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 antisocial characterological

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 XYS 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 metais visuomenę papiktino incidentas Čikagoje, kai vyras, vardu Richardas Speckas, žiauriai nužudė aštuonias medicinos studentes 1966 m. liepos 14 d. gyveno devynios medicinos studentės. Jis pažadėjo duris atvėrusiam 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 pasikeitimas ląstelėje reiškia genomo pasikeitimą. (Todėl tokie pokyčiai dažnai vadinami genominėmis mutacijomis.) Yra žinomi įvairūs citogenetiniai reiškiniai, susiję su chromosomų skaičiaus pokyčiais.

Autopoliploidija

Autopoliploidija yra pasikartojantis to paties genomo arba pagrindinio chromosomų skaičiaus (x) kartojimas.

Šis poliploidijos tipas būdingas žemesniems eukariotams ir gaubtasėkliams. Daugialąsčių gyvūnų autopoliploidija yra itin reta: sliekuose, kai kuriuose vabzdžiuose, kai kuriose žuvyse ir varliagyviuose. Žmonių ir kitų aukštesnių stuburinių gyvūnų autopoliploidai miršta ankstyvose intrauterinio vystymosi stadijose.

Daugumoje eukariotinių organizmų pagrindinis chromosomų skaičius (x) sutampa su haploidiniu chromosomų rinkiniu (n); šiuo atveju haploidinis chromosomų skaičius yra chromosomų skaičius ląstelėse, susidariusiose mejozės styga. Tada diploidas (2n) turi du genomus x, o 2n = 2x. Tačiau daugelyje žemesniųjų eukariotų, daugelyje sporinių augalų ir gaubtasėklių diploidinėse ląstelėse yra ne 2 genomai, o kažkoks kitas skaičius. Genomų skaičius diploidinėse ląstelėse vadinamas genomo skaičiumi (Ω). Genominių skaičių seka vadinama poliploidine seka.

Yra subalansuoti ir nesubalansuoti autopoliploidai. Subalansuoti poliploidai yra poliploidai su lyginiu chromosomų rinkinių skaičiumi, o nesubalansuoti poliploidai yra poliploidai su nelyginiu chromosomų rinkinių skaičiumi, pavyzdžiui:

nesubalansuoti poliploidai

haploidai

triploidai

pentaploidai

hektaploidai

enneaploidai

subalansuoti poliploidai

diploidai

tetraploidai

heksaploidai

oktoploidai

dekaploidai

Autopoliploidiją dažnai lydi ląstelių, žiedadulkių ir bendro organizmų dydžio padidėjimas bei padidėjęs cukrų ir vitaminų kiekis. Pavyzdžiui, triploidinė drebulė (3x = 57) pasiekia milžiniškus dydžius, yra patvari, jos mediena atspari puvimui. Tarp kultūrinių augalų paplitę ir triploidai (daug braškių, obelų, arbūzų, bananų, arbatos, cukrinių runkelių veislių), ir tetraploidai (daug rugių, dobilų, vynuogių veislių). Natūraliomis sąlygomis autopoliploidiniai augalai dažniausiai aptinkami ekstremaliomis sąlygomis (aukštose platumose, aukštuose kalnuose); Be to, čia jie gali išstumti įprastas diploidines formas.

Teigiamas poliploidijos poveikis yra susijęs su to paties geno kopijų skaičiaus padidėjimu ląstelėse ir, atitinkamai, fermentų dozės (koncentracijos) padidėjimu. Tačiau kai kuriais atvejais poliploidija sukelia fiziologinių procesų slopinimą, ypač esant labai dideliam ploidijos lygiui. Pavyzdžiui, kviečiai, turintys 84 chromosomas, yra mažiau derlingi nei kviečiai, turintys 42 chromosomas.

Tačiau autopoliploidams (ypač nesubalansuotiems) būdingas sumažėjęs vaisingumas arba visiškas nevaisingumas, kuris yra susijęs su mejozės sutrikimais. Todėl daugelis jų gali tik vegetatyviškai daugintis.

Allopoliploidija

Allopoliploidija yra pasikartojantis dviejų ar daugiau skirtingų haploidinių chromosomų rinkinių, žymimų skirtingais simboliais, kartojimas. Poliploidai, gauti dėl tolimos hibridizacijos, ty kryžminant organizmus, priklausančius skirtingoms rūšims ir turinčius du ar daugiau skirtingų chromosomų rinkinių, vadinami alopoliploidais.

