биология. 1. Свойства жизни и уровни организации живых систем. Клетка как элементарная структурная и функциональная единица живого. Основные положения клеточной теории
 Скачать 157.87 Kb.
|
|
23. Изменчивость, ее формы. Фенотипическая изменчивость. Понятие фенокопиях. Изменчивостью называют способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Благодаря изменчивости, организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания. Существуют 2 основные формы изменчивости: фенотипическая (ненаследственная) и генотипическая (наследственная). В свою очередь фенотипическая изменчивость подразделяется на модификации, фенокопии и морфозы. Генотипичекая изменчивость может быть каноническая (комбинативная и мутационная) и неканоническая. В результате ненаследственной, или фенотипической, — изменчивости не происходит изменения генотипа. Модификации – изменения фенотипа в пределах нормы реакции, возникающие под влиянием обычных факторов среды.( увеличение уровня эритроцитов при подъеме в горы увеличение пигментации кожи при интенсивном воздействии ультрафиолетовых лучей) Фенокопии – изменения фенотипа (похожие на мутации) под влиянием неблагоприятных факторов среды. В медицине - это ненаследственные болезни, сходные с наследственными. Наиболее частая причина Ф действие на беременных тератогенов различной природы, нарушающих эмбриональное развитие плода (генотип его при этом не затрагивается).(микроцефалия, с.Дауна) Морфозы – ненаследственные изменения фенотипа организма в онтогенезе под влиянием экстремальных факторов среды. Имеют неадаптивный и необратимый характер. Часто – это грубые изменения фенотипа, выходящие за пределы нормы реакции, в итоге развивается болезнь и может наблюдаться гибель организма. Чем шире НР признака, тем больше у организма возможностей для приспособления к условиям меняющейся среды обитания. ( Шрамы) Норма реакции Любой признак изменяется в определенных пределах называемых нормой реакции, характерной для определённого вида. Размах модификационной изменчивости признака в пределах генотипа – норма реакции Узкая норма р-ции (качественные изменения): кариотип и рНкрови. Широкая норма р-ции (количественные признаки): рост, масса тела, кол-во эритроцитов, глюкозы в крови, частота пульса, конц-ция ионов натрия и калия в кл. 24. Изменчивость, ее формы. Комбинативная изменчивость, ее механизмы и значение Изменчивостью называют способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Благодаря изменчивости, организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания. Существуют 2 основные формы изменчивости: фенотипическая (ненаследственная) и генотипическая (наследственная). В свою очередь фенотипическая изменчивость подразделяется на модификации, фенокопии и морфозы. Генотипичекая изменчивость может быть каноническая (комбинативная и мутационная) и неканоническая. В результате ненаследственной, или фенотипической, — изменчивости не происходит изменения генотипа. Генотипическая изменчивость – изменения, затрагивающие ДНК ядра или ДНК митохондрий. Комбинативная изменчивость – новые сочетания неизмененных генов родителей в генотипах потомства. Механизмы комбинативной изменчивости: • Постоянные: случайное и независимое расхождение хромосом в анафазе 1 мейоза 1; случайная встреча гамет при оплодотворении; случайный подбор родительских пар • Непостоянные: кроссинговер, поведение МГЭ (мобильных генетических элементов) Значение комбинативной изменчивости: 1. Возникает огромное гено- и фенотипическое разнообразие особей. 2. Повышаются адаптивные возможности. 3. Может возникнуть комбинация генов, которая проявится в фенотипе как болезнь, или исключит ее проявление. 