close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

genetika

код для вставкиСкачать
1. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕНЕТИКИ
КАК НАУКИ.
Генетика – наука о наследственности
и
изменчивости
организмов,
о
закономерностях
наследственной
изменчивости и о материальных
основах наследственности.
а) Развитие классической генетики
(создание самой науки)
IV-V века до н. э. – первые
упоминания в религиозной литературе
в связи с сельскохозяйственной и
медицинской деятельностью.
1859 г. – «Происхождение видов
путем естественного отбора» (Чарльз
Дарвин)
1865 г. – «Опыты над растительными
гибридами» (Грегор Мендель, после
выступления в г. Брно)
В начале XX века работы Менделя
вновь привлекли внимание в связи с
исследованиями Гуго Де Фриза
(Голландия),
Карла
Корренса
(Германия) и Эриха фон Чермака
(Австрия) по гибридизации растений,
в которых были подтверждены
основные выводы о независимом
наследовании
признаков
и
о
численных
соотношениях
при
«расщеплении»
признаков
в
потомстве.
=> Открытие и переоткрытие законов
Менделя. «Триумфальное шествие»
менделизма.
Вскоре
английский
натуралист
Уильям Бэтсон ввёл в употребление
название новой научной дисциплины:
генетика (в 1905 г. в частном письме и
в 1906 г. публично).
б)
Изучение
явлений
развита знаменитым
генетиком
Томасом Морганом
американским
Хромосомная
теория
наследственности — теория, согласно
которой хромосомы, заключённые в
ядре клетки, являются носителями
генов
и
представляют
собой
материальную
основу
наследственности
в) Изучение
уровне
на
Основные положения мутационной
теории:
1. Мутации внезапны, как дискретные
изменения признаков
2. Новые формы устойчивы
3. В отличие от наследственных
изменений, мутации не образуют
непрерывных рядов, не группируются
вокруг какого-либо среднего типа.
Они являют собой качественные
скачки изменений
4. Мутации проявляются по-разному и
могут быть как полезными, так и
вредными
5. Вероятность обнаружения мутаций
зависит от числа исследуемых особей
6. Сходные мутации могут возникать
неоднократно
Хромосомная
теория
наследственности
была
сформулирована в 1900–1903 гг.
американским цитологом Уильямом
Сеттоном и немецким эмбриологом
Теодором Бовери и в дальнейшем
Основные направления современной
генетики
–
изучение
передачи
наследственности на молекулярном
уровне и влияние на передачу
наследственности.
Современная
генетика
делится
на
генетику
растений, животных и человека.
молекулярном
1928 г.- "Хромосома представляет
собой
макромолекулу
(белок),
отдельные
радикалы
которого
выполняют различные функции генов"
- Н. К. Кольцов (выдающийся русский
биолог)
1929-1931 гг. А. Серебровский сложная структура гена (В конце 1920х годов советские генетики А. С.
Серебровский и Н. П. Дубинин
экспериментально показали, что ген не
является единицей мутации, что он
имеет сложную структуру: состоит из
нескольких субъединиц, способных
самостоятельно мутировать)
40-е годы - Джордж Бидл и Эдвард
Татум
обобщили
связь
между
ферментом и геном в виде постулата
один фермент — один ген. (Поскольку
ферменты—это белки, а многие белки
состоят из более чем одного типа
полипептидных цепей, постулат в
дальнейшем стал формулироваться
как «один полипептид — один ген».)
наследственных
1901-1903 гг. де Фриз сформулировал
мутационную теорию.
единой концепции закономерности
менделизма и дарвинизма. (=>
синтетическая теория эволюции)
2. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ
СОВРЕМЕННОЙ ГЕНЕТИКИ.
1944 г. О.Эвери, К.Мак-Леод и
М.Мак-Карти (США) пришли к
выводу, что ДНК может являться
носителем генетической информации.
1953 г. - Дж.Уотсон и Ф.Крик (США)
построили пространственную модель
молекулы
дезоксирибонуклеиновой
кислоты (ДНК). Они определили, что
молекула ДНК состоит из двух цепей,
закрученных одна вокруг другой
(двойная спираль).
В 1968 Маршалл Уоррен Ниренберг,
Роберт Уильям Холли и Хар Гобинд
Корана
получили
Нобелевскую
премию
«за
расшифровку
генетического кода и его функции в
синтезе белков».
Р. Фишер, Дж. Холдейн и Сьюэлл
Райт (20–30-е гг.) получили основные
популяционно-генетические следствия
из законов Менделя. (были заложены
основы
генетико-математических
методов
изучения
процессов,
происходящих в популяциях.)
1920 г. Фундаментальный вклад в
генетику популяций внёс С. С.
Четвериков (1926), объединивший в
1. Генетика домашних растений и
животных также именуется селекцией.
Селекция изучает методы улучшения
продуктивности в сельском хозяйстве.
2. Стабильно развивается генетическое
воспроизводство
животных
и
человека, минуя половое размножение
– клонирование. Клонирование это
рождение
полноценной
особи
животного или человека из не половой
клетки особи родителя. В отличие от
полового размножения клонирование
не предполагает изменчивости.
3. Генетика человека получила свое
значение для науки и медицины
сравнительно недавно. Расшифровка
генома человека дала возможность
изучать и оказывать влияние на
передачу недоброкачественных генов
от родителей к детям.
3.
ОСНОВНЫЕ
ТЕРМИНЫ
ГЕНЕТИКИ.
ПОНЯТИЯ
И
СОВРЕМЕННОЙ
Наследственность
—
свойство
организмов
обеспечивать
материальную и функциональную
преемственность между поколениями,
а также повторять определенный тип
индивидуального развития.
Изменчивость
—
вариабельность
(разнообразие)
признаков
среди
представителей данного вида.
Наследование - передача генетической
информации
одним
поколением
другому (родителями или родителем –
потомству).
Наследуемость
—
доля
фенотипической
изменчивости
в
популяции,
обусловленная
генетической
изменчивостью
(в
отношении
к
определённому
качественному или количественному
признаку).
Ген
—
последовательность
нуклеотидов в ДНК, которая кодирует
определённую РНК.
Геном
—
общая
генетическая
информация, содержащаяся в генах
организма, или генетический состав
клетки.
Генотип - 1) вся генетическая
информация
организма;
2)
генетическая
характеристика
организма по одному или нескольким
изучаемым локусам.
Фенотип—
внешнее
проявление
свойств организма, зависящих от его
генотипа и факторов окружающей
среды.
Аллельные гены - различные формы
одного и того же гена, расположенные
в одинаковых участках (локусах)
гомологических хромосом. Аллели
определяют варианты развития одного
и того же признака.
Гомозиготный организм — организм,
имеющий две идентичные гаметы
данного
гена
в
гомологичных
хромосомах.
Гетерозиготный – разные гаметы.
Норма
реакции
–
1)
предел
модификационной
изменчивости
признака, обусловленный генотипом.
Обычно
качественные
признаки
имеют узкие пределы изменчивости, а
количественные признаки изменяются
в широких пределах.2) способность
генотипа формировать в онтогенезе, в
зависимости от условий среды, разные
фенотипы.
Альтернативные
признаки
взаимоисключающие,
контрастные
признаки.
Доминантный аллель - выраженная в
фенотипе независимо от присутствия в
геноме другого аллеля.
Рецессивные аллели – подавляемые
доминантными.
4. ЭВОЛЮЦИЯ ПОНЯТИЯ «ГЕН».
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ
ОРГАНИЗАЦИЯ
ГЕНА,
ЕГО
ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА.
Ген — структурная и функциональная
единица
наследственности,
контролирующая
развитие
определенного признака или свойства.
Совокупность
генов
родители
передают
потомкам
во
время
размножения.
Изначально термин ген появился как
теоретическая
единица
передачи
дискретной
наследственной
информации.
В настоящее время, в молекулярной
биологии установлено, что гены — это
участки ДНК, несущие какую-либо
целостную информацию — о строении
одной молекулы белка или одной
молекулы РНК. Эти и другие
функциональные
молекулы
определяют
развитие,
рост
и
функционирование организма.
Гены человека, как и других высших
организмов, включают экзоны и
интроны. В то время как экзоны
содержат
кодирующие
последовательности гена, функция
нитронов остается неизвестной, а
интроны, как правило, составляют
основную часть гена. Нитроны были
впервые выявлены в 1988 г. в гене
бета-глобина мыши. На границе
экзонов и нитронов располагается
консенсусная,
т.е.
эволюционно
консервативная последовательность,
которая распознается ферментами
сплайсинга, т.е. ферментами для
вырезания интронов из первичного
транскрипта мРНК. На 3'-конце гена
уже
в
некодирующей
части
расположен сайт, обеспечивающий
добавление
100—200
остатков
аденина к мРНК для обеспечения ее
стабильности.
Для гена характерна так называемая
открытая рамка считывания, т.е.
наличие
последовательности
триплетов,
кодирующих
аминокислоты, не перебиваемые стопкодонами
или
бессмысленными
триплетами.
Ген – участок молекулы ДНК,
содержащий
информацию
о
первичной структуре одной молекулы
белка.
5.
ОБЩИЕ
СВОЙСТВА
ГЕНЕТИЧЕСКОГО
МАТЕРИАЛА.
УРОВНИ
ОРГАНИЗАЦИИ
ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА
(ГЕННЫЙ,
ХРОМОСОМНЫЙ
И
ГЕНОМНЫЙ).
Во-первых, генетический материал
должен обладать способностью к
самовоспроизведению,
чтобы
в
процессе размножения передавать
наследственную информацию, на
основе которой будет осуществляться
формирование нового поколения. Вовторых, для обеспечения устойчивости
характеристик в ряду поколений
наследственный материал должен
сохранять
постоянной
свою
организацию. В-третьих, материал
наследственности и изменчивости
должен
обладать
способностью
приобретать
изменения
и
воспроизводить
их,
обеспечивая
возможность исторического развития
живой материи
в
меняющихся
условиях.
Только
в
случае
соответствия указанным требованиям
материальный
субстрат
наследственности и изменчивости
может обеспечить длительность и
непрерывность существования живой
природы и ее эволюцию.
ГЕННЫЙ.
Элементарной
функциональной
единицей
генетического
аппарата,
определяющей возможность развития
отдельного признака клетки или
организма данного вида, является ген
(наследственный задаток, по Г.
Менделю). Передачей генов в ряду
поколений клеток или организмов
достигается
материальная
преемственность — наследование
потомками признаков родителей.
На
ХРОМОСОМНОМ
УРОВНЕ
организации наследственный материал
обладает всеми характеристиками
субстрата
наследственности
и
изменчивости, в том числе и
способностью
к
приобретению
изменений,
которые
могут
передаваться новому поколению.
ГЕНОМНЫЙ УРОВЕНЬ организации
наследственного
материала,
объединяющий всю совокупность
хромосомных
генов,
является
эволюционно
сложившейся
структурой,
характеризующейся
относительно большей стабильностью,
нежели генный и хромосомный
уровни.
6. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД.
Генетический код — свойственный
всем живым организмам способ
кодирования
аминокислотной
последовательности
белков
при
помощи
последовательности
нуклеотидов.
В
ДНК
используется
четыре
нуклеотида — аденин (А), гуанин (G),
цитозин (С), тимин (T), которые в
русскоязычной
литературе
обозначаются буквами А, Г, Ц и Т.
Эти буквы составляют алфавит
генетического
кода.
В
РНК
используются те же нуклеотиды, за
исключением
тимина,
который
заменён похожим нуклеотидом —
урацилом,
который
обозначается
буквой U (У в русскоязычной
литературе). В молекулах ДНК и РНК
нуклеотиды выстраиваются в цепочки
и,
таким
образом,
получаются
последовательности
генетических
букв.
Для построения белков в природе
используется
20
различных
аминокислот.
Каждый
белок
представляет собой цепочку или
несколько цепочек аминокислот в
строго
определённой
последовательности.
Эта
последовательность
определяет
строение белка, а следовательно все
его биологические свойства. Набор
аминокислот также универсален для
почти всех живых организмов.
Реализация генетической информации
в живых клетках (то есть синтез белка,
кодируемого геном) осуществляется
при
помощи
двух
матричных
процессов: транскрипции (то есть
синтеза иРНК на матрице ДНК) и
трансляции генетического кода в
аминокислотную последовательность
(синтез полипептидной цепи на
матрице иРНК). Для кодирования 20
аминокислот, а также сигнала «стоп»,
означающего
конец
белковой
последовательности, достаточно трёх
последовательных нуклеотидов. Набор
из трёх нуклеотидов называется
триплетом. Принятые сокращения,
соответствующие аминокислотам и
кодонам, изображены на рисунке.
это самоопыляющееся растение имеет
много культурных сортов, стабильно
сохраняющих свои признаки в
потомстве,
и
обладает
таким
строением цветков, которое позволяет
легко удалять пыльники и наносить
пыльцу других сортов на рыльце
полукастрированных цветков.
СВОЙСТВА
КОДА
В течение двух лет Мендель
испытывал
34
сорта
гороха.
Убедившись втечение нескольких
циклов самоопыления в константности
выбранных признаков, он выбрал 22
сорта с их контрастирующими парами.
Во всех скрещиваниях Мендель
проводил точный количественный
учет всех форм второго поколения,
различающихся
по
отдельным
признакам: потомство от каждого
растения
анализировалось
им
индивидуально,
а
затем
подсчитывалась
суммарная
численность по каждому признаку по
всей выборке растений.
Описывая результаты скрещиваний,
сам Мендель не интерпретировал
установленные им факты как некие
законы. Но после их переоткрытия и
подтверждения на растительных и
животных
объектах,
эти
повторяющиеся при определенных
условиях явления стали называть
законами наследования признаков у
гибридов.
ГЕНЕТИЧЕСКОГО
1.
Триплетность
—
значащей
единицей кода является сочетание
трёх нуклеотидов (триплет, или
кодон).
2.
Непрерывность
—
между
триплетами нет знаков препинания, то
есть
информация
считывается
непрерывно.
3. Неперекрываемость — один и тот
же нуклеотид не может входить
одновременно в состав двух или более
триплетов (не соблюдается для
некоторых перекрывающихся генов
вирусов, митохондрий и бактерий,
которые кодируют несколько белков,
считывающихся со сдвигом рамки).
4. Однозначность (специфичность)—
определённый кодон соответствует
только одной аминокислоте (однако,
кодон UGA у Euplotescrassus кодирует
две аминокислоты — цистеин и
селеноцистеин)
5. Вырожденность (избыточность) —
одной и той же аминокислоте может
соответствовать несколько кодонов.
6. Универсальность — генетический
код работает одинаково в организмах
разного уровня сложности — от
вирусов до человека (на этом
основаны методы генной инженерии;
есть ряд исключений, показанный в
таблице
раздела
«Вариации
стандартного генетического кода»
ниже).
7. Помехоустойчивость — мутации
замен нуклеотидов НЕ приводящие к
смене
класса
кодируемой
аминокислоты,
называют
консервативными; мутации замен
нуклеотидов, приводящие к смене
класса кодируемой аминокислоты,
называют радикальными
7.
