چه چیزی بر بیان ژن تأثیر می گذارد. اصول کلی ژنتیک پزشکی

هر دو اصطلاح در سال 1926 معرفی شدند. O. Vogtبرای توصیف تنوع در فنوتیپ های جهش یافته.

بیان- این درجه تجلیصفت جهش یافته در فنوتیپ به عنوان مثال، یک جهش بی چشمدر مگس سرکه باعث کاهش چشم می شود که درجه آن در افراد مختلف یکسان نیست.

نفوذ -این فرکانس،یا احتمال تجلیفنوتیپ جهش یافته در بین همه افراد حامل جهش داده شده. به عنوان مثال، نفوذ 100٪ یک جهش مغلوب به این معنی است که در همه افراد هموزیگوت در فنوتیپ ظاهر می شود. اگر از نظر فنوتیپی فقط در نیمی از افراد یافت شود، نفوذ جهش 50٪ است.

جهش های شرطی

این جهش ها تنها زمانی ظاهر می شوند که شرایط خاصی برآورده شود.

جهش های حساس به دما. جهش یافته های این نوع به طور معمول در زیر یک ( سهل گیر) دما و تشخیص انحراف در دیگری ( محدود کننده). به عنوان مثال، در مگس سرکه، حساس به سرما (در دمای 18 درجه سانتیگراد) ts - جهش (حساس به دما) و حساس به حرارت (در دمای 29 درجه سانتیگراد) ts -جهش در دمای 25 درجه سانتیگراد، فنوتیپ طبیعی حفظ می شود.

جهش های حساسیت به استرس. در این حالت، جهش‌یافته‌ها رشد می‌کنند و اگر تحت تأثیر استرس قرار نگیرند، ظاهراً طبیعی به نظر می‌رسند. بله، جهش یافته ها. sesB (حساس به استرس) مگس سرکه در شرایط عادی هیچ گونه ناهنجاری را نشان نمی دهد.

با این حال، اگر لوله آزمایش به طور ناگهانی تکان بخورد، مگس ها تشنج می شوند و قادر به حرکت نیستند.

جهش های اکسوتروفیک در باکتری ها. آنها فقط در یک محیط کامل یا در یک محیط حداقل زنده می مانند، اما با افزودن یک یا آن ماده (اسید آمینه، نوکلئوتید، و غیره).

روش های حسابداری جهش

ویژگی های روش های حسابداری جهش. روش های تشخیص جهش باید بسته به نحوه تولید مثل ارگانیسم متفاوت باشد. تغییرات مورفولوژیکی قابل مشاهده به راحتی در نظر گرفته می شود. تعیین تغییرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در موجودات چند سلولی دشوارتر است. راحت ترین پیدا کردن غالب قابل مشاهدهتجزیه و تحلیل جهش هایی که می توانند در نسل اول هتروزیگوت باشند دشوارتر است جهش های مغلوب، ضروری هستند هموزیگوت.

برای اشیایی که از نظر ژنتیکی به خوبی مطالعه شده اند (مگس سرکه، ذرت، تعدادی از میکروارگانیسم ها)، مطالعه یک جهش جدید بسیار آسان است. مثلابرای مگس سرکه، روش های خاصی برای محاسبه فراوانی جهش ها ایجاد شده است.

روش СlВ. مولریک خط مگس میوه ایجاد کرد СlВ (ج ال ب) که دارای یکی از ایکس- کروموزوم هایی که با یک ژن غالب مشخص شده اند نوار (B) و وارونگی، تحت عنوان از جانب . این وارونگی از عبور و مرور جلوگیری می کند و دارای یک مغلوب است اثر کشنده – ل. به همین دلیل این خط نامگذاری شده است СlВ .

زنان از این خط آنالایزربا مردان نمونه مورد مطالعه تلاقی یافت. اگر نر گرفته شود از جمعیت طبیعی، سپس می توان تعداد پروازها را در آن تخمین زد. یا نرها را بگیرید با یک جهش زا درمان می شود. در این حالت فراوانی جهش های کشنده ناشی از این جهش زا تخمین زده می شود.

که در F1زنان را انتخاب کنید СlВ/+، هتروزیگوت برای جهش بار، و متقاطع به طور جداگانه (هر ماده در یک لوله جداگانه با یک نر از نوع وحشی). اگر در کروموزوم آزمایش شده باشد بدون جهشسپس فرزندان دارای دو طبقه ماده و یک طبقه نر خواهند بود. B+) زیرا نرها СlВبه دلیل وجود کشنده می میرند ل ، یعنی تقسیم جنسیت کل خواهد بود 2:1 (تصویر را ببینید).

اگر در کروموزوم آزمایشی یک جهش کشنده دارند l m ، سپس در F 2 فقط ماده خواهد بود، از آنجایی که نرهای هر دو کلاس خواهند مرد - در یک مورد به دلیل وجود پرواز در داخل ایکس-کروموزوم СlВ، در دیگری - به دلیل وجود پرواز l m در تجربی ایکس-کروموزوم (شکل را ببینید). تعیین نسبت یک عدد ایکس- کروموزوم ها (لوله های آزمایش با تلاقی های جداگانه) که در آنها کشنده به وجود آمد، به تعداد کل مورد مطالعه ایکس-کروموزوم ها (لوله های آزمایش)، تعداد جهش های کشنده را در یک گروه خاص شمارش می کنند.

مولر بارها روش خود را برای تشخیص موارد کشنده اصلاح کرد ایکس- کروموزوم مگس سرکه منجر به چنین خطوط - تجزیه و تحلیل، چگونه Mu-5 ، و بعد خطوط - متعادل کننده ها Basc, بیننو غیره.

روش Cy L/PM . برای محاسبه جهش های کشنده در اتوزوم هامگس میوه از خطوط استفاده می کند کشنده های متعادل. برای تظاهر جهش کشنده مغلوب در اتوزوم نیز لازم است که باشد در حالت هموزیگوت. برای انجام این کار، باید دو صلیب قرار داده و سوابق فرزندان را در آن نگه دارید F3. برای تشخیص کشنده دومینکروموزوم از یک خط استفاده می کند Cy L/PM (SIL PEM) (شکل را ببینید).

