Mutacijų kintamumas atsiranda, kai atsiranda mutacijos – nuolatiniai genotipo (t.y. DNR molekulių) pokyčiai, kurie gali paveikti ištisas chromosomas, jų dalis ar atskirus genus.

Mutacijos gali būti naudingos, žalingos arba neutralios. Pagal šiuolaikinę klasifikaciją mutacijos paprastai skirstomos į šias grupes.

1. Genominės mutacijos - susijęs su chromosomų skaičiaus pokyčiais. Ypač domina POLIPLODIJA – daugkartinis chromosomų skaičiaus padidėjimas, t.y. vietoj 2n chromosomų rinkinio atsiranda 3n,4n,5n ar daugiau rinkinys. Poliploidijos atsiradimas yra susijęs su ląstelių dalijimosi mechanizmo pažeidimu. Visų pirma, homologinių chromosomų neatsiskyrimas pirmojo mejozės dalijimosi metu sukelia gametų su 2n chromosomų rinkiniu atsiradimą.

Poliploidija plačiai paplitusi tarp augalų ir daug rečiau tarp gyvūnų (apvaliųjų kirmėlių, šilkaverpių, kai kurių varliagyvių). Poliploidiniai organizmai, kaip taisyklė, pasižymi didesniu dydžiu ir sustiprinta organinių medžiagų sinteze, todėl jie ypač vertingi veisimo darbui.

Chromosomų skaičiaus pokytis dėl atskirų chromosomų pridėjimo ar praradimo vadinamas aneuploidija. Aneuploidijos mutaciją galima parašyti kaip 2n-1, 2n+1, 2n-2 ir kt. Aneuploidija būdinga visiems gyvūnams ir augalams. Žmonėms daugelis ligų yra susijusios su aneuploidija. Pavyzdžiui, Dauno liga yra susijusi su papildomos chromosomos buvimu 21-oje poroje.

2. Chromosomų mutacijos – Tai chromosomų persitvarkymai, jų struktūros pokyčiai. Atskiros chromosomų dalys gali būti prarastos, padvigubinti arba pakeisti savo padėtį.

Tai galima schematiškai parodyti taip:

ABCDE normali genų tvarka

ABBCDE chromosomos srities dubliavimas

ABDE praradimas vienoje svetainėje

ABEDC pasuka sritį 180 laipsnių

ABCFG keitimasis regionais su nehomologine chromosoma

Kaip ir genominės mutacijos, chromosomų mutacijos vaidina didžiulį vaidmenį evoliucijos procesuose.

3. Genų mutacijos susiję su geno DNR nukleotidų sudėties arba sekos pokyčiais. Genų mutacijos yra svarbiausios tarp visų mutacijų kategorijų.

Baltymų sintezė pagrįsta nukleotidų išsidėstymo geno ir aminorūgščių eilės atitikimu baltymo molekulėje. Genų mutacijų atsiradimas (nukleotidų sudėties ir sekos pokyčiai) keičia atitinkamų fermentų baltymų sudėtį ir galiausiai sukelia fenotipinius pokyčius. Mutacijos gali paveikti visas organizmų morfologijos, fiziologijos ir biochemijos ypatybes. Daugelį paveldimų žmonių ligų taip pat sukelia genų mutacijos.

Mutacijos natūraliomis sąlygomis yra retos – viena konkretaus geno mutacija 1000-100000 ląstelių. Bet mutacijos procesas vyksta, nuolat kaupiasi genotipų mutacijos. O jei atsižvelgsime į tai, kad genų skaičius organizme yra didelis, tai galima sakyti, kad visų gyvų organizmų genotipuose yra nemažai genų mutacijų.

Mutacijos yra didžiausias biologinis veiksnys, lemiantis didžiulį paveldimą organizmų kintamumą, suteikiantį medžiagos evoliucijai.

Mutacijų priežastys gali būti natūralūs ląstelių metabolizmo sutrikimai (spontaniškos mutacijos) arba įvairių aplinkos veiksnių veikimas (sukeltos mutacijos). Veiksniai, sukeliantys mutacijas, vadinami mutagenais. Mutagenai gali būti fiziniai veiksniai – spinduliuotė, temperatūra.... Biologiniams mutagenams priskiriami virusai, gebantys perkelti genus tarp ne tik artimų, bet ir tolimų sisteminių grupių organizmų.

Žmonių ekonominė veikla į biosferą atnešė didžiulį kiekį mutagenų.

Dauguma mutacijų yra nepalankios individo gyvenimui, tačiau kartais atsiranda mutacijų, kurios gali sudominti veisimo mokslininkus. Šiuo metu yra sukurti tikslinės mutagenezės metodai.

1. Pagal fenotipo kitimo pobūdį mutacijos gali būti biocheminės, fiziologinės, anatominės ir morfologinės.

2. Pagal prisitaikymo laipsnį mutacijos skirstomos į naudingas ir žalingas. Kenksminga – gali būti mirtina ir sukelti kūno mirtį net embriono vystymosi metu.

Dažniau mutacijos yra žalingos, nes savybės paprastai yra atrankos rezultatas ir pritaiko organizmą prie aplinkos. Mutacija visada keičia prisitaikymą. Jo naudingumo ar nenaudingumo laipsnį lemia laikas. Jei mutacija leidžia organizmui geriau prisitaikyti ir suteikia naują šansą išgyventi, tada ji „paimama“ atrankos būdu ir fiksuojama populiacijoje.

3. Mutacijos gali būti tiesioginės arba atvirkštinės. Pastarieji yra daug rečiau paplitę. Paprastai tiesioginė mutacija yra susijusi su genų funkcijos defektu. Antrinės mutacijos priešinga kryptimi tame pačiame taške tikimybė yra labai maža, dažniau mutuoja kiti genai.

Mutacijos dažnai būna recesyvinės, nes dominuojančios atsiranda iš karto ir lengvai „atmetamos“ atrankos būdu.

4. Pagal genotipo kitimo pobūdį mutacijos skirstomos į genines, chromosomines ir genomines.

Genų, arba taškinės, mutacijos – tai vieno geno DNR molekulėje nukleotido pokytis, dėl kurio susidaro nenormalus genas, taigi, nenormali baltymo struktūra ir nenormalus požymis. Genų mutacija yra „klaidos“ DNR replikacijos metu rezultatas.

Žmonių genų mutacijos pasekmė – tokios ligos kaip pjautuvinė anemija, fenilketonurija, daltonizmas ir hemofilija. Dėl genų mutacijos atsiranda naujų genų alelių, kurie turi įtakos evoliucijos procesui.

Chromosomų mutacijos – chromosomų struktūros pokyčiai, chromosomų persitvarkymai. Galima išskirti pagrindinius chromosomų mutacijų tipus:

a) delecija – chromosomos dalies praradimas;

b) translokacija – dalies chromosomų perkėlimas į kitą nehomologinę chromosomą, to pasekoje – genų sujungimo grupės pasikeitimas;

c) inversija – chromosomos pjūvio pasukimas 180°;

d) dubliavimas – genų padvigubėjimas tam tikrame chromosomos regione.

Chromosomų mutacijos lemia genų veikimo pokyčius ir yra svarbios rūšies evoliucijai.

Genominės mutacijos – tai chromosomų skaičiaus pokyčiai ląstelėje, papildomos chromosomos atsiradimas arba chromosomos praradimas dėl mejozės sutrikimo. Daugkartinis chromosomų skaičiaus padidėjimas vadinamas poliploidija (Zp, 4/g ir kt.). Šio tipo mutacijos būdingos augalams. Daugelis kultūrinių augalų yra poliploidiniai, palyginti su jų laukiniais protėviais. Chromosomų padidėjimas vienu ar dviem gyvūnams sukelia vystymosi sutrikimus arba organizmo mirtį. Pavyzdys: Dauno sindromas žmonėms yra 21 trisomija, iš viso ląstelėje yra 47 chromosomos. Mutacijas galima gauti dirbtinai naudojant spinduliuotę, rentgeno spindulius, ultravioletinę spinduliuotę, chemines medžiagas ir šilumą.