ХАРАКТЕРИСТИКА
ГИБРИДОЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА
ИССЛЕДОВАНИЯ.
Гибридологический метод (метод
скрещивания).
Разработан
Г.
Менделем и является основным в
генетических
исследованиях.
С
помощью
скрещивания
можно
установить: 1) доминантен или
рецессивен исследуемый признак (и
соответствующий ему ген); 2) генотип
организма; 3) взаимодействие генов и
характер этого взаимодействия; 4)
явление
сцепления
генов;
5)
расстояние
между
генами;
6)
сцепление генов с полом.
Объектом исследования Г. Мендель
выбрал горох Pisumsativum, поскольку
8.
ЗАКОНЫ
МЕНДЕЛЯ
ЗАКОНОМЕРНОСТИ
НАСЛЕДОВАНИЯ
ПРИ
МОНОГИБРИДНОМ
И
ДИГИБРИДНОМ СКРЕЩИВАНИИ.
Закон доминирования — первый закон
Менделя — называют также законом
единообразия
гибридов
первого
поколения, так как у всех особей
первого поколения проявляется один
признак. Моногибридным называется
скрещивание
двух
организмов,
отличающихся друг от друга по одной
паре
альтернативных
(взаимоисключающих)
признаков.
Следовательно,
при
таком
скрещивании
прослеживаются
закономерности
наследования
ТОЛЬКО двух
признаков,
развитие
которых
обусловлено парой аллельных генов.
Все
остальные
признаки,
свойственные данным организмам, во
внимание НЕ принимаются.
Закон расщепления, или второй закон
Менделя. Если потомков первого
поколения,
одинаковых
по
изучаемому
признаку,
скрестить
между собой, то во втором поколении
признаки обоих родителей появляются
в
определенном
числовом
соотношении: 3/4 особей будут иметь
доминантный признак.
Закон независимого комбинирования,
или третий закон Менделя. Изучение
Менделем наследования одной пары
аллелей дало возможность установить
ряд
важных
генетических
закономерностей:
• явление доминирования,
• неизменность рецессивных аллелей у
гибридов,
• расщепление потомства гибридов в
отношении 3:1...
...А также предположить, что гаметы
генетически чисты, т. е. содержат
только один ген из аллельной пары.
Однако организмы различаются по
многим
генам.
Установить
закономерности наследования двух
пар альтернативных признаков и более
можно путем дигибридного или
полигибридного скрещивания.
9.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ:
МЕНДЕЛИРУЮЩИЕ
ПРИЗНАКИ,
ПРИМЕРЫ.
Признаки, наследование которых
подчиняется
перечисленным
закономерностям, принято называть
менделирующими (по имени Г.
Менделя).
У
человека
менделирующими
признаками
являются,
например,
альбинизм
(отсутствие пигментации, вызываемое
рецессивным геном, цвет
глаз,
характер
волос
(курчавые
или
гладкие), групповые отличия по
различным факторам в крови
Некоторые менделирующие признаки
человека.
1) Глаза: большие (дом), маленькие
(рец);
2) Верхнее веко: нависающее (дом),
нормальное (рец);
3) Ресницы: длинные (дом), короткие
(рец);
4) Цвет глаз: карие, зеленые (дом),
голубые, серые (рец);
5) Зрение: близорукость (дом),
нормальное (рец);
6) Нос: крупный (дом), средний,
маленький (рец);
7) Уши: широкие (дом), узкие (рец).
10. ГИПОТЕЗА ЧИСТОТЫ ГАМЕТ.
Для объяснения закономерностей
проявления и расщепления признаков
у гибридов второго поколения и в
возвратных скрещиваниях Мендель
предложил гипотезу чистоты гамет,
согласно которой, гаметы каждого из
родителей несут только по одному из
наследуемых
факторов.
Гибриды
первого поколения (Аа) дают два типа
гамет,
в
равном
соотношении
содержащих доминантный (А) и
рецессивный факторы (а).
Гибридные
растения
выглядят
одинаково, поскольку действует закон
доминирования, или единообразия.
Наследственные
детерминанты
рецессивных признаков в гибридном
организме Аа не исчезают и не
сливаются,
а
разъединяются
с
доминантными
факторами
в
очередном цикле образования гамет.
Для упрощения анализа ожидаемых
результатов в F2 используют так
называемую решетку Пеннета —
таблицу, первые строки и столбцы
которой соответствуют различным
типам женских и мужских гамет.
11.
АНАЛИЗИРУЮЩЕЕ
СКРЕЩИВАНИЕ.
Анализирующее
скрещивание
—
скрещивание гибридной особи с
особью, гомозиготной по рецессивным
аллелям, то есть "анализатором".
Смысл анализирующего скрещивания
заключается в том, что потомки от
анализирующего
скрещивания
обязательно несут один рецессивный
аллель от "анализатора", на фоне
которого должны проявиться аллели,
полученные
от
анализируемого
организма.
Для анализирующего скрещивания
(исключая случаи взаимодействия
генов)
характерно
совпадение
расщепления
по
фенотипу
с
расщеплением по генотипу среди
потомков.
Таким
образом,
анализирующее
скрещивание
позволяет определить генотип и
соотношение гамет разного типа,
образуемых анализируемой особью.
12.
ТИПЫ
И
ВАРИАНТЫ
НАСЛЕДОВАНИЯ
ПРИЗНАКОВ
(МОНОГЕННОЕ И ПОЛИГЕННОЕ,
АУТОСОМНО-ДОМИНАНТНОЕ И
АУТОСОМНО-РЕЦЕССИВНОЕ,
СЦЕПЛЕННОЕ
С
ПОЛОМ,
ГОЛАНДРИЧЕСКОЕ).
Полигенное наследование – признак
контролируется 2 и более генами.
Моногенное наследование – признак
контролируется одним геном.
Типы наследования признаков при
моногенном наследовании:
Аутосомное
наследование.
Характерные
черты
аутосомного
наследования признаков обусловлены
тем, что соответствующие гены,
расположенные
в
аутосомах,
представлены у всех особей вида в
двойном наборе. Это означает, что
любой организм получает такие гены
от обоих родителей. В соответствии с
законом чистоты гамет в ходе
гаметогенеза все половые клетки
получают по одному гену из каждой
аллельной пары. Обоснованием этого
закона
является
расхождение
гомологичных хромосом, в которых
располагаются аллельные гены, к
разным полюсам клетки в анафазе I
мейоза.
Ввиду того что развитие признака у
особи зависит в первую очередь от
взаимодействия аллельных генов,
разные его варианты, определяемые
разными аллелями соответствующего
гена,
могут
наследоваться
по
аутосомно-доминантному
или
аутосомно-рецессивному типу, если
имеет
место
доминирование.
Возможен также промежуточный тип
наследования признаков при других
видах взаимодействия аллелей. При
доминировании признака, описанном
Г. Менделем в его опытах на горохе,
потомки
от
скрещивания
двух
гомозиготных
родителей,
различающихся по доминантному и
рецессивному вариантам данного
признака, одинаковы и похожи на
одного из них (закон единообразия
F1).
Описанное
Менделем
расщепление по фенотипу в F2 в
отношении 3:1 в действительности
имеет место лишь при полном
доминировании одного аллеля над
другим,
когда
гетерозиготы
фенотипически
сходны
с
доминантными гомозиготами (закон
расщепления
в
F2).Наследование
рецессивного
варианта
признака
характеризуется тем, что он не
проявляется у гибридов F1, а в F2
проявляется у четверти потомков.
гетерогаметного пола. Так, у человека
признак
гипертрихоза
ушной
раковины
(«волосатые
уши»)
наблюдается исключительно у мужчин
и наследуется от отца к сыну.
Сцепленное с полом. Характер
наследования сцепленных с полом
признаков в ряду поколений зависит
от того, в какой хромосоме находится
соответствующий ген. В связи с этим
различают
Х-сцепленное
и
Yсцепленное
(голандрическое)
наследование.
Сверхдоминирование: A>>a; у Аа
признак выражен гораздо сильнее у
дрозофил – АА<<Aa; аа-летален
Х-сцепленное
наследование.
Ххромосома присутствует в кариотипе
каждой особи, поэтому признаки,
определяемые
генами
этой
хромосомы,
формируются
у
представителей как женского, так и
мужского пола. Особи гомогаметного
пола получают эти гены от обоих
родителей и через свои гаметы
передают
их
всем
потомкам.
Представители гетерогаметного пола
получают единственную Х-хромосому
от
гомогаметного
родителя
и
передают ее своему гомогаметному
потомству. У млекопитающих (в том
числе и человека) мужской пол
получает Х-сцепленные гены от
матери и передает их дочерям. При
этом мужской пол никогда не
наследует отцовского Х-сцепленного
признака и не передает его своим
сыновьям.
15.
ПЛЕЙОТРОПИЯ:
ХАРАКТЕРИСТИКА,
ПРИМЕРЫ.
СИНДРОМ МАРФАНА.
Y-сцепленное
(голандрическое
наследование).
Активно
функционирующие
гены
Yхромосомы, не имеющие аллелей в Ххромосоме, присутствуют в генотипе
только гетерогаметного пола, причем
в гемизиготном состоянии. Поэтому
они проявляются фенотипически и
передаются из поколения в поколение
лишь
у
представителей
13.
КЛАССИФИКАЦИЯ
ФОРМ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГЕНОВ.
Различают
внутриаллельное
взаимодействие генов (полное и
неполное
доминирование,
сверхдоминирование,
кодоминированиеи
тд)
и
межаллельное
взаимодействие
(комплементарность,
эпистаз
и
полимерия)
14.
ВНУТРИАЛЛЕЛЬНОЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
ГЕНОВ:
ПОЛНОЕ
И
НЕПОЛНОЕ
ДОМИНИРОВАНИЕ,
СВЕРХДОМИНИРОВАНИЕ,
КОДОМИНИРОВАНИЕ, ПРИМЕРЫ.
Полное доминирование: А>a;
AA=Аa (Горошек Менделя)
Ф:
Неполное доминирование: Ф:AA≠Aa,
цвет лепестков у красавки (P-красные
и белые;F1- розовые)
Кодоминирование: присутствие двух
доминантных генов проявляется как
новый признак, например VI группа
крови АВ
Плейотропия
множественное
действие гена, способность одного
наследственного
фактора
(гена)
воздействовать
одновременно
на
несколько
разных
признаков
организма. Так, гены, определяющие
окраску шерсти у домовой мыши,
влияют на размеры тела; ген,
влияющий на пигментацию глаз у
мельничной огнёвки, имеет ещё 10
морфологических и физиологических
проявлений и т.д. Плейотропия часто
распространяется
на
признаки,
имеющие эволюционное значение —
плодовитость,
продолжительность
жизни, способность выживать в
крайних условиях среды.
Синдром Марфана - наследственное
заболевание человека, обусловленное
мутацией, которая наследуется по
аутосомно-доминантному
типу.
Характеризуется чрезмерным ростом
пальцев на руках и ногах («паучьи
пальцы»
или
арахнодактилия).
Отмечается
гигантизм.
Частота
распространения – 1:20000.
16. МНОЖЕСТВЕННЫЕ АЛЛЕЛИ,
НАСЛЕДОВАНИЕ ГРУПП КРОВИ
ПО СИСТЕМЕ АВО.
18.
СИНДРОМ
МОРРИСА
(ПРИЧИНЫ,
ФЕНОТИПИЧЕСКОЕ
ПРОЯВЛЕНИЕ).
Сущность множественного аллелизма.
Существуют примеры лишь с двумя
аллельными состояниями локуса,
например А — а, W — w. В результате
взаимодействия
этих
аллелей
наблюдалось полное или неполное
доминирование
определенного
признака. В ряде случаев локус может
иметь несколько состояний, т. е.
множественный аллелизм.
Синдром Морриса - характеризуется
наследственной нечувствительностью
периферических
тканей
к
маскулинизирующему
действию
мужского гормона семенников. В
результате этой нечувствительности
дородовое и послеродовое развитие
организма, обладающего мужским
набором
хромосом
(46/XY)
и
семенниками, парадоксально идет по
женскому направлению.
Наследование групп крови происходит
по типу множественного аллелизма (за
исключением
IV
группы
–
кодоминирование). Ген I имеет
несколько состояний: IAдоминантный,
IBдоминантный, I0рецесивный
Cочетание этих состояний формирует
ту или иную группу крови.
I0 I0 – 1 группа;
IА IА , IА I0 – 2 группа;
IВ IВ , IВ I0 – 3 группа;
IА IВ – 4 группа (кодоминирование)
17.
МЕЖАЛЛЕЛЬНОЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
ГЕНОВ:
КОМПЛИМЕНТАРНОСТЬ,
ЭПИСТАЗ (ВИДЫ ЭПИСТАЗА),
ПОЛИМЕРИЯ, ПРИМЕРЫ.
Яркий пример этого синдрома Жанна
д'Арк (1412—1432) была высокого
роста, крепко сложена, исключительно
сильна, но стройна и с тонкой
женственной талией, ее лицо тоже
было
очень
красиво.
Общее
телосложение отличалось несколько
мужскими пропорциями. Она очень
любила физические и военные
упражнения, очень охотно носила
мужскую одежду. У нее никогда не
было менструаций, что позволяет нам
по совокупности других особенностей
через пять с половиной веков
уверенно ставить Жанне д'Арк диагноз
тестикулярной
феминизации
—
синдрома Морриса.
Резус-фактор - белок на мембране
эритроцитов. Присутствует у 85%
людей - резус-положительных.
Остальные 15% - резус-отрицательны.
Наследование: R- ген резус-фактора. r
- отсутствие резус фактора.
Родители резус-положительны (RR,
Rr) - ребенок может быть резусположительным (RR, Rr) или резусотрицательным (rr).
Один родитель резус-положительный
(RR, Rr), другой резус-отрицательный
(rr) - ребенок может быть резусположительным (Rr) или резусотрицательным (rr).
Родители
резус-отрицательны,
ребенок может быть только резусотрицательным.
19. БОМБЕЙСКИЙ ФЕНОМЕН.
ААвв х ааВВ А_В_ (качественно
новый признак) (синдром Морриса
или тестикулярная феминизация)
Бомбейский феномен заключается в
том, что у ребенка определяется
группа крови, которой по правилам у
него быть не может - т.е. у ребенка
выявляется антиген, которого нет ни у
одного из родителей.
Например, у родителей 00 и 00 (1я у
обоих) вдруг рождается ребенок В0
(3я группа). Или у родителей с 00(1) и
B0/BB (3) рождается ребенок с A0(2)
или AB (4).
Эпистаз- гены одной аллельной пары
подавляют проявление генов другой.
Супрессор
–
ген
подавитель
(доминантный
и
рецессивный).
(Бомбейский феномен - IА IА , IА I0 ,
IВ IВ , IВ I0 – фенотипически 1
группа)
Это
значит,
что
рецессивные
эпистатические
гены
подавляют
действие генов IА и IВ, и
фенотипически они определяются как
I0. Т.е.у человека, например, группа
крови IА I0, а анализы крови говорят,
что I0 I0.