مگس های این خط کروموزوم دومدو جهش غالب Cy (فرفری - بال های خمیده ) و L (لوب - چشم های لوبولی کوچک ) که هر کدام در حالت هموزیگوت باعث ایجاد اثر کشنده می شود. جهش ها گسترش یافته است وارونگی هادر بازوهای مختلف کروموزوم هر دوی آنها " قفل کردن" عبور از روی. کروموزوم همولوگ همچنین دارای یک جهش غالب - وارونگی است بعد از ظهر (آلو - چشمان قهوه ای). نر مورد تجزیه و تحلیل با یک ماده از خط تلاقی می شود CyL/PM (همه رده های نسل در شکل نشان داده نشده اند).

که در F1مردان را انتخاب کنید CyL/PM+ و به طور جداگانهآنها را با ماده های خط اصلی عبور دهید Cy L/PM . که در F2نر و ماده را انتخاب کنید Cy L که در آن کروموزوم همولوگ آزمایش است. در نتیجه تلاقی آنها با یکدیگر، سه طبقه از اولاد به دست می آید. یکی از آنها به دلیل هموزیگوسیتی برای جهش می میرد Cy و L ، دسته دیگری از فرزندان هتروزیگوت ها هستند CyL/PM+, و همچنین کلاس هموزیگوت ها برای کروموزوم آزمایش شده. نتیجه نهایی مگس است. Cy L و Cy+L+ در رابطه با 2:1 .

اگر کروموزوم آزمایشی داشته باشد جهش کشنده، در فرزندان از آخرین عبور خواهد بود فقط پرواز می کند Cy L . با استفاده از این روش می توان فراوانی جهش های کشنده مغلوب را در نظر گرفت در کروموزوم دوم مگس سرکه.

محاسبه جهش در اشیاء دیگر. روش های مشابهی برای تشخیص جهش برای اشیاء دیگر توسعه یافته است. آنها بر اساس همان اصول هستند:

1) کشف کنید مغلوبجهش را می توان به ترجمه کرد همنوعیا همی زیگوتشرایط. شرط،

2) فقط تحت این شرایط می توان فراوانی جهش های در حال ظهور را با دقت در نظر گرفت عدم وجود کراس اووردر افراد هتروزیگوت

برای پستانداران(موش، خرگوش، سگ، خوک و غیره) روشی برای محاسبه فراوانی وقوع ایجاد شده است. کشنده غالبجهش ها فراوانی جهش ها با تفاوت بین تعداد مورد قضاوت قرار می گیرد جسم زرددر تخمدان و در حال رشد جنین هادر یک زن باردار باز شده

محاسبه فراوانی جهش ها در انسانبا این حال بسیار دشوار است تجزیه و تحلیل شجره نامه ، یعنی تجزیه و تحلیل شجره نامه، به شما امکان می دهد تا وقوع جهش های جدید را ایجاد کنید. اگر برای چندین نسل صفتی در شجره نامه همسران یافت نشد و در یکی از فرزندان ظاهر شد و شروع به انتقال به نسل های بعدی کرد، آنگاه جهش در گامت یکی از این همسران به وجود آمد.

محاسبه جهش در میکروارگانیسم ها. مطالعه جهش در میکروارگانیسم ها بسیار راحت است، زیرا تمام ژن های آنها در مفردو جهش ها ظاهر می شوند در نسل اول.

جهش یافته ها به راحتی قابل تشخیص هستند روش چاپ، یا ماکت ها، که توسط همسران پیشنهاد شد E.و J. Lederbergs.

برای شناسایی جهش‌های مقاومت در E. coli به باکتریوفاژ T1، باکتری‌ها روی نوترینت آگار قرار می‌گیرند تا کلونی‌های منفرد را تشکیل دهند. این مستعمرات سپس با استفاده از یک ماکت مخملی روی صفحات پوشیده شده با سوسپانسیون ذرات فاژ T1 تجدید چاپ می شوند. اکثر سلولهای حساس اصلی ( تن ) فرهنگ ها کلونی تشکیل نمی دهند، زیرا توسط یک باکتریوفاژ لیز می شوند. فقط مستعمرات جهش یافته منفرد رشد خواهند کرد ( TonR ) نسبت به فاژ مقاوم هستند. با شمارش تعداد کلنی‌ها در واریانت‌های شاهد و آزمایشی (مثلاً پس از تابش نور ماوراء بنفش) به راحتی می‌توان فراوانی جهش‌های القایی را تعیین کرد.

این مفاهیم برای اولین بار در سال 1926 توسط N.V. Timofeev Ressovsky و O. Vogt برای توصیف تظاهرات متفاوت صفات و ژن هایی که آنها را کنترل می کنند. بیاندرجه ای از بیان (تغییر) یک صفت در افراد مختلف که دارای ژن کنترل کننده این صفت هستند وجود دارد. بیان کم و زیاد است. برای مثال، شدت متفاوت رینیت (آبریزش بینی) را در سه بیمار مختلف (A، B و C) با تشخیص یکسان ORI در نظر بگیرید. در بیمار A، رینیت خفیف است ("بوییدن")، که اجازه می دهد تا یک دستمال در طول روز از آن استفاده شود. در بیمار B، رینیت به طور متوسط بیان می شود (روزانه 2-3 دستمال). بیمار C دارای درجه بالایی از رینیت است (5-6 دستمال). هنگامی که در مورد آشکار بودن یک علامت واحد، بلکه در کل بیماری صحبت می شود، پزشکان اغلب وضعیت بیمار را رضایت بخش یا با شدت متوسط یا شدید ارزیابی می کنند.

آن ها در این مورد، مفهوم بیانی مشابه مفهوم "شدت دوره بیماری" است.

نفوذ- احتمال بروز یک صفت در افراد مختلف است که دارای ژن کنترل کننده این صفت هستند. نفوذ به عنوان درصد افراد دارای یک ویژگی خاص از تعداد کل افرادی که ناقل ژن کنترل کننده آن صفت هستند اندازه گیری می شود. 0 ناقص یا کامل است.

نمونه ای از بیماری با نفوذ ناقص همان رینیت با 0RVI است. بنابراین، می توان فرض کرد که بیمار A رینیت ندارد (اما علائم دیگری از بیماری وجود دارد)، در حالی که بیماران B و C رینیت دارند. بنابراین، در این مورد، نفوذ رینیت 66.6٪ است.

نمونه ای از بیماری با نفوذ کامل اتوزومال غالب است کره هانتینگتون(4r16). 0na عمدتاً در افراد 31-55 ساله (77٪ موارد) خود را نشان می دهد ، در سایر بیماران - در سنین مختلف: هم در سال های اول زندگی و هم در 65، 75 سال و بیشتر. تاکید بر این نکته ضروری است که اگر ژن این بیماری از یکی از والدین به نوادگان منتقل شود، قطعاً بیماری خود را نشان می دهد که همان نفوذ کامل است. درست است، بیمار همیشه تا تظاهرات کره هانتینگتون زنده نمی ماند و به دلیل دیگری می میرد.

