1. Форми життя клітинна та неклітинна
 Скачать 0.68 Mb.
|
|
37. Гени аутосом, статевих хромосом. Ще наприкінці XIX сторіччя вчені звернули увагу на відмінність за однією із пар гомологічних хромосом у хромосомних наборах самців і самок. У диплоїдних соматичних клітинах людини хромосоми кожної з двадцяти двох пар (нестатеві хромосоми - аутосоми) подібні між собою, а хромосоми двадцять третьої пари - різні (статеві хромосоми - гетерохромосоми). Одна з гетерохромосом - паличкоподібної форми (так звана Х-хромосома), інша - гачкоподібна (Y-хромосома). Отже, каріотип жінки можна позначити як 44А + XX, а чоловіка - 44А + ХY (символом ”А ” позначають аутосоми). Оскільки під час мейозу гомологічні хромосоми розходяться до різних гамет, то у однієї статі виникає лише один тип гамет (гомогаметна стать), у іншої - два, які різняться будовою статевих хромосом (гетерогаметна стать). 38. Ознаки зчеплені зі статтю, залежні від статі та обмежені статтю. Гемізиготність. Статеві хромосоми, крім визначення статі, виконують і інші функції, оскільки містять гени, які впливають на різні системи органів. Успадкування ознак і властивостей, зумовлених генами, локалізованими в статевих хромосомах, називається успадкуванням, зчепленим зі статтю. Це явище було відкрито Т. Морганом. Характер зчепленого зі статтю успадкування істотно залежить від того, в яких статевих хромосомах і в яких їх ділянках розміщені ті чи інші гени. У статевих хромосомах міститься одна з найбільших груп зчеплення. До її складу входить близько 90 генів. Ці гени поділяються на три підгрупи залежно від того, в яких ділянках X- і Y-хромосом вони розташовані. До першої підгрупи віднесено гени, розташовані в парному сегменті статевих хромосом (у тій ділянці, яка однакова у X- і Y-хромосом). Такі гени частково зчеплені зі статтю і залишаються обмеженими Х-хромосомою тільки до кросинговеру між локусом їх розташування. Після такого кросинговеру гени переходять із X- у Y-хромосому і виникає вже успадкування, характерне для генів, часткове зчеплених із Y-хромосомою. До цієї підгрупи належать багато генів, зчеплених зі статтю. Гени, локалізовані в гомологічних ділянках X- і Y-хромосом, зумовлюють розвиток деяких хвороб: • пігментна ксеродерма - захворювання, при якому під впливом ультрафіолетових променів на відкритих ділянках тіла з'являються пігментовані плями; • хвороба Огучі - в шарі паличок і колбочок сітківки та пігментному епітелії виникають дегенеративні зміни; • спастична параплегія - слабкість у нижніх кінцівках в результаті дегенерації нервових шляхів у спинному або головному мозку; • епідермоліз бульозний - утворення міхурів після механічної травми шкіри. Другу підгрупу складають гени, розташовані в ділянці Х-хромосоми, відповідної якій у Y-хромосоми немає. Такі гени повністю зчеплені зі статтю, передаються нащадкам разом з Х-хромосомою і не можуть переходити з X- в Y-хромосому. Число генів, які входять в цю підгрупу, в людини досить велике. Третю підгрупу складають гени непарної ділянки Y-хромосоми. Такі гени отримали назву голандричних, вони обмежені тільки чоловічою статтю і число їх невелике (риб'яча шкіра, перетинчасті пальці, фактор розвитку сім'яників, підвищена кількість волосся у зовнішньому слуховому ході та ін.) Ознаки, зчеплені зі статтю, виявлено у дводольних рослин, багатьох тварин і людини. Такі спадкові хвороби, як дальтонізм і гемофілія, викликаються рецесивними генами, локалізованими в Х-хромосомі. Жінки, гетерозиготні за цими генами, є носіями хвороб, а в чоловіків рецесивні гени, перебуваючи в гемізиготному стані, проявляють свою дію. Є певні характерні особливості успадкування ознак, зчеплених зі статтю. Гени, що локалізовані в