биология.36-42 вопросы


36.Фенотипическая изменчивость
Фенотипическая изменчивость — очень важный процесс, который обеспечивает способность организма к выживанию. Именно благодаря ей он способен адаптироваться к условиям внешней среды. Впервые модификационная изменчивость организмов была отмечена еще в исследованиях Чарльза Дарвина. Ученый считал, что именно так происходит естественный отбор в дикой природе
Фенотипическая изменчивость и ее основные характеристики Ни для кого не секрет, что в процессе эволюции живые организмы постоянно изменялись, приспособляясь к выживанию в условиях внешней среды. Возникновение новых видов обеспечивалось несколькими факторами — изменением структуры наследственного материала (генотипическая изменчивость), а также появлением новых свойств, которые делали организм жизнеспособным при изменении условий внешней среды. Фенотипическая изменчивость имеет ряд особенностей: Во-первых, при такой форме затрагивается лишь фенотип — комплекс внешних характеристик и свойств живого организма. Генетический материал при этом не изменяется. Например, две популяции животных, которые обитают в разных условиях, имеют некоторые внешние различия, несмотря на идентичный генотип. С другой стороны, фенотипическая изменчивость носит групповой характер. Изменения в строении и свойствах возникают у всех организмов данной популяции. Для сравнения стоит сказать, что перемены генотипа одиночны и спонтанны. Модификационная изменчивость обратима. Если убрать те специфические факторы, которые вызвали реакцию со стороны организма, то со временем отличительные признаки исчезнут. Фенотипические изменения не передаются по наследству, в отличие от генетических модификаций. Фенотипическая изменчивость и норма реакции Как уже упоминалось, смены фенотипа не являются результатом каких-либо генетических модификаций. В первую очередь это реакция генотипа на воздействие факторов внешней среды. В этом случае изменяется не сам набор генов, но интенсивность их проявления. Конечно же, такие изменения имеют собственные пределы, которые и называются нормой реакции. Норма реакции – это спектр всех возможных изменений, из которых отбираются только те варианты, которые будут подходящими для обитания в определенных условиях. Этот показатель зависит исключительно от генотипа и имеет собственные верхние и нижние границы. Фенотипическая изменчивость и ее классификация Конечно же, типология изменчивости носит весьма относительный характер, так как все процессы и этапы развития организма до конца еще не изучены. Тем не менее, модификации принято разделять на группы, в зависимости от некоторых характеристик. Если брать во внимание измененные признаки организма, то их можно разделить на: Морфологические (изменяется внешний вид организма, например, густота и цвет шерсти). Физиологические (наблюдаются изменения в метаболизме и физиологических свойствах организма; например, у человека, поднявшегося в горы, резко увеличивается количество эритроцитов). По длительности выделяют модификации: Ненаследуемые — изменения присутствуют лишь у той особи или популяции, которые подверглись непосредственному влиянию внешней среды. Длительные модификации — о них говорят тогда, когда приобретенная адаптация передается отпрыскам и сохраняется еще в течение 1-3 поколений. Существуют также и некоторые формы фенотипической изменчивости, которые не всегда имеют одинаковой значение: Модификации — это изменения, которые приносят организму пользу, обеспечивают адаптацию и нормальную жизнедеятельность в условиях окружающей среды. Морфозы — это те изменения фенотипа, которые происходят под влиянием агрессивных, экстремальных факторов внешней среды. Здесь изменчивость выходит далеко за пределы нормы реакции и может привести даже к гибели организма.
37.Генотипическая изменчивость
Элементарным, исходным материалом для действия отбора является, как известно, генотипическая изменчивость. Давно уже доказан наследственный харакетр таких резких мутаций, как альбинизм, махровость, безлепестность, пелории. Все это — весьма крупные изменения, сразу меняющие весь облик цветка. А между тем на строении вегетативной части эти изменения никак не отражаются.
комбинативная изменчивость – это изменчивость в основе которой лежат кроссинговер, произвольная ориентация бивалентов в метофазе 1, вероятностный характер оплодотворения.
определение кроссинговера, история открытия (анализирующие скрещивание на дрозофилах) рисунок метофазы 1, объяснить вероятностный характер оплодотворения.
мутационная изменчивость. Мутации – это качественные изменения генетического материала. Термин мутации был впервые введен в 1902-1903 тремя учеными Гуго де Фрец, Корренс и Черман.
Существует много классификаций мутаций:
по месту их прохождения. В этом случае мутации делят на соматические мутации, проявляются у родителей ввиде новообразований, могут передаваться по наследству только в случае вегетативного размножения. Для человека характерно вегетативное размножение только как патология, это появление однояйцевых близнецов. Генеративные мутации проходят в половых клетках и всегда передаются по наследству.