Allopoliploidai yra plačiai paplitę tarp kultūrinių augalų. Tačiau jei somatinėse ląstelėse yra vienas skirtingų rūšių genomas (pavyzdžiui, vienas genomas A ir vienas genomas B), tai toks alopoliploidas yra sterilus. Paprastų tarprūšinių hibridų nevaisingumas atsiranda dėl to, kad kiekvienai chromosomai atstovauja vienas homologas, o dvivalenčių medžiagų susidarymas mejozėje yra neįmanomas. Taigi tolimos hibridizacijos metu atsiranda mejotinis filtras, neleidžiantis paveldimiems polinkiams per lytinius santykius perduoti kitoms kartoms.

Todėl vaisinguose poliploiduose kiekvienas genomas turi būti padvigubintas. Pavyzdžiui, skirtingų rūšių kviečiuose haploidinis chromosomų skaičius (n) yra 7. Laukiniuose kviečiuose (einkorn) somatinėse ląstelėse yra 14 chromosomų tik vieno dvigubo genomo A ir jų genominė formulė 2n = 14 (14A). Daugelyje alotetraploidinių kietųjų kviečių somatinėse ląstelėse yra 28 pasikartojančių A ir B genomų chromosomos; jų genomo formulė yra 2n = 28 (14A + 14B). Minkštuose aloheksaploidiniuose kviečiuose somatinėse ląstelėse yra 42 pasikartojančių A, B ir D genomų chromosomos; jų genomo formulė yra 2n = 42 (14A + 14B + 14D).

Derlingus alopoliploidus galima gauti dirbtiniu būdu. Pavyzdžiui, ridikėlių ir kopūstų hibridas, kurį susintetino Georgijus Dmitrijevičius Karpečenko, buvo gautas sukryžminus ridikėlį ir kopūstą. Ridikėlių genomas žymimas simboliu R (2n = 18 R, n = 9 R), o kopūstų genomas žymimas simboliu B (2n = 18 B, n = 9 B). Iš pradžių gauto hibrido genominė formulė buvo 9 R + 9 B. Šis organizmas (amfihaploidas) buvo sterilus, nes dėl mejozės susidarė 18 pavienių chromosomų (vienavalentės), o ne nė vieno dvivalenčio. Tačiau šiame hibride kai kurios gametos pasirodė nesumažėjusios. Susiliejus tokioms gametoms, susidarė vaisingas amfidiploidas: (9 R + 9 B) + (9 R + 9 B) → 18 R + 18 B. Šiame organizme kiekviena chromosoma buvo atstovaujama homologų pora, kuri užtikrino normalus bivalentų susidarymas ir normali chromosomų segregacija esant mejozei: 18 R + 18 B → (9 R + 9 B) ir (9 R + 9 B).

Šiuo metu dirbama kuriant dirbtinius amfidiploidus augaluose (pavyzdžiui, kviečių-rugių hibriduose (kvietrugiai), kviečių-kviečių žolės hibriduose) ir gyvūnuose (pavyzdžiui, hibridiniuose šilkaverpiuose).

Šilkaverpių veisimas yra intensyvus. Reikėtų atsižvelgti į tai, kad šios rūšies (kaip ir daugumos drugelių) patelės yra heterogametinės lyties (XY), o patinai – homogametinės (XX). Norint greitai daugintis naujoms šilkaverpių veislėms, naudojama indukuota partenogenezė – iš patelių dar prieš mejozę pašalinami neapvaisinti kiaušinėliai ir pašildomi iki 46 °C. Iš tokių diploidinių kiaušinėlių išsivysto tik patelės. Be to, šilkaverpiuose yra žinoma androgenezė – jei kiaušinis įkaitinamas iki 46 °C, branduolys sunaikinamas rentgeno spinduliais, o po to apvaisinamas, tada į kiaušinėlį gali prasiskverbti du vyriški branduoliai. Šie branduoliai susilieja vienas su kitu, susidaro diploidinė zigota (XX), iš kurios išsivysto patinas.

Autopoliploidija yra žinoma dėl šilkaverpių. Be to, Borisas Lvovičius Astaurovas sukryžmino šilkmedžio šilkaverpią su laukine mandarinų šilkaverpio atmaina, todėl buvo gauti derlingi alopoliploidai (tiksliau, alotetraploidai).