25. Мутагенез. Антимутационные механизмы. Понятие о репарации ДНК. Мутации — внезапные изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организмов. Мутации по месту их возникновения: Генеративные — возникшие в половых клетках. Они не влияют на признаки данного организма, а проявляются только в следующем поколении. Соматические — возникающие в соматических клетках. Эти мутации проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении (черное пятно на фоне коричневой окраски шерсти у каракулевых овец). Сохранить соматические мутации можно только путем бесполого размножения (прежде всего вегетативного). Мутации по адаптивному значению: Полезные — повышающие жизнеспособность особей. Вредные: летальные — вызывающие гибель особей; полулетальные — снижающие жизнеспособность особи (у мужчин рецессивный ген гемофилии носит полулетальный характер, а гомозиготные женщины оказываются нежизнеспособными). Нейтральные — не влияющие на жизнеспособность особей. Эта классификация весьма условна, так как одна и та же мутация в одних условиях может быть полезной, а в других — вредной. Мутации по характеру проявления: доминантные, которые могут делать обладателей этих мутаций нежизнеспособными и вызывать ихгибель на ранних этапах онтогенеза (если мутации являются вредными); рецессивные — мутации, не проявляющиеся у гетерозигот, поэтому длительное время сохраняющиеся в популяции и образующие резерв наследственной изменчивости (при изменении условий среды обитания носители таких мутаций могут получить преимущество в борьбе за существование). Мутации по степени фенотипического проявления: крупные — хорошо заметные мутации, сильно изменяющие фенотип (махровость у цветков); малые — мутации, практически не дающие фенотипического проявления (незначительное удлинение остей у колоса). Мутации по характеру их появления: спонтанные — мутации, возникшие естественным путем под действием факторов среды обитания; индуцированные — мутации, искусственно вызванные действием мутагенных факторов. Мутации по характеру изменения генотипа: 1. Генные – мутации, выражающиеся в изменении структуры отдельных участков ДНК 2. Хромосомные – мутации, характеризующиеся изменением структуры отдельных хромосом. 3. Геномные – мутации, характеризующиеся изменением числа хромосом Мутации по месту их проявления: 1. Ядерные a. Хромосомные b. Точковые - Генная мутация, представляющая собой замену (в результате транзиции или трансверсии), вставку или потерю одного нуклеотида. c. Геномные 2. Цитоплазменные – мутации, связанные с мутациями неядерных генов находящихся в митохондриальной ДНК и ДНК пластид — хлоропластов. 26. Изменчивость, ее формы. Генные мутации, понятие о генных болезнях Генные мутации возникают в результате ошибок репликации, рекомбинации, репарации ген материала. Они появляются внезапно; они наследственны, ненаправленные; мутировать может любой генный локус, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков; одни и те же мутации могут возникать повторно. Чаще всего генные мутации происходят в результате: 1. замены одного или нескольких нуклеотидов на другие; 2. вставки нуклеотидов; 3. потери нуклеотидов; 4. удвоения нуклеотидов; 5. изменения порядка чередования нуклеотидов. Типы генных мутаций: 1.Точковые – потеря, вставка, замена нуклеотида; 2.Сплайсинговые мутации – точечные замены нуклеотидов на границе экзон-интрон, при этом происходит блокирование сплайсинга. 3. Дупликация – удвоение фрагментов ДНК; 4. Инверсия – поворот фрагмента ДНК размером от 2х нуклеотидов; 5. Инсерсия - перемещение фрагментов ДНК; 6. Летальная мутация – приводит к гибели 7. Миссенс мутация – возникает кодон, соответствующий другой аминокислоте (серповидно-клеточная анемия); 8. Нонсенс-мутация – мутация, с заменой нуклеотида в кодирующей части гена, приводящая к образованию стоп-кодона; 9. Регуляторная мутация - Изменения в 5' или 3' нетранслируемых областях гена нарушают его экспрессию; 10. Динамическая мутация - нарастание числа повторных триплетов в гене (атаксия Фридрейха); Генные болезни – болезни, возникающие в результате генных мутаций. Например, болезнь серповидно-клеточной анемии, с. Спленомегалии, витамин D-устойчивый рахит, муковисцидоз. --27. Изменчивость, ее формы. Хромосомные мутации, их роль в патологии человека. Хромосомные мутации — мутации, вызывающие