X-хромосомі, як і при аутосомному успадкуванні, можуть бути домінантними і рецесивними. Відмінною рисою Х-зчепленого успадкування є відсутність передачі відповідного гена від батька до сина; оскільки чоловіки гемізиготні (мають тільки одну Х-хромосому), вони передають свою Х-хромосому тільки донькам. Якщо в Х-хромосомі розташований домінантний ген, такий тип успадкування називається Х-зчепленим домінантним. Для нього характерні такі ознаки: 1) якщо батько хворий, то всі його дочки будуть хворими, а сини здоровими; 2) хворими діти будуть тільки у випадку, коли хворий один з батьків; 3) у здорових батьків усі діти будуть здоровими; 4) захворювання реєструється в кожному поколінні; 5) якщо мати хвора, то ймовірність народження зорої дитини складає 50 % незалежно від статі; 6) хворіють як чоловіки, так і жінки, але хворих жінок у родині в два рази більше, ніж хворих чоловіків. Якщо в Х-хромосомі локалізується рецесивний ген - тип успадкування називається Х-зчепленим рецесивним. Для нього характерні такі ознаки: 1) хворіють переважно особи чоловічої статі; 2) захворювання спостерігається у чоловіків - родичів пробанда по материнській лінії; 3) син ніколи не успадковує захворювання батька; 4) якщо пробанд жінка, то її батько обов'язково хворий, а також хворі всі її сини; 5) від шлюбу хворих чоловіків і здорових жінок всі діти будуть здоровими, але у дочок можуть бути хворі сини; 6) від шлюбу між здоровим чоловіком і гетерозиготною жінкою ймовірність народження хворої дитини складає 50 % для хлопчиків і 0 % для дівчаток; 7) якщо в окремих випадках хвороба виникає у жінки, то її батько обов'язково хворий, амати є носієм. На тій підставі, що окремі ознаки зустрічаються частіше у представників тієї чи іншої статі, не можна стверджувати, що це ознака, зчеплена зі статтю. Наприклад, схильність до передчасного облисіння - домінантна ознака, яка зустрічається переважно у чоловіків; синдром Лоуренса-Мура-Бідла і одна із форм олігофренії - це рецесивні ознаки, які частіше заявляються у чоловіків, ніж у жінок. Проте гени, які детермінують згадані ознаки, локалізовані не в статевих хромосомах, а в аутосомах. Неоднаковий розподіл ознак між представниками різних статей зумовлений тим, що жіночий генотип створює середовище, яке гальмує або ослаблює прояв цих генів. Зазвичай говорять, що успадкування таких ознак обмежується або контролюється статтю. Особина жіночої статі може бути як гомо-, так і гетерозиготною за генами, які локалізовані у Х-хромосомі, а рецесивні алелі генів у неї проявляються тільки в гомозиготному стані. Оскільки в осіб чоловічої статі тільки одна Х-хромосома, всі локалізовані у ній гени, навіть рецесивні, проявляються у фенотипі. Такий організм називають гемізиготним. 39. Генетика статі. Механізми генетичного визначення статі Існують чотири основних типи регуляції статі статевими хромосомами 1. ХY-тип, за якого жіноча стать має дві XX статеві хромосоми і є гомозиготною (утворює гамети одного типу - X), а чоловіча стать має чоловічу статеву хромосому - Y, яка відрізняється від Х-хромосоми величиною і формою. Чоловіча стать гетерогаметна (утворює гамети двох типів - Х і Y). Цей тип властивий ссавцям, комахам і більшості дводольних покритонасінних рослин. 2. ХО-тип - жіноча стать має дві Х-хромосоми, а чоловіча тільки одну Х-хромосому. ХO-тип зустрічається серед комах і ссавців. 3. ZW-тип. Жіноча стать має одну жіночу статеву хромосому W і другу відмінну від неї за формою і величиною статеву хромосому Z. Тут жіноча стать є гетерогаметною, а чоловіча стать має дві однакових статевих хромосоми Z і є гомологічною. ZW-тип притаманний деяким рибам, метеликам, птахам і дуже рідко зустрічається серед рослин. 