Genetika medis dan tugasnya
Keturunan ada sifat makhluk hidup dan sel-sel tubuh untuk mentransmisikan karakteristik mereka (fitur anatomi dan fisiologis) kepada keturunan mereka. Ini memastikan stabilitas relatif spesies. Dasar seleksi alam dan buatan, untuk evolusi suatu spesies, disediakan oleh: variabilitas- properti organisme dan sel-selnya, dimanifestasikan dalam munculnya tanda-tanda baru. Pembawa materi informasi herediter adalah gen - bagian dari molekul DNA.
Ilmu hereditas dan variasi disebut genetika. Cabang genetika yang mempelajari hereditas dan variabilitas seseorang dari sudut pandang patologi disebut genetika medis.
Tugas utama genetika medis adalah sebagai berikut:
^ Studi tentang bentuk patologi herediter . Ini berarti mempelajari etiologi, patogenesis, meningkatkan diagnostik, mengembangkan metode untuk pencegahan dan pengobatan. Sifat fatal penyakit keturunan hanya ada sampai penyebab spesifik dan mekanisme perkembangannya diketahui. Menetapkan pola perkembangan sejumlah penyakit keturunan memungkinkan tidak hanya untuk mengobati, tetapi juga, sampai batas tertentu, untuk mencegah bentuk patologi herediter yang agak parah.
^ Studi tentang penyebab dan mekanisme yang ditentukan secara turun temurun predisposisi dan resistensi terhadap berbagai (termasuk sifat menular) penyakit.
Studi tentang peran dan signifikansi aparatus genetik dalam perkembangan reaksi adaptasi, fenomena kompensasi dan dekompensasi(Lihat "Sifat Ganda Penyakit").
Detil Komprehensif mempelajari proses mutagenesis dan antimutagenesis dan perannya dalam perkembangan penyakit.
^ Studi tentang sejumlah masalah biologis umum : mekanisme genetik molekuler karsinogenesis, peran alat genetik dalam fenomena ketidakcocokan jaringan, reaksi autoimun tubuh, dll.
^ 2. Penyebaran bentuk patologi herediter.
Mari kita mulai dengan membedakan konsep yang jauh dari ambigu « penyakit keturunan» dan« penyakit bawaan» . Bawaan penyakit yang muncul segera setelah lahir disebut. Mereka dapat bersifat herediter dan non-herediter - karena tindakan faktor lingkungan yang merugikan pada janin yang sedang berkembang selama kehamilan dan tidak mempengaruhi alat genetiknya. Ke nomor turun temurun penyakit hanya mencakup mereka yang didasarkan pada perubahan struktural dalam materi genetik. Beberapa dari mereka sudah bermanifestasi secara klinis pada hari-hari pertama setelah kelahiran, yang lain pada masa remaja, dewasa, dan kadang-kadang di usia tua.
Pada paragraf ini, kita akan berbicara tentang penyakit keturunan dan anomali perkembangan.
Saat ini, jumlah penyakit keturunan yang diketahui melebihi 2.500, hanya gangguan metabolisme yang ditentukan secara turun-temurun disertai dengan cacat mental, sekitar seribu. Untuk setiap 500-800 bayi baru lahir, ada satu anak dengan penyakit Down, frekuensi tinggi kelahiran anak dengan penyakit kromosom lain yang cukup serius seperti sindrom Klinefelter (1,39-1,98; rata-rata 1,3 per 1000 anak laki-laki), trisomi X-kromosom (1 dari 750 anak perempuan). Dari 1/3 hingga 1/2 orang buta menderita cacat bawaan pada organ penglihatan. Menurut AS, Kanada, Inggris Raya, hingga 25% tempat tidur rumah sakit di rumah sakit anak-anak ditempati oleh pasien dengan bentuk patologi herediter. Hanya di wilayah bekas Uni Soviet sekitar 60.000 anak lahir setiap tahun dengan patologi herediter, termasuk sekitar 5.000 anak dengan cacat perkembangan herediter seperti bibir sumbing ("bibir sumbing"), langit-langit ("langit-langit sumbing"), mikrosefali, hidrosefalus, anensefalus .
Setengah dari aborsi spontan dan kelahiran prematur ditentukan secara genetik. Daftar ini dapat dilanjutkan untuk waktu yang lama.
Selama abad ke-20, peningkatan absolut dan relatif yang signifikan dalam jumlah penyakit keturunan dan anomali perkembangan dicatat. Ada banyak alasan untuk ini. Mari kita sebutkan yang paling penting:
Kemajuan signifikan dalam pengobatan dalam pengobatan dan pencegahan banyak penyakit menular dan pencernaan praktis telah menghilangkan infeksi yang sangat berbahaya seperti wabah, cacar, kolera, yang merenggut puluhan juta nyawa di abad yang lalu, dan poliomielitis, yang menyebabkan puluhan ribu orang lumpuh. . Tuberkulosis, yang menduduki tempat pertama dalam satu abad terakhir karena kematian di sebagian besar negara maju di dunia, kini telah pindah ke tempat 10-15. Dalam situasi seperti itu, bentuk-bentuk patologi itu, yang keberhasilan pengobatan dan pencegahannya jauh lebih sederhana, menjadi lebih menonjol;
Meningkatkan metode diagnostik;
Meningkatnya pencemaran lingkungan oleh agen mutagenik;
Kemajuan dalam biologi molekuler, yang memungkinkan untuk menetapkan sifat genetik dari sejumlah penyakit serius yang sebelumnya tidak terkait dengan kelainan genom (contohnya adalah penyakit kromosom);
Meningkatkan harapan hidup rata-rata seseorang. Di wilayah Belarus, misalnya, pada tahun 1898 itu 37,5 tahun, pada tahun 1978 - 72 tahun, dan banyak bentuk penyakit keturunan, sebagaimana telah disebutkan, memanifestasikan dirinya bertahun-tahun setelah kelahiran (asam urat - setelah 30-40, korea Huntington - setelah 40-50 tahun).
Kemungkinan alasan bahwa penyakit keturunan memiliki "usia" perkembangannya mungkin sebagai berikut:
1) untuk saat ini, gen abnormal dapat berada dalam keadaan tertekan, dan kemudian, di bawah pengaruh, misalnya, latar belakang hormonal tubuh yang berubah, ia tertekan dan mulai menunjukkan aktivitasnya;
2) dalam beberapa kasus, penerapan aksi gen abnormal memerlukan efek lingkungan "manifestasi" yang kurang lebih spesifik jangka panjang (untuk asam urat, sejumlah bentuk diabetes mellitus);
3) seiring bertambahnya usia, aktivitas proses perbaikan menurun.
^ 3. Klasifikasi bentuk patologi herediter
Dalam perkembangan penyakit apa pun, serta dalam kehidupan organisme yang sehat, berbagai jenis pengaruh lingkungan (faktor eksternal) dan keturunan (faktor internal) terlibat. Sebagai faktor etiologi penyakit atau komponen patogenesisnya. Porsi keikutsertaan masing-masing dalam berbagai penyakit berbeda-beda.
Dengan mempertimbangkan bobot spesifik hereditas dan lingkungan, 4 kelompok penyakit dibedakan, di antaranya tidak ada batas yang tajam (N.P. Bochkov).
Kelompok pertama terdiri dari penyakit keturunan yang tepat, dalam kemunculan dan perkembangannya, di mana peran yang menentukan adalah anomali dalam peralatan genetik. Ini termasuk penyakit yang disebabkan secara monogenik (alkaptonuria, fenilketonuria, distrofi hepatoserebral, hemofilia, dll.) dan penyakit kromosom. Lingkungan hanya menentukan penetrasi (manifestasi aksi gen dalam populasi individu dengan gen tertentu 1) dan ekspresivitas (tingkat ekspresi aksi gen pada individu tertentu).
Dalam perkembangan penyakit pada kelompok kedua, serta pada yang pertama, faktor keturunan sangat penting, tetapi tindakan lingkungan yang disebut "manifestasi" diperlukan, yang tanpanya penyakit, meskipun ada mutasi patologis, tidak memanifestasikan dirinya secara klinis. Jadi, pada pembawa heterozigot H dalam S (hemoglobinopati yang diturunkan secara autosomal atau semi-dominan - anemia sel sabit), krisis hemolitik yang menyebabkan anemia hanya terjadi pada kondisi hipoksia atau asidosis; pada fermentopati herediter yang berhubungan dengan defisiensi glukosa-6-fosfat dehidrogenase, penggunaan obat pengoksidasi, penggunaan kacang kuda, dan terkadang infeksi virus dapat memainkan peran yang sama. Munculnya tanda-tanda klinis asam urat, di mana pelanggaran metabolisme asam urat ditentukan secara genetik, dipromosikan oleh makan berlebihan secara sistematis, konsumsi berlebihan makanan daging, anggur anggur dan zat lain, metabolisme yang mengarah pada pembentukan jumlah berlebih garam asam urat disimpan di persendian dan menyebabkan kerusakannya.
Faktor etiologi utama dari kelompok penyakit ketiga adalah faktor lingkungan. Hipersensitivitas terhadap apa yang disebut "faktor risiko" ditentukan secara genetik. Ini adalah penyakit dengan kecenderungan turun-temurun, penyakit poligenik multifaktorial. Ini termasuk sebagian besar penyakit dewasa dan usia tua: hipertensi, aterosklerosis, penyakit jantung koroner, tukak lambung dan duodenum, neoplasma ganas, dll.
Kelompok keempat terdiri dari penyakit, yang kejadiannya disebabkan oleh faktor lingkungan, hingga tindakan yang tubuh tidak memiliki alat perlindungan - ekstrem. Ini adalah cedera (mekanik, listrik), paparan radiasi pengion, luka bakar, radang dingin, terutama infeksi berbahaya. Faktor genetik dalam kasus ini menentukan tingkat keparahan penyakit, hasilnya, dalam beberapa kasus - kemungkinan terjadinya. Diketahui, misalnya, bahwa terjadinya bahkan penyakit yang disebabkan oleh patogen yang sangat patogen seperti agen penyebab wabah, cacar, kolera, sampai batas tertentu, dikaitkan dengan golongan darah, yang ditentukan, seperti diketahui, secara genetik. Orang dengan golongan darah pertama rentan terhadap wabah, orang-orang dengan golongan darah kedua rentan terhadap cacar dan kolera.
Jadi, menurut klasifikasi di atas, bentuk patologi herediter dibagi menjadi penyakit herediter yang sebenarnya (membutuhkan dan tidak membutuhkan tindakan spesifik - "memanifestasikan" faktor lingkungan) dan penyakit dengan kecenderungan turun-temurun.
Menurut jumlah gen yang terkena kerusakan (mutasi), penyakit monogenik dan poligenik dibedakan. Yang terakhir termasuk penyakit dengan kecenderungan turun-temurun, karena multifaktorial, serta kelompok besar penyakit yang terkait dengan mutasi kromosom atau genom - kromosom.
Penyakit monogenik yang diwarisi menurut hukum Mendel, pada gilirannya, dibagi menurut jenis pewarisan: menjadi autosomal dominan, autosomal resesif dan diwariskan terkait dengan seks (biasanya X) kromosom. Di antara penyakit dominan autosomal dan anomali perkembangan yang paling umum, frekuensi totalnya adalah 7 per 1000 bayi baru lahir (C.O. Carler, I969), adalah polidaktili (lebih sering - heksodaktili), akondroplasia, neurofibromatosis, thallaesemia, korea Huntington, otosklerosis bawaan, osteogenesis imperfekta dan lain-lain. Autosomal resesif (frekuensi total 2 per 1000 bayi baru lahir) termasuk retinoblastoma masa kanak-kanak, xeroderma pigmentosum, anemia Addison-Birmer, alkaptonuria, fenilketonuria, hiperkolesterolemia familial, distrofi hepatoserebral, galaktosemia, mikrosefali, anensefali, salah satu bentuk hidrosefalus, dll.
Contoh bentuk patologi yang diturunkan terkait dengan kromosom X adalah:
Diwariskan secara resesif (frekuensi total 0,4 per 1000 kelahiran) hemofilia A dan B, distrofi otot Duchenne, iktiosis, buta warna, albinisme, fermentopati yang berhubungan dengan defisiensi glukosa-6-fosfat hidrogenase, atrofi saraf optik;
Hipoplasia email gigi yang diturunkan secara dominan, rakhitis yang resistan terhadap vitamin D.
Klasifikasi sistem-organ dari bentuk patologi herediter sering digunakan, yang didasarkan pada penghitungan organ yang terpengaruh secara dominan (penyakit keturunan dan anomali dalam perkembangan sistem kardiovaskular, endokrin, sistem saraf, dll.). Klasifikasi ini agak sewenang-wenang, karena cacat genetik sangat sering mempengaruhi banyak organ dan sistem.
Secara klinis, yang paling signifikan adalah klasifikasi menurut cacat biokimia primer, deteksi yang memungkinkan tidak hanya untuk mendiagnosis penyakit dengan tingkat keandalan yang cukup, tetapi juga untuk melakukan pengobatan penyakit yang dibuktikan secara patogenetik. Namun, sejauh ini, cacat biokimia utama telah diidentifikasi untuk sejumlah kecil penyakit keturunan.
^ 4. Metode untuk menentukan sifat turun temurun
penyakit dan anomali perkembangan
Metosis silsilah, berdasarkan kompilasi tabel silsilah menggunakan simbol yang diterima dalam genetika, memungkinkan untuk mengidentifikasi sifat turun-temurun dari sifat atau penyakit yang sedang dipelajari dan untuk menetapkan jenis warisan (dominan, resesif, terkait jenis kelamin). Sifat dan penyakit dominan diwarisi dalam garis lurus (dari orang tua ke anak, dari keturunan ke keturunan dan muncul baik dalam homozigot maupun heterozigot); resesif - tidak dalam garis lurus, sebentar-sebentar, hanya muncul dalam keadaan homozigot.