мутации можно классифицировать по их влиянию на жизнеспособность
витальные мутации не оказывают влияние на жизнеспособность
супервитальные они способствуют повышению жизнеспособности, примером является гетерозоготы по серповидноклеточной анемии
полулетальные мутации снижение жизнеспособности, например альбинизм, синдром Дауна
летальные мутации несовместимы с жизнью синдром Патау, синдром Эдвардца.
мутации можно классифицировать по масштабу генетических структур, которые затрагиваются входе мутации
генные мутации – изменение структуры гена
хромосомные мутации изменение структуры хромосом
геномная мутация это изменение количества информосом в нуклеоме.
Генные мутации.Изменение структуры гена – это изменение числа нуклеотидов, либо изменение последовательности нуклеотидов. Такие мутации могут возникать спонтанно или могут быть вызваны ошибками "трех R ": репликация, рекомбинация (кроссинговер, произвольная ориентация бивалентов в метофазе 1), репарация.
Наименьшие изменения структуры гена касаются изменения только в одной паре нуклеотидов, так называемые точковые мутации. При мутациях пуриновые нуклеотиды могут менятся на пуриновые, а перемидиновые на перемединовые, такие мутации называются транзиции. Входе мутации меняются пуриновые на перемединовые и наоборот такие муьтации называются трансверзии. Возможно три варианта точковых мутаций:замена,выпадение,вставка,последствия замены:
не происходит изменения в порлипептидной цепи (вырожденность генетического кода). Такие мутации не ведут к изменению жизнеспособности и называются сейнсис мутации. Может измениться первичная структура белка на одну аминокислоту (спецефичность генетического кода). Последствия такой замены различны, т.е. это либо миссенс мутации, когда белок функционирует плохо.
Первичная структура белка может стать короче из-за появления нонсенс кодона, нонсенс мутации, прекращается синтез белка.
Белок может удлиниться, если замена произойдет в нонсенс кодане. Белок может стать короче из-за изменения кадона инициации.
Последствия вставки или выпадения более серьезны:
Меняется структура полипептида с места выпадения или вставки (неперекрываемость и непрерывность генетического кода) из-за сдвина рамки считывания
С большой вероятностью появляется нонсенс кодон и синтез белка прекращается.
Генные мутации являются одной из причин возникновения новых аллелей и поэтому являются причиной множественного аллелизма. С этой точки зрения они бывают доминантными или рецессивными в ряде случаев генные мутации ведут к фенотипическим изменениям и к появлению различных наследственных заболеваний (полидактилия, дальтонизм, серповидно клеточная анемия, различные формы сахарного диабета, витамин Д независимый рахит).
Спонтанные генные мутации являются ошибками "трех R ". Существуют индуцируемые мутации, которые вызваны действиями физикохимичеких агентов на ДНК. Частота спонтанных мутаций 10-6, индуцируемых 10-3 (тяжелые металлы, ультрафиолет, подавляющие большинство лекарственных препаратов). Если такие мутации произошли в генеративных клетках, то они передаются потомству, если в соматических , то возможно формирование раковой опухоли. Поэтому большинство мутагенов является канцерогенов. В клетках существует механизмы исправления генетических повреждений и восстановления нормальной структуры ДНК. Такие механизмы получили название репарации.
Репарации.
Существуют несколько вариантов репарации: темновая репарация,пострепликативная репарация
темновая репарация происходит в темноте и связана с вырезанием патологичного участка ДНК ферментом экзонуклеазой, затем брешь достраивается β-ДНК-полимеразой по правилу комплиментарности, окончательное сшивание цепи ДНК осуществляется лигазой, это ферментативный процесс, который идет с затратой АТФ. У человека существуют патологии при которых данный вид репарации не работает, в результате возникает заболевание пигментная ксеродерма (вид рака кожи).
Пострепликативная проходит в том случае, если не срабатывают механизмы темновой репорации, проходит после репликации, когда синтезируется патологичная ДНК.
Если не включается механизм репарации, то патологичные ДНК расщепляются. Механизмы пострепликативной репарации основаны на внутригенном кроссинговере.
В первой молекуле по нашему рисунку брешь достраивается β-ДНК-полимеразой и включается лигаза. Вторая молекула подвергается темновой репорации. Если патологична пострепликативная репарация, то возникает пигментная ксеродерма.
Хромосомные мутации.Это изменения структуры хромосом. Выделяют два варианта:
внутрихромосомные мутации (перестройки, обберации) касаются структуры одной хромосомы, либо пары гомологичных хромосом
межхромосомные мутации затрагивают структуру двух и более негомологичных хромосом.
