Genotüübi fenotüübilise avaldumise indikaatorid on läbitungivus ja ekspressiivsus. Geenide läbitungivuse ja ekspressiivsuse mõiste. Tunnuste pärilikkuse tüübid, nende omadused. väljendusrikkus ja läbitungivus

Mõlemad mõisted võeti kasutusele 1926. aastal. O. Vogt mutantsete fenotüüpide varieerumise kirjeldamiseks.

väljendusrikkus- see manifestatsiooni aste fenotüübi mutantne tunnus. Näiteks mutatsioon silmadeta Drosophilas põhjustab silmade vähenemist, mille aste ei ole erinevatel isikutel sama.

Läbitungimine - see sagedus, või manifestatsiooni tõenäosus mutantset fenotüüpi kõigi antud mutatsiooni kandvate indiviidide seas. Näiteks retsessiivse mutatsiooni 100% läbitungimine tähendab, et kõigil homosügootsetel indiviididel esineb see fenotüübis. Kui fenotüübiliselt leidub seda vaid pooltel isenditel, siis mutatsiooni läbitungivus on 50%.

Tingimuslikud mutatsioonid

Need mutatsioonid ilmnevad ainult siis, kui teatud tingimused on täidetud.

Temperatuuritundlikud mutatsioonid. Seda tüüpi mutandid elavad ja arenevad normaalselt ühe ( lubav) temperatuuri ja tuvastada kõrvalekalded teises ( piirav). Näiteks Drosophilas, külmatundlik (temperatuuril 18 ° C) ts - mutatsioonid (temperatuuritundlikud) ja kuumustundlikud (temperatuuril 29 ° C) ts - mutatsioonid. 25°C juures säilib normaalne fenotüüp.

Stressitundlikkuse mutatsioonid. Sel juhul arenevad mutandid ja näevad väliselt normaalsed välja, kui neile ei avaldata stressi tekitavaid mõjutusi. Jah, mutandid. sesB (stressitundlik) Drosophila normaalsetes tingimustes ei ilmne mingeid kõrvalekaldeid.

Kui katseklaasi aga järsult raputada, tõmbuvad kärbsed krampi ja muutuvad liikumisvõimetuks.

Auksotroofsed mutatsioonid bakterites. Nad säilivad ainult täielikul söötmel või minimaalsel söötmel, kuid ühe või teise aine (aminohape, nukleotiid jne) lisamisega.

Mutatsiooniarvestuse meetodid

Mutatsiooniarvestuse meetodite iseärasused. Mutatsioonide tuvastamise meetodid peaksid olenevalt organismi paljunemisviisist olema erinevad. Nähtavaid morfoloogilisi muutusi on lihtne arvesse võtta; raskem on määrata füsioloogilisi ja biokeemilisi muutusi mitmerakulistes organismides. Lihtsaim leida nähtav dominantne mutatsioone, mis võivad esimeses põlvkonnas olla heterosügootsed, on raskem analüüsida retsessiivsed mutatsioonid, need on vajalikud homosügootne.

Geneetiliselt hästi uuritud objektide (Drosophila, mais, mitmed mikroorganismid) puhul on uut mutatsiooni üsna lihtne uurida. Näiteks, Drosophila jaoks on mutatsioonide sageduse arvestamiseks välja töötatud spetsiaalsed meetodid.

meetod СlВ. Möller lõi äädikakärbeste rivi СlВ (c el b), millel on üks järgmistest X- domineeriva geeniga tähistatud kromosoomid Baar (B) Ja inversioon, nimega FROM . See inversioon takistab ületamist ja sellel on retsessiivne surmav toime – l. Sellepärast on liin ka nime saanud СlВ .

Selle emased analüsaatori rida ristatud isastega uuringuvalimist. Kui isased on võetud looduslik populatsioon, siis saame hinnata selles lendude sagedust. Või võta isased töödeldud mutageeniga. Sel juhul hinnatakse selle mutageeni poolt põhjustatud surmavate mutatsioonide esinemissagedust.

IN F1 vali emased СlВ/+, mutatsiooni suhtes heterosügootne baar, ja rist individuaalselt (iga emane eraldi torus koos metsiktüüpi isasega). Kui testitud kromosoomis mutatsiooni pole, siis on järglastel kaks klassi emaseid ja üks klass isasloomi ( B+), sest isased СlВ sureb surmava esinemise tõttu l , st. sooline jaotus on kokku 2:1 (vt pilti).

Kui eksperimentaalses kromosoomis neil on surmav mutatsioon lm , siis sisse F 2 on ainult emased, kuna mõlema klassi isased surevad - ühel juhul sisselennu tõttu X- kromosoom СlВ, teises - lendamise olemasolu tõttu lm eksperimendis X-kromosoom (vt joonist). Arvu suhte määramine X-kromosoomid (üksikute ristidega katseklaasid), milles surmav tekkis, uuritavate koguarvule X-kromosoomid (katseklaasid), loendavad surmavate mutatsioonide esinemissagedust teatud rühmas.

Møller muutis korduvalt oma meetodit surmavate inimeste tuvastamiseks X- Drosophila kromosoom, mille tulemuseks on selline read - analüsaatorid, kuidas Mu-5 , ja hiljem read - tasakaalustajad Basc, Binsn ja jne.

meetod Cy L/Pm . Et võtta arvesse surmavaid mutatsioone autosoomid puuviljakärbsed kasutavad jooni tasakaalustatud letaalid. Retsessiivse letaalse mutatsiooni ilmnemiseks autosoomis on samuti vajalik, et see oleks homosügootses olekus. Selleks on vaja panna kaks risti ja pidada arvestust järeltulijate kohta F3. Surmava tuvastamiseks teiseks kromosoomi kasutamine joont Cy L/Pm (SIL PEM) (vt joonist).

Selle liini kärbsed teine kromosoom kaks domineerivat mutatsiooni Cy (lokkis - kumerad tiivad ) Ja L (lobe - väikesed lobulaarsed silmad ) , millest igaüks homosügootses olekus põhjustab surmava efekti. Mutatsioonid on pikendatud inversioonid kromosoomi erinevatel harudel. Mõlemad " lukustama» üle minemine. Homoloogsel kromosoomil on ka domineeriv mutatsioon – inversioon Pm (Ploom - Pruunid silmad). Analüüsitud isane ristatakse liinilt pärit emasega CyL/Pm (kõiki järeltulijate klasse pole joonisel näidatud).

IN F1 vali mehed CyL/Pm+ Ja individuaalselt rista neid algse liini emastega Cy L/Pm . IN F2 vali isased ja emased Cy L milles homoloogne kromosoom on test. Nende omavahelise ristamise tulemusena saadakse kolm järglaste klassi. Üks neist sureb mutatsioonide homosügootsuse tõttu Cy Ja L , teine järglaste klass on heterosügootid CyL/Pm+, samuti testitud kromosoomi homosügootide klass. Lõpptulemuseks on kärbsed. Cy L Ja Cy+L+ suhtes 2:1 .

Kui uuritavas kromosoomis on surmav mutatsioon, järglastes viimasest ristumisest saab ainult lendab Cy L . Seda meetodit kasutades on võimalik arvestada retsessiivsete letaalsete mutatsioonide esinemissagedust Drosophila teisel kromosoomil.