Homologinių serijų dėsnis N.I. Vavilova. Rusijos biologas N.I. Vavilovas nustatė mutacijų atsiradimo pobūdį artimai susijusiose rūšyse: „Genetiškai artimoms gentims ir rūšims būdinga panaši paveldimo kintamumo serija su tokiu reguliarumu, kad žinant daugybę formų vienoje rūšyje, galima numatyti lygiagrečios formos kitose rūšyse ir gentyse“.

Įstatymo atradimas palengvino paveldimų anomalijų paiešką. Žinant vienos rūšies kintamumą ir mutacijas, galima numatyti jų atsiradimo galimybę giminingose rūšyse, o tai svarbu atrankoje.

5.2. Chromosomų mutacijos

Chromosomų mutacijos skirstomos į dvi kategorijas: 1) mutacijos, susijusios su kariotipo chromosomų skaičiaus pokyčiais (kartais jos dar vadinamos skaitinėmis aberacijomis arba genominėmis mutacijomis); 2) mutacijos, susidedančios iš atskirų chromosomų struktūros pokyčių (struktūrinių aberacijų).

Chromosomų skaičiaus pokyčiai. Jie gali būti išreikšti pridedant vieną ar daugiau haploidinių rinkinių (n) prie pradinio diploidinio chromosomų rinkinio (2n), dėl kurio atsiranda poliploidija (triploidija, 3n, tetraploidija, 4n ir kt.). Taip pat galimi vienos ar kelių chromosomų papildymai arba praradimai, dėl kurių atsiranda aneuploidija (heteroploidija). Jei aneuploidija yra susijusi su vienos chromosomos praradimu (2n-1 formulė), tada įprasta kalbėti apie monosomiją; homologinių chromosomų poros (2n-2) praradimas sukelia nulisomiją; į diploidų rinkinį įtraukus vieną chromosomą (2n + 1), atsiranda trisomija. Tais atvejais, kai rinkinys padidėja dviem ar daugiau chromosomų (bet mažiau nei haploidinis skaičius), vartojamas terminas „polisemija“.

Poliploidija labai paplitusi kai kuriose augalų grupėse. Poliploidinių kultūrinių augalų veislių gavimas yra svarbus veisimo uždavinys, nes didėjant ploidiškumui didėja tokių augalų ekonominė vertė (padidėja lapai, stiebai, sėklos, vaisiai). Kita vertus, dvinamiams gyvūnams poliploidija yra gana reta, nes tokiu atveju dažnai sutrinka pusiausvyra tarp lytinių chromosomų ir autosomų, o tai lemia individų nevaisingumą arba mirtingumą (organizmo mirtį). Žinduoliams ir žmonėms susidarę poliploidai, kaip taisyklė, miršta ankstyvosiose ontogenezės stadijose.

Aneuploidija stebima daugelyje organizmų rūšių, ypač augalų. Kai kurių žemės ūkio augalų trisomija taip pat turi tam tikrą praktinę vertę, o monosomija ir nulisomija dažnai lemia individo gyvybingumą. Žmogaus aneuploidijos yra sunkios chromosomų patologijos priežastis, kuri pasireiškia rimtais individo raidos sutrikimais, jo negalia, dažnai baigiasi ankstyva organizmo mirtimi vienoje ar kitoje ontogenezės stadijoje (mirtimi). Žmogaus chromosomų ligos bus išsamiau aptartos poskyryje. 7.2.

Poliploidijos ir aneuploidijos priežastys yra susijusios su diploidinio pirminių ląstelių chromosomų komplekso (arba atskirų porų chromosomų) išsiskyrimo į dukterines ląsteles sutrikimais mejozės ar mitozės proceso metu. Taigi, pavyzdžiui, jei žmogaus oogenezės metu neatsiskiria viena motinos ląstelės autosomų pora su normaliu kariotipu (46, XX), tada susiformuos kiaušinėliai su mutantiniais kariotipais 24 ,X Ir 22.X. Vadinasi, kai tokius kiaušinėlius apvaisina normalūs spermatozoidai (23.X arba 23.X), gali atsirasti zigotų (individų) su trisomija. (47.XX arba 47 ,XY) ir su monosomija (45.XX arba 45.XY) atitinkamai autosomai. Fig. 5.1 paveiksle parodyta bendra galimų oogenezės sutrikimų schema pirminių diploidinių ląstelių dauginimosi stadijoje (oogonijos mitozinio dalijimosi metu) arba lytinių ląstelių brendimo metu (mejozinio dalijimosi metu), dėl kurių atsiranda triploidinės zigotos (žr. 3.4 pav.). ). Panašus poveikis bus stebimas su atitinkamais spermatogenezės sutrikimais.

Jei minėti sutrikimai paveikia mitotiškai besidalijančias ląsteles ankstyvosiose embriono vystymosi stadijose (embriogenezė), tai individai atsiranda su mozaikiškumo (mozaikos) požymiais, t.y. turintys ir normalias (diploidines) ląsteles, ir aneuploidines (arba poliploidines) ląsteles.

Šiuo metu žinomi įvairūs agentai, pavyzdžiui, aukšta ar žema temperatūra, kai kurios cheminės medžiagos, vadinamos mitoziniais nuodais (kolchicinas, heteroauksinas, acenaftolis ir kt.), kurios sutrikdo normalų augalų ir gyvūnų ląstelių dalijimosi aparato funkcionavimą, užkerta kelią

normalus chromosomų segregacijos proceso užbaigimas anafazėje ir telofazėje. Tokių agentų pagalba eksperimentinėmis sąlygomis gaunamos įvairių eukariotų poliploidinės ir aneuploidinės ląstelės.

Chromosomų struktūros pokyčiai (struktūrinės aberacijos). Struktūrinės aberacijos – tai intrachromosominiai arba tarpchromosominiai persitvarkymai, atsirandantys, kai chromosomos suskaidomos veikiant aplinkos mutagenams arba sutrikus perėjimo mechanizmui, dėl kurių vyksta neteisingi (nelygi) genetiniai mainai tarp homologinių chromosomų po jų fermentinio „pjaustymo“ konjugavimo vietos.

Intrachromosominiai persitvarkymai apima delecijas (trūkumus), t.y. atskirų chromosomų sekcijų praradimai, dubliavimai (dublikacijos), susiję su tam tikrų pjūvių padvigubėjimu, taip pat inversijos ir nereciprokinės translokacijos (transpozicijos), keičiasi genų tvarka chromosomoje (sujungimo grupėje). Tarpchromosominių persitvarkymų pavyzdys yra abipusės translokacijos (5.2 pav.).

Ištrynimai ir dubliavimas gali pakeisti atskirų genų skaičių individo genotipe, o tai lemia jų reguliavimo santykių ir atitinkamų fenotipinių apraiškų disbalansą. Didelės delecijos paprastai yra mirtinos homozigotinėje būsenoje, o labai mažos delecijos dažniausiai nėra tiesioginė homozigotų mirties priežastis.

Inversija įvyksta dėl visiško dviejų chromosomos srities kraštų lūžio, po kurio ši sritis pasisuka 180° ir sulaužyti galai susijungia. Priklausomai nuo to, ar centromera įtraukta ar neįtraukta į apverstą chromosomos sritį, inversijos skirstomos į pericentrines ir paracentrines (žr. 5.2 pav.). Dėl to atsirandančius genų išsidėstymo atskiroje chromosomoje pertvarkymus (susiejimo grupės persitvarkymus) taip pat gali lydėti atitinkamų genų raiškos sutrikimai.