К внутрихромосомным мутациям относятся:
делециядуплекацияинверсия
транспозиции
образование кольцевых хромосом.
Делеция или нехватка заключается в выпадении какого-либо участка хромосом.
Дуплекация – это удвоение какого-либо участка ДНК, возможны триплекации, тетропликации и т.д.
Инверсия – это поворот участка хромосом на 1800.
Транспозиция – это перемещение участка хромосом.
Образование кольцевых хромосом – в этом случае слипаются концы хромосом, образуя кольцо. При репликации возможно разрушение кольцевых хромосом.
Последствия дилеции и дуплекации.
наиболее опасны последствия дилеции. Причем важно какие гены выпали, домашнего хозяйства или гены роскоши. Последствия по дилеции как правило несовместимы с жизнью. У гетерозигот по дилеции наблюдаются тяжелые последствия связанные с нарушением баланса генов. У дрозофилы существует делеция "ночь", которая заключается в возникновении вырезки на крыле. У человека известна дилеция по пятой паре хромосом, которое происходит в коротком плече хромосомы. отставание в физическом и умственном развитие погибают в первые годы жизни. характерно изменение гортани, при котором новорожденный издает специфический крик, синдром кошачьего крика.
Последствия дупликации обычно более мягкие, чем последствия дилеции. Однако нарушается баланс генов, что отражается на фенотипе. У дрозофилы известна дуплекация Bar , которая приводит к уменьшению фасеток в глазах. у гетерозигот число фасеток в глазах небольшое, у гомозигот число фасеток резко уменьшается, возникает полосковидный глаз.
Механизмы делеции и дуплекации.
До недавнего времени считалось, что данные мутации возникают из-за разрыва ДНК, а затем из-за ее дальнейшего сшивания.
В настоящее время считают, что это возможно, но только под действием очень сильных мутагенов. Основной причиной спонтанного возникновения дилеции и дупликации является кроссинговер. В ДНК очень много гомологичных последовательностей, которые могут конъюгировать между собой. Из-за неравноценного кроссинговера в гомологичных хромосомах возникает делеция или дуплекация.
Последствия инверсии.
Последствия наблюдаются как в гомозиготах, так и в гетерозиготах, однако инверсия приводит только к изменению порядка в расположении генов, поэтому они могут вообще не оказывать влияние на фенотип. У гомозигот по инверсии последствия наблюдаются редко, так как между гомологичными хромосомами может проходить нормальный кроссинговер. У гетерозигот по инверсии наблюдается высокий процент стерильности из-за образования несбалансированных гамет и высокий процент возникновения патологий у потомства. Это происходит из-за того, что гомологичные хромосомы не могут нормально конъюгировать и при конъюгации образуется так называемая инверсионная петля.
Инверсии являются эволюционным механизмом, который создает изоляцию между многими близкими видами, так как для близких видов часто характерны одинаковые инверсии.
Механизм образования инверсии.
Гомологичные участки ДНК в пределах одной молекул могут конъюгировать между собой.
Транспозиции.
При транспозиции все гены остаются на месте, но часть из них меняют свое положение. Последствий может не наблюдаться однако, механизм образования транспозиций связан с образованием кольцевых хромосом при разрыве такой кольцевой хромосомы происходит потеря генов и, следовательно, последствия будут аналогичны дилеции.
Образование кольцевых хромосом.
Механизм смотри выше. При репликации кольцевых хромосом они характеризуются очень высоким уровнем нестабильности. При репликации кольцевых хромосом часто наблюдается перекручивание ДНК, когда кольцо попадает в кольцо.
Тогда при расхождении кольцевых ДНК будет наблюдаться разрыв молекул и утраты генов. Последствия будут сходны с последствиями дилеции.
Межхромосомные мутации.
Этот вид мутации получил название транслокации. При транслокации происходит обмен участками ДНК входе кроссинговера между негомологичными хромосомами. Это возможно благодаря тому, что в ДНК негомологичных хромосом существуют короткие гомологичные последовательности.
существуют как гомо-, так и гетерозиготы по транслокации. У гомозигот как правило последствий не наблюдается, т.к. все гены остаются на месте. У гетергзигот по транслокации, как правило, наблюдается высокий процент стерильности в потомстве и аномалии. Это связано с тем, что негомологичные хромосомы в мейозе выстраиваются в форме креста.