Metode kembar (perbandingan konkordansi intrapair - identitas tanda atau bentuk patologi pada kembar identik dan dizigotik yang hidup dalam kondisi lingkungan yang sama dan berbeda) memungkinkan untuk mengidentifikasi peran relatif hereditas dan lingkungan dalam pengembangan patologi yang dianalisis. fenomena. Konkordansi tinggi dari kembar identik yang hidup dalam kondisi berbeda, menurut sifat yang dipelajari, membuktikan mendukung sifat turun-temurunnya. Konkordansi yang tinggi dari kembar fraternal, terutama mereka yang hidup dalam kondisi yang sama, berbicara tentang pentingnya menentukan dalam pengembangan satu atau lain bentuk patologi faktor lingkungan tertentu.
Metode demografis (statistik) didasarkan pada analisis statistik dari kejadian isolat - sekelompok orang (setidaknya 50 orang) yang, karena kondisi geografis, tradisi agama atau suku, sering dipaksa untuk menikah dengan kerabat dekat. Yang terakhir secara signifikan meningkatkan kemungkinan pertemuan dua gen resesif patologis identik dan kelahiran anak-anak homozigot untuk sifat ini. Bahaya pernikahan antara kerabat dekat dimanifestasikan dalam insiden yang lebih tinggi dari bentuk patologi resesif, kelahiran prematur, jumlah kelahiran mati dan kematian bayi dini, karena gen mematikan dan semi-mematikan yang menentukan fenomena ini juga diklasifikasikan sebagai resesif.
Metode kariologis atau sitogenetik adalah metode mempelajari kariotipe (organisasi struktural nukleus, yang ditandai dengan jumlah dan struktur kromosom) dalam sel-sel yang membelah pasien, yang memungkinkan untuk mengidentifikasi dan menentukan sifat penyakit kromosom, yang merupakan berdasarkan mutasi gen dan aberasi kromosom.
Metode mempelajari kromatin seks (Barr body) pada leukosit dan epitel pasien juga memungkinkan untuk mengidentifikasi pasien dengan penyakit kromosom.
Kromatin seks atau badan kromatin, yang terletak di bawah cangkang nukleus, dalam neutrofil berbentuk seperti stik drum, dibentuk oleh kromosom X yang tidak aktif dalam keadaan spiral. Biasanya, satu kromatin seks hanya ditemukan dalam sel wanita, karena mereka memiliki 2 kromosom X: satu aktif dan satu dalam keadaan spiral. Deteksi kromatin seks dalam sel-sel tubuh pria, serta peningkatan jumlah atau tidak adanya kromatin seks dalam sel-sel tubuh wanita, bersama dengan hasil metode penelitian karyologi, memungkinkan kita untuk menentukan jenisnya. penyakit kromosom yang terkait dengan perubahan jumlah kromosom seks (sindrom Klinefelter, trisomi-X, sindrom Shereshevsky - Turner, dll.).
Metode biokimia, berdasarkan penentuan perbedaan biokimia dalam komposisi urin dan darah, berkontribusi pada identifikasi sejumlah penyakit keturunan yang serius. Dengan demikian, deteksi H dalam S dalam eritrosit pasien memungkinkan untuk mendiagnosis anemia sel sabit dalam dirinya, penentuan asam fenilpiruvat dalam urin digunakan untuk mendiagnosis fenilketonuria.
Studi tentang sifat dan pola perkembangan bentuk patologi herediter juga difasilitasi oleh metode penelitian eksperimental, di mana mereka mengidentifikasi dan menciptakan kondisi untuk reproduksi hewan dengan berbagai jenis cacat herediter yang serupa dengan yang melekat pada manusia. Anjing menderita hemofilia, kelinci menderita achondroplasia, tikus memiliki dwarfisme hipofisis, obesitas, dll.
^ 5. Etiologi bentuk patologi herediter
Penyebab penyakit keturunan dan anomali perkembangan adalah faktor yang dapat mengubah karakteristik kualitatif atau kuantitatif genotipe (struktur gen individu, kromosom, jumlahnya), yaitu menyebabkan mutasi. Faktor-faktor seperti itu disebut mutagen. Mutagen diklasifikasikan menjadi eksogen dan endogen. Mutagen eksogen dapat bersifat kimia, fisik, atau biologis. Mutagen eksogen kimia mencakup banyak zat produksi industri (benzpiren, aldehida, keton, epoksida, benzena, asbes, fenol, formalin, xilena, dll.), pestisida. Alkohol memiliki aktivitas mutagenik yang nyata. Dalam sel darah pecandu alkohol, jumlah cacat pada alat genetik terjadi 12-16 kali lebih sering daripada pada bukan peminum atau peminum ringan. Jauh lebih sering dalam keluarga pecandu alkohol, anak-anak dilahirkan dengan sindrom Down, Klinefelter, Patau, Edwards, dan penyakit kromosom lainnya. Sifat mutagenik juga melekat pada beberapa obat (sitostatika, quinacrine, clonidine, senyawa merkuri, dll.), Zat yang digunakan dengan makanan (mutagen kuat, hidrazin ditemukan dalam jumlah besar pada jamur yang dapat dimakan, tarragon dan piperin dalam lada hitam; banyak zat yang memiliki sifat genotoksik, terbentuk selama pemasakan lemak, dll.). Risiko genetik yang signifikan muncul dari konsumsi susu dan daging dalam jangka panjang oleh manusia dari hewan yang pakannya didominasi oleh tumbuhan yang mengandung banyak mutagen (misalnya, lupin). Kelompok mutagen fisik eksogen terdiri dari semua jenis radiasi pengion (α-, -, -, sinar-x), radiasi ultraviolet. Virus campak adalah produsen mutagen biologis eksogen. , rubella, hepatitis.
Mutagen endogen juga dapat bersifat kimiawi (H 2 O 2 , lipid peroksida, radikal bebas) dan fisik (K 40 , C 14 , radon).
Ada juga mutagen sejati dan tidak langsung. Yang terakhir termasuk senyawa yang dalam keadaan normal tidak memiliki efek merusak pada peralatan genetik, namun, begitu di dalam tubuh, mereka memperoleh sifat mutagenik dalam proses metabolisme. Sebagai contoh, beberapa zat yang mengandung nitrogen (nitrat dari pupuk nitrogen) diubah di dalam tubuh menjadi mutagen dan karsinogen (nitrit) yang sangat aktif.
Peran kondisi tambahan dalam etiologi penyakit keturunan dalam beberapa kasus sangat signifikan (jika perkembangan penyakit keturunan, manifestasi klinisnya dikaitkan dengan tindakan faktor lingkungan "manifestasi" tertentu), di lain kurang signifikan, hanya dibatasi oleh efek pada ekspresi penyakit, tidak terkait dengan tindakan faktor lingkungan tertentu atau apa pun.
^ 6. Pola umum patogenesis penyakit keturunan
Mutasi adalah mata rantai awal dalam patogenesis penyakit keturunan - perubahan tiba-tiba pada keturunan karena perubahan struktur gen, kromosom atau jumlahnya, yaitu sifat atau jumlah informasi keturunan.
Dengan mempertimbangkan berbagai kriteria, beberapa klasifikasi mutasi telah diusulkan. Menurut salah satunya, mutasi spontan dan induksi dibedakan. Yang pertama muncul dalam kondisi latar belakang alam sekitar dan lingkungan internal tubuh, tanpa efek khusus. Mereka dapat disebabkan oleh radiasi alami eksternal dan internal, aksi mutagen kimia endogen, dll. Mutasi yang diinduksi disebabkan oleh tindakan khusus yang ditargetkan, misalnya, dalam kondisi eksperimental.
Menurut klasifikasi lain, mutasi spesifik dan nonspesifik dibedakan. Mari kita membuat reservasi bahwa sebagian besar genotipe tidak mengenali adanya mutasi tertentu, percaya bahwa sifat mutasi tidak bergantung pada kualitas mutagen, bahwa mutasi yang sama dapat disebabkan oleh mutagen yang berbeda, dan mutagen yang sama dapat menginduksi mutasi yang berbeda. Pendukung keberadaan mutasi spesifik adalah I.P. Dubinin, E.F. Davydenkova, N.P. Bochkov.
Menurut jenis sel yang rusak akibat mutasi, ada mutasi somatik yang terjadi di sel tubuh, dan mutasi gamet - di sel germinal tubuh. Konsekuensi dari keduanya ambigu. Dengan mutasi somatik, penyakit berkembang pada pembawa mutasi; keturunannya tidak menderita mutasi semacam ini. Misalnya, mutasi titik atau amplifikasi (perkalian) proto-onkogen dalam sel somatik dapat memulai pertumbuhan tumor pada organisme tertentu, tetapi tidak pada anak-anaknya. Dalam kasus mutasi gamet, sebaliknya, organisme inang mutasi tidak sakit. Keturunannya menderita mutasi seperti itu.
Menurut volume materi genetik yang dipengaruhi oleh mutasi, mutasi dibagi menjadi mutasi gen atau titik (perubahan dalam satu gen, urutan atau komposisi nukleotida terganggu), penyimpangan atau penataan ulang kromosom yang mengubah struktur kromosom individu, dan mutasi genom, yang ditandai dengan perubahan jumlah kromosom.
Penyimpangan kromosom, pada gilirannya, dibagi menjadi beberapa jenis berikut:
Penghapusan (kekurangan) adalah jenis penataan ulang kromosom di mana bagian tertentu dan gen yang sesuai dari kromosom rontok. Jika urutan gen dalam kromosom digambarkan sebagai rangkaian angka 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ....... 10000, maka dengan penghapusan daerah 3-6, kromosom memendek, dan urutan gen di dalamnya berubah (1 , 2, 7, 8...... 10.000). Contoh patologi bawaan yang terkait dengan penghapusan adalah sindrom "tangisan kucing", yang didasarkan pada penghapusan segmen p1 - p-misalnya (lengan pendek) dari kromosom ke-5. Penyakit ini dimanifestasikan oleh sejumlah cacat perkembangan: wajah berbentuk bulan, sayatan mata anti-Mongoloid, mikrosefali, epiglotis lembek, susunan pita suara yang aneh, akibatnya tangisan anak menyerupai tangisan kucing. Dengan penghapusan satu hingga empat salinan gen H dalam, perkembangan salah satu bentuk hemoglobinopati herediter - -thalassemia dikaitkan (lihat bagian "Patofisiologi sistem darah");
Duplikasi adalah jenis penataan ulang kromosom di mana sebagian dari kromosom dan blok gen yang sesuai digandakan. Dengan penomoran gen di atas dalam kromosom dan duplikasi pada tingkat 3-6 gen, urutan gen dalam kromosom seperti itu akan terlihat seperti ini - 1, 2, 3, 4, 5, 6, 3, 4, 5 , 6, 7, 8 - 10000 Saat ini, berbagai varian duplikasi (trisomi parsial) dikenal untuk hampir semua autosom. Mereka relatif jarang.
Inversi - jenis penataan ulang kromosom di mana sebagian kromosom (misalnya, pada tingkat gen 3-6) berputar 180 ° - 1, 2, 6, 5, 4.3 , 7, 8 .... 10000;
Translokasi adalah jenis penataan ulang kromosom, ditandai dengan pergerakan segmen kromosom ke tempat lain pada kromosom yang sama atau lain. Dalam kasus terakhir, gen dari situs yang ditranslokasi jatuh ke dalam kelompok hubungan yang berbeda, lingkungan yang berbeda, yang dapat berkontribusi pada aktivasi gen "diam" atau, sebaliknya, menekan aktivitas gen yang biasanya "bekerja". Contoh patologi serius berdasarkan fenomena translokasi dalam sel somatik dapat berupa limfoma Burkitt (translokasi timbal balik antara kromosom ke-8 dan ke-14), leukemia myelocytic - translokasi timbal balik antara kromosom ke-9 dan ke-22 (untuk lebih jelasnya lihat di bawah). bagian "Tumor").
Kaitan terakhir dalam patogenesis penyakit keturunan adalah realisasi aksi gen (gen) abnormal. Ada 3 opsi utama:
1. Jika gen abnormal telah kehilangan kode program untuk sintesis protein struktural atau fungsional yang penting, sintesis RNA dan protein pembawa pesan yang sesuai akan terganggu. Dengan tidak adanya atau jumlah protein yang tidak mencukupi, proses implementasi yang pada tahap tertentu protein ini memainkan peran kunci terganggu. Jadi, pelanggaran sintesis globulin antihemofilik A (faktor VIII), B (faktor IX), prekursor plasma tromboplastin (faktor XI), yang sangat penting dalam implementasi berbagai tahap mekanisme internal fase I pembekuan darah, mengarah pada perkembangan hemofilia (masing-masing: A , B dan C). Secara klinis, penyakit ini memanifestasikan dirinya sebagai jenis perdarahan hematoma dengan kerusakan pada sistem muskuloskeletal. Perdarahan pada sendi besar ekstremitas mendominasi, perdarahan banyak bahkan dengan cedera ringan, hematuria. Hemofilia A dan B diwariskan terkait dengan kromosom X, secara resesif. Hemofilia C diturunkan secara dominan atau semi dominan, autosomal.
Perkembangan distrofi hepato-serebral didasarkan pada kekurangan protein - cerruloplasmin, yang dikaitkan dengan peningkatan penyerapan, gangguan metabolisme dan ekskresi tembaga, dan akumulasi berlebihan dalam jaringan. Efek racun tembaga memiliki efek yang sangat kuat pada keadaan dan fungsi sistem saraf dan hati (proses yang berakhir dengan sirosis). Gejala pertama penyakit muncul pada usia 10-20 tahun, berkembang pesat dan berakhir dengan kematian. Warisan adalah resesif autosomal.
2. Hilangnya kode gen mutan dari program untuk sintesis satu atau lain enzim berakhir dengan penurunan atau penghentian sintesisnya, kekurangannya dalam darah dan jaringan, dan pelanggaran proses yang dikatalisasi olehnya. Sebagai contoh perkembangan bentuk patologi herediter di sepanjang jalur ini, sejumlah penyakit asam amino, metabolisme karbohidrat, dll dapat disebutkan. Phenylpyruvine oligophrenia, misalnya, dikaitkan dengan pelanggaran sintesis fenilalanin hidroksilase, yang biasanya mengkatalisis konversi fenilalanin yang dikonsumsi bersama makanan menjadi tirosin. Kekurangan enzim menyebabkan kelebihan fenilalanin dalam darah , perubahan beragam dalam metabolisme tirosin, produksi sejumlah besar asam fenilpiruvat, kerusakan otak dengan perkembangan mikrosefali dan keterbelakangan mental. Penyakit ini diturunkan secara autosomal resesif. Diagnosisnya dapat dibuat pada hari-hari pertama setelah kelahiran anak, bahkan sebelum manifestasi gejala penyakit yang diucapkan dengan mendeteksi asam fenilpiruvat dan fenilalaninemia dalam urin. Diagnosis dini dan perawatan tepat waktu (diet rendah fenilalanin) membantu menghindari perkembangan penyakit, manifestasinya yang paling parah - cacat mental.
Tidak adanya oksidase asam homogentisat yang terlibat dalam metabolisme tirosin menyebabkan akumulasi produk antara metabolisme tirosin - asam homogentisat, yang tidak dioksidasi menjadi asam maleilasetoasetat, tetapi disimpan di sendi, tulang rawan, jaringan ikat, menyebabkan seiring bertambahnya usia (biasanya setelah 40 tahun) perkembangan artritis yang parah. Dalam hal ini juga, diagnosis dapat dibuat sangat dini: di udara, urin anak-anak tersebut menjadi hitam karena adanya asam homogentisat di dalamnya. Ini diwariskan secara resesif autosomal.
3. Seringkali, sebagai akibat dari mutasi, gen dengan kode patologis terbentuk, akibatnya RNA abnormal dan protein abnormal dengan sifat yang diubah disintesis. Contoh paling mencolok dari jenis patologi ini adalah anemia sel sabit, di mana pada posisi ke-6 rantai hemoglobin, asam amino glutanik digantikan oleh valin, terbentuk H dalam S yang tidak stabil. Dalam keadaan tereduksi, kelarutannya menurun tajam, dan kemampuannya untuk berpolimerisasi meningkat. Kristal terbentuk yang mengganggu bentuk eritrosit, yang mudah dihemolisis, terutama dalam kondisi hipoksia dan asidosis, yang mengarah pada perkembangan anemia. Warisan bersifat resesif autosomal atau semi-dominan (lebih detail di bagian "Patologi sistem darah").
Kondisi penting untuk terjadinya dan pelaksanaan aksi mutasi adalah kegagalan sistem perbaikan DNA, yang dapat ditentukan atau dikembangkan secara genetik selama hidup, di bawah pengaruh faktor-faktor yang merugikan dari lingkungan eksternal atau internal tubuh. .
Jadi, dalam genotipe orang sehat ada gen dengan kode untuk program sintesis enzim eksonuklease, yang memastikan "pemotongan" dimer pirimidin, yang terbentuk di bawah pengaruh radiasi ultraviolet. Anomali gen ini, diekspresikan dalam hilangnya kode untuk program sintesis eksonuklease, meningkatkan sensitivitas kulit terhadap sinar matahari. Di bawah pengaruh bahkan inhalasi pendek, kulit kering terjadi, peradangan kronisnya, pigmentasi patologis, neoplasma kemudian muncul yang mengalami degenerasi ganas. Dua pertiga pasien meninggal sebelum usia 15 tahun. Penyakit ini, xeroderma pigmentosa, diturunkan secara resesif autosomal.
Potensi fungsional sistem perbaikan DNA melemah seiring bertambahnya usia.
Peran tertentu dalam patogenesis bentuk patologi herediter tampaknya dapat menjadi milik gangguan persisten dalam regulasi aktivitas gen, yang, sebagaimana telah dicatat, mungkin menjadi salah satu kemungkinan penyebab manifestasi penyakit keturunan hanya bertahun-tahun setelah kelahiran.
Jadi, mekanisme utama untuk pengembangan patologi herediter dikaitkan dengan:
1) mutasi yang mengakibatkan
A) hilangnya informasi herediter yang normal,
B) peningkatan volume informasi herediter normal,
C) penggantian informasi herediter normal dengan informasi patologis;
2) gangguan perbaikan DNA yang rusak;
3) perubahan persisten dalam regulasi aktivitas gen.
^ 7. Penyakit kromosom
Sekelompok penyakit khusus yang terkait dengan perubahan struktural pada materi genetik terdiri dari penyakit kromosom, yang secara kondisional diklasifikasikan sebagai keturunan. Faktanya adalah bahwa dalam sebagian besar kasus, penyakit kromosom tidak ditularkan ke keturunannya, karena pembawanya paling sering tidak subur.
Penyakit kromosom disebabkan oleh mutasi genom atau kromosom yang terjadi pada gamet salah satu orang tua, atau pada zigot yang dibentuk oleh gamet dengan set kromosom normal. Dalam kasus pertama, semua sel anak yang belum lahir akan mengandung set kromosom abnormal (bentuk lengkap penyakit kromosom), yang kedua, organisme mosaik berkembang, hanya sebagian sel yang memiliki set kromosom abnormal. (bentuk mosaik penyakit). Tingkat keparahan tanda-tanda patologis dalam bentuk mosaik penyakit lebih lemah daripada dalam bentuk lengkap.
Dasar fenotipik penyakit kromosom dibentuk oleh pelanggaran embriogenesis awal, akibatnya penyakit ini selalu ditandai dengan banyak malformasi.
Frekuensi kelainan kromosom cukup tinggi: dari setiap 1000 bayi yang lahir hidup, 3-4 memiliki penyakit kromosom, pada anak yang lahir mati mencapai 6%; sekitar 40% aborsi spontan disebabkan oleh ketidakseimbangan kromosom (N.P. Bochkov, 1984). Jumlah varian penyakit kromosom tidak sebesar yang diperkirakan secara teoritis. Ketidakseimbangan yang mempengaruhi semua pasangan kromosom menyebabkan gangguan signifikan dalam tubuh sehingga mereka, sebagai suatu peraturan, ternyata tidak sesuai dengan kehidupan yang sudah ada pada tahap awal atau akhir embriogenesis. Jadi, monoploidi tidak ditemukan baik pada bayi baru lahir maupun pada aborsi. Kasus triploidi dan tetraploidi yang jarang terjadi pada abortus dan kelahiran hidup dijelaskan, yang, bagaimanapun, meninggal pada hari-hari pertama kehidupan. Perubahan jumlah atau struktur kromosom individu lebih sering terjadi. Kurangnya materi genetik menyebabkan cacat yang lebih signifikan daripada kelebihan. Monosomi lengkap, misalnya, pada autosom praktis tidak ditemukan. Rupanya, ketidakseimbangan seperti itu menyebabkan hasil yang mematikan sudah dalam gametogenesis atau pada tahap zigot dan blastula awal.
Dasar untuk perkembangan penyakit kromosom yang terkait dengan perubahan jumlah kromosom terbentuk dalam gametogenesis, selama pembelahan meiosis pertama atau kedua atau selama penghancuran telur yang dibuahi, paling sering sebagai akibat dari nondisjungsi kromosom. Selain itu, salah satu gamet bukannya satu set kromosom mengandung sangat jarang - satu set diploid dari semua kromosom, atau 2 kromosom dari salah satu pasangan kromosom, gamet kedua tidak mengandung kromosom seperti itu. Ketika sel telur abnormal dibuahi oleh sperma dengan set kromosom normal atau sel telur normal oleh sperma abnormal, lebih jarang ketika dua gamet yang mengandung jumlah kromosom yang berubah digabungkan, prasyarat untuk pengembangan penyakit kromosom dibuat.
Kemungkinan gangguan seperti itu, dan, akibatnya, kelahiran anak-anak dengan penyakit kromosom, meningkat seiring bertambahnya usia orang tua, terutama ibu. Jadi, frekuensi nondisjungsi dari pasangan kromosom ke-21 pada pembelahan meiosis pertama adalah 80% dari semua kasusnya, dimana 66,2% pada ibu dan 13,8% pada ayah; risiko total memiliki anak dengan trisomi pada kromosom 13, 18, 21 untuk wanita berusia 45 tahun ke atas adalah 60 kali lebih tinggi daripada risiko untuk wanita berusia 19-24 tahun (N.P. Bochkov et al. 1984).
Down syndrome adalah kelainan kromosom yang paling umum. Kariotipe pasien pada 94% terdiri dari 47 kromosom karena trisomi pada kromosom 21. Pada sekitar 4% kasus, ada translokasi kromosom ke-21 ekstra ke ke-14 atau ke-22, jumlah total kromosom adalah 46. Penyakit ini ditandai dengan keterlambatan tajam dan gangguan perkembangan fisik dan mental anak. Anak-anak seperti itu terlalu kecil, mereka mulai berjalan dan berbicara terlambat. Penampilan anak itu mencolok (bentuk khas kepala dengan tengkuk yang miring, jembatan hidung yang lebar dan cekung, sayatan mata Mongoloid, mulut terbuka, pertumbuhan gigi yang tidak normal, makroglosia, hipotensi otot dengan kelonggaran sendi, brachydactyly, terutama jari kelingking, lipatan melintang di telapak tangan, dll ..) dan keterbelakangan mental yang parah, kadang-kadang untuk menyelesaikan kebodohan. Pelanggaran dicatat di semua sistem dan organ. Malformasi sistem saraf (pada 67%), kardiovaskular (64,7%) sangat sering terjadi. Sebagai aturan, reaksi imunitas humoral dan seluler diubah, sistem perbaikan DNA yang rusak menderita. Terkait dengan ini adalah peningkatan kerentanan terhadap infeksi, persentase yang lebih tinggi dari perkembangan neoplasma ganas, terutama leukemia. Dalam kebanyakan kasus, pasien tidak subur. Namun, ada kasus kelahiran anak oleh wanita yang sakit, beberapa di antaranya menderita penyakit yang sama.
Patologi kedua yang paling umum (1:5000-7000 kelahiran) karena perubahan jumlah autosom adalah sindrom Patau (trisomi 13). Sindrom ini ditandai dengan malformasi otak dan wajah yang parah (cacat pada struktur tulang tengkorak serebral dan wajah, otak, mata; mikrosefali, celah bibir dan langit-langit), polidaktili (lebih sering - heksodaktili), cacat pada septa jantung, rotasi usus yang tidak tertekuk, penyakit ginjal polikistik, malformasi perkembangan organ lain. 90% anak yang lahir dengan patologi ini meninggal dalam tahun pertama kehidupan.
Tempat ketiga (1:7000 kelahiran) di antara polisemi autosom ditempati oleh trisomi 18 (sindrom Edwards). Manifestasi klinis utama dari penyakit ini: banyak cacat pada sistem kerangka (patologi struktur bagian wajah tengkorak: micrognathia, epicanthus, ptosis, hipertelorisme), kardiovaskular (cacat septum interventrikular, cacat katup arteri pulmonalis, aorta), hipoplasia kuku, ginjal tapal kuda, kriptorkismus pada anak laki-laki. 90% pasien meninggal pada tahun pertama kehidupan.
Penyakit kromosom yang berhubungan dengan non-disjungsi kromosom seks jauh lebih umum. Varian yang diketahui dari polisomi gonosom ditunjukkan pada tabel.
Jenis polisomi gonosom yang ditemukan pada bayi baru lahir
(menurut N.P. Bochkov, A.F. Zakharov, V.I. Ivanov, 1984)
| ^ Polisomi X tanpa adanya kromosom y | Polisomi X dengan adanya satu kromosom y | y-polisomi dengan adanya satu kromosom X | Polisomi pada kedua kromosom |
| 47XXX (1,3: 1000) | 47 XXY (1,5: 1000) | 47 HUU (1: 1000) | 48 XXYU |
| 48 XXXX (30 kasus yang diketahui) | 48 XXX (jarang) | 48 HUUU (jarang) | 49 XXXXY (1:25000) |
| 49 XXXXX (jumlah kasus Tidak ditentukan) | 49 XXXXX (sekitar 100 kasus yang diketahui) | 49 HUUUU (jumlah kasus tidak ditentukan) |
Sebagai berikut dari tabel, jumlah polisimetri yang sangat banyak pada kromosom seks jatuh pada trisomi XXX, XXV, XVV.
Dengan trisomi X-kromosom (“wanita super”), tanda-tanda klinis penyakit ini sering tidak ada atau minimal. Penyakit ini didiagnosis dengan deteksi dua badan Barr, bukan satu dan oleh kariotipe 47,XXX. Dalam kasus lain, pasien mengalami hipoplasia ovarium, rahim, infertilitas, berbagai tingkat kecacatan mental. Peningkatan jumlah kromosom X dalam kariotipe meningkatkan manifestasi keterbelakangan mental. Wanita seperti itu lebih mungkin menderita skizofrenia daripada populasi umum.
Varian polisomi yang melibatkan kromosom Y lebih banyak dan beragam. Yang paling umum dari mereka - sindrom Klinefelter - disebabkan oleh peningkatan jumlah total kromosom hingga 47 karena kromosom X. Pria yang sakit (kehadiran kromosom Y mendominasi dengan sejumlah kromosom X) dibedakan oleh pertumbuhan tinggi, tipe struktur kerangka wanita, inersia dan keterbelakangan mental. Ketidakseimbangan genetik biasanya mulai memanifestasikan dirinya selama masa pubertas, keterbelakangan karakteristik seksual pria. Testis mengecil, ada aspermia atau oligospermia, sering ginekomastia. Tanda diagnostik yang andal dari sindrom ini adalah deteksi kromatin seks dalam sel-sel tubuh pria. Sindrom supercline-felter (ХХХУ, dua badan Barr) ditandai dengan tingkat keparahan yang lebih besar dari tanda-tanda ini, kegagalan mental mencapai tingkat kebodohan.
Pemilik kariotipe 47, HUU - "manusia super" dibedakan oleh perilaku impulsif dengan elemen agresivitas yang jelas. Sejumlah besar individu seperti itu ditemukan di antara para tahanan.
Monosomi gonosom jauh lebih jarang daripada polisomi, dan terbatas hanya pada monosomi X (sindrom Shereshevsky-Turner). Kariotipe terdiri dari 45 kromosom, tidak ada kromatin seks. Pasien (wanita) ditandai dengan perawakan pendek, leher pendek, lipatan kulit lateral serviks. Ditandai dengan edema limfatik pada kaki, perkembangan karakteristik seksual yang buruk, tidak adanya gonad, hipoplasia rahim dan saluran tuba, amenore primer. Wanita seperti itu tidak subur. Kemampuan mental, sebagai suatu peraturan, tidak menderita.
Tidak ada kasus monosomi Y yang ditemukan. Rupanya, tidak adanya kromosom X tidak sesuai dengan kehidupan, dan individu dari tipe "OU" mati pada tahap awal embriogenesis.
Penyakit kromosom yang disebabkan oleh perubahan struktural pada kromosom kurang umum dan, sebagai suatu peraturan, menyebabkan konsekuensi yang lebih parah: aborsi spontan, prematuritas, lahir mati, dan kematian bayi dini.
8. Phenocopy
Fenokopi disebut bentuk patologi yang terbentuk selama periode embriogenesis di bawah pengaruh faktor lingkungan, tidak terkait dengan perubahan alat genetik, tetapi dalam manifestasi utamanya mirip dengan bentuk patologi herediter.
Penyebab fenokopi dapat berupa:
Kelaparan oksigen pada janin, paparan yang terlalu lama yang penuh dengan kerusakan pada sistem saraf pusat;
Penyakit menular pada ibu hamil, terutama pada masa awal kehamilan. Infeksi seperti tokeoplasmosis, rubella, sifilis, dll., sangat berbahaya, menyebabkan kelainan bentuk parah dalam persentase kasus yang signifikan (hingga 60-70%) (mikrosefali, hidrosefalus, kelainan mata, bisu tuli, langit-langit mulut sumbing, dll. );
Gangguan endokrin pada tubuh ibu hamil hingga 2-2,5 kali atau lebih meningkatkan kemungkinan berbagai macam kelainan pada janin;
Trauma mental dan ketegangan emosional seorang wanita selama kehamilan;
Obat dengan efek sitotoksik atau antimetabolik. Pada suatu waktu, seluruh dunia dikejutkan oleh konsekuensi parah dari penggunaan oleh wanita hamil dari pil tidur yang diiklankan secara luas - thalidamide (puluhan ribu anak-anak dengan bentuk cacat dan malformasi yang parah;
Kurangnya elemen jejak (besi, kobalt, tembaga), vitamin (C, E, B 1, PP, dll.) dalam makanan wanita;
Alkoholisme orang tua (sebagai perbandingan: gangguan intelektual, malformasi pada anak-anak dari orang tua yang tidak minum adalah sekitar 2%, pada peminum sedang - hingga 9%, pada peminum berat - sekitar 74%);
Penggunaan alat kontrasepsi yang buta huruf, serta penggunaan berbagai macam alat untuk aborsi.
^ 9. Prinsip pencegahan patologi herediter dan fenokopi
Prinsip-prinsip pencegahan bentuk patologi dan fenokopi herediter secara singkat direduksi menjadi ketentuan utama berikut:
1. Melindungi lingkungan dari pencemaran oleh mutagen dan menciptakan kondisi yang membatasi (lebih baik - mencegah) masuknya mutagen ke dalam tubuh manusia.
2. Pencegahan efek negatif mutagen pada tubuh.
3. Konseling genetik yang kompeten dan mapan dari orang-orang yang akan menikah atau sedang mempersiapkan untuk melahirkan anak dengan penentuan kemungkinan risiko memiliki anak yang sakit. Ini sangat penting dalam kasus di mana setidaknya salah satu orang tua atau kerabat mereka menderita (menderita) penyakit keturunan atau memiliki kelainan bentuk dan anomali perkembangan lainnya.
4. Menghindari pernikahan yang terkait erat dan menjelaskan kepada penduduk tentang bahayanya pernikahan antara kerabat dekat.
5. Gaya hidup sehat.
7. Melindungi kesehatan ibu hamil.
8. Menghindari aborsi kriminal dan penggunaan sarana untuk mengakhiri kehamilan.
Mari kita membahas dua yang pertama dari ketentuan ini secara lebih rinci.
Hari ini, 3 cara diusulkan untuk memerangi pencemaran lingkungan, agen mutagenik, dan membatasi tingkat efek berbahayanya pada tubuh:
A) teknologi - transfer produksi industri ke siklus tertutup (produksi tanpa limbah) - cara mutagen yang paling radikal, tetapi sangat mahal, praktis tidak dapat dicapai (dalam kondisi transportasi intensif) dan kurangnya asuransi terhadap kemungkinan kecelakaan, yang konsekuensinya terkadang ternyata menjadi bencana besar (misalnya, kecelakaan Chernobyl);
B) komponen - melibatkan identifikasi mutagen lingkungan dan penghilangannya - juga merupakan jalur implementasi yang sangat menggoda, sangat mahal dan terbatas, jika hanya karena umat manusia saat ini tidak dapat menolak penggunaan banyak mutagen (dari penggunaan X- sinar, radioisotop, sitostatika, obat-obatan lain dan prosedur diagnostik dengan efek samping mutagenik - dalam pengobatan, dari penggunaan pestisida di pertanian, beberapa senyawa kimia dalam metalurgi, produksi kimia dan kokas, dll .;
C) kompensasi - dirancang untuk mengurangi kemungkinan frekuensi mutasi dengan meningkatkan ketahanan perangkat genetik terhadap efek mutagenik dan menghilangkan mutasi yang telah terjadi - cara yang paling menjanjikan, paling sering digunakan untuk memerangi konsekuensi pencemaran lingkungan.
Proses penekanan mutasi spontan dan terinduksi disebut antimutagenesis, dan zat dengan sifat seperti itu disebut antimutagen. Antimutagen termasuk senyawa yang 1) menetralkan mutagen sebelum bereaksi dengan molekul DNA, 2) menghilangkan kerusakan pada molekul DNA yang disebabkan oleh mutagen atau meningkatkan ketahanannya terhadapnya, 3) mencegah transformasi mutagen tidak langsung menjadi mutagen sejati di dalam tubuh. . Saat ini, sekitar 200 senyawa alami dan sintetis diketahui memiliki semua atau sebagian dari sifat-sifat yang terdaftar. Ini adalah beberapa asam amino (arginin, histidin, metionin, dll.), Enzim (peroksidase, NADP oksidase, katalase, glutamin peroksidase, dll.), Sejumlah obat (sulfonamid, interferon, antioksidan, dll.). Vitamin E, C, A, K memiliki aktivitas antimutagenik yang tinggi. Dua yang pertama adalah antimutagen universal yang memblokir berbagai tautan mutagenisitas: mereka meningkatkan aktivitas enzim yang menetralkan mutagen, menekan proses pengubahan mutagen tidak langsung menjadi mutagen sejati, melindungi DNA dari efek merusak mutagen, menghambat aktivitas radikal bebas, mengaktifkan proses perbaikan DNA, mis. meningkatkan ketahanannya terhadap pengaruh genotoksik (Alekperov U.K., 1989). Sifat antimutagenik yang diucapkan melekat pada banyak sayuran dan buah-buahan. Mereka sangat kuat dalam kubis, apel, mint, paprika hijau, nanas, terong, anggur. Efek toksik mutagen berkurang berkali-kali (dari 4 menjadi 11 kali) dalam percobaan. Itulah sebabnya diet seimbang yang kaya akan buah-buahan dan sayuran dapat menjadi salah satu cara efektif pencegahan individu dari efek genotoksik faktor lingkungan.
^ 10. Prinsip pengobatan penyakit keturunan dan cacat perkembangan
Untuk pengobatan penyakit keturunan, serta dalam pengobatan penyakit yang bersifat non-herediter (menular, pencernaan, metabolisme, dan lain-lain), pengobatan simtomatik, patogenetik, etiologi digunakan menggunakan semua jenis efek terapeutik: dari penggunaan obat-obatan, terapi diet, fisio-, balneo-klimatoterapi hingga intervensi bedah.
Pengobatan simtomatik paling sering digunakan (berbeda dengan bentuk patologi non-herediter, di mana metode ini biasanya hanya digunakan sebagai adjuvant). Untuk banyak penyakit keturunan, pengobatan simtomatik adalah satu-satunya. Terapi obat sangat sering digunakan: analgesik untuk bentuk migrain herediter; pilocarpine untuk glaukoma; khusus, menghilangkan gatal dan nyeri, salep untuk banyak penyakit kulit; agen mukolitik (lendir yang menipis) dalam kombinasi dengan antibiotik pada cystic fibrosis, manifestasi utama dan paling menyakitkan dari salah satu bentuknya adalah pembentukan lendir yang sangat kental dan kental di saluran kelenjar eksokrin bronkus.
Pengobatan patogenetik, yang dirancang untuk memutus rantai patologis patogenesis penyakit, adalah yang paling masuk akal dan efektif untuk penyakit keturunan, serta untuk bentuk penyakit non-herediter. Pilihan pengobatan patogenetik untuk bentuk patologi herediter dapat berupa sebagai berikut:
1. Koreksi pertukaran tercapai
Pengecualian atau pembatasan zat-zat yang, sebagai akibat dari aksi gen mutan dan gangguan metabolisme terkait, menjadi racun bagi tubuh (fenilalanin pada fenilketonuria, galaktosa pada galaktosemia, dll.);
Kompensasi untuk produk yang produksinya terganggu akibat mutasi gen (pemberian insulin pada diabetes mellitus, globulin antihemofilik A atau B dalam bentuk hemofilia yang sesuai, hormon tiroid dalam kasus hipotiroidisme, dll.);
Pengecualian dari produk metabolisme yang secara intensif terakumulasi dalam tubuh (resep persiapan BAL, unitod, D-penicillamine, yang mempromosikan ekskresi tembaga; dengan distrofi hepato-serebral; obat-obatan yang memastikan ekskresi garam asam urat dengan asam urat; di beberapa kasus, mereka menggunakan metode penyerapan detoksifikasi);
Penghambatan metabolik (allopurinod, misalnya, digunakan pada asam urat untuk menghambat sintesis xantin oksidase dan dengan demikian mengurangi konsentrasi asam urat).
2. Penambahan zat tertentu pada makanan pasien yang mengkompensasi pelanggaran sintesisnya.
3. Pengecualian obat-obatan, yang penggunaannya memicu eksaserbasi penyakit keturunan (misalnya, obat antimalaria untuk defisiensi glukosa-6-fosfat dehidrogenase).
Tempat penting dalam pengobatan bentuk patologi herediter ditempati oleh perawatan bedah, yang dalam beberapa kasus dapat dianggap sebagai gejala (operasi korektif untuk bibir sumbing), di lain - sebagai patogen (pengangkatan tumor pada retinoblastoma, polip usus besar, penghapusan cacat pada septa jantung, transplantasi ginjal) dengan polikistiknya, dll.).
Pengobatan etiologi penyakit keturunan melibatkan "manuver" serius dengan materi genetik (transplantasi gen, mematikan gen mutan, menginduksi mutasi terbalik yang mengubah gen patologis menjadi alel normal, dll.). Sejauh ini, rekayasa genetika sedang dilakukan dalam studi eksperimental. Sebelum penerapannya dalam pengaturan klinis, banyak masalah yang lebih kompleks, termasuk yang bersifat etis, perlu diselesaikan.
Dalam pengobatan penyakit keturunan, metode khusus juga digunakan.
1 pada penyakit resesif, tentu saja, hanya individu yang homozigot untuk gen yang dianalisis yang diperhitungkan.
KEMENTERIAN KESEHATAN REPUBLIK BELARUS
UNIVERSITAS MEDIS NEGARA BELARUSIA
DEPARTEMEN FISIOLOGI PATOLOGIS
S.A. Zhadan, T.N. Afanas'eva, F.I. Vismont
PERAN Hereditas DALAM PATOLOGI
Alat bantu mengajar
Minsk BSMU 2012
KARAKTERISTIK UMUM PATOLOGI Herediter
Genetika medis dan tugasnya
Keturunan- ini adalah milik makhluk hidup dan sel-sel tubuh untuk mentransmisikan karakteristik mereka (fitur anatomi dan fisiologis) kepada keturunan mereka. Ini memastikan stabilitas relatif spesies. Pembawa materi informasi herediter adalah gen - bagian dari molekul DNA.
Variabilitas adalah sifat organisme dan sel-selnya, yang dimanifestasikan dalam munculnya tanda-tanda baru.
PADA Saat ini, sekitar 2000 jenis patologi herediter diketahui.
dan sindrom yang ditentukan secara genetik. Jumlah mereka terus bertambah, lusinan bentuk baru penyakit keturunan dijelaskan setiap tahun.. Alasan utama yang berkontribusi terhadap peningkatan pertumbuhan patologi herediter adalah:
– kemajuan signifikan dalam kedokteran dalam pengobatan dan pencegahan banyak penyakit menular;
– meningkatkan pencemaran lingkungan dengan agen mutagenik;
- peningkatan harapan hidup rata-rata seseorang.
Seiring dengan ini, peningkatan metode diagnostik dan kemajuan dalam biologi molekuler memungkinkan untuk mengungkapkan sifat genetik dari sejumlah penyakit serius yang sebelumnya tidak terkait dengan kelainan genom (misalnya, penyakit kromosom).
Genetika adalah ilmu tentang hereditas dan variasi dalam suatu organisme. Bagian genetika yang mempelajari hereditas dan variabilitas seseorang dari sudut pandang patologi disebut genetika medis.
Tugas utama genetika medis adalah:
1. Studi bentuk patologi herediter, etiologinya, patogenesis, peningkatan diagnostik, pengembangan metode pencegahan dan pengobatan.
2. Studi tentang penyebab dan mekanisme kecenderungan turun-temurun dan resistensi terhadap berbagai penyakit (termasuk sifat menular).
3. Studi tentang peran dan signifikansi aparatus genetik dalam perkembangan reaksi adaptasi, fenomena kompensasi dan dekompensasi.
4. Sebuah studi komprehensif rinci tentang proses mutagenesis dan antimutagenesis, perannya dalam perkembangan penyakit.
5. Studi tentang sejumlah masalah biologis umum: mekanisme genetik molekuler karsinogenesis, peran alat genetik dalam fenomena ketidakcocokan jaringan, reaksi autoimun tubuh, dll.
Konsep patologi herediter dan bawaan. Phenocopy
Konsep "penyakit keturunan" dan "penyakit bawaan" jauh dari ambigu.
Bawaan mengacu pada penyakit apa pun yang terjadi segera setelah kelahiran anak. Mereka bisa turun-temurun atau tidak turun-temurun.
Ke nomor penyakit keturunan hanya mencakup mereka yang didasarkan pada perubahan struktural dalam materi genetik. Beberapa dari mereka sudah termanifestasi secara klinis pada hari-hari pertama setelah kelahiran, yang lain - di masa muda, dewasa, dan kadang-kadang di usia tua.
Penyakit non-keturunan disebabkan oleh tindakan faktor lingkungan yang tidak menguntungkan pada janin yang sedang berkembang selama kehamilan dan tidak mempengaruhi peralatan genetiknya.
Phenocopy, alasan perkembangannya
Dalam genetika medis, konsep lain dibedakan - fenokopi. Fenokopi adalah sindrom klinis yang terjadi di bawah pengaruh faktor lingkungan selama periode perkembangan embrio, mirip dalam manifestasinya dengan penyakit keturunan, tetapi memiliki sifat kejadian non-genetik. Misalnya, anomali seperti " langit-langit mulut sumbing", " bibir sumbing", dapat bersifat herediter (sindrom Patau) dan non-herediter, akibat pelanggaran perkembangan embrionik. Hipotiroidisme diturunkan sebagai sifat resesif autosomal, tetapi juga dapat terjadi sebagai fenokopi pada orang yang tinggal di daerah di mana air minum miskin yodium. Ketulian dini dapat diturunkan sebagai sifat resesif atau dominan, dan dapat terjadi sebagai fenokopi pada anak-anak yang lahir dari wanita yang menderita rubella selama kehamilan.
Dengan demikian, fenokopi adalah penyakit yang secara lahiriah mirip dengan penyakit keturunan, tetapi tidak terkait dengan perubahan genotipe.
Penyebab fenokopi dapat berupa:
– kelaparan oksigen janin (hipoksia intrauterin), menyebabkan perkembangan cacat serius pada struktur otak dan tengkorak, mikrosefali;
– gangguan endokrin dalam tubuh wanita hamil (kemungkinan memiliki anak yang sakit pada wanita seperti itu sekitar 2,5 kali lebih tinggi);
– penyakit menular pada wanita hamil (toksoplasmosis, rubella, sifilis, dll.), terutama pada periode awal kehamilan, menyebabkan persentase kasus yang signifikan (hingga 60-70%) kelainan bentuk parah (mikrosefali, bisu-tuli, langit-langit mulut sumbing, dll.);
– trauma mental yang parah dan ketegangan emosional yang berkepanjangan dari seorang wanita selama kehamilan;
– obat yang memiliki efek sitotoksik atau antimetabolik;
– alkoholisme kronis orang tua (malformasi pada anak-anak dari orang tua yang tidak minum adalah sekitar 2%, pada peminum sedang - hingga 9%, pada peminum berat - 74%), dll.
Klasifikasi penyakit dengan mempertimbangkan hubungan faktor keturunan dan lingkungan dalam perkembangannya. konsep
tentang penetrasi dan ekspresif
PADA perkembangan penyakit, serta dalam kehidupan organisme yang sehat, dua faktor utama ikut ambil bagian: dampak lingkungan eksternal
(faktor luar ) dan keturunan ( faktor dalam).
Dengan mempertimbangkan proporsi faktor internal dan eksternal dalam perkembangan penyakit, kelompok penyakit berikut dibedakan (N. P. Bochkov, 2002):
1. Sebenarnya penyakit keturunan. Penyebab penyakit ini adalah anomali pada alat genetik sel, mis. mutasi (genetik, kromosom, dan genomik). Lingkungan hanya menentukan penetrasi (frekuensi manifestasi gen abnormal dalam populasi individu dengan gen ini)
dan ekspresi(tingkat ekspresi aksi gen pada individu tertentu). Kelompok ini mencakup penyakit monogenik seperti alkaptonuria, fenilketonuria, distrofi hepatoserebral, hemofilia, dll., serta semua penyakit kromosom.
2. Penyakit ekogenetik. Kelompok penyakit keturunan ini disebabkan oleh mutasi, yang efeknya dimanifestasikan hanya ketika tubuh terpapar pada faktor lingkungan tertentu yang spesifik untuk gen mutan ini. Untuk penyakit ini, baik genetik maupun lingkungan
komponen diwakili oleh satu faktor: gen individu adalah faktor lingkungan yang spesifik untuk gen ini. Penyakit tersebut termasuk, misalnya, anemia sel sabit (hemoglobinopati yang diturunkan secara semi-dominan). Pada pembawa HbS heterozigot, krisis hemolitik yang menyebabkan anemia hanya terjadi pada kondisi hipoksia atau asidosis. Pada fermentopati herediter yang berhubungan dengan defisiensi glukosa-6-fosfat dehidrogenase, penggunaan obat pengoksidasi, penggunaan kacang fava, dan terkadang infeksi virus dapat memainkan peran yang sama.
3. Penyakit dengan predisposisi herediter. Mereka adalah hasil interaksi faktor genetik dan lingkungan, yang keduanya sangat banyak. Terkadang penyakit ini disebut multifaktorial, atau multifaktorial. Ini termasuk sebagian besar penyakit dewasa dan usia tua: hipertensi, aterosklerosis, penyakit jantung koroner, tukak lambung dan 12 duodenum usus, neoplasma ganas, dll.
Tidak ada perbedaan yang jelas antara kelompok penyakit kedua dan ketiga. Mereka sering digabungkan menjadi satu kelompok penyakit dengan kecenderungan turun-temurun, membedakan antara kecenderungan monogenik dan poligenik.
4. Penyakit yang disebabkan oleh faktor lingkungan, dari tindakan yang tubuh tidak memiliki sarana perlindungan (ekstrim). Ini adalah berbagai cedera.
(mekanik, listrik), penyakit yang timbul di bawah pengaruh radiasi pengion, luka bakar, radang dingin, terutama infeksi berbahaya, dll. Dalam kasus ini, faktor genetik hanya menentukan tingkat keparahan penyakit, hasilnya, dan dalam beberapa kasus kemungkinan kejadian.
Klasifikasi bentuk patologi herediter
PADA Karena sifat kompleks patologi herediter, ada dua prinsip utama untuk klasifikasinya: klinis dan genetik.
Prinsip klasifikasi klinis menyiratkan pembagian bentuk patologi herediter tergantung pada organ atau sistem yang paling terlibat dalam proses patologis. Sesuai dengan kriteria ini, penyakit keturunan pada sistem saraf, penyakitmuskuloskeletalperalatan, kulit, darah, dll.
Dasarnya klasifikasi genetik penyakit keturunan didasarkan pada prinsip etiologi, yaitu jenis mutasi dan sifat interaksinya dengan lingkungan. Sesuai dengan kriteria ini, semua patologi herediter dapat dibagi menjadi beberapa kelompok:
1) penyakit gen, disebabkan oleh mutasi gen;
2) penyakit kromosom, akibat mutasi kromosom atau genomik;
3) penyakit dengan predisposisi herediter (multifaktorial))
- berkembang pada individu dengan kombinasi yang tepat dari "predisposisi" faktor herediter dan "manifestasi" faktor eksternal;
4) penyakit genetik sel somatik;
5) penyakit ketidakcocokan genetik antara ibu dan janin.
Masing-masing kelompok ini, pada gilirannya, dibagi lagi menurut karakteristik genetik dan cara pewarisan yang lebih rinci.
Etiologi bentuk patologi herediter. Mutasi, jenisnya. Konsep mutagen
Gen individu, kromosom dan genom secara keseluruhan terus mengalami berbagai perubahan. Terlepas dari kenyataan bahwa ada mekanisme untuk perbaikan (restorasi) DNA, beberapa kerusakan dan kesalahan tetap ada. Perubahan urutan dan jumlah nukleotida dalam DNA disebut mutasi.
Mutasi adalah perubahan tiba-tiba yang persisten pada peralatan herediter sel, tidak terkait dengan rekombinasi materi genetik yang biasa.
Semua mutasi diklasifikasikan menurut beberapa kriteria. satu. Karena terjadinya membedakan antara spontan dan induksi
Mutasi spontan - Ini adalah mutasi yang muncul secara spontan di bawah pengaruh mutagen alami yang berasal dari eksogen atau endogen. Penyebab mutasi tersebut dapat berupa radiasi kosmik, isotop radioaktif, mutagen kimia endogen (peroksida dan radikal bebas - automutagen) yang terbentuk dalam tubuh selama metabolisme. Usia memegang peranan penting dalam terjadinya mutasi spontan. Pada pria, seiring bertambahnya usia, mutasi gen menumpuk di sel germinal. Pada wanita, ketergantungan mutasi gen pada usia tidak dicatat, tetapi hubungan yang jelas ditemukan antara usia ibu dan frekuensi penyakit kromosom pada keturunannya.
mutasi yang diinduksi - ini adalah mutasi yang disebabkan oleh tindakan terarah pada tubuh faktor-faktor dari berbagai asal - mutagen fisik, kimia atau biologis. Prevalensi beberapa mutagen di lingkungan manusia disajikan dalam Lampiran. satu.
Ke mutagen fisik termasuk radiasi pengion (-, - dan -ray, sinar-x, neutron) dan radiasi UV. Keunikan radiasi pengion adalah dapat menyebabkan mutasi
di dosis rendah yang tidak menyebabkan kerusakan radiasi.
Ke mutagen kimia termasuk alkohol, asam, logam berat, garam dan senyawa lainnya. Mutagen kimia ditemukan di udara (arsenik, fluor, hidrogen sulfida, timbal, dll.), Tanah (pestisida dan bahan kimia lainnya).
kimia), makanan, air. Telah ditetapkan bahwa banyak obat memiliki aktivitas mutagenik yang nyata (Lampiran 2). Mutagen yang sangat kuat adalah kondensat asap rokok, yang mengandung benzpyrene. Kondensat asap dan kerak permukaan yang terbentuk saat ikan dan daging sapi digoreng mengandung triptofan pirolisat, yang merupakan mutagen kimia. Sebuah fitur dari mutagen kimia adalah bahwa tindakan mereka tergantung pada dosis dan tahap siklus sel. Semakin tinggi dosis mutagen, semakin kuat efek mutageniknya.
Ke mutagen biologis termasuk toksin bakteri, campak, rubella, influenza, herpes, antigen beberapa mikroorganisme.
Konsekuensi medis utama dari mutagenesis dalam berbagai jenis sel ditunjukkan pada Gambar. satu.
2. Menurut jenis sel di mana mutasi terjadi, mutasi gametik, somatik dan mosaik dibedakan.
Mutasi gametik terjadi pada sel germinal. Mereka diwarisi oleh keturunan dan, sebagai suatu peraturan, ditemukan di semua sel tubuh. Konsekuensinya mempengaruhi nasib keturunan dan menyebabkan penyakit keturunan.
Beras. satu . Implikasi Medis Mutagenesis pada Berbagai Jenis Sel
Mutasi somatik terjadi pada sel somatik, bersifat acak, dapat terjadi pada setiap tahap perkembangan, mulai dari zigot. Mereka tidak diwariskan.
Mutasi mosaik adalah mutasi yang terjadi pada sel-sel embrio atau janin. Akibatnya, garis sel dengan genotipe berbeda muncul. Beberapa sel tubuh memiliki kariotipe normal, sementara yang lain memiliki kariotipe abnormal. Semakin dini ontogenesis terjadi mutasi somatik, semakin banyak sel yang mengandung mutasi ini dan semakin jelas manifestasinya.
3. Berdasarkan nilai, mutasi patogen, netral dan menguntungkan dibedakan.
Mutasi patogen menyebabkan kematian embrio (atau janin) atau perkembangan penyakit keturunan dan kongenital. Mereka dibagi menjadi mematikan, semi-mematikan, tidak mematikan. Kematian dapat memanifestasikan dirinya pada tingkat gamet, zigot, embrio, janin, serta setelah lahir.
Mutasi Netral biasanya tidak mempengaruhi aktivitas vital organisme (misalnya, mutasi yang menyebabkan munculnya bintik-bintik pada kulit, perubahan warna rambut, iris).
Mutasi yang Menguntungkan meningkatkan kelangsungan hidup suatu organisme atau spesies (misalnya, warna gelap kulit pada penghuni benua Afrika).
4 . Tergantung pada jumlah bahan yang rusak mutasi dibagi menjadi genetik (perubahan gen individu), kromosom (penyimpangan kromosom struktural), genomik (penyimpangan kromosom numerik).
Antimutagenesis. Mekanisme kerja antimutagen
Antimutagenesis adalah proses menekan mutasi spontan dan terinduksi. Zat dengan sifat seperti itu disebut antimutagen. Beberapa di antaranya diberikan dalam lampiran. 3.
Ada berbagai prinsip untuk mengklasifikasikan antimutagen:
1) menurut asal: eksogen dan endogen, intraseluler dan ekstraseluler;
2) mekanisme aksi;
3) struktur kimia dan sifat antikarsinogenik.
Antimutagen eksogen meliputi:
– asam amino esensial (metionin, histidin, arginin, asam glutamat, dll.);
– vitamin dan provitamin (terutama A, E, C, K);
– asam lemak tak jenuh ganda;
– elemen jejak (Se), kobalt klorida;
– serat makanan;
2) menembus ke dalam tubuh melalui jalur pernapasan (phytoncides);
3) memasuki tubuh manusia secara oral dalam proses farmakoterapi atau penggunaan profilaksis:
– obat-obatan (streptomisin, kloramfenikol, dll., digunakan dalam
– obat-obatan yang disintesis secara khusus (bemitil);
– aditif aktif secara biologis(indole-3-carbinol, dll.);
– antimutagen sintetis (ionol, dibunol, dll.).
Antimutagen endogen meliputi:
1) sistem perbaikan DNA yang rusak;
2) sistem antioksidan;
3) sistem enzim;
4) metabolit seluler;
5) hormon tiroid, melatonin;
6) zat embrio (Co);
7) Senyawa yang mengandung S (glutathione).
Mekanisme kerja antimutagen
Mekanisme utama aksi antimutagen meliputi:
1. Inaktivasi mutagen yang berasal dari luar dan perlindungan DNA dari efek merusaknya(dismutagen). Dalam kebanyakan kasus, dismutagen secara stabil mengikat mutagen dan mengeluarkannya dari tubuh (ekstrak peterseli, bit, lobak, seledri, plum, blueberry, apel).
2. Penekanan pembentukan mutagen sejati dari prekursor non-mutagen(vitamin C, E, tanin,
beberapa fenol).
3. Menekan aktivitas radikal bebas yang dapat merusak DNA(antioksidan: superoksida dismutase, glutation peroksidase, katalase, vitamin C, A,-tokoferol, -karoten, E, melatonin, dll).
4. Peningkatan aktivitas sistem enzim yang menetralkan mutagen, karsinogen dan senyawa genotoksik lainnya. Mekanisme universal inaktivasi xenobiotik disediakan oleh enzim hati mikrosomal, yang memetabolisme hingga 75% dari semua obat.
5. Antimutagen yang mengurangi kesalahan perbaikan dan replikasi DNA,
aktivasi dan koreksi perbaikan (reparatif) . Untuk reparasi
Antimutagen yang ditemukan dalam makanan tertentu (misalnya, jagung, biji kapas, bunga matahari, kedelai, dan minyak nabati lainnya) meliputi:
– vanilin, sianamaldehida dan aldehida lain yang terbentuk selama oksidasi asam lemak jenuh. Zat-zat ini merangsang rekombinasi genetik, untuk sementara menghambat pembelahan sel, meningkatkan waktu perbaikan DNA;
– garam kobalt, yang meningkatkan efisiensi perbaikan DNA bebas kesalahan (ditemukan dalam jumlah yang cukup dalam bawang, kubis, tomat, selada, kentang, kismis hitam dan pir).
6. Antimutagen dengan mekanisme aksi yang tidak diketahui.Dalam beberapa tahun terakhir, polifungsi telah ditetapkan untuk beberapa antimutagen (komponen fenolik teh hijau - epigallocatechinhalate, isosianat dari sayuran silangan - sulforana dan fenol isosianat, dll.). Antimutagen bertindak sebagai pemulung radikal bebas, menghambat sintesis aktivasi metabolisme xenobiotik dan merangsang detoksifikasi mereka, memodulasi perbaikan DNA, mempengaruhi faktor transkripsi dan jalur sinyal yang terlibat dalam apoptosis dan regulasi siklus sel, dan menekan peradangan dan angiogenesis.
Dengan demikian, antimutagen utama meliputi:
1) senyawa yang menetralkan mutagen sebelum bereaksi dengan molekul
2) zat yang menghilangkan kerusakan pada molekul DNA yang disebabkan oleh mutagen atau meningkatkan ketahanannya terhadap mutagen;
3) senyawa yang mencegah transformasi mutagen tidak langsung menjadi mutagen sejati dalam tubuh.
PENYAKIT GEN
Penyakit genetik adalah sekelompok penyakit yang manifestasi klinisnya heterogen dan disebabkan oleh mutasi pada tingkat gen. Dasar untuk menggabungkan mereka menjadi satu kelompok adalah karakteristik genetik etiologis dan, dengan demikian, pola pewarisan dalam keluarga dan populasi.
Etiologi penyakit gen
Penyebab penyakit gen adalah mutasi gen yang dapat mempengaruhi struktural, transportasi dan protein embrionik, serta enzim.
Mutasi gen adalah perubahan molekuler dalam struktur DNA. Mereka disebabkan oleh perubahan struktur kimia gen, yaitu spesifik
Variabilitas- ini adalah sifat umum dari sistem kehidupan yang terkait dengan perubahan fenotipe dan genotipe yang terjadi di bawah pengaruh lingkungan eksternal atau sebagai akibat dari perubahan materi keturunan. Bedakan antara variabilitas non-herediter dan herediter.
Variabilitas non-herediter. Bukan keturunan, atau kelompok (ditentukan), atau variabilitas modifikasi- ini adalah perubahan fenotipe di bawah pengaruh kondisi lingkungan. Variabilitas modifikasi tidak mempengaruhi genotipe individu. Genotipe, sementara tetap tidak berubah, menentukan batas-batas di mana fenotipe dapat berubah. Batasan ini, yaitu Peluang untuk manifestasi fenotipik suatu sifat disebut laju reaksi dan diwariskan. Norma reaksi menetapkan batas-batas di mana fitur tertentu dapat berubah. Tanda yang berbeda memiliki laju reaksi yang berbeda - lebar atau sempit. Jadi, misalnya, tanda-tanda seperti golongan darah, warna mata tidak berubah. Bentuk mata mamalia tidak banyak berubah dan memiliki laju reaksi yang sempit. Hasil susu sapi dapat bervariasi pada kisaran yang cukup luas tergantung pada kondisi breed. Karakteristik kuantitatif lainnya mungkin juga memiliki laju reaksi yang luas - pertumbuhan, ukuran daun, jumlah butir per tongkol, dll. Semakin luas laju reaksi, semakin banyak kesempatan yang dimiliki individu untuk beradaptasi dengan kondisi lingkungan. Itulah sebabnya ada lebih banyak individu dengan ekspresi rata-rata suatu sifat daripada individu dengan ekspresi ekstremnya. Ini diilustrasikan dengan baik oleh contoh seperti jumlah kurcaci dan raksasa pada manusia. Ada beberapa dari mereka, sementara ada ribuan kali lebih banyak orang dengan tinggi di kisaran 160-180 cm.
Manifestasi fenotip suatu sifat dipengaruhi oleh interaksi kumulatif gen dan kondisi lingkungan. Perubahan modifikasi tidak diwariskan, tetapi tidak harus memiliki karakter kelompok dan tidak selalu memanifestasikan dirinya dalam semua individu suatu spesies di bawah kondisi lingkungan yang sama. Modifikasi memastikan bahwa individu disesuaikan dengan kondisi ini.
variabilitas herediter(kombinasi, mutasi, tak tentu).
Variabilitas kombinasi terjadi selama proses seksual sebagai akibat dari kombinasi gen baru yang terjadi selama pembuahan, pindah silang, konjugasi, yaitu. dalam proses yang disertai dengan rekombinasi (redistribusi dan kombinasi baru) gen. Sebagai hasil dari variabilitas kombinatif, muncul organisme yang berbeda dari orang tuanya dalam genotipe dan fenotipe. Beberapa perubahan kombinatif dapat merugikan individu. Untuk spesies, perubahan kombinatif, secara umum, berguna, karena. menyebabkan keragaman genotipik dan fenotipik. Ini berkontribusi pada kelangsungan hidup spesies dan kemajuan evolusioner mereka.
Variabilitas mutasi terkait dengan perubahan urutan nukleotida dalam molekul DNA, penghapusan dan penyisipan bagian besar dalam molekul DNA, perubahan jumlah molekul DNA (kromosom). Perubahan seperti itu disebut mutasi. Mutasi diwariskan.
Mutasi meliputi:
– genetik- menyebabkan perubahan urutan nukleotida DNA pada gen tertentu, dan oleh karena itu pada mRNA dan protein yang dikodekan oleh gen ini. Mutasi gen bersifat dominan dan resesif. Mereka dapat menyebabkan munculnya tanda-tanda yang mendukung atau menekan aktivitas vital organisme;
– generatif mutasi mempengaruhi sel germinal dan ditularkan selama reproduksi seksual;
– somatik mutasi tidak mempengaruhi sel germinal dan tidak diwariskan pada hewan, sedangkan pada tumbuhan diturunkan selama reproduksi vegetatif;
– genomik mutasi (poliploidi dan heteroploidi) dikaitkan dengan perubahan jumlah kromosom dalam kariotipe sel;
– kromosom mutasi dikaitkan dengan penataan ulang dalam struktur kromosom, perubahan posisi bagian mereka akibat patah, hilangnya bagian individu, dll.
Mutasi gen yang paling umum, akibatnya ada perubahan, kehilangan atau penyisipan nukleotida DNA dalam gen. Gen mutan mengirimkan informasi yang berbeda ke tempat sintesis protein, dan ini, pada gilirannya, mengarah pada sintesis protein lain dan munculnya sifat-sifat baru. Mutasi dapat terjadi di bawah pengaruh radiasi, radiasi ultraviolet, berbagai bahan kimia. Tidak semua mutasi efektif. Beberapa dari mereka dikoreksi selama perbaikan DNA. Secara fenotip, mutasi dimanifestasikan jika tidak menyebabkan kematian organisme. Sebagian besar mutasi gen bersifat resesif. Yang penting secara evolusioner adalah mutasi yang dimanifestasikan secara fenotipik yang memberi individu keuntungan dalam perjuangan untuk eksistensi, atau sebaliknya, yang menyebabkan kematian mereka di bawah tekanan seleksi alam.
Proses mutasi meningkatkan keragaman genetik populasi, yang menciptakan prasyarat untuk proses evolusi.
Frekuensi mutasi dapat ditingkatkan secara artifisial, yang digunakan untuk tujuan ilmiah dan praktis.
CONTOH TUGAS
Bagian A
A1. Variabilitas modifikasi dipahami sebagai
1) variabilitas fenotipik
2) variabilitas genotipe
3) laju reaksi
4) setiap perubahan dalam fitur
A2. Tunjukkan sifat dengan laju reaksi terluas
1) bentuk sayap burung walet
2) bentuk paruh elang
3) waktu ganti kulit kelinci
4) jumlah wol pada domba
A3. Tentukan pernyataan yang benar
1) faktor lingkungan tidak mempengaruhi genotipe individu
2) bukan fenotipe yang diwariskan, tetapi kemampuan untuk mewujudkannya
3) perubahan modifikasi selalu diwariskan
4) perubahan modifikasi berbahaya
A4. Berikan contoh mutasi genom!
1) terjadinya anemia sel sabit
2) munculnya bentuk kentang triploid
3) penciptaan jenis anjing berekor
4) kelahiran harimau albino
A5. Dengan perubahan urutan nukleotida DNA dalam gen,
1) mutasi gen
2) mutasi kromosom
3) mutasi genom
4) penataan ulang kombinatif
A6. Peningkatan tajam dalam persentase heterozigot dalam populasi kecoak dapat menyebabkan:
1) peningkatan jumlah mutasi gen
2) pembentukan gamet diploid pada sejumlah individu
3) penataan ulang kromosom pada beberapa anggota populasi
4) perubahan suhu lingkungan
A7. Penuaan kulit yang dipercepat pada penduduk pedesaan dibandingkan dengan penduduk perkotaan adalah contohnya
1) variabilitas mutasi
2) variabilitas kombinasi
3) mutasi gen di bawah pengaruh radiasi ultraviolet
4) variabilitas modifikasi
A8. Penyebab utama mutasi kromosom dapat
1) penggantian nukleotida dalam gen
2) perubahan suhu lingkungan
3) pelanggaran proses meiosis
4) penyisipan nukleotida ke dalam gen
Bagian B
DALAM 1. Contoh apa yang menggambarkan variabilitas modifikasi?
1) tan manusia
2) tanda lahir di kulit
3) kepadatan bulu kelinci dari jenis yang sama
4) peningkatan produksi susu pada sapi
5) enam jari pada manusia
6) hemofilia
DALAM 2. Tentukan peristiwa yang terkait dengan mutasi
1) peningkatan berganda dalam jumlah kromosom
2) mengganti lapisan bawah kelinci di musim dingin
3) penggantian asam amino dalam molekul protein
4) munculnya albino dalam keluarga
5) pertumbuhan sistem akar kaktus
6) pembentukan kista pada protozoa
VZ. Cocokkan fitur yang mencirikan variabilitas dengan jenisnya
Bagian C
C1. Apa saja cara untuk mencapai peningkatan buatan dalam frekuensi mutasi dan mengapa ini harus dilakukan?
C2. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan. Perbaiki mereka. Tunjukkan jumlah kalimat di mana kesalahan dibuat. Jelaskan mereka.
1. Variabilitas modifikasi disertai dengan perubahan genotip. 2. Contoh modifikasi adalah mencerahkan rambut setelah lama terpapar sinar matahari, meningkatkan produksi susu sapi sekaligus meningkatkan pemberian pakan. 3. Informasi tentang perubahan modifikasi terkandung dalam gen. 4. Semua perubahan modifikasi diwariskan. 5. Manifestasi perubahan modifikasi dipengaruhi oleh faktor lingkungan. 6. Semua tanda dari satu organisme dicirikan oleh laju reaksi yang sama, yaitu. batas variabilitasnya.
Efek berbahaya dari mutagen, alkohol, obat-obatan, nikotin pada peralatan genetik sel. Perlindungan lingkungan dari pencemaran oleh mutagen. Identifikasi sumber mutagen di lingkungan (secara tidak langsung) dan penilaian kemungkinan konsekuensi dari pengaruhnya terhadap tubuh sendiri. Penyakit keturunan pada manusia, penyebabnya, pencegahannya
Istilah dan konsep utama yang diujikan dalam makalah ujian: metode biokimia, metode kembar, hemofilia, heteroploidi, buta warna, mutagen, mutagenesis, poliploidi.
Variabilitas non-herediter (fenotipik) - ini adalah jenis variabilitas yang mencerminkan perubahan fenotipe di bawah pengaruh kondisi lingkungan yang tidak mempengaruhi genotipe. Derajat keparahannya dapat ditentukan oleh genotipe. Perbedaan fenotip pada individu yang identik secara genetik yang timbul karena pengaruh faktor lingkungan disebut modifikasi . Ada modifikasi usia, musim dan ekologi. Mereka direduksi menjadi perubahan tingkat ekspresi sifat. Pelanggaran struktur genotipe tidak terjadi pada mereka.
Modifikasi usia (ontogenetik) diekspresikan dalam bentuk perubahan tanda yang konstan dalam proses perkembangan individu. Pada manusia, dalam proses perkembangan, modifikasi tanda-tanda morfofisiologis dan mental diamati. Misalnya, seorang anak tidak akan dapat berkembang dengan baik baik fisik maupun intelektualnya jika pada usia dini ia tidak dipengaruhi oleh faktor eksternal dan sosial yang normal. Lama tinggal seorang anak di lingkungan yang kurang beruntung secara sosial dapat menyebabkan cacat permanen dalam kecerdasannya.
Variabilitas ontogenetik, seperti ontogeni itu sendiri, ditentukan oleh genotipe, di mana program pengembangan individu dikodekan. Namun, ciri-ciri pembentukan fenotipe dalam ontogeni adalah karena interaksi genotipe dan lingkungan. Di bawah pengaruh faktor eksternal yang tidak biasa, penyimpangan dalam pembentukan fenotipe normal dapat terjadi.
Modifikasi musiman individu atau seluruh populasi dimanifestasikan dalam bentuk perubahan sifat yang ditentukan secara genetik (misalnya, perubahan warna bulu, munculnya bulu pada hewan) yang terjadi sebagai akibat dari perubahan musim dalam kondisi iklim. Misalnya, pada suhu tinggi, kelinci mengembangkan warna bulu putih, dan pada suhu rendah, warna bulunya gelap. Pada kucing siam, tergantung pada musim, warna bulu coklat kekuningan berubah menjadi coklat kekuningan dan bahkan coklat.
Modifikasi lingkungan adalah perubahan adaptif dalam fenotipe dalam menanggapi perubahan kondisi lingkungan. Modifikasi ekologi secara fenotip dimanifestasikan dalam perubahan derajat ekspresi suatu sifat. Mereka dapat muncul pada tahap awal perkembangan dan bertahan sepanjang hidup individu. Contohnya termasuk spesimen tanaman besar dan kecil yang ditanam di tanah yang mengandung berbagai jumlah nutrisi; individu berukuran kecil dan lemah pada hewan yang berkembang dalam kondisi buruk dan tidak menerima nutrisi yang cukup yang diperlukan untuk kehidupan; jumlah kelopak bunga di lumut hati, popovnik, buttercup, jumlah bunga di perbungaan tanaman, dll.
Modifikasi ekologi mempengaruhi kuantitatif (jumlah kelopak bunga, keturunan pada hewan, massa hewan) dan kualitatif (warna kulit manusia di bawah pengaruh sinar ultraviolet).
Modifikasi ekologi dapat dibalik dan dengan perubahan generasi, tergantung pada perubahan lingkungan eksternal, mereka mungkin tidak muncul. Misalnya, keturunan tanaman yang tumbuh rendah di tanah yang dibuahi dengan baik akan memiliki tinggi normal; seseorang dengan kaki bengkok karena rakhitis memiliki keturunan yang cukup normal. Jika, dalam serangkaian generasi, kondisinya tidak berubah, tingkat ekspresi sifat pada keturunannya dipertahankan, maka itu diambil sebagai sifat turun-temurun yang persisten (modifikasi jangka panjang). Ketika kondisi perkembangan berubah, modifikasi jangka panjang tidak diwariskan. Diasumsikan bahwa dari hewan yang terlatih baik, keturunan diperoleh dengan data "akting" yang lebih baik daripada dari yang tidak terlatih. Keturunan hewan yang terlatih memang lebih mudah untuk dididik, tetapi ini dijelaskan oleh fakta bahwa ia tidak mewarisi keterampilan yang diperoleh oleh individu induknya, tetapi kemampuan untuk melatih, karena jenis aktivitas saraf yang diwariskan.
Dalam kebanyakan kasus, modifikasi adalah memadai karakter, yaitu tingkat manifestasi gejala secara langsung tergantung pada jenis dan durasi aksi faktor tertentu. Dengan demikian, peningkatan pemeliharaan ternak berkontribusi pada peningkatan bobot hidup hewan, kesuburan, produksi susu dan kandungan lemak susu. Modifikasi sudah aus adaptif, adaptif karakter. Ini berarti bahwa sebagai respons terhadap perubahan kondisi lingkungan, individu menunjukkan perubahan fenotipik yang berkontribusi pada kelangsungan hidupnya. Contohnya adalah kandungan eritrosit dan hemoglobin pada orang yang berada di ketinggian di atas permukaan laut. Tapi, bukan modifikasi itu sendiri yang adaptif, melainkan kemampuan tubuh untuk berubah tergantung kondisi lingkungan.
Salah satu sifat utama dari modifikasi adalah karakter massa. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa faktor yang sama menyebabkan perubahan yang kurang lebih sama pada individu-individu yang secara genotip serupa.
Variabilitas modifikasi disebabkan oleh faktor eksternal, tetapi batas dan derajat ekspresi sifat dikendalikan oleh genotipe. Jadi, kembar identik secara fenotip serupa dan bahkan bereaksi dengan cara yang sama terhadap kondisi yang berbeda (misalnya, mereka paling sering menderita penyakit yang sama). Tetapi lingkungan secara signifikan mempengaruhi pembentukan tanda. Misalnya, kembar identik menunjukkan bintik-bintik pada berbagai tingkat di iklim yang berbeda. Pada hewan, penurunan tajam dalam makanan dapat menyebabkan penurunan berat badan pada beberapa hewan dan kematian pada hewan lainnya. Pada seseorang dengan nutrisi yang sama ditingkatkan, hypersthenic akan meningkat tajam dalam berat badan, pada tingkat lebih rendah - normasthenic, sedangkan massa asthenic mungkin tidak berubah sama sekali. Hal ini menunjukkan bahwa genotipe mengontrol tidak hanya kemampuan organisme untuk berubah, tetapi juga batas-batasnya. Batas modifikasi disebut laju reaksi . Ini adalah laju reaksi, dan bukan modifikasi itu sendiri, yang diwariskan, yaitu. kemampuan untuk mengembangkan satu atau sifat lain diwariskan. Laju reaksi adalah karakteristik kuantitatif dan kualitatif spesifik dari genotipe, yaitu. kombinasi gen tertentu dalam genotipe dan sifat interaksinya. Kombinasi dan interaksi gen meliputi:
penentuan sifat poligenik, ketika beberapa poligen yang mengontrol perkembangan sifat kuantitatif, tergantung pada kondisinya, dapat berpindah dari keadaan heterokromatik ke keadaan eukromatik dan sebaliknya (batas modifikasi dalam hal ini ditentukan oleh jumlah poligen dalam genotipe);
perubahan dominasi pada heterozigot ketika kondisi eksternal berubah;
berbagai jenis interaksi gen non-alelik;
ekspresivitas mutasi.
Bedakan tanda dari lebar(berat, hasil, dll.), sempit(misalnya persentase lemak dalam susu, jumlah anak ayam pada burung, protein darah pada manusia) dan norma reaksi yang jelas(fitur paling kualitatif: warna hewan, rambut manusia dan warna mata, dll.).
Kadang-kadang individu dari spesies tertentu terpapar pada faktor-faktor berbahaya yang tidak ditemuinya dalam proses evolusi, dan toksisitasnya begitu besar sehingga meniadakan kemungkinan variabilitas modifikasi organisme, yang ditentukan oleh laju reaksi. Agen tersebut mungkin mematikan atau terbatas pada menginduksi malformasi perkembangan. Deformitas, atau anomali, perkembangan disebut morfosis. Morofosis - ini adalah berbagai pelanggaran proses morfogenesis selama periode morfogenesis, yang mengarah pada perubahan tajam dalam tanda-tanda morfologis, biokimia, fisiologis dan sifat-sifat organisme. Contoh morfosis adalah cacat pada perkembangan sayap dan anggota badan pada serangga, kelainan bentuk cangkang pada moluska, dan kelainan pada struktur fisik mamalia. Contoh morfosis pada manusia adalah kelahiran anak tanpa anggota badan, dengan obstruksi usus, tumor bibir atas, yang mengambil sifat hampir mewabah pada tahun 1961 di Jerman dan beberapa negara Eropa Barat dan Amerika. Penyebab kelainan bentuk ini adalah karena ibu dalam tiga bulan pertama kehamilan mengonsumsi thalidomide sebagai obat penenang. Sejumlah zat lain (teratogen, atau morfogen) diketahui menyebabkan kelainan bentuk pada perkembangan manusia. Ini termasuk kina, LSD halusinogen, obat-obatan, dan alkohol. Morfosis adalah reaksi baru tubuh terhadap faktor lingkungan berbahaya yang tidak biasa yang tidak memiliki dasar sejarah. Secara fenotip, mereka sangat berbeda dari modifikasi: jika modifikasi adalah perubahan derajat ekspresi suatu sifat, maka morfosis- ini adalah tanda yang berubah tajam, seringkali baru secara kualitatif.
Morfosis terjadi ketika agen berbahaya (morfogen) mempengaruhi proses awal perkembangan embrio. Embriogenesis dibagi menjadi beberapa tahap, di mana diferensiasi dan pertumbuhan organ dan jaringan tertentu dilakukan. Perkembangan suatu sifat dimulai dengan periode yang singkat, yang disebut “kritis”. Selama periode ini, tubuh ditandai dengan sensitivitas tinggi dan penurunan kemampuan reparatif (restoratif). Dalam kasus paparan morfogen selama periode kritis, jalur perkembangan primordium yang biasa berubah, karena dalam kasus ini, represi yang diinduksi dari gen yang bertanggung jawab untuk pembentukannya terjadi. Perkembangan organ ini atau itu, seolah-olah melompat dari satu jalur ke jalur lainnya. Hal ini menyebabkan penyimpangan dari perkembangan normal fenotipe dan pembentukan kelainan bentuk. Gangguan embriogenesis kadang-kadang bersifat spesifik, karena ekspresi fenotipiknya tergantung pada tahap perkembangan organisme pada saat terpapar. Berbagai macam agen toksik dapat menyebabkan anomali yang sama atau serupa jika tubuh terpapar pada periode perkembangan yang ditentukan secara ketat, ketika sensitivitas jaringan dan organ yang sesuai meningkat. Beberapa morfogen (zat kimia), karena fitur strukturalnya, dapat menyebabkan morfosis spesifik sebagai akibat dari tindakan selektif dalam periode perkembangan tertentu.
Morfosis tidak bersifat adaptif, karena reaksi tubuh terhadap faktor-faktor yang menunjukkannya biasanya tidak memadai. Frekuensi morfosis yang diinduksi dan sensitivitas organisme terhadap agen berbahaya-morfogen dikendalikan oleh genotipe dan berbeda pada individu yang berbeda dari spesies yang sama.
Morfosis sering secara fenotip mirip dengan mutasi dan dalam kasus seperti itu disebut fenokopi. Mekanisme terjadinya mutasi dan fenokopi berbeda: mutasi adalah konsekuensi dari perubahan struktur gen, dan fenokopi adalah hasil dari pelanggaran implementasi informasi herediter. Fenokopi juga dapat terjadi karena penekanan fungsi gen tertentu. Tidak seperti mutasi, mereka tidak diwariskan.
Biologi [Panduan lengkap untuk mempersiapkan ujian] Lerner Georgy Isaakovich
3.6.1. Variabilitas, jenis dan signifikansi biologisnya
Variabilitas- ini adalah sifat umum dari sistem kehidupan yang terkait dengan perubahan fenotipe dan genotipe yang terjadi di bawah pengaruh lingkungan eksternal atau sebagai akibat dari perubahan materi keturunan. Bedakan antara variabilitas non-herediter dan herediter.
Variabilitas non-herediter . Bukan keturunan, atau kelompok (ditentukan), atau variabilitas modifikasi- ini adalah perubahan fenotipe di bawah pengaruh kondisi lingkungan. Variabilitas modifikasi tidak mempengaruhi genotipe individu. Genotipe, sementara tetap tidak berubah, menentukan batas-batas di mana fenotipe dapat berubah. Batasan ini, yaitu Peluang untuk manifestasi fenotipik suatu sifat disebut laju reaksi dan diwariskan. Norma reaksi menetapkan batas-batas di mana fitur tertentu dapat berubah. Tanda yang berbeda memiliki laju reaksi yang berbeda - lebar atau sempit. Jadi, misalnya, tanda-tanda seperti golongan darah, warna mata tidak berubah. Bentuk mata mamalia tidak banyak berubah dan memiliki laju reaksi yang sempit. Hasil susu sapi dapat bervariasi pada kisaran yang cukup luas tergantung pada kondisi breed. Karakteristik kuantitatif lainnya mungkin juga memiliki laju reaksi yang luas - pertumbuhan, ukuran daun, jumlah butir per tongkol, dll. Semakin luas laju reaksi, semakin banyak kesempatan yang dimiliki individu untuk beradaptasi dengan kondisi lingkungan. Itulah sebabnya ada lebih banyak individu dengan ekspresi rata-rata suatu sifat daripada individu dengan ekspresi ekstremnya. Ini diilustrasikan dengan baik oleh contoh seperti jumlah kurcaci dan raksasa pada manusia. Ada beberapa dari mereka, sementara ada ribuan kali lebih banyak orang dengan tinggi di kisaran 160-180 cm.
Manifestasi fenotip suatu sifat dipengaruhi oleh interaksi kumulatif gen dan kondisi lingkungan. Perubahan modifikasi tidak diwariskan, tetapi tidak harus memiliki karakter kelompok dan tidak selalu memanifestasikan dirinya dalam semua individu suatu spesies di bawah kondisi lingkungan yang sama. Modifikasi memastikan bahwa individu disesuaikan dengan kondisi ini.
variabilitas herediter (kombinasi, mutasi, tak tentu).
Variabilitas kombinasi terjadi selama proses seksual sebagai akibat dari kombinasi gen baru yang terjadi selama pembuahan, pindah silang, konjugasi, yaitu. dalam proses yang disertai dengan rekombinasi (redistribusi dan kombinasi baru) gen. Sebagai hasil dari variabilitas kombinatif, muncul organisme yang berbeda dari orang tuanya dalam genotipe dan fenotipe. Beberapa perubahan kombinatif dapat merugikan individu. Untuk spesies, perubahan kombinatif, secara umum, berguna, karena. menyebabkan keragaman genotipik dan fenotipik. Ini berkontribusi pada kelangsungan hidup spesies dan kemajuan evolusioner mereka.
Variabilitas mutasi terkait dengan perubahan urutan nukleotida dalam molekul DNA, penghapusan dan penyisipan bagian besar dalam molekul DNA, perubahan jumlah molekul DNA (kromosom). Perubahan seperti itu disebut mutasi. Mutasi diwariskan.
Mutasi meliputi:
– genetik- menyebabkan perubahan urutan nukleotida DNA pada gen tertentu, dan oleh karena itu pada mRNA dan protein yang dikodekan oleh gen ini. Mutasi gen bersifat dominan dan resesif. Mereka dapat menyebabkan munculnya tanda-tanda yang mendukung atau menekan aktivitas vital organisme;
– generatif mutasi mempengaruhi sel germinal dan ditularkan selama reproduksi seksual;
– somatik mutasi tidak mempengaruhi sel germinal dan tidak diwariskan pada hewan, sedangkan pada tumbuhan diturunkan selama reproduksi vegetatif;
– genomik mutasi (poliploidi dan heteroploidi) dikaitkan dengan perubahan jumlah kromosom dalam kariotipe sel;
– kromosom mutasi dikaitkan dengan penataan ulang dalam struktur kromosom, perubahan posisi bagian mereka akibat patah, hilangnya bagian individu, dll.
Mutasi gen yang paling umum, akibatnya ada perubahan, kehilangan atau penyisipan nukleotida DNA dalam gen. Gen mutan mengirimkan informasi yang berbeda ke tempat sintesis protein, dan ini, pada gilirannya, mengarah pada sintesis protein lain dan munculnya sifat-sifat baru. Mutasi dapat terjadi di bawah pengaruh radiasi, radiasi ultraviolet, berbagai bahan kimia. Tidak semua mutasi efektif. Beberapa dari mereka dikoreksi selama perbaikan DNA. Secara fenotip, mutasi dimanifestasikan jika tidak menyebabkan kematian organisme. Sebagian besar mutasi gen bersifat resesif. Yang penting secara evolusioner adalah mutasi yang dimanifestasikan secara fenotipik yang memberi individu keuntungan dalam perjuangan untuk eksistensi, atau sebaliknya, yang menyebabkan kematian mereka di bawah tekanan seleksi alam.
Proses mutasi meningkatkan keragaman genetik populasi, yang menciptakan prasyarat untuk proses evolusi.
Frekuensi mutasi dapat ditingkatkan secara artifisial, yang digunakan untuk tujuan ilmiah dan praktis.
CONTOH TUGAS
Bagian TETAPI
A1. Variabilitas modifikasi dipahami sebagai
1) variabilitas fenotipik
2) variabilitas genotipe
3) laju reaksi
4) setiap perubahan dalam fitur
A2. Tunjukkan sifat dengan laju reaksi terluas
1) bentuk sayap burung walet
2) bentuk paruh elang
3) waktu ganti kulit kelinci
4) jumlah wol pada domba
A3. Tentukan pernyataan yang benar
1) faktor lingkungan tidak mempengaruhi genotipe individu
2) bukan fenotipe yang diwariskan, tetapi kemampuan untuk mewujudkannya
3) perubahan modifikasi selalu diwariskan
4) perubahan modifikasi berbahaya
A4. Berikan contoh mutasi genom!
1) terjadinya anemia sel sabit
2) munculnya bentuk kentang triploid
3) penciptaan jenis anjing berekor
4) kelahiran harimau albino
A5. Dengan perubahan urutan nukleotida DNA dalam gen,
1) mutasi gen
2) mutasi kromosom
3) mutasi genom
4) penataan ulang kombinatif
A6. Peningkatan tajam dalam persentase heterozigot dalam populasi kecoak dapat menyebabkan:
1) peningkatan jumlah mutasi gen
2) pembentukan gamet diploid pada sejumlah individu
3) penataan ulang kromosom pada beberapa anggota populasi
4) perubahan suhu lingkungan
A7. Penuaan kulit yang dipercepat pada penduduk pedesaan dibandingkan dengan penduduk perkotaan adalah contohnya
1) variabilitas mutasi
2) variabilitas kombinasi
3) mutasi gen di bawah pengaruh radiasi ultraviolet
4) variabilitas modifikasi
A8. Penyebab utama mutasi kromosom dapat
1) penggantian nukleotida dalam gen
2) perubahan suhu lingkungan
3) pelanggaran proses meiosis
4) penyisipan nukleotida ke dalam gen
Bagian B
DALAM 1. Contoh apa yang menggambarkan variabilitas modifikasi?
1) tan manusia
2) tanda lahir di kulit
3) kepadatan bulu kelinci dari jenis yang sama
4) peningkatan produksi susu pada sapi
5) enam jari pada manusia
6) hemofilia
DALAM 2. Tentukan peristiwa yang terkait dengan mutasi
1) peningkatan berganda dalam jumlah kromosom
2) mengganti lapisan bawah kelinci di musim dingin
3) penggantian asam amino dalam molekul protein
4) munculnya albino dalam keluarga
5) pertumbuhan sistem akar kaktus
6) pembentukan kista pada protozoa
VZ. Cocokkan fitur yang mencirikan variabilitas dengan jenisnya
Bagian Dengan
C1. Apa saja cara untuk mencapai peningkatan buatan dalam frekuensi mutasi dan mengapa ini harus dilakukan?
C2. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan. Perbaiki mereka. Tunjukkan jumlah kalimat di mana kesalahan dibuat. Jelaskan mereka.
1. Variabilitas modifikasi disertai dengan perubahan genotip. 2. Contoh modifikasi adalah mencerahkan rambut setelah lama terpapar sinar matahari, meningkatkan produksi susu sapi sekaligus meningkatkan pemberian pakan. 3. Informasi tentang perubahan modifikasi terkandung dalam gen. 4. Semua perubahan modifikasi diwariskan. 5. Manifestasi perubahan modifikasi dipengaruhi oleh faktor lingkungan. 6. Semua tanda dari satu organisme dicirikan oleh laju reaksi yang sama, yaitu. batas variabilitasnya.
Dari buku Manajemen Keuangan pengarang Daraeva Yulia Anatolievna4. Pasar keuangan, jenis dan maknanya Pasar keuangan adalah mekanisme keuangan yang dilaksanakan oleh perantara atas dasar penawaran dan permintaan modal, yang didistribusikan kembali antara kreditur dan peminjam. Dalam praktiknya, ini adalah satu set
Dari buku Great Soviet Encyclopedia (BI) dari penulis TSB Dari buku Great Soviet Encyclopedia (FROM) penulis TSB Dari buku Great Soviet Encyclopedia (OK) dari penulis TSB pengarang Shcherbatykh Yuri Viktorovich Dari buku Service Dog [Panduan Pelatihan Spesialis Pembibitan Anjing Service] pengarang Krushinsky Leonid Viktorovich Dari buku Ekologi oleh Mitchell Paul Dari buku Ilmu Sosial: Lembar Cheat pengarang penulis tidak diketahui1. BIOLOGI DAN SOSIAL DALAM MANUSIA Manusia adalah makhluk multifaset dan multidimensi, menggabungkan fitur biologis dan sosial. Agama menganggap asal usul ilahi manusia, sains berbicara tentang asal usul manusia dari dunia binatang.
Dari buku Biologi [Panduan lengkap persiapan ujian] pengarang Lerner Georgy Isaakovich3.4. Genetika, tugasnya. Keturunan dan variabilitas adalah sifat organisme. Konsep dasar genetika Istilah dan konsep utama yang diuji dalam makalah ujian: gen alelik, analisis persilangan, interaksi gen, gen, genotipe,
Dari buku Buku Pegangan Homeopati pengarang Nikitin Sergey Alexandrovich3.6. Variabilitas sifat pada organisme: modifikasi, mutasi, kombinatif. Jenis-jenis mutasi dan penyebabnya. Nilai variabilitas dalam kehidupan organisme dan dalam evolusi. Laju reaksi Istilah dan konsep utama yang diujikan dalam makalah ujian: metode kembar,
Dari buku The Psychology of Love and Sex [Ensiklopedia Populer] pengarang Shcherbatykh Yuri Viktorovich3.8. Pemuliaan, tugas dan signifikansi praktisnya. Ajaran N.I. Vavilov tentang pusat keanekaragaman dan asal tanaman yang dibudidayakan. Hukum deret homolog dalam variabilitas herediter. Metode pemuliaan varietas baru tanaman, breed hewan, strain mikroorganisme.
Dari buku saya tahu dunia. Rahasia pria penulis Sergeev B.F.4.4.5. Bunga dan fungsinya. Perbungaan dan makna biologisnya Bunga adalah tunas generatif yang dimodifikasi yang berfungsi untuk reproduksi benih. Berdasarkan struktur bunganya, tumbuhan digolongkan ke dalam famili tertentu. Bunga berkembang dari tunas generatif.
Dari buku penulis6.2. Pengembangan ide-ide evolusi. Nilai karya K. Linnaeus, ajaran J.-B. Lamarck, teori evolusi dari Ch. Darwin. Hubungan kekuatan pendorong evolusi. Faktor dasar evolusi. Bentuk seleksi alam, jenis perjuangan untuk eksistensi. Hubungan kekuatan pendorong evolusi.
Dari buku penulis Dari buku penulis Dari buku penulisSenjata biologis Dalam beberapa dekade terakhir, istilah "senjata biologis" telah menjadi fitur biasa di media. Rasanya seperti sesuatu yang benar-benar baru dan berbeda. Sementara itu, senjata biokimia tampaknya menjadi yang pertama