Pertvarkymai, pakeičiantys genų lokusų tvarką ir (ar) turinį jungčių grupėse, taip pat vyksta translokacijų atveju. Dažniausios yra abipusės translokacijos, kurių metu vyksta abipusis dviejų nehomologinių chromosomų keitimasis anksčiau sulaužytomis dalimis. Nereciprokinės translokacijos atveju pažeista sritis juda (transpozicija) toje pačioje chromosomoje arba į kitos poros chromosomą, bet be abipusio (abipusio) mainų (žr. 5.2 pav.).

tokių mutacijų mechanizmo paaiškinimai. Šiuos pertvarkymus sudaro centrinis dviejų nehomologinių chromosomų susiliejimas į vieną arba vienos chromosomos padalijimas į dvi dėl jos lūžimo centromeros srityje. Vadinasi, tokie pertvarkymai gali lemti kariotipo chromosomų skaičiaus pokyčius, nedarant įtakos bendram genetinės medžiagos kiekiui ląstelėje. Manoma, kad Robertsono translokacijos yra vienas iš skirtingų eukariotinių organizmų rūšių kariotipų evoliucijos veiksnių.

Kaip minėta anksčiau, be klaidų rekombinacinėje sistemoje, struktūrines aberacijas dažniausiai sukelia chromosomų lūžiai, atsirandantys veikiant jonizuojančiai spinduliuotei, tam tikroms cheminėms medžiagoms, virusams ir kitiems veiksniams.

Cheminių mutagenų eksperimentinių tyrimų rezultatai rodo, kad heterochromatinės chromosomų sritys yra jautriausios jų poveikiui (dažniausiai lūžiai atsiranda centromerinėje srityje). Jonizuojančiosios spinduliuotės atveju toks modelis nepastebimas.

Pagrindiniai terminai ir sąvokos: aberacija; aneuploidija (heteroploidija); ištrynimas (trūksta); dubliavimas (dubliavimas); mirtingumas; „mitoziniai nuodai“; monosomija; neabipusis perkėlimas; nulisomija; paracentrinė inversija; pericentrinė inversija; poliploidija; polisemija; abipusis perkėlimas; Robertsono translokacija; perkėlimas; trisomija; chromosomų mutacija.

9.Mutacijų klasifikacija

Mutacijų kintamumas atsiranda, kai atsiranda mutacijos – nuolatiniai genotipo (t.y. DNR molekulių) pokyčiai, kurie gali paveikti ištisas chromosomas, jų dalis ar atskirus genus.
Mutacijos gali būti naudingos, žalingos arba neutralios. Pagal šiuolaikinę klasifikaciją mutacijos paprastai skirstomos į šias grupes.
1. Genominės mutacijos– susijęs su chromosomų skaičiaus pokyčiais. Ypač domina POLIPLODIJA – daugkartinis chromosomų skaičiaus padidėjimas. Poliploidijos atsiradimas yra susijęs su ląstelių dalijimosi mechanizmo pažeidimu. Visų pirma, homologinių chromosomų neatsiskyrimas pirmojo mejozės dalijimosi metu sukelia gametų su 2n chromosomų rinkiniu atsiradimą.
Poliploidija plačiai paplitusi tarp augalų ir daug rečiau tarp gyvūnų (apvaliųjų kirmėlių, šilkaverpių, kai kurių varliagyvių). Poliploidiniai organizmai, kaip taisyklė, pasižymi didesniu dydžiu ir sustiprinta organinių medžiagų sinteze, todėl jie ypač vertingi veisimo darbui.
2. Chromosomų mutacijos– Tai chromosomų persitvarkymai, jų struktūros pokyčiai. Atskiros chromosomų dalys gali būti prarastos, padvigubinti arba pakeisti savo padėtį.
Kaip ir genominės mutacijos, chromosomų mutacijos vaidina didžiulį vaidmenį evoliucijos procesuose.
3. Genų mutacijos susiję su geno DNR nukleotidų sudėties arba sekos pokyčiais. Genų mutacijos yra svarbiausios tarp visų mutacijų kategorijų.
Baltymų sintezė pagrįsta nukleotidų išsidėstymo geno ir aminorūgščių eilės atitikimu baltymo molekulėje. Genų mutacijų atsiradimas (nukleotidų sudėties ir sekos pokyčiai) keičia atitinkamų fermentų baltymų sudėtį ir galiausiai sukelia fenotipinius pokyčius. Mutacijos gali paveikti visas organizmų morfologijos, fiziologijos ir biochemijos ypatybes. Daugelį paveldimų žmonių ligų taip pat sukelia genų mutacijos.
Mutacijos natūraliomis sąlygomis pasitaiko retai – 1000-100 000 ląstelių tenka viena konkretaus geno mutacija. Bet mutacijos procesas vyksta, nuolat kaupiasi genotipų mutacijos. O jei atsižvelgsime į tai, kad genų skaičius organizme yra didelis, tai galima sakyti, kad visų gyvų organizmų genotipuose yra nemažai genų mutacijų.
Mutacijos yra didžiausias biologinis veiksnys, lemiantis didžiulį paveldimą organizmų kintamumą, suteikiantį medžiagos evoliucijai.

1. Pagal fenotipo kitimo pobūdį mutacijos gali būti biocheminės, fiziologinės, anatominės ir morfologinės.

2. Pagal prisitaikymo laipsnį mutacijos skirstomos į naudingas ir žalingas. Kenksminga – gali būti mirtina ir sukelti kūno mirtį net embriono vystymosi metu.

Mutacijos dažnai būna recesyvinės, nes dominuojančios atsiranda iš karto ir lengvai „atmetamos“ atrankos būdu.

4. Pagal genotipo kitimo pobūdį mutacijos skirstomos į genines, chromosomines ir genomines.

Chromosomų mutacijos – chromosomų struktūros pokyčiai, chromosomų persitvarkymai. Galima išskirti pagrindinius chromosomų mutacijų tipus:

a) delecija – chromosomos dalies praradimas;

b) translokacija – dalies chromosomų perkėlimas į kitą nehomologinę chromosomą, to pasekoje – genų sujungimo grupės pasikeitimas;

c) inversija – chromosomos pjūvio pasukimas 180°;

d) dubliavimas – genų padvigubėjimas tam tikrame chromosomos regione.

Chromosomų mutacijos lemia genų funkcionavimo pokyčius ir yra svarbios rūšies evoliucijai.

Žinant vienos rūšies kintamumą ir mutacijas, galima numatyti jų atsiradimo galimybę giminingose rūšyse, o tai svarbu atrankoje.

10. Fenotipas ir genotipas – jų skirtumai

Genotipas yra visų organizmo genų, kurie yra jo paveldimas pagrindas, visuma.
Fenotipas yra visų organizmo požymių ir savybių rinkinys, kuris atsiskleidžia individo vystymosi procese tam tikromis sąlygomis ir yra genotipo sąveikos su vidinės ir išorinės aplinkos veiksnių kompleksu rezultatas.
Fenotipas apskritai yra tai, ką galima pamatyti (katės spalva), išgirsti, pajausti (uostyti) ir gyvūno elgseną.
Homozigotinio gyvūno genotipas sutampa su fenotipu, tačiau heterozigotinio gyvūno – ne.
Kiekviena biologinė rūšis turi jai būdingą fenotipą. Jis susidaro pagal paveldimą informaciją, esančią genuose. Tačiau, priklausomai nuo išorinės aplinkos pokyčių, savybių būklė kiekvienam organizmui skiriasi, todėl atsiranda individualūs skirtumai – kintamumas.
45. Citogenetinis monitoringas gyvulininkystėje.

Citogenetinės kontrolės organizavimas turėtų būti kuriamas atsižvelgiant į keletą pagrindinių principų. 1. būtina organizuoti greitą informacijos mainą tarp su citogenetine kontrole susijusių institucijų, tam būtina sukurti vieną duomenų banką, kuriame būtų informacija apie chromosomų patologijos nešiotojas; 2. informacijos apie gyvūno citogenetines savybes įtraukimas į veisimo dokumentus. 3. Sėklos ir veislinės medžiagos pirkimas iš užsienio gali būti vykdomas tik turint citogenetinį sertifikatą.

