на низата, а со тоа и промена на биолошките карактеристики на протеинот или РНК, што, пак, може да резултира со општо или локално променето или абнормално функционирање на телото. Ваквите мутации во некои случаи се патогени, бидејќи резултираат со болести или смртоносни на ембрионално ниво. Сепак, не сите промени во нуклеотидната низа доведуваат до промени во структурата на протеините (поради ефектот на дегенерација на генетскиот код) или до значителна промена во низата и не се патогени. Конкретно, човечкиот геном се карактеризира со единечни нуклеотидни полиморфизми и варијации на бројот на копии, како што се бришења и дупликации, кои сочинуваат околу 1% од вкупната човечка нуклеотидна низа. Полиморфизмите на еден нуклеотид, особено, дефинираат различни алели на еден ген.

Кај луѓето, како резултат на бришење:

Волфовиот синдром - регионот е изгубен на големиот хромозом 4,

Синдром „Крик на мачката“ - со бришење во хромозомот 5. Причина: хромозомска мутација, губење на хромозомски фрагмент во 5-тиот пар.

Манифестација: ненормален развој на гркланот, мачкино плачење во раното детство, ретардација во физичкиот и менталниот развој.

Мономерите што ја сочинуваат секоја нишка на ДНК се сложени органски соединенија, вклучувајќи ги и азотни бази: аденин (А) или тимин (Т) или цитозин (C) или гванин (G), пентаатомски шеќер-пентоза-деоксирибоза, по што е именувана самата ДНК, како и остаток од фосфорна киселина. Овие соединенија се нарекуваат нуклеотиди.

Хромозомот на кој било организам, било да е тоа бактерија или човек, содржи долга, континуирана нишка на ДНК. по кој се наоѓаат многу гени. Различни организми драматично се разликуваат во количината на ДНК што го сочинува нивниот геном. Кај вирусите, во зависност од нивната големина и сложеност, големината на геномот се движи од неколку илјади до стотици нуклеотидни парови. Гените во таквите едноставно подредени геноми се наоѓаат еден по друг и зафаќаат до 100% од должината на соодветните нуклеинска киселина(РНК и ДНК). За многу вируси, комплетната ДНК нуклеотидна секвенца е воспоставена. Бактериите имаат многу поголема големина на геном. E. coli има една нишка на ДНК - бактерискиот хромозом се состои од 4,2x106 (степен 6) нуклеотидни парови. Повеќе од половина од оваа количина се состои од структурни гени, т.е. гени кои кодираат одредени протеини. Остатокот од бактерискиот хромозом се состои од нуклеотидни секвенци кои не можат да се транскрибираат, чија функција не е сосема јасна. Огромното мнозинство на бактериски гени се единствени, т.е. претставен еднаш во геномот. Исклучок се гените за транспорт и рибозомалните РНК, кои може да се повторат десетици пати.

Геномот на еукариотите, особено повисоките, нагло ја надминува големината на геномот на прокариотите и, како што е наведено, достигнува стотици милиони и милијарди нуклеотидни парови. Бројот на структурни гени не се зголемува многу. Количината на ДНК во човечкиот геном е доволна за да се формираат приближно 2 милиони структурни гени. Вистинскиот број се проценува на 50-100 илјади гени, т.е. 20-40 пати помалку од она што може да биде кодирано од геном со оваа големина. Следствено, мораме да ја признаеме вишокот на еукариотскиот геном. Причините за вишок сега станаа во голема мера јасни: прво, некои гени и нуклеотидни секвенци се повторуваат многу пати, второ, има многу генетски елементи во геномот кои имаат регулаторна функција и трето, некои ДНК воопшто не содржат гени.

Според современите концепти, генот што ја кодира синтезата на одреден протеин кај еукариотите се состои од неколку суштински елементи. Пред сè, ова е обемна регулаторна зона која има силно влијание врз активноста на генот во одредено ткиво на телото во одредена фаза од неговото индивидуален развој. Следно, директно во непосредна близина на кодираните елементи на генот, постои промотор - ДНК секвенца долга до 80-100 нуклеотидни парови, одговорна за врзување на РНК полимеразата што го транскрибира генот. По промоторот лежи структурниот дел на генот, кој содржи информации за примарната структура на соодветниот протеин. За повеќето еукариотски гени, овој регион е значително пократок од регулаторната зона, но неговата должина може да се мери во илјадници нуклеотидни парови.