Полимерия (полигения) – проявление
признака за счёт одновременного
действия
однотипных
генов;
обусловленность одного сложного
признака многими неаллельными
ГЕНАМИ,
действие
которых
суммируется в признаке. Такие гены
называются полигенами. В условиях
неоднородной
внешней
среды
полигения приводит к непрерывной,
или количественной, изменчивости
признака в популяции. Большинство
признаков
относится
к
количественным, например размеры и
вес особей, их окраска, иногда
устойчивость к заболеваниям.
20.
«ЭФФЕКТ
ПОЛОЖЕНИЯ»
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ГЕНОВ.
НАСЛЕДОВАНИЕ
РЕЗУСФАКТОРА. РЕЗУС-КОНФЛИКТ.
Комплиментарность
форма
взаимодействия генов, при которой
доминантные
аллели
разных
аллельных пар, действуя совместно,
обуславливают появление качественно
нового признака.
активирующих
или
угнетающих
проявления генов, вблизи которых они
встраиваются.
Наконец,
немалое
значение в объединении генов в
единую систему генотипа имеют
регуляторные
взаимодействия,
обеспечивающие регуляцию генной
активности.
Продукты
геноврегуляторов
белки-регуляторы
обладают способностью узнавать
определенные
последовательности
ДНК,
соединяться
с
ними,
обеспечивая,
таким
образом,
транскрибирование информации со
структурных генов или препятствия
транскрипции.
"Эффект положения" - особый вид,
представляющий
взаимодействие,
обусловленное местоположением гена
в системе генотипа. Непосредственное
окружение, в котором находится ген,
может влиять на его экспрессию.
Изменение активности гена может
быть связано с перемещением в
другую
группу
сцепления
при
хромосомных
перестройках
или
деятельности
подвижных
генетических
элементов,
Резус-фактор, как и группу крови,
необходимо
учитывать
при
переливании крови. При попадании
резус фактора в кровь резусотрицательного человека, к нему
образуются антирезусные антитела,
которые
склеивают
резусположительные
эритроциты
в
монетные столбики.
Резус-конфликт может возникнуть при
беременности
резус-отрицательной
женщины
резус-положительным
плодом (резус-фактор от отца). При
попадании эритроцитов плода в
кровоток матери, против резусфактора
у
нее
образуются
антирезусные антитела. В норме
кровоток матери и плода смешивается
только во время родов, поэтому
теоретически
возможным
резусконфликт считается во вторую и
последующие беременности резусположительным плодом. Практически
в современных условиях часто
происходит
повышение
проницаемости сосудов плаценты,
различные патологии беременности,
приводящие к попаданию эритроцитов
плода в кровь матери и во время
первой
беременности.
Поэтому
антирезусные антитела необходимо
определять при любой беременности у
резус-отрицательной
женщины
начиная с 8 недель (время образования
резус-фактора
у
плода).
Для
предотвращения их образования во
время родов, в течение 72 часов после
любого окончания беременности срока
более 8 недель вводят антирезусный
иммуноглобулин.
21.
РЕАЛИЗАЦИЯ
ДЕЙСТВИЯ
ГЕНОВ В ОНТОГЕНЕЗЕ. ПОНЯТИЕ
ЭКСПРЕССИВНОСТИ
И
ПЕНЕТРАНТНОСТИ.
Развитие признака связано со всем
генотипом
через
многие
последовательные
процессы,
в
протекании которых большую роль
играет и среда.
У микроскопического грибка нейроспоры обнаружено несколько
рас, каждая из которых способна
обитать только на определенных
питательных средах, потому что
каждая
раса
обладает
своим,
отличным от других рас, качеством и
количеством ферментов. Аналогичные
факты известны относительно многих
микроорганизмов.
Белая и красная окраска лепестков
примулы, как и окраска цветов других
растений, зависит от окислительновосстановительных ферментов и их
ингибиторов
(от
лат.
inhihereудерживать), т. е. от веществ,
тормозящих
или
прекращающих
химические
реакции,
действие
которых находится в тесной связи с
условиями среды.
Установлено, что в основе ряда
наследственных аномалий и болезней
человека
лежит
недостаточная
активность некоторых ферментов.
Экспрессивность - степень проявления
варьирующего признака. (%)
Пенетрантность
варьирующее
соотношение
классов
при
расщеплении в зависимости от
условий внешней среды и от условий
генетической
среды
(генымодификаторы или регуляторные
гены). Это понятие подразумевает
возможность проявления или не
проявления изучаемого признака у
организмов,
одинаковым
по
изучаемым генотипическим факторам.
Она выражается в доле особей,
проявляющих исследуемый признак
среди всех особей одинакового
генотипа по изучаемому гену.
22.
ОСНОВНЫЕ
ПОЛОЖЕНИЯ
ХРОМОСОМНОЙ
ТЕОРИИ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ.
Хромосомная
теория
наследственности — теория, согласно
которой хромосомы, заключённые в
ядре клетки, являются носителями
генов
и
представляют
собой
материальную
основу
наследственности,
то
есть
преемственность свойств организмов в
ряду
поколений
определяется
преемственностью их хромосом.
Анализ
явлений
сцепленного
наследования,
кроссинговера,
сравнение
генетической
и
цитологической
карт
позволяют
сформулировать основные положения
хромосомной
теории
наследственности:
• Гены локализованы в хромосомах.
При этом различные хромосомы
содержат неодинаковое число генов.
Кроме того, набор генов каждой из
негомологичных хромосом уникален.
•
Аллельные
гены
занимают
одинаковые локусы в гомологичных
хромосомах.
• Гены расположены в хромосоме в
линейной последовательности.
• Гены одной хромосомы образуют
группу
сцепления,
то
есть
наследуются
преимущественно
сцеплено (совместно), благодаря чему
происходит сцепленное наследование
некоторых признаков. Число групп
сцепления равно гаплоидному числу
хромосом
данного
вида
(у
гомогаметного пола) или больше на 1
(у гетерогаметного пола).
• Сцепление нарушается в результате
кроссинговера,
частота
которого
прямо пропорциональна расстоянию
между генами в хромосоме (поэтому
сила сцепления находится в обратной
зависимости от расстояния между
генами).
•
Каждый
биологический
вид
характеризуется
определенным
набором хромосом — кариотипом.
23.
ХРОМОСОМНОЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛА.
У животных, растений и человека
хромосомный
механизм
является
начальным
механизмом,
определяющим
пол.
Согласно
хромосомной теории, пол организма
определяется половыми хромосомами
в момент оплодотворения.
XY определение пола
У одного пола ядра всех соматических
клеток содержат диплоидный набор
аутосом 2А и две одинаковые половые
хромосомы (XX). Поэтому все гаметы
этого пола содержат по одной Xхромосоме. Это гомогаметный пол. У
другого пола в каждой соматической
клетке, помимо диплоидного набора
аутосом 2А, содержатся две разные
половые хромосомы Х и Y. Поэтому у
него два вида гамет: X- и Y-несущие.
Это
гетерогаметный
пол.
У
большинства видов животных и
растений гомогаметен женский пол, а
гетерогаметен
мужской.
Сюда
относятся
млекопитающие,
большинство
насекомых,
многие
рыбы, растения и др. К видам с
мужской гетерогаметностью относятся
и плодовые мушки рода Drosophila.
Бывает два вида XY-определения
пола. Один из них — как у человека:
пол зависит от наличия Y-хромосомы
(если она есть, генотип самца, если нет
— самки). Второй — как у
представителей рода Drosophila: пол
определяется по соотношению числа
X-хромосом и числа аутосом.
ZW определение пола
У многих других видов (птицы,
некоторые рептилии, рыбы, бабочки,
ручейники, из растений — земляника)
наблюдается обратная картина —
гомогаметен мужской пол (имеет две
гомологичные хромосомы Z), а
гетерогаметен женский (имеет одну Zхромосому и одну состоящую в
основном из гетерохроматина и
потому генетически инертную Wхромосому).
Вероятно, исходным для бабочек
механизмом определения пола был
механизм ZO самка/ZZ самец [1].
Затем,
путем
хромосомных
перестроек,
возникла
система
определения пола WZ самка/ZZ самец,
характерная для 98% видов бабочек. У
видов с системой Z/ZZ определение
пола зависит от соотношения числа
пар половых хромосом и аутосом, но у
тутового шелкопряда (система WZ/ZZ)
обнаружен отвечаюший за развитие
женского пола ген Fem в Wхромосоме.
X0 определение пола
При этом механизме определения пола
один из полов (гомогаметный)
обладает двумя X-хромосомами, в то
время, как второй (гетерогаметный)
только одной. При этом пол
определяется так же, как и у дрозофил:
по соотношению числа X-хромосом и
аутосом. Этот механизм определения
пола
обнаружен
у
некоторых
насекомых (клопов, бабочек и др.) и
круглых
червей.
У
нематоды
Caenorhabditiselegans
при
наборе
половых хромосом XX формируется
гермафродит, а при наборе ХО самец.
24.
НАСЛЕДОВАНИЕ,
СЦЕПЛЕННОЕ С ПОЛОМ.
Признаки,
гены
которых
локализованы в половых хромосомах,
называются признаками, сцепленными
с полом. Явление наследования,
сцепленного с полом, было открыто Т.
Морганом у дрозофилы.
Х- и У-хромосомы у человека имеют
гомологичный
(псевдоаутосомный)
участок, где локализованы гены,
наследование которых не отличается
от наследования аутосомных генов.
Помимо гомологичных участков, X- и
У-хромосомы имеют негомологичные
участки. Негомологичный участок Ухромосомы,
кроме
генов,
определяющих
мужской
пол,
содержит гены перепонок между
пальцами ног и волосатых ушей у
человека. Патологические признаки,
сцепленные
с
негомологичным
участком У-хромосомы, передаются
всем сыновьям, поскольку они
получают от отца У-хромосому.
Негомологичный
участок
Xхромосомы содержит в своем составе
ряд важных для жизнедеятельности
организмов генов. Поскольку у
гетерогаметного
пола
(ХУ)
Xхромосома
представлена
в
единственном числе, то признаки,
определяемые
генами
негомологичного
участка
Xхромосомы, будут проявляться ДАЖЕ
в том случае, если они
рецессивны. Такое состояние генов
называется
ГЕМИЗИГОТНЫМ.
Примером такого рода X-сцепленных
рецессивных признаков у человека
являются
гемофилия,
мышечная
дистрофия
Дюшена,
атрофия
зрительного
нерва,
дальтонизм
(цветовая слепота) и др.
ГЕМОФИЛИЯ — это наследственная
болезнь, при которой кровь теряет
способность свертываться. Ранение,
даже царапина или ушиб, могут
вызвать обильные наружные или
внутренние кровотечения, которые
нередко заканчиваются смертью. Это
заболевание встречается, за редким
исключением, только у мужчин. Было
установлено, что обе наиболее
распространенные формы гемофилии
(гемофилия А и гемофилия В)
обусловлена рецессивными генами,
локализованными в X-хромосоме.
Гетерозиготные по данным генам
женщины (носительницы) обладают
нормальной
или
несколько
пониженной свертываемостью крови.
Фенотипическое
проявление
гемофилии
у
девочек
будет
наблюдаться в том случае, если мать
девочки является носительницей гена
гемофилии, а отец — гемофиликом.
Подобная
закономерность
наследования характерна и для других
рецессивных, сцепленных с полом
признаков.
25.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ
НАСЛЕДОВАНИЯ
ВНЕЯДЕРНЫХ
ГЕНОВ. ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКОЕ
НАСЛЕДОВАНИЕ.
Наличие
некоторого
количества
наследственного
материала
в
цитоплазме в виде кольцевых молекул
ДНК митохондрий и пластид, а также
других внеядерных генетических
элементов дает основание специально
остановиться на их участии в
формировании фенотипа в процессе
индивидуального развития.
Цитоплазматические
гены
НЕ
подчиняются
менделевским
закономерностям
наследования,
которые определяются поведением
хромосом при митозе, мейозе и
оплодотворении. В связи с тем что
организм, образуемый вследствие
оплодотворения,
получает
цитоплазматические
структуры
главным образом с яйцеклеткой,
цитоплазматическое
наследование
признаков
осуществляется
по
материнской линии.
Такой тип наследования был впервые
описан в 1908 г. К. Корренсом в
отношении признака пестрых листьев
у некоторых.
Как было установлено позднее,
развитие этого признака обусловлено
мутацией, возникающей в ДНК
хлоропластов и нарушающей синтез
хлорофилла в них. Размножение в
клетках нормальных (зеленых) и
мутантных (бесцветных) пластид и
последующее
случайное
распределение их между дочерними
клетками приводят к появлению
отдельных
клеток,
совершенно
лишенных
нормальных
пластид.
Потомство этих клеток образует
обесцвеченные участки на листьях.
Фенотип потомства, таким образом,
зависит от фенотипа материнского
растения. У растения с зелеными
листьями
потомство
абсолютно
нормально. У растения с бесцветными
листьями потомство имеет такой же
фенотип. У материнского растения с
пестрыми листьями потомки могут
иметь все описанные фенотипы по
данному признаку. При этом внешний
вид потомства не зависит от признака
отцовского растения.
Другим
примером
цитоплазматического
наследования
признаков могут служить некоторые
патологические состояния, описанные
у человека, причиной которых
является
первичный
дефект
митохондриальной ДНК (мтДНК)
Наряду с описанными выше типами и
вариантами наследования ядерных и
цитоплазматических
генов
в
последнее время внимание ученых
привлекает
нетрадиционное
наследование некоторых признаков и
патологических состояний у человека.
26.
ИЗМЕНЧИВОСТЬ
ИЗМЕНЧИВОСТИ.
ВИДЫ
Изменчивость — свойство организма
приобретать новые признаки и
особенности
индивидуального
развития,
отличающиеся
от
родительских.
Выделяют
фенотипическую
(или
ненаследственную) и генотипическую
(или наследственную) изменчивость.
Новые признаки могут служить
основой для эволюции вида при
условии их наследования.
Генотипическая изменчивость. При
генотипической (или наследственной)
изменчивости изменения происходят в
геноме. В зависимости от вида клеток
(половые
или
соматические)
с
изменённой
наследственной
информацией выделяют генеративную
и соматическую изменчивость.
Фенотипическая
изменчивость
наследственный материал не меняется:
изменения касаются только признаков
индивида. Они не передаются по
наследству даже при длительном
и/или
повторном
воздействии
(например, обряд инициации у
некоторых народов в виде нанесения
повреждений: обрезание
крайней
плоти,
протыкание
носовой
перегородки или губ, удаление клыков
и т.д.; изменение формы грудной
клетки при ношении корсетов или
удалении ребер; изменение формы
стопы при использовании обуви и
т.п.).
Модификационная
изменчивость.
Если
по
своей
выраженности
изменения не выходят за пределы
диапазона
нормы
реакции,
то
подобные фенотипические изменения
называют
модификационными.
Наиболее
выраженно
модификационная
изменчивость
проявляется при реакциях организма
на изменения факторов среды,
например условий проживания в
различных географических зонах,
интенсивности солнечной радиации,
характера
питания
и
т.д.
Модификационная
изменчивость
имеет адаптивное значение.
27.
КОМБИНАТИВНАЯ
ИЗМЕНЧИВОСТЬ.
Комбинативная изменчивость - это
следствие перекреста гомологичных
хромосом, их случайного расхождения
в мейозе и случайного сочетания гамет
при оплодотворении. Комбинативная
изменчивость ведет к появлению
бесконечно большого разнообразия
генотипов и фенотипов. Она служит
неиссякаемым
источником
наследственного разнообразия видов и
основой для естественного отбора.
Механизмы
комбинативной
изменчивости:
• Независимое расхождение хромосом
в мейозе.
•
Рекомбинация
генов
при
кроссинговере.
• Случайная встреча гамет при
оплодотворении.
28.
КЛАССИФИКАЦИЯ
ГЕНОТИПИЧЕСКОЙ
ИЗМЕНЧИВОСТИ.
•
При
генотипической
(или
наследственной)
изменчивости
изменения происходят в геноме. В
зависимости от вида клеток (половые
или соматические) с изменённой
наследственной
информацией
выделяют
генеративную
и
соматическую изменчивость.
Генеративная
изменчивость:
изменения
происходят
в
наследственном аппарате гамет.
Соматическая
изменчивость:
изменения
наблюдаются
в
наследственном аппарате клеток тела
(соматические клетки).
• В рамках как генеративной, так и
соматической изменчивости выделяют
мутационную и
комбинативную изменчивость.
Мутационная
изменчивость
определяется
мутациями
—
устойчивым
изменением
генетического материала и как
следствие — наследуемого признака.
Комбинативная
изменчивость
возникает
вследствие
случайной
перекомбинации аллелей в генотипах
потомков
в
сравнении
с
родительскими генотипами.
Сами гены при этом не изменяются,
но генотипы родителей и детей
оказываются различными.
Предрасположенность к заболеваниям
В связи с постоянным расширением
территории обитания и увеличением
числа
факторов,
влияющих
на
человека, возникают ситуации, когда
полезные в определённых условиях
сочетания конкретных нормальных
генов не обеспечивают оптимальных
условий
функционирования
организма. Это приводит к тому, что
неблагоприятное
сочетание
«непатогенных» генов может стать
основой развития так называемых
болезней
с
наследственным
предрасположением.
Устойчивость к заболеваниям
Существует
также
механизм
генетической
изменчивости,
определяющий
устойчивость
к
некоторым
заболеваниям.
Так,
гетерозиготное
носительство
серповидно-клеточного Hb (HbS)
обеспечивает высокую резистентность
к
малярийному
плазмодию
(внутриклеточному
паразиту
эритроцитов).
29. ФЕНОТИП ОРГАНИЗМА. РОЛЬ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И СРЕДЫ В
ФОРМИРОВАНИИ ФЕНОТИПА.
Фенотип
совокупность
всех
внутренних и внешних признаков и
свойств особи, сформировавшихся на
базе генотипа в процессе ее
индивидуального
развития
(онтогенеза). ЛИБО:
Фенотип - вариант нормы реакции
организма на действие внешних
условий.
При
относительно
одинаковых
генотипах
в
определенных пределах возможны
многие варианты фенотипов.
Наследственность
влияет
на
формирование фенотипа посредством
модификационной изменчивости в
пределах нормы реакции (предел
модификационной изменчивости), а
так же взаимодействуя со средой:
разрезанную вдоль одну половину
корня одуванчика выращивали в
горах, а другую на равнине. В горах из
нее выросло растение с мелкими
листьями, низкое, а на равнине
высокое, с крупными листьями.
Причины различий — влияние
условий среды (при одинаковом
генотипе).
В общем и целом формирование
фенотипа — результат взаимодействия
генотипа с условиями среды.
30. РОЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И
СРЕДЫ
В
ФОРМИРОВАНИИ
НОРМАЛЬНОГО
И
ПАТОЛОГИЧЕСКИ ИЗМЕНЕННОГО
ФЕНОТИПА ЧЕЛОВЕКА.
Значение средовых и генотипических
факторов
в
формировании
патологически измененного фенотипа
человека очень велико, так как
фенотип есть реализация генотипа в
ходе индивидуального развития и в
определенных
условиях
среды
обитания, факторы которой часто
оказывают определяющее значение на
проявление и развитие того или иного
признака
и
свойства.
Поэтому
организмы, имеющие одинаковые
генотипы, могут заметно отличаться
друг от друга по фенотипу.
Следствием генетических нарушений
могут
возникать
врожденные
заболевания и аномалии развития.
Врожденные болезни могут быть
результатом генетических нарушений
и следствием вредных воздействий на
плод, развивающийся из нормальных
половых клеток, без генетических
мутаций.
В то же время существуют патологии,
обусловленные
ТОЛЬКО
воздействием факторов среды. Но и
при этих болезнях причины, течение и
исход
их
будет
определяться
генотипом.
Следовательно,
формирование
патологического
фенотипа
детерминировано
наследственной информацией при
условии влияния окружающей среды.
31.
МОДИФИКАЦИОННАЯ
ИЗМЕНЧИВОСТЬ, ПРИМЕРЫ.
Модификационная
изменчивость.
Если
по
своей
выраженности
изменения НЕ выходят за пределы
диапазона
нормы
реакции,
то
подобные фенотипические изменения
называют
модификационными.
Наиболее
выраженно
модификационная
изменчивость
проявляется при реакциях организма
на изменения факторов среды,
например условий проживания в
различных географических зонах,
интенсивности солнечной радиации,
характера
питания
и
т.д.
Модификационная
изменчивость
имеет адаптивное значение.
Фенокопия — одно из проявлений
модификационной изменчивости (т.е.
на действие факторов среды). Термин
«фенокопия»
предложен
для
обозначения признаков, болезней,
фенотипов или врождённых пороков
развития (ВПР), формирующихся под
воздействием определённых условий
среды и фенотипически (клинически)
похожих на состояния, возникающие
под влиянием мутаций.
ПРИМЕР:
Микроцефалия
—
уменьшение
размеров черепа и головного мозга,
сопровождающееся
умственной
отсталостью
и
определёнными
неврологическими
нарушениями.
Микроцефалия может быть первичной
или вторичной.
Первичная (истинная, генетическая)
микроцефалия
характеризуется
первичным недоразвитием головного
мозга.
Вторичная (ложная, негенетическая)
микроцефалия
характеризуется
ранним заращением черепных швов.
В обоих случаях многие клинические
проявления,
методы
терапии,
психолого-педагогической коррекции,
реабилитации и адаптации больных
весьма схожи, но при решении
вопроса о повторном риске рождения
больного ребёнка необходимо точное
знание причины патологии в данной
семье.
32.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПОНЯТИЙ
«МУТАГЕН», «МУТОН», «РЕКОН».
Мутаген (Mutagen) - любой агент или
фактор,
вызывающий
мутацию.
Различают
физические,
физикохимические,
химические
и
биологические
мутагены.
Часто
мутагены одновременно являются
канцерогенами.
Мутон
наименьший
участок
генетического материала, изменение
которого приводит к улавливаемой
перемене фенотипа и нарушению
нормальной функции какого-либо
гена.
Рекон - минимальная часть гена,
которая может быть обменена путем
кроссинговера
с
другим
гомологичным участком аллельного
ему гена, находящегося в другой
хромосоме. Рекон никогда не делится
в
процессе
кроссинговера
и
функционирует как единое целое.
33.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
«МУТАЦИИ»
ПОНЯТИЯ
Мутация - наследственное изменение
генотипа.
и
Мутация - основа наследственной
изменчивости в живой природе.
Термин "мутация" был введен в
генетику
одним
из
ученых,
переоткрывших законы Менделя, - Г.
де Фризом в 1901 г. (от лат. мутатио изменение, перемена). Этот термин
означал вновь возникшие, без участия
скрещиваний,
наследственные
изменения.
Мутации делят на генные мутации
,хромосомные мутации и геномные
мутации. Надо заметить, что при
хромосомных и геномных мутациях в
геноме НЕ возникает новых генов;
фактически,
это
некоторая
"перетасовка" старых генов.
На первый взгляд, было бы логичнее
отнести такую изменчивость к
комбинационной
изменчивости
.
ОДНАКО, при определении пола,
появление в геноме лишней Ххромосомы
может
вызвать
радикальные изменения фенотипа .
Поэтому
исторически
сложилась
традиция относить такие изменения
генома к мутациям.
По
характеру
возникновения
различают
естественные
и
искусственные
мутации.
По
генетическому проявлению различают
доминантные и рецессивные мутации.
Кроме классификации мутаций по
способу
возникновения,
их
классифицируют
и
по
другим
признакам.
1) Прямые мутации - это мутации,
вызывающие отклонение от дикого
типа. Обратные мутации - это
возвращение к дикому типу.
2) Если мутации возникают в половых
клетках, их называют генеративными
мутациями
(от
лат.генератио
рождение), а если в других клетках
организма
соматическими
мутациями (от греч. сома - тело).
Соматические
мутации
могут
передаваться
потомству
при
вегетативном размножении.
3) По результатам мутации делят на
полезные, нейтральные и вредные (в
том числе стерильные, полулетальные
и летальные). Полулетальные мутации
- это вредные мутации, сильно
снижающие жизнеспособность, но не
гибельные, а летальные - приводящие
к гибели организма на той или иной
стадии развития. Стерильные мутации
- это те, которые не влияют на
жизнеспособность организма, но резко
(часто до нуля) снижают его
плодовитость.
Нейтральные мутации - это мутации,
которые не меняют жизнеспособность
организма.
34.
ВИДЫ
МУТАГЕНОВ.
ХИМИЧЕСКИЕ МУТАГЕНЫ.
Мутагены - физические и химические
факторы,
вызывающие
стойкие
наследственные
изменения
—
мутации.
К физическим мутагенам относятся
все виды ионизирующих излучений
(гаммаи
рентгеновские
лучи,
протоны,
нейтроны и
др.)
и
ультрафиолетовое излучение; гораздо
более слабой способностью вызывать
мутации обладают высокие и низкие
температуры.
К химическим мутагенам принадлежат
многие алкилирующие соединения
(например, иприт, диметилсульфат,
нитрозометилмочевина),
аналоги
азотистых оснований нуклеиновых
кислот (например, 5-бромурацил, 2аминопурин), акридиновые красители,
азотистая
кислота,
некоторые
алкалоиды, формальдегид, перекись
водорода и некоторые органические
перекиси, некоторые биополимеры
(чужеродная ДНК, а также, повидимому, чужеродная РНК) и многие
др.
вещества,
число
которых
возрастает по мере обнаружения
мутагенного действия соединений,
ранее в этом отношении не изученных.
Наиболее сильные химические М.,
увеличивающие частоту мутаций в
сотни
раз,
называются
супермутагенами. К
химическим М. условно можно
отнести и ряд вирусов (мутагенным
фактором вирусов являются, видимо,
их нуклеиновые кислоты — ДНК или
РНК).
По-видимому,
М.
универсальны, т. е. могут вызывать
мутации у любых форм жизни — от
вирусов и бактерий до высших
растений, животных и человека, но
чувствительность организмов разных
видов к действию М. — их
мутабильность — различна. Для всех
известных М. не существует нижнего
предела их мутагенного действия, но с
уменьшением дозы любого М. падает
частота вызываемых ими мутаций (она
сравнивается с частотой естественно
возникающих мутаций в отсутствии
данного
М.).
Физические
и
химические М. широко используются
в селекции с.-х. растений и полезных
микроорганизмов с целью получения
мутаций, служащих материалом для
искусственного отбора.
35. РАДИАЦИОННЫЙ МУТАГЕНЕЗ,
СУЩНОСТЬ.
Радиационный
мутагенез
возникновение
наследственных
изменений (мутаций) при облучении
организмов.
Под воздействием радиации, согласно
теории радиационного мутагенеза, в
клетках происходят повреждения и
разрывы ДНК. Они проявляются в
виде
хромосомных
перестроек,
которые, как правило, выявляются в
облучаемых
популяциях
цитогенетическими методами.
Известно
несколько
случаев
повышенного мутагенеза в условиях
хронического облучения.
• Увеличение частоты появления
пигментных мутаций происходило в
природной популяции одноклеточной
зелёной водоросли хлореллы и
проростках
семян
трёх
видов
цветковых растений, обитающих на
территории
Восточно-Уральского
радиационного следа.
• В семенах сосны обыкновенной и
василька
шероховатого,
произрастающей в Зоне отчуждения
ЧАЭС и на Восточно-Уральском
радиационном следе, а так же на
загрязнённой территории в Беларуси
было отмечено появление вариантов
полиморфных белков, которое можно
расценивать
как
результат
мутационных событий.
Частота таких изменений возрастала
пропорционально дозе облучения.
36. СОМАТИЧЕСКИЕ
(ПРИМЕРЫ).
МУТАЦИИ
Соматические мутации - мутации,
возникающие в клетках тела и
обусловливающие
мозаичность
организма, т. е. образование в нём
отдельных участков тела, тканей или
клеток с отличным от остальных
набором хромосом или генов. В
клетках развивающегося организма
могут
возникать
cоматические
мутации всех тех типов, которые
наблюдаются в половых клетках:
умножения хромосомного набора в
целом в результате нормального
деления хромосом без последующего
деления ядра и клетки; трисомии и
моносомии различных хромосом в
результате отхождения двух дочерних
хромосом к одному полюсу (вместо
расхождения их к разным полюсам);
потери хромосомы в одной из
дочерних клеток в результате её
задержки в зоне экваториальной
пластинки при делении и т.д.
В соматических клетках с той или
иной частотой имеют место инверсии
(перевороты), делеции (утраты) и
транслокации (перестановки) участков
хромосом, а также мутации отдельных
генов. Чем раньше в процессе
развития
организма
возникает
соматическая мутация, тем большее
количество
клеток-потомков
её
унаследует при условии, что мутация
не убивает клетку-носительницу и не
снижает темпов её размножения.
Генные
С.
м.
проявляются
относительно
редко,
т.к.
в
подавляющем большинстве случаев
функция
мутантного
гена
или
выпавшего
участка
хромосомы
компенсируется
наличием
нормального гомологичного гена или
нормального участка в партнёре —
гомологе
мутантной
хромосомы.
Проявление
некоторых
С.
м.
подавляется соседством нормальной
ткани. Наконец, С. м. может не
проявиться в силу того, что в данной
ткани
соответствующий
участок
хромосомы неактивен.
Тем не менее в начале 60-х гг. 20 в.
выяснилось важное значение С. м. в
патогенезе ненормального развития
половой системы, в возникновении
самопроизвольных
абортов
и
врождённых уродств, в канцерогенезе.
37. ПОНЯТИЕ О ХРОМОСОМНЫХ
МУТАЦИЯХ (ПРИМЕРЫ).
При
хромосомных
мутациях
происходят как изменение числа
отдельных
хромосом
в
геноме
(анеуплоидия),
так
и
крупные
перестройки структуры отдельных
хромосом.
Последние
получили
название хромосомных аберраций. В
этом случае наблюдаются потеря
(делеции)
или
удвоение
части
(дупликации) генетического материала
одной или нескольких хромосом,
изменение ориентации сегментов
хромосом в отдельных хромосомах
(инверсии), а также перенос части
генетического материала с одной
хромосомы на другую (транслокации)
(крайний случай - объединение целых
хромосом).
ПРИМЕРЫ:
Делеция: Самым хорошо изученным
заболеванием,
обусловленным
делецией,
является
синдром
кошачьего крика, описанный в 1963
году Джеромом Леженом. В его
основе лежит делеция небольшого
участка короткого плеча 5 хромосомы.
Для
больных
характерен
ряд
отклонений от нормы: нарушение
функций
сердечно-сосудистой,
пищеварительной
систем,
недоразвитие гортани (с характерным
криком, напоминающим кошачье
мяуканье), общее отставание развития,
умственная отсталость, лунообразное
лицо с широко расставленными
глазами. Синдром встречается у 1
новорожденного из 50000.
Другой интересной делецией является
делеция в гене, кодирующем рецептор
CCR5. Этот рецептор используется
вирусом иммунодефицита человека
(ВИЧ) для распознавания своей цели
— Т-лимфоцитов. Продукт гена с
делецией получил название CCR5Δ32, этот вариант CCR5 не узнается
ВИЧ, и носители такой мутации к
ВИЧ невосприимчивы (это порядка 10
% европейцев).
Дупликация: пример дупликации —
мутация
Bar
у
Drosophila,
обнаруженная в 20-х годах XX века Т.
Морганом
и
А.
Стертевантом.
Мутация обусловлена дупликацией
локуса
57.0
X-хромосомы.
У
нормальных самок (B+/B+) глаз имеет
800 фасеток, у гетерозиготных самок
(B+/B) глаз имеет 350 фасеток, у
гомозигот по мутации (B/B) — всего
70 фасеток. Обнаружены также самки
с трижды повторенным геном —
doubleBar (BD/B+).
Инверсия: у человека наиболее
распространенной является инверсия в
9 хромосоме, не вредящая носителю,
хотя существуют данные, что у
женщин с этой мутацией существует
30 % вероятность выкидыша.
Транслокация:
"Филадельфийская
транслокация" между девятой и
двадцать второй хромосомами. В 95 %
случаев именно эта мутация является
причиной одной из форм хронической
лейкемии.
38. ПОНЯТИЕ О ГЕНОМНЫХ
МУТАЦИЯХ (ПРИМЕРЫ).
Геномные мутации - это мутации,
которые приводят к добавлению либо
утрате одной, нескольких или полного
гаплоидного набора хромосом. Разные
виды геномных мутаций называют
гетероплоидией и полиплоидией.
Геномные
мутации
связаны
с
изменением
числа
хромосом.
Например, у растений довольно часто
обнаруживается явление полиплоидии
- кратного изменения числа хромосом.
У
полиплоидных
организмов
гаплоидный набор хромосом n в
клетках повторяется НЕ 2, как у
диплоидов, а значительно большее
число раз (3n, 4п, 5п и до 12n).
Полиплоидия - следствие нарушения
хода митоза или мейоза: при
разрушении
веретена
деления
удвоившиеся
хромосомы
не
расходятся, а остаются внутри
неразделившейся клетки. В результате
возникают гаметы с числом хромосом
2n. При слиянии такой гаметы с
нормальной (n) потомок будет иметь
тройной набор
хромосом. Если геномная мутация
происходит не в половых, а в
соматических клетках, то в организме
возникают
клоны
(линии)
полиплоидных клеток.
Нередко темпы деления этих клеток
опережают
темпы
деления
нормальных диплоидных клеток (2n).
В этом случае быстро делящаяся
линия полиплоидных клеток образует
злокачественную опухоль. Если она не
будет удалена или разрушена, то за
счет быстрого деления полиплоидные
клетки вытеснят нормальные. Так
развиваются многие формы РАКА.
Разрушение митотического веретена
может быть вызвано радиацией,
действием ряда химических веществ мутагенов.
Геномные мутации в животном и
растительном мире многообразны, но
у человека обнаружены только 3 типа
геномных мутаций: тетраплоидия
,триплоидия и анеуплоидия . При этом
из всех вариантов анеуплоидий
встречаются только трисомии по
аутосомам , полисомии по половым
хромосомам
(три-,
тетраи
пентасомии),
а
из
моносомий
встречаются только моносомия-Х.
ПРИМЕРЫ:
Трисомия, по 21-й паре, что приводит
к развитию синдрома Дауна; по 18-й
паре — синдрома Эдвардса; по 13-й
паре — синдрома Патау.
Моносомия:
единственная
совместимая с жизнью моносомия у
человека — по хромосоме X —
приводит к развитию
синдрома Шерешевского—Тернера.
39.
ГЕННЫЕ
(ИЛИ
МЕНДЕЛЕВСКИЕ) БОЛЕЗНИ...
К указанным заболеваниям относятся
моногенно
обусловленные
патологические
состояния,
наследуемые
в
соответствии
с
законами Менделя.
В зависимости от функциональной
значимости первичных продуктов
соответствующих
генов
генные
болезни
подразделяют
на
наследственные
нарушения
ферментных систем (энзимопатии),
дефекты
белков
крови
(гемоглобинопатии),
дефекты
структурных белков (коллагеновые
болезни) и генные болезни с
невыясненным
первичным
биохимическим дефектом.
Энзимопатии. В основе энзимопатии
лежат либо изменения активности
фермента,
либо
снижение
интенсивности
его
синтеза.
У
гетерозигот-носителей
мутантного
гена присутствие нормального аллеля
обеспечивает сохранение около 50%
активности фермента по сравнению с
нормальным состоянием. Поэтому
наследственные дефекты ферментов
клинически проявляются у гомозигот,
а
у
гетерозигот
недостаточная
активность
фермента
выявляется
специальными исследованиями.
1. Наследственные дефекты обмена
углеводов
(галактоземия
—
нарушение метаболизма молочного
сахара
—
лактозы;
мукополисахаридозы — нарушение
расщепления полисахаридов).
2. Наследственные дефекты обмена
липидов
и
липопротеинов
(сфинголипидозы
—
нарушение
расщепления структурных липидов;
нарушения обмена липидов плазмы
крови,
сопровождающиеся
увеличением или снижением в крови
холестерина, лецитина).
3. Наследственные дефекты обмена
аминокислот
(фенилкетонурия—
нарушение обмена фенилаланина;
тирозиноз—
нарушение
обмена
тирозина; альбинизм — нарушение
синтеза
пигмента
меланина
из
тирозина и др.).
4. Наследственные дефекты обмена
витаминов
(гомоцистинурия
—
развивается
как
результат
генетического, дефекта кофермента
витаминов В6 и B12, наследуется по
аутосомно-рецессивному типу).
5. Наследственные дефекты обмена
пуриновых
и
пиримидиновых
азотистых оснований (синдром Леша
—
Найяна,
связанный
с
недостаточностью фермента, который
катализирует превращение свободных
пуриновых оснований в нуклеотиды,
наследуется
по
Х-сцепленному
рецессивному типу).
6.
Наследственные
дефекты
биосинтеза
гормонов
(адреногенитальный
синдром,
связанный
с
мутациями
генов,
которые
контролируют
синтез
андрогенов;
тестикулярная
феминизация,
при
которой
не
образуются рецепторы андрогенов).
7.
Наследственные
дефекты
ферментов эритроцитов (некоторые
гемолитические
несфероцитарные
анемии,
характеризующиеся
нормальной структурой гемоглобина,
но нарушением ферментной системы,
участвующей
в
анаэробном
(бескислородном)
расщеплении
глюкозы.Наследуются
как
по
аутосомно-рецессивному, так и по Хсцепленному рецессивному типу).
Гемоглобинопатии.
Это
группа
наследственных
заболеваний,
вызываемых первичным дефектом
пептидных цепей гемоглобина и
связанным с этим нарушением его
свойств и функций. К ним относят
метгемоглобинемии,
эритроцитозы,
серповидно-клеточную
анемию,
талассемии. Синдром Элерса-Данлосаврожденные
аномалии
костномышечной системы, соединительной
ткани. Эластичность кожи повышена.
Хронический
подвывих
ВНЧС,
гипертелоризм, нарушение формы
корней зубов, петрификаты в пульпе.
Коллагеновые болезни. В основе
возникновения
этих
заболеваний
лежат
генетические
дефекты
биосинтеза и распада коллагена —
важнейшего структурного компонента
соединительной ткани. К этой группе
относят болезнь Эллерса — Данлоса,
характеризующуюся
большим
генетическим
полиморфизмом
и
наследующуюся как по аутосомнодоминантному, так и по аутосомнорецессивному типу, болезнь Марфана,
наследующуюся
по
аутосомнодоминантному типу, и ряд других
заболеваний.
•
Наследственные
болезни
с
невыясненным
первичным
биохимическим дефектом. К этой
группе принадлежит подавляющее
большинство
моногенных
наследственных болезней. Наиболее
распространенными
являются
следующие.
1. Муковисцидозы — встречаются с
частотой 1:2500
новорожденных;
наследуются
по
аутосомнорецессивному
типу.
В
основе
патогенеза
заболевания
—
наследственное
поражение
экзокринных желез и железистых
клеток организма, выделение ими
густого, измененного по составу
секрета
и
связанные
с
этим
последствия.
2. Ахондроплазия — заболевание, в
80—95% случаев обусловленное вновь
возникшей мутацией; наследуется по
аутосомно-доминантному
типу;
встречается
с
частотой
приблизительно 1:100 000. Это
заболевание костной системы, при
котором
наблюдаются
аномалии
развития
хрящевой
ткани
преимущественно
в
эпифизах
трубчатых костей и костях основания
черепа.
3. Мышечные дистрофии (миопатии)
—заболевания,
связанные
с
поражением поперечно-полосатых и
гладких мышц. Различные формы
характеризуются
разным
типом
наследования.
Например,
прогрессирующая
псевдогипертрофическая
миопатия
Дюшена
наследуется
по
Хсцепленному рецессивному типу и
проявляется
преимущественно
у
мальчиков
в
начале
первого
десятилетия
жизни.
Известна
мышечная
псевдогипертрофическая
дистрофия,
наследующаяся
по
аутосомно-рецессивному
типу,
которая начинает развиваться во
второй половине первого десятилетия
жизни и встречается с одинаковой
частотой у обоих полов. Мышечная
дистрофия плечевого и тазового пояса:
наследуется
по
аутосомнодоминантному типу и т.д.
40. ХРОМОСОМНЫЕ БОЛЕЗНИ
(КАРИОТИП,
ПРИЧИНЫ,
ФЕНОТИПИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ
Эта группа заболеваний обусловлена
изменением структуры отдельных
хромосом или их количества в
кариотипе. Как правило, при таких
мутациях наблюдается дисбаланс
наследственного материала, который и
ведет
к
нарушению
развития
организма. У человека описаны
геномные
мутации
по
типу
полиплоидии,
которые
редко
наблюдаются у живорожденных, а в
основном
обнаруживаются
у
абортированных эмбрионов и плодов
и у мертворожденных. Основную
часть
хромосомных
болезней
составляют анэуплоидии, причем
моносомии
по
аутосомам
у
живорожденных встречаются крайне
редко. Большинство из них касаются
21-й и 22-й хромосом и чаще
обнаруживаются
у
мозаиков,
имеющих одновременно клетки с
нормальным
и
мутантным
кариотипом.
Достаточно
редко
обнаруживается моносомия и по Ххромосоме (синдром Шерешевского
— Тернера). Наблюдаются различные
изменения в кариотипе и отклонения
от нормы.
Фенотипическое
проявление
различных хромосомных и геномных
мутаций характеризуется ранним и
множественным
поражением
различных
систем
органов.
Типичными являются:
• задержка общего физического и
умственного развития,
• отклонения в строении скелета, в
частности мозгового и лицевого
черепа,
•
пороки
развития
сердечнососудистой, мочеполовой, нервной
систем,
• нарушения в биохимическом,
гормональном и иммунологическом
статусе организма.
Хромосомные болезни, как правило,
характеризуются сочетанием многих
врожденных пороков. Для них также
характерны
многообразие
и
вариабельность
фенотипических
проявлений. Наиболее специфические
проявления хромосомных заболеваний
связаны
с
дисбалансом
по
относительно небольшому фрагменту
хромосомы. Так, фенотипическое
проявление
синдрома
Дауна
наблюдается в случае трисомии всего
лишь по небольшому сегменту
длинного плеча 21-й хромосомы.
Картина синдрома «кошачьего крика»
развивается при утрате участка
короткого плеча 5-й хромосомы.
Дисбаланс по значительному объему
хромосомного
материала
делает
фенотипическую
картину
менее
специфической.
Синдром Клайнфельтера (кариотип
47XXY; 48XXXY; 49XXXXY) – часто
встречающаяся
генетическая
аномалия,
обычно
обусловлена
присутствием
добавочной
Ххромосомы (у больного имеется 47
хромосом).
Синдром вызывает патологическое
увеличение грудных желез; яички не
опускаются в мошонку, в них
начинают
происходить
дегенеративные
изменения,
приводящие к неспособности иметь
детей. Больные имеют характерное
телосложение:
высокий
рост,
непропорционально длинные руки и
ноги; на бедрах и груди отложение
жира, как у женщин. Развитие
вторичных
половых
признаков
задерживается, в некоторых случаях
обнаруживаются деформации зубов,
сращения
пальцев,
различные
аномалии скелета, изменения глаз и
внутренних органов. Кроме того, у
таких
больных
наблюдается
отставание в умственном развитии.
Приблизительно у 50% больных
сохраняется нормальный интеллект, у
остальных отмечается слабоумие в
степени
дебильности.
Синдром
встречается в среднем у 1 из 700
новорожденных мальчиков.
Синдром
Шерешевского-Тернера
(кариотип 45,Х) – хромосомная
болезнь,
сопровождающаяся
характерными
аномалиями
физического
развития,
низкорослостью
и
половым
инфантилизмом.
Синдром
наблюдается только у женщин.
Ведущими клиническими признаками
заболевания являются маленький рост
девушки,
первичная
аменорея
(отсутствие
менструаций)
и
недоразвитость молочных желез, а
также кожные крыловидные складки
на боковых поверхностях шеи и
деформация
локтевых
суставов.
Частота синдрома ШерешевскогоТернера среди женщин равна 1: 3000,
а при росте взрослых женщин 130-145
см эта частота возрастает до 1:14.
ТРИСОМИИ – ЭТО НАЛИЧИЕ В
ХРОМОСОМНОМ НАБОРЕ ОДНОЙ
ИЛИ
НЕСКОЛЬКИХ
ЛИШНИХ
ХРОМОСОМ, ЧТО ПРОИСХОДИТ В
РЕЗУЛЬТАТЕ НЕ РАСХОЖДЕНИЯ
ХРОМОСОМ
ПРИ
ДЕЛЕНИИ
КЛЕТКИ. НАИБОЛЕЕ ЧАСТО У
ЧЕЛОВЕКА
ВСТРЕЧАЮТСЯ
ТРИСОМИИ ПО 13-Й , 18-Й И 21-Й
ПАРЕ ХРОМОСОМ.
