Главная страница
qrcode

Биология. Генетика 2. Первичная структура полинуклеотидная цепь


Скачать 34.82 Kb.
НазваниеПервичная структура полинуклеотидная цепь
АнкорБиология. Генетика 2.docx
Дата17.09.2017
Размер34.82 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлаБиология. Генетика 2.docx
ТипДокументы
#17153
Каталогzhanara27

С этим файлом связано 67 файл(ов). Среди них: вопрос-ответ по биологии.docx, сұрақ-жауап биология пәнінен.doc, Biologia_chast_2_-_Yarygin.pdf, biologia_sbornik_zadach_genetika_Antipov.pdf, Biologia_chast_1-_Yarygin.pdf, Uchebnik_po_biologii_-_Chebyshev.pdf, Биология. Протозоология.docx, Биология. Генетика 2.docx и ещё 57 файл(а).
Показать все связанные файлы


  1. Строение и функции молекулы ДНК (первичная, вторичная, третичная структуры ДНК, нуклеотиды, комплементарность, антипараллельность).

ДНК состоит из нуклеотидов, в состав которых входит сахар-дезоксирибоза, фосфат с азотистое основание – пурин (аденин, гуанин), пиримидин (цитозин, тимин). ДНК включает в себя две полинуклеотидные цепи, связанные между собой определенным образом: цепи соединяются друг с другом водородными связями по принципу комплеметарности, т.е. аденин и тимин образуют две водородные связи, а цитозин и гуанин – три. Также полинуклеотиды антипараллельны: 5’-конец одной цепи соединяется с 3’-концом другой. Молекула ДНК, состоящая из двух цепей, образует спираль, закрученную вокруг своей оси (обычно вправо). Диаметр спирали 2 нм, длина шага 3,4 нм. Каждый виток содержит 10 пар нуклеотидов.

Первичная структура – полинуклеотидная цепь

Вторичная структура – две комплементарные друг другу и антипараллельные полинуклеотидные цепи, соединенные водородными связями

Третичная структура – трехмерная спираль с приведенными выше пространственными характеристиками.

Функция ДНК: является материальным субстратом наследственности и изменчивости.

  1. Кодирование информации в клетке. Кодовая система ДНК и белка. Генетический код и его свойства (старт- и стоп- кодоны). Репликация ДНК, способы, ферменты и значение репликации.

Кодирование информации в ДНК осуществляется сочетанием 3 нуклеотидов – триплетом. Всего их 64, 3 из них – бессмысленные или нонсенс-триплеты (стоп-кодон) – АТТ, АТЦ, АЦТ.

Стартовый кодон у эукариот – ТАЦ, кодирующий метионин.

Свойства:

А) вырожденность (избыточность). Многие аминокислоты шифруются несколькими триплетами

Б) специфичность. Каждый триплет кодирует одну аминокислоту.

В) универсальность. Для всех организмов одинаковый.

Г) триплетность

Д) непрерывность и неперекрываемость кодонов при считывании.

Репликация – самокопирование. В процессе репликации на каждой полинуклеотидной цепи материнской молекулы ДНК синтезируется комплементарная ей цепь. В итоге из 1 двойной спирали ДНК образуются 2 идентичные двойные спирали. Такой способ – полуконсервативный.

Геликаза – в отдельных участках расплетает ДНК. Образующиеся при этом одноцепочечные ДНК связываются дестабилизирующими белками.

ДНК-топоизомераза – разрывает 1 из цепей ДНК, позволяя ей свободно вращаться вокруг другой.

ДНК-полимераза – синтез двух дочерних молекул в области репликационной вилки.

РНК-праймаза – образование затравки для синтеза.

Цепь 5’-3’ – лидирующая, синтезируется непрерывно. Цепь 3’-5’ – запаздывающая, синтезируется фрагментами Оказаки.

ДНК-лигаза – соединение фрагментов Оказаки.

Значение:

А) в процессе репликации возможны ошибки (мутации) , что может приводить к нарушениям синтеза белков с развитием патологических изменений.

Б) способствует передаче наследственной информации

В) обеспечивает рост и размножение

  1. Реализация наследственной информации в клетке. Роль ДНК и РНК в передаче наследственной информации. Тонкая структура гена. Интроны, экзоны, спейсеры.

Наследственная информация хранится в молекулах ДНК и размножается для того, чтобы обеспечить вновь образующиеся клетки необходимыми «инструкциями» для нормального развития и функционирования. РНК же играют роль посредника, который переводит наследственную информацию в рабочую форму.