ژن کپی و علل آن
ژنوکپی ها (لات. ژنوکپیا) فنوتیپ های مشابهی هستند که تحت تأثیر ژن های مختلف غیر آللی تشکیل می شوند.
تعدادی از علائم مشابه در تظاهرات خارجی، از جمله بیماری های ارثی، می تواند توسط ژن های مختلف غیر آللی ایجاد شود. این پدیده ژنوکپی نامیده می شود. ماهیت بیولوژیکی ژنوکپی ها در این واقعیت نهفته است که سنتز مواد مشابه در سلول در برخی موارد به روش های مختلف انجام می شود.

فنوکپی ها - تغییرات اصلاحی - نیز نقش مهمی در آسیب شناسی ارثی انسان دارند. آنها به این دلیل هستند که در فرآیند توسعه، تحت تأثیر عوامل خارجی، صفتی که به یک ژنوتیپ خاص بستگی دارد ممکن است تغییر کند. در همان زمان، صفات مشخصه ژنوتیپ دیگر کپی می شود.

یعنی این همان تغییرات در فنوتیپ است که توسط آلل های ژن های مختلف ایجاد می شود و همچنین در نتیجه برهم کنش های ژنی مختلف یا نقض مراحل مختلف یک فرآیند بیوشیمیایی با توقف سنتز رخ می دهد. این خود را به عنوان اثر جهش های خاصی نشان می دهد که عملکرد ژن ها یا تعامل آنها را کپی می کند.

یک صفت واحد (گروه صفات) ممکن است به دلایل ژنتیکی مختلف (یا ناهمگنی) باشد. چنین تأثیری به پیشنهاد ژنتیک آلمانی H. Nachtheim در اواسط دهه 40 قرن بیستم به دست آمد. عنوان ژنکوپی کردنسه گروه از علل ژنوکپی شناخته شده است.

علل گروه اولناهمگنی ناشی از پلی لوکوس یا عملکرد ژن های مختلف واقع در مکان های مختلف روی کروموزوم های مختلف را ترکیب می کند. به عنوان مثال، 19 نوع (زیرگروه) موکوپلی ساکاریدوزها در بین بیماری های ارثی متابولیسم قندهای پیچیده - گلوکزآمینوگلیکان ها شناسایی شده است. همه نوع شخصیت

نقص teriziruyutsya آنزیم های مختلف، اما با علائم مشابه (یا مشابه) آشکار می شود بدشکلی گرگویلیکیا فنوتیپ رینگر Quasimodo - شخصیت اصلی رمان "کلیسای جامع نوتردام" اثر کلاسیک ادبیات فرانسوی ویکتور هوگو. یک فنوتیپ مشابه اغلب در موکولیپیدوزها (اختلالات متابولیسم چربی) مشاهده می شود.

نمونه دیگری از پلی لوکوس، فنیل کتونوری است. در حال حاضر، نه تنها نوع کلاسیک آن، به دلیل کمبود فنیل آلانین-4-هیدروکسیلاز (12q24.2)، بلکه سه شکل آتیپیک نیز شناسایی شده است: یکی ناشی از کمبود دی هیدروپتریدین ردوکتاز (4p15.1)، و دو نوع بیشتر ناشی از کمبود آنزیم‌های پیروویل تتراهیدروپترین سنتتاز و تتراهیدروبیوپترین است (که مربوط به ژن‌هایی هنوز شناسایی نشده است).

نمونه های اضافی پلی لوکوس: گلیکوژنوزها (10 ژنوکپی)، سندرم الرز-دانلوس (8)، نوروفیبراماتوز ریکلینهاوزن (6)، کم کاری مادرزادی تیروئید (5)، کم خونی همولیتیک (5)، بیماری آلزایمر (5)، سندرم باردت-بیدل (3) سرطان سینه (2).

علل گروه دومناهمگونی درون لوکوس را متحد می کند. این یا به دلیل آللیسم چندگانه است (به فصل 2 مراجعه کنید) یا به دلیل وجود ترکیبات ژنتیکی،یا هتروزیگوت های مضاعف دارای دو آلل پاتولوژیک یکسان در مکان های یکسان کروموزوم های همولوگ. نمونه دومی بتا تالاسمی هتروزیگوت (11p15.5) است که در نتیجه حذف دو ژن کدکننده زنجیره بتا گلوبین ها به وجود می آید که منجر به افزایش محتوای هموگلوبین HbA 2 و افزایش (یا طبیعی) سطح هموگلوبین HbF می شود. .

علل گروه سومناهمگنی ناشی از جهش در نقاط مختلف یک ژن را ترکیب می کند. یک مثال فیبروز کیستیک (7q31-q32) است که به دلیل وجود تقریباً 1000 جهش نقطه ای در ژن مسئول بیماری ایجاد می شود. با طول کل ژن فیبروز کیستیک (250 هزار جفت باز)، انتظار می‌رود که تا 5000 جهش از این قبیل در آن شناسایی شود. این ژن پروتئینی را کد می کند که مسئول انتقال غشایی یون های کلرید است که منجر به افزایش ویسکوزیته ترشح غدد برون ریز (عرق، بزاقی، زیر زبانی و غیره) و انسداد مجاری آنها می شود.

مثال دیگر، فنیل کتونوری کلاسیک است که به دلیل وجود جهش 50 نقطه ای در ژن کد کننده فنیل آلانین-4-هیدروکسیلاز (12q24.2) ایجاد می شود. در مجموع انتظار می رود بیش از 500 جهش نقطه ای این ژن در این بیماری شناسایی شود. بیشتر آنها از پلی مورفیسم طول قطعه محدود (RFLP) یا چندشکلی تعداد تکرار پشت سر هم (VNTP) ناشی می شوند. پیدا شد: جهش اصلی ژن فنیل کتونوری در جمعیت های اسلاو R408 W/

اثر پلیوتروپی

ابهام فوق در ماهیت روابط بین ژن ها و صفات نیز در اثر پلیوتروپییا عمل پلیوتروپیک، زمانی که یک ژن باعث تشکیل تعدادی از صفات می شود.