4. ZО-тип - жіноча стать має тільки одну Z-xpoмосому і гетерогаметна, а чоловіча - дві Z-хромосоми і гомогаметна. Цей тип відомий тільки в одного з видів ящірки. Крім хромосомного, є й інші механізми визначення статі організмів. Наприклад, у деяких безхребетних тварин (коловерток, дрібного багатощетинкового черв'яка - динофілюса тощо) стать визначається ще до моменту запліднення. Ці тварини продукують яйцеклітини двох типів: великі, багаті на жовток, та дрібні, з невеличким запасом поживних речовин. Із яйцеклітин першого типу розвиваються самки, а з яйцеклітин другого - самці. На стать майбутнього організму можуть впливати фактори зовнішнього середовища. Наприклад, у морського черв'яка бонелії - личинки, які прикріплюються до дна, розвиваються у великих (завдовжки до метра) самок. Ті ж із них, що потрапляють на хоботок самки, під впливом її гормонів перетворюються на карликових самців (довжиною 1-3 мм) і мешкають у статевих шляхах самки. У суспільних перетинчастокрилих комах (бджоли, джмелі, мурашки тощо) самки продукують два типи яєць: запліднені та незапліднені (партеногенетичні). З яєць першого типу розвиваються диплоїдні самки, а з другого - гаплоїдні самці. Згодом у соматичних клітинах самців кількість хромосом подвоюється, і вони стають диплоїдними. На формування статі деяких риб і земноводних також впливають умови довкілля або гормони. Під час ембріогенезу в них закладаються водночас зачатки чоловічих і жіночих статевих залоз, але розвивається лише один тип. Цікавий приклад такого явища можна спостерігати у риб-"чистильників", самці яких мають "гареми" з декількох самок. Після загибелі самця його функції бере на себе одна із самок, у якої з недиференційованих зачатків розвиваються сім'яники. Зміну статі в ході онтогенезу спостерігають у кільчастого черв'яка офріотроха. Молоді особини цієї тварини спочатку стають самцями, а досягнувши певних розмірів, перетворюються на самок. Подібні приклади відомі також серед ракоподібних і риб (наприклад, в акваріумних рибок-мечоносців самки з віком здатні перетворюватися на самців). 40. Дози генів. Ефект положення генів. Доза гена – кількість копій певного гена в розрахунку на ядро однієї клітини. Доза генів дорівнює числу гомологічних хромосом, у яких цей ген розташований. Наприклад, для генів розташованих в Х хромосомі, доза генів у жінок у 2 рази більше, ніж у чоловіків. Експресія гена залежить від безпосереднього оточення, в якому він знаходиться. Це так званий ефект положення гена. Зміна активності гена нерідко пов'язана з переміщенням його в іншу групу зчеплення при транслокаціях або зі зміною його положення у хромосомі при інверсіях. Особливий випадок складають зміни експресії генів внаслідок діяльності мобільних генетичних елементів, які активують або пригнічують прояв тих генів, поблизу яких вони вбудовуються. Сформований в процесі еволюції геном кожного виду являє собою сукупність генетичних одиниць, які представлені в ньому у чітко визначених дозах. В результаті генотипи особин і генотипи їх клітин збалансовані за дозами генів системи. Інколи збільшення кількості генів призводить до підвищення їх дози (прикладом може бути полімерія), але такий ефект спостерігається не завжди. В організмі існують механізми, які підтримують певне дозове співвідношення генів у генотипі. Наприклад, у процесі еволюції виникає механізм інактивації однієї з Х-хромосом у гомогаметної статі XX. Це врівноважує дозу активно функціонуючих Х-генів відповідно з їх дозою в гетерогаметної статі Х0 або ХY. Порушення дозової збалансованості генотипу організму призводить до різних відхилень у його розвитку. Прикладом можуть бути порушення розвитку організму при хромосомних перебудовах, коли доза генів змінюється в результаті втрати або переміщення фрагмента хромосоми, а також при зміні кількості хромосом у каріотипі (анеуплоїдія або поліплоїдія). Таким чином, несприятливі наслідки хромосомних і геномних мутацій зумовлені, в першу чергу, з порушенням дозової збалансованості генів у генотипі. 