Mutatsioonide arvestamine teistes objektides. Sarnased mutatsioonide tuvastamise meetodid on välja töötatud ka teiste objektide jaoks. Need põhinevad samadel põhimõtetel:

1) avastada retsessiivne mutatsiooni saab tõlkida homo- või hemisügootne seisund,

2) tekkivate mutatsioonide sagedust on võimalik täpselt arvesse võtta ainult tingimusel crossoveri puudumine heterosügootsetel isikutel.

Sest imetajad(hiir, küülik, koer, siga jne) on välja töötatud meetod esinemissageduse arvestamiseks domineeriv surmav mutatsioonid. Mutatsioonide sagedust hinnatakse arvude erinevuse järgi kollaskeha munasarjas ja areneb embrüod avatud rasedal naisel.

Mutatsioonide sageduse arvestamine inimestel siiski väga raske genealoogiline analüüs , st. sugupuude analüüs võimaldab teil kindlaks teha uute mutatsioonide esinemise. Kui abikaasade sugupuust ei leitud tunnust mitu põlvkonda ja see ilmnes ühel lapsel ja hakkas edasi kanduma järgmistele põlvkondadele, siis tekkis mutatsioon ühe neist abikaasadest sugurakkudes.

Mikroorganismide mutatsioonide arvestamine. Mikroorganismide mutatsioonide uurimine on väga mugav, kuna kõik nende geenid ainsuses ja mutatsioonid ilmnevad esimeses põlvkonnas.

Mutante on lihtne märgata jäljendi meetod, või koopiad, mille pakkusid välja abikaasad E. Ja J. Lederbergs.

Et tuvastada E. coli bakteriofaagi T1 resistentsuse mutatsioone, kantakse bakterid üksikute kolooniate moodustamiseks toitaineagarile. Need kolooniad trükitakse seejärel sametkoopia abil uuesti plaatidele, mis on kaetud T1 faagiosakeste suspensiooniga. Enamik algse tundliku ( tonni ) kultuurid ei moodusta kolooniaid, kuna neid lüüsib bakteriofaag. Kasvavad ainult üksikud mutantsed kolooniad ( TonR ) on faagi suhtes resistentsed. Loendades kolooniate arvu kontroll- ja katsevariandis (näiteks pärast ultraviolettvalgusega kiiritamist), on lihtne määrata indutseeritud mutatsioonide esinemissagedust.

Genotüübis sisalduva teabe fenotüübilist avaldumist iseloomustavad läbitungivuse ja ekspressiivsuse näitajad. läbitungimine peegeldab genotüübis saadaoleva teabe fenotüübilise avaldumise sagedust. See vastab indiviidide protsendile, kelle puhul geeni domineeriv alleel avaldus tunnusena, kõigi selle alleeli kandjate suhtes. Geeni domineeriva alleeli mittetäielik läbitungimine võib olla tingitud genotüübisüsteemist, milles see alleel toimib ja mis on talle omamoodi keskkond. Mittealleelsete geenide interaktsioon tunnuse kujunemise protsessis võib nende alleelide teatud kombinatsiooni korral viia ühe neist domineeriva alleeli mitteilmumiseni.

Eespool käsitletud näidetes (vt punkt 3.6.5.2) ei võimaldanud ühe retsessiivses homosügootses olekus geeni esinemine genotüübis teise geeni domineerival alleelil (albinism, Bombay fenomen). On ka juhtumeid, kui teatud alleeli fenotüübilist avaldumist takistavad keskkonnategurid. Näiteks hiina priimula puhul sõltub õite punase värvuse kujunemine või puudumine õhu temperatuurist ja niiskusest: kui t\u003d 5-20 ° С - punased lilled, kl t\u003d 30-35 ° C ja kõrge õhuniiskus - valge. Himaalaja värvusega küülikutel võib kogu kehas tekkida tume karvkatte pigmentatsioon, mis areneb normaalsetes tingimustes ainult teatud kehaosades, kui seda kasvatatakse madalal temperatuuril.

väljendusrikkus on ka päriliku teabe fenotüübilist avaldumist iseloomustav indikaator. See iseloomustab tunnuse raskust ja ühelt poolt sõltub vastava geenialleeli annusest monogeense pärimise korral või domineerivate geenialleelide koguannusest polügeense pärimise korral ning teiselt poolt keskkonnateguritest. Näitena võib tuua öökaunitari õite punase värvuse intensiivsuse, mis genotüüpide AA, Aa, aa reas väheneb, või naha pigmentatsiooni intensiivsust inimestel, mis suureneb domineerivate alleelide arvu suurenedes. polügeenisüsteemis 0 kuni 8 (vt joon. 3.80). Keskkonnategurite mõju tunnuse väljendusvõimele näitab naha pigmentatsiooni astme suurenemine inimestel ultraviolettkiirguse käes, kui ilmneb päevitus, või mõnel loomal villa tiheduse suurenemine, olenevalt nahavärvi muutustest. temperatuurirežiim erinevatel aastaaegadel.

Mutatsioonivastased mehhanismid

Geenmutatsioonide tulemusena muutub bioloogilise informatsiooni tähendus. Selle tagajärjed võivad olla kahesugused. Keskkondades, mis muutuvad vähe, vähendab uus teave tavaliselt ellujäämist. Olemistingimuste järsu muutumise, uue ökoloogilise niši kujunemisega on kasulik mitmesuguse teabe kättesaadavus. Sellega seoses hoitakse looduslikes tingimustes toimuva mutatsiooniprotsessi intensiivsust tasemel, mis ei põhjusta liigi elujõulisuse katastroofilist vähenemist. Oluline roll mutatsioonide kahjulike mõjude piiramisel kuulub mutatsioonivastased mehhanismid tekkis evolutsioonis.

Mõnda neist mehhanismidest käsitletakse eespool. Räägime DNA polümeraasi funktsioneerimise iseärasustest, mis valib DNA replikatsiooni protsessis vajalikud nukleotiidid ja teostab ka eneseparandus uue DNA ahela moodustumisel koos redigeeriva endonukleaasiga. DNA struktuuri parandamise erinevad mehhanismid, roll degeneratsioon geneetiline kood (vt punkt 3.4.3.2). Selle probleemi lahenduseks on bioloogilise koodi kolmik, mis võimaldab tripletis minimaalselt asendusi, mis põhjustab teabe moonutamist. Seega ei muuda 64% kolmanda nukleotiidi asendustest kolmikutes nende semantilist tähendust. Tõsi, teise nukleotiidi 100% asendused põhjustavad tripleti tähenduse moonutamist.

Kaitsefaktor geenimutatsioonide kahjulike mõjude eest on kromosoomide sidumine diploidses kariotüübis somaatilised eukarüootsed rakud. Geenide alleelide sidumine hoiab ära retsessiivsete mutatsioonide fenotüübilise avaldumise.