Citogenetinis tyrimas regionuose atliekamas naudojant informaciją apie chromosomų anomalijų paplitimą veislėse ir linijose:

1) veislės ir linijos, kuriose užregistruoti paveldėjimo būdu perduodamos chromosomų patologijos atvejai, taip pat chromosomų anomalijų nešiotojų palikuonys, jei nėra citogenetinio paso;

2) anksčiau citogenetiškai netirtos veislės ir linijos;

3) visi masinių reprodukcinių sutrikimų ar nežinomo pobūdžio genetinės patologijos atvejai.

Visų pirma, tikrinami bandos remontui skirti gamintojai ir patinai, taip pat pirmų dviejų kategorijų jaunikliai. Chromosomų aberacijas galima suskirstyti į dvi dideles klases: 1. konstitucinės – būdingos visoms ląstelėms, paveldėtos iš tėvų arba atsirandančios lytinių ląstelių brendimo metu ir 2. somatinės – atsirandančios atskirose ląstelėse ontogenezės metu. Atsižvelgiant į genetinę chromosomų anomalijų prigimtį ir fenotipinį pasireiškimą, juos nešiojančius gyvūnus galima suskirstyti į keturias grupes: 1) paveldimų anomalijų nešiotojai, turintys polinkį į reprodukcinių savybių sumažėjimą vidutiniškai 10%. Teoriškai 50% palikuonių paveldi patologiją. 2) paveldimų anomalijų nešiotojai, lemiantys aiškiai išreikštą reprodukcijos sumažėjimą (30-50%) ir įgimtą patologiją. Apie 50% palikuonių paveldi patologiją.

3) Gyvūnai, turintys anomalijų, atsirandančių de novo, sukeliančių įgimtą patologiją (monosomija, trisomija ir polisomija autosomų ir lytinių chromosomų sistemoje, mozaikizmas ir chimerizmas). Daugeliu atvejų tokie gyvūnai yra nevaisingi. 4) Gyvūnai su padidėjusiu kariotipo nestabilumu. Sumažėjusi reprodukcinė funkcija, galimas paveldimas polinkis.

46. pleitropija (daugelio genų veikimas)
Pleiotropinis genų poveikis yra kelių požymių priklausomybė nuo vieno geno, tai yra daugialypis vieno geno poveikis.
Pleiotropinis geno poveikis gali būti pirminis arba antrinis. Esant pirminei pleiotropijai, genas pasižymi įvairiais poveikiais.
Su antrine pleiotropija yra vienas pirminis fenotipinis geno pasireiškimas, po kurio seka laipsniškas antrinių pokyčių procesas, sukeliantis daugybę padarinių. Naudojant pleiotropiją, genas, veikiantis vieną pagrindinį požymį, taip pat gali keisti ir modifikuoti kitų genų raišką, todėl buvo pristatyta modifikuojančių genų sąvoka. Pastarieji sustiprina arba susilpnina „pagrindinio“ geno užkoduotų požymių vystymąsi.
Paveldimų polinkių funkcionavimo priklausomybės nuo genotipo savybių rodikliai yra skvarba ir ekspresyvumas.
Svarstant genų ir jų alelių poveikį, būtina atsižvelgti į modifikuojančią aplinkos, kurioje vystosi organizmas, įtaką. Šis klasių svyravimas skilimo metu, priklausomai nuo aplinkos sąlygų, vadinamas penetrancija – fenotipinio pasireiškimo stiprumu. Taigi, skvarba yra geno ekspresijos dažnis, bruožo atsiradimo ar nebuvimo reiškinys to paties genotipo organizmuose.
Tiek dominuojančių, tiek recesyvinių genų įsiskverbimas labai skiriasi. Jis gali būti pilnas, kai genas pasireiškia 100% atvejų, arba nepilnas, kai genas pasireiškia ne visuose jį turinčiuose individuose.
Prasiskverbimas matuojamas fenotipinį požymį turinčių organizmų procentine dalimi nuo bendro ištirtų atitinkamų alelių nešiotojų skaičiaus.
Jei genas visiškai lemia fenotipinę raišką, nepriklausomai nuo aplinkos, tada jis turi 100 procentų skvarbą. Tačiau kai kurie dominuojantys genai išreiškiami ne taip reguliariai.

Daugkartinis arba pleiotropinis genų poveikis yra susijęs su ontogenezės stadija, kurioje atsiranda atitinkami aleliai. Kuo anksčiau atsiranda alelis, tuo didesnis pleiotropijos efektas.

Atsižvelgiant į daugelio genų pleiotropinį poveikį, galima daryti prielaidą, kad kai kurie genai dažnai veikia kaip kitų genų veikimo modifikatoriai.

47. šiuolaikinės biotechnologijos gyvulininkystėje. Veislininkystės taikymas – genų vertė (tyrimų ašys; transpl. Vaisiai).

Embriono transplantacija

Ūkinių gyvūnų dirbtinio apvaisinimo metodo sukūrimas ir praktinis pritaikymas atnešė didelę sėkmę gyvūnų genetikos tobulinimo srityje. Šio metodo taikymas kartu su ilgalaikiu spermos laikymu užšaldytu atvėrė galimybę per metus iš vieno patino susilaukti dešimtys tūkstančių palikuonių. Ši technika iš esmės išsprendžia racionalaus gamintojų panaudojimo gyvulininkystės praktikoje problemą.

Kalbant apie pateles, tradiciniai gyvūnų veisimo būdai leidžia joms susilaukti vos kelių palikuonių per visą gyvenimą. Mažas patelių dauginimosi greitis ir ilgas laiko tarpas tarp kartų (galvijuose 6-7 metai) riboja gyvulininkystės genetinį procesą. Šios problemos sprendimą mokslininkai mato naudojant embrionų transplantaciją. Metodo esmė ta, kad genetiškai išskirtinės patelės išlaisvinamos nuo poreikio susilaukti vaisiaus ir maitinti savo palikuonis. Be to, jie skatinami padidinti kiaušinėlių derlių, kurie vėliau pašalinami ankstyvoje embriono stadijoje ir persodinami į genetiškai mažiau vertingus recipientus.

Embrionų transplantacijos technologija apima tokius pagrindinius veiksmus kaip superovuliacijos sukėlimas, dirbtinis donoro apvaisinimas, embrionų paėmimas (chirurginis ar nechirurginis), jų kokybės įvertinimas, trumpalaikis ar ilgalaikis saugojimas ir transplantacija.

Superovuliacijos stimuliavimas. Patelės žinduoliai gimsta turėdami daug (kelias dešimtis ar net šimtus tūkstančių) dauginimosi ląstelių. Dauguma jų palaipsniui miršta dėl folikulinės atrezijos. Tik nedaugelis pirmykščių folikulų augimo metu tampa antraliais. Tačiau beveik visi augantys folikulai reaguoja į gonadotropinę stimuliaciją, dėl kurios jie subręsta iki galo. Moterų gydymas gonadotropinais reprodukcinio ciklo folikulinėje fazėje arba ciklo liutealinėje fazėje kartu su geltonkūnio regresijos skatinimu prostaglandinu F 2 (PGF 2) arba jo analogais sukelia daugybinę ovuliaciją arba vadinamąją superovuliaciją. .

Galvijai. Karvių patelių superovuliacija sukeliama gydant gonadotropinais, folikulus stimuliuojančiu hormonu (FSH) arba vaikingos kumelės kraujo serumu (MAB), pradedant nuo 9-14 lytinio ciklo dienos. Praėjus 2-3 dienoms nuo gydymo pradžios, gyvūnams suleidžiama prostaglandino F 2a arba jo analogų, kad sukeltų geltonkūnio regresiją.

Dėl to, kad hormonais gydomiems gyvūnams pailgėja ovuliacijos laikas, keičiasi ir jų apvaisinimo technologija. Iš pradžių buvo rekomenduojamas daugkartinis karvių sėklinimas naudojant daugkartines spermos dozes. Paprastai karščio pradžioje įvedama 50 milijonų gyvų spermatozoidų, o apvaisinimas kartojamas po 12-20 valandų.