41. Генетика груп крові еритроцитарних антигенних систем, значення для медицини Відкриття АВО-системи груп крові належить К. Ландштейнеру (1901). У межах цієї системи розрізняють 4 фенотипи: А, В, АВ і 0, кожний з яких відрізняється за будовою антигенів на поверхні еритроцитів і антитіл плазми крові. Вивченням характеру успадкування різних груп крові АВО-системи встановлено, що вони визначаються різним поєднанням трьох алелів однієї алеломорфної групи генів, які позначаються як JA, β та І' і розташовані в дев'ятій парі хромосом. Алель JA визначає утворення антигену А на поверхні еритроцитів і аглютиніну β у плазмі крові, алель JB - утворення антигену В на еритроцитах і аглютиніну α в плазмі і, врешті-решт, за алеля J відсутні антигени А, В на поверхні еритроцитів і містяться аглютиніни α і β в плазмі. Позначаються алельні гени різними літерами латинського алфавіту (JA, f, J°), як виняток з правил генетики. Генетичні дослідження показали, що в цій системі існують наступні співвідношення між генотипом і його фенотипним проявом: генотипи JAJA і JAJ0 дають однаковий фенотип А з антигеном А і аглютиніном β; генотипи JBJB і JBJ° зумовлюють однаковий фенотип В з антигеном В і аглютиніном α; генотип JAJB визначає фенотип АВ з антигенами А і В, але без аглютинінівα і β; генотип J°J° зумовлює фенотип 0 без антигенів А і В, але з аглютинінами α і β. 0(І), А (II), В (III) групи успадковуються як менделюючі ознаки. Гени JA і JB по відношенню до гена J° поводять себе домінантно. Люди з генотипом JАJА фенотипно зовсім не відрізняються від людей з генотипом JАJ°, але мають особливості їх діти. У дітей від шлюбу, в якому одинн із батьків має генотип JАJ°, а інший J0JВ, одна половина дітей має фенотип А (при генотипі JАJ°), а друга - фенотип 0 при генотипі J0J°. Якщо один з батьків має генотип JАJА, а другий J0J°, то всі діти мають фенотип А (при генотипі JАJ°). Така ж різниця спостерігається і в людей з генотипами J0JВ і JВJ0. Алельні гени JА і Jв в осіб IV групи поводять себе незалежно один від одного: ген JА детермінує антиген А, а ген Jв - антиген В. Така взаємодія алельних генів отримала назву кодомінування (кожний алельний ген визначає свою ознаку). Успадкування АВ (IV) групи крові не відповідає закономірностям, встановленим Г. Менделем. Групи крові А (II) і В (III) системи АВО успадковуються за аутосомно-домінантним типом, а 0 (І) група - за аутосомно-рецесивним типом. Фенотипні прояви АВО-системи груп крові належать до найбільш стійких ознак і за життя людини ніколи не зазнають змін. Важливою є Rh-резус-система груп крові. На відміну від АВО-системи, антитіла до антигенів містяться в еритроцитах Rh-позитивних людей (Rh+), в крові Rh-негативних людей (Rh") вони відсутні і з'являються при повторних переливаннях Rh-позитивної (Rh+) крові. Серед населення Європи 15 % людей резус-негативні (Rh) і 85 % - резус-позитивні (Rh+). Генетичними дослідженнями доведено, що ген який визначає утворення антигену, повністю домінує над рецесивним алелем, який обумовлює відсутність антигену Rh+. Встановлено, що утворення антигену Rh+ контролюється трьома парами зчеплених генів С, D і Е, а резус-негативні люди - трійні рецесиви і мають генотип сdе. Групи крові Rh+ і Rh" системи резус визначаються генами, які розташовані в першій парі хромосом. Люди за групою крові Rh+ можуть бути гомозиготними (DD) і гетерозиготними (Dd), а Rh- - тільки