Синдром Патау - хромосомное
заболевание, которое характеризуется
наличием в клетках дополнительной
хромосомы 13 (синдром трисомии 13)
При синдроме Патау наблюдаются
тяжелые врожденные пороки.
Внешний вид: нарушение развития
различных отделов ЦНС; суженные
глазные щели, расстояние между ними
уменьшено, ненормально маленькие
глаза,
дефекты
и
помутнение
роговицы;
запавшая
переносица,
широкое
основание
носа;
деформированные ушные раковины;
расщелина верхней губы и неба;
многопалость, флексорное положение
кистей; короткая шея.
Для синдрома Патау характерна
задержка умственного развития.
98 % больных с синдромом Патау
умирают в возрасте до года,
оставшиеся
в
живых страдают
глубокой идиотией.
Частота 1:6000
Синдром
Эдвардса
синдром
трисомии 18,
Дети с трисомией 18 также чаще
рождаются у пожилых матерей.
У девочек встречается значительно
чаще, чем у мальчиков, что связано,
возможно,
с
большей
жизнестойкостью женского организма.
Внешний вид: в процессе развития
организма наиболее часты аномалии
мозгового
и
лицевого
черепа,
мозговой череп чрезмерно длинной
формы; нижняя челюсть и ротовое
отверстие маленькие; глазные щели
узкие и короткие; наружный слуховой
проход сужен, иногда отсутствует;
грудина
короткая,
из-за
чего
межреберные промежутки уменьшены
и грудная клетка шире и короче
нормальной;
в 80 % случаев
наблюдается аномальное развитие
стопы: пятка резко выступает, свод
провисает (стопа-качалка), большой
палец утолщен и укорочен.
Продолжительность жизни детей с
синдромом Эдвардса невелика: 60 %
умирают до 3 месяцев, 1 из 10
доживает до года, оставшиеся в живых
– глубокие олигофрены. Частота
1:7000
Синдром Дауна – синдром трисомии
21, самая частая формы хромосомной
патологии,
У мальчиков и девочек болезнь
встречается одинаково часто.
Дети с синдромом Дауна чаще
рождаются у пожилых родителей.
Если возраст матери 35 - 46 лет, то
вероятность
рождения
больного
ребенка возрастает до 4,1 %, с
возрастом матери риск увеличивается.
Внешний вид пациентов:
• голова округлой формы, затылок
уплощенный;
• лоб узкий, лицо широкое и плоское;
• косой разрез глаз, вертикальные
кожные
складки,
прикрывающие
медиальный угол глазной щели;
• светлые пятна на радужке, катаракта
у более старших детей;
• запавшая спинка носа;
• недоразвитая верхняя челюсть,
высокое небо, неправильный рост
зубов, толстые губы, утолщенный
язык
с
глубокими
бороздами,
выступающий изо рта;
• короткая шея.
С самого раннего возраста отмечается
отставание в умственном развитии.
Средняя продолжительность жизни
при синдроме Дауна 36 лет.
Встречается на каждые 750 здоровых
человек.
Трисомии Х-хромосом, встречается у
новорожденных девочек с частотой
1:1000; редко диагностируется в
раннем детстве; взрослые больные
обычно имеют нормальный женский
фенотип, кариотип 47,ХХХ.
Синдром
«кошачьего
крика»
(Синдром Лежена), проявляющийся
умственной
отсталостью,
характерными чертами лица, в
грудном
возрасте
плачем,
напоминающим мяуканье. Синдром
обусловлен делецией короткого плеча
5-й хромосомы. Частота синдрома
примерно 1:45000
41.
МУЛЬТИФАКТОРИАЛЬНЫЕ
ЗАБОЛЕВАНИЯ, ИЛИ БОЛЕЗНИ С
НАСЛЕДСТВЕННЫМ
ПРЕДРАСПОЛОЖЕНИЕМ.
Эта группа болезней отличается от
генных болезней тем, что для своего
проявления нуждается в действии
факторов внешней среды. Среди них
также различают моногенные, при
которых
наследственная
предрасположенность
обусловлена
одним патологически измененным
геном, и полигенные. Последние
определяются
многими
генами,
которые в нормальном состоянии, но
при определенном взаимодействии
между собой и с факторами среды
создают
предрасположение
к
появлению заболевания.
Они
называются
МУЛЬТИФАКТОРИАЛЬНЫМИ
ЗАБОЛЕВАНИЯМИ (МФЗ).
Заболевания
моногенные
с
наследственным предрасположением
относительно немногочисленны. К
ним применим метод менделевского
генетического анализа. Учитывая
важную роль среды в их проявлении,
они
рассматриваются
как
наследственно
обусловленные
патологические реакции на действие
различных
внешних
факторов
(лекарственных препаратов, пищевых
добавок, физических и биологических
агентов), в основе которых лежит
наследственная
недостаточность
некоторых ферментов.
К таким реакциям могут быть
отнесены
наследственно
обусловленная
непереносимость
сульфаниламидных
препаратов,
проявляющаяся
в
гемолизе
эритроцитов, повышении температуры
при
применении
анестезирующих средств.
общих
У
человека
описана
мутация,
обусловливающая
патологическую
реакцию на загрязнение атмосферы,
которая
проявляется
в
раннем
развитии эмфиземы легких (в возрасте
30—40
лет).
У
генетически
чувствительных
индивидов
нежелательные
реакции
могут
вызывать некоторые компоненты
пищи и пищевые добавки. Известна
непереносимость у ряда людей
молочного сахара —лактозы. Гены
непереносимости лактозы широко
распространены среди азиатского
населения (до 95—100%) и среди
американских негров и индейцев (до
70—75%). У некоторых людей
наблюдается
непереносимость
к
употребляемым в пищу конским
бобам, вызывающим у них гемолиз.
Ряд лиц не переносит жирной пищи и
в
раннем
возрасте
страдает
атеросклерозом, что повышает риск
инфаркта миокарда. У некоторых
людей употребление в пищу сыра и
шоколада
провоцирует
мигрень.
Отмечены специфические реакции
людей на алкоголь. Консерванты и
пищевые красители у некоторых
людей не подвергаются нормальному
усвоению, что также проявляется в
непереносимости этих компонентов
пищи.
Наряду с химическими агентами у
людей
отмечается
наследуемая
ПАТОЛОГИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ на
физические факторы (тепло, холод,
солнечный
свет)
и
факторы
биологической природы (вирусные,
бактериальные, грибковые инфекции,
вакцины).
Иногда
отмечается
наследственная
устойчивость
к
действию биологических агентов.
Например
гетерозиготы
HbAHbS
устойчивы к заражению возбудителем
тропической малярии.
К
болезням
с
наследственной
предрасположенностью,
обусловленной
многими
генетическими
и
средовыми
факторами,
относятся
такие
заболевания, как псориаз, сахарный
диабет,
шизофрения.
Этим
заболеваниям
присущ
семейный
характер, и участие наследственных
факторов в их возникновении не
вызывает
сомнений.
Однако
генетическая
природа
предрасположенности к ним пока не
расшифрована.
Нередко предрасположенность к ряду
заболеваний наблюдается у людей с
определенным сочетанием различных
генов. Так, у людей со II (А) группой
крови чаще наблюдается рак желудка
и кишечника, матки, яичников и
молочной
железы,
а
также
пернициозная
анемия,
сахарный
диабет, ишемическая болезнь сердца,
холецистит, желчно-каменная болезнь,
ревматизм. У людей с I (0) группой
крови чаще встречается язвенная
болезнь
желудка
и
двенадцатиперстной
кишки.
Установление с помощью различных
методов генетических исследований
точного
диагноза
заболевания,
выяснение роли наследственности и
среды в его развитии, определение
типа
наследования
в
случае
наследственных
болезней
дают
возможность врачу разрабатывать
методы лечения и профилактики
появления
этих
заболеваний
в
следующих поколениях.
42.
БОЛЕЗНИ
С
НЕТРАДИЦИОННЫМ
ТИПОМ
НАСЛЕДОВАНИЯ
(БОЛЕЗНИ
ИМПРИНТИНГА,
МИТОХОНДРИАЛЬНЫЕ БОЛЕЗНИ,
БОЛЕЗНИ
ЭКСПАНСИИ
ТРИНУКЛЕОТИДНЫХ ПОВТОРОВ
С ЯВЛЕНИЕМ АНТИЦИПАЦИИ).
43. ОСОБЕННОСТИ ЧЕЛОВЕКА
КАК ОБЪЕКТА ГЕНЕТИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ.
ОСНОВНЫЕ
ТРУДНОСТИ
ИЗУЧЕНИЯ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ ЧЕЛОВЕКА.
МАТЕРИАЛ НА "ПОЧИТАТЬ"...
Основные
закономерности
наследственности и изменчивости
живых организмов были открыты
благодаря разработке и применению
гибридологического
метода
генетического
анализа,
основоположником которого является
Г. Мендель. Наиболее удобными
объектами, широко используемыми
генетиками для гибридизации и
последующего анализа потомства,
стали горох, дрозофила, дрожжи,
некоторые бактерии и другие виды,
легко
скрещивающиеся
в
искусственных
условиях.
Отличительной особенностью этих
видов является достаточно высокая
плодовитость,
позволяющая
применять статистический подход при
анализе
потомства.
Короткий
жизненный цикл и быстрая смена
поколений позволяют исследователям
в
относительно
небольшие
промежутки
времени
наблюдать
передачу
признаков
в
последовательном
ряду
многих
поколений.
Немаловажной
характеристикой видов, используемых
в
генетических
экспериментах,
является также небольшое число
групп сцепления в их геномах и
умеренное
модифицирование
признаков под влиянием окружающей
среды.
С точки зрения приведенных выше
характеристик видов, удобных для
применения
гибридологического
метода генетического анализа, человек
как вид обладает целым рядом
особенностей,
НЕ
позволяющих
применять этот метод для изучения
его наследственности и изменчивости.
Во-первых, у человека не может быть
произведено
искусственного
направленного
скрещивания
в
интересах исследователя. Во-вторых,
низкая
плодовитость
делает
невозможным
применение
статистического подхода при оценке
немногочисленного потомства одной
пары родителей. В-третьих, редкая
смена поколений, происходящая в
среднем
через
25
лет,
при
значительной
продолжительности
жизни дает возможность одному
исследователю наблюдать не более
3—4 последовательных поколений.
Наконец, изучение генетики человека
затрудняется наличием в его геноме
большого числа групп сцепления
генов (23 у женщин и 24 у мужчин), а
также
высокой
степенью
фенотипического
полиморфизма,
связанного с влиянием среды.
Все
перечисленные
особенности
человека
делают
невозможным
применение
для
изучения
его
наследственности и изменчивости
классического
гибридологического
метода генетического анализа, с
помощью которого были открыты все
основные
закономерности
наследования
признаков
и
установлены
законы
наследственности. Однако генетиками
разработаны приемы, позволяющие
изучать наследование и изменчивость
признаков у человека, несмотря на
перечисленные выше ограничения.
Невозможность
направленного
скрещивания,
проводимого
в
интересах
исследования,
и
малочисленность
потомства,
получаемого от каждой родительской
пары, компенсируются подбором в
популяции семей с интересующим
генетика признаком в количестве,
достаточном
для
проведения
статистического анализа потомства.
Ограниченность числа поколений,
которые может наблюдать один
генетик,
компенсируется
возможностью подбора и регистрации
последовательных поколений семей с
интересующим признаком многими
поколениями
исследователей.
Существенно
облегчается
генетический анализ у человека
благодаря
высокой
степени
изученности его фенотипа методами
морфологии, физиологии, биохимии,
иммунологии,
клиники.
Большие
перспективы
в
изучении
наследственности и изменчивости у
человека открываются в связи с
применением ранее используемых и
новых
методов
генетических
исследований.
42.
БОЛЕЗНИ
С
НЕТРАДИЦИОННЫМ
ТИПОМ
НАСЛЕДОВАНИЯ
(БОЛЕЗНИ
ИМПРИНТИНГА,
МИТОХОНДРИАЛЬНЫЕ БОЛЕЗНИ,
БОЛЕЗНИ
ЭКСПАНСИИ
ТРИНУКЛЕОТИДНЫХ ПОВТОРОВ
С ЯВЛЕНИЕМ АНТИЦИПАЦИИ).
СОКРАЩАТЬ
НЕ
СТАЛИ,
МАТЕРИАЛ ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНЫЙ,
СОВЕТУЕМ ПРОЧИТАТЬ.
В последние годы стало очевидным,
что
далеко
не
все
случаи
наследственной патологии у человека
можно рассматривать как результат
менделирующих генных мутаций,
хромосомных аномалий или как
мультифакториальные
заболевания
(МФЗ).
В
настоящее
время
описано
достаточно
много
заболеваний,
которые
в
современной
классификации
наследственной
патологии человека объединяют в
отдельную
группу:
болезни
с
нетрадиционным типом наследования.
Среди них различают: болезни
импринтинга,
митохондриальные
болезни,
болезни
экспансии
тринуклеотидных
повторов
с
явлением антиципации и др.
Болезни импринтинга. Особенности
наследования и фенотипического
проявления при болезнях импринтинга
обусловлены явлением геномного
импринтинга (ГИ) (импринтинг от
англ. imprinting — запечатление).
Явление
геномного
импринтинга
связывают
со
специфическими
изменениями хромосом или их
участков во время образования
мужских и женских гамет. Этим
объясняется
дифференциальная
маркировка отцовских и материнских
хромосом у потомков.
Точные
механизмы
дифференциальной
маркировки
хромосом или их участков в
сперматогенезе или овогенезе пока
окончательно не выяснены. Однако,
немаловажная
роль,
вероятно,
принадлежит
процессам
специфического
метилирования
цитозиновых
оснований
ДНК,
выключающим транскрипцию гена.
Импринтированные
участки
в
хромосомах
определенного
родительского
происхождения
(отцовских
иди
материнских)
избирательно
репрессируются
у
потомка.
В
связи
с
этим
фенотипически проявляется только
информация, полученная от другого
родителя,
т.е.
имеет
место
моноаллельная
экспрессия.
Следовательно,
фенотипическое
проявление мутантного аллеля зависит
от того с какой половой клеткой
(яйцеклеткой или сперматозоидом) он
был передан потомку.
Явлением ГИ объясняется, например,
избирательная
инактивация
у
млекопитающих
отцовской
Ххромосомы в клетках провизорных
органов. В клетках самого зародыша
имеет
место
равновероятная
инактивация отцовской и материнской
Х-хромосом.
Таким образом, следствием ГИ
(дифференциальной маркировки в
гаметогенезе
родителей
и
последующей
избирательной
инактивации у потомков участков
хромосом) является функциональная
неравноценность в генотипе потомка
аллелей
разного
родительского
происхождения.
Связь этиологии ряда наследственных
заболеваний с феноменом ГИ может
быть прослежена на разных уровнях
организации генетического материала.
