Пособия / 2 часть_240313_130426

60

ВКЛАД ГЕНЕТИКИ В МЕДИЦИНУ

Диагностика, профилактика и лечение наследственных болезней

Оценка предрасположенности при мультифакториальных болезнях

Изучение генетических болезней соматических клеток

Судебно-медицинские исследования Генотерапия Фармакогенетические достижения Клонирование

61

Основные этапы развития генетики.

Первый этап развития генетики (с 1900 примерно до 1912 г.) характеризуется утверждением законов наследственности в гибридологических опытах, проведенных на разных видах растений и животных. В 1906 г. английский ученый В. Ватсон предложил важные генетические термины «ген», «генетика». В 1909 г. датский генетик В. Иоганнсен ввел в науку понятия «генотип», «фенотип».

Второй этап развития генетики (приблизительно с 1912 до 1925 г.) связан с созданием и утверждением хромосомной теории наследственности, в создании которой ведущая роль принадлежит американскому ученому Т. Моргану и его ученикам.

Третий этап развития генетики (1925 – 1940) связан с искусственным получением мутаций – наследуемых изменений генов или хромосом. В 1925 г. русские ученые Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов впервые открыли, что проникающее излучение вызывает мутации генов и хромосом. В это же время были заложены генетико-математические методы изучения процессов, происходящих в популяциях. Фундаментальный вклад в генетику популяций внес С. С. Четвериков.

Для современного этапа развития генетики, начавшегося с середины 50-х годов XX в., характерны исследования генетических явлений на молекулярном уровне. Этот этап ознаменован выдающимися открытиями: созданием модели ДНК, определением сущности гена, расшифровкой генетического кода. В 1969 г. химическим путем вне организма был синтезирован первый относительно небольшой и простой ген. Спустя некоторое время ученым удалось осуществить введение в клетку нужного гена и тем самым изменить в желаемую сторону ее наследственность.

62

Геномный уровень организации наследственной информации.

Геном - это гаплоидный набор хромосом (одинарный).

Геномный уровень организации наследственного материала, объединяющий всю совокупность хромосомных генов, является эволюционно сложившейся структурой, характеризующейся относительно большей стабильностью, нежели генный и хромосомный уровни.

Результатом функционирования генома является формирование фенотипа целостного организма. В связи с этим фенотип организма нельзя представлять как простую совокупность признаков и свойств, это организм во всем многообразии его характеристик на всем протяжении индивидуального развития. Таким образом, поддержание постоянства организации наследственного материала на геномном уровне имеет первостепенное значение для обеспечения нормального развития, организма и воспроизведения у особи в первую очередь видовых характеристик.

Мутационные изменения, реализующиеся на геномном уровне организации наследственного материала,— мутации регуляторных генов, обладающих широким плейотропным действием, количественные изменения доз генов, транслокации и транспозиции генетических единиц, влияющие на характер экспрессии генов, наконец, возможность включения в геном чужеродной информации при горизонтальном переносе нуклеотидных последовательностей.

Матричный принцип переноса информации заключается в синтезе на молекуле, которая несёт информацию, другой молекулы, в структуре которой воспроизводится информация. Основными свойствами наследственного материала являются:

1.Способность кодировать информацию (генетический код).

2.Способность воспроизводить информацию (репликация).

3.Способность реализовать информацию ( трансляция).

4.Способность правильно сохранять информацию (репарация).

5.Способность передавать информацию (транскрипция).

6.Способность изменять информацию (мутация и генетическая рекомбинация).

Рекомбинация ДНК

Рекомбинация ДНК - это перегруппировка (перемешивание) генов, поступивших в молекулу ДНК по материнской (50% генов) и отцовской (50% генов) линии. Ее результатом, как правило, становится взаимный (реципрокный) или (редко) односторонний (нереципрокный) перенос участков ДНК с одной молекулы ДНК на другую молекулу ДНК (с несестринской хроматиды одной хромосомы на несестринскую хроматиду другой хромосомы).

Такой механизм обеспечивает эволюционную преемственность и уникальность наследственной информации в ряду поколений (за счет создаваемой гетерогенности), а также играет роль в рекомбинационной репарации ДНК (см. главы 5 и 10).

Репарация ДНК

Репарация ДНК - восстановление структуры молекулы ДНК в случае ее повреждения.

Абсолютной стабильности структуры ДНК не бывает. Это относится как к генам (участкам молекулы ДНК), так и к белкам, в том числе к белкам хромосом.

В соответствии с особенностями гомеостаза (см. ниже), контролируемого генотипом организма, в случае повреждений структуры гена (например, ошибок репликации ДНК) или производимого геном белка (например, ошибок транскрипции мРНК) вслед за дестабилизацией молекулярной структуры должна следовать ее стабилизация. Именно сохранение стабильной молекулярной структуры ДНК обеспечивают восстановительные (репарационные) механизмы, реализуемые с помощью разных ферментных систем клетки

63

64

Хромосомный уровень организации наследственного материала характеризуется особенностями морфологии и функций хромосом. Роль хромосом в передаче наследственной информации была доказана благодаря:

1)открытию хромосомного определения пола,

2)установлению групп сцепления генов, соответствующих числу хромосом,

3)построению генетических и цитологических карт хромосом.

Каждая хромосома уникальна по набору заключенных в ней генов. Число групп сцепления в наследственном материале организмов данного вида определяется, таким образом, количеством хромосом в гаплоидном наборе их половых клеток. При оплодотворении образуется диплоидный набор, в котором каждая группа сцепления представлена двумя вариантами — отцовской и материнской хромосомами, несущими оригинальные наборы аллелей соответствующего комплекса генов. Хсостоят в основном из ДНК и белков, которые образуют нуклеопротеиновый комплекс—хроматин.