Геномные мутации.Это мутации связанные с изменением количества отдельных хромосом, либо с изменением целых хромосомальных наборов. Делятся на два варианта:
эуплоидия. В этом случае число хромосом изменяется на число равное гоплоидному набору хромосом. Эуплоидия может быть вызвана двумя различными механизмами и сэтой точки зрения делятся на:
автоплоидию – изменение хромосомального набора, за счет хромосом одного и того же вида
Аллоплоидия – изменение хромосомального набора за счет хромосом разного вида. С этой точки зрения аллоплоидия это всегда результат межвидовой гибритизациианнеуплоидия – это изменение числа отдельных хромосом.
2n-1
2n+1
2n-1+1
2 n -2
Моносомик по 5 паре
Трисомик по 5 паре
Моносомик по 3 паре
Трисомик по 5 паре
Нулесомик по…
Автоплоидия (механизм)
Может привести не расхождение сестринских хроматид во втором делении мейоза, при этом может быть патологично веретено деления, либо кинетохорный комплекс. Существуют определенные химические вещества, которые могут блокировать сборку веретена деления или работу кинетохорного комплекса, например, алкоголь, либо растительный алкалоид колхицин. Однако, этот механизм может привести только к появлению четных полиплоидов. Для нечетных полиплоидов нужна внутривидовая гибридизация.
Эффекты автоплоидии.
Гоплоидность практически несовместима с жизнью у многоклеточных организмов. Проявляются все рецессивные патологичные аллели. Гоплоиды практически не имеют применений, однако, у растений получают гоплоиды, проращивая пыльцевое зерно, и их используют для получения чистых линий. Полиплоидия также оказывает влияние на жизнеспособность. для животных полиплоидия практически нехарактерна, исключения некоторые птицы и караси, у которых возможно существование триплоидов. Такие виды могут размножаться путем партеногенеза, то есть яйцеклетка невступает в мейоз и без оплодотворения приступает к дроблению.
Полиплоидия у растений явление более обычное. Полиплоиды у растений существуют до 5 n и 6 n . Нечетные полиплоиды стерильны и не образуют семян. Такая ситуация возможна из-за невозможности нормального протекания мейоза, то есть гаметы у нечетных полиплоидов несбалансированны. В результате образуются бессемянные сорта, например, виноград без косточек, бессемянные сорта огурцов, бананов, арбузов, которые размножаются вегетативно. При потери такой культуры такие растения можно получить за счет внутривидовой гибридизации. Схему смотри выше. Полиплоидия и у животных, и у растений ведет к появлению гетерозиса, когда полученные гибриды крупнее и более мощные, чем нормальные диплоидные организмы.
Аллоплоидия.
Предпосылкой аллоплоидии является межвидовая гибридизация. У растений гибридизация может быть межродовой. Существует общее правило, чем родственные виды, тем успешнее проходит гибридизация. Для животных известны следующие гибриды: лошадь+осел=мул, ослица+конь=лошак, лев+тигр=лигр, белуга+стерлиц=бестер. У растений изучением аллоплоидов занимался Корпеченко. Он скрещивал растения в пределах крестоцветных и получил гибрид, который назвал рафанобрассика. Для аллоплоидов животных и растений характерно явление гетерозиса и общим правилом является их стерильность. Корпеченко получил нестерильный гибрид рафанобрассики. Хромосомы редьки и капусты частично гомологичны.
В промышленности используют аллоплоиды растений таких, как третикале гибрид ржы и пшеницы, фертильный. Аннеуплоидия.
Это изменение числа отдельных хромосом как в сторону увеличения так и в сторону уменьшения. Причиной аннеуплоидии является потеря хромосом, либо их не расхождение в мейозе. По последствиям аннеуплоидия аналогична дилеции и дуплекации, но только более крупного масштаба. Резко изменяется баланс генов, поэтому аннеуплоидия по крупным аутосомам практически несовместима с жизнью. Возможно существование аннэуплоидов по половым хромосомам, такие патологии получили название хромосомальный болезни.
♂47, XYY синдром "вай-вай". Это мужчины в среднем выше ростом, чем норма фертильны. Характеризуются нестандартным поведением в стрессовых ситуациях. Впервые "вай-вай" был изучен в тюрьмах.
♀ 45; ХО синдром Тернера-Шиншевского. Женщины, как правило, ниже среднего роста. Много гибнет до рождения, до периода полового созревания развивается в целом нормально, после перестает расти, гаметогенез нарушен, то есть, стерильны, интеллект ниже нормы, характеризуются женским инфантилизмом.
♀ 47; ХХХ синдром трисомии по Х. Женщины – рост выше среднего, фертильны, причем в потомстве очень редко наблюдается трисомии по Х. Интеллект в среднем ниже нормы. Характерна склонность к наркомании и алкоголизму. Повышенная склонность к дромамании.