На геномном уровне организации
наследственного
материала
доказательством роли ГИ в патологии
служит различное фенотипическое
проявление триплоидных состояний
при разном соотношений гаплоидных
наборов отцовского и материнского
происхождения.
У
диандрическихтриплоидов
(соотношение
числа
гаплоидных
наборов отца и матери 2:1) и у
дигеническихтриплоидов
(соотношение 1:2) патологические
отклонения в развитии плаценты и
собственно
зародышевых
тканей
проявляются
по-разному.
Это
свидетельствует о неравноценности
функционирования
гаплоидных
наборов отца и матери в тканях
зародыша и плаценты.
Связь феномена ГИ с патологией на
уровне отдельных хромосом можно
проследить
в
случае
однородительской дисомии (ОРД),
при которой происходит удвоение
хромосомы одного из родителей при
утрате
гомологичной
хромосомы
другого родителя.
В основе возникновения ОРД лежит
нарушение процессов гаметогенеза.
При
нерасхождении
сестринских
хроматид в анафазе II мейоза
появляются гаметы, в галлоидном
наборе которых присутствуют две
генетически идентичные хромосомы
(изодисомия).
В
случае
нерасхождения
гомологичных хромосом в анафазе I
мейоза
образуются
гаметы,
в
гаплоидном наборе которых имеется
пара
гомологичных,
генетически
неидентичных
хромосом
(гетеродисомия). В обоих случаях
гаметы данного индивида дисомны по
одной из хромосом.
При оплодотворении дисомных гамет
нулисомными по той же хромосоме
подовыми
клетками
происходит
комплемеитация гамет, приводящая к
возникновению
нормального
диплоидного
кариотипа
зиготы.
Однако в генотипе такой зиготы
присутствует двойной набор генов
данной хромосомы, происходящих от
одного, а не от обоих родителей.
Иногда оплодотворение дисомных
гамет
нормальными
половыми
клетками
сопровождается
«коррекцией трисомии» в результате
потери сверхчисленной хромосомы.
Если при этом сохраняются две
хромосомы, пришедшие от одного
родителя, то наблюдается явление
ОРД.
Наконец,
состояние
ОРД
по
отдельным локусам хромосом может
возникать в результате соматической
рекомбинации
—
кроссинговера
между хроматидами гомологичных
хромосом,
происходящего
в
соматических клетках.
Когда
хромосома
не
содержит
импринтированных участков, при ОРД
по данной хромосоме может не
наблюдаться аномалий фенотипа.
Исключением может быть проявление
аутосомно-рецессивного заболевания
как результат гомозиготизации по
рецессивному
аллелю
при
изодисомии.
Если
хромосома
содержит
импринтированные участки, то при
возникновении
однородительской
дисомии локализованные в них аллели
могут быть либо экспрессированы,
либо инактивированы в зависимости
от родительского происхождения
ОРД. Это может стать причиной
возникновения
патологических
отклонений в развитии организма.
Фенотипическое
проявление
при
ОРДмат и ОРДотц может быть
сходным
или
прямо
противоположным.
Возможен
летальный эффект уже на ранних
сроках развития.
В
настоящее
время
эффект
импринтинга установлен достаточно
определенно для четырех хромосом
человека 15, 11, 7, 14. Так в
проксимальном отделе длинного плеча
15-й хромосомы имеется район,
подверженный
импринтингу.
Мутации,
связанные
с
микроделециями в этом районе,
приводят к развитию у человека
синдрома Прадера — Вилли, при
котором у пациентов наблюдается
умственная отсталость, мышечная
гипотония,
сильное
ожирение,
гипогонадизм,
низкий
рост,
акромикрия
(непропорционально
малые размеры дистальных отделов
конечностей). В настоящее время
описано более 30 случаев синдрома
Прадера—Вилли, когда у пациентов
определяется ОРДмат 15. Считается,
что ОРДмат 15 является причиной
20—25% всех случаев этого синдрома.
Большая же часть остальных случаев
заболевания связана с делецией
сегмента 15qll — ql3 отцовской
хромосомы.
Указанный
пример
свидетельствует
об
активной
экспрессии соответствующего участка
15-й
хромосомы
исключительно
отцовского
происхождения.
В
материнской же хромосоме он
метилирован и репрессирован.
Делеция другого участка, также
расположенного в сегменте 15qll —
ql3, но в 15-й хромосоме материнского
происхождения, в 70% случаев
приводит к развитию синдрома
Энгельмана (синдрома «счастливой
куклы»),
характеризующегося
глубокой умственной отсталостью с
резкими судорожными движениями и
неадекватной счастливой улыбкой. В
2% случаев этот синдром обусловлен
ОРДотц15.
Из сказанного выше следует, что в
проксимальном
районе
длинного
плеча 15-й хромосомы имеются
близкорасположенные
и
противоположно импринтированные
локусы, отвечающие за возникновение
фенотипически различных синдромов
Прадера — Вилли и Энгельмана.
Таким образом импринтироваться
могут участки хромосом разного
родительского происхождения, что и
определяет
нетрадиционное
наследование многих патологических
состояний, обусловленных мутациями
локусов, подверженных импринтингу.
Митохондриальные болезни. Начиная
с конца 80-х годов XX века получены
убедительные доказательства связи
некоторых видов наследственной
патологии у человека с мутациями
митохондриальной
ДНК
В
зависимости
от
типа
мутаций
митохондриальные болезни разделяют
на 4 группы:
а) болезни, вызванные точковыми
мутациями, приводящими к замене
консервативных
аминокислот
в
собственных белках митохондрий. К
ним относятся пигментный ретинит и
нейроофтальмопатияЛебера,
при
которой
наступает
двусторонняя
потеря
зрения.
Выраженность
клинических признаков у больных
этими заболеваниями коррелирует с
количеством
мутантной
мтДНК,
которое у разных больных может
варьировать от 5 до 100% всей
мтДНК;
б) болезни, вызванные мутациями в
генах
т-РНК,
приводящими
к
многочисленным
дегенеративным
заболеваниям с различной степенью
тяжести клинических проявлений,
коррелирующей
с
количеством
мутантной мтДНК;
в) болезни вызванные делениями и
дупликациями
участков
митохондриалъных генов. У человека
описано
тяжелое
заболевание
молодого и среднего возраста —
отсроченнаякардиопатия, при которой
обнаружены
делециимтДНКкардиоцитов.
Заболевание
носит
семейный
характер.
В
ряде
случаев
предполагается
Х-сцепленное
наследование, что позволяет думать о
существовании
ядерного
гена,
мутация которого вызывает делению
до 50% мтДНКкардиоцитов;
г) болезни, вызванные снижением
числа копий мтДНК, что является
следствием определенных мутаций. К
данной группе относятся летальная
инфантильная
дыхательная
недостаточность
и
синдром
молочнокислого ацидоза, при которых
число копий мтДНК снижается до 1—
2% от нормы. Снижение содержания
мтДНК в клетках различных органов
приводит к развитию миопатий,
нефропатий,
печеночной
недостаточности и т.д. вследствие
ослабления
синтеза
белков,
кодируемых мтДНК.
Изменения в ДНК митохондрий
сопровождаются
нарушением
их
функций, связанных с клеточным
дыханием. Это определяет характер и
степень
тяжести
клинических
проявлений
митохондриалъных
болезней.
Выдвинута также гипотеза о том, что
накопление спонтанно возникающих
мутаций мтДНК является звеном
механизмов старения и развития
дегенеративных процессов у человека.
Болезни экспансии тринуклеотвдных
повторов с явлением антиципации.
Под генетической антиципацией (или
упреждением)
понимается
более
раннее проявление и возрастание
тяжести симптомов наследственного
заболевания
в
последующих
поколениях
родословной.
Антиципация реально проявляется при
определенных
видах
моногенной
неврологической патологии, а также
при некоторых мультифакториальных
заболеваниях.
В начале 90-х годов XX века при
исследовании
ряда
тяжелых
неврологических заболеваний были
обнаружены «динамические» мутации
с экспансией (резким увеличением
числа
копий)
тринуклеотидных
повторов у индивидов в последующих
поколениях
родословной.
Развивающиеся в результате таких
мутаций наследственные заболевания
характеризуются четко выраженным
проявлением антиципации.
Феномен
экспансии
числа
тринуклеотидных
повторов
был
впервые обнаружен при исследовании
синдрома
Мартина—Белла
или
синдрома фрагильной (ломкой) Ххромосомы,
основным
фенотипическим
проявлением
которого
является
умственная
отсталость. Синдром ломкой Ххромосомы характеризуется довольно
широкой
распространенностью
в
популяции (1:1000) и необычным
характером наследования. Лишь у 80%
мужчин-носителей мутантного локуса
имеются
клинические
и
цитогенетические
признаки
заболевания. 20% носителей как
клинически, так и цитогенетически
нормальны, но после передачи
мутации всем своим дочерям они
могут иметь пораженных внуков.
Неэкспрессируемый мутантный ген в
таком
случае
становится
экспрессируемым
в
последующих
поколениях.
Таким образом мутантный ген при
синдроме ломкой Х-хромосомы может
существовать
в
двух
формах,
отличающихся
по
своей
пенетрантности.
Одна
—
фенотипически не проявляющаяся —
премутация, которая при прохождении
через женский мейоз превращается в
другую форму — полную мутацию.
При таком необычном способе
наследования и фенотипического
проявления
мутантного
гена,
отличном от классического Хсцепленного
наследования,
обнаруживается
феномен
антиципации — более тяжелое
проявление
заболевания
в
последующих поколениях.
В основе клинических проявлений и
цитологической нестабильности в
локусе, ответственном за синдром
ломкой
Х-хромосомы,
лежит
многократное увеличение повторов
тринуклеотида ЦГГ. В норме число
повторов колеблется от 5 до 50.
Премутация — неэкспрессируемая
форма
—
характеризуется
увеличением числа повторов до 50—
200. Возрастание числа повторов
тринуклеотида ЦГГ свыше 200
приводит
к
клинической
манифестации
заболевания
и
цитогенетическому
проявлению
ломкой Х-хромосомы. Как правило, у
пораженных лиц наблюдается также
аномальное метилирование ДНК,
приводящее к репрессированию гена.
Интересно, что переход от состояния
премутации к полной мутации
возникает при передаче от матери,
причем
экспансия
ЦГГ-повторов
значительно выше при передаче от
матери к сыну, чем от матери к
дочери.
Антиципация,
характерная
для
синдрома
ломкой
Х-хромосомы,
объясняется четкой связью между
числом тринуклеотидных повторов и
тяжестью клинических проявлений
заболевания
с
цитологической
экспрессией ломкости Х-хромосомы.
Увеличение числа тринуклеотидных
повторов и связанное с этим явление
антиципации обнаружены при целом
ряде заболеваний. Например, при
аутосомно-доминантном
заболевании—хорее
Гетинггона
выявляется четкая корреляция между
числом ЦАГ-повторов и возрастом
дебюта заболевания. У потомков
пораженных отцов обнаруживается
более тяжелое клиническое течение
заболевания.
Экспансия
числа
тринуклеотидных
повторов
происходит в мужском гаметогенезе.
Таким образом, в настоящее время
описан новый класс наследственных
болезней (около 10 заболеваний), при
которых
проявляется
феномен
антиципации,
материнский
или
отцовский
эффект,
варьирующая
пенетрантность. Установлена связь
указанных особенностей наследования
и фенотипического проявления этих
заболеваний
с
возникновением
динамических мутаций, приводящих к
экспансии тринуклеотидных повторов.
44.
МЕТОДЫ
ИЗУЧЕНИЯ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ ЧЕЛОВЕКА,
ИХ
ПРАКТИЧЕСКОЕ
ПРИМЕНЕНИЕ
К методам, широко используемым при
изучении
генетики
человека,
относятся
генеалогический,
популяционно-статистический,
близнецовый, метод дерматоглифики,
цитогенетический,
биохимический,
методы
генетики
соматических
клеток.
Генеалогический метод.
В основе этого метода лежит
составление и анализ родословных.
Этот метод широко применяют с
древних времен и до наших дней в
коневодстве, селекции ценных линий
крупного рогатого скота и свиней, при
получении чистопородных собак, а
также при выведении новых пород
пушных животных.
Близнецовый метод.
Этот метод заключается в изучении
закономерностей
наследования
признаков в парах одно- и двуяйцевых
близнецов. Суть метода заключается в
сравнении проявления признака в
разных группах близнецов при учете
сходства или различия их генотипов.
Монозиготные
близнецы,
развивающиеся
из
одной
оплодотворенной
яйцеклетки,
генетически идентичны, так как имеют
100% общих генов. Поэтому среди
монозиготных близнецов наблюдается
высокий процент конкордантных пар,
в которых признак развивается у
обоих
близнецов.
Сравнение
монозиготных
близнецов,
воспитывающихся в разных условиях
постэмбрионального
периода,
позволяет выявить признаки, в
формировании которых существенная
роль принадлежит факторам среды. По
этим признакам между близнецами
наблюдается дискордантность, т.е.
различия.
Напротив,
сохранение
сходства между близнецами, несмотря
на
различия
условий
их
существования, свидетельствует о
наследственной
обусловленности
признака.
Популяционно-статистический метод.
С
помощью
популяционностатистического
метода
изучают
наследственные признаки в больших
группах населения, в одном или
нескольких
поколениях. Существенным моментом
при использовании этого метода
является статистическая обработка
получаемых данных. Этим методом
можно
рассчитать
частоту
встречаемости в популяции различных
аллелей гена и разных генотипов по
этим
аллелям,
выяснить
распространение в ней различных
наследственных признаков, в том
числе заболеваний. Он позволяет
изучать мутационный процесс, роль
наследственности
и
среды
в
формировании
фенотипического
полиморфизма
человека
по
нормальным признакам, а также в
возникновении болезней, особенно с
наследственной
предрасположенностью. Этот метод
используют и для выяснения значения
генетических
факторов
в
антропогенезе,
в
частности
в
расообразовании.
Цитогенетический метод.
Цитогенетический метод основан на
микроскопическом
изучении
хромосом
в
клетках
человека.
Современный этап в применении
цитогенетического метода связан с
разработанным
в
1969
г.
Т.
Касперсоном
методом
дифференциального
окрашивания
хромосом, который расширил возможности
цитогенетического
анализа,
позволив
точно
идентифицировать хромосомы по
характеру распределения в них
окрашиваемых сегментов.
Биохимический метод.
Отличается от цитогенетического
метода тем, что позволяет изучать
структуру хромосом и кариотипа в
норме
и
диагностировать
наследственные болезни, связанные с
изменением их числа и нарушением
организации,
наследственные
заболевания, обусловленные генными
мутациями, а также полиморфизм по
нормальным первичным продуктам
генов
изучают
с
помощью
биохимических методов.
Кариотипический метод.
Основан на изучении кариотипа и
выявлении нарушений и отклонений
его от нормы. (ЗЫ Хромосомные
болезни)
Методы
дерматоглифики
и
пальмоскопии.
Метод
изучения
кожных
гребешковых узоров пальцев и
ладоней, а также сгибательных
ладонных борозд, основывается на том
что указанные узоры являются
индивидуальной
характеристикой
человека и НЕ изменяются в течение
его жизни. В настоящее время
установлена
наследственная
обусловленность кожных узоров, хотя
характер наследования окончательно
не выяснен. Вероятно, этот признак
наследуется по полигенному типу. На
характер пальцевого и ладонного
узоров организма большое влияние
оказывает мать через механизм
цитоплазматической
наследственности.
Дерматоглифические
исследования
важны при идентификации зиготности
близнецов. Считают, что если из 10
пар гомологичных пальцев не менее 7
имеют сходные узоры, это указывает
на однояйцевость. Сходство узоров
лишь 4—5 пальцев свидетельствует в
пользу разнояйцевости близнецов.
Методы
генетики
соматических
клеток
С помощью этих методов изучают
наследственность и изменчивость
соматических
клеток,
что
в
значительной мере компенсирует
невозможность
применения
к
человеку метода гибридологического
анализа.
Методы
генетики
соматических
клеток, основанные на размножении
этих
клеток
в
искусственных
условиях, позволяют НЕ только
анализировать генетические процессы
в отдельных клетках организма, но
благодаря
полноценности
наследственного
материала,
заключенного в них, использовать их
для
изучения
генетических
закономерностей
целостного
организма.
Определение тельца Барра.
Одна
Х
хромосома
всегда
оказывается в активном состоянии и
имеет обычный вид. Другая, если она
имеется, бывает в покоящемся
состоянии, в виде плотного темно окрашенного тельца, называемого
тельцем Барра. Метод служит в
основном для определения
пола ребенка.
45. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
ЗАКОНА ХАРДИ-ВАЙНБЕРГА.
Закон Харди-Вайнберга (известный
также как закон генетического
равновесия) — одна из основ
популяционной
генетики.
Закон
описывает распределение генов в
популяции. Представьте себе ген,
имеющий два варианта — или,
пользуясь научной терминологией, два
аллеля. Например, это могут быть
гены
«низкорослости»
и
«высокорослости», как в случае
менделевского гороха (см.Законы
Менделя),
или
наличие/отсутствие
предрасположенности к рождению
двойни. Харди и Вайнберг показали,
что при свободном скрещивании,
отсутствии миграции особей и
отсутствии мутаций относительная
частота индивидуумов с каждым из
этих аллелей будет оставаться в
популяции постоянной из поколения в
поколение. Другими словами, в
популяции НЕ БУДЕТ ДРЕЙФА
ГЕНОВ.
Рассмотрим этот закон на простом
примере. Назовем два аллеля Х и х.
Тогда у особей могут встречаться
четыре следующие комбинации этих
аллелей: ХХ, хх, хХ и Хх. Если
обозначить через p и q частоту
встречаемости
индивидуумов
с
аллелями Х и х соответственно, то
согласно закону Харди—Вайнберга
p2 + 2pq + q2 = 100%,
где p2 — частота встречаемости
индивидуумов с аллелями ХХ, 2pq —
с аллелями
Хх или хХ, а q2 — частота
встречаемости
индивидуумов
с
аллелями хх. Эти
частоты,
при
соблюдении
сформулированных выше условий,
будут оставаться постоянными из
поколения в поколение, независимо от
изменения количества индивидуумов
и от того, насколько велики (или
малы) p и q. Этот закон представляет
собой модель, используя которую
генетики
могут
количественно
определять
изменения
в
распределении генов в популяции,
вызванные, например, мутациями или
миграцией. Другими словами, этот
закон
является
теоретическим
критерием для измерения изменений в
распределении генов.
46.
МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ
КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ,
ЗНАЧЕНИЕ.
Медико-генетическое
консультирование
специализированная
медицинская
помощь - наиболее распространенная
форма профилактики наследственных
болезней.
Генетическое
консультирование - состоит из
информирования человека о риске
развития
наследственного
заболевания, передачи его потомкам, а
также
о
диагностических
и
терапевтических действия.
ЗНАЧЕНИЕ - широкое использование
медико-генетического
консультирования,
разработка
способов пренатальной диагностики
наследственных
заболеваний
позволяют существенно уменьшить
вероятность появления потомства с
наследственной
патологией
в
отдельных семьях.
47.
МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ
АСПЕКТ БРАКА.
Проведение
консультаций
и
обследований семей с повышенной
вероятностью рождения ребенка с
каким-либо
наследственным
нарушением (заболеванием)...
Показания для медико-генетического
консультирования:
1. Рождения ребенка с врожденными
пороками развития;
2. Установленная или подозреваемая
наследственная болезнь в семье;
3. Задержка физического развития
или умственная отсталость у ребенка;
4. Повторные спонтанные аборты,
выкидыши, мертворождения;
5. Близкородственные браки;
6. Возраст матери старше 35
лет;
7. Неблагоприятный ход
беременности.
48. ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ
ЧЕЛОВЕКА,
ГЕНЫ
КОТОРЫХ
СЦЕПЛЕНЫ С Х-ХРОМОСОМОЙ.
У человека некоторые патологические
состояния наследуются сцеплено с
полом, в частности с Х-хромосомой.
ПРИМЕРЫ:
1) Гемофилия — сцепленное с полом
рецессивное заболевание, при котором
нарушается образование фактора VIII,
ускоряющего свертывание крови. Ген
находится в Х-хромосоме.
2)
Отсутствие
потовых
желез
вызывается
рецессивным,
сцепленнымс Х-хромосомой, геном.
3) Среди доминантных признаков,
связанных с Х-хромосомой, можно
указать на ген, который вызывает
недостаточность
органического
фосфора в крови.
49.
СОВРЕМЕННЫЕ
МЕТОДЫ
ПРЕНАТАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ:
АМНИОЦЕНТЕЗ,
УЗИ,
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
АЛЬФАФЕТОПРОТЕИНА,
БИОПСИЯ
ХОРИОНА
И
ПЛАЦЕНТЫ,
КОРДОЦЕНТЕЗ, ФЕТОСКОПИЯ
ИНВАЗИВНЫЕ
исследования
диагностике.
в
МЕТОДЫ
пренатальной
• Амниоцентез - прокол плодного
пузыря
с
целью
получения
околоплодной жидкости и слущенных
клеток
амнионе
плода.
Диагностическое значение метода не
вызывает сомнений. Эта процедура
выполняется
на
15-18
неделях
беременности. Риск возникновения
осложнений
беременности
при
амниоцентезе
составляет
0,2%.
Амниоцентез делают через брюшину
под контролем УЗИ, чтобы не
повредить плаценту. Также возможен
влагалищный амниоцентез, но такой
подход
применяется
редко.
С
амниотической полости забирают 8-10
мл жидкости.
• С биохимических показателей
жидкости только концентрация альфа-
фетопротеина
(АФП)
является
диагностически значимой. Уровень
АФП существенно повышается при
аномалиях нервной трубки и дефектах
передней брюшной стенки. Основным
источником
диагностического
материала при амниоцентезе являются
клетки. Их обязательно культивируют
(это длится 2-4 недели) и для
цитогенетических,
и
для
биохимических исследований. Только
молекулярно-генетические варианты
диагностики
с
помощью
полимеразной цепной реакции не
требуют культивирования клеток.
• Кордоцентез, т.е. взятия крови из
пуповины, стали использовать шире
после того, как эту процедуру начали
проводить под контролем УЗИ, т.е. без
фетоскопии. Процедуру проводят в
период с 18 по 22 недели
беременности.
Образцы
крови
являются
объектом
для
цитогенетических
(культивируются
лимфоциты),
молекулярногенетических
и
биохимических
методов диагностики наследственных
болезней.
• Фетоскопия (введение зонда и
осмотр плода) при современной гибкооптической технике не составляет
большого труда. Однако метод
визуального обследования плода для
выявления
врожденных
пороков
развития используется редко - только
при особых показаниях. Работает на
18-23-ей неделе беременности. Дело в
том, что почти все врожденные пороки
развития, которые можно увидеть с
помощью
оптического
зонда,
диагностируются с помощью УЗИ.
Понятно, что процедура УЗИ проще и
безопаснее. Для фетоскопии требуется
введение зонда в амниотическую
полость,
что
может
вызвать
осложнения беременности. Выкидыши
отмечаются
в
7-8%
случаев
фетоскопии.
• Биопсия хориона и плаценты позволяет получить информацию
раньше,
чем
амниоцентез,
но
существенно
увеличенный
риск
выкидыша
препятствует
распространению этого метода.
НЕИНВАЗИВНЫЕ
исследования
в
диагностике.
МЕТОДЫ
пренатальной
Основным неинвазивным методом
пренатальной диагностики является
ультразвуковое исследование (УЗИ),
которое необходимо проводить всем
беременным.
Ультразвуковое
сканирование плода проводят не менее
двух раз во время беременности
каждой женщине. Первый обзор не
позднее 15-16 недели, второй - в 25-26
недель. Если есть более определенные
показания для УЗИ (например,
предполагаемая редукция конечностей
плода), то его проведения можно
начинать с 13-14 недели. УЗИ
используется для выявления задержки
роста эмбриона или плода, начиная с
6-8-ой недели беременности. Можно
применять как просевной и как
уточняющий метод. Это позволяет
предупредить рождение 1-3 детей (с
1000 новорожденных) с серьезными
врожденными пороками развития, что
составляет примерно 30% всех детей с
такой патологией.
50. ЗАКОН ГОМОЛОГИЧЕСКИХ
РЯДОВ
НАСЛЕДСТВЕННОЙ
ИЗМЕНЧИВОСТИ.
В основе закона лежит представление
об однотипном изменении генов у
генетически родственных
форм, в результате чего появляются
сходные мутации. При этом:
1) виды и роды, генетически близкие,
характеризуются сходными рядами
наследственной изменчивости с такой
правильностью, что, зная ряд форм в
пределах
одного
вида,
можно
предвидеть параллельные формы у
других видов и родов.
Чем
генетически
БЛИЖЕ
расположены в общей системе роды и
виды, тем ПОЛНЕЕ сходство в рядах
их изменчивости;
2) целые семейства растений, в общем,
характеризуются
определенным
циклом изменчивости, проходящей
через все роды и виды, составляющие
семейство.
Таким
образом,
в
свете
сформулированного
закона,
случайные по своей направленности
мутации у каждой отдельной особи
представляют собой закономерное
явление, если рассматривать их с
позиций вида, так как спектр этих
мутаций
у
каждого
вида
предопределен
исторически
сложившимся генотипом.
51. ПРИНЦИПЫ СОСТАВЛЕНИЯ
ГЕНЕТИЧЕСКИХ КАРТ
Генетические карты хромосом — это
схема взаимного расположения и
относительных расстояний между
генами
определенных
хромосом,
находящихся
в
одной
группе
сцепления.
Генетические
карты
человека
используются
в
медицине
при
диагностике
ряда
тяжелых
наследственных
заболеваний
человека.
В
исследованиях
эволюционного процесса сравнивают
генетических карты разных видов
живых
организмов.
Помимо
генетических, существуют и другие
карты хромосом.
•
Перво-наперво
проводятся
молекулярно-генетические
исследования
позволяющие
определить
предрасположенность
к
онкологическим,
сердечнососудистым, аллергическим и другим
опасным заболеваниям.
• Далее молекулярно-генетическое
тестирование, дающее возможность
выявить генные мутации на самой
ранней стадии, а значит, предпринять
своевременные
меры
для
предотвращения серьезных проблем.
• На основе данных тестирования
специалисты
составят
индивидуальную
лечебную
программу, которая позволит решить
существующие проблемы и избежать
будущих заболеваний. Составление
генетических карт различается в
разных клиниках.
52. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
НА ОРГАНИЗМЕННОМ УРОВНЕ.
Генетическая
инженерия
(генная
инженерия) — совокупность приёмов,
методов и технологий получения
рекомбинантных
РНК
и
ДНК,
выделения генов из организма
(клеток), осуществления манипуляций
с генами и введения их в другие
организмы.
Примером генной инженерии на
организменном уровне могут служить
очень распространенная в настоящее
время
СЕЛЕКЦИЯ
(выведение
организмов с нужными свойствами,
путем направленного скрещивания) и
ЕВГЕНИКА (то же что и селекция
тока уже на человеке).
53.
ГЕННАЯ
ИНЖЕНЕРИЯ,
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ.
Генетическая
инженерия
(генная
инженерия) — совокупность приёмов,
методов и технологий получения
рекомбинантных
РНК
и
ДНК,
выделения генов из организма
(клеток), осуществления манипуляций
с генами и введения их в другие
организмы.
Основные этапы и операции генной
инженерии включают: выделение из
клеток ДНК, содержащей нужный ген;
разрезание ДНК на мелкие фрагменты
с помощью специальных ферментов;
соединение фрагментов ДНК с т.н.
векторами,
обеспечивающими
проникновение
в
клетку;
клонирование (размножение) нужного
гена;
создание
рекомбинантной
(гибридной) ДНК из участков ДНК
(генов)
разного
происхождения;
введение
(микроинъекция)
генетического
материала
в
культивируемые клетки организмахозяина или в его яйцеклетку.
Сегодня объектом изучения генной
инженерии стал и человек, это связано
большей частью с началом проекта
«Геном человека», заложенным в 2000
году и уже принесшим множество
открытий в расшифровке генома и
строения ДНК человека.
54.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПОЛА
(СИНГАМНОЕ,
ЭПИГАМНОЕ,
ПРОГАМНОЕ), ПРИМЕРЫ.
У всех позвоночных животных пол
индивидуума
определяется
генетически, то есть комбинацией
половых хромосом, доставшихся от
каждого
из
родителей
при
оплодотворении яйцеклетки.
Пол особи может определяться:
а) до оплодотворения
сперматозоидом
определение пола);
яйцеклетки
(прогамное
б)
в
момент
оплодотворения
(сингамное определение пола);
в) после оплодотворения (эпигамное
определение пола).
До оплодотворения пол определяется
у некоторых организмов в результате
разделения яйцеклеток на
БЫСТРО и МЕДЛЕННО растущие.
Первые (более крупные) после
слияния с мужской гаметой дают
самок, а
вторые (мелкие) — самцов.
•
У
коловраток,
способных
размножаться
помимо
обычного
полового
размножения
с
оплодотворением, есть возможность
размножаться
партеногенетически;
часть партеногенетических яйцеклеток
во время развития лишается половины
хромосом. Из таких яиц развиваются
самцы, а остальная часть дает начало
самкам.
• У подавляющего же большинства
эукариот пол закладывается в момент
оплодотворения
и
определяется
генотипически
хромосомным
набором, который зигота получает от
родителей. Клетки мужских и женских
особей
животных
организмов
различаются по паре хромосом. Эту
пару
называют
половыми
хромосомами
(гетеросомами)
в
противоположность остальным —
аутосомам.
Половые
хромосомы
принято обозначать как Х- и Y-хромосомы.
• У морского кольчатого червя
бонеллия
определение
пола
происходит в процессе онтогенеза:
если личинка садится на дно, из нее
развивается
самка,
а
если
прикрепляется к хоботку взрослой
самки, то самец.
Автор
verdewhispermoon
Документ
Категория
Биология
Просмотров
97
Размер файла
258 Кб
Теги
genetika
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа