Биология. Экзамен. 1. Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для медицины. Фундаментальные свойства живого
 Скачать 1.81 Mb.
|
|
§ Ненаследственная o для особи – повышает или понижает жизнеспособность, продуктивность, адаптацию o для вида – способствует выживанию o в эволюции – формируются адаптации § Наследственная o для особи – полезные изменения приводят к победе в борьбе за существование, вредные к гибели o для вида – образуются новые популяции, виды в результате процесса дивергенции o в эволюции – поставляет материал для естественного отбора 46. Модификационная изменчивость. Морфозы. Фенокопии. Адаптивный характер модификаций. Понятие о «норме реакции». Взаимодействие среды и генотипа в проявлении признаков человека. Проблема наследования приобретенных признаков. Модификационная (фенотипическая) изменчивость - изменения фенотипа организма, обусловленные влиянием факторов внешней среды. Данный вид изменчивости не приводит к изменениям генотипа особи - все изменения касаются только фенотипа. Выделяют следующие виды фенотипической изменчивости: модификации, морфозы и фенокопии. Модификации — это ненаследственные изменения генотипа, которые возникают под действием фактора среды, носят адаптивный характер и чаще всего обратимы. Морфозы — это ненаследственные изменения фенотипа, которые возникают под действием экстремальных факторов среды, не носят адаптивный характер и необратимы (ожоги, шрамы). Фенокопии — это ненаследственное изменение генотипа, которое напоминает мутацию (увеличение щитовидной железы при недостатке йода). Обратимо. Признаки в разной степени изменяются под влиянием внешних условий. Пределы модификационной изменчивости определяются нормой реакции признака, которая контролируется генотипом. Норма реакции может быть широкой или узкой. Фенотип есть результат взаимодействия между генотипом и средой. Пенетрантность – частота проявления гена, которая выражается в процентном отношении числа особей, имеющих данный признак к числу особей имеющих данный ген. Экспрессивность – степень выраженности данного гена, зависящая от факторов внешней среды и влияния других генов. Приобретённые признаки — признаки, возникающие у организма на какой-либо стадии его индивидуального жизненного цикла под влиянием внешних факторов и проявляющиеся как в вариациях фенотипа, так и в особенностях метаболизма в рамках модификационной изменчивости, присущей виду. 47. Комбинативная изменчивость. Значение комбинативной изменчивости в обеспечении генотипического разнообразия людей. Медико-генетические аспекты семьи. Причиной комбинативной изменчивости является образование новых сочетаний уже имеющихся генов. В основе комбинативной изменчивости лежат три процесса: обмен участками гомологичных хромосом (кроссинговер); независимое расхождение гомологичных хромосом при образовании половых клеток; случайное сочетание гамет при оплодотворении. Благодаря этим процессам происходит постоянная «перестановка» генов и возникают их новые комбинации. Структура генов при этом не меняется. Комбинативная изменчивость подчиняется законам наследования. Комбинативная изменчивость выполняет в популяции также функцию механизма распространения мутаций. Так в популяциях человека происходит распространение некоторых болезней, обусловленных мутациями, например гемофилии. Комбинативная изменчивость обеспечивает генотипическое и фенотипическое разнообразие организмов в популяции. Гены сохраняются, но возникают всё новые их комбинации, и генотип каждого организма оказывается уникальным. Частоты аллелей при этом не изменяются, но многообразие фенотипов служит материалом для естественного отбора. Основой медико-генетической проблемой семьи является профилактика рождения ребенка, больного наследственными заболеваниями. Эта профилактика реализуется путем информирования семьи о сути наследственной патологии и методах ее предотвращения, осуществлением дородовой (пренатальной) диагностики и медико-генетическим консультированием. 48. Мутационная изменчивость. Классификация мутаций. Мутации в половых и соматических клетках. Понятие о хромосомных и генных болезнях. Мутационной называется изменчивость, вызванная возникновением мутации. Мутации — скачкообразные и устойчивые изменения признаков, передающиеся по наследству. Выделяют генные мутации (вызваны изменением гена, т. е. нарушением последовательности нуклеотидов в ДНК), хромосомные (связаны с изменением структуры хромосом) или геномные (обусловлены изменением числа хромосом в кариотипе). Мутационная изменчивость создаёт новые гены или изменяет уже имеющиеся, тем самым обогащая генофонд популяции. Так же мутации классифицируют: по причине возникновения (спонтанные; индуцированные), по влиянию на жизнеспособность (полезные; вредные; нейтральные), по поведению в гетерозиготе (доминантные; рецессивные), по месту возникновения (генеративные; соматические) и другие. Соматические мутации возникают в любых клетках, кроме гамет. Они затрагивают часть организма (например, разная окраска лепестков в одном цветке, разный цвет глаз у человека и животных). Такие мутации не наследуются при половом размножении, но передаются при вегетативном. Широко используются в селекции растений для выведения новых сортов. Генеративные мутации возникают в первичных половых клетках или в гаметах, передаются по наследству при половом размножении (например, гемофилия, синдром Дауна у человека). Наследственные болезни делятся на: § Генные – болезни, вызываемые генными мутациями (альбинизм, гемофилия, сахарный диабет); § Хромосомные – болезни, вызываемые хромосомными и геномными мутациями (болезнь Дауна, синдром Шерешевского-Тернера). 49. Хромосомные мутации: деления, дупликация, инверсия, транслокация. Геномные мутации: полиплоидия и гетероплоидия, их механизмы и значение. Хромосомными называют мутации, обусловленные изменением структуры хромосом. Это может быть: · утрата (нехватка) — потеря хромосомой своей концевой части; · делеция — выпадение участка средней части хромосомы; · дупликация — удвоение фрагмента хромосомы; · инверсия — поворот участка хромосомы на 180 °; · транслокация — перенос участка одной хромосомы на другую. Хромосомные мутации чаще всего возникают при нарушении деления клеток. Их последствия для организма могут быть разными. Наиболее опасны утрата и делеция, так как может быть потеряна информация о жизненно важном белке. Нарушение структуры хромосом у человека часто приводит к тяжёлым формам умственной отсталости, заболеваниям крови, снижению жизнеспособности организма. Геномными называют мутации, обусловленные изменением числа хромосом в кариотипе организма. Различают полиплоидию и анеуплоидию (гетероплоидию). Полиплоидия — кратное увеличение гаплоидного набора хромосом. Возникает при нарушении расхождения хромосом при митозе или мейозе (2n, 4n, 6n). Анеуплоидия (гетероплоидия) — некратное изменение числа хромосом 2n±1 , 2n±2 ... Этот вид мутаций может быть обусловлен избытком или недостатком одной или нескольких хромосом. Причиной гетероплоидии является нарушение расхождения гомологичных хромосом при мейозе. В одну гамету попадают обе гомологичные хромосомы, а в другую — ни одной. Слияние такой гаметы с нормальной и приводит к образованию зиготы с большим или меньшим числом хромосом по сравнению с исходным хромосомным набором. Различают следующие формы анеуплоидии: трисомия ( 2n+1 ) — три хромосомы в одной из пар (трисомия по 21 -й паре хромосом у человека — синдром Дауна); моносомия ( 2n−1 ) — недостаток одной хромосомы (моносомия по X -хромосоме — синдром Шерешевского-Тернера); нуллисомия ( 2n−2 ) — отсутствие пары гомологичных хромосом (летальная мутация). 50. Спонтанные и индуцированные мутации. Мутагены. Мутагенез и канцерогенез. Генетическая опасность загрязнения окружающей среды. Меры защиты. Спонтанные – это мутации, которые возникают самопроизвольно, без участия со стороны экспериментатора. Индуцированные – это те мутации, которые вызваны искусственно, с использованием различных факторов мутагенеза. Вообще, процесс образования мутаций называется мутагенезом, а факторы, вызывающие мутации, – мутагенами. Если мутация на генном уровне возникает при действии различных физических, химических, биологических факторов, то это называют мутагенезом. Канцерогенез — сложный патофизиологический процесс зарождения и развития опухоли. В настоящее время общепринятой является концепция о том, что рак является генетической болезнью, в основе которой лежат изменения в геноме клетки. Исходя из мутационной теории, рак возникает вследствие накопления мутаций в специфических участках клеточной ДНК, приводящих к образованию дефектных белков. За всю историю своего развития человечество накопило (главным образом за счет естественного мутационного процесса) так называемый генетический груз, проявляющийся в наследственных, генетически обусловленных заболеваниях. Генетическая адаптация популяций человека к возрастающему загрязнению биосферы мутагенными факторами принципиально невозможна. Главная опасность загрязнения окружающей среды мутагенами, как полагают генетики, заключается в том, что их многократное и длительное контактное действие приводит к возникновению мутаций - стойких изменений в генетическом материале. С накоплением мутаций клетка приобретает способность к бесконечному делению и может стать основой развития онкологического заболевания (раковой опухоли). Такая возможность существует, но она связана с решением сложнейших проблем. Пример тому — поиск путей защиты продуктов питания и здоровья человека от мутагенов, поступающих в окружающую среду в результате использования пестицидов и минеральных удобрений, играющих важную роль в повышении урожайности сельскохозяйственных культур. Меры защиты: предотвращение мутагенного загрязнения окружающей среды. Профилактика отрицательных эффектов мутагенов среды путем раннего выявления наследственных дефектов и последовательного осуществления генетического мониторинга. Вот почему в перспективе важную роль в защите наследственности человека от мутагенов окружающей среды будут играть антимутагены — химические соединения, нейтрализующие мутаген до его взаимодействия с молекулой ДНК (протекторы) и снимающие эффекты поражения ДНК (репараторы), вызванные мутагенами. Однако стратегический путь защиты генофонда планеты заключается в рационализации природопользования, в выработке дальнейших мер по охране окружающей среды. 51. Репарация генетического материала. Фотореактивация. Эксцизионная рекомбинационная, SOS-репарация. Мутации, связанные с нарушением репарации и их роль в патологии человека. Репарация – исправление повреждений ДНК. Обеспечивает сохранение генетической информации. Одной из причин возникновения целого ряда наследственных болезней и раковых опухолей является нарушение репарации ДНК. Фотореактивáция — один из механизмов восстановления видимым светом повреждений ДНК, вызванных УФ-излучением. Фотореактивация является фотохимическим процессом. Её эффективность зависит от уровня рН, температуры и физиологического состояния клетки. Эксцизионная репарация представляет собой многоэтапный процесс, это вырезание поврежденных участков из цепи ДНК с последующим заполнением образовавшейся бреши. Существует класс ферментов, обнаруживающих измененные последовательности нуклеотидов в одной из к его замена вновь синтезированным. При этом матрицей служит участок комплементарной «правильной» нити. SOS-репарация – механизм быстрого, но не всегда точного и не всегда по принципу комплиментарности реагирования ,что может привести к мутациям. Если же изменение ДНК слишком существенное, то репликация блокируется, и клетка не будет делиться. Явление репарации ДНК распространено от бактерий до человека и имеет большое значение для сохранения стабильности генетической информации, передаваемой из поколения в поколение. 52. Цитоплазматическая наследственность. Митохондриальный тип наследования у человека. Передача генов вне ядра, происходящая в пластидах и митохондриях, называется цитоплазматической наследственностью или нехромосомным, внеядерным наследованием. В этом случае передача признаков по наследству не подчиняется законам Менделя, т.к. ДНК находится вне хромосом. Собственную ДНК имеют митохондрии и пластиды. Митохондриальное наследование обусловлено генами, локализованными в митохондриальном геноме. Митохондрии наследуются ребенком только от матери с цитоплазмой ооцитов, независимо от пола. Больные отцы никому не передают заболевание, а мать передаст всем своим детям. Примером таких заболеваний служат атрофия зрительных нервов Лебера, митохондриальная миопатия. 53. Человек как специфический объект генетического анализа. Методы изучения наследственности человека. Менделирующие признаки человека. Генетика человека - одна из важных теоретических основ современной медицины. Исследование генетики человека связано с большими трудностями: невозможность экспериментального скрещивания, медленная смена поколений, малое количество потомков в семье, у человека сложный кариотип, большое число групп сцепления. Невозможность экспериментального скрещивания компенсируется тем, что исследователь, наблюдая обширную человеческую популяцию, может выбрать из тысяч брачных пар те, которые необходимы для генетического анализа. Методы изучения наследственности человека • Генеалогический метод — составление родословного дерева многих поколений и изучение типа наследования (доминантный или рецессивный, сцепленный с полом или аутосомный), частоты и интенсивности проявления наследственных свойств. Результатом изучения обычно является определение типа наследования, а также риска проявления наследственных нарушений у потомков; • Цитогенетический метод — изучение хромосомных наборов здоровых и больных людей. Результат изучения — определение количества, формы, строения хромосом, особенности хромосомных наборов обоих полов, а также хромосомных нарушений; • Биохимический метод — изучение изменений в биологических параметрах организма, связанных с изменением генотипа. Результат изучения — определение нарушений в составе крови, в околоплодной жидкости и т. д.; • Близнецовый метод — изучение генотипических и фенотипических особенностей однояйцевых и разнояйцевых близнецов. Результат изучения — определение относительного значения наследственности и окружающей среды в формировании и развитии человеческого организма; • Популяционный метод — изучение частоты встречаемости аллелей и хромосомных нарушений в популяциях человека. Результат изучения — определение распространения мутаций и естественного отбора в популяциях человека. Менделирующими признаками называются те, наследование которых происходит по закономерностям, установленным Грегором Менделем. Типы наследования менделирующих признаков: I. Аутосомно-доминантный тип наследования. По аутосомно-доминантному типу наследуются некоторые нормальные и патологические признаки: 1. белый локон над лбом; 2. волосы жесткие, прямые (ежик); 3. способность свертывать язык в трубочку; 4. полидактилия (от греч.polus – многочисленный, daktylos- палец) – многопалость, когда имеется от шести и более пальцев; 5. брахидактилия (короткопалость) – недоразвитие дистальных фаланг пальцев; 6. арахнодактилия (от греч. агаhna – паук ) – сильно удлиненные «паучьи» пальцы II. Аутосомно-рецессивный тип наследования. Если рецессивные гены локализованы в аутосомах, то проявиться они могут при браке двух гетерозигот или гомозигот по рецессивному аллелю. 1. волосы мягкие, прямые; 2. кожа тонкая; 3. группа крови Rh-; 4. неумение складывать язык в трубочку; 5. альбинизм. 54. Генеалогический метод. Цели, задачи, этапы исследования. Близнецовый метод изучения наследственности человека. Генеалогический метод — составление родословной и её анализ. Дает возможность: выявлять наследственный характер признака определять тип наследования определять пенетрантность гена изучать закономерности мутирования отдельных генов устанавливать носительство мутантного гена тем или иным членом семьи определять вероятность генетически обусловленных событий и расчитывать риск наследования патологического гена. Генеалогический метод лежит в основе медико-генетического исследования и включает 3 этапа: сбор генетической информации составление родословной генетический анализ родословной. С помощью этого метода можно установить особенности наследования признаков. Если признак проявляется в каждом поколении, то он доминантный; если признак проявляется через поколение, то он рецессивный. Если признак чаще проявляется у одного пола, то это признак, сцепленный с полом. Близнецóвый мéтод — один из методов исследования в генетике, который заключается в сопоставлении особенностей членов близнецовой пары, позволяющий определить степень влияния наследственных факторов и среды на формирование качеств человека. ри использовании близнецового метода проводится сравнение: 1) монозиготных (однояйцевых) близнецов — МБ с дизиготными (разнояйцевыми) близнецами — ДБ; 2) партнеров в монозиготных парах между собой; 3) данных анализа близнецовой выборки с обшей популяцией. Различают моно- и дизиготных близнецов. Процент сходства группы блинецов по изучаемому признаку называется конкордантностью, а прцент различия – дискордантностью. Для оценки роли наследственности и среды в развитии того или иного признака используют формулу Хольцингера: Н = КМБ% - КДБ% / 100% - КДБ%; где Н – доля наследственности; КМБ% - конкордантность монозиготных близнецов; КДБ% - конкордантность дизиготных близнецов. |