Специфика проявления гена: пенетрантность, экспрессивность, полигенное наследование, фенокопии и генокопии.

Экспрессивность – степень фенотипического проявления аллеля. Например, аллели групп крови АВ0 у человека имеют постоянную экспрессивность (всегда проявляются на 100%), а аллели, определяющие окраску глаз, – изменчивую экспрессивность. Рецессивная мутация, уменьшающая число фасеток глаза у дрозофилы, у разных особей по разному уменьшает число фасеток вплоть до полного их отсутствия.

Пенетрантность – вероятность фенотипического проявления признака при наличии соответствующего гена. Например, пенетрантность врожденного вывиха бедра у человека составляет 25%, т.е. болезнью страдает только 1/4 рецессивных гомозигот. Медико-генетическое значение пенетрантности: здоровый человек, у которого один из родителей страдает заболеванием с неполной пенетрантностью, может иметь непроявляющийся мутантный ген и передать его детям.

НАСЛЕДОВАНИЕ ПОЛИГЕННОЕ. Тип наследования признаков, обусловленных действием многих генов, каждый из которых оказывает лишь слабое действие. Фенотипически проявление полигенно обусловленного признака зависит от условий внешней среды. У потомков наблюдается непрерывный ряд вариаций количественного проявления подобного признака, а не появление четко различающихся по фенотипу классов. В ряде случаев при блокировании отдельного гена признак не проявляется вообще, несмотря на его полигенную обусловленность. Это свидетельствует о пороговом проявлении признака.

Фенокопия (phenocopy) [греч. phaino — являю, обнаруживаю и лат. copia — множество] — ненаследственное (модификационное) изменение внешнего проявления признака (фенотипа) в процессе развития особи под влиянием внешних факторов; напоминает некоторые мутации, поэтому иногда используют термин «феногенокопия». Ф. зависит от генотипа данной особи и копирует признаки, характерные для другого генотипа, или отдельные его элементы. Большинство факторов, обусловливающих возникновение Ф., стадиеспецифичны и на разных этапах онтогенеза могут индуцировать образования различных Ф. Проявление Ф. свидетельствует о существовании в процессе индивидуального развития критических фаз в экспрессии разных генов. Предполагают, что внешний фактор, вызывающий Ф. у нормальных особей, нарушает у них действие соответствующих нормальных генов, что и ведет к появлению мутантного фенотипа.

Генокопия (genocopy) [греч. gen(os) — род, рождение, происхождение и лат. copia — множество] — 1) организмы с внешне сходными фенотипическими признаками, обусловленными генами, расположенными в различных участках хромосомы или в различных хромосомах. Биохимическая природа Г. заключается в наличии в клетке нескольких параллельных путей синтеза тех или иных ее компонентов (напр., синтез тимидиловой кислоты в бактериальной клетке может осуществляться как из уридиловой, так и из цитидиловой кислот); 2) генетически гетерогенные наследственные болезни, имеющие сходную клиническую картину.

6. Молекулярное строение гена у про - и эукариот. Уникальные гены и повторы на нити ДНК. Структурные гены. Гипотеза "один ген - один фермент", ее современная трактовка.

Геном- принято называть генетическим материалом ядра заключенный в гаплоидный набор хромосом. Т.к носителем является ДНК, геном- представить собой сумарную длину всех ДНК в клетке. Гаплоидный набор хромосом – 23хромосомы, 187 сантиметров.Главныехарактеристики: 1.У каждого вида спецефичный, индивидуальный.- сумарная длина ДНК, информационная емкость генома. У человека 30 тыс генов, самая большая длина ДНК- у земноводных-тритонов. Особенность молекулярной организации геномов у про- и эукариот. 1. Сумарная длина РНК и информационная емкость. Информ емкость наименьшая у вирусов, у прокориот тоже не вилика: у кишечной палочки чуть более 2000 генов. У эукариот в геномах от 10 до 100 тыс. генов. 2) Наличие избыточных по отношению информ емкости – ДНК. У прокариот колво ДНК точно соотвествует информац емкости. У эукариот ДНК намного больше, чем требуется для построения генов с определенной информ емкостью. У человека ДНК 187 см хватилобыпостроить 3 млн. генов, а их 100 тыс. Избыточность ДНК является антимутационным барьером. 3) Наличие у эукариот повторяющихся генов или явлений дубликации генов т.е у прокариот каждый ген представлен одной единственной копииÞ изменение вструктурегенов сопровождается мутацией. У эукариот каждый ген имеет в геноме не один, а несколько копии, что является защитой от мутаций. По количеству повторов в геноме делят на 3 группы: 1) Уникальные ДНК – гены, которые имебт до 10 повторов – все структурные гены. 2)умеренно повторяющиеся – гены имеют до 10 тыс повторов в эту группу входят гистоновые гены 3) Многократно повтаряющиеся гены (участок ДНК) имеет в геноме от 10 тыс повторов. В генетическом плане молекула ДНК эукариот весьма неоднородна. Она представлена уникальными последовательностями, которые кодируют первичную структуру белков, и не кодирующими белки повторами. Уникальные последовательности принадлежат структурным генам. Общее количество структурных генов в геноме эукариот варьирует от 10 тысяч у беспозвоночных до 30 тысяч у млекопитающих. Однако структурные гены составляют не более трети всего генома. Остальную часть генома занимают некодирующие повторы – так называемая “балластная” ДНК.Некодирующие последовательности ДНК представлены двумя группами повторов – рассеянными по всему геному относительно короткими диспергированными повторами и длинными (повторяющимися более 10⁶ раз) сателлитными и теломерными ДНК. В группу диспергированных повторов входят, в частности, диспергированные элементы LINE-1, занимающие до 20 % генома у млекопитающих. В дифференцированных соматических клетках они не транскрибируются, активируясь только при созревании половых клеток и в опухолях. Повторяющиеся последовательности сателлитных ДНК локализованы в области первичных перетяжек хромосом – центромер. Показано, что они участвуют в конъюгации негомологичных хромосом в интерфазном ядре. Теломерные ДНК также выполняют важные функции, участвуя в прикреплении хромосом к внутренней поверхности нуклеолеммы и в контроле числа делений соматических клеток.Многие структурные гены также могут иметь повторы. Например, гены рибосомальных РНК могут быть повторены от 100 до 1000 раз, а гены гистонов – до 400 раз. Однако уровень их повторяемости явно ниже, чем у некодирующей ДНК. Большая часть некодирующей ДНК связана с гетерохроматином, основная функция которого состоит, вероятно, в структурировании генома эукариот. Концепция, возникшая на базе теории “один ген - один фермент”, предполагающая, что каждый ген можеткодировать только одну полипептидную цепь, которая, в свою очередь, может входить как субъединица вболее сложный белковый комплекс; теория выдвинута Г.Бидлом и Э.Татумом в 1941 на основании генетико-биохимического анализа нейроспоры, они обнаружили выключение в экспериментальных условиях поддействием различных мутаций каждый раз только одной какой-либо цепи биохимических реакций (в 1958Г.Бидл и Э.Татум были удостоены за эти работы Нобелевской премии); в 80-х гг. появились работы, вкоторых высказывались сомнения в абсолютной справедливости данной теории в связи с открытием системы“два гена - один полипептид” < one enzyme - two genes theory > (не исключается и система “один ген - дваполипептида”), а также с существованием перекрывающихся генов < overlapping genes >; с функциональныхпозиций данная теория условна в связи с нахождением многофункциональных белков