♂ 47 ХХ Y синдром Клейнтфельтера. Мужчины рост в среднем выше среднего, стерильны. До периода полового созревания в целом развивается нормально. После полового созревания становится евнуховидного сложения, развиваются молочные железы, интеллект ниже среднего, легко управляемы.
Аннеуплоиды у человека по аутосомам практически не совместимы с жизнью.
47, 13+1 синдром Патау47, 18+1 синдром Эндвардцанесовместимы с жизнью. Погибают либо на стадии внутриутробного развития, либо в первые дни жизни. Совместимы с жизнью только аннеуплоиды по 22 и 21 хромосоме синдром Дауна.
47, 21+1
47, 22+1
очень много гибнет до рождения. Тяжелые формы умственного отсталости, доживают до половой зрелости, фертильны, в потомстве 40-50% с синдромом Дауна.
Эпигеномная изменчивость.
Этот вариант изменчивости заключается в закономерном и необратимом изменении фенотипа клеток в ходе индивидуального развития без изменения генотипа. Эпигеномная мутация лежит в основе диференцировки клеток в многоклеточном организме. Она основана на регуляции действия генов и в первую очередь на регуляцию действия генов роскоши. При дроблении зиготы образуются бластомеры, для которых характерен полный набор генов, содержится в зиготе. Однако в цитоплазме бластомеров локализованы различные белковые материнские факторы, которые включают различные гены роскоши. Чем дальше идет дробление, тем сильнее различие по активности генов роскоши. Кроме того на определенной стадии развития зародыша бластомеры оказываются в условиях различной позиционной информации. Таким образом, в основе эпигеномной изменчивости находятся:
собственные регуляторные белки
факторы, поступающие от внешней среды, либо со стороны других местах.
эпигиномная изменчивость основана на каскадной регуляции действия генов.
Модификационная изменчивость.
Изменение фенотипа под влиянием факторов внешней среды, которое не сопровождается изменением генотипа
Одна и та же генетическая информация при разных внешних условиях может быть по-разному реализована. Изменение фенотипа зависит от того, насколько жестко развитие данного признака контролируется генотипом. Однако для каждого признака существует некая средняя величина и отклонением от нее, то есть вероятный характер и описывается кривой нормы.
Кривые нормы распределения носят статистический характер, то есть для анализа вырожденности признака необходимо взять большую выборку особей. Тогда существуют определенные пределы изменчивости, в которых данный фенотипический признак может измениться без изменения генотипа. Этот параметр получил название норма реакции, норма реакции жестко контролируется генотипом и зависит от всего генотипического фона. Таким образом наследуется не данный признак, а норма реакций. Впервые понятие нормы реакции ввел Иогансен, исследуя развитие признаков на фасоли. Фасоль – это самоопыляемое растение, у которого легко можно получить чистые линии. Иогансен брал чистые линии и высаживая их в различных условиях.
В конкретных условиях проявляется только часть нормы реакции.Классическим примером этого явления является растение стрелолист. На одном растении возможно формирование различных листьев в зависимости от условий внешних среды. Подводные листья растения нитевидные, листья, находящиеся в воздухе, стреловидные. Иогансен доказал важное свойство модификации, а именно их ненаследуемость. Иогансен брал семена с одного растения, но различные по весу и высаживал их в абсолютно одинаковых условиях.
х=х1=х2=х3
Вторым важным свойством модификации является их обратимость (загар у человека)
Причинами модификации:
изменение регуляции действия гена
прямое действие внешних факторов на развитие признаков.
Регуляция действия генов подразумевает включение определенных рецепторных систем в ответ на сигнал, поступающий из внешней среды. При этом активируются гены роскоши. При прекращении поступлении сигнала, данные гены ингибируются (почвенная амеба, активируются гены для денеина и тубулина).
Прямое влияние внешних факторов внешней среды. В основном это влияние оказывается на степень пигментации и распределение пигмента. Например, окраска у примулы.
RR – красные
rr -белые
R ` R ` - окраска разная при различной температуре
Если температура окружающей среды ниже 250, то цветы красные, если температура, при которой развиваются бутоны выше 250, то цветы белые.
Например, гемолайская окраска у кроликов
СС – черный
сс – белый
С h C h – гемолайский.
Оказалось. Что аллель С h контролирует определенное распределение пигмента, при котором темную окраску приобретают только терминале (уши, морда, хвостик, лапки), так как на терминалах температура тела ниже.
Существуют варианты необратимых модификаций:
длительные модификации. У простейших классическим примером является устойчивость к повышенной температуре. У инфузорий. Если клоны инфузорий выращивать при повышенной температуре, то у них развивается устойчивость к ней. Если такой клон поместить в нормальные условия, то устойчивость к повышенным температурам сохраняется еще несколько поколений. Это явление получило название длительной модификации. В настоящее время считается, что причиной являются шоковые белки, которые вырабатываются у инфузорий, а затем как материнский фактор передаются следующему поколению.