Embriono ekstrahavimas. Galvijų embrionai iš kiaušidės patenka į gimdą nuo 4 iki 5 dienos nuo rujos pradžios (tarp 3 ir 4 dienos po ovuliacijos),

Dėl to, kad nechirurginis ištraukimas galimas tik iš gimdos ragų, embrionai pašalinami ne anksčiau kaip 5 dieną nuo medžioklės pradžios.

Nepaisant to, kad chirurginiu būdu iš galvijų embrionų išskyrimo buvo pasiekti puikūs rezultatai, šis metodas yra neefektyvus – gana brangus, nepatogus naudoti gamybos sąlygomis.

Nechirurginis embriono paėmimas apima kateterio naudojimą.

Optimaliausias embrionų paėmimo laikas yra 6-8 dienos nuo rujos pradžios, kadangi tokio amžiaus ankstyvosios blastocistos tinkamiausios giliam užšaldymui ir gali būti persodinamos nechirurginiu būdu itin efektyviai. Karvė donorė naudojama 6-8 kartus per metus, pašalinant 3-6 embrionus.

Avims ir kiaulėms nechirurginis embrionų paėmimas neįmanomas
dėl sunkumų kateterį per gimdos kaklelį į gimdos ragus. Vienas
Tačiau šių rūšių chirurgija yra gana paprasta
ir trumpalaikis.

Embriono perkėlimas. Lygiagrečiai plėtojant chirurginį embrionų paėmimą iš galvijų, buvo padaryta didelė pažanga nechirurginio embrionų perkėlimo srityje. Į dėklą surenkama šviežia maistinė terpė (1,0–1,3 cm ilgio kolonėlė), tada mažas oro burbuliukas (0,5 cm) ir pagrindinis terpės tūris su embrionu (2–3 cm). Po to įsiurbiama šiek tiek oro (0,5 cm) ir maistinės terpės (1,0–1,5 cm). Pyragas su embrionu dedamas į Cass kateterį ir laikomas termostate 37°C temperatūroje iki transplantacijos. Paspaudus kateterio strypą, padėklo turinys kartu su embrionu išspaudžiamas į gimdos ragą.

Embrionų saugojimas. Naudojant embrionų transplantaciją, reikėjo sukurti veiksmingus metodus, kaip juos saugoti laikotarpiu nuo ekstrahavimo iki transplantacijos. Gamybos sąlygomis embrionai paprastai pašalinami ryte ir perkeliami dienos pabaigoje. Norėdami per tą laiką laikyti embrionus, naudokite fosfatinį buferį su tam tikrais pakeitimais, pridedant galvijų vaisiaus serumo ir kambario temperatūroje arba 37 °C temperatūroje.

Stebėjimai rodo, kad galvijų embrionai gali būti auginami in vitro iki 24 valandų be pastebimo tolesnio jų įsisavinimo sumažėjimo.

Kiaulių embrionų, kultivuotų 24 valandas, transplantacija vyksta normaliai įsisavinant.

Embrionų išgyvenamumą galima tam tikru mastu padidinti atvėsinant juos žemiau kūno temperatūros. Embrionų jautrumas vėsinimui priklauso nuo gyvūnų rūšies.

Kiaulių embrionai ypač jautrūs vėsinimui. Dar nepavyko išlaikyti kiaulių embrionų gyvybingumo ankstyvose vystymosi stadijose, atšaldžius juos žemiau 10-15°C.

Ankstyvosios vystymosi stadijos galvijų embrionai taip pat labai jautrūs vėsinimui iki 0°C.

Pastarųjų metų eksperimentai leido nustatyti optimalų ryšį tarp galvijų embrionų aušinimo ir atšildymo greičio. Nustatyta, kad jei embrionai lėtai atšaldomi (1°C/min) iki labai žemos temperatūros (žemiau 50°C), o po to perkeliami į skystą azotą, juos taip pat reikia lėtai atšildyti (25°C/min arba lėčiau). Greitas tokių embrionų atšildymas gali sukelti osmosinę rehidrataciją ir sunaikinimą. Jei embrionai užšaldomi lėtai (1°C/min) tik iki -25 ir 40°C, o po to perkeliami į skystą azotą, juos galima labai greitai atšildyti (300°C/min). Šiuo atveju likęs vanduo, pernešamas į skystą azotą, virsta stikline būsena.

Nustačius šiuos veiksnius, buvo supaprastinta galvijų embrionų užšaldymo ir atšildymo procedūra. Visų pirma, embrionai, kaip ir sperma, atšildomi šiltame vandenyje 35 °C temperatūroje 20 s prieš pat transplantaciją nenaudojant specialios įrangos, esant tam tikram temperatūros didėjimo greičiui.

Kiaušinių apvaisinimas už gyvūno kūno ribų

Apvaisinimo sistemos sukūrimas ir žinduolių embrionų ankstyvųjų vystymosi stadijų užtikrinimas už gyvūno kūno ribų (in vitro) turi didelę reikšmę sprendžiant daugybę mokslinių ir praktinių klausimų, kuriais siekiama didinti gyvūnų veisimo efektyvumą.

Šiems tikslams reikalingi embrionai ankstyvosiose vystymosi stadijose, kuriuos galima išimti tik chirurginiu būdu iš kiaušialąsčių, o tai yra daug darbo jėgos ir neužtikrina pakankamai embrionų šiam darbui atlikti.

Žinduolių kiaušinėlių apvaisinimas in vitro apima šiuos pagrindinius etapus: oocitų brendimą, spermatozoidų talpą, apvaisinimą ir ankstyvųjų vystymosi stadijų aprūpinimą.

Ocitų brendimas in vitro. Didelis gemalo ląstelių skaičius žinduolių, ypač galvijų, avių ir kiaulių, turinčiose didelį genetinį potencialą, kiaušidėse yra didžiulis šių gyvūnų dauginimosi pajėgumo potencialas pagreitinti genetinę pažangą, palyginti su normalios ovuliacijos galimybėmis. . Šiose gyvūnų rūšyse, kaip ir kituose žinduoliuose, rujos metu spontaniškai ovuliuojančių oocitų skaičius yra tik maža dalis iš tūkstančių kiaušidėse gimimo metu esančių oocitų. Likę oocitai atsinaujina kiaušidėse arba, kaip paprastai sakoma, patiria atreziją. Natūralu, kad iškilo klausimas, ar įmanoma tinkamai apdorojant kiaušialąstes išskirti iš kiaušidžių ir atlikti tolesnį jų apvaisinimą už gyvūno kūno ribų. Šiuo metu metodai, kaip panaudoti visą kiaušialąsčių kiekį gyvūnų kiaušidėse, nėra sukurti, tačiau iš ertmių folikulų galima gauti nemažai oocitų tolesniam jų brendimui ir apvaisinimui už kūno ribų.

Šiuo metu praktiškai pritaikytas tik galvijų oocitų brendimas in vitro. Kiaušialąstės gaunamos iš karvių kiaušidžių po gyvulių skerdimo ir intravitalinės ekstrakcijos būdu, 1-2 kartus per savaitę. Pirmuoju atveju kiaušidės paimamos iš gyvūnų po skerdimo ir pristatomos į laboratoriją termostatuotame inde 1,5-2,0 val. Laboratorijoje kiaušidės plaunamos du kartus šviežiu fosfatiniu buferiu. Kiaušialąstės pašalinamos iš folikulų, kurių skersmuo yra 2-6 mm, išsiurbiant arba supjaustant kiaušidę į plokšteles. Kiaušialąstės surenkamos į TCM 199 terpę, pridedant 10% karštyje esančios karvės kraujo serumo, po to du kartus nuplaunamos ir tolesniam brendimui in vitro atrenkami tik oocitai su kompaktišku gumuliu ir vienalyte citoplazma.

Pastaruoju metu buvo sukurtas metodas intravitaliniam kiaušialąsčių ekstrahavimui iš karvių kiaušidžių ultragarso aparatu arba laparoskopu. Tokiu atveju kiaušialąstės išsiurbiamos iš ne mažesnio kaip 2 mm skersmens folikulų 1-2 kartus per savaitę iš to paties gyvūno. Vidutiniškai vienam gyvūnui vieną kartą gaunama 5-6 oocitai. Mažiau nei 50 % oocitų tinka brendimui in vitro.

Teigiama vertė – nepaisant mažo oocitų derliaus, kiekvieną kartą paėmus gyvūną galima pakartotinai.

Spermos talpa. Svarbus žinduolių apvaisinimo metodo kūrimo etapas buvo spermatozoidų talpos reiškinio atradimas. 1951 metais M.K. Chang ir tuo pačiu G.R. Austinas nustatė, kad žinduoliai apvaisinami tik tuo atveju, jei sperma yra gyvūno kiaušintakyje kelias valandas prieš ovuliaciją. Remdamasis spermos prasiskverbimo į žiurkės kiaušinius stebėjimais įvairiu metu po poravimosi, Ostinas sukūrė terminą talpos. Tai reiškia, kad tam, kad spermatozoidas įgautų galimybę apvaisinti, spermoje turi įvykti tam tikri fiziologiniai pokyčiai.

Buvo sukurti keli naminių gyvūnų ejakuliuotų spermatozoidų talpos metodai. Didelės joninės stiprumo terpės buvo naudojamos pašalinti iš spermos paviršiaus baltymus, kurie, atrodo, slopina spermatozoidų talpą.

Tačiau daugiausiai pripažinimo sulaukė spermatozoidų talpos nustatymo metodas, naudojant hepariną (J. Parrish ir kt., 1985). Pieletai su šaldyta bulių sperma atšildomi vandens vonelėje 39°C temperatūroje 30-40 s. Maždaug 250 µl atšildytų sėklų sluoksniuojame po 1 ml talpos terpės. Talpos terpė susideda iš modifikuotos skydliaukės terpės, be kalcio jonų. Po vienos valandos inkubacijos viršutinis 0,5–0,8 ml tūrio terpės sluoksnis, kuriame yra didžioji dalis judrių spermatozoidų, pašalinamas iš mėgintuvėlio ir du kartus plaunamas centrifuguojant 500 g 7–10 minučių. Po 15 minučių inkubacijos su heparinu (200 µg/ml) suspensija praskiedžiama iki 50 mln. spermatozoidų koncentracijos ml.

In vitro apvaisinimas ir ankstyvųjų embriono vystymosi stadijų užtikrinimas. Žinduolių kiaušinėlių apvaisinimas vyksta kiaušintakiuose. Dėl to tyrėjui sunku pasiekti aplinkos sąlygų, kuriose vyksta tręšimo procesas, tyrimą. Todėl apvaisinimo in vitro sistema būtų vertinga analitinė priemonė tiriant biocheminius ir fiziologinius veiksnius, susijusius su sėkmingo lytinių ląstelių jungimosi procesu.

Ši schema naudojama in vitro apvaisinimui ir ankstyvųjų galvijų embrionų auginimui. In vitro apvaisinimas atliekamas lašelyje modifikuotos skydliaukės terpės. Po brendimo in vitro oocitai iš dalies išvalomi nuo aplinkinių išsiplėtusių kumuliukų ląstelių ir perkeliami į mikrolašelius po penkis oocitus. Į oocitų terpę įpilama 2–5 µl spermos suspensijos, kad spermos lašelių koncentracija būtų 1–1,5 mln./ml. Praėjus 44-48 valandoms po apvaisinimo, nustatomas oocitų fragmentacijos buvimas. Tada embrionai dedami ant vieno epitelio ląstelių sluoksnio, kad toliau vystytųsi 5 dienas.

Embrionų perkėlimas tarp rūšių ir chimerinių gyvūnų gamyba

Visuotinai pripažįstama, kad sėkmingas embriono perkėlimas gali būti atliktas tik tarp tos pačios rūšies patelių. Persodinant embrionus, pavyzdžiui, iš avių į ožkas ir atvirkščiai, jie įauga, tačiau palikuonių neatsiveda. Visais tarprūšinio nėštumo atvejais tiesioginė persileidimo priežastis yra placentos funkcijos sutrikimas, matyt, dėl motinos organizmo imunologinės reakcijos į svetimus vaisiaus antigenus. Šis nesuderinamumas gali būti pašalintas gaminant chimerinius embrionus naudojant mikrochirurgiją.

Pirma, chimeriniai gyvūnai buvo gauti sujungiant blastomerus iš tos pačios rūšies embrionų. Tam tikslui buvo gauti kompleksiniai chimeriniai avių embrionai, sujungiant 2-8 tėvų 2, 4, 8 ląstelių embrionus.

Embrionai buvo pasėti į agarą ir perkelti į perrištus avių kiaušintakius, kad išsivystytų iki ankstyvos blastocistos stadijos. Paprastai besivystančios blastocistos buvo persodintos į recipientus, kad būtų išauginti gyvi ėriukai, kurių dauguma buvo chimeriniai, remiantis kraujo tyrimais ir išoriniais požymiais.

Chimeros taip pat buvo gautos iš galvijų (G. Brem ir kt., 1985), sujungus 5-6,5 dienos embrionų puses. Penki iš septynių veršelių, gautų po nechirurginio sukauptų embrionų perkėlimo, neturėjo chimerizmo požymių.

Gyvūnų klonavimas

Aukštesniųjų gyvūnų palikuonių iš vieno individo skaičius, kaip taisyklė, yra mažas, o specifinis genų kompleksas, lemiantis didelį produktyvumą, atsiranda retai ir reikšmingai keičiasi kitose kartose.

Gyvulininkystei didelę reikšmę turi identiškų dvynių auginimas. Viena vertus, didėja vieno donoro veršelių derlius, kita vertus, atsiranda genetiškai identiški dvyniai.

Galimybė mikrochirurginiu būdu padalyti žinduolių embrionus ankstyvosiose vystymosi stadijose į dvi ar daugiau dalių, kad kiekviena vėliau išsivystytų į atskirą organizmą, buvo pasiūlyta prieš kelis dešimtmečius.

Remiantis šiais tyrimais, galima daryti prielaidą, kad staigus embrioninių ląstelių skaičiaus sumažėjimas yra pagrindinis veiksnys, mažinantis šių embrionų gebėjimą išsivystyti į gyvybingas blastocistos, nors vystymosi stadija, kurioje vyksta dalijimasis, yra mažai svarbi.

Šiuo metu naudojamas paprastas būdas atskirti embrionus skirtinguose vystymosi etapuose (nuo vėlyvosios morulės iki išsiritusios blastocistos) į dvi lygias dalis.

Taip pat buvo sukurta paprasta atskyrimo technika 6 dienų kiaulių embrionams. Šiuo atveju vidinė embriono ląstelių masė nupjaunama stikline adata.

Chromosomų mutacijos yra chromosomų ligų priežastys.

Chromosomų mutacijos yra struktūriniai atskirų chromosomų pokyčiai, dažniausiai matomi šviesos mikroskopu. Chromosomų mutacija apima daug (nuo dešimčių iki kelių šimtų) genų, dėl kurių pasikeičia normalus diploidų rinkinys. Nors chromosomų aberacijos paprastai nepakeičia konkrečių genų DNR sekos, genome esančių genų kopijų skaičiaus pokyčiai lemia genetinį disbalansą dėl genetinės medžiagos trūkumo ar pertekliaus. Yra dvi didelės chromosominių mutacijų grupės: intrachromosominės ir tarpchromosominės

Intrachromosominės mutacijos yra aberacijos vienoje chromosomoje. Tai apima:

– vienos iš chromosomos sekcijų, vidinės ar galinės, praradimas. Tai gali sukelti embriogenezės sutrikimą ir daugybinių vystymosi anomalijų susidarymą (pavyzdžiui, delecija 5-osios chromosomos trumposios rankos srityje, pažymėtoje 5p-, sukelia gerklų nepakankamą išsivystymą, širdies ydas, protinį atsilikimą. simptomų kompleksas žinomas kaip „katės verksmo“ sindromas, nes sergančių vaikų dėl gerklų anomalijos verksmas primena katės miaukimą);

Inversijos.