гомозиготними (dd). Групи крові резус-системи успадковуються як менделюючі ознаки. Якщо батьки відрізняються за групами крові Rh-системи, то у їх дітей виникає резус-конфлікт з розвитком гемолітичної хвороби. Це захворювання зустрічається з частотою 1 випадок на 500 новонароджених. З кожною наступною вагітністю зростає ризик і збільшується ймовірність гемолітичної хвороби новонароджених і її тяжкість. У таких сім’ях перша дитина народжується здоровою. Всі наступні діти хворіють на жовтяницю і вмирають найближчим часом після народження, або мертвонароджені. Причому з кожними наступними пологами захворювання у дітей виявляється у більш тяжкій формі. Прояв захворювання при успадкуванні Rh-системи залежить від генотипів батьків. Якщо в матері генотип dd (фенотип Rh-), а у батька - генотип DD (фенотип Rh+), то всі діти матимуть генотип Dd (а фенотипRh+). У випадку, коли така жінка вступить у шлюб з чоловіком з генотипом Dd (Rh+), то в одної половини їх дітей буде генотипDd (Rh+), а у другої - генотип dd (Rh-). Якщо батько має генотип Dd, плоди з генотипом Dd (Rh+) чергуються з плодами dd (Rh). Якщо дружина має генотип dd (Rh), а чоловік гомозиготний за геном D, то їх перша дитина народиться нормальною і життєздатною. Але якщо резус-негативній жінці до вступу у шлюб була перелита Rh+ кров, то вже перша їх дитина буде нежиттєздатною. Тому навіть одноразове переливання Rh+ крові особам жіночої статі з резус-негативною кров'ю абсолютно неприпустиме. Крім системи АВО, є й інші системи визначення груп крові. Зокрема, в 1927р. була відкрита система МN. Ця система визначається двома алелями: JM і JN. Обидва алелі кодомінантні, тому існують люди з генотипом JM і JM (у фенотипі мають фактор М), JN JN (у фенотипі вони мають фактор N), JN JM (у тренотипі у них обидва фактори М і N). У сироватці крові людей з тим чи іншим фенотипом за цією системою груп крові немає антитіл до відповідних антигенів, як це має місце у системі АВО. Тому звичайно при переливанні крові цю систему можна не враховувати. Серед європейців генотип JM JM зустрічається у 36 %, JN JN - у 16 % і JM JN - у 48 %. 42. Поняття про імуногенетику та фармакогенетику. Імуногенетика - наука, яка поєднує імунологічні і генетичні методи дослідження. Вона вивчає спадкову зумовленість груп крові, типи гемоглобіну, ферментів, білків сироватки крові, молока та ін. Імуногенетика використовує методи імунології для вирішення генетичних завдань. Кожний орган, тканина, клітина і біологічна рідина містять тільки їм властиві антигенні речовини. Антигени успадковуються від батьків. Синтез антигенів визначається окремими генами, які успадковуються за менделівськими правилами, незалежно один від одного або зчеплено. Впродовж життя антигени залишаються сталими; вони не змінюються з віком, не залежать від дії факторів зовнішнього середовища. У різних організмів одного виду, за винятком монозиготних близнюків, набір антигенів різний. В організмі у відповідь на введений антиген виробляється специфічний захисний компонент - антитіло, яке зв'язується з антигеном і нейтралізує його. Антитіла - це білки, синтез яких контролюється генами. Тому всі імунологічні процеси, які відбуваються в організмі, зумовлені спадковістю. Організм ніколи не виробляє антитіл проти тих антигенів, які є у нього, а тільки проти чужорідних. Антитіла завжди специфічні і взаємодіють тільки з тими антигенами, проти яких вони утворилися в організмі. Для виявлення антигенів використовують спеціальні сироватки, які містять певні антитіла (моноспецифічні сироватки). Антиген та антитіло взаємодіють між собою, що супроводжується гемолізом, реакцією осадження (преципітації), відторгнення трансплантату і т. п. |