Teatud panuse geenimutatsioonide kahjulike mõjude vähendamisesse annab nähtus geenide ekstraheerimine, kodeerivad elutähtsaid makromolekule. See seisneb selliste geenide mitmekümne ja mõnikord sadade identsete koopiate olemasolus genotüübis. Näitena võib tuua rRNA, tRNA, histooni valkude geenid, ilma milleta pole ühegi raku elutegevus võimatu. Ekstrakoopiate olemasolul ei too mutatsiooniline muutus ühes või isegi mitmes identses geenis kaasa rakule katastroofilisi tagajärgi. Normaalseks toimimiseks piisab muutumatutest koopiatest.

Samuti märkimisväärse tähtsusega aminohapete asenduste funktsionaalne ebavõrdsus polüpeptiidis. Kui uued ja asendatud aminohapped on füüsikalis-keemilistelt omadustelt sarnased, on muutused valgu tertsiaarses struktuuris ja bioloogilistes omadustes ebaolulised. Seega erinevad inimese mutantsed HbS ja HbC hemoglobiinid normaalsest HbA hemoglobiinist selle poolest, et glutamiinhappe p-ahel on 6. positsioonil asendatud vastavalt valiini või lüsiiniga. Esimene asendus muudab dramaatiliselt hemoglobiini omadusi ja viib tõsise haiguse - sirprakulise aneemia - tekkeni. Teise asendusega muutuvad hemoglobiini omadused palju vähemal määral. Nende erinevuste põhjuseks on see, et glutamiinhappel ja lüsiinil on sarnased hüdrofiilsed omadused, samas kui valiin on hüdrofoobne aminohape.

Läbitung (penetrance, lat. penetrantis- läbitungiv, ulatuv) - teatud geeni alleeli avaldumise sagedus või tõenäosus seotud organismide rühma erinevatel indiviididel (alleeli avaldumisastet indiviidil nimetatakse ekspressiivsuseks). On täielik (alleel esineb kõigil indiviididel) ja mittetäielik läbitungimine (alleel ilmneb mõnel indiviidil). Enamikku mutantseid alleele iseloomustab mittetäielik läbitungimine. Läbitungimist väljendatakse protsentides (täielik läbitungivus - 100%). Mõiste "läbipaistvus" pakkus välja N. V. Timofejev-Resovski 1927. aastal.

Selle mõiste olemasolevad määratlused on mitmetähenduslikud ja sageli segased. Meditsiinis on penetrantsus antud genotüübiga inimeste osakaal, kellel on vähemalt üks haiguse sümptom (teisisõnu, penetrantsus määrab haiguse tõenäosuse, kuid mitte selle raskusastme). Mõned usuvad, et penetrantsus muutub vanusega, näiteks Huntingtoni tõve puhul, kuid erinevused haiguse alguse vanuses on tavaliselt tingitud muutuvast ekspressiivsusest. Mõnikord sõltub penetrantsus keskkonnateguritest, näiteks G-6-PD puudulikkuse korral.

Läbitungimine võib olla oluline autosoomsete domineerivate häirete meditsiinilises geneetilises nõustamises. Terve inimene, kelle üks vanematest põeb sarnast haigust, ei saa klassikalise pärilikkuse seisukohalt olla mutantse geeni kandja. Kui aga arvestada mittetäieliku läbitungimise võimalusega, siis on pilt hoopis teine: väliselt tervel inimesel võib olla manifesteerimata mutantgeen ja see pärandada lastele.

Geenidiagnostika meetodid võimaldavad kindlaks teha, kas inimesel on mutantne geen, ja eristada normaalset geeni mitteavaldavast mutantsest geenist.

Praktikas sõltub penetransi määramine sageli uurimismeetodite kvaliteedist, näiteks MRT abil saab tuvastada haiguse sümptomeid, mida varem ei tuvastatud.

Meditsiini seisukohalt loetakse geen avalduvaks ka asümptomaatilise haiguse korral, kui tuvastatakse funktsionaalseid kõrvalekaldeid normist. Bioloogia seisukohalt loetakse avalduseks geen, kui see häirib organismi funktsioone.

Kui tavaliselt räägitakse autosomaalsete dominantsete haiguste läbitungimisest ja ekspressiivsusest, siis kromosomaalsete, autosoomsete retsessiivsete, X-seotud ja polügeensete haiguste puhul kehtivad samad põhimõtted.

Alleeli läbitungimine on selle avaldumise sagedus populatsioonis. Alleeli ekspressiivsus on selle avaldumise tõsidus ühes indiviidis. Täieliku alleeli läbitungimise korral täheldatakse seda tunnust kõigil populatsiooni isikutel. Mittetäieliku läbitungimise korral ei täheldata seda märki kõigil inimestel.

Läbitungimine geneetikas on teatud genotüübiga indiviidide osakaal, kellel see fenotüüpselt avaldub. Kui haigus ei avaldu kõigil vastava genotüübi indiviididel, räägitakse geeni mittetäielikust läbitungimisest.

Geeni toime avaldumisel on teatud omadused.

Sama mutantne geen erinevates organismides võib avaldada oma mõju erineval viisil. See on tingitud antud organismi genotüübist ja keskkonnatingimustest, milles selle ontogenees kulgeb. Geeni fenotüübiline ilming võib tunnuse ekspressiooniastmes varieeruda. 1927. aastal tegi N. V. Timofejev-Resovski ettepaneku nimetada seda nähtust geeniekspressiooniks. Geeni toime võib olla enam-vähem konstantne, oma manifestatsioonis püsiv või ebastabiilne, muutuv. Mutantse geeni avaldumise varieeruvusega erinevates organismides kohtame me üsna sageli. Drosophilal on "silmadeta" mutantvorm (silmadeta), millel on oluliselt vähenenud tahkude arv. Vaadates ühe vanempaari järglasi, on näha, et mõnel kärbsel on silmad peaaegu täiesti ilma tahkudeta, teistel aga küünib tahkude arv silmades poole normaalsest arvust. Sama nähtust täheldatakse paljude teiste loomade ja taimede tegelaste realiseerimisel.

Üks ja sama mutantne tunnus võib avalduda mõnel indiviidil ja mitte avalduda mõnel seotud rühma isendil. N.V. Timofejev-Resovski nimetas seda nähtust läbitungimine geeniekspressioon. Läbitungimist mõõdetakse mutantse fenotüübiga isendite protsendiga populatsioonis. Täieliku läbitungimise korral (100%) avaldab mutantgeen oma mõju igale isikule, kellel see on; mittetäieliku läbitungimisega (alla 100%) ei näita geen oma fenotüübilist toimet kõigil indiviididel.

väljendusrikkus, nagu ka penetrantsus, on tingitud geenide interaktsioonist genotüübis ja viimaste erinevast reaktsioonist keskkonnateguritele. Ekspressiivsus ja penetrantsus iseloomustavad geeni fenotüübilist ekspressiooni. Läbitungimine peegeldab liinide, populatsioonide heterogeensust mitte peamise geeni järgi, mis määrab konkreetse tunnuse, vaid modifikaatorgeenide kaudu, mis loovad geeniekspressiooniks genotüübilise keskkonna. Ekspressiivsus on sarnaste genotüüpide reaktsioon keskkonnale. Mõlemad nähtused võivad olla adaptiivse tähtsusega organismi ja populatsiooni eluks ning seetõttu säilib geeniekspressiooni ekspressiivsus ja läbitungivus loodusliku valiku abil. Neid kahte nähtust on kunstliku valiku puhul väga oluline arvestada.

