Репарация генетического материала и ее механизмы
Репарация представляет эволюционно выработанные приспособления, повышающие помехоустойчивость генетической информации и ее стабильность в ряду поколений. Механизм репарации основан на том, что каждая молекула ДНК содержит два полных набора генетической информации, записанной в комплементарных друг другу полинуклеотидных нитях. Это обеспечивает сохранение неискаженной информации в одной нити, даже если другая повреждена, и по неповрежденной нити исправит дефект.
В настоящее время известно три механизма репарации: фотореактивация, темновая репарация, пострепликативная репарация.
Фотореактивация заключается в устранении видимым светом димеров тимина, особенно часто возникающих в ДНК под влиянием УФ-лучей. Замена осуществляется особым фотореактивирующим ферментом, молекулы которого не обладают сродством с неповрежденной ДНК, но опознают димеры тимина и связываются с ними сразу после их образования. Этот комплекс остается стабильным, пока не подвергнется действию видимого света. Видимый свет активирует молекулу фермента, она отделяется от димера тимина и одновременно разъединяет его на два отдельных тимина, восстанавливая исходную структуру ДНК.
Темновая репарация не требует света. Она способна исправлять очень разнообразные повреждения ДНК. Темновая репарация протекает в несколько этапов при участии нескольких ферментов:
1. Молекулы эндонуклеазы постоянно обследуют молекулу ДНК, опознав повреждение, фермент подрезает вблизи него нить ДНК;
2. Эндо- или экзонуклеаза делает в этой нити второй надрез, иссекая поврежденный участок; 3) экзонуклеаза значительно расширяет образующуюся брешь, отсекая десятки или сотни нуклеотидов;
3. Полимераза застраивает брешь в соответствии с порядком нуклеотидов во второй (неповрежденной) нити ДНК.
Световая и темновая репарации наблюдаются до того, как произошла репликация поврежденных молекул. Если же происходит репликация поврежденных молекул, то дочерние молекулы могут подвергнуться пострепликативной репарации. Механизм ее пока не ясен. Допускается, что при ней бреши в дефектах ДНК могут застраиваться фрагментами, взятыми от неповрежденных молекул. Предельно важное значение принадлежит генетическим различиям в активности репарирующих ферментов. Подобные различия имеются и у человека. У человека известно заболевание пигментная ксеродерма. Кожа у таких людей ненормально чувствительна к солнечным лучам и при их интенсивном воздействии покрывается крупными пигментированными пятнами, изъязвляется и может перерождаться в рак кожи. Пигментная ксеродерма вызывается мутацией, нарушающей механизм репарации повреждений, вызываемых в ДНК кожных клеток УФ-лучами солнечного света. Явление репарации ДНК распространено от бактерий до человека и имеет важное значение для сохранения стабильности, передаваемой из поколения в поколение генетической информации.
2.5. Тема: "Генетика человека"
Генетика человека как наука. Ее предмет и задачи.
Генетика человека - это наука, которая изучает роль наследственности и изменчивости в формировании нормальных признаков человека.
Объектом является: человек
Предметом являются: нормальные признаки человека.
Задачи генетики:
1. Изучение закономерностей генетической детерминации признаков человека
2. Изучение материальной структуры наследования генов · Исследование организации потока информации в клетках человека
3. Анализ характера взаимодействия между генами в процессе формирования признаков
4. Изучение влияния факторов внешней среды на наследственность человека
История развития генетики человека.
1815г Адамс «Филосовский тракт о наследственных свойствах человеческой расы». 1 справочник о генетики.
- 1866г Флоренский «Усовершенствование и вырождение
- влияние внешней среды
- влияние близкородственных браков.
- Гальтон – основоположник методов генетики: генеалогический, близнецовый, статистический.
- Гарред. Алкаптонурия – вырожденная ошибка метаболизма, рецессивное заболевание (биохимическая генетика – начало развития).
- Ю.А. Гиритиенко – руководитель первой кафедры генетики в Петрограде в 1919 году. 1932 – 37гг. в Москве открыт первый медико-генетический институт под руководством Левиха.
- Большую роль сыграли ученые Харди и Вайнберг - основные положения стабильности в популяции.
Особенности генетического анализа у человека.
1) Бисоциальная природа человека. На формирование любого признака влияют средовые факторы и социальная среда, в которой обитает человек.
2) Невозможность постановки прямых
3) Невозможность использования гибридологического метода
4) Позднее наступление половой зрелости - большая продолжительность жизни одного поколения
5) Малое число потомков
6) Большое число хромосом (46)
7) Невозможность создания одинаковых и строго контролируемых условий жизни для потомков.