Dėl dviejų chromosomų lūžių taškų gautas fragmentas įterpiamas į pradinę vietą po apsisukimo 180 laipsnių.

Tarpchromosominės mutacijos arba persitvarkymo mutacijos – tai fragmentų mainai tarp nehomologinių chromosomų. Tokios mutacijos vadinamos translokacijomis (iš lot. trans – už, per ir locus – vieta). Tai:

abipusė translokacija – dvi chromosomos keičiasi savo fragmentais;

neabipusė translokacija – vienos chromosomos fragmentas pernešamas į kitą;

„Centrinė“ sintezė (Robertsono translokacija) yra dviejų akrocentrinių chromosomų sujungimas jų centromerų srityje, prarandant trumpas rankas.

Kai chromatidės skersai suskaidomos per centromerus, „seserės“ chromatidės tampa „veidrodinėmis“ dviejų skirtingų chromosomų rankomis, turinčiomis tuos pačius genų rinkinius. Tokios chromosomos vadinamos izochromosomomis.

Translokacijos ir inversijos, kurios yra subalansuoti chromosomų pertvarkymai, neturi fenotipinių apraiškų, tačiau dėl pertvarkytų chromosomų segregacijos mejozės metu gali susidaryti nesubalansuotos gametos, dėl kurių atsiras palikuonys su chromosomų anomalijomis.

Genominės mutacijos

Genominės mutacijos, kaip ir chromosomų mutacijos, yra chromosomų ligų priežastys.

Genominės mutacijos apima aneuploidijas ir struktūriškai nepakitusių chromosomų ploidiškumo pokyčius. Genominės mutacijos nustatomos citogenetiniais metodais.

Aneuploidija – tai chromosomų skaičiaus pokytis (sumažėjimas – monosomija, padidėjimas – trisomija) diploidiniame rinkinyje, o ne haploidinio kartotinis (2n+1, 2n-1 ir kt.).

Poliploidija – tai chromosomų rinkinių skaičiaus padidėjimas, haploidinio kartotinis (3n, 4n, 5n ir kt.).

Žmonėms poliploidija, kaip ir dauguma aneuploidijų, yra mirtinos mutacijos.

Dažniausios genomo mutacijos yra:

trisomija - trijų homologinių chromosomų buvimas kariotipe (pavyzdžiui, 21-oji pora Dauno sindromo, 18-oji pora Edvardso sindromo, 13-oji pora Patau sindromo; lytinėms chromosomoms: XXX, XXY, XYY);

monosomija – tik vienos iš dviejų homologinių chromosomų buvimas. Esant monosomijai bet kuriai iš autosomų, normalus embriono vystymasis neįmanomas. Vienintelė monosomija žmonėms, suderinama su gyvybe – monosomija X chromosomoje – sukelia Shereshevsky-Turner sindromą (45, X).

Priežastis, sukelianti aneuploidiją, yra chromosomų neišsiskyrimas ląstelių dalijimosi metu formuojantis lytinėms ląstelėms arba chromosomų praradimas dėl anafazės atsilikimo, kai judant į polių viena iš homologinių chromosomų gali atsilikti nuo kitų ne. homologinės chromosomos. Terminas „nedisjunkcija“ reiškia chromosomų arba chromatidžių atsiskyrimo nebuvimą mejozės ar mitozės metu.

Chromosomų nesusijungimas dažniausiai įvyksta mejozės metu. Chromosomos, kurios paprastai turėtų dalytis mejozės metu, lieka sujungtos ir anafazėje pereina į vieną ląstelės polių, taip gamindamos dvi gametas, kurių viena turi papildomą chromosomą, o kita šios chromosomos neturi. Kai gameta su normaliu chromosomų rinkiniu apvaisinama gameta su papildoma chromosoma, įvyksta trisomija (t.y. ląstelėje yra trys homologinės chromosomos, kai apvaisinama gameta be vienos chromosomos, atsiranda zigota su monosoma). Jeigu bet kurioje autosominėje chromosomoje susidaro monosominė zigota, tai organizmo vystymasis sustoja ankstyviausiose vystymosi stadijose.

Somatinėse ląstelėse įvyksta visų tipų mutacijos (taip pat ir veikiant įvairiai spinduliuotei), būdingos lytinėms ląstelėms.

Visos paveldimos ligos, kurias sukelia vieno patologinio geno buvimas, yra paveldimos pagal Mendelio dėsnius. Paveldimų ligų atsiradimą lemia paveldimos informacijos saugojimo, perdavimo ir įgyvendinimo proceso sutrikimai. Esminį paveldimų veiksnių vaidmenį patologinio geno, sukeliančio ligą, atsiradimą patvirtina labai didelis daugelio ligų dažnis kai kuriose šeimose, palyginti su bendra populiacija.

Paveldimų ligų atsiradimas grindžiamas mutacijomis: daugiausia chromosomų ir genų mutacijomis. Vadinasi, išskiriamos chromosominės ir paveldimos genų ligos.

Chromosomų ligos klasifikuojamos pagal genų ar chromosomų mutacijos tipą ir su chromosomų pasikeitimu susijusią individualumą. Šiuo atžvilgiu išlaikomas patogenetinis principas, kuris yra svarbus padaliniui pagal nosologinį paveldimos patologijos principą:

Kiekvienai ligai nustatoma genetinė struktūra (chromosoma ir jos segmentas), kuri lemia patologiją;

Atskleidžiama, kas yra genetinis sutrikimas. Tai lemia chromosomų medžiagos trūkumas arba perteklius.

SKAIČIŲ SUTRIKIMAI: susideda iš chromosomų rinkinio ploidiškumo pasikeitimo ir chromosomų skaičiaus nuokrypio nuo diploidinių kiekvienoje chromosomų poroje, žemyn (šis sutrikimas vadinamas monosomija) arba aukštyn (trisomija ir kitos polisomijos formos). Triploidiniai ir tetraploidiniai organizmai buvo gerai ištirti; jų atsiradimo dažnis mažas. Tai daugiausia savaime persileidę embrionai (persileidimai) ir negyvi gimę kūdikiai. Jei naujagimiams atsiranda tokių sutrikimų, jie paprastai gyvena ne ilgiau kaip 10 dienų.

Genominių mutacijų atskirose chromosomose yra daug, jos sudaro didžiąją dalį chromosomų ligų. X chromosomoje stebimos visiškos monosomijos, dėl kurių išsivysto Šerevskio-Turnerio sindromas. Autosominės monosomijos yra labai retos tarp gyvų gimimų. Gyvi gimimai yra organizmai, turintys didelę normalių ląstelių dalį: monosomija yra susijusi su 21 ir 22 autosomomis.

Išsamios trisomijos buvo ištirtos žymiai didesniam chromosomų skaičiui: 8, 9, 13, 14, 18, 21, 22 ir X chromosomoms. X chromosomų skaičius individe gali siekti iki 5, o tuo pačiu išlieka jo gyvybingumas, dažniausiai trumpalaikis.

Atskirų chromosomų skaičiaus pokyčiai sukelia sutrikimus jų pasiskirstymui tarp dukterinių ląstelių pirmojo ir antrojo mejozinio dalijimosi gametogenezės metu arba per pirmąjį apvaisinto kiaušinėlio skilimą.

Tokio pažeidimo priežastys gali būti šios:

Divergencijos pažeidimas pakartotinės chromosomos anafazės metu, dėl kurio pasikartojanti chromosoma patenka tik į vieną dukterinę ląstelę.

Homologinių chromosomų konjugacijos pažeidimas, kuris taip pat gali sutrikdyti teisingą homologų atskyrimą į dukterines ląsteles.

Chromosomų atsilikimas anafazėje, kai jos skiriasi dukterinėje ląstelėje, o tai gali sukelti chromosomos praradimą.

Jei vienas iš pirmiau minėtų sutrikimų pasireiškia dviem ar daugiau iš eilės dalijantis, atsiranda tetrosomija ir kitų tipų polisomija.