Geeni ekspressiivsus arengus sõltub keskkonnategurite toimest. Seni on lihtsaim viis jälgida erinevate välistegurite mõju mutantsete geenide suhtes. Seega on maisil teada mutantsed geenid, mis määravad taimede kääbuse, positiivse geotropismi (kõhjad taimed) jne. Nende geenide toime põhineb vastavatel biokeemilistel muutustel. Näiteks on teada, et auksiini tüüpi kasvuained on vajalikud taimede normaalseks kasvuks. Maisi mutantses kääbusvormis toodetakse auksiini normaalselt, kuid kääbuse geen pärsib auksiini oksüdeeriva ensüümi teket, mille tulemusena auksiini aktiivsus väheneb, mis toob kaasa taimede kasvu pärssimise. Kui sellist taime töödelda kasvu ajal giberelliinhappega, siis taim kiirendab kasvu ja muutub fenotüüpiliselt normaalsest eristamatuks. Gibberelliinhappe lisamine kompenseerib selle, mida kääbusgeeni normaalne alleel peaks tootma.

Sellest näitest on näha, et geen juhib teatud ensüümi teket, mis muudab taime kasvumustrit. Seega, teades mutantse geeni toimemehhanismi, on võimalik parandada ja normaliseerida sellest põhjustatud defekte.

Tuletage meelde, et Himaalaja küüliku värvuse määrab mitme alleeli seeria üks liige - c 11. Selle geeni tavalist fenotüübilist avaldumist normaaltemperatuuril (umbes 20°C) iseloomustab asjaolu, et karvkatte üldise valge värvuse korral osutuvad küüliku käpaotsad, kõrvad, nina ja saba jämedaks. must.

See värvus sõltub nii teatud biokeemilistest reaktsioonidest, mis nahas toimuvad melanistlike pigmentide tootmisega, kui ka ümbritseva õhu temperatuurist. Samal joonisel on näha, et üle 30° temperatuuril kasvanud küülik osutub täiesti valgeks. Kui kitkuda väikese ala valget villast ja seejärel süstemaatiliselt jahutada, kasvab sellel must vill. Sellisel juhul mõjutab temperatuuri mõju geeni avaldumist, mõjutades teatud ensüümide tootmist.

Priimula taimel on teada õievärvi geen, mis avaldab oma toimet ka sõltuvalt temperatuurist. Kui taimi kasvatatakse temperatuuril 30–35 ° ja kõrge õhuniiskusega, on lilled valged ja madalamal temperatuuril punased.

Veel 1935. aastal uuris F. A. Smirnov Drosophila indutseeritud mutatsioonide arvu: letaalsed, poolsurmavad ja suurenenud ja normaalse elujõulisusega mutatsioonid ning leidis loetletud klasside erineva suhte erinevatel temperatuuritingimustel. Hiljem leidis see kinnitust ka Drosophila pseudoobscura populatsioonides. Selle liigi looduslikust populatsioonist eraldati mutandid, mis arenesid normaalselt temperatuuril 16,5 °C, 21 °C juures olid nad poollegaalsed ja 25 °C juures osutusid nad täiesti surmavateks. Seda tüüpi uuringuid viiakse praegu läbi mikroorganismide mutatsioonide kohta. Neid mutatsioone nimetatakse merevaigumutatsioonideks.

Neeru (k) geen on tuntud herilase Habrobracon hebitor puhul. Sellel on peaaegu 100% penetratsioon kui surmav 30 ° C juures ja madalal temperatuuril areng peaaegu ei avaldu. Seda tüüpi penetratsiooni sõltuvus keskkonnatingimustest on teada enamiku mutatsioonide puhul kõikides loomades, taimedes ja mikroorganismides.

Sama keskkonnateguri toime mõjutab erinevaid geene erineval viisil ja erinevad tegurid mõjutavad sama geeni ekspressiooni erineval viisil. Keskkonnategurite mõju uurimine on näidanud, et mõned retsessiivsed geenid, mis tavatingimustes heterosügootses olekus fenotüüpiliselt ei avaldu, võivad ilmneda muutunud tingimustes.

Kui leiate vea, tõstke esile mõni tekstiosa ja klõpsake Ctrl+Enter.

Geen, mis esineb genotüübis manifestatsiooniks vajalikus koguses (1 alleel domineerivate tunnuste ja 2 alleeli retsessiivsete tunnuste korral), võib erinevates organismides avalduda tunnusena erineval määral (ekspressiivsus) või üldse mitte avalduda (penetrantsus). ). Põhjused:

muudatuste muutlikkus (keskkonnatingimuste mõju)
kombineeritud varieeruvus (genotüübi teiste geenide mõju).

väljendusrikkus- alleeli fenotüübilise avaldumise määr. Näiteks veregrupi AB0 alleelidel inimestel on pidev ekspressiivsus (esinevad alati 100%) ja silmade värvi määravad alleelid on muutuva ekspressioonivõimega. Retsessiivne mutatsioon, mis vähendab Drosophila silmatahkude arvu, vähendab tahkude arvu erinevatel isikutel kuni nende täieliku puudumiseni.

Läbitungimine- tunnuse fenotüübilise avaldumise tõenäosus vastava geeni olemasolul. Näiteks puusaliigese kaasasündinud nihestuse penetrance on inimestel 25%, s.o. selle haiguse all kannatab vaid 1/4 retsessiivsetest homosügootidest. Tundumise meditsiinilis-geneetiline tähendus: tervel inimesel, kelle üks vanematest põeb mittetäieliku penetratsiooniga haigust, võib olla ekspresseerimata mutantse geen, mis kandub edasi lastele.

Geeni toime avaldumisel on teatud omadused.

Sama mutantne geen erinevates organismides võib avaldada oma mõju erineval viisil. See on tingitud antud organismi genotüübist ja keskkonnatingimustest, milles selle ontogenees kulgeb.

Geeni fenotüübiline ilming võib tunnuse ekspressiooniastmes varieeruda. See nähtus on N.

V. Timofejev-Resovski tegi juba 1927. aastal ettepaneku nimetada geeniekspressiooniks. Geeni toime võib olla enam-vähem konstantne, oma manifestatsioonis püsiv või ebastabiilne, muutuv. Mutantse geeni avaldumise varieeruvusega erinevates organismides kohtame me üsna sageli. Drosophilal on "silmadeta" mutantvorm (silmadeta), millel on oluliselt vähenenud tahkude arv. Vaadates ühe vanempaari järglasi, on näha, et mõnel kärbsel on silmad peaaegu täiesti ilma tahkudeta, teistel aga küünib tahkude arv silmades poole normaalsest arvust.

Sama nähtust täheldatakse paljude teiste loomade ja taimede tegelaste realiseerimisel.

Täieliku läbitungimise korral (100%) avaldab mutantgeen oma mõju igale isikule, kellel see on; mittetäieliku läbitungimisega (alla 100%) ei näita geen oma fenotüübilist toimet kõigil indiviididel.