Важна карактеристика на еукариотските гени е нивниот дисконтинуитет. Ова значи дека протеинскиот-кодирачки регион на генот се состои од два вида нуклеотидни секвенци. Некои - егзони - се делови од ДНК кои носат информации за структурата на протеинот и се дел од соодветната РНК и протеин. Други - интрони - не ја кодираат протеинската структура и не се вклучени во зрелата мРНК молекула, иако се транскрибирани. Процесот на отсекување интрони - „непотребни“ делови на молекулата на РНК и спојување на егзони за време на формирањето на mRNA се изведува со специјални ензими и се нарекува Спојување (вкрстено поврзување, спојување).

Еукариотскиот геном се карактеризира со две главни карактеристики:

1) Повторување на низи

2) Поделба по состав на различни фрагменти кои се карактеризираат со специфична содржина на нуклеотиди

Повторената ДНК се состои од нуклеотидни секвенци со различна должина и состав кои се појавуваат неколку пати во геномот, било во тандем повторена или дисперзирана форма. ДНК секвенците кои не се повторуваат се нарекуваат единствена ДНК. Големината на делот од геномот окупиран од повторливи секвенци многу варира помеѓу таксони. Кај квасецот достигнува 20%, кај цицачите до 60% од целата ДНК се повторува. Кај растенијата, процентот на повторени секвенци може да надмине 80%.

Според меѓусебната ориентација во структурата на ДНК се разликуваат директни, превртени, симетрични повторувања, палиндроми, комплементарни палиндроми и др. Должината (во број на бази) на елементарната единица за повторување, степенот на нивната повторливост и природата на дистрибуцијата во геномот варираат во многу широк опсег. Периодичноста на повторувањата на ДНК може да има многу сложена структура, кога кратките повторувања се вклучени во подолгите или се граничат со нив, итн. Покрај тоа, огледалото и превртените повторувања може да се земат предвид за секвенците на ДНК. Човечкиот геном е познат 94% Врз основа на овој материјал може да се извлече следниот заклучок: повторувањата заземаат најмалку 50% од геномот.

СТРУКТУРНИ ГЕНИ - гени кои ги кодираат клеточните протеини со ензимски или структурни функции. Тие исто така вклучуваат гени кои ја кодираат структурата на rRNA и tRNA. Постојат гени кои содржат информации за структурата на полипептидниот синџир, и на крајот, структурните протеини. Ваквите секвенци на нуклеотиди долги еден ген се нарекуваат структурни гени. Гените кои го одредуваат местото, времето и времетраењето на активирањето на структурните гени се регулаторни гени.

Гените се мали по големина, иако се состојат од илјадници нуклеотидни парови. Присуството на ген се утврдува со манифестација на генската особина (крајниот производ). Општа шемаСтруктурата на генетскиот апарат и неговата работа беа предложени во 1961 година од Џејкоб и Монод. Тие предложија дека постои дел од молекула на ДНК со група структурни гени. Во непосредна близина на оваа група се наоѓа регион од 200 нуклеотидни парови - промоторот (регионот во непосредна близина на ДНК-зависната РНК полимераза). Овој регион е во непосредна близина на генот на операторот. Името на целиот систем е оперон. Регулацијата ја врши регулаторен ген. Како резултат на тоа, протеинот на репресорот комуницира со генот на операторот, а оперонот почнува да работи. Супстратот е во интеракција со генот со регулатори, а оперонот е блокиран. Принцип на повратни информации. Изразот на оперонот е инкорпориран како целина. 1940 - Бидл и Тејтум предложија хипотеза: 1 ген - 1 ензим. Оваа хипотеза одигра важна улога - научниците почнаа да ги разгледуваат финалните производи. Се покажа дека хипотезата има ограничувања, бидејќи Сите ензими се протеини, но не сите протеини се ензими. Типично, протеините се олигомери - т.е. постојат во кватернарна структура. На пример, капсулата со мозаик од тутун има повеќе од 1200 полипептиди. Кај еукариотите, генската експресија (манифестација) не е проучена. Причината се сериозни пречки:

Организација на генетскиот материјал во форма на хромозоми

У повеќеклеточни организмиклетките се специјализирани и затоа некои гени се исклучени.