необратимые модификации возникают при действии на зародыш различными терагенными факторами. Эти факторы вызывают появление морфоз или уродств (морфозы не наследуются).
38.Методы изучения наследственности человека: генеалогический метод
Генеалогический метод.Этот метод основан на прослеживании какого-либо нормального или патологического признака в ряде поколений с указанием родственных связей между членами родословной.Генеалогический метод является основным связующим звеном между теоретической генетикой человека и применением ее достижений в медицинской практике.
Суть этого метода состоит в том. чтобы выяснить родственные связи и проследить наличие нормального или патологического признака среди близких и дальних родственников в данной семье. Сбор сведений начинается от пробанда. Пробандом называется лицо, родословную которого необходимо составить. Им может быть больной или здоровый человек – носитель какого-либо признака или лицо, обратившееся за советом к врачу-генетику. Братья и сестры пробанда называются сибсами. Обычно родословная составляется по одному или нескольким признакам.
Метод включает два этапа:•сбор сведений о семье,•генеалогический анализ
Для составления родословной проводят краткие записи о каждом члене родословной с точным указанием его родства по отношению к пробанду. Затем делают графическое изображение родословной. Генеалогический метод тем информативнее, чем больше имеется достоверных сведений о здоровье родственников больного. При собирании генетических сведений и их анализе надо иметь в виду, что признак может быть выражен в разной степени, иногда незначительной – микропризнаки.
После составления родословной начинается второй этап – генеалогический анализ, целью которого является установление генетических закономерностей:
•в начале требуется установить имеет ли признак наследственный характер; если какой-либо признак встречался в родословной несколько раз, то можно думать о его наследственной природе; однако это может быть и не так, например, какие-то внешние факторы или профессиональные вредности могут вызывать сходные заболевания у членов одной семьи
•в случае обнаружения наследственного характера признака необходимо установить тип наследования: доминантный, рецессивный, сцепленный с полом
Основные признаки аутосомно-доминантного наследования:
•проявление признака в равной мере у представителей обоих полов
•наличие больных во всех поколениях (по вертикали) при относительно большом количестве сибсов
•наличие больных и по горизонтали (у сестер и братьев пробанда)
•у гетерозиготного родителя вероятность рождения больного ребенка (если второй родитель здоров) составляет 50%
Следует учесть, что при доминантном типе наследования может быть пропуск в поколениях за счет слабо выраженных, «стертых» форм заболевания (малая эксперссивность мутантного гена) или за счет его низкой пенетрантности (когда у носителя донного гена признак отсутствует).
Основные признаки аутосомно-рецессивного наследования:
•относительно небольшое число больных в родословной
•наличие больных «по горизонтали» (болеют сибсы – родные, двоюродные)
•родители больного ребенка чаще фенотипически здоровы, но являются гетерозиготными носителями рецессивного гена
•вероятность рождения больного ребенка составляет 25%
Рецессивный признак проявляется тогда, когда в генотипе имеются оба рецессивных аллеля.
При проявлении рецессивных заболеваний нередко встречается кровное родство родителей больных. Следует иметь в виду, что наличие отдаленного родства бывает неизвестно членам семьи. Приходиться учитывать косвенные соображения , например, происхождение из одного и того же малонаселенного пункта, или принадлежность к какой-либо изолированной этнической или социальной группе.
Основные признаки наследования, сцепленного с полом:
•заболевания, обусловленные геном, локализованным в Х-хромосоме, могут быть как доминантными, так и рецессивными
•при доминантном Х-сцепленном наследовании заболевание одинаково проявляется как у мужчин, так и у женщин и в дальнейшем может передаваться по потомству (в этом случае женщина может передавать этот ген половине дочерей и половине сыновей)
•при рецессивном наследовании заболеваний, сцепленными с Х-хромосомой, как правило страдают мужчины (гетерозиготная носительница – мать – передает мутантный ген половине сыновей, которые будут больны и половине дочерей, которые оставаясь фенотипически здоровыми, как и мать, тоже являются носительницами и передают рецессивный ген вместе с Х-хромосомой следующему поколению)
39.Цитогенетический метод
Принципы цитогенетических исследований сформировались в течение 20-30-х годов на классическом объекте генетики – дрозофиле и на некоторых растениях. метод основан на микроскопическом исследовании хромосом.