Ekspressiivsus on sarnaste genotüüpide reaktsioon keskkonnale. Mõlemad nähtused võivad olla adaptiivse tähtsusega organismi ja populatsiooni eluks ning seetõttu säilib geeniekspressiooni ekspressiivsus ja läbitungivus loodusliku valiku abil. Neid kahte nähtust on kunstliku valiku puhul väga oluline arvestada.

Geeni ekspressiivsus arengus sõltub keskkonnategurite toimest.

Seni on lihtsaim viis jälgida erinevate välistegurite mõju mutantsete geenide suhtes. Seega on maisil teada mutantsed geenid, mis määravad taimede kääbuse, positiivse geotropismi (kõhjad taimed) jne. Nende geenide toime põhineb vastavatel biokeemilistel muutustel. Näiteks on teada, et auksiini tüüpi kasvuained on vajalikud taimede normaalseks kasvuks. Maisi mutantses kääbusvormis toodetakse auksiini normaalselt, kuid kääbuse geen pärsib auksiini oksüdeeriva ensüümi teket, mille tulemusena auksiini aktiivsus väheneb, mis toob kaasa taimede kasvu pärssimise.

Kui sellist taime töödelda kasvu ajal giberelliinhappega, siis taim kiirendab kasvu ja muutub fenotüüpiliselt normaalsest eristamatuks.

Gibberelliinhappe lisamine kompenseerib selle, mida kääbusgeeni normaalne alleel peaks tootma.

Gibberelliinhappe mõju maisi kasvule

Tuletame meelde, et Himaalaja küüliku värvuse määrab mitme alleeli seeria üks liige - c11.

Selle geeni tavalist fenotüübilist avaldumist normaaltemperatuuril (umbes 20°C) iseloomustab asjaolu, et karvkatte üldise valge värvuse korral osutuvad küüliku käpaotsad, kõrvad, nina ja saba jämedaks. must.

Himaalaja küüliku karvavärvi fenotüübiline muutus erinevate temperatuuride mõjul

See värvus sõltub nii teatud biokeemilistest reaktsioonidest, mis nahas toimuvad melanistlike pigmentide tootmisega, kui ka ümbritseva õhu temperatuurist.

Samal joonisel on näha, et üle 30° temperatuuril kasvanud küülik osutub täiesti valgeks. Kui kitkuda väikese ala valget villast ja seejärel süstemaatiliselt jahutada, kasvab sellel must vill. Sellisel juhul mõjutab temperatuuri mõju geeni avaldumist, mõjutades teatud ensüümide tootmist.

Priimula taimel on teada õievärvi geen, mis avaldab oma toimet ka sõltuvalt temperatuurist.

Kui taimi kasvatatakse temperatuuril 30–35 ° ja kõrge õhuniiskusega, on lilled valged ja madalamal temperatuuril punased.

Hiljem leidis see kinnitust ka Drosophila pseudoobscura populatsioonides. Selle liigi looduslikust populatsioonist eraldati mutandid, mis arenesid normaalselt temperatuuril 16,5 °C, 21 °C juures olid nad poollegaalsed ja 25 °C juures osutusid nad täiesti surmavateks. Seda tüüpi uuringuid viiakse praegu läbi mikroorganismide mutatsioonide kohta.

Neid mutatsioone nimetatakse merevaigumutatsioonideks.

Sama keskkonnateguri toime mõjutab erinevaid geene erineval viisil ja erinevad tegurid mõjutavad sama geeni ekspressiooni erineval viisil.

Keskkonnategurite mõju uurimine on näidanud, et mõned retsessiivsed geenid, mis tavatingimustes heterosügootses olekus fenotüüpiliselt ei avaldu, võivad ilmneda muutunud tingimustes.

Kui leiate vea, valige tekstiosa ja vajutage Ctrl+Enter.

Kokkupuutel

klassikaaslased

Ühtegi omadust ei pärida. Tunnused arenevad genotüübi ja keskkonna koosmõjul. Pärilik on ainult genotüüp, s.t. geenide kompleks, mis määrab organismi bioloogilise reaktsiooni normi, muutes märkide avaldumist ja raskust erinevates keskkonnatingimustes.

Seega reageerib keha väliskeskkonna omadustele. Mõnikord avaldub sama geen, olenevalt genotüübist ja keskkonnatingimustest, mõnd tunnust erineval viisil või muudab ekspressiooni täiust.

Fenotüübi avaldumise aste - väljendusrikkus b. Piltlikult võib seda võrrelda haiguse raskusastmega kliinilises praktikas. Ekspressiivsus järgib Gaussi jaotuse seadusi (mõned väikeses või keskmises koguses).

Ekspressiivsuse varieeruvus põhineb nii geneetilistel kui ka keskkonnateguritel. Ekspressiivsus on geeni fenotüübilise ekspressiooni väga oluline näitaja. Kvantitatiivselt määratakse selle aste statistilise näitaja abil.

väljendusrikkus on ka päriliku teabe fenotüübilist avaldumist iseloomustav indikaator.

See iseloomustab tunnuse raskust ja ühelt poolt sõltub vastava geenialleeli annusest monogeense pärimise korral või domineerivate geenialleelide koguannusest polügeense pärimise korral ning teiselt poolt keskkonnateguritest. Näitena võib tuua öökaunitari õite punase värvuse intensiivsuse, mis genotüüpide AA, Aa, aa seerias väheneb, või naha pigmentatsiooni intensiivsust inimestel, mis suureneb domineerivate alleelide arvu suurenedes. polügeenisüsteem 0 kuni 8 (vt joonis fig.

riis. 3,80). Keskkonnategurite mõju tunnuse väljendusvõimele näitab naha pigmentatsiooni astme suurenemine inimestel ultraviolettkiirguse käes, kui ilmneb päevitus, või mõnel loomal villa tiheduse suurenemine, olenevalt nahavärvi muutustest. temperatuurirežiim erinevatel aastaaegadel.

Geneetiline tunnus ei pruugi mõnel juhul isegi ilmneda.

Kui geen on genotüübis, aga seda üldse ei paista, siis tungitakse sellesse. (Vene teadlane Timofejev-Risovski 1927). Läbitungimine- isendite arv (%), kellel on fenotüübis antud geen, võrreldes isendite arvuga, milles see tunnus võib avalduda.

Läbitungimine on omane paljude geenide ekspressioonile. Oluline on põhimõte – „kõik või mitte midagi“ – see kas avaldub või mitte.

- pärilik pankreatiit - 80%

- puusa nihestus - 25%

- silmade väärarengud

- retinoblastoom - 80%

- otoskleroos - 40%

- kolotokoom - 10%

— läbitungimine peegeldab genotüübis saadaoleva teabe fenotüübilise avaldumise sagedust.

See vastab indiviidide protsendile, kelle puhul geeni domineeriv alleel avaldus tunnusena, kõigi selle alleeli kandjate suhtes.

Geeni domineeriva alleeli mittetäielik läbitungimine võib olla tingitud genotüübisüsteemist, milles see alleel toimib ja mis on talle omamoodi keskkond. Mittealleelsete geenide interaktsioon tunnuse kujunemise protsessis võib nende alleelide teatud kombinatsiooni korral viia ühe neist domineeriva alleeli mitteilmumiseni.

Huntingtoni korea väljendub tahtmatu pea tõmblemisena. Jäsemed, progresseerub järk-järgult ja viib surmani.