В генах эукариот кодирующие последовательности экзоны прерываются неинформативными интронными участками, которые не используются при синтезе РНК или пептидов, и которые удаляются из первично-транскрибируемой РНК в процессе сплайсинга.

Наследственный материал прокариот представлен единственной кольцевой молекулой ДНК, интроны отсутствуют.

Спейсеры – некодирующие участки, разделяющие структурные гены в тандемных повторах РНК.

  1. РНК, ее виды (про-м-РНК, м-РНК, р-РНК, т-РНК, мя-РНК), строение и функции.

  2. Биосинтез белка, его этапы, особенности у про- и эукариот.

  3. Транскрипция (инициация, элонгация, терминация), понятие транскриптона.

  4. Процессинг (кэпирование, полиаденирование, сплайсинг, альтернативный сплайсинг).

Процессинг – созревание мРНК. Суть в удалении из про-мРНК некодирующих интронных участков с последующим соединением (сплайсингом) кодирующих последовательностей – экзонов.

На 5’-конце мРНК, содержащем пуриновое основание, образуется колпачок – кэп из гуанинового трифосфонуклеозида – который блокирует этот конец. Происходит метилирование присоединенного гуанина. Кэпирование осуществляется еще до окончания синтеза первичного транскрипта. Кэп обеспечивает узнавание мРНК малыми субчастицами рибосом в цитоплазме.

После завершения транскрипции на 3’-конце происходит полиаденирование (полиА). Сохраняет нуклеотиды 3’-конца.

Также процессинг предполагает удаление из первичных транскриптов неинформативных интронных участков и последующее соединение экзонов – сплайсинг. В нем активно участвуют мяРНК, образующие комплексы с белками, которые комплементарно взаимодействуют с концевыми участками интронов, а затем, расщепляясь, приводят к удалению интронных последовательностей.

Альтернативный сплайсинг – из одного и того же первичного транскрипта могут удаляться разные нуклеотидные последовательности и образовываться разные зрелые мРНК. В результате одна мРНК может служить для синтеза разных пептидов. Сплайсинг повышает стабильность мРНК.

  1. Трансляция (инициация, элонгация, терминация). Рекогниция. Кодазы.

  2. Классификация генов: гены структурного синтеза белка, р-РНК, т-РНК-цистроны, функциональные гены (регуляторы, модуляторы, энхансеры, сайленсеры).

Энхансер —участок ДНК, способный связываться с факторами транскрипции, при этом увеличивая уровень транскрипции гена или группы генов. Энхансер не обязательно находится в непосредственной близости от генов, на которые он действует, и даже не обязательно располагается с ними на одной хромосоме.

Сайленсер — последовательность ДНК, с которой связываются белки-репрессоры. Связывание белков-репрессоров с сайленсерами приводит к понижению или к полному подавлению синтеза РНК.

  1. Регуляция генной экспрессии на этапе транскрипции у прокариот. Модель оперона (промотор, оперон, цистроны, регулятор).

  2. Регуляция по типу репрессии и по типу индукции. Эффекторы. Особенности регуляции у эукариот. Полицистронная и моноцистронная системы регулирования.

  3. Понятие генной инженерии и биотехнологии. Задачи, достижения и перспективы. Генно-модифицированные продукты.

  4. Наследственность и изменчивость – фундаментальные свойства живого. Понятия «генотип», «геном», «кариотип, «фенотип». Фенотип как результат реализации генетической информации в условиях среды.

Наследственность – свойство клеток или организмом в процессе самовоспроизведения передавать новому поколению способность к определенному типу обмена веществ и индивидуального развития, в ходе которого у них формируются общие признаки и свойства данного типа клеток и вида организмов, а также некоторые индивидуальные особенности родителей.

Изменчивость – это универсальное свойство живых организмов приобретать новые признаки под действием среды (как внешней, так и внутренней).

Геном – совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом клеток данного вида организмов. Видоспецифичен.

Генотип – генетическая конституция организма, совокупность всех геновего клеток, заключенных в кариотипе.

Кариотип – диплоидный набор хромосом, свойственный соматическим клеткам организмов данного вида. Видоспецифичен, характеризуется определенным числом и строением хромосом.

Фенотип — совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, опосредованного рядом внешнесредовых факторов. У диплоидных организмов в фенотипе проявляются доминантные гены.