STRUKTŪRINIAI PAŽEIDIMAI. Nepriklausomai nuo tipo, jie sukelia medžiagos dalis tam tikroje chromosomoje (dalinė monosomija) arba jos perteklių (dalinė trisomija). Paprastas visos rankos, tarpinės ir galinės (galinės) ištrynimas gali sukelti dalinę monosomiją. Abiejų rankų galinių ištrynimų atveju X chromosoma gali tapti apskrita. Tokie įvykiai gali atsirasti bet kuriame gametogenezės etape, įskaitant po to, kai lytinė ląstelė baigia abu mejozinius dalijimus. Be to, subalansuoti tipo inversijų pertvarkymai, abipusiai ir Robertsono translokacijos, egzistuojantys tėvų kūne, gali sukelti dalinę monosomiją. Tai yra nesubalansuotos gametos susidarymo rezultatas. Dalinė trisomija taip pat pasireiškia skirtingai. Tai gali būti naujai sukurtos vieno ar kito segmento kopijos. Tačiau dažniausiai jie yra paveldimi iš normalių fenotipinių tėvų, kurie yra subalansuotų translokacijų ar inversijų nešiotojai dėl chromosomos, nesubalansuotos perteklinės medžiagos kryptimi, patekimo į gametą. Atskirai, dalinė monosomija arba trisomija yra mažiau paplitusi nei kartu, kai pacientas vienu metu turi dalinę monosomiją vienoje chromosomoje ir dalinę trisomiją kitoje.

Pagrindinę grupę sudaro struktūrinio heterochromatino kiekio pokyčiai chromosomoje. Šis reiškinys yra normalaus polimorfizmo pagrindas, kai heterochromatino kiekio pokyčiai nesukelia nepalankių fenotipo pokyčių. Tačiau kai kuriais atvejais heterochromatinių regionų pusiausvyros sutrikimas sukelia psichinio vystymosi sunaikinimą.

Įvadas

Chromosomų anomalijos dažniausiai sukelia daugybę įvairių organų struktūros ir funkcijų, taip pat elgesio ir psichikos sutrikimų. Tarp pastarųjų dažnai randama keletas tipiškų bruožų, tokių kaip įvairaus laipsnio protinis atsilikimas, autistiniai bruožai, neišvystyti socialinio bendravimo įgūdžiai, vadovaujantis asocialumas ir antisocialumas.

Chromosomų skaičiaus pokyčių priežastys

Chromosomų skaičiaus pokyčiai atsiranda dėl ląstelių dalijimosi pažeidimo, kuris gali paveikti tiek spermą, tiek kiaušinėlį. Kartais tai sukelia chromosomų anomalijas

Chromosomose yra genetinė informacija genų pavidalu. Kiekvienos žmogaus ląstelės branduolyje, išskyrus kiaušinėlį ir spermą, yra 46 chromosomos, sudarančios 23 poras. Viena chromosoma kiekvienoje poroje yra iš motinos, o kita iš tėvo. Abiejose lytyse 22 iš 23 chromosomų porų yra vienodos, skiriasi tik likusi lyčių chromosomų pora. Moterys turi dvi X chromosomas (XX), o vyrai – vieną X ir vieną Y chromosomą (XY). Todėl normalus chromosomų rinkinys (kariotipas) vyrui yra 46, XY, o moterims - 46, XX.

Jei vykstant ypatingam ląstelių dalijimosi tipui, kuris gamina kiaušinėlius ir spermatozoidus, įvyksta klaida, atsiranda nenormalios lytinės ląstelės, dėl kurių gimsta palikuonys su chromosomų anomalijomis. Chromosomų disbalansas gali būti tiek kiekybinis, tiek struktūrinis.

Yra keturi pagrindiniai kiekybiniai chromosomų anomalijos, kurių kiekvienas yra susijęs su specifiniu sindromu:

47, XYY - XYY sindromas;

47, XXY – Klinefelterio sindromas;

45, X - Turnerio sindromas;

47, XXX – trisomija.

chromosomų anomalija antisocialumas charakteringas

Papildoma Y chromosoma kaip antisocialumo priežastis

Kariotipas 47, XYY pasireiškia tik vyrams. Žmonėms, turintiems papildomą Y chromosomą, būdingi požymiai yra aukštas ūgis. Tuo pačiu metu augimo pagreitėjimas prasideda gana ankstyvame amžiuje ir tęsiasi labai ilgai.

Šios ligos dažnis yra 0,75–1 atvejis 1000 žmonių. 1965 m. Amerikoje atliktas citogenetinis tyrimas atskleidė, kad iš 197 psichikos ligonių, laikomų ypač pavojingais griežtos priežiūros sąlygomis, 7 iš jų buvo XYY chromosomų rinkinys. Anglijos duomenimis, tarp nusikaltėlių, aukštesnių nei 184 cm, maždaug kas ketvirtas žmogus turi šį konkretų chromosomų rinkinį.

Dauguma sergančiųjų XYU sindromu neprieštarauja įstatymams; tačiau kai kurie iš jų lengvai pasiduoda impulsams, sukeliantiems agresiją, homoseksualumą, pedofiliją, vagystes, padegimus; bet kokia prievarta sukelia jiems pykčio protrūkius, labai prastai kontroliuojamus slopinančių nervų. Dėl dvigubos Y chromosomos X chromosoma tampa „trapi“, o šio rinkinio nešėjas tampa, galima sakyti, savotišku „superžmogumi“.

Panagrinėkime vieną iš sensacingiausių šio reiškinio pavyzdžių nusikalstamumo pasaulyje.

1966 m. visuomenę papiktino incidentas Čikagoje, kai vyras, vardu Richardas Speckas, žiauriai nužudė aštuonias medicinos studentes. gyveno studentai. Jis pažadėjo duris atidariusiam studentui niekam nenuskriausti, sakydamas, kad pinigų jam tereikia nusipirkti bilietui į Naująjį Orleaną. Įėjęs į namus, visus mokinius surinko į vieną kambarį, juos surišo. Sužinojęs, kur yra pinigai, jis nenurimo ir, pasirinkęs vieną iš mokinių, išvedė ją iš kambario. Vėliau atėjo pasiimti dar vieno. Šiuo metu viena iš merginų, net surišta, sugebėjo pasislėpti po lova. Visi kiti buvo nužudyti. Jis išprievartavo vieną iš merginų. Po to jis nuėjo į artimiausią užeigą pasivaišinti su 50 dolerių pajamomis. Po kelių dienų jis buvo sučiuptas. Tyrimo metu jis bandė nusižudyti. Ričardas Spekas, aštuonių studentų žudikas, atlikus kraujo tyrimą, turėjo papildomą Y chromosomą – „nusikaltimo chromosomą“.

Klausimas apie būtinybę anksti identifikuoti chromosomų aberrantus su XYY kariotipu, specialių priemonių būtinybę apsaugoti tiek bendrą populiaciją, tiek nusikaltėlius, turinčius mažesnį agresyvumo potencialą, jau plačiai aptarinėjamas užsienio genetinėje ir teisinėje literatūroje.

Suaugusiam vyrui, kuriam pirmą kartą diagnozuotas 47 kariotipas, XYY, reikalinga psichologinė pagalba; Gali prireikti medicininės genetinės konsultacijos.

Kadangi XYY sindromą turinčių asmenų kariologinis identifikavimas tarp aukštų nusikaltėlių yra techniškai daug darbo reikalaujanti užduotis, atsirado skubių papildomų Y chromosomos identifikavimo metodų, būtent burnos gleivinės tepinėlių dažymas akrilvinipritu ir fluorescencinė mikroskopija (YY paryškinta formoje iš dviejų šviečiančių taškų).

Chromosomų skaičiaus pokyčiai – chromosomų mutacijos. Chromosomų sutrikimas

Genominės mutacijos

Įvadas

Chromosomų skaičiaus pokyčių priežastys

Papildoma Y chromosoma kaip antisocialumo priežastis