Apakah polimorfisme gen. Polimorfisme genetik, aspek biologi, perubatan dan sosialnya

Polimorfisme populasi manusia. beban genetik.

Pengelasan polimorfisme.
Polimorfisme genetik populasi manusia.
beban genetik.
Aspek genetik kecenderungan kepada penyakit.

Pemilihan semula jadi boleh:

Menstabilkan pandangan;

Membawa kepada pembentukan baru spesies;

Menggalakkan kepelbagaian.

Polimorfisme- kewujudan dalam populasi pancampuran tunggal dua atau lebih fenotip berbeza secara mendadak. Mereka mungkin normal atau tidak normal. Polimorfisme ialah fenomena intrapopulasi.

Polimorfisme berlaku:

Kromosom;

Peralihan;

Seimbang.

Polimorfisme genetik berlaku apabila gen diwakili oleh lebih daripada satu alel. Contohnya ialah sistem kumpulan darah.

Polimorfisme kromosom- antara individu terdapat perbezaan kromosom individu. Ini adalah hasil daripada penyimpangan kromosom. Terdapat perbezaan dalam kawasan heterokromatik. Sekiranya perubahan tidak mempunyai akibat patologi - polimorfisme kromosom, sifat mutasi adalah neutral.

Polimorfisme peralihan- penggantian dalam populasi satu alel lama dengan yang baru, yang lebih berguna dalam keadaan tertentu. Seseorang mempunyai gen haptoglobin - Hp1f, Hp 2fs. Alel lama ialah Hp1f, yang baru ialah Hp2fs. Hp membentuk kompleks dengan hemoglobin dan menyebabkan pengumpulan eritrosit dalam fasa akut penyakit.

Polimorfisme seimbang- berlaku apabila tiada satu pun daripada genotip mendapat manfaat, dan pemilihan semula jadi mengutamakan kepelbagaian.

Semua bentuk polimorfisme bersifat sangat meluas dalam populasi semua organisma. Dalam populasi organisma yang membiak secara seksual, sentiasa terdapat polimorfisme.

Akar "morfisme" melibatkan pertimbangan struktur.

Sekarang istilah "polimorfisme" difahami sebagai sebarang sifat yang ditentukan secara genetik dan bukan akibat fenokopi. Selalunya terdapat 2 tanda alternatif, kemudian mereka bercakap tentang dimorfisme. Contohnya, dimorfisme seksual.

Sehingga pertengahan 1960-an (lebih tepat, 1966), polimorfisme dikaji menggunakan mutasi dengan ciri morfologi. Ia berlaku dengan kekerapan yang kecil, membawa kepada perubahan yang serius, dan oleh itu, sangat ketara.

Timofeev - Risovsky "pada morf bunga populasi kumbang Berlin ...". 8 jenis pewarna. 3 lebih biasa (bintik hitam pada latar belakang merah) - morf merah, jika sebaliknya - morf hitam. Saya menentukan bahawa merah adalah dominan dan hitam adalah resesif. Terdapat lebih banyak merah pada musim sejuk, hitam pada musim panas. Kehadiran polimorfisme dalam populasi adalah penyesuaian.

Mempelajari warna siput taman di Eropah.

Pada tahun 1960, Hubby dan Lewontin mencadangkan penggunaan elektroforesis untuk menentukan morf protein manusia dan haiwan. Terdapat pengagihan protein dalam lapisan kerana cas. Kaedahnya sangat tepat. Contohnya ialah isoenzim. Organisma spesies yang sama mempunyai beberapa bentuk enzim yang memangkinkan tindak balas kimia yang sama, tetapi berbeza dari segi struktur. Aktiviti mereka juga berbeza-beza. Sifat fizikokimia mereka juga sangat baik. 16% daripada lokus gen struktur adalah polimorfik. Glukosa-6-fosfatase mempunyai 30 bentuk. Selalunya terdapat lekatan ke lantai. Di klinik, lactate dehydrogenases (LDH) telah lama dibezakan, yang mana terdapat 5 bentuk. Enzim ini menukarkan glukosa kepada piruvat, kepekatan satu atau satu lagi isoenzim dalam organ yang berbeza berbeza berdasarkan diagnosis makmal penyakit.

Invertebrata lebih polimorfik daripada vertebrata. Semakin polimorfik populasi, semakin plastik evolusinya. Dalam populasi, stok alel yang besar tidak mempunyai kecergasan maksimum di tempat tertentu pada masa tertentu. Stok ini berlaku dalam jumlah yang kecil dan heterozigot. Selepas perubahan dalam keadaan kewujudan, mereka boleh menjadi berguna dan mula terkumpul - polimorfisme peralihan. Stok genetik yang besar membantu populasi bertindak balas terhadap persekitaran mereka. Salah satu mekanisme yang mengekalkan kepelbagaian adalah keunggulan heterozigot. Dengan dominasi lengkap, tidak ada manifestasi; dengan dominasi tidak lengkap, heterosis diperhatikan. Dalam populasi, pemilihan mengekalkan struktur heterozigot yang tidak stabil secara genetik, dan populasi sedemikian mengandungi 3 jenis individu (AA, Aa, aa). Akibat pemilihan semula jadi, kematian genetik berlaku, yang mengurangkan potensi pembiakan populasi. Penduduk semakin berkurangan. Oleh itu, kematian genetik adalah beban kepada penduduk. Dia juga dipanggil kargo genetik.

kargo genetik- sebahagian daripada kebolehubahan keturunan populasi, yang menentukan penampilan individu yang kurang menyesuaikan diri yang mengalami kematian terpilih akibat pemilihan semula jadi.

Terdapat 3 jenis kargo genetik.

1. Mutasi.

2. Pengasingan.

3. Penggantian.

Setiap jenis kargo genetik berkorelasi dengan jenis tertentu pilihan semulajadi.

kargo genetik mutasi- kesan sampingan proses mutasi. Menstabilkan pemilihan semula jadi menghapuskan mutasi berbahaya daripada populasi.

Pengasingan kargo genetik- ciri populasi yang menggunakan kelebihan heterozigot. Individu homozigot yang lebih lemah disesuaikan dikeluarkan. Jika kedua-dua homozigot membawa maut, separuh daripada keturunannya mati.

Kargo genetik penggantian- alel lama digantikan dengan yang baru. sepadan borang pemanduan pemilihan semula jadi dan polimorfisme peralihan.

Polimorfisme genetik mencipta semua keadaan untuk evolusi yang berterusan. Apabila faktor baru muncul dalam persekitaran, penduduk dapat menyesuaikan diri dengan keadaan baru. Contohnya, ketahanan serangga terhadap pelbagai jenis racun serangga.

Buat pertama kalinya, beban genetik dalam populasi manusia ditentukan pada tahun 1956 di Hemisfera Utara dan berjumlah 4%. Itu. 4% kanak-kanak dilahirkan dengan patologi keturunan. Pada tahun-tahun berikutnya, lebih daripada sejuta sebatian telah dimasukkan ke dalam biosfera (lebih daripada 6000 setiap tahun). Setiap hari - 63000 sebatian kimia. Meningkatkan pengaruh sumber sinaran radioaktif. Struktur DNA rosak.

3% kanak-kanak di AS mengalami terencat akal kongenital (walaupun di sekolah menengah).

Pada masa ini, bilangan keabnormalan kongenital telah meningkat sebanyak 1.5 - 2 kali (10%), dan ahli genetik perubatan bercakap tentang angka 12-15%.

Kesimpulan: melindungi alam sekitar.