Для идентификации хромосом применяют количественный морфометрический анализ. С этой целью проводят измерение длины хромосомы в микрометрах (микроскопия хромосом производится в остановленной фазе митоза посредством колхицина и отброшенными посредством гипотонического раствора в результате чего хромосомы лежат свободно),определяют также соотношение длины короткого плеча к длине всей хромосомы (центромерный индекс).
В 1960 году была разработана первая классификация хромосом человека (Денверская). в основу ее были положены особенности величины хромосом и расположение первичной перетяжки. По форме и общим размерам все аутосомы человека подразделяются на 7 групп, обозначаемых латинскими буквами: A, B, C, D, E, F, G. Все хромосомы имеют порядковые номера. Наиболее крупная пара гомологичных хромосом имеет №1, следующая - №2 и т.д. Половые хромосомы - крупная X и мелкаяY – выделяются отдельно. В последнее время разрабатываются автоматические системы для измерения и количественного анализа хромосом. Однако идентификация хромосом только по указанным признакам встречает большие затруднения.
В 1968-1970 гг. были опубликованы работы шведского генетика Касперссона, который применил для изучения хромосом флюоресцентные красители, в частности акрихин-иприт и его производные. Последующее изучение в люминесцентном микроскопе показало, что хромосомы не дают равномерного свечения по длине. В ней выявляется несколько светящихся полос, совпадающих с локализацией структурного гетерохромтина. После удаления их хромосом ДНК они теряют почти полностью способность к флюоресценции.
Если после денатурации ДНК, вызванной нагреванием и некоторыми другими факторами, провести затем ее ренатурацию – восстановление исходной двунитчатой структуры, а затем окрасить хромосомы красителем Гимзы, то в них выявляется четкая дифференцировка на темноокрашенные и светлые полосы – диски. Последовательность расположения этих дисков, их рисунок – строго специфичен для каждой хромосомы. В результате различных вариантов метода удается выявить центромерный и околоцентромерный гетерохроматин (С-диски), диски расположенные по длине хромосом (соответственно Гимзы-диски, G-диски).
Захаровым был разработан перспективный метод изучения хромосом. В основу его положен процесс неодновременной репликации хромосом: одни участки реплицируются раньше, у других этот процесс задерживается и репликация происходит значительно позднее. Неодновременно идет процесс спирализации хромосом, вступающих в митоз. Однако, к тому моменту, когда хромосомы вступают в метафазу, успевет завершиться процесс выравнивания этих различий, и степень конденсации метафазных хромосом становится одинаковой. Было показано, сто можно задерджать этот процесс путем введения 5-бромдезоксиуридина (5-БДУ), который является аналогом тимидина – предшественника ДНК. Если 5-БДУ вводить в конце S-периода. то он включается в синтез ДНК, то есть участки хромосом, где находится это вещество, остаются слабоокрашенными, так как была задержана спирализация. Рано редуплицировавшиеся участки хромосомы, успевшие спирализоваться, интенсивно окрашиваются (Р-диски). Расположение темных и светлых дисков при этом методе противоположно тому, что наблюдается при G-окраске.
Сравнительный анализ различных методов окраски показал, что один и тот же диск может выделяться как светлый неокрашенный или темноокрашенный, но порядок расположения дисков идентичен при и всех методиках. Следовательно, не вызывает сомнения, что их расположение и последовательность имеют закономерный характер. специфичный для каждой хромосомы.Если нарушения касаются половых хромосом, то методика упрощается. В этом случае проводится не полное кариотипирование, а применяется метод исследования полового хроматина в соматических клетках.Половой хроматин – это небольшое дисковидное тельце, интенсивно окрашивающееся гематоксилином и другими основными красителями. Они обнаруживаются в интерфазных клеточных ядрах млекопитающих и человека. непосредственно под ядерной мембраной.
Определение полового хроматина нашло применение в судебной медицине, когда требуется по пятнам крови установить половую принадлежность, при анализе. когда надо установить, мужчине или женщине принадлежит найденная часть трупа, даже спустя довольно большой срок после смерти.
При трансплантации тканей тельце полового хроматина может служить своеобразной меткой (если донор и реципиент разных полов). Анализ дает возможность проследить приживление или рассасывание трансплантата.
40.Популяционно-статистический метод
Этот метод позволяет изучить распространение отдельных генов в человеческих популяциях. Обычно производится непосредственное выборочное исследование части популяции либо изучают архивы больниц, родильных домов, а также проводят опрос путем анкетирования. Выбор способа зависит от цели исследования. Последний этап состоит в статистическом анализе. Одним из наиболее простых и универсальных математических методов является метод, предложенный Г.Харди и В. Вайнбергом (в данной статье не рассмотрен). Имеется и ряд других специальных математических методов. В результате становится возможным определить частоту генов в различных группах населения, частоту гетерозиготных носителей ряда наследственных аномалий и болезней.