Šilkaverpių šilko išeiga iš patinų kokonų yra 20-30% didesnė nei iš moteriškų kokonų. V.A. Strunnikovas, naudodamas indukuotą mutagenezę, sukūrė veislę, kurios patinai X chromosomose turi skirtingas mirtinas mutacijas (subalansuota mirtina sistema) – jų genotipas yra l1+/+l2. Kryžminus tokius patinus su normaliomis patelėmis (++/Y), iš kiaušinėlių išlenda tik būsimi patinai (jų genotipas l1+/++ arba l2/++), o patelės miršta embrioninėje vystymosi stadijoje, nes jų genotipas yra arba l1+/Y, arba +l2/Y. Patinams su mirtinomis mutacijomis veisti naudojamos specialios patelės (jų genotipas +l2/++·Y). Tada kryžminant tokias pateles ir patinus, kurių palikuonyse yra du mirtini aleliai, pusė patinų miršta, o pusė nešioja du mirtinus alelius.

Yra šilkaverpių veislių, kurios Y chromosomoje turi tamsaus kiaušinio dažymo alelį. Tada tamsūs kiaušinėliai (XY, iš kurių turėtų išsiritėti patelės) išmetami, o paliekami tik šviesūs (XX), kurie vėliau gamina patinų kokonus.

Aneuploidija

Aneuploidija (heteropoliploidija) yra chromosomų skaičiaus pokytis ląstelėse, kuris nėra pagrindinio chromosomų skaičiaus kartotinis. Yra keletas aneuploidijos tipų. Esant monosomijai, prarandama viena iš diploidinio rinkinio chromosomų (2n – 1). Esant polisomijai, prie kariotipo pridedama viena ar daugiau chromosomų. Ypatingas polisomijos atvejis yra trisomija (2n + 1), kai vietoj dviejų homologų yra trys. Esant nulisomijai, nėra abiejų chromosomų porų homologų (2n – 2).

Žmonėms aneuploidija sukelia sunkių paveldimų ligų vystymąsi. Kai kurie iš jų yra susiję su lytinių chromosomų skaičiaus pokyčiais (žr. 17 skyrių). Tačiau yra ir kitų ligų:

– Trisomija 21 chromosomoje (47 genotipas, +21); Dauno sindromas; dažnis tarp naujagimių yra 1:700. Lėtas fizinis ir protinis vystymasis, didelis atstumas tarp šnervių, platus nosies tiltelis, voko raukšlės (epikanto) išsivystymas, pusiau atvira burna. Pusėje atvejų yra širdies ir kraujagyslių struktūros sutrikimų. Paprastai imuninė sistema susilpnėja. Vidutinė gyvenimo trukmė yra 9-15 metų.

– Trisomija 13 chromosomoje (47 genotipas, +13); Patau sindromas. Dažnis tarp naujagimių yra 1:5000.

– Trisomija 18 chromosomoje (47 genotipas, +18); Edvardso sindromas. Dažnis tarp naujagimių yra 1:10 000.

Haploidija

Chromosomų skaičiaus sumažėjimas somatinėse ląstelėse iki bazinio skaičiaus vadinamas haploidija. Yra haplobiontinių organizmų, kuriems haploidija yra normali būsena (daug žemesnių eukariotų, aukštesniųjų augalų gametofitų, vabzdžių patinėlių). Haploidija kaip nenormalus reiškinys pasitaiko tarp aukštesniųjų augalų sporofitų: pomidorų, tabako, linų, daturos ir kai kurių javų. Haploidiniai augalai turi sumažėjusį gyvybingumą; jie praktiškai sterilūs.

Pseudopoliploidija (klaidinga poliploidija)

Kai kuriais atvejais chromosomų skaičiaus pokytis gali įvykti ir nesikeičiant genetinės medžiagos kiekiui. Vaizdžiai tariant, tomų skaičius kinta, bet frazių skaičius nesikeičia. Šis reiškinys vadinamas pseudopoliploidija. Yra dvi pagrindinės pseudopoliploidijos formos:

1. Agmatopoliploidija. Jis stebimas, kai didelės chromosomos skyla į daug mažų. Aptinkama kai kuriuose augaluose ir vabzdžiuose. Kai kuriuose organizmuose (pavyzdžiui, apvaliosiose kirmėlėse) chromosomos suskaidomos somatinėse ląstelėse, tačiau pradinės didelės chromosomos išlieka lytinėse ląstelėse.