به عنوان مثال، ژن آتاکسی-تلانژکتازی اتوزومال مغلوب، یا سندرم لوئیس بار(11q23.2) مسئول آسیب همزمان حداقل شش سیستم بدن (سیستم عصبی و ایمنی، پوست، غشاهای مخاطی دستگاه تنفسی و دستگاه گوارش و همچنین ملتحمه چشم) است.

مثال های دیگر: ژن سندرم باردت بیدل(16q21) باعث زوال عقل، پلی داکتیلی، چاقی، رتینیت پیگمانتوزا می شود. ژن کم خونی Fanconi (20q13.2-13.3) که فعالیت توپوایزومراز I را کنترل می کند، باعث کم خونی، ترومبوسیتوپنی، لکوپنی، میکروسفالی، آپلازی رادیوس، هیپوپلازی استخوان متاکارپ انگشت اول، ناهنجاری های قلب و کلیه ها می شود. ، هیپوسپادیاس، لکه های رنگدانه ای پوست، افزایش شکنندگی کروموزوم ها.

بین پلیوتروپی اولیه و ثانویه تمایز قائل شوید. پلیوتروپی اولیهبه دلیل مکانیسم های بیوشیمیایی اثر پروتئین-آنزیم جهش یافته (به عنوان مثال، نارسایی فنیل آلانین-4-هیدروکسیلاز در فنیل کتونوری).

پلیوتروپی ثانویهبه دلیل عوارض فرآیند پاتولوژیک که در نتیجه پلیوتروپی اولیه ایجاد شده است. به عنوان مثال، به دلیل افزایش خون سازی و هموسیدروز اندام های پارانشیم، بیمار مبتلا به تالاسمی دچار ضخیم شدن استخوان های جمجمه و سندرم کبدی می شود.

ژن ها؟ نقش او چیست؟ مکانیسم بیان ژن چگونه کار می کند؟ چه چشم اندازی برای ما باز می کند؟ چگونه بیان ژن در یوکاریوت ها و پروکاریوت ها تنظیم می شود؟ در اینجا فهرست کوتاهی از مسائلی که در این مقاله مورد بحث قرار خواهند گرفت، آورده شده است.

اطلاعات کلی

بیان ژن نامی است که به فرآیند انتقال از DNA از طریق RNA به پروتئین ها و پلی پپتیدها داده می شود. بیایید یک انحراف کوچک برای درک درست کنیم. ژن ها چیست؟ اینها پلیمرهای DNA خطی هستند که در یک زنجیره طولانی به هم متصل هستند. آنها به تشکیل کروموزوم کمک می کنند. اگر در مورد یک شخص صحبت کنیم، چهل و شش نفر از آنها داریم. آنها تقریباً شامل 50000-10000 ژن و 3.1 میلیارد جفت باز هستند. اینجا چگونه هدایت می شوند؟ طول بخش هایی که کار با آنها انجام می شود در هزاران و میلیون ها نوکلئوتید نشان داده شده است. یک کروموزوم حاوی حدود 2000-5000 ژن است. در یک بیان کمی متفاوت - حدود 130 میلیون جفت پایه. اما این فقط یک تخمین بسیار تقریبی است، که کم و بیش برای توالی‌های مهم صادق است. اگر روی بخش های کوتاه کار می کنید، این نسبت نقض می شود. همچنین می تواند تحت تأثیر جنسیت ارگانیسمی باشد که روی مواد آن کار می شود.

درباره ژن ها

آنها بیشترین طول را دارند. به عنوان مثال، گلوبین 1500 نوکلئوتید است. و دیستروفین در حال حاضر به اندازه 2 میلیون است! عناصر سیس تنظیمی آنها را می توان با فاصله قابل توجهی از ژن حذف کرد. بنابراین، در گلوبین، آنها به ترتیب در فاصله 50 و 30 هزار نوکلئوتید در جهت 5 "- و 3" قرار دارند. وجود چنین سازمانی تعیین مرز بین آنها را برای ما بسیار دشوارتر می کند. همچنین ژن ها حاوی تعداد قابل توجهی از توالی های بسیار تکراری هستند که مسئولیت های عملکردی آنها هنوز برای ما روشن نیست.

برای درک ساختار آنها، می توان تصور کرد که 46 کروموزوم حجم های جداگانه ای هستند که اطلاعات در آنها قرار دارد. آنها به 23 جفت گروه بندی می شوند. یکی از این دو عنصر از پدر و مادر به ارث می رسد. "متن" که در "جلدها" است بارها توسط هزاران نسل "بازخوانی" شد که خطاها و تغییرات زیادی (به نام جهش) در آن وارد شد. و همه آنها به فرزندان به ارث می رسد. اکنون اطلاعات نظری کافی برای شروع درک بیان ژن وجود دارد. به هر حال این موضوع اصلی این مقاله است.

نظریه اپرون

این بر اساس مطالعات ژنتیکی القای β-گالاکتوزیداز است که در تجزیه هیدرولیتیک لاکتوز نقش دارد. توسط ژاک مونود و فرانسوا ژاکوب فرموله شده است. این نظریه مکانیسم کنترل سنتز پروتئین را در پروکاریوت ها توضیح می دهد. رونویسی نیز نقش مهمی دارد. تئوری این است که ژن‌های پروتئین‌هایی که از نظر عملکردی در فرآیندهای متابولیک به هم مرتبط هستند، اغلب در کنار هم قرار می‌گیرند. آنها واحدهای ساختاری به نام اپرون را ایجاد می کنند. اهمیت آنها این است که تمام ژن هایی که در آن گنجانده شده اند به صورت هماهنگ بیان می شوند. به عبارت دیگر، می توان همه آنها را رونویسی کرد، یا هیچ یک از آنها را نمی توان "خواند". در چنین مواردی اپرون فعال یا غیرفعال در نظر گرفته می شود. سطح بیان ژن تنها در صورتی می تواند تغییر کند که مجموعه ای از عناصر فردی وجود داشته باشد.

القای سنتز پروتئین

بیایید تصور کنیم که سلولی داریم که از گلوکز کربن به عنوان منبع رشد خود استفاده می کند. اگر آن را به دی ساکارید لاکتوز تغییر دهید، پس از چند دقیقه می توان ثابت کرد که با شرایط تغییر یافته سازگار شده است. چنین توضیحی برای این وجود دارد: یک سلول می تواند با هر دو منبع رشد کار کند، اما یکی از آنها مناسب تر است. بنابراین، یک "هدف" برای یک ترکیب شیمیایی آسان تر وجود دارد. اما اگر ناپدید شود و لاکتوز جایگزین آن شود، RNA پلیمراز مسئول فعال می شود و شروع به اعمال نفوذ خود بر تولید پروتئین لازم می کند. این بیشتر یک نظریه است، اما حالا بیایید در مورد چگونگی بیان ژن در واقع صحبت کنیم. این بسیار هیجان انگیز است.

سازمان کروماتین

مواد این پاراگراف مدلی از یک سلول متمایز شده از یک ارگانیسم چند سلولی است. در هسته ها، کروماتین به گونه ای چیده شده است که تنها بخش کوچکی از ژنوم (حدود 1٪) برای رونویسی در دسترس است. اما، با وجود این، با توجه به تنوع سلول ها و پیچیدگی فرآیندهای در حال انجام در آنها، می توانیم آنها را تحت تأثیر قرار دهیم. در حال حاضر، تأثیر زیر بر سازمان کروماتین برای شخص در دسترس است:

تعداد ژن های ساختاری را تغییر دهید.
رونویسی موثر بخش های مختلف کد.
تنظیم مجدد ژن ها در کروموزوم ها
تغییراتی ایجاد کنید و زنجیره های پلی پپتیدی را سنتز کنید.

اما بیان موثر ژن هدف در نتیجه پایبندی دقیق به فناوری به دست می آید. مهم نیست که کار با چه چیزی انجام می شود، حتی اگر آزمایش روی یک ویروس کوچک باشد. نکته اصلی این است که به برنامه مداخله برنامه ریزی شده پایبند باشید.

تعداد ژن ها را تغییر دهید

چگونه می توان این را اجرا کرد؟ تصور کنید که ما به تأثیر بر بیان ژن علاقه مند هستیم. ما از مواد یوکاریوتی به عنوان نمونه اولیه استفاده کردیم. انعطاف پذیری بالایی دارد، بنابراین می توانیم تغییرات زیر را اعمال کنیم:

تعداد ژن ها را افزایش دهید. در مواردی استفاده می شود که لازم است بدن سنتز یک محصول خاص را افزایش دهد. بسیاری از عناصر مفید ژنوم انسان (به عنوان مثال rRNA، tRNA، هیستون ها و غیره) در این حالت تقویت شده هستند. چنین نواحی می توانند یک آرایش پشت سر هم در داخل کروموزوم داشته باشند و حتی از 100 هزار تا 1 میلیون جفت باز فراتر از آنها بروند. بیایید به کاربرد عملی نگاه کنیم. مورد توجه ما ژن متالوتیونین است. محصول پروتئینی آن می‌تواند فلزات سنگینی مانند روی، کادمیوم، جیوه و مس را متصل کرده و بدن را از مسمومیت با آنها محافظت کند. فعال سازی آن می تواند برای افرادی که در شرایط ناامن کار می کنند مفید باشد. اگر غلظت فلزات سنگین قبلاً ذکر شده در فرد افزایش یافته باشد، فعال شدن ژن به تدریج به صورت خودکار انجام می شود.
تعداد ژن ها را کاهش دهید. این یک روش نسبتاً نادر تنظیم است. اما در اینجا نیز می توان مثال هایی زد. یکی از معروف ترین آنها گلبول های قرمز است. هنگامی که آنها بالغ می شوند، هسته از بین می رود و ناقل ژنوم خود را از دست می دهد. لنفوسیت ها و همچنین سلول های پلاسمایی کلون های مختلف در فرآیند بلوغ تحت فرآیند مشابهی قرار می گیرند که اشکال ترشح شده ایمونوگلوبولین ها را سنتز می کنند.

بازآرایی ژن

مهم توانایی جابجایی و ترکیب مواد است که در آن قادر به رونویسی و تکثیر خواهد بود. این فرآیند نوترکیبی ژنتیکی نامیده می شود. با چه مکانیسم هایی امکان پذیر است؟ بیایید با استفاده از مثال آنتی بادی به پاسخ این سوال نگاه کنیم. آنها توسط لنفوسیت های B که متعلق به یک کلون خاص هستند ایجاد می شوند. و اگر یک آنتی ژن وارد بدن شود، که برای آن یک آنتی بادی با مرکز فعال مکمل وجود دارد، با تکثیر سلولی بعدی متصل می شوند. چرا بدن انسان توانایی ایجاد چنین پروتئین های متنوعی را دارد؟ این امکان با نوترکیبی فراهم می‌شود، اما این ممکن است نتیجه تغییرات مصنوعی در ساختار DNA نیز باشد.

تغییر RNA

بیان ژن فرآیندی است که mRNA در آن نقش بسزایی دارد اگر mRNA را در نظر بگیریم باید توجه داشت که پس از رونویسی ساختار اولیه می تواند تغییر کند. توالی نوکلئوتیدها در ژن ها یکسان است. اما در بافت‌های مختلف، mRNA ممکن است جایگزین‌ها، درج‌ها یا به سادگی از جفت جدا شود. یک مثال طبیعی آپوپروتئین B است که در سلول های روده کوچک و کبد تولید می شود. تفاوت در ویرایش چیست؟ نسخه ساخته شده از روده دارای 2152 اسید آمینه است. در حالی که نوع کبد دارای 4563 باقی مانده است! و با وجود این تفاوت، آپوپروتئین B داریم.

تغییر در پایداری mRNA

تقریباً به نقطه ای رسیده ایم که می توانیم با پروتئین ها و پلی پپتیدها مقابله کنیم. اما قبل از آن، بیایید ببینیم که چگونه پایداری mRNA را می توان تثبیت کرد. برای این کار ابتدا باید از هسته خارج شده و از سیتوپلاسم خارج شود. این به لطف منافذ موجود انجام می شود. مقدار زیادی از mRNA توسط نوکلئازها جدا می شود. کسانی که از این سرنوشت فرار می کنند مجتمع هایی را با پروتئین ها سازماندهی می کنند. طول عمر mRNA یوکاریوتی در محدوده وسیعی (تا چند روز) متفاوت است. اگر mRNA تثبیت شود، با نرخ ثابتی می توان مشاهده کرد که مقدار محصول پروتئینی تازه تشکیل شده افزایش می یابد. سطح بیان ژن تغییر نخواهد کرد، اما مهمتر از آن، بدن با کارایی بیشتری عمل خواهد کرد. با کمک می توانید محصول نهایی را رمزگذاری کنید که طول عمر قابل توجهی خواهد داشت. بنابراین، برای مثال، می توان یک β-گلوبین ایجاد کرد که حدود ده ساعت کار می کند (این برای او زیاد است).