  1. Модификационная изменчивость и ее характеристики. Норма реакции. Роль наследственности и среды в развитии человека. Значение модификационной изменчивости в медицине. Фенокопии и генокопии.

Модификационная изменчивость – адаптивные реакции организма в ответ на изменение условий внешней среды, не затрагивающих генотип. Массовость, адекватность условиям, кратковременность, обратимость, приспособительный характер, норма реакции.

Норма реакции – предел модификационной изменчивости признака, допустимый при данном генотипе.

Фенокопии – модификации, напоминающие фенотипом другое состояние гена (генные мутации).

Генокопии — сходные фенотипы, сформировавшиеся под влиянием разных неаллельных генов.

  1. Комбинативная изменчивость и механизмы ее возникновения. Значение комбинативной изменчивости в наследовании признаков у человека. Система браков. Медико-генетические аспекты семьи.

  2. Мутационная изменчивость. Мутагенные факторы среды: физические, химические, биологические. Примеры. Супермутагены.

Мутационная изменчивость — изменчивость, вызванная действием на организм мутагенов, вследствие чего возникают мутации.

Мутаген – фактор, вызывающий мутации.

Физические мутагены – излучение (УФ, рентгеновское, радиоактивное); химические – органические и неорганические вещества (фармацевтические препараты – сульфаниламид, антибиотики); биологические (токсины бактерий и вирусов).

Супермутагены – мутагены, вызывающие мутации в 100% случаев (иприт).

  1. Мутации генеративные и соматические, спонтанные и индуцированные. Значение мутаций в природе и генетике человека. Классификация мутаций по уровню поражения наследственного материала.

  2. Генные мутации. Миссенс и нонсенс мутации, молекулярные механизмы их возникновения. Транзиции, трансверсии, фреймшифт-мутации. Частота мутаций в природе. Биологические антимутантные механизмы.

Генные мутации – замена нуклеотида или изменение их количества.

Нонсенс-мутации (бессмысленные) – приводят к образованию стоп-кодона.

Миссенс-мутации – приводят к замене аминокислоты

Нейтральные мутации. Происходят во время репликации или репарации ДНК.

Транзиция – одноименная замена нуклеотида (пурин на пурин АГ, пиримидин на пиримидин ЦТ).

Трансверсия – разноименная замена нуклеотида (пурин на пиримидин и наоборот )

Фреймшифт-мутации – мутации, вызывающие сдвиг рамки считывания.

Биологические антимутантные механизмы:

*Механизм самокоррекции при образовании новой цепи ДНК, репарация

*Вырожденность генетического кода

*Парность хромосом в диплоидном кариотипе соматических клеток эукариот (если мутации рецессивны)

*Экстракопирование генов, кодирующих жизненно важные молекулы

*Функциональная неравнозначность замен аминокислот (глутамин и лизин схожи)

  1. Репарация генетического материала. Световая репарация – фотореактивация, темновая репарация – эксцизионная. Ферменты репарации. Ошибки репарации и возникновение мутаций.

  2. Хромосомные перестройки (аберрации): делеции, дефишенси, дупликации, инверсии, транслокации.

Делеция – потеря участка хромосомы. Дефишенси – частный случай делеции, потеря концевого участка хромосомы.

Дупликация – удвоение участка хромосомы.

Инверсия – поворот участка хромосомы на 180 градусов.

Транслокация – перенос участка одной хромосомы на другую.

  1. Геномные мутации: полиплоидии, гетероплоидии (анеуплоидии), моносомии, трисомии, нуллисомии. Механизмы их возникновения.

Геномные мутации связаны с изменением количества хромосом.

Полиплоидия – кратное увеличение числа хромосом.

Анеуплоидия – некратное изменение числа хромосом в клетках.

Моносомия – выпадение одной хромосомы (наличие одной гомологичной хромосомы). Моносомия по Х хромосоме – синдром Шерешевского-Тернера.

Нуллисомия – выпадение пары гомологичных хромосом.

Трисомия – наличие трех гомологичных хромосом вместо двух. Трисомия по 18 – синдром Эдвардса, по 13 – Патау.

Механизм возникновения геномных мутаций связан с патологией нарушения нормального расхождения хромосом в мейозе (анафаза-I и анафаза-II), в результате чего образуются аномальные по количеству хромосом гаметы, после оплодотворения которых возникают гетероплоидные зиготы.

  1. Цитоплазматическая наследственность. Митохондриальная наследственность.

Цитоплазматическое наследование связано с тем, что митохондрии и хлоропласты (не у человека), находящиеся в цитоплазме, несут собственную ДНК.

Цитоплазматические гены не подчиняются менделевских закономерностям наследования, которые определяются поведением хромосом при митозе, мейозе и оплодотворении. Т.к. организм, образуемый вследствие оплодотворения, получает цитоплазматические структуры главным образом с яйцеклеткой, цитоплазматическое наследование признаков осуществляется по материнской линии.

Цитоплазматические гены отличаются тем, что расходятся при делении случайно, многократно реплицируются за один цикл, содержатся в виде многих копий, редко рекомбинируют.

Для митохондриальной ДНК (мтДНК) характерно однородительское наследование, и в большинстве случаев зигота получает все свои митохондрии от матери. Существуют механизмы, которые практически полностью предотвращают передачу отцовских митохондрий следующему поколению.

  1. Методы изучения наследственности человека: генеалогический, цитогенетический, биохимический, близнецовый, популяционно-статистический, дерматоглифический – и их значение в диагностике наследственных болезней человека. Составление и анализ родословной.

  2. Монозиготные и дизиготные близнецы. Конкордантность и дискордантность близнецов.

  3. Идиограмма хромосом человека. Денверская классификация.

Идиограмма - графическое изображение гаплоидного набора хромосом и расположение их по группам в зависимости от формы и величины.

По Денверской классификации аутосомы пронумерованы от 1 до 22, половые хромосомы обозначены как Х и Y и хромосомы расположены в следующие группы согласно их размеру и форме:

A - 1-3 – самые крупные метацентрические хромосомы

B – 4-5 – самые крупные субметацентрчиеские хромосомы

C – 6-12 – средние субметацентрические хромосомы. К этой группе относится Х-хромосома.

D – 13-15 – средние акроцентрические хромосомы

E – 16-18 – мелкие метацентрические хромосомы

F – 19-20 – самые мелкие метацентрические хромосомы

G – 21-22 – самые мелкие акроцентрические хромосомы. К ним по размеру и форме можно отнести Y-хромосому.

  1. Наследственные болезни человека: генные, хромосомные, митохондриальные, мультифакториальная патологии. Примеры.

  2. Методы диагностики, принципы лечения и профилактика наследственных болезней. Пренатальная диагностика наследственных болезней. Амниоцентез.

Пренатальная диагностика должна проводиться до 20-22 недели беременности, когда плод нежизнеспособен после ее прерывания. Пренатальное обследование плода проводят в случаях: 1. Обнаружения структурных перестроек хромосом у одного из родителей. 2. При наличии у родителей доминантного наследственного заболевания. 3. При наличии в семье детей с рецессивным наследственным заболеванием. 4. При возрасте матери старше 35 лет. 5. При привычных выкидышах (возможна несовместимость по эритроцитарным генам). 6. При наличии в семье детей с врожденными пороками развития.

Амниоцентез – на 15-16 неделе получают амниотическую жидкость, содержащую продукты жизнедеятельности плода и клетки его кожи и слизистых. Забираемый при амниоцентезе материал используют для биохимических, цитогенетических и молекулярно-биологических исследований. Диагностика всех хромосомных аномалий, болезни обмена веществ, несовместимость по эритроцитарным антигенам.

Биопсия ворсин хориона.

Пункция сосудов плода – диагностика гемоглобинопатии.

Фетоскопия и УЗИ – определяет пол плода и некоторые пороки развития путем наблюдения.

  1. Медико-генетическое консультирование.

Медико-генетическое консультирование – эффективный способ профилактики наследственных болезней,. Консультирование включает три основных этапа:

  1. Уточнение диагноза, т.к. обычно за консультацией обращаются семьи, где уже имеется ребенок с наследственной патологией, либо семьи, в которых имеются больные родственники. Здесь используется генеалогический, цитогенетический, биохимический методы исследования.

  2. Прогноз потомства. Определение генетического риска. Проспективное консультирование – риск рождения больного ребенка определяется до беременности. Ретроспективное консультирование проводят после рождения больного ребенка относительно здоровья будущих детей. Генетически йриск до 5% - низкий, до 10% - повышенный в легкой степени, до 20% - средний, выше 20% - высокий. Генетический риск средней степени оценивают как противопоказание к зачатию.

  3. Объяснение степени генетического риска и помощь в принятии решения относительно деторождения.


перейти в каталог файлов


связь с админом