Мутацияның ДНҚ репарациясымен, ДНҚ рекомбинациясымен, сонымен қатар ДНҚ репликациясымен байланысын табу. Биология, 11 сынып, презентация.

Өзгергіштік

Қолданылатын әдебиеттер:

Қазымбет П. Қ., Аманжолова Л. Е., Нұртаева Қ.С. Медициналық биология / А.- 2000.-376 б.

Е. Ө. Қуандықов ред. Медициналық биология және генетика/ А.- 2004.-444 б.

В.Н. Ярыгин. Биология / М.- Высшая школа.- 2001.- т. 1,2.

Дәріс жоспары:

Өзгергіштік, типтері мен түрлері. Фенотиптік өзгергіштік. Реакция нормасы. Фенокопиялар.

Генотиптік өзгергіштік, анықтамасы, жіктелуі:

а) комбинативтік өзгергіштік

б) мутациялық өзгергіштік

Генетикалық материалдың репарациясы.

Өзгергіштік – тірі ағзалардың жаңа белгілерге ие болу қасиеті

Фенотиптiк (модификациялық) өзгергiштiк

генотиптiң өзгеруiнсiз сыртқы орта факторларының тікелей әсерінен фенотиптің өзгеруімен байланысты

бұл белгiлер тұқым қуаламайды

ағзаның тiршiлiк ету ортасына бейiмделуiн қамтамасыз етедi.

Модификациялық өзгергіштіктің келесі түрлерін ажыратады: модификациялар, морфоздар, фенокопиялар

Модификациялар – фенотиптің тұқым қуаламайтын өзгерістері, сыртқы орта факторларының әсерінен дамиды, сыртқы ортаға бейімделу болып табылады, алайда олар қайтымды, орта факторының әсері жойылғанда қайта орнына келеді. Мысалы: оттегінің мөлшері төмендегенде қанда эритроциттердің мөлшерінің азаюы.

Модификациялық өзгергіштік

Морфоздар – бұл фенотиптің ортаның экстремальды факторларының әсерінен дамитын тұқым қуаламайтын өзгерістері, олар бейімделуді қамтамасыз етпейді және қайтымсыз (мысалы: күйіктер, тыртықтар).

Фенокопиялар – бұл тұқым қуалайтын аурулардың фенотипіне ұқсас фенотиптің қалыптасуы жүретін фенотиптің тұқым қуаламайтын өзгерістері.

Мысалы:

1. Пародонтоз - десмотонтоз немесе Готтлиб синдромы

2. Тіс эмалының гипоплазиясы - оның фенокопиялары

3. Фиброздық гиперплазия (эпилипсияда дифенилгидантоинды қабылдауға байланысты) - Фиброматоздың тұқым қуалайтын формалары

4. Ерін және таңдай жырығы (жүктіліктің 1 триместрінде сәулелену не гормональды әсер, токсикоздың ауыр түрі) - тұқым қуалайтын ерін және таңдай жырығы (50 –ден астам синдромдар)

Фенокопиялар тұқым қуаламайды.

Тіс эмалының гипоплазиясы

Ерін және таңдай жырығы

Модификациялық өзгергіштік

Белгінің модификациялары минимумнан максимумға қарай реакция нормасының шегінде өзгеретін вариациялық қатар түзеді. Модификациялық өзгергіштіктің генотиппен анық талатын шегі реакция нормасы деп аталады. Реакция нормасы генетикалық факторлармен бақыланып, тұқым қуалайды.

Мысалы: ағаш жапырақтарының мөлшері

Адамның сандық белгілерінің өзгеруі.

Адамның сандық белгілері:

Тері түсінің интенсивтілігі

Қан қысымы, қан құрамындағы эритроциттер мөлшері

Салмағы және т.б.

Модификациялық өзгергіштіктің маңызы

Ағзалардың тiршiлiк ету ортасына бейiмделуiн қамтамасыз етедi

Фенотиптік өзгергіштіктің заңдылықтарын білу медицина тәжірбиесі үшін өте маңызды, бұл сыртқы орта факторларының не олардың жиынтықтарының фенотиптің қалыптасуындағы ролін анықтауға мүмкіндік береді.

Фенокопияларды білу дәрігерге :

а) дұрыс диагноз қоюға;

б) аурудың жағдайына дәлірек болжам жасауға және болашақта сол жанұяда ауру бала туу мүмкіндігін анықтауға мүмкіндік береді.

Генотиптік өзгергіштік

Комбинативтік Мутациялық

өзгергіштік өзгергіштік

Мысалы:

II және III қан топтары бар ата- аналардан I II III IV қан топтары бар балалардың туылуы

Р IO IA x IO IB

G IO IA IO IВ

F1 IO IО , IO IВ ,

IO IA , IА IВ

Комбинативтік өзгергіштіктің механизмдері:

Кроссинговер кезінде гендердің рекомбинациясы

Мейоз кезінде (анафазада) хромосомалардың және хроматидтердің тәуелсіз ажырауы

Ұрықтану кезінде гаметалардың кездейсоқ қосылуы

Комбинативтік өзгергіштіктің биологиялық маңызы

Биологиялық түрлердің әртүрлілігін, бір түрдің дараларының әртүрлілігін және олардың тіршілікке қабілеттілігін қамтамасыз етеді.

Мысалы: адамдардың алуан түрлілігі, бір жанұяда балалардың әртүрлілігі

Мутациялық өзгергіштік

Мутациялар(латынша mutatio -өзгеріс) - генетикалық материалдың сыртқы және ішкі факторлардың әсерінен өзгерулері.

Мутация генотиптің де фенотиптің де өзгеруімен жүреді және ұрпақтан ұрпаққа беріледі.

Мутациялар кенеттен, секірмелі дамиды.

Бұл терминді ғылымға енгізген Г. Де Фриз (1901 ж).

Мутациялық өзгергіштік

Мутациялардың түзілу процесін мутагенез деп атайды.

Мутацияларды тудыратын факторларды мутагенді факторлар деп атайды.

Мутагендік факторлар

Физикалық Химиялық Биологиялық

мутагендік мутагендік мутагендік

факторлар факторлар факторлар

Мутагендік факторлар

Физикалық: сәулелердің әртүрлі түрлері, температура, ылғалдылық және т.б.

Химиялық: а) табиғи органикалық және органикалық емес заттар (нитраттар, алкалоидтар, гормондар, ферменттер және т.б.);

б) табиғи қосылыстардың (мұнай) өндірістік өңдеу өнімдері;

в) синтетикалық заттар(дәрілер, пестицидтер, тағам консерванттары, инсектицидтер, бояулар) және т.б.

Биологиялық: а) вирустар (қызылша, қызамық; грипп) б) паразитарлық агенттер (бактериялар, рикетссиялар, қарапайымдар, гельменттер).

Мутациялардың жіктелуі

1.1. Пайда болу себептеріне

байланысты

Спонтандық немесе табиғи мутациялар – адамның қатысуынсыз табиғи мутагендік факторлардың әсерінен дамиды;

Индукциялық немесе жасанды мутациялар – белгілі мутагендік факторларды бағыталған әсерінен дамиды (адамның қатысуымен).

Мутациялардың жіктелуі

1.2. Пайда болу орнына байланысты

Сомалық мутациялар – сома (дене) жасушаларында пайда болатын мутациялар, сол дараның ағзасының бір бөлігінде көрініс береді, бұл белгілер келесі ұрпаққа тек вегатативті көбеюмен беріледі.

Генеративті мутациялар - жыныс жасушаларының пайда болатын мутациялар, келесі ұрпақтарында жарыққа шығады, олар жыныстық көбею арқылы ұрпақтан ұрпаққа беріледі.

Генеративті мутациялар ядролық және ядродан тыс( не митохондриялық) болып бөлінеді.

Мутациялардың жіктелуі

1. 3. Ағзаның тіршілік қабілетіне әсер

етуіне байланысты

Зиянды мутациялар - тұқым қуалайтын ауруларға ұшыратады.

летальдық мутациялар (өлімге ұшыратады)

сублетальды мутациялар (тіршілікке қабілеттілігін төмендетеді)

Нейтральды мутациялар – тіршілікке қабілеттілігіне әсер етпейді, мысалы көз түсі, қан тобы.

Пайдалы мутациялар - тіршілікке қабілеттілігін жоғарлатады, мысалы, тарақандардың улы химикаттарға төзімділігінің қалыптасуы.

Мутациялардың жіктелуі

1. 4. Генетикалық материалдың өзгеруіне байланысты

Геномдық мутациялар

Хромосомалық мутациялар (абберациялар)

Гендік мутациялар

(нүктелік немесе трансгенациялар)

Геномдық мутациялар - хромосомалар санының өзгеруіне байланысты мутациялар

Геномдық мутациялар

Полиплоидия Гаплоидия Анеуплоидия

(гетероплоидия)

Геномдық мутациялар

1. Полиплоидия – хромосомалар санының гаплоидты жиынтыққа еселенуі (2 n +n) 3n, 4n...

Сүтқоректілер мен адам үшін - летальды мутация

2. Гаплоидия - хромосомалардың тек гаплоидты жиынтығының

болуы - 1 n

Сүтқоректілер мен адам үшін - летальды мутация

Геномдық мутациялар

3. Гетероплоидия /анеуплоидия/ - жеке хромосомалар санының өзгеруі

а)нулисомия б) моносомия

в) трисомия г) тетрасомия

Гетероплоидия (трисомиялар)

Патау синдромы Эдварс синдромы

47 ХХ (13 +) 47 ХУ (18+)

д

Хромосомалық мутациялар (абберациялар)

Хромосомалық мутациялар

Хромосомаішілік Хромосомааралық

қайтақұрылымдар қайтақұрылымдар

Хромосомалық мутациялар

1. Хромосомаішілік абберациялар

дифишенси делеция дупликация инверсия

(амплификация)

Хромосомалық мутациялар

2. Хромосомааралық абберациялар

Реципрокты транслокация

A B C D E F A B C D S K

R T N H S K R T N H E F

Реципрокты емес транслокациялар

A B C D E F A B C D

W L M H W L M H E F

Робертсондық транслокациялар

Реципрокты емес транслокация

Гендік мутациялар

Механизмдері:

нуклеотидтердің ауысуы

транзициялар трансверсиялар

(А Г, Ц Т) ( А,Г Ц,Т)

бір н/е бірнеше нуклеотидтердің қосылуы н/е түсіп қалуы

ақпараттың оқылу ретінің

өзгеруі

Гендік мутациялар

Миссенс мутациялар – кодон мағынасының өзгеруі және басқа ақуыздың түзілуі;

Нонсенс-мутациялар – мағынасыз кодондардың (УАА, УАГ,УГА) түзілуі;

Ангидротикалық эктодермальды дисплазия

Х –тіркесті рецессивті ауру

Аномальды, үшкір тістер, жартылай тістерінің болмауы (гипо-, адонтия)

Пикнодизостоз

Аутосомды-рецессивті ауру

Бет сүйегінің нашар жетілуі, тіс пішінінің және орналасуының өзгеруі, тістерінің кеш шығуы, көптік тіс жегі (кариес)

Хондроэктодермальдық дисплазия

Аутосомды рецессивті ауру

Негізгі белгілерінің бірі – тістірінің болмауы (адонтия), ерте түсетін, майда, дұрыс емес формалы тістер

Мутациялық өзгергіштіктің маңызы

Эволюциялық маңызы - жаңа түрлердің, сорттардың, тұқымдардың пайда болуы.

Адам популяцияларының полиморфизмі мутацияларға байланысты: мұрын, құлақ пішіні және т.б.

Мутациялар нәтижесінде тұқым қуалайтын аурулар дамиды. Дәрігерге тұқым қуалайтын аурулардың себебін білу

емдеу жолын дұрыс таңдауға;

Жанұяда ауру балалардың туылу мүмкіндігін анықтауға мүмкіндік береді.

Табиғи мутацияға қарсы тосқауылдар ( барьерлер)

Генетикалық кодтың триплеттігі және артықтылығы

рецессивті мутациялардың жарыққа шығуына кедергі жасайтын хромосомалардың жұптылығы

ДНҚ –да бір геннің бірнеше рет қайталануы;

ДНҚ репарациясы

ДНҚ репарациясы

ДНҚ репарациясы (генетикалық репарация) – ДНҚ молекуласының зақымдалған аймақтарының қалпына келу процесі. Эволюция барысында қалыптасқан репарация процесі мутациялық процесті тежеп, ағзаның тұқымқуалаушылық қасиетінің тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

Репликация процесіне қатысты ДНҚ репациясының екі негізгі типін ажыратады:

1. Репликацияға дейінгі репарация:

- жарықтық репарация немесе фотореактивация

- қараңғылық немесе эксцизиялық репарация

2. Репликациядан кейінгі репарация

1. Жарықтық репарация не фотореактивация

1. УФ сәулелердің әсерінен көрші орналасқан пиримидиндер арасында байланыстың пайда болуы, ДНҚ репликациясын тежейді.

Жарық кванттары арнайы фермент - фотолиазаны активтендіреді, фермент зақымдалған ДНҚ-мен байланысып, димерлерді ажыратады да ДНҚ тізбегінің бүтіндігін қалпына келтіреді.

Фотореактивация

Қараңғылық репарация не эксцизиялық репарация

ДНҚ тізбегінен зақымдалған аймақ кесіліп алынады, сондықтан эксцизиялық репарация деп аталады. Бұл репарацияның молекулалық механизмдері 1964 жылы ашылған. Осы репарация типіне бірнеше арнайы механизмдер жатады:

Мысалы:

гликозилазалар тек модификацияланған негіздерді кеседі,

АР-эндонуклеазалар – апуриндік сайттарды кеседі.

Варианттары

Қараңғылық репарацияның сатылары

1. УФ-эндонуклеазамен зақымдалған аймақты тану;

2.Инцизия – осы ферментпен ДНҚ тізбегін зақымдалған жердің екі шетінен кесу;

3. ДНҚ зақымдалған фрагментін эксцизиясы –5'– 3' экзонуклеза кесіп алуы –геликаза ферментінің көмегімен ДНҚ тізбегі шешіледі

Қараңғылық репарацияның сатылары

4. Ресинтез – ДНҚ полимераза 1 пайда болған бос аймақты (брешь) қайта қалпына келтіріп, ДНҚ-лигаза жаңа синтезделген тізбекті бұрыңғы тізбекпен жалғайды.

2.1. Жұптасу қателігін дұрыстау (Мисмэтч-репарация)

Мисмэтч-рапарация жаңа тізбекте комплементарлықтың бұзылуынан пайда болған қатені жөндейді. Бұл механизмнің ерекшелігі, ол аналық ДНҚ тізбегін жаңа тізбектен ажырата алып, жаңа тізбекті жөндеуі.

Аналық ДНҚ тізбегі метилденген, ал жаңа тізбек репликация соңына дейін метилденбеген. Осы уақыт аралығында негіздердің жұптасу қателігі жөнделуі тиіс.

ДНҚ посрепликативті репарациясы

Бұл репарация әдетте көп зақымдалулар экцизиялық репарация көмегімен жөнделмеген жағдайда жүреді.

Түрі – рекомбинативті репарация – рекомбинацияны генетикалық материалдың зақымдалмаған көшірмесін алу үшін қолданады.

ДНҚ посрепликативті репарациясы

Мутагенді фактордың әсерінен ДНҚ тізбегінің бірі зақымдалады. Онда тиминдік димер пайда болады. Репликация нәтижесінде сол тимндік димерге қарама қарсы аймақта жаңа тізбекте бос аймақ (брешь) пайда болады.

Пострепликативті репарация барысында uvr А белогы синтезделеді, ол қалыпты ДНҚ тізбегімен байланысып, сол қуыс аймаққа сәйкес фрагментін кесіп алып, лигаза ферментінің көмегімен бос қуысққа жалғайды. ДНҚ жаңа тізбегі қалпына келеді. Ал ескі тізбегі ДНҚ полимераза 1 ферментімен қалпына келеді.

4. SОS репарация

Зақымдаулар жиілігі жоғары болғанда SOS репарация жүесінің ферментттері активтеленідеді. Ерекшілігі комплементарлық принцип сақталмайды, оның өзі репликация қателіктеріне алып келеды.

ДНҚ репарациясының бұзылуына байланысты дамитын аурулар

Пигменттік ксеродермия – АР тұқым қуалайды, күн сәулесіне (УФ) сезімталдық, құрғау, жара, қатерлі ісікке айналуы.

Коккейн синдромы – эндонуклеаза дефектісіне байланысты, АР, - өсу гормоны қалыпты болуына қарамастан, қысқа бойы, ерте қартаю, күн сәулесіне сезімталдық.

Пигменттік ксеродермия

Атаксия-телангиэктазиясы (Луи-Бар синдромы) – АР, қозғалыстың координациясының бұзылуы, майда тамырлардың кеңеюі – телеангиоэктазалар, иммундық жүйенің жетіспеушілігі

Блум синдромы - АР, күн сәулесне сезімталдық, бетінде көбелекке ұқсас қызыл дақтың болуы , иммундық жүйенің жетіспеушілігі, т.б.

......

Фанкони анемиясы – АР, сүйек кемігінің барлық элементтерінің азаюы

Хатчинсон-Гилфорд синдромы не балалар прогериясы

Вернер синдромы –ересектердің прогериясы, АР.

Есеп

Бала фенилкетонурия ауруымен туылды. Диеталық емдеу жүргізілуіне байланысты қалыпты өсті. Баланың ауруы және оның сауығуы өзгергіштіктің қандай түрлеріне байланысты ?

Шешімі:

1. Ауру мутациялық өзгергіштікпен байланысты (ата-аналарындағы генеративті мутация);

2. Комбинативтік өзгергіштікке байланысты (аутосомды рецессивті ауру – аа, гомозиготалы күйге өтуі);

3. Баланың сауығуы модификациялық өзгергіштікке байланысты (генотипі өзгерген жоқ, сыртқы фактор (диета) әсерінен фенотипі өзгерді.

Тұқым қуалайтын өзгергіштік

1920 жылы Н. И. Вавилов тұқым қуалайтын өзгергіштіктің гомологтық қатарлары заңын ашты. « Генетикалық жақын түрлер мен туыстар тұқым қуалайтын өзгергіштіктің ұқсас қатарларымен сипатталады».

Мысалы: қысқасаусақтылық – ірі қара малда, итте, қойда, адамда кездеседі.