سرعت فرآیند

بنابراین به طور کلی سیستم بیان ژن در نظر گرفته می شود. اکنون فقط باید دانش موجود را با اطلاعاتی در مورد سرعت انجام فرآیندها و همچنین مدت زمان زندگی پروتئین ها تکمیل کنیم. بیایید بگوییم که بیان ژن را کنترل می کنیم. لازم به ذکر است که تأثیر بر میزان به عنوان راه اصلی برای تنظیم تنوع و کمیت محصول پروتئینی در نظر گرفته نمی شود. اگرچه تغییر آن برای رسیدن به این هدف همچنان مورد استفاده قرار گرفت. به عنوان مثال، سنتز یک محصول پروتئینی در رتیکولوسیت ها است. سلول های خونساز در سطح تمایز فاقد هسته (و بنابراین DNA) هستند. سطوح تنظیم بیان ژن معمولاً بسته به توانایی برخی از ترکیبات برای تأثیرگذاری فعال بر فرآیندهای در حال انجام است.

مدت زمان وجود

هنگامی که یک پروتئین سنتز می شود، مدت زمانی که در طی آن زنده می ماند به پروتئازها بستگی دارد. در اینجا نمی توان شرایط دقیقی ارائه داد، زیرا محدوده در این مورد از چند ساعت تا چند سال است. سرعت تجزیه پروتئین بسته به سلولی که در آن قرار دارد بسیار متفاوت است. آنزیم هایی که می توانند فرآیندها را کاتالیز کنند تمایل دارند به سرعت "استفاده" شوند. به همین دلیل، آنها نیز توسط بدن در مقادیر زیادی ایجاد می شوند. همچنین، وضعیت فیزیولوژیکی بدن می تواند بر زندگی پروتئین تأثیر بگذارد. همچنین در صورت ایجاد محصول معیوب به سرعت توسط سیستم حفاظتی برطرف می شود. بنابراین، با اطمینان می توان گفت که تنها چیزی که می توانیم قضاوت کنیم، طول عمر استاندارد به دست آمده در آزمایشگاه است.

نتیجه

این جهت بسیار امیدوار کننده است. به عنوان مثال، بیان ژن های خارجی می تواند به درمان بیماری های ارثی و همچنین از بین بردن جهش های منفی کمک کند. علیرغم وجود دانش گسترده در مورد این موضوع، می توان با اطمینان گفت که بشریت هنوز در ابتدای راه خود است. مهندسی ژنتیک اخیراً نحوه جداسازی بخش های ضروری نوکلئوتیدها را آموخته است. 20 سال پیش، یکی از بزرگترین رویدادها در این علم رخ داد - گوسفند دالی ساخته شد. در حال حاضر تحقیقات روی جنین انسان در حال انجام است. با اطمینان می توان گفت که در آستانه آینده ای هستیم که در آن بیماری و رنج فیزیولوژیکی وجود ندارد. اما قبل از اینکه به آنجا برسیم، لازم است که برای رفاه تلاش کنیم.

ژنی که در ژنوتیپ به مقدار لازم برای تظاهر وجود دارد (1 آلل برای صفات غالب و 2 آلل برای صفات مغلوب) می تواند به درجات مختلف خود را به عنوان یک صفت در موجودات مختلف نشان دهد (بیانگری) یا اصلاً خود را نشان ندهد (نفوذ). ).

تغییرپذیری اصلاح (قرار گرفتن در معرض شرایط محیطی)

تنوع ترکیبی (تأثیر سایر ژن های ژنوتیپ).

بیان- درجه تجلی فنوتیپی آلل. به عنوان مثال، آلل های گروه خونی AB0 در انسان دارای بیان ثابت هستند (همیشه در 100٪ ظاهر می شوند، و آلل هایی که رنگ چشم را تعیین می کنند دارای بیان متغیر هستند. یک جهش مغلوب که تعداد وجوه چشم را در مگس سرکه کاهش می دهد، تعداد وجوه را در افراد مختلف به روش های مختلف تا عدم حضور کامل آنها کاهش می دهد.

بیانگر ماهیت و شدت علائم و همچنین سن شروع بیماری است.

اگر فردی که از یک بیماری غالب رنج می برد، بخواهد بداند که این بیماری در فرزندش که جهش را به ارث برده است، چقدر شدید است، در این صورت سؤال بیانگر را مطرح می کند. با کمک تشخیص ژن، می توان جهشی را شناسایی کرد که حتی خود را نشان نمی دهد، اما نمی توان محدوده بیان یک جهش را در یک خانواده معین پیش بینی کرد.

بیان متغیر، تا فقدان کامل بیان ژن، ممکن است به دلیل موارد زیر باشد:

تأثیر ژن‌های واقع در همان مکان یا مکان‌های دیگر.

تأثیر عوامل خارجی و تصادفی.

نفوذاحتمال بروز فنوتیپی یک صفت در حضور ژن مربوطه است. به عنوان مثال، نفوذ دررفتگی مادرزادی لگن در انسان 25 درصد است. تنها 1/4 هموزیگوت های مغلوب از این بیماری رنج می برند. اهمیت پزشکی ژنتیکی نفوذ: یک فرد سالم که در آن یکی از والدین از بیماری با نفوذ ناقص رنج می برد، می تواند یک ژن جهش یافته بیان نشده داشته باشد و آن را به کودکان منتقل کند.

این بر اساس درصد افراد در جمعیت از میان حاملان ژنی که در آن خود را نشان می دهد تعیین می شود. با نفوذ کامل، آلل غالب یا هموزیگوت مغلوب در هر فرد و با نفوذ ناقص در برخی افراد ظاهر می شود.

نفوذ ممکن است در مشاوره ژنتیکی برای اختلالات اتوزومال غالب مهم باشد. یک فرد سالم که یکی از والدینش از بیماری مشابهی رنج می برد، از نظر وراثت کلاسیک، نمی تواند ناقل ژن جهش یافته باشد. با این حال، اگر احتمال نفوذ ناقص را در نظر بگیریم، تصویر کاملاً متفاوت است: یک فرد سالم ظاهراً می تواند یک ژن جهش یافته آشکار داشته باشد و آن را به کودکان منتقل کند.

روش‌های تشخیص ژن می‌توانند تعیین کنند که آیا یک فرد دارای ژن جهش‌یافته است یا خیر و یک ژن طبیعی را از یک ژن جهش‌یافته غیرمتشخص تشخیص دهد.

