1. Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для медицины
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
62.Множественные аллели и полигенное наследование на примере человека. Наследование гиперхолестеринемии, муковисцидоза, серповидноклеточной анемии, фенилкетонурии и др. Аллельные гены - гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом. Множественный аллелизм — это наличие нескольких аллелей одного гена. Система групп крови АВ0 наследуется по типу множественных аллелей. В пределах этой системы имеется четыре фенотипа: группа I (0), группа II (A), группа III (B), группа IV (AB). Каждый из этих фенотипов отличается специфическим белками-антигенами, содержащимися в эритроцитах, и антителами – в сыворотке крови. Фенотип I (0) обусловлен отсутствием в эритроцитах антигенов А и В и наличием в сыворотке крови антител α и β. Фенотип II (A) обусловлен наличием антигена А в эритроцитахи и наличие в сыворотке крови антител β. Фенотип III (B) обусловлен наличием антигена В в эритроцитах и антитела α в сыворотке крови. Фенотип IV (AB) обусловлен наличием антигенов А и В в эритроцитах и отсутствием в сыворотке крови антител α и β. Установлено, что четыре группы крови человека обусловлены наследованием трех аллелей одного гена (IA, IB, IO). При этом I (нулевая) группа обусловлена рецессивным аллелем (i), над которым доминирует как аллель IA, определяющий II группу, так и аллель IB, от которого зависит III группа. Аллели IA и IB в гетерозиготе определяют IV группу, т.е. имеет место кодоминирование ( тип взаимодействия аллелей, при котором оба аллеля в полной мере проявляют своё действие). Т.о., I гр.кр. бывает лишь при генотипе ii, II – при генотипе IA IA и IAi, III – при генотипах IB IB и IBi, IV – при генотипе IAIB. Гиперхолестеринемия — аутосомно-доминантное заболевание, связанное с множественным поражением генов. Муковисцидоз — аутосомно-рецессивное заболевание, обусловлено мутацией гена трансмембранного регулятора муковисцидоза. Серповидноклеточная анемия — неполное доминантное аутосомное наследование. При АА – летальный исход, при Аа — промежуточная версия заболевания, жизнь. Фенилкетонурия — аутосомно-рецессивное заболевание. Связано с нарушением метаболизма аминокислот. 63.Наследование групп крови и резус-фактора. Практическое значение. Система групп крови АВ0 наследуется по типу множественных аллелей. В пределах этой системы имеется четыре фенотипа: группа I (0), группа II (A), группа III (B), группа IV (AB). Каждый из этих фенотипов отличается специфическим белками-антигенами, содержащимися в эритроцитах, и антителами – в сыворотке крови. Фенотип I (0) обусловлен отсутствием в эритроцитах антигенов А и В и наличием в сыворотке крови антител α и β. Фенотип II (A) обусловлен наличием антигена А в эритроцитахи и наличие в сыворотке крови антител β. Фенотип III (B) обусловлен наличием антигена В в эритроцитах и антитела α в сыворотке крови. Фенотип IV (AB) обусловлен наличием антигенов А и В в эритроцитах и отсутствием в сыворотке крови антител α и β. Установлено, что четыре группы крови человека обусловлены наследованием трех аллелей одного гена (IA, IB, IO). При этом I (нулевая) группа обусловлена рецессивным аллелем (i), над которым доминирует как аллель IA, определяющий II группу, так и аллель IB, от которого зависит III группа. Аллели IA и IB в гетерозиготе определяют IV группу, т.е. имеет место кодоминирование ( тип взаимодействия аллелей, при котором оба аллеля в полной мере проявляют своё действие). Т.о., I гр.кр. бывает лишь при генотипе ii, II – при генотипе IA IA и IAi, III – при генотипах IB IB и IBi, IV – при генотипе IAIB. Резус- положительный фактор обусловлен доминантным генами, резус-отрицательный обусловлен рецессивным геном. При браке женщины, имеющей Rh- Rh-, с мужчиной, имеющего Rh+ Rh+, то все дети окажутся с резус-положительной группой крови. Если же муж будет гетерозиготен, то следует ожидать расщепление по этому признаку в отношении 1:1. В случае, когда у женщины резус-отрицательной группой крови ребенок наследует резус-положительный фактор, возможно попадание крови плода в кровяное русло матери, то в крови женщины появляются антитела к Rh+ фактору,возникает резус-конфликт. 64.Основые положения хромосомной теории наследственности. Кариотип и идеограмма хромосом человека. Характеристика кариотипа человека в норме. Половой хроматин. Основые положения хромосомной теории наследственности (Открытые школой Моргана): 1.Гены находятся в хромосомах. Каждая хромосома представляет собой группу сцепления генов. Число групп сцепления у каждого вида равно гаплоидному числу хромосом. 2.Каждый ген в хромосоме занимает определенное место ( локус). Гены в хромосомах расположены линейно. 3.Между гомологичными хромосомами может происходить обмен аллельными генами. 4.Расстояние между генами в хромосоме пропорционально проценту кроссинговера между ними. Кариотип – диплоидный набор хромосом клетки, характеризующийся их числом, величиной и формой. Кариотип человека состоит из 22 пар гомологичных хромосом и одной пары половых промосом. ХУ соотвествует мужчинам, ХХ женщинам. По форме и размерам все аутосомы-гомологи на 7 групп, обозначаемых латинскими буквами от А до G. Кроме того, все гомологи в порядке уменьшения общей длины нумеруются от 1 до 22, а по положению центромеры все хромосомы делятся на метацентрические(в середине), субметацентрические(ближе к одному концу) и акроцентрические(на теломерном конце). Половой хроматин, плотное окрашивающееся тельце, обнаруживаемое в неделящихся ядрах клеток у гетерогаметных (имеющих Х и Y половые хромосомы) животных и человека. Половой хроматин подразделяют на Х-хроматин, или тельце Барра (открыт в 1949 английскими исследователями М. Барром и Л. Бертрамом), и Y-хроматин (открыт в 1970 шведскими учёными Т. Касперсоном и Л. Цех). Х-хроматин — интенсивно окрашивающееся основными красителями тельце (0,7—1,2 мкм), чаще прилегающее к ядерной оболочке и имеющее треугольную полулунную или округлую форму. Y-хроматин значительно меньше по размерам, выявляется при окраске ядра флюорохромами (акрихин, акрихиниприт) и исследовании в ультрафиолетовом свете. У особей женского пола (тип XX) одна из Х-хромосом неактивна, что проявляется в её более сильной спирализации и уплотнении. В интерфазном ядре эта спирализованная Х-хромосома и видна в виде Х-хроматина. (инактивация одной из Х-хромосомы является механизмом, выравнивающем баланс генов половых хромосом в клетках организмов муж и жен пола). Y-хроматин у человека и некоторых приматов имеет большой гетерохроматиновый участок, который даёт интенсивную флюоресценцию. Т. о., технически простое исследование интерфазного ядра позволяет судить о состоянии системы половых хромосом. 65. Сцепленная с полом наследственность. Наследование признаков, контролируемых генами X и Y хромосомами человека. Полигенное наследование. Признаки, наследуемые через половые хромосомы, получили название сцепленных с полом. У человека признаки, наследуемые через У-хромосому, могут быть только у лиц мужского пола, а наследуемые через Х-хромосому – у лиц обоих полов. Женщина может быть гомо- и гетерозиготна по генам, расположенным в Х-хромосоме, а рецессивные аллели генов могут проявлятся только в гомозиготном состоянии. Поскольку у лиц мужского пола только одна Х хромосома, все гены в ней, даже рецессивные, сразу же проявляются в фенотипе,такой организм называют гемизиготным. У человека некоторые пат.состояния наследуются сцеплено с полом. К ним относится гемофилия ( медленная свертываемость крови), гемофилия рецессивный призна,норма доминантный; дальтонизм рецессивный признак, норма доминантный. Признаки, которые наследуются через У-хромосому называются голиндрическими. Они передаются от отца всем его сыновьям (гипертрихоз). Полигенное наследование – наследование при кот несколько генов определяют проявление одного признака. 66.Цитоплазматическая наследственность. Роль в передаче наследственных заболеваний. Наследование зрительной невропатии Лебера и др. Цитоплазматическая наследственность — внеядерная, нехромосомная, плазматическая наследственность. Передача наследстенной информации через цитоплазму. Полигенный тип наследования – это такой тип наследования, который контролируется несколькими парами неаллельных генов, т.е. один признак – несколько генов. Некоторые признаки могут наследоваться без участия ядерного аппарата. Такое явление возможно благодаря тому, что некоторые клеточные структуры имеют свою автономную кольцевую ДНК. У эукариот нехромосомная ДНК находится в хлоропластах и митохондриях. Молекулы ДНК этих органелл несут информацию о собственных белках. Болезни, связанные с цитоплазматической наследственностью, связаны обычно с органоидами клетки. Например, митохондриальные заболевания — группа заболеваний, связанных с дефектами митохондрий. (синдром Барта, синдром Кернса-Сейра, синдром Пирсона). Зрительная нейропатия Лебера связана с точковыми мутациями в митоходнриальных ДНК(замена аминокислоты) . 67.Человек как специфический объект генетического анализа. Методы изучения наследственности человека. Кариотипирование и экспресс-анализ полового хроматина в медицине. Генетика человека изучает явление наследственности и изменчивости в популяциях людей, особенности наследования признаков в норме и их изменения под действием окружающей среды. Медицинская генетика разрабатывает методы диагностики, лечения и профилактики наследственной патологии человека. Изучение генетики человека связано с большими трудностями: 1. Сложный кариотип, много хромосом, более 100 000 генов (если все аллели находятся в гетерозиготном состоянии, то у человека 8 млн. гамет) 2. Позднее половое созревание и редкая смена поколений. 3. Малое число потомков 4. Невозможность экспериментирования, в т.ч. применение гибридологического метода. 5. Невозможность создания одинаковых условий жизни.
Методы изучения: 1.Генеалогический метод: Метод основан на прослеживании какого либо нормального или патологического признака в ряде поколений с указанием родственных связей между членами родословной. Составление родословной человека. Пробанд – лицо, родословную которого необходимо составить. Сибсы – братья и сестры пробанда. 2.Близнецовый метод: Близнецовый метод используется в генетике для того, чтобы оценить степень влияния наследственности и среды на развитие какого-либо нормального или патологического признака. Монозигодные близнецы развиваются из разъеденившихся бластомеров одной оплодотворенной яйцеклетки и имеют одинаковый генотип, как правило всегда одного пола. Дизиготные близнецы развиваются из двух одновременно созревших и оплодотворенных яйцеклеток, могут быть однополые и разнополые. В первый период применения этого метода проводили сравнение близнецов по внешним морфологическим признакам. Если изучаемый признак проявляется у обоих близнецов, их называют конкордантными. (Конкордантность – это процент сходства по изучаемому признаку). Отсутствие признака у одного из близнецов - дискордантность.
Заключается в микроскопическом исследовании структуры хромосом и их количества у здоровых и больных людей. Из трех типов мутаций под микроскопом могут обнаруживаться лишь хромосомные и геномные мутации. 5.Биохимический метод : Основан на изучении характера биохимических реакций в организме, обмена веществ для установления носительства аномального гена или уточнения диагноза. Заболевания, в основе которых лежит нарушение обмена веществ, составляют значительную часть генной наследственной патологии. К ним относятся сахарный диабет, фенилкетонурия (нарушение обмена фенилаланина), галактоземия (нарушение усвоения молочного сахара) и другие. Этот метод позволяет установить болезнь на ранней стадии и лечить ее. 6.Популяционно-статистический метод: Дает возможность рассчитать в популяции частоту встречаемости нормальных и патологических генов, определить соотношение гетерозигот – носителей аномальных генов. С помощью данного метода определяется генетическая структура популяции (частоты генов и генотипов в популяциях человека); частоты фенотипов; исследуются факторы среды, изменяющие генетическую структуру популяции. В основе метода лежит закон Харди–Вайнберга, в соответствии с которым частоты генов и генотипов в многочисленных популяциях, обитающих в неизменных условиях, и при наличии панмиксии (свободных скрещиваний) на протяжении ряда поколений остаются постоянными. Вычисления производятся по формулам: р + q = 1, р2 + 2pq + q2 = 1. Используя этот метод, можно также определять частоту носителей патологических генов. 7.Молекулярно-генетические методы: В последние годы уровень развития современной генетики позволяет широко использовать молекулярные методы для изучения молекулярных основ наследственности и изменчивости организмов, химической и физико-химической структуры генетического материала, его функций. При микроскопии препаратов у женщин с нормальным генотипом (ХХ) обнаруживаются две Х-хромосомы, одна активная и одна неактивная, т.е. в конденсированном состоянии. Обычно инактивируется «худшая» хромосома, что объясняет низкий процент заболеваемости болезнями, связанными с Х-хромосомами. У мужчин, при нормальном генотипе, обнаруживается только одна активная Х-хромосома. Хромосома в неактивном состоянии называется глыбкой или тельцем Барра. 68.Основные методы изучения генетики человека (генеалогический, онтогенетичесий, цитогенетический, близнецовый, популяционный). 1.Генеалогический метод: Метод основан на прослеживании какого либо нормального или патологического признака в ряде поколений с указанием родственных связей между членами родословной. Составление родословной человека. Пробанд – лицо, родословную которого необходимо составить. Сибсы – братья и сестры пробанда. 2.Онтогенетический метод: В генетике человека широко распространен онтогенетический метод. Он основан на изучении закономерности проявления какого-либо признака или заболевания в процессе индивидуального развития. 3.Цитогенетический метод: Цитогенетический метод, основанный на изучении количества и структуры хромосом в норме и при патологии. 4. Близнецовый метод: Близнецовый метод используется в генетике для того, чтобы оценить степень влияния наследственности и среды на развитие какого-либо нормального или патологического признака. Монозигодные близнецы развиваются из разъеденившихся бластомеров одной оплодотворенной яйцеклетки и имеют одинаковый генотип, как правило всегда одного пола. Дизиготные близнецы развиваются из двух одновременно созревших и оплодотворенных яйцеклеток, могут быть однополые и разнополые. В первый период применения этого метода проводили сравнение близнецов по внешним морфологическим признакам. Если изучаемый признак проявляется у обоих близнецов, их называют конкордантными. (Конкордантность – это процент сходства по изучаемому признаку). Отсутствие признака у одного из близнецов - дискордантность. 5.Популяционный метод: Позволяет изучать распространение отдельных генов или хромосомных аномалий в человеческих популяциях. |