Võib ilmneda varases postembrüonaalses perioodis, täiskasvanueas või üldse mitte ilmuda. Nii ekspressiivsust kui ka läbitungivust toetab looduslik valik, s.t.

geenid, mis kontrollivad patoloogilisi tunnuseid, võivad olla erineva ekspressiivsuse ja läbitungimisega: kõik geenikandjad ei haigestu ja haigetel inimestel on avaldumisaste erinev.

Tunnuse avaldumine või mittetäielik avaldumine, samuti selle puudumine sõltub keskkonnast ja teiste geenide muutvast toimest.

Geen võib toimida pleiotroopselt(mitmekordne), st. mõjutada kaudselt erinevate reaktsioonide kulgu ja paljude märkide arengut. Geenid võivad ontogeneesi erinevatel etappidel mõjutada teisi tunnuseid.

Kui geen lülitatakse sisse hilises ontogeneesis, on sellel vähe mõju. Kui varajases staadiumis on muutused olulisemad.

Fenüülketanuuria. Patsientidel on mutatsioon, mis lülitab välja ensüümi – fenüülalaniini – hüdrolaasi. Seetõttu ei muutu fenüülalaniin türosiiniks. Selle tulemusena suureneb fenüülalaniini hulk veres. Kui see patoloogia avastatakse varakult (kuni 1 kuu) ja laps viiakse üle teisele dieedile, kulgeb areng normaalselt, kui hiljem - aju suurus väheneb, vaimne alaareng, nad ei arene normaalselt, pigmentatsioon puudub, vaimsed võimed on minimaalsed.

Pleiotroopia peegeldab geenide ja tunnuste integratsiooni.

Inimesel on patoloogiline geen, mis viib Fanconi sündroomini (pöidla väärareng või puudumine, raadiuse defekt või puudumine, neeru alaareng, pruunid pigmendilaigud, vererakkude vähesus).

X-kromosoomiga on seotud geen.

Immuunsus infektsioonide ja vererakkude puudumise suhtes.

X-kromosoomiga seotud domineeriv geen on pilonefriit, labürindiline kuulmislangus.

Marfany sündroom - ämbliku sõrmed, silmaläätse nihestus, südame väärarengud.

Genokoopia(gr.

Geenide läbitungivuse ja ekspressiivsuse mõiste.

genos perekond, päritolu + lat. copia set) - termin pakuti välja 1957. aastal
Saksa geneetik H.Nachtsheim.Tähistab sama tunnuse sarnaseid muutusi erinevate mittealleelsete geenide mõjul, mida mõnikord nimetatakse heterogeense rühma mimeetilisteks geenideks.

genokoopiad- genokoopiad.

Samad muutused fenotüübis, mis on põhjustatud erinevate geenide alleelidest, aga ka erinevate geenide interaktsioonide või ühe biokeemilise protsessi erinevate etappide häirete tagajärjel koos lõpptoote sünteesi katkemisega, näiteks Drosophilas. melanogaster, on teada mitmeid mittealleelsete geenide mutatsioone, mis põhjustavad "punaste silmade" fenotüüpi (pruuni pigmendi süntees).

42. Muutlikkus.

Muutuse vormid: modifikatsioon ja genotüüp, nende tähtsus ontogeneesis ja evolutsioonis.

Muutlikkus

Üks elu tunnuseid on muutumine.

Iga elusorganism erineb teistest selle liigi liikmetest.

Muutlikkus- elusorganismide omadus eksisteerida erinevates vormides. Grupp Ja individuaalne varieeruvus – klassifitseerimine evolutsioonilise tähtsuse järgi.

Organismirühma poolt realiseeritavat varieeruvust nimetatakse rühmaks, ühes organismis või selle rakkude rühmas indiviidiks.

- fenotüüpne

- juhuslik

- muutmine

-genotüüpne

- somaatiline

- generatiivne (mutatsiooniline, kombinatiivne)

a) geen

b) kromosomaalne

c) genoomne

Modifikatsiooni varieeruvus

fenokoopiad. Fenokoopiad– geneetilisi tunnuseid jäljendavate keskkonnatingimuste põhjustatud fenotüübilised modifikatsioonid.

Variatiivsus on pärilik (määramatu, individuaalne genotüübiline) ja mittepärilik (määratud, rühm, modifikatsioon). Pärilikku varieeruvust seostatakse genotüübi muutusega, mittepärilikku - fenotüübi muutumisega keskkonnatingimuste mõjul.

Modifikatsiooni väärtus: Kohanemine – kohanemine antud keskkonnatingimustega

Tähendus genotüüp.

ism: Loodusliku ja kunstliku valiku materjal, uute pärilike muutuste levik populatsioonis.

43. Fenotüübiline varieeruvus ja selle tüübid. Modifikatsioonid ja nende omadused.

Märgi reaktsioonikiirus. Fenokoopiad. Modifikatsioonide kohanemisvõime.

Märkide ja mehhanismi muutumise olemuse järgi:

- fenotüüpne

- juhuslik

- muutmine

Modifikatsiooni varieeruvus peegeldab fenotüübi muutust keskkonnategurite mõjul (sportlaste lihas- ja luumassi tugevnemine ja areng, erütropoeesi suurenemine kõrgmägedes ja kaugel põhjas).

Fenotüübilise varieeruvuse erijuhtum - fenokoopiad. Fenokoopiad– geneetilisi tunnuseid jäljendavate keskkonnatingimuste põhjustatud fenotüübilised modifikatsioonid. Väliste tingimuste mõjul geneetiliselt normaalsele organismile kopeeritakse täiesti erineva genotüübi tunnused.

Värvipimeduse ilming võib ilmneda toitumise, halva vaimse konstitutsiooni, suurenenud ärrituvuse mõjul.

Inimesel tekib vitiligo haigus (1% inimestest) - naha pigmentatsiooni rikkumine. 30% patsientidest on geneetiline defekt, ülejäänutel on kutsealane vitiligo (kokkupuude spetsiaalsete keemiliste ja toksiliste ainetega). Saksamaal sündisid 15 aastat tagasi fecomelia - lühendatud lestavarred - lapsed. See paljastas. Et selliste laste sünd tekkis siis, kui ema võttis Telidomidi (rasedatele näidustatud rahusti).

Selle tulemusena sai normaalne mittemutantse genotüüp mutatsiooni.

Fenokoopiad tekivad enamikul juhtudel väliskeskkonna toimel embrüogeneesi varases staadiumis, mis põhjustab kaasasündinud haigusi ja väärarenguid.

Fenokoopiate olemasolu raskendab haiguste diagnoosimist.

Avaldamise kuupäev: 2015-01-26; Loe: 3805 | Lehe autoriõiguste rikkumine

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0,003 s) ...

Ekspressiivsus

Ekspressiivsus: mitte sama tunnuse ilming isikutel, kellel see tunnus on; mutatsiooni fenotüübilise avaldumise aste.

Näiteks on lobe mutatsiooni ilming, mis muudab Drosophila silmi. Mutatsioon on domineeriv, kuid kui võrrelda heterosügootseid isendeid, siis vaatamata samale genotüübile on selle manifestatsioon väga erinev - alates silmade täielikust puudumisest kuni suurte, peaaegu metsikut tüüpi silmadeni.

Nende vahele jäävad isikud, kellel on kõikvõimalikud silmavariatsioonid. See on muutuva ekspressiivsuse juhtum. Lihtsamal juhul saab rääkida tunnuse tugevast ja nõrgast avaldumisest, kui seda tunnust kodeeriv alleel on penetrantne. Läbitungimine on kvalitatiivne tunnus, mis võtab arvesse ainult tunnuse avaldumist või mitteilmumist. Ekspressiivsus võtab arvesse tunnuse avaldumise kvantitatiivset poolt, kui see avaldus.

Ekspressiivsus peegeldab sümptomite olemust ja raskust, samuti haiguse alguse vanust.

Sellise varieeruvuse selge näide on I tüüpi MEN.

Samast perekonnast ja sama mutatsiooniga patsientidel võib esineda ühe või kõigi endokriinsete kudede, sealhulgas kõhunäärme, kõrvalkilpnäärme, hüpofüüsi ja rasvkoe hüperplaasia või neoplaasia. Seetõttu on haiguse kliiniline pilt äärmiselt mitmekesine: sama perekonna patsientidel võib tuvastada peptilise haavandi haigust, hüpoglükeemiat, urolitiaasi või hüpofüüsi kasvajaid.

5.8. väljendusrikkus ja läbitungivus. Genokoopiad

Mõnikord on domineerivate haiguste korral, mida iseloomustab kasvajate moodustumine, ekspressiivsuse erinevused tingitud täiendavatest mutatsioonidest kasvaja supressorgeenides.

Sellised haigused nagu Huntingtoni tõbi ja polütsüstiline neeruhaigus ilmnevad erinevas vanuses, sageli ainult täiskasvanutel, hoolimata asjaolust, et mutantne geen esineb patsientidel sünnist saati.

Pole täiesti selge, kas haiguse alguse vanuse varieeruvust tuleks pidada muutuva ekspressiivsuse tulemuseks. Ühest küljest on ebatäieliku läbitungimise tõestamiseks vajalik pereliikmete täielik uurimine ja jälgimine kogu nende elu jooksul.

Teisest küljest võib ekspressiooni puudumist pidada geeni minimaalseks ekspressiooniks.

Kui domineerivat haigust põdev inimene tahab teada, kui raske on haigus tema mutatsiooni pärinud lapsel, siis tõstatab ta küsimuse väljendusvõimest. Geenidiagnostika abil on võimalik tuvastada mutatsioon, mis ei avaldugi, kuid mutatsiooni avaldumisvahemikku antud perekonnas on võimatu ennustada.

Muutuv ekspressiivsus kuni geeni manifestatsiooni täieliku puudumiseni võib olla tingitud:

- samas või teistes lookustes paiknevate geenide mõju;

- väliste ja juhuslike tegurite mõju.

Näiteks alfa-spektriini defektist põhjustatud päriliku ovatsütoosi raskusaste sõltub geeniekspressiooni astmest. Heterosügootides soodustab mutantse alleeli madal ekspressioon haigust, homoloogne alleel (trans-alleel) aga süvendab seda.

Tsüstilise fibroosi korral sõltub R117H mutatsiooni raskusaste (arginiini asendus histidiiniks membraani juhtivuse regulaatorvalgu positsioonis 117) polümorfismi cis-toimest splaissimiskohas, mis määrab normaalse mRNA kontsentratsiooni.

Mutatsiooni avaldumist mõjutavad ka teistes lookustes asuvad geenid. Seega sõltub sirprakulise aneemia raskusaste globiini alfa-ahela lookuse genotüübist ja monogeensed hüperlipoproteineemiad mitme lookuse genotüübist.

Monogeensete hüperlipoproteineemiate, porfüüriate ja hemokromatoosi raskusaste sõltub toitumisest, alkoholitarbimisest, suitsetamisest ja füüsilisest koormusest. Juhuslike tegurite mõju näide on kahjustuste erinev raskusaste ja levimus retinoblastoomi, neurofibromatoosi või tuberoosskleroosiga identsetel kaksikutel.

Juhuslikud tegurid määravad X-kromosoomi inaktiveerimise erinevused identsete heterosügootsete kaksikute tüdrukute puhul, kellel on X-seotud haigus või geenide ümberkorraldused ja mutatsioonid immunoglobuliini geenide ja antigeeni äratundvate T-lümfotsüütide retseptorite küpsemise ajal.

Kuigi tavaliselt viidatakse autosoomsete dominantsete haiguste läbitungimisele ja ekspressiivsusele, kehtivad samad põhimõtted ka kromosomaalsete, autosoomsete retsessiivsete, X-seotud ja polügeensete haiguste puhul.

Lingid:

Neid mõisteid tutvustas esmakordselt 1926. aastal N.V. Timofejev Ressovski ja O. Vogt kirjeldamaks tunnuste ja neid kontrollivate geenide erinevat avaldumist. väljendusrikkus sama tunnuse ekspressiooniaste (variatsioon) esineb erinevates indiviidides, kellel on seda tunnust kontrolliv geen. On madal ja kõrge väljendusvõime. Mõelge näiteks riniidi (nohu) erinevale raskusastmele kolmel erineval patsiendil (A, B ja C), kellel on sama ORI diagnoos.

Patsiendil A on riniit kerge (“nuuskamine”), mis võimaldab päeva jooksul ühest taskurätikust loobuda; patsiendil B on riniit mõõdukalt väljendunud (2-3 taskurätikut päevas); patsiendil C on tugev riniit (5-6 taskurätikut).

Rääkides mitte üksiku sümptomi, vaid haiguse kui terviku väljendusvõimest, hindavad arstid patsiendi seisundit sageli rahuldavaks või mõõduka raskusastmega või raskeks,

sel juhul on väljendusvõime mõiste sarnane mõistega "haiguse käigu tõsidus".

Läbitungimine- on sama tunnuse avaldumise tõenäosus erinevatel indiviididel, kellel on seda tunnust kontrolliv geen. Läbitungimist mõõdetakse konkreetse tunnusega isendite protsendina seda tunnust kontrolliva geeni kandjate koguarvust.

0 on mittetäielik või täielik.

Mittetäieliku läbitungimisega haiguse näide on sama riniit 0RVI-ga. Seega võime eeldada, et patsiendil A ei ole riniiti (aga on ka muid haigusnähte), samas kui patsientidel B ja C on riniit.

7. Tunnuste pärilikkuse tüübid, nende omadused. väljendusrikkus ja läbitungivus.

Seetõttu on sel juhul riniidi läbitungivus 66,6%.

Täieliku penetrantsusega haiguse näide on autosoomne dominantne Huntingtoni korea(4r16). 0na avaldub peamiselt inimestel vanuses 31-55 aastat (77% juhtudest), teistel patsientidel - erinevas vanuses: nii esimestel eluaastatel kui ka 65-, 75-aastastel ja vanematel. Oluline on rõhutada, et kui selle haiguse geen antakse edasi ühelt vanemalt järglasele, siis haigus avaldub kindlasti, milleks on täielik läbitungimine.