Присуството на хистонски протеини, додека прокариотите имаат „гола“ ДНК.

Хистонските и нехистонските протеини учествуваат во генската експресија и учествуваат во создавањето на структурата.

22. Класификација на гените: структурни гени, регулатори. Својства на гените (дискретност, стабилност, лабилност, полиалеличност, специфичност, плејотропија).

Дискретност - неизмешаност на гените

Стабилност - способност за одржување на структурата

Лабилност - способност постојано да мутирате

Повеќекратен алелизам - многу гени постојат во популација во повеќе молекуларни форми

Алеличност - во генотипот на диплоидните организми постојат само две форми на генот

Специфичност - секој ген ја кодира својата карактеристика

Плеиотропија - повеќекратен генски ефект

Експресивност - степенот на изразување на генот во особина

Пенетрација - фреквенција на манифестација на ген во фенотип

Засилувањето е зголемување на бројот на копии на ген.

23. Генска структура. Регулирање на генската експресија кај прокариотите. Хипотеза за оперон.

Генска експресија е процес во кој наследните информации од генот (низа од ДНК нуклеотиди) се претвораат во функционален производ - РНК или протеин. Експресијата на гените може да се регулира во сите фази од процесот: за време на транскрипцијата, за време на транслацијата и во фазата на пост-транслациони модификации на протеините.

Регулирањето на генската експресија им овозможува на клетките да ја контролираат сопствената структура и функција и е основа на клеточната диференцијација, морфогенеза и адаптација. Експресијата на гените е супстрат за еволутивна промена, бидејќи контролата врз времето, локацијата и количината на изразување на еден ген може да има влијание врз функциите на другите гени низ организмот. Кај прокариотите и еукариотите, гените се секвенци на ДНК нуклеотиди. Транскрипцијата се јавува на ДНК матрицата - синтеза на комплементарна РНК. Следно, транслацијата се случува на mRNA матрицата - протеините се синтетизираат. Постојат гени кои кодираат РНК што не е гласник (на пример, rRNA, tRNA, мала РНК) кои се изразуваат (транскрибираат), но не се преведени во протеини.

Студиите на клетките на E. coli открија дека бактериите имаат 3 типа на ензими:

конститутивен, присутен во клетките во постојани количини без оглед на метаболичката состојба на телото (на пример, гликолитички ензими)

индуцирана, нивната концентрација во нормални услови е мала, но може да се зголеми 100 Q пати или повеќе ако, на пример, супстрат од таков ензим се додаде во медиумот за клеточна култура

потиснати, т.е. ензими на метаболичките патишта, чија синтеза престанува кога крајниот производ од овие патишта се додава во медиумот за растење.

Врз основа на генетските студии за индукција на β-галактозидаза, која е вклучена во клетките на E. coli, во хидролитичкото разградување на лактозата, Франсоа Јакоб и Жак Моно во 1961 година ја формулирале хипотезата за оперон, која го објаснува механизмот на контрола на синтезата на протеините во прокариоти.

Во експериментите, хипотезата за оперон беше целосно потврдена, а типот на регулација предложена во него почна да се нарекува контрола на синтезата на протеини на ниво на транскрипција, бидејќи во овој случај промената на стапката на синтеза на протеини се врши поради промени во стапката на генска транскрипција, т.е. во фаза на формирање на mRNA.

Во E. coli, како и другите прокариоти, ДНК не е одвоена од цитоплазмата со нуклеарна обвивка. За време на процесот на транскрипција, се формираат примарни транскрипти кои не содржат нитрони, а на mRNA на им недостасува „капа“ и поли-А крај. Синтезата на протеините започнува пред да заврши синтезата на неговата матрица, т.е. транскрипцијата и преводот се случуваат речиси истовремено. Врз основа на големината на геномот (4 × 106 базни парови), секоја клетка на E. coli содржи информации за неколку илјади протеини. Но кога нормални условираст, синтетизира околу 600-800 различни протеини, што значи дека многу гени не се транскрибираат, т.е. неактивни. Протеинските гени чии функции во метаболичките процеси се тесно поврзани често се групирани заедно во геномот во структурни единици (оперони). Според теоријата на Џејкоб и Монод, операните се делови од молекулата на ДНК кои содржат информации за група функционално меѓусебно поврзани структурни протеини и регулаторна зона која ја контролира транскрипцијата на овие гени. Структурните гени на оперонот се изразуваат доследно, или сите тие се транскрибирани, во тој случај оперонот е активен, или ниту еден од гените не е „прочитан“, во кој случај оперонот е неактивен. Кога оперонот е активен и сите негови гени се транскрибираат, се синтетизира полицистронска мРНК, која служи како шаблон за синтеза на сите протеини на овој оперон. Транскрипцијата на структурните гени зависи од способноста на РНК полимеразата да се поврзе со промоторот лоциран на 5" крајот на оперонот пред структурните гени.