Изучение распространенности генов на определенных территориях показывает, что в этом отношении их можно разделить на две категории:
•имеющие универсальное распространение (к их числу относится большинство известных генов)
•встречающиеся локально, приемущественно в определенных районах; к их числу относятся, например, ген серповидноклеточной анемии и ген, определяющий врожденный вывих бедра
Популяционно-статистический метод позволяет определить генетическую структуру популяций (соотношение между частотой гомозигот и гетерозигот). Знание генетического состава популяций имеет большое значение для социальной гигиены и профилактической медицины.
41.Близнецовый метод
Это один из наиболее ранних методов изучения генетики человека, однако он не утратил своего значения и в настоящее время. Близнецовый метод был введен Ф.Гамильтоном, который выделил среди близнецов две группы:
•одняйцевые (монозиготные)
•двуяйцевые (дизиготные)
Монозиготные близнецы при нормальном эмбриональном развитии всегда одного пола. Дизиготные близнецы рождаются чаще (2/3 общего количества двоен), они развиваются из двух одновременно созревших и оплодотворенных яйцеклеток. Такие близнецы могут быть и однополые и разнополые. С генетической точки зрения они сходны как обычные сибсы, но у них большая общность факторов среды во внутриутробном (пренатальном) и частично в постнатальном периодах.
Если изучаемый признак проявляется у обоих близнецов пары, их называют конкордантными. Конкордантность – это процент сходства по изучаемому признаку. Отсутствие признака у одного из близнецов – дискордантность.
Близнецовый метод используется в генетике человека для того, чтобы оценить степень влияния наследственности и среды на развитие какого-либо нормального или патологического признака.
Для оценки роли наследственности в развитии того или иного признака производят расчет по формуле:
Н = (% сходства ОБ - % сходства ДБ) / (100 - % сходства ДБ)
где:
Н- коэффицент наследственности
ОБ – однояйцевые близнецы
ДБ – двуяйцевые близнецы
•При Н = 1 признак полностью определяется наследственным компонентом
•При Н = 0 признак определяется влиянием среды
•При Н = близкий к 0,5 признак определяется примерно одинаковым влиянием наследственности и среды на формирование признака
42.Дерматоглифический метод
Дерматоглифка – это изучение рельефа кожи на пальцах, ладонях и подошвенных поверхностях стоп, который образован эпидермальными выступами – гребнями, которые образуют сложные узоры.Ф. Гальтон предложил предложил классификацию этих узоров, позволившую использовать этот метод для идентификации личности в криминалистике.
Разделы дерматоглифики:
•дактилоскопия – изучение узоров на подушечках пальцев
•пальмоскопия – изучение рисунка на ладонях
•плантоскопия – изучение дерматоглифики подошвенной поверхности стопы
Дактилоскопия. Гребни на коже пальцев рук соответствуют сосочкам дермы, поэтому их называют также папиллярными линиями, рельеф этих выступов повторяет пласт эпидермиса. Межсосочковые углубления образуют бороздки. Закладка узоров происходит между 10 и 19 неделями внутриутробного развития; у 20 недельных плодов уже хорошо различимы формы узоров. Формирование папиллярного рельефа зависит от характера ветвления нервных волокон. Полное формирование деталей строения тактильных узоров отмечается к шести месяцам, после чего они остаются неизменными до конца жизни. Дерматоглифические исследования имеют важное значение в определении зиготности близнецов, в диагностике некоторых наследственных заболеваний, в судебной медицине, в криминалистике для идентификации личности.
Пальмоскопия. Ладонный рельеф очень сложный, в нем выделяют ряд полей, подушечек и ладонных линий. У правшей более сложные узоры встречаются на правой руке, у левшей – на левой. Индивидуальные особенности кожных узоров наследственно обусловлены. Это доказано многими генетическими исследованиями, в частности, на монозиготных близнецах.
Обширные исследования по изучению особенностей дерматоглифики проведены у нас в стране Т.Д. Гладковой (1996), а по наследственной обусловленности кожных узоров – И.С. Гусевой (1970, 1980). на основании этих работ был сделан вывод, что количественные показатели рельефа гребневой кожи программируются полигенной системой, включающей небольшое число аддитивно действующих генов. гены гребневой кожи проявляют свой морфогенетический эффект, влияя на степень ветвления нервного волокна, и фенотипически определяют гребневую плотность. На формирование дерматоглифических узоров могут оказывать влияние некоторые повреждающие факторы на ранних стадиях эмбрионального развития.

Приложенные файлы

  • docx 10756386
    Размер файла: 42 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий