İrsi olaraq keçən genlərdə struktur dəyişiklikləri var. DNT redaktəsi: gen parametrlərini tənzimləməklə xəstəlikləri necə müalicə etmək olar Genlər və xromosomlar nədir

Uşağın doğulmasını gözləmək valideynlər üçün ən gözəl, eyni zamanda ən qorxulu vaxtdır. Bir çox insanlar körpənin hər hansı bir qüsur, fiziki və ya əqli qüsurla doğula biləcəyindən narahatdırlar.

Elm hələ də dayanmır, hamiləliyin erkən mərhələlərində körpənin inkişaf anomaliyalarını yoxlamaq mümkündür. Bu testlərin demək olar ki, hamısı uşaqda hər şeyin normal olub olmadığını göstərə bilər.

Niyə belə olur ki, eyni valideynlər tamamilə fərqli uşaqlar - sağlam uşaq və sağlamlıq imkanları məhdud uşaq dünyaya gətirə bilər? Bu genlər tərəfindən müəyyən edilir. İnkişaf etməmiş körpənin və ya fiziki qüsurlu uşağın doğulmasına DNT strukturunda baş verən dəyişikliklərlə bağlı gen mutasiyaları təsir edir. Bu barədə daha ətraflı danışaq. Bunun necə baş verdiyini, hansı gen mutasiyalarının olduğunu və onların səbəblərinə baxaq.

Mutasyonlar nədir?

Mutasiyalar hüceyrə DNT strukturunda fizioloji və bioloji dəyişiklikdir. Səbəb radiasiya ola bilər (hamiləlik dövründə xəsarət və sınıqların olub olmadığını yoxlamaq üçün rentgen şüaları çəkilə bilməz), ultrabənövşəyi şüalar (hamiləlik zamanı günəşdə uzun müddət qalmaq və ya ultrabənövşəyi işıq lampaları olan otaqda olmaq). Həmçinin, bu cür mutasiyalar əcdadlardan miras qala bilər. Onların hamısı növlərə bölünür.

Xromosomların strukturunda və ya onların sayında dəyişikliklər olan gen mutasiyaları

Bunlar xromosomların strukturunun və sayının dəyişdirildiyi mutasiyalardır. Xromosom bölgələri çıxa və ya ikiqat arta bilər, qeyri-homoloji zonaya keçə bilər və ya normadan yüz səksən dərəcə dönə bilər.

Belə bir mutasiyanın görünüşünün səbəbləri keçidin pozulmasıdır.

Gen mutasiyaları xromosomların strukturunda və ya onların sayının dəyişməsi ilə əlaqələndirilir və körpədə ciddi pozğunluqlara və xəstəliklərə səbəb olur. Belə xəstəliklər sağalmazdır.

Xromosom mutasiyalarının növləri

Ümumilikdə iki növ əsas xromosom mutasiyaları var: ədədi və struktur. Aneuploidiya, xromosom sayının bir növüdür, yəni gen mutasiyaları xromosomların sayında dəyişiklik ilə əlaqəli olduqda. Bu, sonuncunun əlavə və ya bir neçəsinin meydana çıxması və ya hər hansı birinin itirilməsidir.

Gen mutasiyaları xromosomlar pozulduqda və sonradan yenidən birləşdikdə, normal konfiqurasiyanı pozan struktur dəyişiklikləri ilə əlaqələndirilir.

Rəqəmsal xromosomların növləri

Xromosomların sayına görə mutasiyalar anevloidiyalara, yəni növlərə bölünür. Əsas olanlara baxaq və fərqi öyrənək.

trisomiya

Trisomiya, karyotipdə əlavə bir xromosomun meydana gəlməsidir. Ən çox rast gəlinən hadisə iyirmi birinci xromosomun görünüşüdür. Daun sindromuna və ya bu xəstəliyə də deyilir, iyirmi birinci xromosomun trisomiyasına səbəb olur.

On üçüncüdə Patau sindromu, on səkkizinci xromosomda isə diaqnoz qoyulur.Bunların hamısı autosomal trisomiyalardır. Digər trisomiyalar həyat qabiliyyətli deyil, onlar ana bətnində ölür və spontan abortlar zamanı itirilir. Əlavə cinsi xromosomlar (X, Y) inkişaf etdirən fərdlər həyat qabiliyyətinə malikdirlər. Belə mutasiyaların klinik təzahürü çox əhəmiyyətsizdir.

Sayı dəyişməsi ilə əlaqəli gen mutasiyaları müəyyən səbəblərdən baş verir. Trisomiya ən çox anafazada (meyoz 1) divergensiya zamanı baş verə bilər. Bu uyğunsuzluğun nəticəsi budur ki, hər iki xromosom iki qız hüceyrədən yalnız birində sona çatır, ikincisi boş qalır.

Daha az hallarda, xromosomların ayrılmaması baş verə bilər. Bu fenomen bacı xromatidlərin divergensiyasında pozğunluq adlanır. Meyoz 2-də baş verir. Bu, tam olaraq iki tam eyni xromosomun bir gametdə yerləşməsi ilə trisomik ziqota səbəb olduqda belədir. Döllənmiş yumurtanın parçalanma prosesinin erkən mərhələlərində baş verir. Beləliklə, toxumanın daha böyük və ya kiçik hissəsini əhatə edə bilən mutant hüceyrələrin klonu yaranır. Bəzən klinik olaraq özünü göstərir.

Bir çox insanlar iyirmi birinci xromosomu hamilə qadının yaşı ilə əlaqələndirirlər, lakin bu amil bu günə qədər birmənalı şəkildə təsdiqlənməmişdir. Xromosomların ayrılmamasının səbəbləri hələ də məlum deyil.

monosomiya

Monosomiya hər hansı bir autosomun olmamasıdır. Əgər bu baş verərsə, o zaman əksər hallarda döl vaxtından əvvəl daşına bilmir və vaxtından əvvəl doğuş erkən mərhələlərdə baş verir. İstisna iyirmi birinci xromosoma görə monosomiyadır. Monosomiyanın baş verməsinin səbəbi ya xromosomun ayrılmaması, ya da anafazada hüceyrəyə gedən yolda bir xromosomun itirilməsi ola bilər.

Cinsi xromosomlarda monosomiya XO karyotipi olan dölün formalaşmasına gətirib çıxarır. Bu karyotipin klinik təzahürü Turner sindromudur. Yüz haldan səksən faizində X xromosomunda monosomiyanın görünüşü uşağın atasının meiozunun pozulması səbəbindən baş verir. Bu, X və Y xromosomlarının ayrılmaması ilə əlaqədardır. Əsasən, XO karyotipi olan döl ana bətnində ölür.

Cinsi xromosomlara əsasən trisomiya üç növə bölünür: 47 XXY, 47 XXX, 47 XYY. trisomiya 47 XXY-dir. Belə bir karyotip ilə bir uşaq doğurma şansı əlli əllidir. Bu sindromun səbəbi X xromosomlarının qeyri-dizyunksiyonu və ya X və Y spermatogenezinin qeyri-dizyunksiyonu ola bilər. İkinci və üçüncü karyotiplər yalnız min hamilə qadından birində baş verə bilər, praktiki olaraq görünmür və əksər hallarda mütəxəssislər tərəfindən tamamilə təsadüfən aşkar edilir.

poliploidiya

Bunlar haploid xromosom dəstindəki dəyişikliklərlə əlaqəli gen mutasiyalarıdır. Bu dəstlər üç və ya dörd dəfə artırıla bilər. Triploidiya ən çox yalnız spontan abortdan sonra diaqnoz qoyulur. Ananın belə bir körpəni daşıya bildiyi bir neçə hal var idi, lakin hamısı bir ay yaşına çatmadan öldü. Triplodiya vəziyyətində gen mutasiyalarının mexanizmləri qadın və ya kişi germ hüceyrələrinin bütün xromosom dəstlərinin tam fərqliliyi və qeyri-divergensiyası ilə müəyyən edilir. Bir yumurtanın ikiqat döllənməsi də mexanizm kimi xidmət edə bilər. Bu vəziyyətdə plasentanın degenerasiyası baş verir. Bu degenerasiya hidatidiform mol adlanır. Bir qayda olaraq, bu cür dəyişikliklər körpədə psixi və fizioloji pozğunluqların inkişafına və hamiləliyin dayandırılmasına səbəb olur.

Hansı gen mutasiyaları xromosom strukturunda dəyişikliklərlə əlaqələndirilir

Xromosomlarda struktur dəyişiklikləri xromosomların qırılmasının (məhv) nəticəsidir. Nəticədə bu xromosomlar birləşərək əvvəlki görünüşünü pozur. Bu dəyişikliklər balanssız və ya balanslaşdırılmış ola bilər. Balanslı olanlarda materialın artıqlığı və ya çatışmazlığı yoxdur və buna görə də özünü göstərmir. Onlar yalnız xromosomların məhv edildiyi yerdə funksional əhəmiyyətli bir gen olduğu hallarda görünə bilər. Balanslaşdırılmış dəst balanssız gametlər yarada bilər. Nəticədə, belə bir gamet ilə bir yumurtanın döllənməsi balanssız bir xromosom dəsti olan bir dölün görünüşünə səbəb ola bilər. Belə bir dəstlə, fetusda bir sıra inkişaf qüsurları meydana gəlir və ağır növ patologiyalar görünür.

Struktur dəyişikliklərin növləri

Gen mutasiyaları gamet formalaşması səviyyəsində baş verir. Bunun baş verə biləcəyini əvvəlcədən bilmək mümkün olmadığı kimi, bu prosesin qarşısını almaq da mümkün deyil. Bir neçə növ struktur dəyişiklikləri var.

silinmələr

Bu dəyişiklik xromosomun bir hissəsinin itirilməsi ilə əlaqədardır. Belə bir fasilədən sonra xromosom qısalır və hüceyrənin sonrakı bölünməsi zamanı onun kəsilmiş hissəsi itir. İnterstisial delesiyalar bir xromosomun eyni anda bir neçə yerdə qırılmasıdır. Belə xromosomlar adətən qeyri-yaşayışlı döl yaradır. Körpələrin sağ qalması halları da var, lakin bu xromosom dəstinə görə onlarda Wolf-Hirschhorn sindromu, "pişik ağlaması" var idi.

təkrarlamalar

Bu gen mutasiyaları ikiqat DNT bölmələrinin təşkili səviyyəsində baş verir. Ümumiyyətlə, təkrarlama silinmə kimi patologiyalara səbəb ola bilməz.

translokasiyalar

Translokasiya genetik materialın bir xromosomdan digərinə keçməsi nəticəsində baş verir. Bir neçə xromosomda eyni vaxtda qırılma baş verərsə və onlar seqmentləri mübadilə edərsə, bu, qarşılıqlı translokasiyanın səbəbi olur. Belə bir translokasiyanın karyotipində yalnız qırx altı xromosom var. Translokasiyanın özü yalnız xromosomun təfərrüatlı təhlili və öyrənilməsi yolu ilə aşkar edilir.

Nukleotid ardıcıllığında dəyişiklik

Gen mutasiyaları DNT-nin müəyyən hissələrinin strukturlarında dəyişikliklərlə ifadə olunduqda nukleotid ardıcıllığında baş verən dəyişikliklərlə əlaqələndirilir. Nəticələrə görə, bu cür mutasiyalar iki növə bölünür - oxu çərçivəsi sürüşmədən və yerdəyişmə ilə. DNT bölmələrində dəyişikliklərin səbəblərini dəqiq bilmək üçün hər bir növü ayrıca nəzərdən keçirmək lazımdır.

Frameshift olmadan mutasiya

Bu gen mutasiyaları DNT strukturunda nukleotid cütlərinin dəyişməsi və dəyişdirilməsi ilə əlaqələndirilir. Bu cür əvəzetmələrlə DNT uzunluğu itirilmir, lakin amin turşuları itirilib əvəz oluna bilər. Zülalın strukturunun qorunub saxlanması ehtimalı var, bu xidmət edəcək Gəlin hər iki inkişaf variantını ətraflı nəzərdən keçirək: amin turşularının dəyişdirilməsi ilə və dəyişdirilmədən.

Amin turşularının əvəzedici mutasiyası

Polipeptidlərdə amin turşusu qalıqlarının dəyişdirilməsi missense mutasiyaları adlanır. İnsan hemoglobin molekulunda dörd zəncir var - iki "a" (on altıncı xromosomda yerləşir) və iki "b" (on birinci xromosomda kodlanır). Əgər “b” normal zəncirdirsə və onun tərkibində yüz qırx altı amin turşusu qalığı, altıncısı isə glutamindirsə, hemoglobin normal olacaq. Bu halda, glutamik turşu GAA üçlüyü ilə kodlaşdırılmalıdır. Əgər mutasiya nəticəsində GAA GTA ilə əvəzlənirsə, onda hemoglobin molekulunda qlutamik turşu əvəzinə valin əmələ gəlir. Beləliklə, normal hemoglobin HbA əvəzinə başqa bir hemoglobin HbS meydana çıxacaq. Beləliklə, bir amin turşusu və bir nukleotidin dəyişdirilməsi ciddi ciddi xəstəliyə - oraq hüceyrəli anemiyaya səbəb olacaqdır.

Bu xəstəlik qırmızı qan hüceyrələrinin oraq şəklində olması ilə özünü göstərir. Bu formada onlar oksigeni düzgün çatdıra bilmirlər. Hüceyrə səviyyəsində homozigotlarda HbS/HbS formulası varsa, bu, erkən uşaqlıqda uşağın ölümünə səbəb olur. Formula HbA/HbS-dirsə, qırmızı qan hüceyrələri zəif bir dəyişiklik formasına malikdir. Belə zəif dəyişiklik faydalı keyfiyyətə malikdir - bədənin malyariyaya qarşı müqaviməti. Soyuqdəymə Sibirdə olduğu kimi malyariyaya yoluxma təhlükəsi olan ölkələrdə bu dəyişiklik faydalı keyfiyyətə malikdir.

Amin turşusu əvəz etmədən mutasiya

Amin turşusu mübadiləsi olmayan nukleotid əvəzetmələrinə seysmens mutasiyaları deyilir. Əgər “b” zəncirini kodlayan DNT bölməsində GAA-nın GAG ilə əvəzlənməsi baş verirsə, onun artıq olması səbəbindən qlutamik turşunun əvəzlənməsi baş verə bilməz. Zəncirin quruluşu dəyişməyəcək, qırmızı qan hüceyrələrində heç bir dəyişiklik olmayacaq.

Frameshift mutasiyaları

Belə gen mutasiyaları DNT uzunluğunun dəyişməsi ilə əlaqələndirilir. Nukleotid cütlərinin itirilməsi və ya əlavə olunmasından asılı olaraq uzunluq qısa və ya uzun ola bilər. Beləliklə, zülalın bütün strukturu tamamilə dəyişəcək.

İntragenik supressiya baş verə bilər. Bu fenomen bir-birini kompensasiya edən iki mutasiya olduqda baş verir. Bu, biri itirildikdən sonra bir nukleotid cütünün əlavə olunma anıdır və əksinə.

Cəfəngiyat mutasiyalar

Bu mutasiyaların xüsusi qrupudur. Nadir hallarda baş verir və dayanma kodonlarının görünüşünü ehtiva edir. Bu, həm nukleotid cütləri itirildikdə, həm də əlavə edildikdə baş verə bilər. Dayanma kodonları görünəndə polipeptid sintezi tamamilə dayanır. Beləliklə, null allellər yarana bilər. Zülalların heç biri buna uyğun gəlməyəcək.

Genlərarası bastırma kimi bir şey var. Bu, bəzi genlərdəki mutasiyaların digərlərindəki mutasiyaları yatırdığı bir fenomendir.

Hamiləlik zamanı dəyişikliklər aşkar edilirmi?

Xromosomların sayında dəyişikliklərlə əlaqəli gen mutasiyaları əksər hallarda müəyyən edilə bilər. Dölün inkişaf qüsurları və patologiyaları olub olmadığını öyrənmək üçün hamiləliyin ilk həftələrində (ondan on üç həftəyə qədər) skrininq təyin edilir. Bu, bir sıra sadə müayinələrdir: barmaqdan və damardan qan nümunəsi, ultrasəs. Ultrasəs müayinəsi zamanı döl bütün ətrafların, burnun və başın parametrlərinə uyğun olaraq yoxlanılır. Bu parametrlər, normalara ciddi şəkildə zidd olduqda, körpənin inkişaf qüsurları olduğunu göstərir. Bu diaqnoz qan testinin nəticələrinə əsasən təsdiqlənir və ya təkzib edilir.

Həmçinin, körpələrində gen səviyyəsində irsi mutasiyalar inkişaf edə bilən gələcək analar da yaxından həkim nəzarətindədir. Yəni, bu, qohumlarında Daun sindromu, Patau sindromu və digər genetik xəstəliklər kimi müəyyən edilmiş əqli və ya fiziki qüsurlu uşağın doğulması halları olan qadınlardır.

Gələcək nəsillərə ötürülən insan DNT-sinin dəyişdirilməsi uzun müddətdir ki, bir çox ölkələrdə etik cəhətdən qapalı hesab edilir və qadağandır. Alimlər insan embrionlarında xəstəlik törədən genləri bərpa etmək üçün yeni vasitələrdən istifadə etdiklərini bildirirlər. Tədqiqatçılar qüsurlu embrionlardan istifadə etsələr də və onları qadının uşaqlığına implantasiya etmək niyyətində olmasalar da, iş narahatlıq doğurur.

İnsan yumurtalarının, sperma və ya embrionların DNT-sinin dəyişdirilməsi germinal alterasiya kimi tanınır. Bir çox elm adamı klinik embrionların nəzərdən keçirilməsinə, insan rüşeym xəttinin redaktəsinə moratoriumun tətbiqinə çağırır və bir çoxları bu cür elmi fəaliyyətin qadağan edilməli olduğuna inanırlar.

Bununla belə, insan embrionunun DNT-sinin redaktə edilməsi uşaqda xəstəliyin qarşısını almaq üçün etik cəhətdən məqbul ola bilər, lakin nadir hallarda və zəmanətlə. Bu vəziyyətlər, hər ikisinin ciddi genetik xəstəliklərə malik olduğu və sağlam uşaq sahibi olmaq istəsələr, embrion redaktəsinin həqiqətən son ağlabatan seçim olduğu cütlər üçün məhdud seçim ola bilər.

Genlərin qəsdən dəyişdirilməsinin təhlükələri

Alimlər hesab edirlər ki, insan embrionunun redaktə edilməsi uşağın ciddi genetik xəstəliklərin irsi olmasının qarşısını almaq üçün məqbul ola bilər, ancaq müəyyən təhlükəsizlik tədbirləri və etik meyarlara əməl olunarsa. Məsələn, cütlüyün in vitro gübrələmə (IVF) üçün sağlam embrionları seçmək və ya prenatal testlər və xəstəliyi olan dölün abort etdirilməsi kimi "məqbul alternativləri" olmaya bilər. Uyğun ola biləcək başqa bir vəziyyət, hər iki valideynin kistik fibroz kimi eyni tibbi şərtlərə sahib olmasıdır.

Alimlər uşağa arzuolunan, fərqli xüsusiyyətlər vermək kimi mikrob xəttinin redaktəsinin başqa məqsədlər üçün istifadəsinin qarşısını almaq üçün ciddi dövlət nəzarətinin zəruriliyi barədə xəbərdarlıq edirlər.

Xəstələrin hüceyrələrində irsi olmayan genləri redaktə etməklə, HİV, hemofiliya və leykemiya ilə mübarizə aparmaq üçün artıq klinik sınaqlar aparılır. Güman edilir ki, gen terapiyası üçün mövcud tənzimləmə sistemləri bu cür işləri həyata keçirmək üçün kifayətdir.

Genom redaktəsi potensialı artırmaq, sağlam insanda əzələ gücünü artırmaq və ya xolesterol səviyyəsini azaltmaq üçün istifadə edilməməlidir.

İnsan cücərmə xətti geninin redaktəsi və ya insan rüşeym xəttinin modifikasiyası uşaqlara və gələcək nəsillərə ötürülən genlərin qəsdən modifikasiyasına aiddir.

Başqa sözlə, geni dəyişdirilmiş insanların yaradılması. İnsan rüşeym xəttinin modifikasiyası təhlükəsizlik və sosial səbəblərə görə uzun illər tabu mövzusu hesab olunur. 40-dan çox ölkədə rəsmi olaraq qadağan edilib.

Genetik cəhətdən dəyişdirilmiş insanların yaradılması üzrə təcrübələr və yevgenika elmi

Lakin son illərdə gen mühəndisliyinin yeni üsullarından istifadə etməklə insan embrionları ilə təcrübələr aparılıb. Tədqiqat üçün beta qan xəstəliyi - talassemiya ilə əlaqəli genlər və insan embrionlarından istifadə edilmişdir. Təcrübələr əsasən uğursuz oldu. Lakin gen redaktə vasitələri bütün dünyada laboratoriyalarda təkmilləşdirilir və genlərin redaktə edilməsini və ya silinməsini əvvəlkindən daha asan, daha ucuz və daha dəqiq edəcəyi gözlənilir. Genom redaktəsinin müasir, lakin nəzəri üsulları alimlərə müsbət nəticələrlə DNT-ni daxil etməyə, silməyə və düzəltməyə imkan verəcək. Bu, oraq hüceyrə xəstəliyi, kistik fibroz və bəzi xərçəng növləri kimi bəzi xəstəliklərin müalicəsi perspektivini açır.

İnsanlara tətbiq edilən seçim - yevgenika

İnsan embrionlarının gen redaktəsi və ya yevgenika istiqaməti geni dəyişdirilmiş çox fərqli insanların yaradılmasına gətirib çıxarır. Bu, sosial və etik məsələlərə görə ciddi təhlükəsizlik narahatlıqları yaradır. Bunlar gələcək uşaqların və nəsillərin sağlamlığına qarşısıalınmaz zərər perspektivindən tutmuş sosial bərabərsizliyin, ayrı-seçkiliyin və münaqişənin yeni formalarına və yevgenikanın yeni dövrünə qapının açılmasına qədərdir.

İnsan seleksiyasında yevgenika elmi keçən əsrin ortalarında nasist elmi kimi yaranmışdır.

Alimlərə insan DNT-sində sonrakı nəsillərə ötürülən dəyişikliklərə icazə verilmir. Yevgenika elminin belə bir yenilikçi hərəkəti yalnız əlavə tədqiqatlardan sonra nəzərdən keçirilməlidir, bundan sonra dəyişikliklər ciddi məhdudiyyətlər altında həyata keçirilə bilər. Ciddi xəstəliklərin və əlilliyin qarşısını almaq üçün belə işlər qadağan edilməlidir.

Genlərdəki dəyişikliklər nəticəsində yaranan variasiyaya da mutasiyalar deyilir.

İnsan sperma, yumurta və ya embrionların genlərində dəyişiklik etmək çoxdankı tabudur, çünki bu cür dəyişikliklər gələcək nəsillərə miras qalacaq. Bu, qismən səhvlərin təsadüfən insan genofondunun daimi hissəsinə çevrilə biləcək yeni texnogen xəstəliklər yarada biləcəyi qorxusuna görə tabudur.

Digər bir narahatlıq, bu növün qeyri-tibbi səbəblərdən genetik modifikasiya üçün istifadə edilə bilməsidir. Məsələn, elm adamları nəzəri olaraq dizayner körpələr yaratmağa cəhd edə bilər ki, valideynlər uşaqlarını daha ağıllı, daha uzun, daha yaxşı idmançı və ya digər lazımlı atributlar etmək üçün onların şəxsiyyət xüsusiyyətlərini seçməyə çalışırlar.

Hazırda belə bir şey mümkün deyil. Lakin hətta perspektiv elm adamlarının təkamülün gedişatını və genetik cəhətdən təkmilləşdirilmiş hesab edilən insanların yaradılmasını əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirmək, filmlərdə və kitablarda təsvir olunan gələcəyin distopiyalarını ortaya çıxarmaq qorxusunu artırır.

Öz DNT-si olan sperma, yumurta və ya embrionlardan körpələr yaratmaq və redaktə etmək cəhdi yalnız çox diqqətlə idarə olunan şəraitdə və yalnız dağıdıcı xəstəliyin qarşısını almaq üçün edilə bilər.

Xəstəliyin qarşısını almaq və ya müalicə etmək üçün gen redaktəsindən istifadə ilə insanın imkanlarını artırmaq üçün istifadə arasında sərhədi daha da çəkmək çətin ola bilər.

Məsələn, elm adamları gen dəyişikliklərinin Alzheimer demansı ilə mübarizə aparmaq üçün düşünmə qabiliyyətini yaxşılaşdırdığını tapa bilsələr, bu, profilaktik tibb hesab edilə bilər. Əgər sadəcə sağlam bir insanın yaddaşını kökündən yaxşılaşdırırsınızsa, bu, artıq tibbi istiqamət deyil.

DNT dəyişdirmək nə vaxt qanunidir?

Genləri redaktə etmək qabiliyyəti bir çox xəstəlikləri müalicə etmək üçün istifadə edilə bilər və bəlkə də ilk növbədə sperma, yumurta və embrionlarda genetik mutasiyaları redaktə etməklə bir çox dağıdıcı xəstəliklərin qarşısını almaq olar. Bəzi potensial dəyişikliklər döş xərçəngi, Tay-Sachs xəstəliyi, oraq hüceyrə xəstəliyi, kistik fibroz və Huntington xəstəliyi də daxil olmaqla geniş spektrli xəstəliklərin qarşısını ala bilər.

Gen redaktəsi ilə bağlı klinik sınaqlara icazə verilməlidir, əgər:

“ciddi xəstəliyin” qarşısını almaq üçün “ağıllı alternativ” yoxdur
genlərin redaktə edildikdə xəstəliyin səbəbini aradan qaldırdığı inandırıcı şəkildə sübut edilmişdir
Dəyişikliklər yalnız normal sağlamlıq şəraiti ilə əlaqəli olan genləri dəyişdirməyə yönəldilmişdir
risklər və sağlamlıq üçün potensial faydalar haqqında kifayət qədər ilkin tədqiqat aparılmışdır
Prosedurun iştirakçıların sağlamlığına və təhlükəsizliyinə təsirini araşdırmaq üçün davamlı, ciddi nəzarət, habelə uzunmüddətli kompleks planlar
Xəstənin məxfiliyinə və sağlamlığın, sosial faydaların və risklərin yenidən qiymətləndirilməsinə uyğun olaraq maksimum şəffaflıq mövcuddur.
Ciddi xəstəlik və ya vəziyyətin yayılmasının qarşısını almaq üçün güclü nəzarət mexanizmləri mövcuddur.

İnsan cücərmə xəttinin redaktəsinin tərəfdarları iddia edirlər ki, bu, bir çox ciddi genetik xəstəliklərin baş verməsini potensial olaraq azalda, hətta aradan qaldıra bilər və bütün dünyada insan əziyyətini azalda bilər. Müxaliflər insan embrionlarının dəyişdirilməsinin təhlükəli və qeyri-təbii olduğunu və gələcək nəsillərin razılığını nəzərə almadığını deyirlər.

İnsan embrionunun modifikasiyası haqqında müzakirə

Embrionun dəyişdirilməsinin qeyri-təbii və ya Allaha qarşı oynaması ilə bağlı etirazla başlayaq.

Bu arqument təbii olanın mahiyyət etibarı ilə yaxşı olması müddəasına əsaslanır.

Ancaq xəstəliklər təbiidir və milyonlarla insan xəstələnir və vaxtından əvvəl ölür - hər şey tamamilə təbiidir. Əgər biz yalnız təbii varlıqları və təbiət hadisələrini qorusaydıq, bakteriyaları öldürmək üçün antibiotiklərdən istifadə edə bilməzdik və ya başqa üsullarla təbabətlə məşğul ola bilməzdik və ya quraqlıq, qıtlıq, vəba ilə mübarizə apara bilməzdik. Səhiyyə sistemi hər bir inkişaf etmiş ölkədə həyata keçirilir və onu haqlı olaraq təbiətin gedişatına mane olmaq üçün hərtərəfli cəhdin bir hissəsi kimi təsvir etmək olar. Hansı ki, təbii olaraq nə yaxşı, nə də pisdir. Təbii maddələr və ya təbii müalicələr daha yaxşıdır, əgər mümkünsə, əlbəttə.

Tibb və genomun redaktəsi tarixində mühüm məqama gətirib çıxarır və bütün bəşəriyyətin rifahı üçün perspektivli elmi səyləri təmsil edir.

İnsan genomuna müdaxiləyə yalnız profilaktik, diaqnostik və ya terapevtik məqsədlərlə və nəsillər üçün dəyişiklik edilmədən icazə verilir.

“Dizayner körpələr” genetikası sahəsində sürətli irəliləyişlər elmin gücü haqqında daha geniş ictimai müzakirələrə və müzakirələrə cəlb etmək üçün bioetikaya ehtiyacı artırır. Elm, xarici görünüş və intellekt kimi irsi xüsusiyyətlərə nəzarət etmək üçün laboratoriyada insan embrionlarını genetik olaraq dəyişdirə bilir.

Hazırda bir çox ölkələr bu növ gen redaktəsini və DNT modifikasiyasını qadağan edən beynəlxalq konvensiya imzalayıb.

Struktur genlərdəki dəyişikliklər.

1) "Oxu çərçivəsinin dəyişdirilməsi"- bir cüt və ya bir neçə cüt nukleotidin daxil edilməsi və ya silinməsi. Məsələn, nukleotidlərin ilkin sırası belədir: AGGACTTCGA..., nukleotid daxil etdikdən sonra isə: AAGGACTCGA...; Nukleotidlərin daxil edilməsi və ya silinmə yerindən asılı olaraq, daha az və ya daha çox kodon dəyişir.

2) Keçid- əsasların dəyişdirilməsi: purindən purinə və ya pirimidindən pirimidinə; məsələn: A ↔ G, C ↔ T; bu halda keçidin baş verdiyi kodon dəyişir.

3) Transversiya- purin əsasının pirimidin əsası və ya pirimidin əsasının purin əsası ilə əvəz edilməsi. Məsələn: A ↔ C, G ↔ T; transversiyanın baş verdiyi kodon dəyişir.

Struktur genlərdəki dəyişikliklər aşağıdakılara səbəb olur: a) missensiya mutasiyaları- genin kodlaşdırıcı hissəsində bir nukleotidin dəyişdirilməsi, polipeptiddə bir amin turşusunun dəyişdirilməsinə səbəb olur; b) cəfəng mutasiyalar- amin turşularını kodlaşdırmayan (oxumanın sonunu təyin edən terminatorlar) "məntiqsiz" kodonların (UAA, UAG, UGA) əmələ gəlməsi və tərcümənin dayandırılması.

1) Repressor zülalı operator geninə “uyğun gəlmir” (“açar açar deşiyinə sığmır”) – struktur genlər daim işləyir (zülallar hər zaman sintez olunur).

2) Repressor zülalı operator geninə sıx şəkildə "bağlıdır" və induktor tərəfindən çıxarılmır ("açar açar deşikdən çıxmır") - struktur genlər daim işləmir və bu transkriptonda kodlanmış zülallar işləmir. sintez edilmişdir.

3) Repressiya və induksiyanın növbələşməsinin pozulması - induktor olmadıqda spesifik zülal sintez olunur, onun iştirakı ilə isə sintez olunmur. Transkriptonların fəaliyyətində yuxarıda qeyd olunan pozulmalar tənzimləyici gen və ya operator genindəki mutasiyalarla əlaqələndirilir.

Bəzi mutasiyalar müvafiq polipeptidin funksiyasına təsir göstərmir. Gen mutasiyalarının əhəmiyyətli bir hissəsi genin fəaliyyətini pozur və gen xəstəliklərinin inkişafına səbəb olur. Fenotipik olaraq, gen mutasiyaları metabolik pozğunluqların əlamətləri kimi özünü göstərir, insan populyasiyalarında tezliyi 1-2% təşkil edir (fenilketonuriya, hemofiliya, neyrofibromatoz, kistik fibroz, Duchenne-Becker əzələ distrofiyası). , hemoglobinopatiya S). Onlar biokimyəvi üsullarla və rekombinant DNT üsulları ilə aşkar edilir.

Nəticələrinə görə gen mutasiyaları təsnif edilir neytral, tənzimləyici Və dinamik.

Neytral(səssiz) mutasiya- fenotipik ifadəyə malik deyil (məsələn, genetik kodun degenerasiyası səbəbindən amin turşusu əvəzlənməsinə səbəb olmayan nukleotid əvəzlənməsi).

Tənzimləyici mutasiya- 5"- və ya 3" - genin tərcümə olunmamış bölgələrində mutasiya; gen ifadəsini pozur.

Dinamik mutasiyalar- genin funksional əhəmiyyətli hissələrində trinukleotid təkrarlarının sayının artması ilə əlaqədardır. Belə mutasiyalar transkripsiyanın inhibə və ya blokadasına və onların normal metabolizmasını pozan zülal molekulları tərəfindən xassələrin əldə edilməsinə səbəb ola bilər.

XROMOSOMAL MUTASİYALAR

Aktiv təşkilatın xromosom səviyyəsi irsi material, o cümlədən irsiyyət və dəyişkənlik substratının bütün xüsusiyyətlərinə malikdir yeni nəslə ötürülə bilən dəyişiklikləri əldə etmək bacarığı. Müxtəlif təsirlərin təsiri altında xromosomların fiziki-kimyəvi və morfoloji quruluşu dəyişə bilər. Xromosom qırılmaları zamanı təbii olaraq baş verir keçmək homoloji xromosomlar müvafiq bölmələr mübadiləsi etdikdə. Xromosomların qeyri-bərabər genetik material mübadiləsi etdiyi krossinq-over pozğunluğu görünüşünə səbəb olur. yeni debriyaj qrupları genlərin sayının dəyişməsi ilə. At xromosom mutasiyaları Genlərdəki nukleotidlərin ardıcıllığı adətən dəyişmir, lakin genlərin sayında və ya mövqeyində dəyişikliklər genetik balansın pozulmasına gətirib çıxara bilər ki, bu da orqanizmin normal inkişafına mənfi təsir göstərir.

Xromosom aberrasiyaları ola bilər intraxromosomal, xromosomlararası və izoxromosomal.

TO intraxromosomal Bunlara bir xromosom daxilində yenidən qurulma daxildir.

1) Silinmələr(çatışmazlıqlar) - xromosomun bir hissəsinin itirilməsi (ölçüsü bir nukleotiddən bütün genlərə qədər dəyişən DNT seqmentinin itirilməsi) - embriogenezin pozulmasına və çoxsaylı inkişaf anomaliyalarının yaranmasına səbəb ola bilər. Məsələn, insanlarda 5-ci (5p-) xromosomun qısa qolunun bir hissəsinin silinməsi inkişafa səbəb olur. pişik sindromu ağlayın(qırtlağın inkişaf etməməsi, anadangəlmə ürək qüsurları, əqli gerilik; xəstə uşaqlarda qırtlağın anomaliyasına görə ağlamaq pişiyin miyavlamasına bənzəyir). Xromosomun hər iki qolunun telomerləri silindikdə, qalan strukturun halqaya bağlanması tez-tez müşahidə olunur - üzük xromosomları. Sentromerik bölgə çıxdıqda, mərkəzsiz xromosomlar.

2) Dublikasiya- xromosom bölgəsinin duplikasiyası. Drosophila milçəyinin ikinci xromosomunda çoxalmanın nəticəsi zolaq formalı gözlərin görünüşü ola bilər. Məsələn, 9-cu xromosomun qısa qolunda trisomiya mikrosefaliya, fiziki, əqli və intellektual inkişafın ləngiməsi də daxil olmaqla çoxsaylı anadangəlmə qüsurların yaranmasına səbəb olur.

3) İnversiya- xromosom parçasının qoparılması, 180° fırlanması və yırtıldığı yerə yapışdırılması. Bu zaman gen düzülüşü qaydasının pozulması müşahidə edilir.

4) Daxiletmə- ölçüləri bir nukleotiddən bütün genə qədər dəyişən DNT fraqmentlərinin daxil edilməsi.

5) Transpozisiya- bir fraqmentin öz xromosomuna bağlanması, lakin fərqli yerdə.

Silinmələr Və təkrarlamalar həmişə fenotipik şəkildə özünü göstərir, çünki çatışmazlıqlar zamanı genlər dəsti dəyişir və qismən monosomiyalar (xromosomun bir hissəsinin monosomiyası), dublikasiya zamanı isə qismən trisomiyalar müşahidə olunur. İnversiyalar Və translokasiyalar həmişə fenotipik şəkildə özünü göstərmir; onlar genetik materialda artım və ya azalma olmadıqda və genomda genlərin ümumi tarazlığı qorunduqda balanslaşdırıla bilər. İnversiyalar və translokasiyalarla homoloji xromosomların konjuqasiyası çətinləşir ki, bu da genetik materialın qız hüceyrələr arasında paylanmasının pozulmasına səbəb ola bilər.

Xromosomlararası homoloji olmayan xromosomlar arasında yenidən qurulma baş verir.

Translokasiya- Bu, homoloji olmayan xromosomlar arasında seqmentlərin mübadiləsidir. Translokasiyalar var:

- qarşılıqlı iki xromosom seqmentləri dəyişdirdikdə;

- qarşılıqlı olmayan bir xromosomun seqmentləri digərinə köçürüldükdə;

- Robertsonian, iki akrosentrik xromosom qısa qolların itirilməsi ilə sentromerik bölgələrində birləşdirildikdə; nəticədə bir metasentrik xromosom əmələ gəlir.

İzoxromosom aberrasiyaları- eyni gen dəstlərini ehtiva edən iki fərqli xromosomun eyni, lakin güzgü fraqmentlərinin əmələ gəlməsi. Bu, xromatidlərin sentromerlər vasitəsilə eninə qırılması nəticəsində baş verir (buna görə də başqa adı - mərkəzli əlaqə).

Xromosom aberrasiyaları sitogenetik üsullarla aşkar edilir.

GENOMİK MUTASİYALAR

Genomik mutasiyalar xromosomların sayının dəyişməsi ilə xarakterizə olunur. Genomik mutasiyaların səbəbi ola bilər meyozda baş verən proseslərin pozulması. Bivalentlərin fərqliliyinin pozulması anafaza fərqli sayda xromosomlu gametlərin meydana gəlməsinə səbəb olur (əlavə xromosomu olan hər gamet üçün başqa bir xromosom var - bir xromosomsuz). Belə gametlərin normal cinsi hüceyrələr tərəfindən mayalanması karyotipdə xromosomların ümumi sayının azalması səbəbindən dəyişməsinə səbəb olur ( monosomiya) və ya artır ( trisomiya) fərdi xromosomların sayı.

Anevloidiya- xromosomların sayının çoxsaylı haploid azalması və ya artması (2n±1, 2n±2 və s.). Anevloidiyanın növləri: a) trisomiya- karyotipdə üç homoloji xromosom, məsələn, ilə Daun sindromu(21-ci xromosomda trisomiya), Edvards sindromu(18-ci cüt xromosomda trisomiya), Patau sindromu(trisomiya 13); b) monosomiya- dəstdə bir cüt homoloji xromosomdan yalnız biri var. İnsanlarda həyatla uyğun gələn yeganə monosomiya - X xromosomunda - inkişafa səbəb olur Şereşevski-Törner sindromu(45,X0). Xromosomların ilk böyük cütlərindəki monosomiyalar insanlar üçün ölümcül mutasiyalardır. Nulizomiya- bir cüt xromosomun olmaması (ölümcül mutasiya).

Əgər homoloji xromosomların paylanma mexanizmi zədələnirsə, hüceyrə bölünməmiş qalır və diploid gametlər əmələ gəlir. Belə gametlərin mayalanması gətirib çıxarır xromosom dəstlərinin sayının artması.

Poliploidiya- xromosom dəstlərinin sayının artması, haploidin çoxluğu (Зn, 4n, 5n, ...). Səbəblər: ikiqat mayalanma və birinci meyotik bölünmənin olmaması. Poliploidiya adətən bitkiçilikdə istifadə olunur və məhsuldarlığın artmasına səbəb olur. Məməlilərdə və insanlarda poliploidiya, eləcə də əksər anevlodiyalar ölümcüllərin əmələ gəlməsinə səbəb olur.

Haploidiya(1n) - tək xromosom dəsti - məsələn, arı dronlarında. Haploidlərin canlılığı azalır, çünki bu vəziyyətdə sinqulyarda olan bütün resessiv genlər görünür. Məməlilər və insanlar üçün - öldürücü mutasiya.

Genomik mutasiyalar sitogenetik üsullarla aşkar edilir. Onlar həmişə fenotipik olaraq özünü göstərirlər.

Xromosom və genomik mutasiyaların patoloji təsiri Ontogenezin bütün mərhələlərində özünü büruzə verir, çünki pozğunluqlara səbəb olur:

Ümumi genetik balans;

Genlərin işində koordinasiya;

Sistemli tənzimləmə.

Onlar bir-biri ilə əlaqəli iki variantda görünür:

Ölüm;

Anadangəlmə qüsurlar.

Xromosom mutasiyalarının ölümcül nəticəsi- insanlarda olduqca yaygın olan intrauterin ölümün əsas amillərindən biridir. Spontan abortlar, düşüklər və ölü doğuşlardan əldə edilən materialın çoxsaylı sitogenetik tədqiqatları fərdi inkişafın prenatal dövründə müxtəlif növ xromosom anomaliyalarının təsirini obyektiv şəkildə qiymətləndirməyə imkan verir. İnsanlarda intrauterin ölüm hallarının sayına xromosom mutasiyalarının ümumi töhfəsi 45% -dir. Perinatal ölmüş döllər arasında xromosom anomaliyalarının tezliyi 6% təşkil edir. Bu hallarda ölümcül təsirlər inkişaf qüsurları ilə birləşir, daha doğrusu, qüsurlar vasitəsilə həyata keçirilir.

Demək olar ki, bütün xromosom anomaliyaları səbəb olur anadangəlmə qüsurlar. Onların daha ağır formaları hamiləliyin erkən dayandırılmasına səbəb olur. Xromosom və genomik mutasiyaların rolu onların ontogenezin erkən dövrlərində patoloji proseslərin inkişafına təsiri ilə məhdudlaşmır. Onların təsiri həyat boyu müşahidə edilə bilər.

Postnatal dövrdə xromosom mutasiyaları somatik hüceyrələrdə daim aşağı tezlikdə (təxminən 2%) baş verir. Bu cür hüceyrələr onlara xas olan zülalları ehtiva edir və yad kimi təzahür etsələr, normal olaraq immunitet sistemi tərəfindən xaric edilir. Lakin bəzi hallarda xromosom anomaliyaları bədxassəli böyümənin səbəbi olur.

Xromosom aberrasiyalarına səbəb olan şüalanma və kimyəvi mutagenlər hüceyrələrin ölümünə səbəb olur və bununla da şüa xəstəliyinin və sümük iliyi aplaziyasının inkişafına kömək edir. Yaşlanma zamanı xromosom aberrasiyaları olan hüceyrələrin yığılmasının eksperimental sübutları var.

KARSİNOGENİZİN GENETİK KONSEPSİYASI

İndi müəyyən edilib ki, nə vaxt kanserogenez dəyişikliklər molekulyar genetik səviyyədə baş verir və hüceyrələrin çoxalması, böyüməsi və diferensiasiyası üçün cavabdeh olan mexanizmlərə təsir göstərir. Xronoloji olaraq kanserogenezin bir neçə nəzəriyyəsini (konsepsiyalarını) ayırd etmək olar.

1. Mutasiya anlayışı. Birinci G. de Vries (1901)şişlərin somatik hüceyrələrdəki mutasiyaların nəticəsi olduğunu irəli sürdü. T. Boveri (1914) karsinogenezin genomik və ya xromosom mutasiyalarına əsaslandığına inanırdılar. Sonradan məlum oldu ki, kanserogenez prosesi genomda struktur dəyişiklikləri olmadan baş verə bilər və şiş hüceyrələrində aşkar olunan xromosom və genomik mutasiyalar hüceyrə degenerasiyasının nəticəsidir.

2. Virus-genetik anlayış. 1911-ci ildə F. Routəvvəlcə virusların toyuqlarda sarkomanın səbəbi olduğunu göstərdi. Sonra bəzi digər şişlərin (toyuqlarda, siçanlarda və siçovullarda leykemiya, insanlarda və dovşanlarda ziyil) viral təbiəti müəyyən edildi. L.A. Zilber(1944-1968) virusları bədxassəli böyümənin universal səbəbi hesab edirdi. Mutagenlər və kanserogenlər virusların fəaliyyətini stimullaşdırır, onların genomu hüceyrənin DNT-sinə daxil olur və onun xassələrini dəyişir.

3. Epigenomik anlayış.Yu.M. Olenov (1967) Və A.Yu. Bronovitsky (1972) hesab edirdilər ki, normal hüceyrənin şiş hüceyrəsinə çevrilməsi gen fəaliyyətinin davamlı disregulyasiyasına əsaslanır, yəni. funksional genlər zədələnir.

4. Onkogen anlayışı. R. Huebner (1969) Və G.İ. Abelev (1975) ikinci və üçüncü anlayışları birləşdirdi. Hər hansı bir orqanizmin hüceyrələrinin DNT-si müəyyən hissələrdən ibarətdir - proto-onkogenlər. Bədən öz əcdadlarından proto-onkogenləri alır və ya inteqrativ viruslar tərəfindən təqdim olunur. Onlar uzun müddət hərəkətsiz (repressiya edilmiş) vəziyyətdə qala bilərlər. Proto-onkogenlərin aktivləşməsi onların mutasiyası, hüceyrəyə virus promotorunun daxil olması və s. səbəb ola bilər. onkogenlər, normal hüceyrəni şiş hüceyrəsinə çevirən transformasiya edən zülalların sintezini təyin edən.

İRSİ XƏSTƏLİKLƏRİN PATOGENİZİ SƏVİYYƏLƏRİ

Bir çox irsi xəstəliklərin patogenezində əsas əlaqədir hüceyrə səviyyəsində, bu xüsusi nozoloji formaya xas olan patoloji proseslərin baş verdiyi yerlərdə. Mutant genin ilkin təsirinin tətbiqi nöqtəsi müxtəlif xəstəliklər üçün fərqli olan fərdi hüceyrə strukturlarıdır: lizosomlar, peroksizomlar, membranlar, mitoxondriyalar.

Lizosomal səviyyədə Saxlama xəstəliklərində lizosomal fermentlərin fəaliyyətinin pozulması nəticəsində patogenetik proseslər baş verir. Beləliklə, qlikozaminoqlikanların (mukopolisaxaridlərin) hüceyrələrdə, sonra isə əsas hüceyrələrarası maddədə toplanması ağır xəstəliklərin inkişafına səbəb olur - mukopolisakkaridozlar. Bu polimerlərin həddindən artıq olmasının səbəbi onların lizosomlarda deqradasiyasının olmamasıdır ki, bu da bütün deqradasiya dövrünü kataliz edən spesifik fermentlər qrupunun qüsurları ilə bağlıdır.

Əgər mutant genin hərəkətinin tətbiqi nöqtəsi olur peroksisomlar, sonra inkişaf peroksisomal xəstəliklər. Klinik olaraq, bu xəstəliklər çoxlu şəkildə özünü göstərir anadangəlmə qüsurlar, müxtəlif nozoloji formalarda ümumiyyətlə oxşardır (çoxlu kraniofasiyal dismorfiya, katarakta, böyrək kistləri və digər təzahürlər).

Hüceyrə membranları genetik xəstəliklərin patogenezində də əsas elementlər ola bilər. Beləliklə, hüceyrə səthində aşağı sıxlıqlı lipoproteinləri bağlayan xüsusi protein reseptor molekullarının olmaması ailəvi hiperkolesterolemiya

Gen xəstəliklərinin patogenezinin hüceyrə səviyyəsi yalnız xüsusi orqanoidlərdə deyil, həm də formada özünü göstərə bilər. hüceyrə fəaliyyətinin koordinasiyasında pozğunluqlar. Məsələn, onkogen bölgələrə təsir edən mutasiyalar səbəb olur hüceyrələrin çoxalmasına nəzarətin aradan qaldırılmasına və müvafiq olaraq, bədxassəli böyüməyə.

Orqan səviyyəsində Müxtəlif xəstəliklərdə patoloji prosesin hədəfi müxtəlif orqanlardır. Onların məğlubiyyəti ola bilər ilkin və ya ikinci dərəcəli:

Qaraciyərdə və beynin ekstrapiramidal sistemində mis çökməsi zamanı hepatolentikulyar degenerasiya(Wilson-Konovalov xəstəliyi) - ilkin proses;

ilə parenximal orqanların hemosiderozu birincili hemokromatoz və ya talassemiya inkişaf edir ikinci dərəcəli qırmızı qan hüceyrələrinin artan parçalanması səbəbindən.

İRSİ XƏSTƏLİKLƏRİN TƏSNİFATI

1. Mutasyonların baş verdiyi hüceyrələrin növünə görə: a) gametik; b) somatik.

2. Klinik təzahürlərinə görə: a) xəstəliyə meyllilik; b) xəstəliyin özü; c) xəstəliyin xüsusi formaları - deformasiyalar.

3. İrsiyyət və anormal gen növünə görə: a) dominant; b) resessiv; c) yarı dominant.

4. Ən praktiki asılı olaraq təsnifatdır irsi materialın təşkili səviyyəsi: a) genetik; b) xromosom.

-dən asılı olaraq ilkin təsirlənmiş hüceyrələrin növü Aşağıdakı xəstəliklər qrupları müəyyən edilmişdir:

germ hüceyrələrində mutasiyalar nəticəsində yaranan xəstəliklər- "gametik", yəni. faktiki irsi xəstəliklər (məsələn, fenilketonuriya, hemofiliya);

somatik hüceyrələrdə mutasiyalar nəticəsində yaranan xəstəliklər- "somatik" (məsələn, şişlər, immun autoaqressiyanın bəzi xəstəlikləri); bu xəstəliklər irsi deyil;

mikrob və somatik hüceyrələrdə mutasiyaların birləşməsindən qaynaqlanan xəstəliklər(məsələn, ailəvi retinoblastoma).

Ayrı-ayrılıqda nəzərdən keçirin öldürücü, ölümcül Və hipogenital xəstəliklər:

öldürücü xəstəliklər– uşaqlıqdaxili inkişaf zamanı ölümlə nəticələnir (məsələn, autosomal monosomiya, haploidiya, əksər poliploidiya);

subletal xəstəliklər– fərdin yetkinlik yaşına çatmamışdan əvvəl ölümünə səbəb olduqda (məsələn, İsveçrə tipli aqammaqlobulinemiya kimi irsi immunçatışmazlıqlar, Louis-Bar sindromu, bəzi hemofiliya);

hipogenital xəstəliklər- sonsuzluqla birlikdə (məsələn, Şereşevski-Törner, Klaynfelter sindromları).

İrsi xəstəliklərin bölünməsi genetik Və xromosom qeyri-rəsmi: gen mutasiyaları Mendel qanunlarına uyğun olaraq nəsildən-nəslə ötürülür xromosom xəstəlikləri anevloidiyanın səbəb olduğu ümumiyyətlə irsi deyil (genetik nöqteyi-nəzərdən öldürücü təsir) və struktur düzəlişləri(inversiyalar, translokasiyalar) əlavə rekombinasiyalarla ötürülür.

Əsas irsi patologiyanın genetik təsnifatı etioloji prinsip müəyyən edilir - mutasiya növü Və irsi amillərin ətraf mühitlə qarşılıqlı təsirinin xarakteri.

Somatik hüceyrələrin genetik xəstəlikləri onkogenlərin aktivləşməsinə səbəb olan bədxassəli yenitörəmələrin hüceyrələrində spesifik xromosomal dəyişikliklər aşkar edildikdən sonra ayrıca qrupa ayrılır. Hüceyrələrin genetik materialındakı bu dəyişikliklər bədxassəli böyümə üçün etiopatogenetikdir və buna görə də aşağıdakı kimi təsnif edilə bilər. genetik patologiya.

Ana və dölün antigenlərlə uyğunsuzluğu zamanı baş verən xəstəliklər, ananın fetal antigenlərə qarşı immun reaksiyası nəticəsində inkişaf edir. Ümumiyyətlə, bu qrup patologiyanın əhəmiyyətli bir hissəsini təşkil edir və tibbi praktikada olduqca yaygındır. Bu qrupun ən tipik və yaxşı öyrənilmiş xəstəliyidir yenidoğanın hemolitik xəstəliyi, ana və dölün Rh antigeni ilə uyğunsuzluğu nəticəsində. Xəstəlik ananın Rh-mənfi qan qrupu olduqda və döl atadan Rh-müsbət alleli miras aldıqda baş verir.

İrsi xəstəliklərin klinik təsnifatı irsi olmayan xəstəliklərin təsnifatından heç bir fərqi yoxdur orqan, sistem xüsusiyyətlərinə görə və ya metabolik zədələnmə növünə görə.

İrsi xəstəliklər eyni etioloji prinsip (mutasiyalar) olduğundan, onların təsnifatının əsasını, ilk növbədə, sistem və orqan prinsipi: əsəbi; sinir-əzələ; dəri; oftalmik; kas-iskelet sistemi; endokrin; qan; ağciyərlər; ürək-damar sistemi; genitouriya sistemi; mədə-bağırsaq traktının. Bu yanaşma mübahisəlidir. Bir sistemin selektiv şəkildə təsirləndiyi çox az irsi xəstəlik tapıla bilər. Əksər gen mutasiyaları, xüsusən də xromosom və genomik olanlar hər hansı bir toxumanın ümumiləşdirilmiş zədələnməsinə səbəb olur və ya bir neçə orqana təsir göstərir. Buna görə də bir çox irsi xəstəliklər şəklində özünü göstərir sindromlar və ya patoloji əlamətlər kompleksi.

Aşkar konvensiyaya baxmayaraq, klinik təsnifat müvafiq profilli həkimə bu ixtisasın təcrübəsində rast gəlinən irsi xəstəliklərə diqqət yetirməyə kömək edir.

Patogenetik təsnifatəsasən əsas patogenetik əlaqənin müəyyən edilməsi.

İrsi xəstəliklərin biokimyəvi təsnifatı , təzahür etdi metabolik pozğunluqlarda, birləşdirir genetik olaraq ci və klinik yanaşma və həyata keçirilir əsas metabolik əlaqənin zədələnməsinin növünə görə.

Metabolik pozğunluğun təbiətindən asılı olaraq, bunlar var:

· Karbohidrat mübadiləsində irsi qüsurlar.

Qalaktozemiya, laktoza mübadiləsinin pozulması, mukopolisakkaridoz, polisaxaridlərin parçalanmasının pozulması.

· Lipid və lipoprotein mübadiləsində qüsurlar.

Sfinqolipidozlar-struktur lipidlərin parçalanma pozğunluqları və lipid mübadiləsinin digər formaları.

· Amin turşularının mübadiləsində qüsurlar.

Fenilketonuriya, albinizm-tirozindən melanin piqmentinin sintezinin pozulması və s.

· Vitamin mübadiləsinin pozulması.

Homosistinuriya-B vitaminlərinin koenzimində genetik qüsur nəticəsində inkişaf edir.

· Purin və pirimidin əsaslarının mübadiləsində qüsurlar.

· Hormonların biosintezində qüsurlar.

Adrenogenital sindrom, testislərin feminizasiyası.

· Qırmızı qan hüceyrəsi fermentlərinin irsi qüsurları.

· Kollagen xəstəlikləri birləşdirici toxumanın struktur komponenti olan kollagenin biosintezi və parçalanmasındakı qüsurlardır.

Ellers-Danlos xəstəliyi, Marfan xəstəliyi və bir sıra digər xəstəliklər.

Fermentləri kodlayan genlərdəki qüsurlar nəticəsində yaranan xəstəliklər irsi xarakter daşıyır autosomal resessiv tip, və modulyasiya zülal funksiyalarını və ya reseptorlarını kodlayan genlərin səbəb olduğu - tərəfindən autosomal dominant və ya autosomal resessiv. Transkripsiya faktoru genlərinin yaratdığı xəstəliklər qrupa aiddir autosomal dominant.İnsan genomunda bu qayda bəzən pozulur ki, bu da eyni gendə müxtəlif mutasiyalarla bağlıdır. Tibbi genetik məsləhətləşmə zamanı bu nəzərə alınmalıdır.

Patogenezi morfogenez anomaliyalarına səbəb olan xəstəliklərin əsasını hüceyrə diferensiasiyasının pozulması təşkil edir. anadangəlmə qüsurlar (polidaktiliya, Hall-Oram, Crouzon sindromları və s.).

Ancaq monogen irsi xəstəliklərin böyük əksəriyyətinə aiddir üçüncü qrup- şərti metabolik pozğunluqların və morfogenez anomaliyalarının birləşməsi (kistik fibroz, axondroplaziya, əzələ distrofiyası və s.).

Zamanla irsi xəstəliklərin formalaşması da ilkin gen məhsulunun funksiyası ilə əlaqəli nümunələrə malikdir:

transkripsiya faktoru xəstəlikləri uşaqlıqda inkişaf etmək;

ferment patologiyası- həyatın ilk ilində;

reseptorlar- 1 yaşdan yetkinlik yaşına qədər;

modul protein funksiyası- 50 ilədək müddətə.

GEN XƏSTƏLİKLƏRİNİN NÖVLƏRİ VƏ QAYNAYANLIQLARI

Elmi və tibb ictimaiyyətinə geniş şəkildə tanınır və gündəlik yenilənir İnsanın irsi xəstəliklərinin kataloqu(OMIM, İnsanda Onlayn Mendel irsi ) 2001-ci ilin avqust ayına olan məlumata görə, müəyyən bir gendə mutasiyaların törətdiyi ən azı 4200 monogen xəstəlik siyahıya alınmışdır. İnsan populyasiyalarında gen xəstəliklərinin ümumi tezliyi 2-4% təşkil edir. Təsirə məruz qalan genlərin əhəmiyyətli bir hissəsi üçün bəzi monogen xəstəliklər üçün sayı onlarla və yüzlərlə çatan müxtəlif allellər müəyyən edilmişdir. Həkimin bilməsi vacibdir ki, təsirlənmiş genin bu cür polimorfizmi eyni monogen xəstəlik daxilində müxtəlif klinik fenotiplərə gətirib çıxara bilər və çox vaxt gətirib çıxarır.

Gen xəstəlikləri- gen səviyyəsində mutasiyalar nəticəsində yaranan, klinik təzahürləri müxtəlif olan irsi xəstəliklər qrupu. Onları bir qrupda birləşdirmək üçün əsasdır etioloji genetik xüsusiyyətlər Və ailələrdə və populyasiyalarda irsiyyət nümunələri. Müxtəlif irsi xəstəliklər və bütövlükdə insan genomu ilə bağlı çoxsaylı araşdırmalara görə, eyni gendə müxtəlif növ mutasiyalardan danışmaq olar. Bu tip mutasiyalardan hər hansı biri irsi xəstəliklərə səbəb ola bilər. Hətta eyni gen xəstəliyinə müxtəlif mutasiyalar səbəb ola bilər.

Mutant genlərin protein məhsullarını öyrənərkən iki qrup mutasiya fərqlənir. Birinci qrup protein molekullarında keyfiyyət dəyişiklikləri ilə əlaqəli, yəni. xəstələrdə struktur genlərin mutasiyaları nəticəsində yaranan anormal zülalların (məsələn, anormal hemoglobinlərin) olması. Başqa bir qrup xəstəliklər hüceyrədəki normal zülalın tərkibindəki kəmiyyət dəyişiklikləri (artım və ya azalma) ilə xarakterizə olunur, bu da ən çox funksional genlərin mutasiyaları nəticəsində yaranır, yəni. genlərin tənzimlənməsinin pozulması ilə əlaqədardır.

İrsi xəstəliklərə səbəb olan mutasiyalar struktur, nəqliyyat, embrion zülalları və fermentlərə təsir göstərə bilər. İrsi anormallıqlar baş verə bilər protein sintezinin tənzimlənməsinin bütün səviyyələrində müvafiq enzimatik reaksiyalar nəticəsində yaranır:

transkripsiyadan əvvəl(gen nüsxələrinin sayını artırmaq və ya azaltmaqla həyata keçirilir);

transkripsiya(spaserlərdə, intronlarda, transpozonlarda, tənzimləyici zülallarda genetik qüsurlar bütün genin transkripsiyasının pozulmasına səbəb ola bilər, müvafiq zülalın sintez həcminin dəyişməsinə səbəb ola bilər);

emal Və qoşma pro-i-RNT (pro-i-RNT-nin qeyri-informativ hissələrinin məhv edilməsi və informativ bölmələrin birləşməsi səviyyəsində pozulmalar);

yayım(ribosomda zülal molekulunun birbaşa yığılması səviyyəsində pozuntular);

post-tərcümə(zülal molekulunun ikinci, üçüncü və dördüncü strukturunun formalaşması səviyyəsində pozuntular).

Ayrı-ayrı genlərdəki mutasiyalar gen xəstəliklərinin etioloji faktoru olduğundan, deməli onların irsiyyət nümunələri nəsillərdə seqreqasiyanın Mendel qaydalarına uyğundur.

Yenidən nəzərdən keçirməklə gen xəstəlikləri bədənin mendel xüsusiyyətləri kimi deyilənlərdən söhbət getdiyi güman edilir tam formaları, yəni gametik mutasiyaların yaratdığı formalar. Bunlar yeni və ya əvvəlki nəsillərdən miras qalmış mutasiyalar ola bilər. Nəticədə, bu hallarda patoloji genlər bədənin bütün hüceyrələrində mövcuddur.

Bununla belə, nəzəri olaraq görünüşü və görünüşünü təsəvvür etmək mümkündür mozaika formaları. Hər hansı mutasiyalar, o cümlədən gen mutasiyaları, hüceyrələrdən birində zigotun bölünməsinin erkən mərhələlərində baş verə bilər və sonra fərdi bu gen üçün mozaika olacaqdır. Bəzi hüceyrələrdə normal allele, digərlərində mutant və ya patoloji olacaq.

Gen xəstəlikləri halında xəstəliyin klinik mənzərəsi müxtəlif genlərin mutasiyalarının patogenetik təsirləri hesabına formalaşa bilər, yəni. Xəstəliyin oxşar fenotipik təzahürü bir neçə fərqli mutasiya nəticəsində yarana bilər. Nəticədə, genetik baxımdan fərqli olan hallar (müxtəlif lokuslardakı mutasiyalar və ya bir lokusda fərqli mutasiyalar) bir qrupa düşəcəkdir - gen nüsxələri. Eyni zamanda, nadir olsa da, ola bilər fenokopiyalar gen xəstəlikləri - adətən uşaqlıqda fəaliyyət göstərən zərərli xarici amillərin səbəb olduğu hallar klinik mənzərəsi ümumiyyətlə irsiliyə bənzəyən xəstəlik. Ekoloji təsirlər (dərmanlar, pəhriz və s.) nəticəsində mutant genotiplə xəstəliyin inkişaf etmədiyi əks vəziyyət adlanır. standart surət çıxarma.

Geno- və fenokopiya anlayışları həkimə aşağıdakı imkanları verir: düzgün diaqnoz qoymaq; xəstənin sağlamlığının proqnozunu və ya xəstə uşaq sahibi olma ehtimalını daha dəqiq müəyyən etmək; müəyyən bir vəziyyətdə, patoloji geni miras almış bir uşaqda xəstəliyin inkişafının qarşısını almaq.

Uyğun olaraq genetik təsnifat prinsipi gen xəstəlikləri qruplara bölünür miras növünə görə

· autosomal dominant;

· autosomal resessiv;

· X ilə əlaqəli dominant;

· X ilə əlaqəli resessiv;

· Y ilə əlaqəli (holandric) və mitoxondrial.

Xəstəliyin bu və ya digər qrupa təyin edilməsi həkimə ailədəki vəziyyətlə bağlı özünü istiqamətləndirməyə və tibbi-genetik yardımın növünü təyin etməyə imkan verir.

Çikaqo Universitetinin məzunu Dr. Josiah Zayner CRISPR texnikasından istifadə edərək evdə genomunuzu redaktə etməyə imkan verən alətlər və materiallar toplusu yaratmışdır. Alimin sözlərinə görə, ucuz dəst göstərir ki, bu gün DNT müdaxiləsi gözlənilməz nəticələri olan sənət deyil, adi bir sənətdir. Alimin özü bu fikri asanlıqla nümayiş etdirir: onun mənzilində mətbəxdə öz dəsti ilə yaradılmış, genetikası dəyişdirilmiş bakteriyalarla çoxlu Petri qabları var.

Bioloq Josiah Zayner biologiya elminin ən qabaqcıllarını populyarlaşdırmaq üçün yeni bir yanaşma təklif edir

Genom redaktə aləti CRISPR üç il əvvəl icad edilib və DNT-ni dəyişdirməyin sadə, sürətli və dəqiq üsuludur. Bununla belə, indiyə qədər CRISPR yalnız ixtisaslaşmış laboratoriyalarda ixtisaslı mütəxəssislər tərəfindən istifadə edilmişdir.

CRISPR texnikası hətta mətbəxdə belə genomu redaktə etməyə imkan verir

Josiah Zayner, genomik müdaxilə üçün sadələşdirilmiş və əlçatan CRISPR alətləri dəstini bazara çıxaran ilk şəxs oldu. Bu, təxribat xarakterli təşəbbüsdür, çünki bu gün cəmiyyətin həyat tərzini, düşüncə tərzini əsasən terrorizm formalaşdırır. Nəticədə, evdə bakteriyaların genetik modifikasiyası əksər hallarda bioterrorçular üçün öldürücü ştammların inkişafı ilə əlaqələndirilir.

Elm adamları həmçinin ehtiyat edirlər ki, qeyri-peşəkarlar təsadüfən antibiotiklərə davamlı mikroorqanizmlərin superştamlarını yarada bilərlər. Belə bakteriya və göbələklər insanlar üçün zərərsiz olsalar belə, ətraf mühitdə gözlənilməz dəyişikliklərə səbəb ola bilərlər.

Kitdəki gen modifikasiyaları təhlükəsizdir və yalnız mikroorqanizmlərin xarici parametrlərində, məsələn, rənglərində kiçik dəyişikliklərə imkan verir.

Bununla belə, Zaynerin sözlərinə görə, onun dəstində yalnız zərərsiz bakteriya və maya var ki, onlar sərt xarici mühitdə yaşaya bilmirlər və uzun müddət yaşaya bilmirlər. Dəstin alətlərindən istifadə edərək genetik modifikasiya yalnız rəng və ya qoxu kimi xüsusiyyətlərində kiçik dəyişikliklərə imkan verir.

Genetik mühəndislik sahəsində ev təcrübələri üçün dəstin qiyməti 120 dollardır

Josiah Zayner hesab edir ki, onun bir çox istedadlı, maraqlı insanları işə götürməsi biologiyada böyük fərq yarada bilər. Genetik mühəndisliyə maraq elm üçün çox böyük dəyərə malikdir, ona görə də Zaynerin ucuz dəsti biologiya tarixində bir neçə bahalı ən müasir laboratoriyalardan daha böyük rol oynaya bilər.

Qeyd etmək lazımdır ki, kraudfandinq Zaynerin layihəsinə 55 min dollardan çox gəlir gətirdi - bu, ev geninin redaktəsi üçün dəst tərtibatçısının planlaşdırdığından 333% çoxdur.

Mutasiyalar (latınca mutatio - dəyişmək) genlərdə irsi struktur dəyişiklikləridir.

Böyük mutasiyalar (genomik dəyişikliklər) genomun nisbətən böyük hissələrində itki və ya dəyişikliklərlə müşayiət olunur; belə mutasiyalar adətən geri dönməz olur.

Kiçik (nöqtə) mutasiyalar fərdi DNT nukleotidlərinin itirilməsi və ya əlavə edilməsi ilə əlaqələndirilir. Bu vəziyyətdə yalnız kiçik sayda xüsusiyyətlər dəyişir. Bu cür dəyişdirilmiş bakteriyalar tamamilə orijinal vəziyyətinə qayıda bilər (geri dönüş).

Xüsusiyyətləri dəyişdirilmiş bakteriyalara mutantlar deyilir. Mutantların əmələ gəlməsinə səbəb olan amillərə mutagenlər deyilir.

Bakterial mutasiyalar spontan və induksiyaya bölünür. Spontan (spontan) mutasiyalar nəzarətsiz amillərin təsiri altında, yəni eksperimentatorun müdaxiləsi olmadan baş verir. İnduksiya edilmiş (istiqamətləndirilmiş) mutasiyalar mikroorqanizmlərin xüsusi mutagenlərlə (kimyəvi maddələr, radiasiya, temperatur və

Bakterial mutasiyalar nəticəsində aşağıdakılar müşahidə oluna bilər: a) morfoloji xassələrin dəyişməsi b) mədəni xassələrin dəyişməsi c) mikroorqanizmlərdə dərman müqavimətinin yaranması d) amin turşularını sintez etmək, karbohidratlar və digər qida maddələrindən istifadə etmək qabiliyyətinin itirilməsi. e) patogen xüsusiyyətlərin zəifləməsi və s.

Transformasiya. Transformasiya prosesində başqa bir hüceyrənin DNT-sini qəbul edə bilən hüceyrələrə səlahiyyətli deyilir.

Transduksiya genetik məlumatın (DNT) donor bakteriyadan bakteriofaqın iştirakı ilə resipiyent bakteriyaya ötürülməsidir. Mülayim faqlar əsasən transduksiya xüsusiyyətlərinə malikdir. Bakterial hüceyrədə çoxaldıqda, faqlar bakterial DNT-nin bir hissəsini öz DNT-lərinə daxil edir və onu alıcıya ötürürlər.

Transduksiyanın üç növü var: ümumi, xüsusi və abortiv.

1 . Ümumi transduksiya bakterial xromosomun müxtəlif hissələrində lokallaşdırılmış müxtəlif genlərin köçürülməsidir.

Eyni zamanda, donor bakteriyalar resipiyentə müxtəlif xüsusiyyətləri və xassələri ötürə bilər - yeni fermentlər əmələ gətirmə qabiliyyəti, dərmanlara qarşı müqavimət və s.

2. Spesifik transduksiya bakterial xromosomun xüsusi nahiyələrində lokallaşdırılmış yalnız bəzi spesifik genlərin faq vasitəsilə ötürülməsidir. Bu vəziyyətdə yalnız müəyyən xüsusiyyətlər və xüsusiyyətlər ötürülür.

3. Abortiv transduksiya - donor xromosomunun bir fraqmentinin faqla köçürülməsi. Adətən bu fraqment alıcı hüceyrənin xromosomuna daxil deyil, sitoplazmada dövr edir. Bir alıcı hüceyrə bölündükdə, bu fraqment iki qız hüceyrədən yalnız birinə köçürülür və ikinci hüceyrə dəyişməmiş alıcı xromosomunu alır.

Transduksiya edən fagların köməyi ilə bir hüceyrədən digərinə bütün xassələri, məsələn, toksin, sporlar, flagella əmələ gətirmək, əlavə fermentlər istehsal etmək, dərmanlara davamlılıq və s.

Konjugasiya birbaşa hüceyrə təması ilə genetik materialın bir bakteriyadan digərinə ötürülməsidir. Genetik materialı ötürən hüceyrələrə donor, onu qəbul edən hüceyrələrə isə alıcı deyilir. Bu proses təbiətdə birtərəflidir - donor hüceyrədən resipiyent hüceyrəyə qədər.

Donor bakteriya F+ (kişi tipi), alıcı bakteriyalar isə F- (qadın növü) olaraq təyin olunur. F + və F - hüceyrələri bir-birinə yaxınlaşdıqda, onların arasında sitoplazmatik körpü yaranır. Körpünün formalaşması F faktoru (Fertility) tərəfindən idarə olunur. Bu amil cinsi pili əmələ gətirməkdən məsul olan genləri ehtiva edir. Donor funksiyasını yalnız F faktoru olan hüceyrələr yerinə yetirə bilər. Alıcının hüceyrələrində bu amil yoxdur. Kəsişmə zamanı F faktoru donor hüceyrədən resipiyentə keçir. F faktorunu aldıqdan sonra qadın hüceyrəsi özü donor olur (F+).

Konjugasiya prosesi mexaniki olaraq, məsələn, silkələməklə kəsilə bilər. Bu halda, alıcı DNT-də olan natamam məlumat alır.

Konjuqasiya, digər rekombinasiya növləri kimi, yalnız eyni növdən olan bakteriyalar arasında deyil, müxtəlif növ bakteriyalar arasında da baş verə bilər. Bu hallarda rekombinasiya növlərarası adlanır.

Plazmidlər bakteriya hüceyrəsinin nisbətən kiçik ekstraxromosomal DNT molekullarıdır. Onlar sitoplazmada yerləşir və halqa quruluşuna malikdir. Plazmidlər xromosom DNT-də olan genlərdən asılı olmayaraq fəaliyyət göstərən bir neçə gen ehtiva edir.

Lizogen hüceyrədə bir sıra dəyişikliklərə səbəb olan profaqlar, məsələn, toksin əmələ gətirmə qabiliyyəti (transduksiyaya bax).

Muxtar vəziyyətdə olan və birləşmə prosesində iştirak edən F faktoru (bax konyuqasiya).

Hüceyrənin dərmanlara müqavimətini təmin edən R-faktor (R-faktor əvvəlcə Escherichia coli-dən, sonra Şigelladan təcrid edilmişdir). Tədqiqatlar göstərdi ki, R faktoru hüceyrədən çıxarıla bilər, bu ümumiyyətlə plazmidlər üçün xarakterikdir.

K faktoru intraspesifik, növlərarası və hətta generiklər arası ötürülmə qabiliyyətinə malikdir ki, bu da diaqnozu çətin olan atipik ştammların əmələ gəlməsinə səbəb ola bilər.

İlk dəfə Escherichia coli (E. coli) mədəniyyətində aşkar edilən bakteriosinogen amillər (kol faktorları) buna görə də kolisinlər adlanır. Daha sonra onlar digər bakteriyalarda müəyyən edildi: Vibrio cholerae - Vibriocinae, staphylococci - Staphylocinae və s.

Co l faktoru, öz növlərinin və ya yaxın qohumlarının bakteriyalarının ölümünə səbəb ola bilən zülal maddələrinin sintezini təyin edən kiçik bir avtonom plazmiddir. Bakteriosinlər həssas hüceyrələrin səthində adsorbsiya edilir və maddələr mübadiləsinin pozulmasına səbəb olur, bu da hüceyrə ölümünə səbəb olur.

Təbii şəraitdə populyasiyada yalnız bir neçə hüceyrə (1000-də 1) özbaşına kolisin istehsal edir. Bununla belə, mədəniyyətə müəyyən təsirlərlə (bakteriyaların UV şüaları ilə müalicəsi) kolisin istehsal edən hüceyrələrin sayı artır.

Mikroorqanizmlərin Dəyişkənliyinin PRAKTİKİ ƏHƏMİYYƏTİ

Paster quduzluq və qarayara xəstəliyinin törədicilərində süni şəkildə geri dönməz dəyişikliklər əldə etmiş və bu xəstəliklərdən qoruyan vaksinlər hazırlamışdır. Mikroorqanizmlərin genetikası və dəyişkənliyi sahəsində sonrakı tədqiqatlar vaksinlərin istehsalı üçün istifadə edilən çoxlu sayda bakterial və virus ştammlarını əldə etməyə imkan verdi.

Mikroorqanizmlərin genetikasının tədqiqatlarının nəticələri yüksək orqanizmlərin irsiyyət nümunələrinin aydınlaşdırılması üçün uğurla istifadə edilmişdir.

Genetikanın yeni sahəsi - gen mühəndisliyi də böyük elmi və praktik əhəmiyyətə malikdir.

Genetik mühəndislik üsulları genlərin quruluşunu dəyişdirməyə və bakterial xromosomlara vacib və zəruri maddələrin sintezinə cavabdeh olan digər orqanizmlərin genlərini daxil etməyə imkan verir. Nəticədə mikroorqanizmlər kimyəvi vasitələrlə istehsalı çox çətin və bəzən hətta qeyri-mümkün bir iş olan maddələrin istehsalçısına çevrilirlər. Hal-hazırda bu üsuldan insulin, interferon və s. kimi dərman preparatlarının istehsalında istifadə olunur. Mutagen amillərdən və seleksiyadan istifadə edərək, orijinaldan 100-1000 dəfə daha aktiv olan antibiotik istehsal edən mutantlar əldə edilmişdir.

9. İmmunitetin genetikası

Ali heyvanların immun reaksiyasının genetik təyini

Monospesifik anticisimlərin sintezi və immun yaddaşın mexanizmi

Bədənin immun reaksiya səviyyəsinin irsiliyi və infeksiyalara qarşı müqavimət üçün heyvanların seçilməsi imkanı.

İmmunitet orqanizmin yoluxucu agentlərə və antigen xarakterli genetik yad maddələrə qarşı toxunulmazlığıdır. İmmunitetin əsas funksiyası bədənin daxili sabitliyinə (homeostaz) immunoloji nəzarətdir.

Bu funksiyanın nəticəsi genetik yad maddələrin (viruslar, bakteriyalar, xərçəng hüceyrələri və s.) tanınması və sonra bloklanması, zərərsizləşdirilməsi və ya məhv edilməsidir. Bədənin immunitet sistemi, bütün limfoid hüceyrələrin məcmusu (xüsusi qoruyucu amil) genetik olaraq müəyyən edilmiş bioloji fərdiliyin qorunmasına cavabdehdir. Qeyri-spesifik qoruyucu faktorlara dəri və selikli qişalar daxildir. İmmun reaksiya və ya immunoloji reaktivlik orqanizmin yad maddələrə (antigenlərə) reaksiyasının formasıdır. Antikorların əsas funksiyası onların antigenlə qlütinasiya, çökmə, lizis və neytrallaşma reaksiyaları şəklində tez reaksiya vermək qabiliyyətidir.

10. Qan qrupları və biokimyəvi polimorfizm.

Qan qrupları anlayışı

Qan qruplarının varisliyi

Heyvandarlıqda qan qruplarının praktiki tətbiqi

Polimorf zülal sistemləri və onların heyvan məhsuldarlığı ilə əlaqəsi

Qan qruplarının və polimorf zülal sistemlərinin təyini üsulları.

Qan qrupları 1900-cü ildə (insanlarda) aşkar edilmiş və 1924-cü ildə izah edilmişdir. 1936-cı ildə isə immunogenetik termini istifadə edilmişdir. Növün daxilində fərdlər bir sıra kimyəvi, genetik cəhətdən müəyyən edilmiş xüsusiyyətlərə görə fərqlənirlər ki, onları immunogenetik olaraq antigenlər şəklində aşkar etmək olar (orqanizmə daxil olduqda immunogenetik reaksiyalara səbəb olan genetik yad maddələr). Antikorlar, antigenlərin təsiri altında bədəndə əmələ gələn immunoqlobulinlərdir (zülallar); qan qrupundakı fərqlər qırmızı qan hüceyrələrinin səthində yerləşən antigenlər tərəfindən müəyyən edilir. Antigen amillər bəzən qan faktorları adlanır və bir fərdin bütün qan qruplarının cəminə qan qrupu deyilir. Doğuşdan sonra heyvanların qan qrupu dəyişmir. Qan qruplarının və antigenlərin genetik sistemləri böyük və kiçik hərflərlə təyin olunur - A, B, C və s. Çoxlu antigenlər var, ona görə də onlar A, B, C simvolları ilə və A1, A2 və s.

Ana səhifə | Haqqımızda | Əlaqə

GENOTİP (İRSİ OLUNAN) DƏYİŞƏNLİK

Genotipik variasiya mutasiyalar və genetik rekombinasiyalar nəticəsində yarana bilər.

Mutasiyalar (latınca mutatio - dəyişmək) genlərdə irsi struktur dəyişiklikləridir.

Böyük mutasiyalar (genomik dəyişikliklər) genomun nisbətən böyük hissələrində itki və ya dəyişikliklərlə müşayiət olunur; belə mutasiyalar adətən geri dönməz olur.

Kiçik (nöqtə) mutasiyalar fərdi DNT əsaslarının itirilməsi və ya əlavə edilməsi ilə əlaqələndirilir. Bu vəziyyətdə yalnız kiçik sayda xüsusiyyətlər dəyişir. Bu cür dəyişdirilmiş bakteriyalar tamamilə orijinal vəziyyətinə qayıda bilər (geri dönüş).

Xüsusiyyətləri dəyişdirilmiş bakteriyalara mutantlar deyilir. Mutantların əmələ gəlməsinə səbəb olan amillərə mutagenlər deyilir.

Bakterial mutasiyalar spontan və induksiyaya bölünür. Spontan (spontan) mutasiyalar idarə olunmayan amillərin təsiri altında baş verir, yəni. eksperimentatorun müdaxiləsi olmadan. İnduksiya edilmiş (istiqamətləndirilmiş) mutasiyalar mikroorqanizmlərin xüsusi mutagenlərlə (kimyəvi maddələr, şüalanma, temperatur və s.) müalicəsi nəticəsində yaranır.

Bakterial mutasiyalar nəticəsində aşağıdakılar baş verə bilər:

a) morfoloji xüsusiyyətlərin dəyişməsi

b) mədəni xassələrin dəyişməsi

c) mikroorqanizmlərdə dərman müqavimətinin yaranması

d) amin turşularını sintez etmək, karbohidratlar və digər qida maddələrindən istifadə etmək qabiliyyətinin itirilməsi

e) patogen xüsusiyyətlərin zəifləməsi və s.

Əgər mutasiya mutagen hüceyrələrin populyasiyanın digər hüceyrələrindən üstünlük əldə etməsinə gətirib çıxarırsa, onda mutant hüceyrələrin populyasiyası əmələ gəlir və bütün əldə edilmiş xüsusiyyətlər irsi olaraq keçir. Əgər mutasiya hüceyrəyə üstünlük vermirsə, onda mutant hüceyrələr, bir qayda olaraq, ölürlər. Genetik rekombinasiyalar. Transformasiya. Transformasiya prosesində başqa bir hüceyrənin DNT-sini qəbul edə bilən hüceyrələrə səlahiyyətli deyilir. Yetkinlik vəziyyəti çox vaxt böyümənin loqarifmik mərhələsi ilə üst-üstə düşür.

Transduksiya genetik məlumatın donor bakteriyadan bakteriofaqın iştirakı ilə resipiyent bakteriyaya ötürülməsidir. Mülayim faqlar əsasən transduksiya xüsusiyyətlərinə malikdir. Bakterial hüceyrədə çoxaldıqda, faqlar bakterial DNT-nin bir hissəsini öz DNT-lərinə daxil edir və onu alıcıya ötürürlər. Transduksiyanın üç növü var: ümumi, xüsusi və abortiv.

1. Ümumi transduksiya bakterial xromosomun müxtəlif hissələrində lokallaşdırılmış müxtəlif genlərin köçürülməsidir. Eyni zamanda, donor bakteriyalar resipiyentə müxtəlif xüsusiyyətlər və xassələr ötürə bilər - yeni fermentlər yaratmaq qabiliyyəti, dərmanlara qarşı müqavimət və s.

2. Xüsusi transduksiya ötürülmədir
bakterial xromosomun xüsusi bölmələrində lokallaşdırılmış yalnız bəzi spesifik genlərdən ibarət faq. Bu vəziyyətdə yalnız müəyyən xüsusiyyətlər və xüsusiyyətlər ötürülür.

3. Abortiv transduksiya - donor xromosomundan bir fermentin faqla ötürülməsi. Adətən bu fraqment alıcı hüceyrənin xromosomuna daxil deyil, sitoplazmada dövr edir. Qəbul edən hüceyrə bölündükdə, bu fraqment iki qız hüceyrədən yalnız birinə köçürülür və ikinci hüceyrə dəyişməmiş alıcı xromosomunu alır.

Donor bakteriya F+ (kişi tipi), alıcı bakteriyalar isə F- (qadın növü) olaraq təyin olunur. F+ və F- hüceyrələri bir-birinə yaxınlaşdıqda, onların arasında sitoplazmatik körpü yaranır. Körpünün formalaşması F faktoru ilə idarə olunur (ingiliscə məhsuldarlıqdan - məhsuldarlıq). Bu amil cinsi villi (seks-pili) əmələ gəlməsindən məsul olan genləri ehtiva edir. Donor funksiyasını yalnız F faktoru olan hüceyrələr yerinə yetirə bilər. Resipiyent hüceyrələrdə bu amil yoxdur. Kəsişmə zamanı F faktoru donor hüceyrədən resipiyentə keçir. F faktorunu aldıqdan sonra qadın hüceyrəsi özü donor (F+) olur.

Konjugasiya prosesi mexaniki olaraq, məsələn, silkələməklə kəsilə bilər. Bu halda, alıcı DNT-də olan natamam məlumat alır.

Genetik məlumatın konyuqasiya yolu ilə ötürülməsi enterobakteriyalarda ən yaxşı şəkildə öyrənilir.

Konjuqasiya digər rekombinasiya növləri kimi təkcə eyni növdən olan bakteriyalar arasında deyil, müxtəlif növ bakteriyalar arasında da baş verə bilər.Bu hallarda rekombinasiya növlərarası adlanır.

Genotipik dəyişkənlik irsi xarakter daşıyır

Şəkil 54 Plazmidlər (xromosomdankənar DNT molekulları)

Plazmidlərin tipik xüsusiyyəti onların müstəqil çoxalma (replikasiya) qabiliyyətidir.

Onlar həmçinin bir hüceyrədən digərinə keçə və ətraf mühitdən yeni genləri daxil edə bilərlər. Plazmidlərə aşağıdakılar daxildir:

Profaqlar. lizogen hüceyrədə irsi olaraq keçən bir sıra dəyişikliklərə səbəb olur, məsələn, toksin əmələ gətirmə qabiliyyəti (transduksiyaya bax). Muxtar vəziyyətdə olan və birləşmə prosesində iştirak edən F faktoru (bax konyuqasiya).

R faktoru intraspesifik, növlərarası və hətta generiklərarası ötürülmə qabiliyyətinə malikdir ki, bu da diaqnozu çətin olan atipik ştammların əmələ gəlməsinə səbəb ola bilər.

İlk dəfə Escherichia coli (E. coli) mədəniyyətində aşkar edilən bakteriosinogen amillər (kol faktorları) buna görə də kolisinlər adlanır. Sonradan onlar digər bakteriyalarda müəyyən edildi: Vibrio cholerae - vibriosinlər, stafilokoklar - stafilosinlər və s.

Col faktor, öz növlərinin və ya yaxın qohumlarının bakteriyalarının ölümünə səbəb ola biləcək protein maddələrinin sintezini təyin edən kiçik bir avtonom plazmiddir. Bakteriosinlər həssas hüceyrələrin səthində adsorbsiya edilir və maddələr mübadiləsinin pozulmasına səbəb olur, bu da hüceyrə ölümünə səbəb olur.

Funksional genlərdə dəyişikliklər

Mutasiyaya uğramış hüceyrələrdə mutasiyalar somatik (məsələn, bir insanda müxtəlif göz rəngləri) və generativ (və ya gametik) ola bilər. Generativ mutasiyalar nəsillərə ötürülür, somatik mutasiyalar isə fərddə özünü göstərir. Onlar yalnız vegetativ çoxalma yolu ilə miras qalırlar.

Bədən üçün nəticə (məna) əsasında mutasiyalar müsbət, neytral və mənfi olaraq təsnif edilir. Müsbət mutasiyalar nadir hallarda görünür. Onlar orqanizmin canlılığını artırır və təkamül üçün vacibdir (məsələn, xordalıların təkamülü zamanı dörd kameralı ürəyin yaranmasına səbəb olan mutasiyalar). Neytral mutasiyaların həyati proseslərə praktiki olaraq heç bir təsiri yoxdur (məsələn, çillərin olmasına səbəb olan mutasiyalar). Mənfi mutasiyalar yarı öldürücü və öldürücüyə bölünür. Yarım öldürücü mutasiyalar orqanizmin həyat qabiliyyətini azaldır və ömrünü qısaldır (məsələn, Daun xəstəliyinə səbəb olan mutasiyalar). Ölümcül mutasiyalar səbəb olur
doğumdan əvvəl və ya doğuş zamanı bədənin ölümü (məsələn, beynin olmamasına səbəb olan mutasiyalar).

Fenotip dəyişikliyinə görə mutasiyalar morfoloji (məsələn, göz almalarının azalması, əlində altı barmaq) və biokimyəvi (məsələn, albinizm, hemofiliya) ola bilər.

Genotipdəki dəyişikliklərə əsasən mutasiyalar genom, xromosom və gen mutasiyalarına bölünür.

Genomik mutasiyalar ətraf mühit faktorlarının təsiri altında xromosomların sayında baş verən dəyişikliklərdir. Haploidiya 1n xromosomlar toplusudur. Təbiətdə dronlarda (erkək) arılarda olur. Bu cür orqanizmlərin canlılığı azalır, çünki onlarda bütün resessiv genlər görünür.

Poliploidiya xromosomların haploid sayının artmasıdır (3n, 4n, 5n). Poliploidiyadan bitkiçilikdə istifadə olunur. Məhsuldarlığın artmasına səbəb olur. İnsanlar üçün haploidiya və poliploidiya öldürücü mutasiyalardır.

Anevloidiya ayrı-ayrı cütlərdə xromosomların sayının dəyişməsidir (2n±1, 2n±2 və s.).

Trisomiya. məsələn, qadın orqanizmində bir cüt cinsi xromosoma X xromosomu əlavə edilərsə, trisomiya X sindromu (47, XXX), kişi bədəninin cinsi xromosomlarına əlavə olunarsa, Klaynfelter sindromu (47, XXY) inkişaf edir. inkişaf edir. Monosomiya. bir cütdə bir xromosomun olmaması - 45, X0 - Shereshevsky-Turner sindromu. Nulizomiya. bir cüt homolog xromosomun olmaması (insanlar üçün - öldürücü mutasiya).

Xromosom mutasiyaları (və ya xromosom aberrasiyaları) xromosomların strukturunda dəyişikliklərdir (xromosomlararası və ya xromosomdaxili). Bir xromosom daxilində yenidən qurulmalara inversiya, çatışmazlıqlar (çatışmazlıqlar və silinmələr) və dublikasiyalar deyilir. Xromosomlararası yenidən qurulmalara translokasiyalar deyilir.

Nümunələr: delesiya – insanlarda pişik fəryad sindromu; duplikasiya – Drosophila-da zolaq formalı gözlərin görünüşü; inversiya – genlərin ardıcıllığının dəyişməsi.

Translokasiyalar ola bilər: qarşılıqlı - iki xromosom seqmentləri mübadilə edir; qeyri-qarşılıqlı - bir xromosomun seqmentləri digər Robertsoniana köçürülür - iki akrosentrik xromosom sentromerik bölmələri ilə bağlanır.

Çatışmazlıqlar və təkrarlanmalar həmişə özünü fenotipik şəkildə göstərir, çünki genlər dəsti dəyişir. İnversiyalar və translokasiyalar həmişə görünmür. Bu hallarda homoloji xromosomların konjuqasiyası çətinləşir və genetik materialın qız hüceyrələr arasında paylanması pozulur.

Gen mutasiyalarına nöqtə mutasiyaları və ya transgenasiyalar deyilir. Onlar gen strukturunda dəyişikliklərlə əlaqələndirilir və metabolik xəstəliklərin inkişafına səbəb olur (onların tezliyi 2-4%).

Struktur genlərdəki dəyişikliklər.

1. Oxu çərçivəsinin yerdəyişməsi bir və ya bir neçə nukleotid cütünün DNT molekuluna düşməsi və ya daxil edilməsi zamanı baş verir.

2. Keçid - purin əsasının purin əsası və ya pirimidin əsasının pirimidin əsası (A G və ya C T) ilə əvəz edildiyi mutasiya. Bu dəyişdirmə kodonların dəyişməsinə səbəb olur.

3. Transversiya - purin əsasının pirimidinlə və ya pirimidinin purinlə əvəz edilməsi (A C G T) - kodonların dəyişməsinə gətirib çıxarır. Kodonların mənasının dəyişdirilməsi səhv mutasiyalara gətirib çıxarır. Əgər cəfəng kodonlar əmələ gəlirsə (UAA, UAG, UGA), onlar cəfəng mutasiyalara səbəb olur. Bu kodonlar amin turşularını təyin etmir, lakin terminatorlardır - onlar məlumat oxunmasının sonunu təyin edirlər.

1. Repressor zülalı dəyişdirilib, o, operator geninə uyğun gəlmir. Bu vəziyyətdə struktur genlər sönmür və daim işləyir.

2. Repressor zülalı operator geninə sıx şəkildə bağlıdır və induktor tərəfindən “çıxarılmır”. Struktur genlər hər zaman işləmir.

3. Repressiya və induksiya proseslərinin növbələşməsinin pozulması. İnduktor yoxdursa, spesifik zülal sintez olunur, induktorun iştirakı ilə isə sintez olunmur. Transkriptonların fəaliyyətində bu cür pozulmalar tənzimləyici gen və ya operator genindəki mutasiyalarla müşahidə olunur.

Hazırda gen mutasiyalarının səbəb olduğu 5000-ə yaxın metabolik xəstəlik təsvir edilmişdir. Bunlara misal olaraq fenilketonuriya, albinizm, qalaktozemiya, müxtəlif hemofiliyalar, oraqvari hüceyrəli anemiya, axondroplaziya və s.

Əksər hallarda gen mutasiyaları fenotipik şəkildə özünü göstərir.

İrsiyyət və dəyişkənlik. İrsiyyətin xromosom nəzəriyyəsi

İrsiyyət, valideynlərin xüsusiyyətlərini və funksiyalarını nəsillərə ötürmək qabiliyyətindən ibarət olan canlı orqanizmlərin ən vacib xüsusiyyətidir. Bu ötürülmə genlər vasitəsilə həyata keçirilir.

Gen irsi məlumatın saxlanması, ötürülməsi və həyata keçirilməsi vahididir. Gen, strukturu xüsusi bir polipeptidin (zülal) strukturunu kodlayan DNT molekulunun xüsusi bir hissəsidir. Çox güman ki, DNT-nin bir çox bölmələri zülalları kodlamır, lakin tənzimləyici funksiyaları yerinə yetirir. İstənilən halda, insan genomunun strukturunda DNT-nin yalnız 2%-ə yaxını ardıcıllıqlardır ki, onun əsasında messencer RNT sintez olunur (transkripsiya prosesi), sonra zülal sintezi (tərcümə prosesi) zamanı amin turşularının ardıcıllığını müəyyən edir. Hazırda insan genomunda 30 minə yaxın genin olduğu güman edilir.

Genlər hüceyrələrin nüvəsində yerləşən və nəhəng DNT molekulları olan xromosomlarda yerləşir.

İrsiyyətin xromosom nəzəriyyəsi 1902-ci ildə Satton və Boveri tərəfindən tərtib edilmişdir. Bu nəzəriyyəyə görə, xromosomlar orqanizmin irsi xüsusiyyətlərini təyin edən genetik məlumatın daşıyıcısıdır. İnsanlarda hər hüceyrədə 23 cütə bölünmüş 46 xromosom var. Bir cüt meydana gətirən xromosomlara homolog deyilir.

Cinsi hüceyrələr (qametalar) xüsusi bölünmə növündən - meiozdan istifadə edərək əmələ gəlir. Meyoz nəticəsində hər bir cinsi hüceyrədə hər cütdən yalnız bir homoloji xromosom qalır, yəni. 23 xromosom. Belə bir tək xromosom dəsti haploid adlanır. Mayalanma zamanı erkək və dişi reproduktiv hüceyrələr birləşərək ziqot əmələ gətirdikdə, diploid adlanan qoşa dəst bərpa olunur. Ziqotda, ondan inkişaf edən orqanizmdə hər bir xromosomdan bir xromosom ata orqanizmindən, digəri isə anadan alınır.

Genotip bir orqanizmin valideynlərindən aldığı genlər toplusudur.

Genetikanın öyrəndiyi başqa bir fenomen dəyişkənlikdir. Variasiya orqanizmlərin yeni xüsusiyyətlər - növ daxilində fərqlər əldə etmək qabiliyyəti kimi başa düşülür. Dəyişkənliyin iki forması var:
- irsi
- modifikasiya (irsi olmayan).

İrsi dəyişkənlik, mutasiya və ya kombinasiya dəyişkənliyi ilə əlaqələndirilə bilən genotipdəki dəyişikliklər nəticəsində yaranan dəyişkənliyin bir formasıdır.

Mutasion dəyişkənlik.
Genlər zaman-zaman dəyişikliklərə məruz qalır, buna mutasiyalar deyilir. Bu dəyişikliklər təsadüfi olur və kortəbii şəkildə görünür. Mutasyonların səbəbləri çox müxtəlif ola bilər. Mutasyonun baş vermə ehtimalını artıran bir sıra amillər var. Bu, müəyyən kimyəvi maddələrə, radiasiyaya, temperatura və s. Bu vasitələrdən istifadə edərək, mutasiyalara səbəb ola bilər, lakin onların meydana gəlməsinin təsadüfi təbiəti qalır və müəyyən bir mutasiyanın görünüşünü proqnozlaşdırmaq mümkün deyil.

Yaranan mutasiyalar nəsillərə ötürülür, yəni mutasiyanın baş verdiyi yerlə bağlı olan irsi dəyişkənliyi müəyyən edirlər. Reproduktiv hüceyrədə bir mutasiya baş verərsə, o zaman nəsillərə ötürülmək imkanı var, yəni. miras alınsın. Əgər mutasiya somatik hüceyrədə baş verirsə, o zaman yalnız bu somatik hüceyrədən yarananlara ötürülür. Belə mutasiyalar somatik adlanır, onlar irsi deyildir.

Bir neçə əsas mutasiya növləri var.
- Fərdi genlər səviyyəsində, yəni DNT molekulunun bölmələrində dəyişikliklərin baş verdiyi gen mutasiyaları. Bu, nukleotidlərin israfı, bir bazanın digəri ilə əvəz edilməsi, nukleotidlərin yenidən təşkili və ya yenilərinin əlavə edilməsi ola bilər.
- Xromosom strukturunun pozulması ilə əlaqəli xromosom mutasiyaları mikroskop vasitəsilə aşkar edilə bilən ciddi dəyişikliklərə səbəb olur. Belə mutasiyalara xromosom bölmələrinin itkiləri (delesiyalar), bölmələrin əlavə edilməsi, xromosom bölməsinin 180° fırlanması və təkrarların görünüşü daxildir.
- Genomik mutasiyalar xromosomların sayının dəyişməsi nəticəsində yaranır. Əlavə homoloji xromosomlar görünə bilər: xromosom dəstində iki homoloji xromosomun yerində trisomiya görünür. Monosomiya vəziyyətində, bir cütdən bir xromosom itkisi var. Poliploidiya ilə genomda çoxlu artım var. Genomik mutasiyaların başqa bir variantı haploidiyadır, burada hər cütdən yalnız bir xromosom qalır.

Mutasiyaların tezliyinə, artıq qeyd edildiyi kimi, müxtəlif amillər təsir göstərir. Bir sıra genomik mutasiyalar baş verdikdə, xüsusilə ananın yaşı böyük əhəmiyyət kəsb edir.

Kombinativ dəyişkənlik.
Bu tip dəyişkənlik cinsi prosesin xarakteri ilə müəyyən edilir. Kombinativ variasiya ilə, genlərin yeni birləşmələri səbəbindən yeni genotiplər yaranır. Bu növ dəyişkənlik artıq mikrob hüceyrələrinin formalaşma mərhələsində özünü göstərir. Artıq qeyd edildiyi kimi, hər cinsi hüceyrədə (qametdə) hər cütdən yalnız bir homoloji xromosom var. Xromosomlar gametə təsadüfi daxil olur, buna görə də bir insanın cinsi hüceyrələri xromosomlardakı genlər dəstində olduqca fərqli ola bilər. Kombinativ dəyişkənliyin yaranması üçün daha mühüm mərhələ mayalanmadır ki, bundan sonra yeni yaranan orqanizm öz genlərinin 50%-ni bir valideyndən, 50%-ni isə digərindən miras alır.

Dəyişkənliyin dəyişdirilməsi genotipdəki dəyişikliklərlə əlaqəli deyil, ətraf mühitin inkişaf edən orqanizmə təsiri ilə əlaqədardır.

Modifikasiya dəyişkənliyinin olması irsiyyətin mahiyyətini anlamaq üçün çox vacibdir. Xüsusiyyətlər miras alınmır. Siz tamamilə eyni genotipli orqanizmləri götürə bilərsiniz, məsələn, eyni bitkidən şlamlar yetişdirə bilərsiniz, lakin onları müxtəlif şəraitdə (işıqlandırma, rütubət, mineral qidalanma) yerləşdirin və fərqli xüsusiyyətlərə (böyümə, məhsuldarlıq, yarpaq forması və s.). Bir orqanizmin əslində formalaşmış xüsusiyyətlərini təsvir etmək üçün "fenotip" anlayışından istifadə olunur.

Fenotip orqanizmin inkişafı zamanı genotip və ətraf mühitin qarşılıqlı təsiri nəticəsində əmələ gələn orqanizmin faktiki baş verən xüsusiyyətlərinin bütün kompleksidir. Beləliklə, irsiyyətin mahiyyəti əlamətin irsiyyətində deyil, genotipin inkişaf şərtləri ilə qarşılıqlı əlaqəsi nəticəsində müəyyən bir fenotip yaratmaq qabiliyyətindədir.

Modifikasiya dəyişkənliyi genotipdəki dəyişikliklərlə əlaqəli olmadığından, modifikasiyalar miras alınmır. Adətən bu mövqeyi nədənsə qəbul etmək çətindir. Belə görünür ki, əgər məsələn, valideynlər bir neçə nəsil ağırlıq qaldırmağa məşq ediblərsə və əzələlərini inkişaf etdiriblərsə, bu xüsusiyyətlər mütləq onların övladlarına ötürülməlidir. Eyni zamanda, bu tipik bir dəyişiklikdir və təlim əlamətin inkişafına təsir edən ətraf mühitin təsiridir. Modifikasiya zamanı genotipdə heç bir dəyişiklik baş vermir və modifikasiya nəticəsində əldə edilən xüsusiyyətlər irsi xarakter daşımır. Darvin bu növ dəyişkənliyi irsi olmayan adlandırdı.

Modifikasiya dəyişkənliyinin hədlərini xarakterizə etmək üçün reaksiya norması anlayışından istifadə olunur. İnsanlarda bəzi xüsusiyyətlər ətraf mühitin təsirinə görə dəyişdirilə bilməz, məsələn, qan qrupu, cinsi, göz rəngi. Digərləri, əksinə, ətraf mühitin təsirlərinə çox həssasdırlar. Məsələn, uzun müddət günəşə məruz qalma nəticəsində dərinin rəngi tündləşir, saçlar daha açıq olur. Bir insanın çəkisi pəhriz, xəstəlik, pis vərdişlər, stress və həyat tərzindən çox təsirlənir.

Ətraf mühitin təsirləri fenotipdə təkcə kəmiyyət deyil, həm də keyfiyyət dəyişikliklərinə səbəb ola bilər. Primrozun bəzi növlərində qırmızı çiçəklər aşağı hava temperaturunda (15-20 C) görünür, lakin bitkilər 30 ° C temperaturda nəmli bir mühitə yerləşdirilirsə, ağ çiçəklər əmələ gəlir.

Üstəlik, reaksiya norması dəyişkənliyin irsi olmayan formasını (modifikasiya dəyişkənliyini) xarakterizə etsə də, genotiplə də müəyyən edilir. Bu məqam çox vacibdir: reaksiya sürəti genotipdən asılıdır. Genotipə eyni ekoloji təsir onun əlamətlərindən birində güclü dəyişikliyə səbəb ola bilər, digərinə təsir göstərə bilməz.

21. Gen irsiyyətin funksional vahididir. Prokaryotlarda və eukariotlarda genin molekulyar quruluşu. Unikal genlər və DNT təkrarlanır. Struktur genlər. “1 gen - 1 ferment” fərziyyəsi, onun müasir şərhi.

Gen müəyyən bir xüsusiyyətin və ya xüsusiyyətin inkişafına nəzarət edən irsiyyətin struktur və funksional vahididir. Valideynlər çoxalma zamanı bir sıra genləri nəsillərinə ötürürlər. "Gen" termini 1909-cu ildə Danimarkalı botanik Vilhelm Yohansen tərəfindən istifadə edilmişdir. Genlərin öyrənilməsi genetika elmidir, onun yaradıcısı 1865-ci ildə noxud keçərkən əlamətlərin miras qalması ilə bağlı tədqiqatının nəticələrini dərc etdirən Qreqor Mendel hesab olunur. Genlər mutasiyaya məruz qala bilər - DNT zəncirindəki nukleotidlərin ardıcıllığında təsadüfi və ya hədəflənmiş dəyişikliklər. Mutasiyalar ardıcıllığın dəyişməsinə və buna görə də zülalın və ya RNT-nin bioloji xüsusiyyətlərinin dəyişməsinə gətirib çıxara bilər ki, bu da öz növbəsində orqanizmin ümumi və ya yerli dəyişmiş və ya anormal fəaliyyəti ilə nəticələnə bilər. Bu cür mutasiyalar bəzi hallarda patogendir, çünki onlar xəstəliklə nəticələnir və ya embrion səviyyəsində ölümcül olur. Bununla belə, nukleotid ardıcıllığında baş verən bütün dəyişikliklər zülal strukturunda dəyişikliklərə (genetik kodun degenerasiyasının təsiri ilə) və ya ardıcıllığın əhəmiyyətli dəyişikliyinə səbəb olmur və patogen deyildir. Xüsusilə, insan genomu ümumi insan nukleotid ardıcıllığının təxminən 1%-ni təşkil edən silinmə və dublikasiya kimi tək nukleotid polimorfizmləri və surət sayı dəyişiklikləri ilə xarakterizə olunur. Xüsusilə tək nukleotid polimorfizmləri tək genin müxtəlif allellərini təyin edir.

İnsanlarda, silinmə nəticəsində:

Wolf sindromu - böyük xromosom 4-də bir bölgə itirilir,

“Pişik fəryadı” sindromu – 5-ci xromosomda delesiya ilə. Səbəb: xromosom mutasiya, 5-ci cütdə xromosom parçasının itirilməsi.

Təzahür: qırtlağın anormal inkişafı, erkən uşaqlıqda pişik kimi ağlamalar, fiziki və zehni inkişafda geriləmə.

DNT zəncirlərinin hər birini təşkil edən monomerlər mürəkkəb üzvi birləşmələrdir ki, bunlara azotlu əsaslar daxildir: adenin (A) və ya timin (T) və ya sitozin (C) və ya guanin (G), pentaatomik şəkər pentoza deoksiriboza və DNT-nin adını daşıyır. özü, eləcə də fosfor turşusu qalığı adlandırılmışdır. Bu birləşmələrə nukleotidlər deyilir.