Врзувањето на РНК полимеразата за промоторот зависи од присуството на репресорски протеин во регионот во непосредна близина на промоторот, кој се нарекува „оператор“. Репресорскиот протеин се синтетизира во клетката со постојана брзинаи има афинитет за локацијата на операторот. Структурно, регионите на промоторот и операторот делумно се преклопуваат, така што прицврстувањето на протеинот на репресорот кон операторот создава стерична пречка за прицврстување на РНК полимеразата.

Повеќето механизми што ја регулираат синтезата на протеини се насочени кон промена на брзината на врзување на РНК полимеразата со промоторот, со што се влијае на фазата на започнување на транскрипцијата. Гените кои ги синтетизираат регулаторните протеини може да се отстранат од оперонот чија транскрипција ја контролираат.

Група руски истражувачи, Петер Гарјаев, успеа да го искористи методот на модулација за да докаже дека е можно да се обноват хромозомите оштетени од зрачењето со рендген. Биофизичарите дури успеаја да изолираат шеми на информации од една ДНК и да ги наметнат на друга. Така, тие ги репрограмираа клетките на вториот организам според сликата на првиот геном. Се наведува дека научниците успешно ги трансформирале ембрионите од жаби во ембриони саламандер, едноставно зрачејќи ги со бранови кои носеле информации кои одговараат на друга ДНК. Со други зборови, тие ја преработија програмата и ја променија брановата форма на телото на животното.

Сето тоа беше направено само со наметнување на звучни вибрации на специјално избрани зборови на ласерски зрак, а не со застарена процедура на отсекување на гени. Овој експеримент научно ја објаснува „магијата“ кога волшебникот користи магија за да трансформира едно животно во друго. Сепак, научниците од групата на Питер Гарјаев беа далеку од првите што спроведоа успешни експерименти за репрограмирање на ДНК.

На пример, на самиот почеток на 60-тите години на минатиот век, кинескиот истражувач Џианг Канжен експериментално се уверил дека сите живи суштества испуштаат енергија што ги контролира сите процеси во нивните тела на клеточно ниво. Оваа енергија ги содржи сите информации за неговиот генетски код. И ако суштество од друг вид дојде во зоната на дејство на психичка енергија, тогаш ДНК на ова суштество се менува. Ова го пишува Џианг Канжен за неверојатните искуства Владимир Бабанинво неговата книга „Временски машини“:

„Засилениот проток на психичка енергија што се појавува низ врвот на пирамидата може да се искористи за медицински цели, за промена на кодот на гените на ДНК... Не, ова не е фантазија на авторот на оваа книга. Ова откритие е направено во 60-тите години на дваесеттиот век од кинескиот медицински научник Џијанг Канжен. Како што знаете, во современото радио инженерство широко се користат сите видови брановоди, со помош на кои можете да ја насочите енергијата на зрачењето или сигналот, како вода од противпожарното црево, во саканата насока. Претходно, тие беа главно метални цевки со кружен или правоаголен пресек. Сега како брановоди се користат и други материјали, вклучувајќи ги и неметалните. Интерес Прашај : ако светлината, акустичните, радио и другите бранови може да се испратат по брановоди, тогаш дали е можно да се испрати психичка енергија со екстремно високи фреквенции по него? Дали брановите на психичка енергија може до одреден степен да подлежат на познатите закони на физиката, рефракција и рефлексија? Чудно прашање... На крајот на краиштата, психичката енергија е посуптилна од микробрановите радио бранови што ги знаеме. Покрај тоа, тој е сеопфатен. Но, има извонредни способности за креативност и трансформација во други видови енергија, и затоа може да се манифестира различно во различни услови. Ова ќе биде јасно забележливо кога човек ќе ги совлада менталните сили на своето тело. Тој ќе биде подложен на гравитациона енергија и ќе може да лета. Електромагнетната енергија ќе го послуша, а тој ќе може да испрати ударни молњи. Тој ќе може да го промени текот на времето и да се пресели во други, паралелни светови... Ѕвездените бродови ќе се градат на истиот принцип - вителски бродови кои ќе ги надминат просторот и времето. И сето тоа се можностите на психичката енергија, нејзината огромна способност да се трансформира и да се манифестира во други видови енергија. Значи, дали психичката енергија емитирана преку врвот на пирамидите или емитирана од телото на живо суштество може да се насочи во брановоди и да се користи по негова дискреција? Треба да се обидеме... Ова е местото каде што кинескиот медицински истражувач Џијанг Канжен го објави своето присуство. Веќе на самиот почеток на 60-тите години на 20 век, тој беше експериментално убеден дека сите живи суштества испуштаат енергија што ги контролира сите процеси во нивното тело на клеточно ниво и ги содржи сите информации за неговиот генетски код. И ако растечкиот ембрион на суштество од друг вид дојде во зоната на дејство на оваа енергија, тогаш се случија промени на генетско ниво! Резултатот беше композитно суштество - сфингата. Така, со „зрачење“ на пилешки ембрион кој се развива во пилешко јајце со енергетското поле на телото на патката, се добива пилешка патка. Содржеше знаци и на пилешко и на патка. И тоа без хируршка интервенција во ДНК на ембрионот од пилешко јајце! Потоа беа спроведени експерименти врз други животни и беа создадени нови чудовишта од сфинги. Кога беше објавен првиот напис со резултатите од експериментите во 1963 година, тој даде ефект на експлодирачка бомба во Кина. Само неколку научници го изразија своето восхитување за ова откритие и во него ја видоа иднината на генетскиот инженеринг што може да го трансформира светот. Други научници и, соодветно, јавноста имаа поинакво мислење. Тие во откритието видоа закана за еволуцијата на човештвото и животинскиот свет, можност за создавање психотронично оружје способно да потчини личност во интерес на амбициозните луѓе, преправајќи ја неговата природа. На крајот, никој не сакаше да заврши како пилешка патка, чудовиште со сабја или некоја друга сфинга како резултат на нечии експерименти. Реакцијата беше моментална: истражувачките лаборатории беа затворени. Моќниот бран на културната револуција што ја зафати Кина во тоа време стави бариера за понатамошно истражување. Џианг бил испратен во едно село на превоспитување, каде што ги чувал свињите, а откако се обидел да избега, бил испратен во затвор, каде што поминал неколку години. И само во 1971 година тајно ја преминал советско-кинеската граница и се населил во Хабаровск, каде подоцна станал вработен во медицинскиот институт. По чудна случајност, тој самиот стана „составен“ руско-кинеец: неговото презиме Џијанг Канжен остана кинеско, но неговото прво и покровителство стана руски: Јуриј Владимирович. Советските научници последователно се заинтересираа за откритието на Џианг и го продолжија своето истражување во оваа насока. Кои се резултатите? Тие се многу важни, но не стануваат јавно познати. Сега нè интересира како Џианг со помош на кои технички средства успеал да ја концентрира и пренесе психичката енергија во строго дефинирана насока и за што ја користел. Однадвор, целиот негов дизајн изгледаше прилично едноставен. Во една од просториите имаше пространа затворена волуметриска комора направена од немагнетен материјал - лим од бакар. Неколку шупливи бакарни конуси се залемени во ѕидовите на комората со ѕвоно внатре - аналози на модели на пирамидални капачиња. Врвовите на конусите се отсечени, а на нив се залемени долги тенки бакарни цевки - брановоди. Тие се протегаа во соседната просторија и завршуваа во друга волуметриска контурна комора. Тоа е целата структура. Како што разбираме, првата комора со нејзините надворешни конуси во принцип беше моделирана како обична пирамида со отсечен врв и комора внатре. Како тогаш функционираше оваа чудна инсталација? Во првата комора - "пирамидата" - имаше "донатор" - "генератор" на психичка енергија. Немаше потреба да се измислуваат никакви технички средства што ќе генерираат бранови на психичка енергија. Да, ова е тешко на наше ниво на научен развој. Најдобар генератор на психичка енергија беше живо суштество - личност, животно или растение. Нивната аура - енергетско-информативно поле - беше носител и извор на оваа енергија. Ги содржеше сите информации за процесите што се случуваат во живиот организам на клеточно ниво, за сигналите и наредбите на кои клетките се покоруваа. Овие команди и програми на сите процеси на еден организам требало да се пренесат преку „био-микробранова комуникација“ до друг организам лоциран на далечина. Конусите во инсталацијата служеле како пирамиди. Протокот на вител внатре во нив се чинеше дека ја „вшмукува“ енергијата на живото суштество - „дарителот“ - и ја насочува во брановодот, а по него во друга комора. Содржеше жив предмет од ист или различен вид. Тој беше подложен на „зрачење“. Тој мораше да ги прифати заповедите и наредбите што ги доби и да ги спроведе, дури и ако тие му го уништија целото тело. Кој организам најдобро ги исполнувал примените, честопати туѓи, наредби и наредби? Како што еднаш забележа познатиот руски одгледувач И.В. Мичурин, еден млад растечки организам најдобро се приспособи на новите услови. Затоа, за да се добие брз ефект, во втората комора може да се стават растечки животински примероци, јајца од птици, змии, крокодили со ембриони во развој и растителни зрна што ртат. Во нормални, познати услови, ембрионите на растенијата и живите суштества се развиваат во согласност со генетската програма вградена во нивните клетки. Но, долж брановодот, сигналите со различна генетска програма, дури и сосема различен вид на живо суштество, дојдоа од „донаторот“. И тогаш започна борбата меѓу програмите, чиј исход беше непредвидлив. Како по правило, беше пронајден компромис, како резултат на кој беше променет генетскиот код на ембрионот во развој. Така, во втората комора растело растение или живо суштество, кое ги содржи знаците на две суштества - оној што бил во првата комора и оној што бил во втората. Но, тоа веќе беше чудовиште, изрод, сфинга! Би било добро кога во експериментот би биле вклучени и растенија. Но, кога станува збор за различни видови животни, не само што не беше смешно, туку дури и криминално, особено кога во едната ќелија имаше човек, а во другата животно. Патем, Џијанг ги спроведе и следните експерименти: во првата комора тој самиот беше „донатор“, а во втората - пилешко јајце во инкубатор. Како резултат на зрачење, порасна пиле, чие тело наместо со пердуви, беше покриено со... влакна! Но, можеше да биде уште полошо - птица со човечка глава. Таквите суштества се омилени ликови во многу древни легенди. Можеби тие ги одразуваат фактите што всушност се случиле како резултат на невнимателни експерименти на античките генетичари? И што е најважно: произведените сфинги би можеле да се репродуцираат и да создадат потомци на сфинги! Во суштина, инсталацијата на Џијанг Канжен беше еден вид психотроничен генератор. Како што знаете, секој стап има два краја. Пронајдокот на Џианг ги имаше истите два краја. Тоа е корисно, но во прифатливи граници: за создавање нови видови растенија кои ни даваат храна, за лекување неизлечиви болести, за многу други цели кои не предизвикуваат штета. Но, исто така, може да претставува голема закана за човековата природа ако способностите на таков психотроничен генератор ги користат поединец или групи луѓе, па дури и цела држава во политички цели».

Нашите езотерични и духовни учители одамна знаат дека човечкото тело може да се програмира не само со помош на пирамиди, туку и со помош на одредени звуци, римувани реченици или концентрирана мисла. Ова сега е научно докажано и објаснето од истражувачите на ДНК . Секако, репрограмирањето на ДНК мора да се врши на соодветна фреквенција и затоа не секој научник или езотеричар е способен постојано да добива подеднакво успешни и длабоки резултати. Душата отелотворена во телото мора постојано да работи на своите внатрешни процеси, мора да се стреми да воспостави свесна врска со својата ДНК и да ја доведе до хармонија. За духовната свест на човекот може и треба да ја преработи програмата на ДНК. Истата работа на репрограмирање на ДНК може да се изврши со обична пирамида со златен пресек, ако некое лице медитира во неа околу еден час секој ден.
Меѓутоа, колку е повисоко развиена свеста на човекот, колку повеќе се откриваат неговите ментални и духовни квалитети, толку помалку тој чувствува потреба од кој било надворешен уред за репрограмирање на неговата ДНК.

Пред две години беше измислена технологијата за модификација на геномот CRISPR/Cas9. Во 2015 година, таа направи вистинска револуција во генетскиот инженеринг. Технологијата се заснова на молекуларниот одбранбен механизам на микроорганизмите, благодарение на кој фрагментите на ДНК може да се уредуваат и сечат со зголемена прецизност. Покрај тоа, ова може да се направи директно во живите клетки на секој организам!

Се разбира, денес манипулацијата со гените нема да изненади никого, но работата со нив претходно се вршеше во специјално опремени лаборатории на големите институти. Но, технологијата CRISPR/Cas9 може да стане достапна за секого. Молекуларниот биолог на НАСА, Џосија Зајнер, има намера да развие комплет што ќе овозможи експерименти со генска модификација дома. Тој ќе му дозволи да го промени геномот на квасецот и микроорганизмите во неговата кујна.

Како функционира технологијата

Кратенката CRISPR може буквално да се преведе на руски како „групни редовно меѓупросторни кратки палиндромски повторувања“; тие за прв пат беа пронајдени во гените на археите и бактериите. Потоа беше откриено дека микроорганизмите кои успеале да го преживеат нападот на вирусот впишуваат дел од генот на непријателот во сопствената ДНК. Благодарение на ова, клетките формирани од телото ќе можат да препознаат таков вид. Ако „базата на податоци“ на гените содржи информации за непријателот, тогаш кога ќе се сретнат со него, микроорганизмите користат посебен молекуларен механизам. Се прицврстува на вирусната ДНК на местото што одговара на зачуваниот регион. Следно, протеините од групата Кас се користат за да го исечат и да го уништат вирусот. Научниците утврдиле дека слични ножици за сечење молекули може да се користат за кој било дел од генетскиот код на цицачите, а луѓето не се исклучок. Со нивна помош, можете да замените или уредувате различни гени.

Онлајн продавницата ODIN ќе започне со продажба на комплети за уредување генски код

Според г-дин Зајнер, CRISPR/Cas9 треба да стане јавно достапен, па дури и почетниците истражувачи и аматери треба да можат да спроведуваат експерименти со овој метод. За таа цел беше развиена онлајн продавницата The ODIN. Неговата цел е да помогне во спроведување на домашни експерименти со вештачки создадени бактерии. Денес, компанијата на Зајнер собира средства на платформата за групно финансирање Indiegogo, нудејќи комплетни комплети и реагенси за уредување на гени како „награда“.

Достапни комплети

Продадените производи се слични на едукативни комплети за спроведување хемиски експерименти од страна на ученици и студенти. За 75 долари, овде можете да купите комплет кој ви овозможува да додадете флуоресцентен протеин во геномот на бактериите, предизвикувајќи тие да светат во темница. За да создадете генетски модифициран вид на бактерии кои можат да преживеат во екстремни услови, треба да купите комплет за 130 долари. Но, комплет од 160 американски долари ќе ви овозможи да направите промени во генскиот код на квасецот, додавајќи црвен пигмент на нив.

Компанијата нуди и поскапи комплети. На пример, за 200 долари можете да добиете комплет кој им дава на бактериите способност да ја оплодуваат почвата и да ја разградат пластиката. За 500 долари можете да купите комплет за училница - клиентот може да го одреди типот на комплетите што ќе бидат испратени во количини од 20 за групна употреба. Алатките во овој сет може да им дадат на бактериите способност да светат во темница или да ја менуваат бојата.

Комплет од 3.000 долари ќе ви овозможи да создадете вистинска домашна лабораторија за спроведување на експерименти во молекуларна и синтетичка биологија. Вклучува: центрифуги, пипети, реагенси, гелови за електрофореза, хемикалии и многу повеќе. Вклучениот комплет ви овозможува да го користите системот CRISPR за различни студии.

Најневеројатно е понудата за 5.000 долари: авторите на проектот ветуваат можност да создадат нов, единствен жив организам. Со негова помош можете да ја изолирате саканата карактеристика на квасецот или бактериите и да ја промените. Сопственикот на таков комплет може самостојно да одгледува генетски модифицирани организми. Компанијата ви помага да ги одредите параметрите кои ќе ви помогнат да ги постигнете вашите цели! Деталните упатства вклучени со секој комплет ќе ви помогнат да спроведете експерименти без надворешна помош, иако авторите спремно ветуваат дека ќе обезбедат консултации доколку е потребно.

Идни планови

Технологијата CRISPR е способна да направи промени во човечките гени. Сепак, Зајнер не планира да продава комплети кои би помогнале во борбата против ќелавоста или да расте дополнителен бубрег.

За да ја постигне својата цел, Зајнер започна кампања за групно финансирање на веб-страницата Indiegogo. Можете да ја видите компанијата. Благодарение на зголемениот интерес за методот CRISPR, авторите на компанијата успеаја да ги добијат потребните 10.000 долари за создавање преносни комплети пред предвиденото. Според експертите на Investtok.ru, до крајот на кампањата, авторите на проектот можат да соберат десет пати повеќе средства од првично планираните, бидејќи интересот на публиката за нова технологијаогромен.

Мутација (лат. mutatio - промена) - постојана трансформација на генотипот што се јавува под влијание на надворешната или внатрешната средина.

Геномски мутации -Тоа се мутации кои водат до додавање или губење на еден, неколку или комплетен хаплоиден сет на хромозоми. Различни видови на геномски мутации се нарекуваат хетероплоидија и полиплоидија.

Полиплоидија– повеќекратни промени (неколку пати, на пример, 12 → 24). Не се јавува кај животните, кај растенијата доведува до зголемување на големината.

Анеуплоидија– промени на еден или два хромозоми. На пример, еден дополнителен дваесет и првиот хромозом доведува до Даунов синдром (вкупниот број на хромозоми е 47)

26.Промена на бројот и редоследот на гените (хромозомски преуредувања)

Хромозомски преуредувања(исто така наречени аберации) се јавуваат кога има две или повеќе хромозомски прекини.

· Бришење, или недостаток. Се губи дел од хромозомот.

· Умножување, или удвојување. Еден од хромозомските региони е претставен повеќе од еднаш во хромозомскиот сет.

· Инверзијасе јавува како резултат на две прекини во еден хромозом, но под услов внатрешниот фрагмент од хромозомот да се ротира за 180 степени, т.е. неговиот поларитет ќе се промени.

Превртениот регион на хромозомот може или не може да вклучува центромер. Во првиот случај, инверзијата се нарекува перицентрична(т.е., покривајќи го центромерот), а во втората - парацентричен(перицентромерна).

Транслокации . Ако се појават прекини во два хромозома, тогаш за време на повторното обединување е можна размена на фрагменти. Со симетрично обединување, се формираат нови хромозоми во кои се разменети дисталните делови на нехомологните хромозоми. Таквите транслокации се нарекуваат реципрочно.

Дел од хромозомот исто така може да ја промени својата позиција без реципрочна размена, останувајќи во истиот хромозом или вклучен во некој друг. Таквите не-реципрочни транслокации понекогаш се нарекуваат транспозиции .

Во случај на поврзување на два акроцентрични хромозома во пределот на нивните центромери со губење на кратки краци, се забележува центрична фузија - Робертсонова транслокација.

27. Промена на поединечни гени (генетска мутација)

Мутации(од латински mutatio - промена) е промена во гените и хромозомите, фенотипски манифестирана во промени во својствата и карактеристиките на организмите.

Генски (точки) мутации- ова се промени во бројот и/или низата на нуклеотиди во структурата на ДНК (внесувања, бришења, движења, замени на нуклеотиди) во поединечни гени, што доведува до промена во количината или квалитетот на соодветните протеински производи.

Трансфер на генска мутација.

Се јавува според вообичаените закони на наследноста. Ризикот за потомството е повеќе или помалку голем, во зависност од тоа дали „болниот“ ген е доминантен или рецесивен и каде се наоѓа - во обичниот хромозом или во половиот хромозом. Само имајте на ум дека ако се покаже дека генот е рецесивен, едно лице може да го пренесе на своето потомство.

Типичен пример е хемофилија, болест на крвта (нарушување на згрутчувањето на крвта). Оваа болест е различна по тоа што ја пренесуваат само жени, но предизвикува оштетување само кај мажите; со други зборови, жената која е очигледно здрава може да ја пренесе оваа болест на еден од нејзините синови.