Tõsi, patsient ei jää alati Huntingtoni korea avaldumiseni ellu, sureb muul põhjusel.

Geenikopeerimine ja selle põhjused
Genokoopiad (lat.

genokoopia) on sarnased fenotüübid, mis on moodustunud erinevate mittealleelsete geenide mõjul.
Mitmed väliselt sarnased nähud, sealhulgas pärilikud haigused, võivad olla põhjustatud erinevatest mittealleelsetest geenidest. Seda nähtust nimetatakse genokoopiaks.

Genokoopiate bioloogiline olemus seisneb selles, et samade ainete süntees rakus mõnel juhul saavutatakse erineval viisil.

Inimese pärilikus patoloogias on oluline roll ka fenokoopiatel - modifikatsioonimuutustel.

Need on tingitud asjaolust, et arenguprotsessis võib välistegurite mõjul muutuda teatud genotüübist sõltuv tunnus; samal ajal kopeeritakse teisele genotüübile iseloomulikke tunnuseid.

See tähendab, et need on samad muutused fenotüübis, mis on põhjustatud erinevate geenide alleelidest, aga ka erinevate geenide interaktsioonide või ühe biokeemilise protsessi erinevate etappide rikkumiste tagajärjel koos sünteesi katkemisega.

See avaldub teatud mutatsioonide mõjuna, mis kopeerivad geenide tegevust või nende vastasmõju.

Üks ja sama tunnus (tunnuste rühm) võib olla tingitud erinevatest geneetilistest põhjustest (või heterogeensusest). Selline efekt saavutati Saksa geneetiku H. Nachtheimi ettepanekul XX sajandi 40. aastate keskel.

pealkiri genokopeerimine. On teada kolm genokoopia põhjuste rühma.

Esimese rühma põhjusedühendab polülookusest tingitud heterogeensuse või erinevate kromosoomide erinevates lookustes paiknevate erinevate geenide toime. Näiteks on komplekssuhkrute - glükoosaminoglükaanide - metabolismi pärilike haiguste hulgas tuvastatud 19 tüüpi (alatüüpi) mukopolüsahharidoose. Igat tüüpi tegelaskujud

erinevate ensüümide teriziruyutsya defektid, kuid need avalduvad samade (või sarnaste) sümptomitena gargoüülne düsmorfism või prantsuse kirjanduse klassiku Victor Hugo romaani "Notre Dame'i katedraal" peategelase, kellamängija Quasimodo fenotüüp.

Sarnast fenotüüpi täheldatakse sageli mukolipidooside (lipiidide metabolismi häired) korral.

Teine polülookuse näide on fenüülketonuuria. Nüüd on tuvastatud mitte ainult selle klassikaline tüüp, mis on põhjustatud fenüülalaniin-4-hüdroksülaasi (12q24.2) puudulikkusest, vaid ka kolm ebatüüpilist vormi: üks on põhjustatud dihüdropteridiini reduktaasi (4p15.1) puudulikkusest ja kaks rohkem on põhjustatud püruvoiltetrahüdropteriini süntetaasi ja tetrahüdrobiopteriini ensüümide puudulikkusest (geenidele vastavaid pole veel tuvastatud).

Täiendavad näited polülookusest: glükogenoosid (10 genokoopiat), Ellersi-Danlose sündroom (8), Recklinghauseni neurofibramatoos (6), kaasasündinud hüpotüreoidism (5), hemolüütiline aneemia (5), Alzheimeri tõbi (5), Bardet-Biedli sündroom (3) , rinnavähk (2).

Teise rühma põhjusedühendab intralookuse heterogeensust.

See on tingitud kas mitmekordsest alleelismist (vt 2. peatükk) või esinemisest geneetilised ühendid, või topeltheterosügootid, millel on kaks identset patoloogilist alleeli homoloogsete kromosoomide identsetes lookustes. Viimase näiteks on heterosügootne beetatalasseemia (11p15.5), mis tuleneb kahe globiinide beeta-ahelaid kodeeriva geeni deletsioonist, mille tulemuseks on kõrgenenud hemoglobiini HbA2 ja kõrgenenud (või normaalse) hemoglobiini HbF.

Kolmanda rühma põhjusedühendab heterogeensuse, mis on tingitud mutatsioonidest sama geeni erinevates punktides.

Näiteks võib tuua tsüstilise fibroosi (7q31-q32), mis areneb peaaegu 1000 punktmutatsiooni tõttu haiguse eest vastutavas geenis.

Tsüstilise fibroosi geeni kogupikkusega (250 tuhat aluspaari) eeldatakse, et selles tuvastatakse kuni 5000 sellist mutatsiooni. See geen kodeerib valku, mis vastutab kloriidioonide transmembraanse transpordi eest, mis põhjustab eksokriinsete näärmete (higi-, sülje-, keelealused jne) sekretsiooni viskoossuse suurenemist ja nende kanalite ummistumist.

Teine näide on klassikaline fenüülketonuuria, mis on põhjustatud 50 punktmutatsiooni olemasolust fenüülalaniin-4-hüdroksülaasi (12q24.2) kodeerivas geenis; kokku loodetakse selle haiguse puhul tuvastada üle 500 geeni punktmutatsiooni.

Enamik neist tuleneb restriktsioonifragmendi pikkuse polümorfismist (RFLP) või tandem kordusarvu polümorfismist (VNTP). Kehtestatud: fenüülketonuuria geeni peamine mutatsioon slaavi populatsioonides on R408 W/

Pleiotroopia efekt

Eelmainitud ebaselgus geenide ja tunnuste vaheliste suhete olemuses väljendub ka pleiotroopne efekt või pleiotroopne toime, kui üks geen põhjustab mitme tunnuse moodustumist.

Näiteks autosomaalse retsessiivse ataksia-telangiektaasia geen või Louis Bari sündroom(11q23.2) vastutab vähemalt kuue kehasüsteemi (närvi- ja immuunsüsteemi, naha, hingamisteede ja seedetrakti limaskestade, samuti silmade sidekesta) samaaegse kahjustuse eest.

Teised näited: geen Bardet-Biedli sündroom(16q21) põhjustab dementsust, polüdaktüüliat, rasvumist, pigmentoosset retiniiti; topoisomeraas I aktiivsust kontrolliv aneemiageen Fanconi (20q13,2-13,3) põhjustab aneemiat, trombotsütopeeniat, leukopeeniat, mikrotsefaaliat, raadiuse aplaasiat, esimese sõrme kämblaluu hüpoplaasiat, südame- ja neerude väärarenguid , hüpospadiad, naha pigmendilaigud, kromosoomide suurenenud haprus.

Eristage primaarset ja sekundaarset pleiotroopiat.

Primaarne pleiotroopia mutantse valgu-ensüümi biokeemiliste toimemehhanismide tõttu (näiteks fenüülalaniin-4-hüdroksülaasi puudulikkus fenüülketonuuria korral).

Sekundaarne pleiotroopia primaarse pleiotroopia tagajärjel tekkinud patoloogilise protsessi tüsistuste tõttu.

Näiteks areneb talasseemiaga patsiendil suurenenud vereloome ja parenhüümsete organite hemosideroosi tõttu koljuluude paksenemine ja hepatolienaalne sündroom.