İstənilən orqanizmin xromosomu, istər bakteriya, istərsə də insan, uzun, davamlı DNT zəncirindən ibarətdir. boyunca çoxlu genlər yerləşir. Fərqli orqanizmlər genomlarını təşkil edən DNT-nin miqdarına görə kəskin şəkildə fərqlənir. Viruslarda, ölçüsündən və mürəkkəbliyindən asılı olaraq, genom ölçüsü bir neçə mindən yüzlərlə nukleotid cütünə qədər dəyişir. Belə sadə düzülmüş genomlardakı genlər bir-birinin ardınca yerləşdirilir və müvafiq nuklein turşusunun (RNT və DNT) uzunluğunun 100%-ə qədərini tutur. Bir çox viruslar üçün tam DNT nukleotid ardıcıllığı müəyyən edilmişdir. Bakteriyalar daha böyük genom ölçüsünə malikdir. E. coli tək DNT zəncirinə malikdir - bakterial xromosom 4,2x106 (dərəcə 6) nukleotid cütlərindən ibarətdir. Bu məbləğin yarısından çoxu struktur genlərdən ibarətdir, yəni. müəyyən zülalları kodlayan genlər. Bakterial xromosomun qalan hissəsi transkripsiya edilə bilməyən, funksiyası tam aydın olmayan nukleotid ardıcıllığından ibarətdir. Bakterial genlərin böyük əksəriyyəti unikaldır, yəni. genomda bir dəfə təqdim olunur. İstisna onlarla dəfə təkrarlana bilən nəqliyyat və ribosomal RNT genləridir.

Eukariotların, xüsusən də daha yüksək olanların genomu prokariotların genomunun ölçüsünü kəskin şəkildə üstələyir və qeyd edildiyi kimi, yüz milyonlarla və milyardlarla nukleotid cütlərinə çatır. Struktur genlərin sayı çox da artmır. İnsan genomundakı DNT miqdarı təxminən 2 milyon struktur gen əmələ gətirmək üçün kifayətdir. Həqiqi sayı 50-100 min gen olaraq qiymətləndirilir, yəni. Bu ölçüdə bir genomun kodlaya biləcəyindən 20-40 dəfə azdır. Nəticə etibarilə, eukaryotik genomun artıqlığını qəbul etməliyik. Artıqlığın səbəbləri indi xeyli aydın oldu: birincisi, bəzi genlər və nukleotid ardıcıllığı dəfələrlə təkrarlanır, ikincisi, genomda tənzimləyici funksiyaya malik çoxlu genetik elementlər var, üçüncüsü, bəzi DNT-lərdə ümumiyyətlə gen yoxdur.

Müasir konsepsiyalara görə, eukariotlarda müəyyən zülalın sintezini kodlayan gen bir neçə zəruri elementdən ibarətdir. Əvvəla, bu, fərdi inkişafının müəyyən bir mərhələsində bədənin müəyyən bir toxumasında genin fəaliyyətinə güclü təsir göstərən geniş tənzimləmə zonasıdır. Sonra, genin kodlaşdırma elementlərinə birbaşa bitişik bir promotor var - geni transkripsiya edən RNT polimerazını bağlamaqdan məsul olan 80-100 nukleotid cütlüyünə qədər DNT ardıcıllığı. Promotorun ardınca müvafiq zülalın ilkin strukturu haqqında məlumatı ehtiva edən genin struktur hissəsi yerləşir. Əksər eukaryotik genlər üçün bu bölgə tənzimləyici zonadan əhəmiyyətli dərəcədə qısadır, lakin onun uzunluğu minlərlə nukleotid cütü ilə ölçülə bilər.

Eukaryotik genlərin mühüm xüsusiyyəti onların kəsilməsidir. Bu o deməkdir ki, genin zülal kodlaşdıran bölgəsi iki növ nukleotid ardıcıllığından ibarətdir. Bəziləri - ekzonlar - zülalın strukturu haqqında məlumat daşıyan və müvafiq RNT və zülalın bir hissəsi olan DNT bölmələridir. Digərləri - intronlar - zülal strukturunu kodlaşdırmır və transkripsiya edilsə də, yetkin mRNT molekuluna daxil edilmir. İntronların - RNT molekulunun "lazımsız" hissələrinin və mRNT-nin əmələ gəlməsi zamanı ekzonların kəsilməsi prosesi xüsusi fermentlər tərəfindən həyata keçirilir və Splicing (çarpaz bağlama, birləşdirmək) adlanır.

Eukaryotik genom iki əsas xüsusiyyətlə xarakterizə olunur:

1) Ardıcıllıqların təkrarlanması

2) Tərkibinə görə spesifik nukleotid tərkibi ilə xarakterizə olunan müxtəlif fraqmentlərə bölünmə

Təkrarlanan DNT genomda bir neçə dəfə təkrarlanan və ya səpələnmiş formada baş verən müxtəlif uzunluq və tərkibli nukleotid ardıcıllığından ibarətdir. Təkrarlanmayan DNT ardıcıllığına unikal DNT deyilir. Genomun təkrarlanan ardıcıllıqla tutduğu hissəsinin ölçüsü taksonlar arasında geniş şəkildə dəyişir. Mayalarda 20%-ə çatır, məməlilərdə bütün DNT-nin 60%-ə qədəri təkrarlanır. Bitkilərdə təkrarlanan ardıcıllığın faizi 80%-dən çox ola bilər.

DNT strukturunda qarşılıqlı oriyentasiyaya görə birbaşa, tərs, simmetrik təkrarlar, palindromlar, tamamlayıcı palindromlar və s. Elementar təkrarlanan vahidin uzunluğu (əsasların sayında), onların təkrarlanma dərəcəsi və genomda paylanma xarakteri çox geniş diapazonda dəyişir. DNT təkrarlarının dövriliyi çox mürəkkəb bir quruluşa malik ola bilər, qısa təkrarlar daha uzun olanlara daxil edildikdə və ya onlarla sərhəd olduqda və s. Bundan əlavə, DNT ardıcıllığı üçün güzgü və tərs təkrarlar nəzərdən keçirilə bilər. İnsan genomu 94% məlumdur.Bu material əsasında aşağıdakı nəticəyə gəlmək olar: təkrarlar genomun ən azı 50%-ni tutur.

Struktur genlər - fermentativ və ya struktur funksiyaları olan hüceyrə zülallarını kodlayan genlər. Bunlara həmçinin rRNT və tRNT strukturunu kodlayan genlər də daxildir. Polipeptid zəncirinin quruluşu haqqında məlumatı və son nəticədə struktur zülalları ehtiva edən genlər var. Bir gen uzunluğunda olan belə nukleotid ardıcıllığına struktur genlər deyilir. Struktur genlərin aktivləşmə yerini, vaxtını və müddətini təyin edən genlər tənzimləyici genlərdir.

Genlər minlərlə nukleotid cütündən ibarət olsa da, ölçüləri kiçikdir. Bir genin olması gen əlamətinin (son məhsulun) təzahürü ilə müəyyən edilir. Genetik aparatın quruluşunun və onun işinin ümumi diaqramı 1961-ci ildə Yakob və Monod tərəfindən təklif edilmişdir. Onlar bir qrup struktur genləri olan bir DNT molekulunun bir hissəsinin olduğunu təklif etdilər. Bu qrupa bitişik 200 cüt nukleotiddən ibarət bir bölgə - promotor (DNT-dən asılı RNT polimerazına bitişik bölgə). Bu bölgə operator geninə bitişikdir. Bütün sistemin adı operondur. Tənzimləmə tənzimləyici gen tərəfindən həyata keçirilir. Nəticədə repressor zülalı operator geni ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və operon işləməyə başlayır. Substrat tənzimləyicilərlə gen ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və operon bloklanır. Əlaqə prinsipi. Operonun ifadəsi bütövlükdə birləşdirilir. 1940 - Beadle və Tatum bir fərziyyə irəli sürdülər: 1 gen - 1 ferment. Bu fərziyyə mühüm rol oynadı - alimlər son məhsulları nəzərdən keçirməyə başladılar. Məlum oldu ki, hipotezin məhdudiyyətləri var, çünki Bütün fermentlər zülaldır, lakin bütün zülallar ferment deyil. Tipik olaraq, zülallar oliqomerlərdir - yəni. dördüncü quruluşda mövcuddur. Məsələn, tütün mozaika kapsulunda 1200-dən çox polipeptid var. Eukariotlarda gen ifadəsi (təzahürü) öyrənilməmişdir. Səbəb ciddi maneələrdir:

Genetik materialın xromosom şəklində təşkili

Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə hüceyrələr ixtisaslaşmışdır və buna görə də bəzi genlər söndürülür.

Histon zülallarının olması, prokaryotlarda isə "çılpaq" DNT var.

Histon və qeyri-histon zülalları gen ifadəsində iştirak edir və strukturun yaradılmasında iştirak edir.

22. Genlərin təsnifatı: struktur genlər, tənzimləyicilər. Genlərin xassələri (diskretlik, sabitlik, labillik, polialellik, spesifiklik, pleiotropiya).

Diskretlik - genlərin qarışmazlığı

Sabitlik - strukturu saxlamaq qabiliyyəti

Labillik - təkrar mutasiya etmək qabiliyyəti

Çoxlu allelizm - bir populyasiyada bir çox gen çox molekulyar formada mövcuddur

Alellik - diploid orqanizmlərin genotipində genin yalnız iki forması var.

Spesifiklik - hər bir gen öz xüsusiyyətini kodlayır

Pleiotropiya - çox gen təsiri

Ekspressivlik - əlamətdə genin ifadə dərəcəsi

Penetranlıq - fenotipdə bir genin təzahür tezliyi

Amplifikasiya bir genin nüsxələrinin sayının artmasıdır.

23. Gen quruluşu. Prokaryotlarda gen ifadəsinin tənzimlənməsi. Operon hipotezi.

Gen ifadəsi bir gendən (DNT nukleotidlərinin ardıcıllığı) irsi məlumatın funksional məhsula - RNT və ya zülala çevrildiyi prosesdir. Gen ifadəsi prosesin bütün mərhələlərində tənzimlənə bilər: transkripsiya zamanı, tərcümə zamanı və zülalların translasiyadan sonrakı modifikasiyası mərhələsində.

Gen ifadəsinin tənzimlənməsi hüceyrələrə öz quruluşunu və funksiyalarını idarə etməyə imkan verir və hüceyrə diferensiasiyası, morfogenez və uyğunlaşmanın əsasını təşkil edir. Gen ifadəsi təkamül dəyişikliyi üçün substratdır, çünki bir genin ifadəsinin vaxtı, yeri və miqdarına nəzarət bütün orqanizmdə digər genlərin funksiyalarına təsir göstərə bilər. Prokaryotlarda və eukaryotlarda genlər DNT nukleotidlərinin ardıcıllığıdır. Transkripsiya DNT matrisində baş verir - tamamlayıcı RNT-nin sintezi. Sonra, tərcümə mRNA matrisində baş verir - zülallar sintez olunur. Qeyri-messenger RNT-ni (məsələn, rRNT, tRNT, kiçik RNT) kodlayan genlər var ki, onlar ifadə olunur (transkripsiya olunur), lakin zülallara çevrilmir.

E. coli hüceyrələri üzərində aparılan araşdırmalar bakteriyaların 3 növ fermentə malik olduğunu ortaya qoydu:

konstitutiv, bədənin metabolik vəziyyətindən asılı olmayaraq sabit miqdarda hüceyrələrdə mövcuddur (məsələn, qlikolitik fermentlər)

induksiya edilə bilən, normal şəraitdə onların konsentrasiyası aşağıdır, lakin məsələn, hüceyrə mədəniyyət mühitinə belə bir fermentin substratı əlavə edilərsə, 100Q dəfə və ya daha çox arta bilər.

repressiya edilmiş, yəni. metabolik yolların fermentləri, bu yolların son məhsulu artan mühitə əlavə edildikdə sintezi dayanır.

E.coli hüceyrələrində iştirak edən β-qalaktosidazanın laktozanın hidrolitik parçalanmasında induksiyasının genetik tədqiqatlarına əsaslanaraq, 1961-ci ildə Fransua Yakob və Jak Monod operon fərziyyəsini formalaşdırdılar ki, bu da zülal sintezinin idarə edilməsi mexanizmini izah edir. prokaryotlar.

Təcrübələrdə operon fərziyyəsi tam təsdiqləndi və orada təklif olunan tənzimləmə növü transkripsiya səviyyəsində zülal sintezinə nəzarət adlandırılmağa başladı, çünki bu halda protein sintezinin sürətindəki dəyişiklik zülal sintezinin sürətinin dəyişməsi səbəbindən həyata keçirilir. gen transkripsiyasının sürəti, yəni. mRNT formalaşması mərhələsində.

E. coli-də, digər prokaryotlar kimi, DNT sitoplazmadan nüvə zərfi ilə ayrılmır. Transkripsiya prosesi zamanı nitronları olmayan ilkin transkriptlər əmələ gəlir və mRNA-larda “qapaq” və poli-A ucu yoxdur. Protein sintezi onun matrisinin sintezi bitməzdən əvvəl başlayır, yəni. transkripsiya və tərcümə demək olar ki, eyni vaxtda baş verir. Genom ölçüsünə (4 × 106 əsas cüt) əsaslanaraq, hər bir E. coli hüceyrəsi bir neçə min zülal haqqında məlumat ehtiva edir. Ancaq normal böyümə şəraitində təxminən 600-800 müxtəlif zülal sintez edir, bu da bir çox genlərin transkripsiya edilməməsi deməkdir, yəni. qeyri-aktiv. Metabolik proseslərdə funksiyaları sıx əlaqəli olan zülal genləri çox vaxt genomda struktur vahidlərə (operonlara) qruplaşdırılır. Jacob və Monod nəzəriyyəsinə görə, operonlar DNT molekulunun bir qrup funksional bir-biri ilə əlaqəli struktur zülalları və bu genlərin transkripsiyasına nəzarət edən tənzimləyici zona haqqında məlumatları ehtiva edən bölmələridir. Operonun struktur genləri ardıcıl şəkildə ifadə olunur, ya hamısı transkripsiya olunur, bu halda operon aktivdir, ya da genlərin heç biri “oxumur”, bu halda operon qeyri-aktivdir. Operon aktiv olduqda və onun bütün genləri transkripsiya edildikdə, bu operonun bütün zülallarının sintezi üçün şablon kimi xidmət edən polikistronik mRNT sintez olunur. Struktur genlərin transkripsiyası RNT polimerazanın struktur genlərdən əvvəl operonun 5" ucunda yerləşən promotorla bağlanma qabiliyyətindən asılıdır.

RNT polimerazanın promotorla bağlanması promotora bitişik bölgədə “operator” adlanan repressor zülalının olmasından asılıdır. Repressor zülalı hüceyrədə sabit sürətlə sintez olunur və operator sahəsinə yaxınlığa malikdir. Struktur olaraq, promotor və operator bölgələri qismən üst-üstə düşür, buna görə də repressor zülalının operatora birləşməsi RNT polimerazanın bağlanması üçün sterik bir maneə yaradır.

Zülal sintezini tənzimləyən mexanizmlərin əksəriyyəti RNT polimerazanın promotorla bağlanma sürətini dəyişdirməyə, beləliklə də transkripsiyanın başlama mərhələsinə təsir etməyə yönəldilmişdir. Tənzimləyici zülalları sintez edən genlər, transkripsiyasına nəzarət etdikləri operondan çıxarıla bilər.