در عمل، تعیین نفوذ اغلب به کیفیت روش های تحقیق بستگی دارد، به عنوان مثال، با کمک MRI می توان علائم بیماری را که قبلا تشخیص داده نشده بود، تشخیص داد.

از نظر پزشکی، اگر انحرافات عملکردی از هنجار تشخیص داده شود، ژن حتی با یک بیماری بدون علامت آشکار می شود. از دیدگاه زیست شناسی، ژنی آشکار در نظر گرفته می شود که عملکرد ارگانیسم را مختل کند.

وراثت چند ژنی

وراثت چند ژنی- وراثت، که در آن چندین ژن تظاهرات یک صفت را تعیین می کنند.

مکمل بودن- چنین تعاملی از ژن ها که در آن 2 یا چند ژن باعث ایجاد یک صفت می شود. به عنوان مثال، در انسان، ژن های مسئول سنتز اینترفرون در کروموزوم های 2 و 5 قرار دارند. برای اینکه بدن انسان بتواند اینترفرون تولید کند، لازم است حداقل یک آلل غالب به طور همزمان روی کروموزوم های 2 و 5 وجود داشته باشد. اجازه دهید ژن های مرتبط با سنتز اینترفرون را مشخص کنیم و در کروموزوم دوم - A (a) و در کروموزوم 5 - B (c) قرار دارند. گزینه های AABB، AaBB، AAVv، AaBv با توانایی بدن برای تولید اینترفرون مطابقت دارد و گزینه های aavb، AAvv، aaBB، Aavv، aaBv - ناتوانی.

نوع وراثت صفات ناشی از عمل ژن های زیادی است که هر کدام تنها اثر ضعیفی دارند. از نظر فنوتیپی، تجلی یک صفت چند ژنی تعیین شده به شرایط محیطی بستگی دارد. در فرزندان، یک سری تغییرات مداوم در تجلی کمی چنین ویژگی وجود دارد، و نه ظاهر طبقاتی که به وضوح در فنوتیپ متفاوت هستند. در تعدادی از موارد، هنگامی که یک ژن منفرد مسدود می شود، با وجود شرطی بودن چند ژنی، این صفت به هیچ وجه ظاهر نمی شود. این نشان دهنده تجلی آستانه صفت است.

از آنجایی که ایجاد صفات چند ژنی به شدت تحت تأثیر عوامل محیطی است، شناسایی نقش ژن ها در این موارد دشوار است.

پلیمریسمچندین ژن روی یک صفت به یک شکل عمل می کنند. در عین حال، هنگام تشکیل یک صفت، مهم نیست که کدام جفت آلل غالب هستند، تعداد آنها مهم است.

به عنوان مثال، رنگ پوست یک فرد تحت تأثیر یک ماده خاص - ملانین قرار می گیرد که محتوای آن یک پالت رنگی از سفید تا سیاه (به جز قرمز) را ارائه می دهد. وجود ملانین به 4-5 جفت ژن بستگی دارد. برای ساده کردن مسئله، به صورت مشروط فرض می‌کنیم که دو ژن از این قبیل وجود دارد. سپس ژنوتیپ سیاه پوست را می توان نوشت - AAAA، ژنوتیپ سفید - aaaa. سیاه پوستان دارای ژنوتیپ AAAa، مالتوها - AAaa، ملاتوهای روشن - Aaaa خواهند بود.

پلیوتروپی- تأثیر یک ژن بر ظاهر چندین صفت. به عنوان مثال یک بیماری اتوزومال غالب از گروه آسیب شناسی بافت همبند ارثی است. در موارد کلاسیک، افراد مبتلا به سندرم مارفان قد بلندی دارند (دولیکوستنوملیا)، اندام های کشیده، انگشتان کشیده (آراکنوداکتیلی) و توسعه نیافتگی بافت چربی دارند. علاوه بر تغییرات مشخصه در اندام های سیستم اسکلتی عضلانی (استخوان های لوله ای دراز اسکلت، بیش حرکتی مفاصل)، آسیب شناسی در اندام های بینایی و سیستم قلبی عروقی مشاهده می شود که در نسخه های کلاسیک سه گانه مارفان را تشکیل می دهد.

بدون درمان، افراد مبتلا به سندرم مارفان اغلب 30 تا 40 سال امید به زندگی دارند و مرگ به دلیل آنوریسم آئورت کالبد شکافی یا نارسایی احتقانی قلب رخ می دهد. در کشورهای دارای مراقبت های بهداشتی پیشرفته، بیماران با موفقیت درمان می شوند و تا سنین بالا زندگی می کنند. در میان شخصیت های معروف تاریخی، این سندرم در A. Lincoln، N. Paganini، K.I. چوکوفسکی (شکل 3.4، 3.5).

اپیستازیس- سرکوب توسط یک ژن ژن دیگر، غیر آللی. نمونه ای از اپیستازیس «پدیده بمبئی» است. در هندوستان، خانواده‌هایی توصیف می‌شوند که والدین گروه‌های خونی دوم (AO) و اول (00) و فرزندانشان دارای گروه‌های خونی چهارم (AB) و اول (00) بودند. برای اینکه کودکی در چنین خانواده ای گروه خونی AB داشته باشد، مادر باید گروه خونی B داشته باشد، اما O نه. مشخص شد که در سیستم گروه خونی ABO ژن های اصلاح کننده مغلوب وجود دارد که بیان آنتی ژن ها را سرکوب می کند بر روی سطح گلبول های قرمز خون، و به طور فنوتیپی فرد دارای گروه خونی O است.

نمونه دیگری از اپیستاز، ظهور آلبینوهای سفید رنگ در یک خانواده سیاه پوست است. در این حالت، ژن مغلوب تولید ملانین را سرکوب می کند و اگر فردی برای این ژن هموزیگوت باشد، مهم نیست که چند ژن مسلط برای سنتز ملانین داشته باشد، رنگ پوست او آلبیوتیک خواهد بود (شکل 3.6). .

سندرم موریس- سندرم عدم حساسیت به آندروژن (سندرم زنانگی بیضه) با اختلالات رشد جنسی ظاهر می شود که در نتیجه پاسخ ضعیف به هورمون های جنسی مردانه در افراد دارای مجموعه کروموزوم های مردانه (XY) ایجاد می شود. اصطلاح "سندرم زنانگی بیضه" برای اولین بار توسط جان موریس متخصص زنان آمریکایی در سال 1953 معرفی شد.

این سندرم شناخته شده ترین علت رشد یک مرد به عنوان دختر یا وجود تظاهرات زنانه شدن در پسرانی است که با مجموعه ای از کروموزوم های مردانه و سطوح طبیعی هورمون های جنسی متولد شده اند. دو شکل عدم حساسیت به آندروژن وجود دارد: عدم حساسیت کامل یا جزئی. کودکان با بی‌حساسیت کامل ظاهر و رشد زنانه‌ای دارند، در حالی که کودکان با فرم جزئی ممکن است ترکیبی از ویژگی‌های جنسی خارجی زن و مرد را داشته باشند، بسته به درجه عدم حساسیت آندروژن. میزان بروز تقریباً 1-5 در هر 100000 نوزاد است. سندرم عدم حساسیت نسبی به آندروژن شایع تر است. عدم حساسیت کامل به هورمون های جنسی مردانه یک بیماری بسیار نادر است.

این بیماری در اثر جهش در ژن LA در کروموزوم X ایجاد می شود. این ژن عملکرد گیرنده های آندروژن را تعیین می کند، پروتئینی که به سیگنال های هورمون های جنسی مردانه پاسخ می دهد و پاسخ سلولی را تحریک می کند. در غیاب فعالیت گیرنده آندروژن، رشد اندام های تناسلی مردانه اتفاق نمی افتد. گیرنده های آندروژن برای رشد موهای ناحیه تناسلی و زیر بغل، تنظیم رشد ریش و فعالیت غدد عرق ضروری هستند. با عدم حساسیت کامل آندروژن، هیچ فعالیت گیرنده آندروژن وجود ندارد. اگر برخی از سلول ها دارای تعداد طبیعی گیرنده های فعال باشند، این سندرم عدم حساسیت جزئی آندروژن است.

این سندرم با کروموزوم X به عنوان یک صفت مغلوب به ارث می رسد. این بدان معناست که جهشی که باعث ایجاد سندرم می شود در کروموزوم X قرار دارد. طبق برخی اطلاعات، به ویژه، بررسی دلایل نبوغ V.P. افرویمسون، جوآن آو آرک مبتلا به سندرم موریس بودند.

عملکرد پلیوتروپیک ژن ها

عملکرد پلیوتروپیک ژن ها- این وابستگی چندین صفت به یک ژن است، یعنی عملکرد چندگانه یک ژن.

در مگس سرکه، ژن سفیدی چشم به طور همزمان بر رنگ بدن، طول، بال ها، ساختار دستگاه تناسلی تأثیر می گذارد، باروری را کاهش می دهد و امید به زندگی را کاهش می دهد. یک فرد دارای یک بیماری ارثی شناخته شده است - آراکنوداکتیلی ("انگشتان عنکبوت" - انگشتان بسیار نازک و بلند) یا بیماری مارفان. ژن مسئول این بیماری باعث اختلال در رشد بافت همبند می شود و به طور همزمان بر رشد چندین علامت تأثیر می گذارد: نقض ساختار عدسی چشم، ناهنجاری در سیستم قلبی عروقی.

درس مقدماتی رایگان است;
تعداد زیادی معلم با تجربه (بومی و روسی زبان)؛
دوره ها نه برای یک دوره خاص (ماه، شش ماه، سال)، بلکه برای تعداد خاصی از درس ها (5، 10، 20، 50).
بیش از 10000 مشتری راضی
هزینه یک درس با معلم روسی زبان - از 600 روبل، با یک زبان مادری - از 1500 روبل

نفوذ فراوانی بیان یک ژن است. این بر اساس درصد افراد در جمعیت از میان حاملان ژنی که در آن خود را نشان می دهد تعیین می شود. با نفوذ کامل، آلل غالب یا هموزیگوت مغلوب در هر فرد و با نفوذ ناقص در برخی افراد ظاهر می شود.

بیانگر درجه تظاهر فنوتیپی یک ژن به عنوان معیاری برای قدرت عمل آن است که با درجه توسعه صفت تعیین می شود. بیان را می توان تحت تأثیر ژن ها - اصلاح کننده ها و عوامل محیطی قرار داد. در جهش یافته با نفوذ ناقص، بیان اغلب نیز تغییر می کند. نفوذ یک پدیده کیفی است، بیان یک پدیده کمی است.

در پزشکی، نفوذ به نسبت افراد دارای یک ژنوتیپ مشخص است که حداقل یک علامت از یک بیماری را دارند (به عبارت دیگر، نفوذ، احتمال بیماری را تعیین می کند، اما شدت آن را تعیین نمی کند). برخی معتقدند که نفوذ با افزایش سن تغییر می کند، مانند بیماری هانتینگتون، اما تفاوت در سن شروع معمولا به بیان متغیر نسبت داده می شود. گاهی اوقات نفوذ به عوامل محیطی بستگی دارد، به عنوان مثال، در کمبود G-6-PD.

روش‌های تشخیصی ژنتیکی می‌توانند تعیین کنند که آیا یک فرد دارای ژن جهش یافته است یا خیر و یک ژن طبیعی را از یک ژن جهش‌یافته غیرمتشخص تشخیص دهد.

اگرچه معمولاً به نافذ بودن و بیان بیماری‌های غالب اتوزومی اشاره می‌شود، اما همین اصول در مورد بیماری‌های کروموزومی، اتوزومی مغلوب، مرتبط با X و بیماری‌های چند ژنی اعمال می‌شود.

رشد جنین با تعامل مداوم عوامل ارثی و خارجی ادامه می یابد. در فرآیند چنین روابطی، یک فنوتیپ شکل می گیرد که در واقع نتیجه اجرای برنامه ارثی را در شرایط محیطی خاص منعکس می کند. علیرغم اینکه رشد داخل رحمی جنین در پستانداران در یک محیط نسبتاً ثابت در شرایط بهینه صورت می گیرد، تأثیر عوامل نامطلوب خارجی در این دوره به هیچ وجه مستثنی نیست، به ویژه با افزایش تجمع آنها در محیط به دلیل پیشرفت فنی. . در حال حاضر فرد در تمام دوره های زندگی خود در معرض عوامل شیمیایی، فیزیکی، بیولوژیکی و روانی قرار دارد.

یک مطالعه تجربی در مورد رشد حیوانات منجر به ایده دوره های به اصطلاح بحرانی در رشد موجودات شد. این اصطلاح به عنوان دوره هایی در نظر گرفته می شود که جنین بیشترین حساسیت را نسبت به اثرات مخرب عوامل مختلفی دارد که می توانند رشد طبیعی را مختل کنند. این دوره های کمترین مقاومت جنین در برابر عوامل محیطی است.