2. Chromosomų susiliejimas. Jis stebimas, kai mažos chromosomos susijungia į dideles. Aptinkama graužikams.

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 aibė 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 siejamos su diploidinio chromosomų komplekso (arba atskirų porų chromosomų) pirminių ląstelių 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. turinčios ir normalias (diploidines) 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.

Mutacijos yra ląstelės DNR pokyčiai. Atsiranda veikiant ultravioletiniams spinduliams, spinduliuotei (rentgeno spinduliams) ir kt. Jie yra paveldimi ir naudojami kaip natūralios atrankos medžiaga.

Genų mutacijos- vieno geno struktūros pasikeitimas. Tai yra nukleotidų sekos pakeitimas: delecija, įterpimas, pakeitimas ir kt. Pavyzdžiui, A pakeitimas T. Priežastys – pažeidimai DNR padvigubinimo (replikacijos) metu. Pavyzdžiai: pjautuvinė anemija, fenilketonurija.

Chromosomų mutacijos- chromosomų struktūros pokytis: pjūvio praradimas, pjūvio padvigubėjimas, pjūvio pasukimas 180 laipsnių, pjūvio perkėlimas į kitą (nehomologinę) chromosomą ir kt. Priežastys – pažeidimai kirtimo metu. Pavyzdys: verkiančios katės sindromas.

Genominės mutacijos- chromosomų skaičiaus pokytis. Priežastys – chromosomų divergencijos sutrikimai.

• Poliploidija- keli pakeitimai (kelis kartus, pavyzdžiui, 12 → 24). Jis nepasireiškia gyvūnams, todėl padidėja jų dydis.
• Aneuploidija- vienos ar dviejų chromosomų pokyčiai. Pavyzdžiui, viena papildoma dvidešimt pirmoji chromosoma sukelia Dauno sindromą (bendras chromosomų skaičius yra 47).

Citoplazminės mutacijos- mitochondrijų ir plastidų DNR pokyčiai. Jie perduodami tik per moterišką liniją, nes mitochondrijos ir plastidai iš spermos į zigotą nepatenka. Augalų pavyzdys yra margumas.

Somatinė- somatinių ląstelių (kūno ląstelių; gali būti keturių iš minėtų tipų) mutacijos. Lytinio dauginimosi metu jie nepaveldimi. Užsikrečiama vegetatyvinio dauginimosi metu augaluose, pumpuravimo ir suskaidymo metu koelenteratuose (hidra).

Toliau pateiktos sąvokos, išskyrus dvi, yra naudojamos apibūdinti nukleotidų išsidėstymo DNR srityje, kuri kontroliuoja baltymų sintezę, pažeidimo pasekmes. Nustatykite šias dvi sąvokas, kurios „iškrenta“ iš bendro sąrašo, ir užrašykite skaičius, kuriais jos nurodytos.
1) pirminės polipeptido struktūros pažeidimas
2) chromosomų divergencija
3) baltymų funkcijų pasikeitimas
4) genų mutacija
5) kirtimas

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Poliploidiniai organizmai atsiranda iš
1) genominės mutacijos

3) genų mutacijos
4) kombinacinis kintamumas

Atsakymas

Nustatykite atitikimą tarp kintamumo charakteristikos ir jo tipo: 1) citoplazminis, 2) kombinacinis
A) atsiranda nepriklausomos chromosomų segregacijos metu mejozės metu
B) atsiranda dėl mitochondrijų DNR mutacijų
B) atsiranda dėl chromosomų kryžminimo
D) pasireiškia kaip plastidų DNR mutacijų rezultatas
D) atsiranda atsitiktinai susitinkant gametoms

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Dauno sindromas yra mutacijos rezultatas
1) genominis
2) citoplazminis
3) chromosomų
4) recesyvinis

Atsakymas

1. Nustatykite atitikimą tarp mutacijos savybių ir jos tipo: 1) genetinės, 2) chromosominės, 3) genominės.
A) DNR molekulės nukleotidų sekos pasikeitimas
B) chromosomų struktūros pasikeitimas
B) chromosomų skaičiaus pokytis branduolyje
D) poliploidija
D) geno vietos sekos pasikeitimas

Atsakymas

2. Nustatyti atitikimą tarp mutacijų savybių ir tipų: 1) genų, 2) genominių, 3) chromosomų. Skaičius 1-3 parašykite raides atitinkančia tvarka.
A) chromosomos dalies ištrynimas
B) DNR molekulės nukleotidų sekos pasikeitimas
C) daugkartinis haploidinio chromosomų rinkinio padidėjimas
D) aneuploidija
D) chromosomos genų sekos pasikeitimas
E) vieno nukleotido praradimas

Atsakymas

Pasirinkite tris parinktis. Kuo pasižymi genomo mutacija?
1) DNR nukleotidų sekos pasikeitimas
2) vienos chromosomos praradimas diploidiniame rinkinyje
3) daugkartinis chromosomų skaičiaus padidėjimas
4) susintetinamų baltymų struktūros pokyčiai
5) chromosomos skyriaus padvigubinimas
6) kariotipo chromosomų skaičiaus pokytis

Atsakymas

1. Žemiau pateikiamas kintamumo charakteristikų sąrašas. Visi, išskyrus du, naudojami genominės variacijos ypatybėms apibūdinti. Raskite dvi charakteristikas, kurios „iškrenta“ iš bendrosios serijos, ir užrašykite skaičius, kuriais jos nurodytos.
1) ribojama požymio reakcijos norma
2) chromosomų skaičius yra padidėjęs ir yra haploido kartotinis
3) atsiranda papildoma X chromosoma
4) turi grupinį charakterį
5) stebimas Y chromosomos praradimas

Atsakymas

2. Visos toliau pateiktos charakteristikos, išskyrus dvi, naudojamos genominėms mutacijoms apibūdinti. Nustatykite dvi charakteristikas, kurios „iškrenta“ iš bendro sąrašo, ir užrašykite skaičius, kuriais jos nurodytos.
1) homologinių chromosomų divergencijos pažeidimas ląstelių dalijimosi metu
2) dalijimosi veleno sunaikinimas
3) homologinių chromosomų konjugacija
4) chromosomų skaičiaus pokytis
5) nukleotidų skaičiaus padidėjimas genuose

Atsakymas

3. Visos toliau pateiktos charakteristikos, išskyrus dvi, naudojamos genominėms mutacijoms apibūdinti. Nustatykite dvi charakteristikas, kurios „iškrenta“ iš bendro sąrašo, ir užrašykite skaičius, kuriais jos nurodytos.
1) nukleotidų sekos pasikeitimas DNR molekulėje
2) daugkartinis chromosomų komplekto padidėjimas
3) chromosomų skaičiaus sumažėjimas
4) chromosomos sekcijos padvigubėjimas
5) homologinių chromosomų nesujungimas

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Keičiasi recesyvinės genų mutacijos
1) individo raidos etapų seka
2) tripletų sudėtis DNR sekcijoje
3) chromosomų rinkinys somatinėse ląstelėse
4) autosomų sandara

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Citoplazminis kintamumas atsiranda dėl to, kad
1) sutrinka mejozinis dalijimasis
2) Mitochondrijų DNR gali mutuoti
3) autosomose atsiranda naujų alelių
4) susidaro lytinės ląstelės, kurios negali apvaisinti

Atsakymas

1. Žemiau pateikiamas kintamumo charakteristikų sąrašas. Visi, išskyrus du, naudojami chromosomų variacijos ypatybėms apibūdinti. Raskite dvi charakteristikas, kurios „iškrenta“ iš bendrosios serijos, ir užrašykite skaičius, kuriais jos nurodytos.
1) chromosomos sekcijos praradimas
2) chromosomos sekcijos pasukimas 180 laipsnių
3) kariotipo chromosomų skaičiaus sumažėjimas
4) papildomos X chromosomos atsiradimas
5) chromosomos sekcijos perkėlimas į nehomologinę chromosomą

Atsakymas

2. Visi žemiau pateikti ženklai, išskyrus du, naudojami chromosomų mutacijai apibūdinti. Nurodykite du terminus, kurie „iškrenta“ iš bendro sąrašo, ir užrašykite skaičius, kuriais jie pažymėti.
1) chromosomų skaičius padidėjo 1-2
2) vienas nukleotidas DNR pakeičiamas kitu
3) vienos chromosomos dalis perkeliama į kitą
4) buvo prarasta chromosomos dalis
5) chromosomos dalis pasukta 180°

Atsakymas

3. Visos toliau pateiktos charakteristikos, išskyrus dvi, naudojamos chromosomų variacijai apibūdinti. Raskite dvi charakteristikas, kurios „iškrenta“ iš bendrosios serijos, ir užrašykite skaičius, kuriais jos nurodytos.
1) chromosomos sekcijos padauginimas kelis kartus
2) papildomos autosomos atsiradimas
3) nukleotidų sekos pasikeitimas
4) galinės chromosomos dalies praradimas
5) geno pasukimas chromosomoje 180 laipsnių

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Kokio tipo mutacijos yra DNR struktūros pokyčiai mitochondrijose?
1) genominis
2) chromosomų
3) citoplazminis
4) kombinacinis

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Nakties grožio ir snapučio margumą lemia kintamumas
1) kombinacinis
2) chromosomų
3) citoplazminis
4) genetinė

Atsakymas

1. Žemiau pateikiamas kintamumo charakteristikų sąrašas. Visi, išskyrus du, naudojami genų variacijos ypatybėms apibūdinti. Raskite dvi charakteristikas, kurios „iškrenta“ iš bendrosios serijos, ir užrašykite skaičius, kuriais jos nurodytos.
1) dėl lytinių ląstelių susijungimo apvaisinimo metu
2) sukeltas tripleto nukleotidų sekos pasikeitimo
3) susidaro genų rekombinacijos metu kryžminimo metu
4) kuriems būdingi pokyčiai geno viduje
5) susidaro pasikeitus nukleotidų sekai

Atsakymas

2. Visos žemiau pateiktos charakteristikos, išskyrus dvi, yra genų mutacijos priežastys. Nustatykite šias dvi sąvokas, kurios „iškrenta“ iš bendro sąrašo, ir užrašykite skaičius, kuriais jos nurodytos.
1) homologinių chromosomų konjugacija ir genų mainai tarp jų
2) vieno nukleotido pakeitimas DNR kitu
3) nukleotidų jungčių sekos pasikeitimas
4) papildomos chromosomos atsiradimas genotipe
5) vieno tripleto praradimas pirminę baltymo struktūrą koduojančioje DNR srityje

Atsakymas

3. Visos toliau pateiktos charakteristikos, išskyrus dvi, naudojamos genų mutacijoms apibūdinti. Nustatykite dvi charakteristikas, kurios „iškrenta“ iš bendro sąrašo, ir užrašykite skaičius, kuriais jos nurodytos.
1) nukleotidų poros pakeitimas
2) stop kodono atsiradimas geno viduje
3) padvigubinti atskirų nukleotidų skaičių DNR
4) chromosomų skaičiaus padidėjimas
5) chromosomos sekcijos praradimas

Atsakymas

4. Visos toliau pateiktos charakteristikos, išskyrus dvi, naudojamos genų mutacijoms apibūdinti. Nustatykite dvi charakteristikas, kurios „iškrenta“ iš bendro sąrašo, ir užrašykite skaičius, kuriais jos nurodytos.
1) vieno tripleto pridėjimas prie DNR
2) autosomų skaičiaus padidėjimas
3) DNR nukleotidų sekos pasikeitimas
4) atskirų nukleotidų praradimas DNR
5) daugkartinis chromosomų skaičiaus padidėjimas

Atsakymas

5. Visos žemiau pateiktos charakteristikos, išskyrus dvi, būdingos genų mutacijoms. Nustatykite dvi charakteristikas, kurios „iškrenta“ iš bendro sąrašo, ir užrašykite skaičius, kuriais jos nurodytos.
1) poliploidinių formų atsiradimas
2) atsitiktinis nukleotidų padvigubėjimas gene
3) vieno tripleto praradimas replikacijos metu
4) vieno geno naujų alelių susidarymas
5) homologinių chromosomų divergencijos pažeidimas esant mejozei

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Poliploidinės kviečių veislės yra kintamumo rezultatas
1) chromosomų
2) modifikavimas
3) genetinė
4) genominis

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Dėl mutacijos selekcininkai gali gauti poliploidinių kviečių veislių
1) citoplazminis
2) genetinė
3) chromosomų
4) genominis

Atsakymas

Nustatykite charakteristikų ir mutacijų atitikimą: 1) genominę, 2) chromosominę. Parašykite skaičius 1 ir 2 teisinga tvarka.
A) daugkartinis chromosomų skaičiaus padidėjimas
B) pasukite chromosomos dalį 180 laipsnių kampu
B) nehomologinių chromosomų pjūvių keitimas
D) centrinės chromosomos dalies praradimas
D) chromosomos sekcijos padvigubėjimas
E) daugkartinis chromosomų skaičiaus pokytis

Atsakymas

Pasirinkite vieną, tinkamiausią variantą. Dėl to atsiranda skirtingų to paties geno alelių
1) netiesioginis ląstelių dalijimasis
2) modifikacijos kintamumas
3) mutacijos procesas
4) kombinacinis kintamumas

Atsakymas

Visi toliau išvardyti terminai, išskyrus du, naudojami klasifikuojant mutacijas pagal genetinės medžiagos pokyčius. Nurodykite du terminus, kurie „iškrenta“ iš bendro sąrašo, ir užrašykite skaičius, kuriais jie pažymėti.
1) genominis
2) generatyvinis
3) chromosomų
4) spontaniškas
5) genetinė

Atsakymas

Nustatykite atitikimą tarp mutacijų tipų ir jų savybių bei pavyzdžių: 1) genominės, 2) chromosominės. Skaičius 1 ir 2 parašykite raides atitinkančia tvarka.
A) papildomų chromosomų praradimas arba atsiradimas dėl mejozės sutrikimo
B) sutrikdyti genų funkcionavimą
C) pavyzdys yra pirmuonių ir augalų poliploidija
D) chromosomos sekcijos dubliavimas arba praradimas
D) ryškus pavyzdys yra Dauno sindromas

Atsakymas

Nustatyti atitikmenis tarp paveldimų ligų kategorijų ir jų pavyzdžių: 1) genetinės, 2) chromosominės. Skaičius 1 ir 2 parašykite raides atitinkančia tvarka.
A) hemofilija
B) albinizmas
B) daltonizmas
D) „katės verksmo“ sindromas
D) fenilketonurija

Atsakymas

Raskite tris klaidas pateiktame tekste ir nurodykite sakinių su klaidomis skaičių.(1) Mutacijos yra atsitiktinai atsirandantys nuolatiniai genotipo pokyčiai. (2) Genų mutacijos yra „klaidų“, atsirandančių dubliuojant DNR molekules, rezultatas. (3) Genominės mutacijos yra tos, dėl kurių pasikeičia chromosomų struktūra. (4) Daugelis kultūrinių augalų yra poliploidai. (5) Poliploidinėse ląstelėse yra nuo vienos iki trijų papildomų chromosomų. (6) Poliploidiniai augalai pasižymi smarkesniu augimu ir didesniu dydžiu. (7) Poliploidija plačiai naudojama augalų ir gyvūnų veisimui.

Atsakymas

Išanalizuokite lentelę „Kintamumo tipai“. Kiekvienai raide pažymėtai langeliui iš pateikto sąrašo pasirinkite atitinkamą sąvoką arba atitinkamą pavyzdį.
1) somatinės
2) genetinė
3) vieno nukleotido pakeitimas kitu
4) genų dubliavimasis chromosomos dalyje
5) nukleotidų pridėjimas arba praradimas
6) hemofilija
7) daltonizmas
8) trisomija chromosomų rinkinyje

Atsakymas

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

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. Ypatingą susidomėjimą kelia POLIPLOIDIJA – 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 – 1000-100000 ląstelių tenka viena tam tikro geno mutacija. Bet mutacijos procesas vyksta, nuolat kaupiasi genotipų mutacijos. O jei atsižvelgsime į tai, kad genų skaičius organizme yra didelis, tai galime teigti, 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.

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.

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. 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.

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 elgesį.
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 vieningą 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. Embrionams laikyti per šį laiką naudojamas fosfatinis buferis 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 tam tikru mastu galima 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, kai jis perkeliamas 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 problemų 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 perpjaunant kiaušidę į plokšteles. Kiaušialąstės surenkamos į TCM 199 terpę, pridedant 10% karštyje esančios karvės kraujo serumo, po to du kartus nuplaunami 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 žinduolių apvaisinimas įvyksta tik tuo atveju, jei sperma yra gyvūno kiaušintakyje keletą valandų prieš ovuliaciją. Remdamasis spermatozoidų įsiskverbimo 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 baltymams pašalinti iš spermos paviršiaus, 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 perpjaunama stikline adata.