Polimorfisme genetik adalah keadaan di mana terdapat kepelbagaian jangka panjang gen, tetapi kekerapan gen yang paling jarang berlaku dalam populasi adalah lebih daripada satu peratus. Penyelenggaraannya berlaku kerana mutasi gen yang berterusan, serta penggabungan semula yang berterusan. Menurut kajian yang dijalankan oleh saintis, polimorfisme genetik telah diterima penggunaan yang meluas, kerana mungkin terdapat beberapa juta kombinasi gen.

stok besar

daripada stok besar polimorfisme bergantung pada penyesuaian terbaik populasi kepada persekitaran baru, dan dalam kes ini, evolusi berlaku lebih cepat. Tidak ada kemungkinan praktikal untuk menganggarkan jumlah alel polimorfik menggunakan kaedah genetik tradisional. Ini disebabkan oleh fakta bahawa kehadiran gen tertentu dalam genotip dilakukan dengan menyeberang individu yang mempunyai ciri fenotip berbeza yang ditentukan oleh gen. Jika anda tahu bahagian mana dalam populasi tertentu terdiri daripada individu dengan fenotip yang berbeza, maka adalah mungkin untuk menentukan bilangan alel yang bergantung kepada pembentukan sifat tertentu.

Bagaimana semuanya bermula?

Genetik mula berkembang pesat pada tahun 60-an abad yang lalu, ketika itulah enzim dalam gel mula digunakan, yang memungkinkan untuk menentukan polimorfisme genetik. Apakah kaedah ini? Ia adalah dengan bantuannya bahawa pergerakan protein dalam medan elektrik disebabkan, yang bergantung pada saiz protein yang digerakkan, konfigurasinya, serta jumlah caj di bahagian-bahagian gel yang berlainan. Selepas itu, bergantung kepada lokasi dan bilangan tompok yang telah muncul, bahan yang dikenal pasti dikenal pasti. Untuk menilai polimorfisme protein dalam populasi, adalah bernilai memeriksa kira-kira 20 atau lebih lokus. Kemudian menggunakan kaedah matematik bilangan dan nisbah homo- dan heterozigot ditentukan. Menurut penyelidikan, sesetengah gen boleh menjadi monomorfik, manakala yang lain adalah polimorfik yang luar biasa.

Jenis polimorfisme

Konsep polimorfisme adalah sangat luas, ia termasuk versi peralihan dan seimbang. Ia bergantung kepada nilai selektif gen dan pemilihan semula jadi, yang memberi tekanan kepada populasi. Di samping itu, ia boleh menjadi gen dan kromosom.

Polimorfisme gen dan kromosom

Polimorfisme gen diwakili dalam badan oleh lebih daripada satu alel, satu contoh yang menarik adalah darah. Kromosom ialah perbezaan dalam kromosom, yang berlaku disebabkan oleh penyimpangan. Pada masa yang sama, terdapat perbezaan dalam kawasan heterokromatik. Sekiranya tiada patologi yang akan membawa kepada pelanggaran atau kematian, mutasi tersebut adalah neutral.

Polimorfisme peralihan

Polimorfisme peralihan berlaku apabila alel yang dahulunya biasa digantikan dalam populasi oleh yang lain yang memberikan pembawanya dengan kebolehsuaian yang lebih besar (ini juga dipanggil allelism berbilang). Dengan kepelbagaian ini, terdapat peralihan arah masuk peratusan genotip, kerana evolusi berlaku, dan dinamiknya dijalankan. Fenomena mekanisme perindustrian boleh menjadi contoh yang baik yang mencirikan polimorfisme peralihan. Apa yang ditunjukkan oleh rama-rama sederhana, yang, dengan perkembangan industri, mengubah warna putih sayapnya kepada gelap. Fenomena ini mula diperhatikan di England, di mana lebih daripada 80 spesies rama-rama daripada warna krim pucat menjadi gelap, yang pertama kali diperhatikan selepas 1848 di Manchester berkaitan dengan perkembangan pesat industri. Sudah pada tahun 1895, lebih daripada 95% rama-rama memperoleh warna sayap gelap. Perubahan sedemikian dikaitkan dengan fakta bahawa batang pokok telah menjadi lebih berasap, dan rama-rama ringan telah menjadi mangsa mudah untuk thrush dan robin. Perubahan berlaku disebabkan oleh alel melanistik mutan.

Polimorfisme seimbang

Takrifan "polimorfisme seimbang" mencirikan ketiadaan anjakan dalam sebarang nisbah berangka pelbagai bentuk genotip dalam populasi yang berada dalam keadaan persekitaran yang stabil. Ini bermakna bahawa dari generasi ke generasi nisbahnya kekal sama, tetapi mungkin turun naik sedikit dalam satu atau nilai lain, yang malar. Berbanding polimorfisme sementara dan seimbang - apakah itu? Ia terutamanya proses evolusi statik. II Shmalgauzen pada tahun 1940 juga memberikannya nama heteromorfisme keseimbangan.

Contoh polimorfisme seimbang

Contoh yang baik bagi polimorfisme seimbang ialah kehadiran dua jantina dalam kebanyakan haiwan monogami. Ini disebabkan oleh fakta bahawa mereka mempunyai kelebihan selektif yang setara. Nisbah mereka dalam satu populasi sentiasa sama. Sekiranya terdapat poligami dalam populasi, nisbah selektif wakil kedua-dua jantina boleh dilanggar, di mana wakil-wakil jantina yang sama boleh dimusnahkan sepenuhnya atau dihapuskan daripada pembiakan dalam lebih daripada ahli yang berlainan jantina.

Contoh lain ialah gabungan kumpulan darah mengikut sistem AB0. Dalam kes ini, kekerapan genotip yang berbeza dalam populasi yang berbeza mungkin berbeza, tetapi bersama-sama dengan ini, dari generasi ke generasi ia tidak mengubah ketekalannya. Ringkasnya, tiada satu genotip mempunyai kelebihan terpilih berbanding yang lain. Menurut statistik, lelaki dengan jenis darah pertama mempunyai jangka hayat yang lebih lama daripada seluruh jantina yang lebih kuat dengan jenis darah lain. Setanding dengan ini, risiko mengembangkan ulser duodenal dengan kehadiran kumpulan pertama adalah lebih tinggi, tetapi ia boleh berlubang, dan ini akan menyebabkan kematian sekiranya bantuan lewat.

keseimbangan genetik

Keadaan rapuh ini boleh dilanggar dalam populasi sebagai akibat daripada yang baru muncul, manakala mereka mesti dengan frekuensi tertentu dan dalam setiap generasi. Kajian telah menunjukkan bahawa polimorfisme gen sistem hemostasis, penyahkodan yang menjelaskan sama ada proses evolusi menyumbang kepada perubahan ini atau, sebaliknya, menentang, adalah sangat penting. Jika kita mengesan perjalanan proses mutan dalam populasi tertentu, kita juga boleh menilai nilainya untuk penyesuaian. Ia boleh sama dengan satu jika proses pemilihan tidak mengecualikan mutasi, dan tiada halangan untuk penyebarannya.

Kebanyakan kes menunjukkan bahawa nilai gen tersebut adalah kurang daripada satu, dan dalam kes ketidakupayaan mutan tersebut untuk membiak, semuanya dikurangkan kepada 0. Mutasi jenis ini diketepikan dalam proses pemilihan semula jadi, tetapi ini tidak tidak mengecualikan perubahan berulang dalam gen yang sama, yang mengimbangi penghapusan. , yang dijalankan melalui pemilihan. Kemudian keseimbangan dicapai, gen bermutasi boleh muncul atau, sebaliknya, hilang. Ini membawa kepada proses yang seimbang.

Satu contoh yang boleh mencirikan dengan jelas apa yang berlaku ialah anemia sel sabit. Dalam kes ini, gen bermutasi dominan dalam keadaan homozigot menyumbang kepada kematian awal organisma. Organisma heterozigot bertahan tetapi lebih mudah terdedah kepada malaria. Polimorfisme seimbang gen anemia sel sabit boleh dikesan di kawasan pengedaran penyakit tropika ini. Dalam populasi sedemikian, homozigot (individu dengan gen yang sama) dihapuskan, bersama-sama dengan ini, pemilihan memihak kepada heterozigot (individu dengan gen yang berbeza). Disebabkan pemilihan berbilang vektor yang berterusan dalam kumpulan gen populasi, genotip dikekalkan dalam setiap generasi, yang memberikan kebolehsuaian organisma yang lebih baik kepada keadaan persekitaran. Bersama dengan kehadiran gen anemia sel sabit, terdapat jenis gen lain yang mencirikan polimorfisme. Apa yang ia berikan? Jawapan kepada soalan ini akan menjadi fenomena seperti heterosis.

Mutasi heterozigot dan polimorfisme

Polimorfisme heterozigot memperuntukkan ketiadaan perubahan fenotip dengan kehadiran mutasi resesif, walaupun ia berbahaya. Tetapi bersama-sama dengan ini, mereka boleh terkumpul dalam populasi sehingga tahap tinggi, yang mungkin melebihi mutasi dominan yang merosakkan.

proses evolusi

Proses evolusi adalah berterusan, dan syarat wajibnya ialah polimorfisme. Apakah itu - menunjukkan kebolehsuaian berterusan populasi tertentu kepada habitatnya. Organisma pelbagai yang hidup dalam kumpulan yang sama boleh berada dalam keadaan heterozigot dan dihantar dari generasi ke generasi selama bertahun-tahun. Bersama-sama dengan ini, mereka mungkin tidak mempunyai manifestasi fenotip - disebabkan oleh stok besar variasi genetik.

gen fibrinogen

Dalam kebanyakan kes, penyelidik menganggap polimorfisme gen fibrinogen sebagai pelopor kepada perkembangan strok iskemia. Tetapi dalam masa ini masalah datang ke hadapan di mana faktor genetik dan yang diperolehi mampu memberikan pengaruhnya terhadap perkembangan penyakit ini. Strok jenis ini berkembang disebabkan oleh trombosis arteri otak, dan dengan mengkaji polimorfisme gen fibrinogen, seseorang boleh memahami banyak proses, dengan mempengaruhi yang mana, penyakit itu boleh dicegah. Hubungan antara perubahan genetik dan parameter biokimia darah pada masa ini tidak cukup dikaji oleh saintis. Kajian lanjut akan membolehkan untuk mempengaruhi perjalanan penyakit, mengubah perjalanannya, atau hanya menghalangnya daripada peringkat awal pembangunan.

Sebilangan besar penyakit kronik manusia, termasuk kardiovaskular, endokrin, imun, neuropsikiatri, onkologi, dsb., tergolong dalam penyakit multifaktorial, risiko untuk membangunkan penyakit ini.

Dalam perjalanan evolusi, SNP muncul sebagai hasil mutasi alel prekursor tunggal. Sebilangan besar perubahan dalam program genetik penting berlaku kerana beribu-ribu perubahan rawak berlaku setiap hari dalam DNA mana-mana sel manusia (contohnya, depurifikasi- pemisahan asas adenine atau guanin daripada nukleotida), dan dalam proses replikasi, kelas ralat yang paling biasa ialah penggantian pasangan nukleotida tunggal. Penggantian nukleotida dalam urutan DNA boleh berlaku di kawasan pengawalseliaan gen dan dengan ketara mengubah tahap ekspresinya (jumlah RNA yang ditranskripsi), atau di kawasan pengekodan yang bertanggungjawab secara langsung untuk produk protein "dibaca" daripada gen. Atau mungkin terdapat kes sedemikian bahawa DNA bermutasi, tetapi produk gen kekal tidak berubah - dalam kes ini mereka bercakap tentang pengganti yang sinonim .

Kadar mutasi pasangan nukleotida adalah kira-kira 10 −8 setiap generasi. Mengetahui bilangan pasangan nukleotida dalam genom (3 bilion), boleh dikira bahawa setiap gamet mengandungi kira-kira 30 penggantian nukleotida tunggal, i.e. setiap bayi di dunia dilahirkan dengan kira-kira 60 SNP baharu! Perubahan dalam satu "huruf" dalam gen boleh menjejaskan operasi protein produk dengan ketara dengan menukar organisasi spatial domain protein (Rajah 1), atau dengan mengganggu perubahan pasca transkrip dalam RNA (splicing dan editing) atau post- pengubahsuaian protein translasi (pemprosesan dan perlekatan pelbagai kumpulan kimia kepada sisa asid amino). Atau mungkin tidak menjejaskan. Varian nukleotida tunggal (nSNV) yang tidak sinonim sedemikian dianggap neutral secara evolusi (tidak berbahaya dan tidak berfaedah). Kebanyakan daripada SNP, sudah tentu, tergolong dalam kelas ini, jika tidak, kanak-kanak yang dilahirkan tidak akan bertahan.

Rajah 1. Penggantian bukan sinonim yang berbahaya. Contoh penggantian sedemikian ialah polimorfisme PAH R408W, punca penyakit fenilketonuria (PKU) yang terkenal. Pada label minuman berkarbonat dan gula-gula getah, anda boleh menemui tulisan "tidak disyorkan untuk pesakit dengan fenilketonuria." Dan semua kerana produk ini mengandungi aspartam pemanis, yang terdiri daripada dua asid amino - asid aspartik dan fenilalanin. Tubuh orang yang sihat memproses yang terakhir, bagaimanapun, pada pesakit dengan PKU - penyakit kongenital yang jarang berlaku (ia didiagnosis dalam satu daripada 10,000 bayi baru lahir) - fenilalanin dan produk pecahannya terkumpul di dalam badan dan boleh menyebabkan kerosakan otak. Kanak-kanak yang sakit sehingga dewasa perlu diberi makanan yang tidak mengandungi fenilalanin. Pada tahap molekul ini dijelaskan oleh fakta bahawa dalam gen phenylalanine-4-hydroxylase dalam exon ke-12, sitosin digantikan oleh timin. Akibatnya, terdapat penggantian arginin dengan triptofan pada kedudukan 408 urutan asid amino enzim hati, yang biasanya memangkinkan penukaran fenilalanin kepada tirosin. Hasil daripada penggantian, pemasangan protein aktif terganggu (interaksi antara dua subunit tetramer rosak), dan enzim tidak lagi dapat melaksanakan fungsinya. Rajah menunjukkan struktur domain oligomer hidroksilase dan SNP yang dikesan yang mengganggu lipatan protein.

Satu gen boleh mempunyai banyak varian polimorfik. Kebanyakan penggantian di dalamnya tidak berbahaya (neutral). Alel yang paling biasa dipanggil normal, dan varian yang jarang dipanggil mutan. Jika frekuensi yang lebih tinggi bagi varian alel tertentu (sama ada mutan atau normal) diperhatikan dalam penyakit tertentu, maka SNP seperti itu dipanggil penyakit yang berkaitan, dan gen polimorfik dipanggil gen calon untuk kecenderungan kepada perkembangan MFD. Perkembangan MD boleh dicetuskan oleh sama ada satu punca atau gabungan beberapa, yang mungkin genetik semata-mata (contohnya, satu atau lebih varian alel kompleks gen), atau persekitaran semata-mata (contohnya, alergen kimia yang pekerja kilang cat atau pendandan rambut terdedah), atau tingkah laku (seperti keinginan untuk makanan tertentu), atau sosial atau psikologi. Pada masa yang sama, sumbangan individu bagi setiap punca kepada manifestasi penyakit boleh menjadi tidak penting, dan hanya jumlahnya yang membawa kepada perkembangan penyakit.

Contoh MFD, yang perkembangannya hanya disebabkan oleh kehadiran kombinasi tertentu bagi varian alel dalam gen kecenderungan, ialah keguguran (NB) (Rajah 2). Gabungan varian alel dengan tindakan faktor persekitaran masih kurang dikaji, bagaimanapun, pada masa ini, SNP lebih daripada 90 gen yang dimiliki oleh rangkaian gen patologi kehamilan telah dikaji di dunia. Kebanyakan kerja ditumpukan kepada kajian gen untuk sistem detoksifikasi, metabolisme folat, faktor pembekuan darah, sistem HLA, faktor pertumbuhan, gen pertahanan antioksidan, dan gen yang terlibat dalam proses keradangan.

Rajah 2. Implantasi embrio dan punca keguguran. Kejayaan kehamilan bergantung kepada implantasi penuh embrio dalam badan ibu. Implantasi yang berjaya adalah hasilnya interaksi yang kompleks antara endometrium rahim yang disediakan secara hormon dan blastokista matang. Implantasi blastokista ke dalam endometrium merangkumi dua peringkat: 1) lekatan dua sistem sel - endometrium dan trofoblas - dan 2) penyahduaan stroma endometrium. Kemudian fasa penembusan trofoblas ke dalam dinding endometrium dan pembezaan aktif trofoblas bermula. Secara aktif membahagikan sel-sel sitotrofoblas, bergabung, membentuk syncytiotrophoblast oleh endoreduplikasi, yang bersentuhan langsung dengan sistem peredaran darah ibu. Semua molekul yang mengambil bahagian dalam pengawalan dan kawalan kitaran sel terlibat secara aktif dalam proses ini. Sitotrofoblas menyerang desidua dan berubah salur darah ibu untuk memastikan aliran darah ke janin: korion dan plasenta terbentuk. Sekiranya pencerobohan trofoblas tidak mencukupi semasa pembentukan plasenta, maka keguguran atau keterlambatan pertumbuhan janin akan berlaku.

Rajah 4. Mekanisme sistem kawalan kerosakan DNA. Dalam tempoh embrio awal, terdapat pembahagian aktif kedua-dua sel janin dan ibu. Proses ini dijalankan oleh ensemble sistem pembaikan yang berfungsi dengan baik. Sinaran (radiasi, UV), hasil sampingan metabolik yang terbentuk di dalam sel, toksin yang memasuki badan dengan udara, makanan atau minuman, dan ralat replikasi menyebabkan perubahan dalam urutan nukleotida DNA yang biasanya dikenali oleh protein yang terlibat dalam kawalan kitaran sel.
Antara yang terakhir ialah produk protein gen CHEK2 dan TP53, yang menghentikan pembahagian sel dan menjadi objek kajian kami. Selepas mereka berfungsi, ralat diperbetulkan dengan membaiki protein, termasuk produk protein gen. APEX1 dan XPD, juga menjadi objek kerja kami. Sekiranya ralat tidak dapat diperbetulkan, maka mekanisme "bunuh diri" sel (apoptosis) diaktifkan. Semua ini bersama-sama membentuk rangkaian kompleks interaksi lata isyarat dalam sel, perubahan dalam operasi salah satunya boleh menyebabkan gangguan dan kematian sel.

Telah ditunjukkan bahawa dengan pelbagai komplikasi kehamilan, ada tahap tinggi apoptosis dalam trofoblas. Akibatnya, terdapat penyediaan dinding rahim yang tidak mencukupi untuk implantasi embrio dan perubahan dalam arteri uteroplacental, yang membawa kepada penurunan aliran darah di dalamnya. Akibatnya adalah hipoksia, yang mencetuskan mekanisme tekanan oksidatif. Hipoksia meningkatkan apoptosis dalam trofoblas dengan meningkatkan ekspresi TP53.

Itulah sebabnya kami memilih gen sistem pembaikan dan kawalan kitaran sel untuk penyelidikan kami. Kajian gen yang mengawal proses pembaikan adalah salah satu tugas penting dalam mendedahkan pautan patogenetik implantasi embrio dan penyahsidan endometrium. Pengetahuan tentang peranan mereka dalam patogenesis keguguran membolehkan, dalam satu pihak, untuk meramalkan risiko mengembangkan patologi atau keterukan perjalanannya, sebaliknya, untuk memilih terapi khusus secara individu untuk pesakit tertentu.

Sejarah satu kajian

Peserta dalam kajian kami dibahagikan kepada dua kumpulan: wanita dengan kehamilan normal yang memutuskan untuk menamatkan kehamilan ini pada 6-12 minggu, dan wanita dengan NB. DNA telah diasingkan daripada tisu ibu (darah periferal dan endometrium) dan janin (chorion, embrio) dan genom subjek dikaji untuk kehadiran varian alel Asp148Glu, Lys751Gln, 1100delC dan Pro72Arg gen APEX1, XPD, CHEK2 dan TP53, masing-masing. Semua ini adalah gen sistem kawalan kitaran sel dan pembaikan DNA.

Analisis ekspresi gen ini didedahkan sebab yang mungkin dan mekanisme gangguan proses embriogenesis yang membawa kepada perkembangan patologi kehamilan. Dalam perjalanan kajian, kami mendapati bahawa dengan kehadiran serentak alel polimorfik gen yang dikaji (kedua-duanya dalam genotip janin dan dalam genotip ibu), kemungkinan untuk membangunkan patologi kehamilan meningkat dengan ketara. Kebanyakan perbezaan yang kami perolehi dalam kekerapan alel polimorfik antara kumpulan yang dikaji telah didedahkan dengan tepat dalam analisis tisu janin (chorion), yang menunjukkan sumbangan penting genotip bapa kepada perkembangan normal kehamilan.

Ini dijelaskan oleh fakta bahawa proses implantasi embrio dikawal oleh mesin molekul kompleks, dikawal oleh protein yang mengambil bahagian dalam sistem pembaikan dan kawalan kitaran sel (Rajah 5). Semasa pembahagian sel aktif, ralat tidak dapat dielakkan. Ralat ini dikawal pada "titik rujukan" khas (titik pemeriksaan) kitaran sel. Protein sensor mengesan kerosakan DNA dan mengaktifkan protein sensor, yang seterusnya mengaktifkan protein efektor. Satu protein tersebut ialah CHEK2 (checkpoint kinase 2). Kinase mengaktifkan penindas tumor TP53, juga dikenali sebagai "penjaga genom". Protein ini menghalang perkembangan pelbagai jenis neoplasma, merangsang penangkapan dan pembaikan kitaran sel atau apoptosis (bergantung kepada keadaan fisiologi dan jenis sel). Bertindak sebagai faktor transkripsi, TP53 mengikat urutan DNA tertentu dan mengaktifkan sejumlah besar gen sasaran. Sebagai contoh, diketahui bahawa TP53 secara selektif mendorong ekspresi gen gonadotropin korionik manusia (hCG). HCG adalah salah satu isyarat terawal yang dibentuk oleh embrio, yang memastikan pengekalan pengeluaran progesteron dan toleransi imun tisu ibu terhadap tisu janin (yang separuh asing kepada badan ibu disebabkan kehadiran genom paternal).

TP53 menyebabkan penangkapan kitaran sel, mengaktifkan pembaikan dan transkripsi gen yang diperlukan untuk proses ini ( XPD, APEX1). APEX1 ialah endonuklease yang memotong DNA di kawasan yang tercemar, memudahkan proses pembaikan. Di samping itu, ia boleh bertindak sebagai faktor transkripsi yang mengaktifkan TP53 sebagai tindak balas kepada tekanan oksidatif. Gen XPD mengekod protein yang dipanggil subunit helikase XPD bagi kompleks faktor transkripsi asas TFIIH. (Helikase ialah protein yang "melepaskan" heliks ganda dua semasa replikasi.) Sekiranya pembaikan berjaya, kitaran sel disambung semula, jika tidak TP53 mencetuskan mekanisme apoptosis.

Rajah 5. Interaksi protein pembaikan dan kawalan kitaran sel. Sebagai tindak balas kepada kerosakan DNA, kinase pusat pemeriksaan mengaktifkan penindas tumor yang menyebabkan penangkapan kitaran sel dan mengaktifkan helikase dan endonuklease, yang menjalankan pembaikan.

Hasil daripada gen SNP dalam molekul produk proteinnya, satu asid amino boleh digantikan oleh yang lain, yang membawa kepada perubahan dalam bentuk, saiz, caj dan sifat lain protein. Selalunya perubahan ini mengakibatkan perubahan dalam aktiviti (seperti dalam kes TP53, Rajah 6) atau kehilangan fungsi (seperti dalam kes CHEK2, Rajah 7).

Rajah 6. Peningkatan aktiviti protein penindas tumor TP53 akibat daripada SNP gen pengekodannya. Polimorfisme Pro72Arg protein TP53 terletak di kawasan yang kaya dengan prolin yang bertanggungjawab untuk interaksi dengan perencat TP53. Inhibitor mengikat kepada bentuk Pro dengan lebih kuat daripada bentuk Arg, jadi TP53/Arg72 mengaktifkan apoptosis dengan lebih berkesan daripada bentuk asal.

Rajah 7. Kehilangan fungsi kinase oleh protein akibat daripada SNP dalam gen pengekodannya. Polimorfisme gen 1100delC CHEK2 membawa kepada ekspresi domain kinase terpotong. Ini membawa kepada fakta bahawa pengaktifan protein sebagai tindak balas kepada kerosakan DNA menjadi mustahil (ia memerlukan 387 dan 383 sisa threonine, dan panjang protein mutan hanya 381 residu akibat penghapusan).

Dengan kehadiran serentak beberapa varian alel secara tidak sengaja yang produk gennya terlibat dalam melaksanakan fungsi yang serupa, gangguan pada keseluruhan laluan metabolik dan sel secara keseluruhan boleh berlaku. Oleh itu, polimorfisme gen Lys751Gln XPD mengganggu pengikatan kepada faktor transkripsi (TF) IIH, yang bertindak pada reseptor nuklear dan mengawal pengaktifan gen tindak balas hormon, yang diperlukan untuk perkembangan normal plasenta. Akibatnya, tahap hCG (human chorionic gonadotropin) dalam serum darah ibu meningkat dan fungsi plasenta terjejas. SNP memasuki domain kaya prolin yang diperlukan untuk protein untuk mendorong apoptosis sepenuhnya. Dalam kes implantasi embrio yang tidak cekap dan berlakunya hipoksia, mekanisme apoptosis akan terganggu. Di samping itu, TP53 tidak akan dapat mengaktifkan pengatur LIF secara berkesan yang diperlukan untuk implantasi dan protein p21, yang mencetuskan proses endoreduplikasi endometrium, serta hCG, yang terlibat dalam plasenta dengan merangsang pertumbuhan vaskular.

Varian polimorfik gen untuk sistem pembaikan dan kawalan kitaran sel menghasilkan protein pembaikan yang kurang aktif dan kinase protein spesifik, yang memberi sumbangan besar kepada perkembangan patologi kehamilan akibat kegagalan mekanisme untuk membetulkan kerosakan DNA, penampilan. ketidakstabilan genomik dan mencetuskan apoptosis dalam sel ibu dan janin (sel janin), yang disahkan dalam kajian kami.

Di sisi lain kebaikan dan kejahatan

Ciri-ciri spektrum polimorfisme genetik bergantung kepada keadaan geografi, diet dan latar belakang etnik bercakap tentang tangan yang tidak kelihatan pilihan semulajadi. Terdapat kajian di mana didapati bahawa kekerapan alel Pro gen TP53 berkait rapat dengan latitud dan suhu geografi: ia lebih tinggi dalam populasi khatulistiwa (Rajah 8).

Rajah 8. Mekanisme pemilihan yang dicadangkan untuk polimorfisme gen TP53. Di bawah pengaruh lebih suhu rendah dalam populasi, alel TP53 Arg72 dipilih, kerana ia memberikan lebih banyak bentuk aktif TP53, yang meningkatkan aktiviti protein SCO2 (terlibat dalam sintesis ATP) dan TIGAR (terlibat dalam pengawalan glikolisis dan perlindungan terhadap tekanan oksidatif). Alel TP53 Arg72 terlibat dalam pengawalan metabolisme dan implantasi embrio dan dalam meningkatkan tahap kecergasan.

Fakta-fakta ini sangat menarik berdasarkan teori neutral evolusi molekul (NTME), yang menerangkan asal-usul dan pengedaran nSNV yang berkaitan dengan penyakit. Pengarang kajian baru-baru ini mencadangkan bahawa kebanyakan varian alel yang berkaitan dengan penyakit dalam populasi manusia moden pada mulanya neutral, dan sesetengah daripada mereka mungkin mempunyai nilai penyesuaian (contohnya, penggantian glutamin dengan valine dalam salah satu rantai hemoglobin adalah punca anemia sel sabit). Dalam teori ini, nSNV yang dikaitkan dengan MFZ mempunyai kelajuan yang sama evolusi dengan nSNV neutral. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa, tidak seperti nSNV yang membawa kepada perkembangan penyakit monogenik (contohnya, fenilketonuria), mereka tidak terjejas oleh pemilihan pemurnian yang menghapuskan individu yang berpenyakit. Pendekatan ini menerangkan dengan baik fakta bahawa polimorfisme Asp148Glu gen APEX1 yang kami kaji adalah neutral secara eksklusif untuk fungsi protein - ia tidak kehilangan aktiviti endonukleasenya - namun, kami telah menemui hubungan yang signifikan antara kehadiran SNP ini. dalam genotip ibu atau janin dan keguguran.

Oleh itu, LTME menyediakan genetik klinikal dengan asas bermaklumat untuk penilaian objektif peristiwa penyesuaian dalam sejarah manusia sebagai salah satu punca utama penyakit manusia.

Kesimpulan

Sumbangan individu bagi setiap punca kepada manifestasi penyakit mungkin tidak penting, dan hanya jumlahnya mungkin mencukupi untuk perkembangan penyakit. Itulah sebabnya sangat sukar untuk menentukan faktor mana yang berfungsi sebagai isyarat untuk mencetuskan patogenesis. Dari sudut pandangan prognosis kesihatan individu dan penilaian risiko MD, setiap genom peribadi menyediakan maklumat komprehensif tentang pengangkutan alel yang dikaitkan dengan fenotip klinikal. Contoh utama MFZ ialah keguguran (NB). Insiden keguguran dalam tiga bulan pertama kehamilan boleh setinggi 80%, dan sekurang-kurangnya separuh daripada kes ini berlaku atas sebab yang tidak diketahui.

Penyepaduan genomik dan fenomik dalam biologi sistem, yang muncul dalam kebelakangan ini alat baharu yang berkuasa untuk menerangkan dan menganalisis kepelbagaian genetik - penjujukan genom individu dan analisis SNP seluruh genom pada bioarray, projek HapMap dan 1000 Genom - menawarkan harapan untuk kemajuan pesat dalam mengkatalogkan kepelbagaian genetik yang dikaitkan dengan risiko mengembangkan penyakit biasa. Maklumat ini akan meningkatkan keberkesanan terapi ubat dan merapatkan jurang antara asas kajian saintifik kepada cadangan berasaskan bukti dalam perubatan peribadi.

Diagnostik genetik molekul akan membolehkan doktor memeriksa program individu kehidupan seseorang, untuk melihat ciri-ciri tubuhnya, kecenderungan kepada penyakit tertentu dan ketahanan terhadap orang lain. Oleh itu, diagnosis penyakit pada peringkat perkembangan prasimptom akan membolehkan pencegahan penyakit yang mencukupi tepat pada masanya (contohnya, keguguran atau diabetes mellitus) dan menetapkan rejimen rawatan individu yang sesuai untuk pesakit tertentu ini.

Kewujudan polimorfisme gen adalah hasil daripada tindakan faktor mikroevolusi dan menyumbang kepada kepelbagaian genetik populasi, dengan itu memberikan mereka keupayaan yang menakjubkan untuk berubah mengikut kebolehubahan yang tidak berkesudahan di dunia sekeliling. Kajian dan pengenalpastian polimorfisme gen yang menyumbang kepada perkembangan penyakit tertentu mempunyai nilai prognostik langsung. Pendekatan terapi inilah yang akan meminimumkan kesan buruk dadah, menyelamatkan kesihatan dan juga nyawa pesakit.

kesusasteraan

Lulus seribu: fasa ketiga genomik manusia;
Gersting S.W., Kemter K.F., Staudigl M., Messing D.D., Danecka M.K., Lagler F.B., Sommerhoff C.P., Roscher A.A., Muntau A.C. (2008). Kehilangan Fungsi dalam Phenylketonuria Disebabkan oleh Pergerakan Molekul terjejas dan Ketidakstabilan Konformasi . Am. J. Hum. Genet. 83, 5–17; ;
Dudley J.T. Kim Y., Liu L., Markov G.J., Gerold K., Chen R., Butte A.J., Kumar S. (2012). Varian penyakit genetik manusia: Penjelasan evolusi neutral. Genome Res. 22, 1383-1394; ;
Shcherbakov V.I. (2011). Apoptosis dalam trophoblast dan peranannya dalam patologi kehamilan. Kemajuan dalam Biologi Moden 131(No. 2), 145–158; ;
Kutsyn K.A., Kovalenko K.A., Mashkina E.V., Shkurat T.P. (2013). Analisis genetik molekul polimorfisme gen sistem pembaikan dan kawalan kitaran sel pada wanita dengan keguguran. Isu Kontemporari sains dan pendidikan 1;
Shi H., Tan S.J., Zhong H., Hu W., Levine A., Xiao C.J., Peng Y., Qi X.B., Shou W.H., Ma R.L., Li Y., Su B., Lu X. (2009). .

KULIAH #17

Biologi perubatan dan genetik

Untuk pelajar tahun 1

Terapeutik, medico-prophylactic dan medico-diagnostic

Fakulti

Topik: "PENDUDUK - PERINGKAT SPESIES

ORGANISASI HIDUP.

POLIMORFISME GENETIK PENDUDUK MANUSIA".

Masa - 90 min.

Matlamat pendidikan dan pendidikan:

1. Mengetahui ciri ekologi dan genetik populasi.

2. Untuk mengetahui ciri-ciri struktur populasi manusia.

3. Nyatakan pengaruh faktor evolusi asas ke atas populasi manusia.

4. Memperkenalkan kekerapan penyakit keturunan dalam populasi manusia.

KESUSASTERAAN:

1. Bekish O.-Ya. L. biologi perubatan. Kursus kuliah untuk pelajar madu. universiti. - Vitebsk, 2000 hlm. 296-309.

2. Biologi / Di bawah pengarang V.N. Yarygina / buku pertama - M .: Vsh, 1997. Dengan. 32-49.

3. O.-Ya. L. Bekish, L.A. Khramtsov. Bengkel madu. biologi. - Ed. "Angin Putih", 2000 - hlm. 135-141.

SOKONGAN BAHAN

1. Persembahan multimedia.

PENGIRAAN MASA PENGAJIAN

slaid 3

Spesies organisma hidup diwakili oleh populasi. Penduduk - koleksi yang cukup besar individu spesies yang sama untuk masa yang lama mendiami wilayah tertentu, di mana pembiakan bebas dijalankan dan yang diasingkan daripada populasi jiran individu.

Populasi mewakili kesatuan ekologi, morfofisiologi dan genetik individu spesies. Dalam proses evolusi, ia adalah unit yang tidak boleh dibahagikan, i.e. ialah struktur evolusi bebas. Penduduk ialah unit evolusi asas.

Bukan individu yang berkembang, tetapi kumpulan individu - populasi. Ini adalah kumpulan terkecil yang mampu melakukan evolusi bebas. Populasi dicirikan oleh ciri ekologi dan genetik.

slaid 4

Ciri ekologi - saiz wilayah yang diduduki, kepadatan, bilangan individu, umur dan struktur seksual, dinamik penduduk.

slaid 5

Ciri genetik - kumpulan gen populasi set penuh gen populasi). Kumpulan gen diterangkan dari segi kekerapan berlakunya varian alel gen atau kepekatan.

slaid 6

Kumpulan gen populasi dicirikan oleh:

1) Perpaduan . Kesatuan kumpulan gen populasi terletak pada keinginan spesies, sebagai sistem tertutup, untuk mengekalkan kehomogenannya dari segi sifat keturunan.

2) polimorfisme genetik. Populasi semula jadi adalah heterogen, mereka tepu dengan mutasi. Tanpa tekanan faktor luaran heterogeniti ini berada dalam keseimbangan tertentu.

3) Keseimbangan dinamik gen .

Slaid 7

Populasi termasuk individu yang mempunyai ciri dominan dan resesif yang tidak berada di bawah kawalan pemilihan semula jadi. Walau bagaimanapun, alel dominan tidak menggantikan alel resesif. Corak yang ditemui dipanggil Undang-undang Hardy-Weinberg untuk populasi yang ideal. Ini adalah populasi dengan bilangan yang besar, lintasan bebas (panmixia), ketiadaan mutasi, migrasi dan pemilihan semula jadi.

Dalam populasi yang ideal, nisbah genotip homozigot dominan AA, heterozigot Ah dan homozigot resesif aa kekal malar:

Slaid 8

Jika kekerapan gen TAPI adalah sama dengan R , dan kekerapan gen a adalah sama dengan q , kemudian konsentrasi mereka Ap + aq = 1.

Gabungan gamet memberikan taburan genotip mengikut formula:

♀ ♂	Ar (0.5)	aq (0.5)
Ar (0.5)	AA p 2 0.25	Aa pq 0.25
aq (0.5)	Aa pq 0.25	aa q 2 0.25

Formula undang-undang Hardy-Weinberg:

(Ar + aq)(Ar + aq) \u003d AA p 2 + 2Aa pq + aaq 2 \u003d (Ar + aq) 2 \u003d 1

Kuantiti p 2, 2pq dan q 2 - kekal malar, ini menjelaskan hakikat bahawa individu yang mempunyai sifat resesif dipelihara bersama-sama dengan yang dominan. Nisbah homo- dan heterozigot tidak berubah dengan pilihan yang berbeza silangan timbal balik:

Undang-undang Hardy-Weinberg:

“Dalam populasi pancampuran yang besar, di mana tiada pemilihan, mutasi, migrasi, terdapat ketekalan dalam pengedaran homo- dan heterozigot. Mengetahui kekerapan gen resesif, adalah mungkin untuk menentukan kekerapan alel dominan dengan formula dan sebaliknya.

Slaid 9

Dalam genetik manusia, populasi adalah sekumpulan orang yang menduduki wilayah tertentu dan secara bebas berkahwin campur. Jumlahnya besar dan kecil. Populasi manusia yang besar tidak terdiri daripada satu tetapi beberapa kumpulan antropologi, berbeza dari segi asal dan tersebar di kawasan yang luas. Populasi sedemikian termasuk lebih daripada 4 ribu orang. Populasi manusia bukanlah panmix, tetapi mewakili koleksi besar kumpulan tertutup yang banyak.

Slaid 10

Faktor evolusi yang bertindak ke atas populasi manusia membawa kepada perubahan dalam kumpulan gen. Pengaruh faktor evolusi asas terhadap perubahan dalam kumpulan gen populasi manusia dikurangkan kepada tindakan proses mutasi, migrasi, hanyutan genetik, pemilihan semula jadi.

slaid 11

proses mutasi adalah faktor evolusi asas yang sentiasa bertindak. Ia menyediakan kebolehubahan populasi untuk gen individu. Mutasi adalah bahan evolusi asas. Kekerapan berlakunya mutasi spontan individu adalah dalam julat 10 -4 - 10 -8 . Tekanan proses mutasi ditentukan oleh perubahan dalam kekerapan alel berbanding dengan yang lain. Proses mutasi sentiasa mengekalkan heterogeniti populasi, bagaimanapun, bilangan dominasi heterozigot Ah atas homozigot aa penting, kerana kebanyakan mutasi patologi adalah resesif. Memandangkan sejumlah besar gen pada manusia, harus diandaikan bahawa sehingga 10% daripada gametnya membawa gen mutan. Mutasi dominan muncul sudah dalam generasi pertama dan serta-merta tertakluk kepada pemilihan semula jadi. Resesif - terkumpul, muncul secara fenotip hanya dalam keadaan homozigot. Pengumpulan alel mutan mewujudkan heterogeniti populasi dan menggalakkan kebolehubahan gabungan. Ijazah purata heterozigositas pada manusia adalah 6.7%, dan secara umum dalam vertebrata - 6.0%. Memandangkan seseorang mempunyai kira-kira 32,000 gen struktur, ini bermakna setiap orang adalah heterozigot untuk lebih daripada 2,000 lokus. Walau bagaimanapun, bilangan yang mungkin secara teori pelbagai jenis gamet ialah 2 2150. Jumlah gamet sedemikian tidak boleh dibentuk bukan sahaja dalam orang perseorangan, tetapi juga untuk semua umat manusia sepanjang masa kewujudannya. Nilai ini penting lebih banyak nombor proton dan neutron di alam semesta.

Ketepuan populasi dengan gen resesif mengurangkan kecergasan individu dan dipanggil kargo genetik. Kehadiran beban genetik dalam populasi manusia dijelaskan oleh penampilan 5% anak dengan kecacatan genetik.

slaid 12

Hanyutan gen - ini adalah turun naik dalam frekuensi gen sepanjang beberapa generasi, disebabkan oleh sebab rawak, seperti sebilangan kecil populasi. Hanyutan genetik ialah proses rawak sepenuhnya dan tergolong dalam kelas fenomena khas yang dipanggil ralat pensampelan. Peraturan Am adakah itu nilainya ralat pensampelan adalah dalam hubungan songsang daripada saiz sampel. Berhubung dengan organisma hidup, ini bermakna kurang bilangan daripada individu yang membiak dalam populasi, lebih banyak perubahan disebabkan oleh hanyutan genetik akan mengalami frekuensi alel.

Peningkatan rawak dalam kekerapan mana-mana satu mutasi biasanya disebabkan oleh pembiakan keutamaan dalam populasi terpencil. Fenomena ini dipanggil "kesan nenek moyang" . Ia berlaku apabila beberapa keluarga mencipta populasi baru di wilayah baru. Ia menyokong darjat tinggi pengasingan perkahwinan, yang menyumbang kepada penetapan beberapa alel dan penghapusan yang lain. Akibat daripada "kesan" adalah pengagihan tidak sekata penyakit keturunan populasi manusia di bumi.

Perubahan rawak dalam frekuensi alel, sama seperti yang disebabkan oleh "kesan nenek moyang", juga berlaku jika populasi mengalami pengurangan mendadak dalam proses evolusi.

Hanyutan gen membawa kepada:

1) perubahan dalam struktur genetik populasi: peningkatan homozigositas kumpulan gen;

2) penurunan dalam kebolehubahan genetik populasi;

3) perbezaan populasi.

slaid 13

Pengasingan - ini adalah sekatan ke atas kebebasan menyeberang. Ia menyumbang kepada perbezaan - pembahagian populasi kepada kumpulan individu dan perubahan dalam frekuensi genotip. Dalam populasi manusia, pengasingan ekologi dan etologi adalah lebih penting. Ia termasuk sekatan agama, moral dan etika ke atas perkahwinan, kelas, puak, harta, profesional dan lain-lain. Pengasingan populasi membawa kepada perkahwinan seangkatan - pembiakan dalam dan hanyutan genetik. Perkahwinan keluarga ialah:

1) sumbang mahram (dilarang) - antara kerabat darjah satu;

2) seangkatan - antara saudara-mara darjah kedua dan ketiga.

Mereka membawa kepada manifestasi gen patologi resesif dalam keadaan homozigot, yang menyumbang kepada kematian.

Slaid 14

Kesan perkahwinan seangkatan di Jepun menurut W. J. Schull dan J. V. Neel

slaid 15

Migrasi atau aliran gen - ini adalah pergerakan individu dari satu populasi ke populasi yang lain dan lintasan pendatang dengan wakil penduduk tempatan. Aliran gen tidak mengubah frekuensi alel dalam spesies secara keseluruhan, tetapi dalam populasi tempatan ia boleh berubah jika frekuensi alel awal di dalamnya berbeza. Walaupun penghijrahan kecil, seperti satu dalam seribu setiap generasi, sudah memadai untuk menghalang pembezaan dalam populasi bersaiz sederhana.

slaid 16

Pilihan semulajadi melaksanakan dalam populasi manusia fungsi menstabilkan kumpulan gen, serta mengekalkan kepelbagaian keturunan. Tujuan utama tindakan pemilihan semula jadi adalah pemeliharaan individu yang berguna dan kematian dengan ciri-ciri berbahaya, serta pembiakan berbeza (sumbangan individu kepada kumpulan gen populasi semasa pembiakan terpilih).

Kekerapan beberapa gen dalam populasi manusia berubah di bawah pengaruh pemilihan. Fakta pengguguran spontan dan kematian perinatal pada manusia berfungsi sebagai pengesahan tindakan pemilihan dalam populasi manusia. Jadi lebih daripada 42% pengguguran spontan berlaku disebabkan oleh kesan maut keabnormalan kromosom. Keabnormalan kromosom menyebabkan pengguguran spontan, yang mencapai 70% semasa trimester pertama kehamilan, 30% pada kedua, dan 4% pada ketiga. Kematian perinatal dalam 6.2% kes adalah disebabkan oleh patologi kromosom. Di kalangan bayi lahir mati, 6% mempunyai kelainan kromosom yang membawa maut.

Tindakan pemilihan memastikan keupayaan organisma untuk menyumbang kepada susunan genetik generasi akan datang. Ini dilakukan dalam dua cara:

1) pemilihan untuk terus hidup;

2) penggunaan faktor genetik yang mempengaruhi pembiakan.

Perubahan dalam kumpulan gen populasi sentiasa berlaku di bawah pengaruh set faktor evolusi yang kompleks. Nisbah pemilihan dan tekanan mutasi adalah penting. Jika alel tertentu disokong oleh pemilihan, maka pembawa alel ini, sebagai lebih disesuaikan, dicirikan oleh pembiakan keutamaan. Akibatnya, pemilihan memaksa semua alel lain. Pemilihan semula jadi dalam populasi manusia bertindak kedua-duanya menentang homozigot (dominan dan resesif) dan heterozigot.

Slaid 17

Slaid 18

Pengaruh faktor evolusi asas terhadap kepelbagaian genetik populasi.

Slaid 19

Polimorfisme genetik populasi manusia.

Polimorfisme (multiformity) - sebarang kepelbagaian bentuk jenis organisma yang sama. Polimorfisme adalah fenomena kehidupan yang paling universal. J.B.S. Haldane menggelar manusia sebagai spesies paling polimorfik di Bumi. Pada manusia, hampir semua tanda adalah polimorfik (warna mata, rambut, bentuk hidung dan tengkorak, jenis darah, dll.). Polimorfisme boleh menjadi hasil daripada kedua-dua kebolehubahan intrapopulasi diskret yang bersifat turun-temurun, atau ia boleh ditentukan oleh norma tindak balas.

Slaid 20

Polimorfisme genetik timbul kerana penetapan mutasi yang berbeza dalam populasi. Oleh itu, ia dikelaskan kepada: genetik, kromosom dan genomik.

slaid 21

Polimorfisme gen disebabkan oleh kehadiran dua atau lebih alel. Sebagai contoh, keupayaan manusia untuk merasai fenilthiourea ditentukan oleh alel dominan ( TT, Tt), homozigot resesif ( tt) tidak dirasai. Pewarisan kumpulan darah ditentukan oleh tiga alel - A, B, O. Polimorfisme kromosom dikaitkan dengan penyimpangan kromosom, dan polimorfisme genomik dikaitkan dengan perubahan dalam set kromosom dalam karyotype (heteroploidy).

slaid 22

Sistem genetik polimorfik, mengikut sifat yang sepatutnya, termasuk tiga kumpulan polimorfisme: sementara, neutral, seimbang.

slaid 23

Polimorfisme sementara disebabkan oleh perubahan dalam komposisi genetik populasi di lokus yang dipertimbangkan. Satu alel baru di bawah keadaan persekitaran yang berubah menjadi lebih bermanfaat dan menggantikan yang "asal". Polimorfisme sedemikian tidak boleh stabil kerana, disebabkan pemilihan semula jadi, lambat laun alel "asal" akan digantikan dengan yang baru dan populasi akan menjadi monomorfik dalam alel "baru". Kepantasan proses sedemikian tidak dapat diperhatikan semasa hayat satu generasi.

slaid 24

Pada polimorfisme neutral disebabkan oleh proses stokastik rawak (hanyut genetik, kesan pengasas), perubahan rawak dalam frekuensi alel berlaku. Contohnya, kemunculan perbezaan dalam sifat adaptif-acuh tak acuh (cuping telinga tumbuh atau bebas). Perubahan dalam frekuensi gen mengikut ciri-ciri ini dijalankan mengikut mekanisme hanyut gen, yang menerangkan jenis neutral evolusi mereka.

Slaid 25

Polimorfisme seimbang - ia adalah polimorfisme kerana keseimbangan kompleks antara pemilihan terhadap kedua-dua homozigot yang memihak kepada heterozigot. Genotip resesif lebih kuat dihapuskan daripada yang dominan. Perbezaan dalam kadar penyingkiran kedua-dua genotip ini mengekalkan kewujudan keseimbangan yang malar dan stabil dalam populasi kedua-dua alel dengan frekuensinya sendiri untuk setiap satu. Ini menerangkan kestabilan polimorfisme tersebut. Sistem polimorfisme seimbang yang dikaitkan dengan pemilihan untuk malaria - hemoglobin tidak normal, talasemia, kekurangan enzim eritrosit glukosa-6-fosfat dehidrogenase - telah dikaji sepenuhnya. Kestabilan polimorfisme ini semakin hilang kerana kejayaan memerangi malaria. Polimorfisme yang seimbang bertukar menjadi sementara. Walau bagaimanapun, untuk mengurangkan frekuensi gen gen patologi sekarang sepenuhnya, kerana tidak ada keperluan untuk perlindungan terhadap malaria, beberapa puluh generasi mesti berlalu.

Nombor besar Sistem polimorfik yang ditemui pada manusia pada masa ini dengan sejumlah besar alel membawa kepada fakta bahawa hampir setiap orang mempunyai set gen yang unik, yang membolehkan kita bercakap tentang keperibadian biokimia dan imunologi individu. Ini amat penting dalam amalan perubatan, terutamanya dalam sains forensik.

Biasanya, kecenderungan keturunan adalah bersifat multifaktorial dan ditentukan oleh banyak gen dengan kesan utama satu atau lebih gen. Untuk menubuhkan gen ini, kaedah biokimia dan imunologi antropogenetik digunakan. Pada masa ini, lebih daripada 130 lokus gen polimorfik pengekodan protein polimorfik telah diterangkan. Ini adalah protein enzim, antigen, protein pengangkutan, dll. Dihujahkan bahawa kira-kira satu pertiga daripada gen struktur manusia harus mempunyai pelbagai alel, i.e. mengekod produk metabolik polimorfik. Dalam pilihan yang begitu besar untuk penggabungan semula genetik terletak kemungkinan kemunculan individu dengan kombinasi gen yang tidak menguntungkan yang menentukan kecenderungan keturunan kepada penyakit. Dengan mengambil kira polimorfisme genetik, untuk menentukan secara khusus faktor genetik kecenderungan kepada penyakit, kekerapan kejadian protein polimorfik (antigen) tertentu dalam penyakit tertentu dan dalam kumpulan kawalan orang yang sihat dibandingkan. Terdapat banyak data mengenai persatuan penyakit dengan penanda imunologi - antigen kumpulan darah. AVO, sistem HLA, dengan haptoglobin darah dan dengan rembesan. Khususnya, kecenderungan orang dengan kumpulan 2 ( TAPI) darah kepada kanser perut, kolon, ovari, serviks, reumatik, penyakit jantung koronari, tromboembolisme, dsb. Orang yang mempunyai 1 kumpulan darah ( O) terdedah kepada ulser gastrik dan duodenum, dsb.

Kepelbagaian genetik atau polimorfisme genetik ialah kepelbagaian populasi mengikut sifat atau penanda yang bersifat genetik. Salah satu jenis biodiversiti. Kepelbagaian genetik adalah komponen penting dalam ciri genetik populasi, kumpulan populasi atau spesies. Kepelbagaian genetik, bergantung pada pilihan penanda genetik yang sedang dipertimbangkan, dicirikan oleh beberapa parameter yang boleh diukur:

1. Purata heterozigos.

2. Bilangan alel setiap lokus.

3. Jarak genetik (untuk menilai kepelbagaian genetik antara populasi).

Polimorfisme berlaku:

Kromosom;

Peralihan;

Seimbang.

Polimorfisme genetik berlaku apabila gen diwakili oleh lebih daripada satu alel. Contohnya ialah sistem kumpulan darah.

Polimorfisme kromosom - antara individu terdapat perbezaan dalam kromosom individu. Ini adalah hasil daripada penyimpangan kromosom. Terdapat perbezaan dalam kawasan heterokromatik. Sekiranya perubahan tidak mempunyai akibat patologi - polimorfisme kromosom, sifat mutasi adalah neutral.

Polimorfisme peralihan ialah penggantian dalam populasi satu alel lama dengan yang baru yang lebih berguna dalam keadaan tertentu. Seseorang mempunyai gen haptoglobin - Hp1f, Hp 2fs. Alel lama ialah Hp1f, yang baru ialah Hp2fs. Hp membentuk kompleks dengan hemoglobin dan menyebabkan pengumpulan eritrosit dalam fasa akut penyakit.

Polimorfisme seimbang - berlaku apabila tiada satu pun daripada genotip mendapat manfaat, dan pemilihan semula jadi mengutamakan kepelbagaian.

Semua bentuk polimorfisme bersifat sangat meluas dalam populasi semua organisma. Dalam populasi organisma yang membiak secara seksual, sentiasa terdapat polimorfisme.

Beban genetik - sebahagian daripada kebolehubahan keturunan populasi, yang menentukan penampilan individu yang kurang menyesuaikan diri yang mengalami kematian terpilih akibat pemilihan semula jadi.

Terdapat 3 jenis kargo genetik.

1. Mutasi.

2. Pengasingan.

3. Penggantian.

Setiap jenis kargo genetik berkorelasi dengan jenis pemilihan semula jadi tertentu.

Beban genetik mutasi adalah kesan sampingan daripada proses mutasi. Menstabilkan pemilihan semula jadi menghapuskan mutasi berbahaya daripada populasi.

Beban genetik pengasingan - ciri populasi yang menggunakan kelebihan heterozigot. Individu homozigot yang lebih lemah disesuaikan dikeluarkan. Jika kedua-dua homozigot membawa maut, separuh daripada keturunannya mati.

Beban genetik penggantian - alel lama digantikan dengan yang baru. Sepadan dengan bentuk pemacu pemilihan semula jadi dan polimorfisme peralihan.

polimorfisme genetik mewujudkan semua keadaan untuk evolusi yang berterusan. Apabila faktor baru muncul dalam persekitaran, penduduk dapat menyesuaikan diri dengan keadaan baru. Contohnya, ketahanan serangga terhadap pelbagai jenis racun serangga.