изменения структуры хромосом 1. Внутрихромосомные мутации: Делеция (del-) — утрата части хромосомы (АВСD AB); Кольцевая хромосома ( r)– утрата теломер и замыкание хромосом в одно кольцо. Дупликация (dup+) — удвоение одного и того же участка хромосомы; (ABCD ABCBCD); Изохромосома (i)– соединение плеч pp и qq Инверсия (inv) — поворот участка хромосомы на 180˚(ABCD ACBD) Перицентрическая – разрыв в q и p плечах; Парацентрическая – разрыв в одном плече; 2. Межхромосомные мутации: транслокация (t) — Перенос участка или целой хромосомы на другую (гомологичную или негомологичную) 1. Реципрокная (сбалансированная) – взаимный обмен участками между двумя негомологичными хромосомами; 2. Нереципрокная (несбалансированная) – перемещение участка хромосомы либо внутри той же хромосомы, либо в другую хромосому; 3. Робертсоновская (rob) – центрическое слияние q плеч двух акроцентрических хромосом. Под хромосомными аберрациями понимают изменения структуры хромосом, вызванные их разрывами, с последующим перераспределением, утратой или удвоением генетического материала. 28. Изменчивость, ее формы. Геномные мутации. Понятие о хромосомных болезнях . Геномными называют мутации, в результате которых происходит изменение в клетке числа хромосом. Геномные мутации возникают в результате нарушения митоза или мейоза, приводящих либо к неравномерному расхождению хромосом к полюсам клетки, либо к удвоению хромосом, но без деления цитоплазмы. В зависимости от характера изменения числа хромосом, различают: 1. Гаплоидию — уменьшение числа полных гаплоидных наборов хромосом. 2. Полиплоидию — увеличение числа полных гаплоидных наборов хромосом. Полиплоидия чаще наблюдается у простейших и у растений. В зависимости от числа гаплоидных наборов хромосом, содержащихся в клетках, различают: триплоиды (3n), тетраплоиды (4n) и т.д. Они могут быть: • автополиплоидами — полиплоидами, возникающими в результате умножения геномов одного вида; • аллополиплоидами — полиплоидами, возникающими в результате умножения геномов разных видов (характерно для межвидовых гибридов). 3. Гетероплоидию (анеуплоидия) — некратное увеличение или уменьшение числа хромосом. Чаще всего наблюдается уменьшение или увеличение числа хромосом на одну (реже две и более). Вследствие нерасхождения какой-либо пары гомологичных хромосом в мейозе одна из образовавшихся гамет содержит на одну хромосому меньше, а другая — на одну больше. Слияние таких гамет с нормальной гаплоидной гаметой при оплодотворении приводит к образованию зиготы с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для данного вида. Среди анеуплоидов встречаются: • трисомики — организмы с набором хромосом 2n+1; • моносомики — организмы с набором хромосом 2n -1; • нулесомики — организмы с набором хромосом 2n –2. Например, болезнь Дауна у человека возникает в результате трисомии по 21-й паре хромосом. Хромосомные болезни, наследственные заболевания, обусловленные изменением числа или структуры хромосом. Частота хромосомных болезней среди новорождённых детей около 1%. Многие изменения хромосом несовместимы с жизнью и являются частой причиной спонтанных абортов и мертворождений. Изменение числа хромосом происходит в результате нерасхождения их в мейозе или при делении клеток на ранней стадии развития оплодотворённого яйца . Нерасхождению хромосом при первых делениях оплодотворённого яйца способствует, например, высокий возраст матери. Хромосомные аберрации обусловливаются физическими (ионизирующее излучение) и химическими (например, лекарственные препараты с мутагенным эффектом) факторами; вирусами (краснухи, вирусного гепатита, ветряной оспы и др.), антителами и различными расстройствами метаболизма. Хромосомные болезни могут быть связаны с излишком генетического материала (полисемия — наличие одной или нескольких добавочных хромосом; полиплоидия; дупликация); с утратой части генетического материала (нуллисомия, моносомия, делеция); с хромосомными перестройками (транслокация; различные перестановки участков хромосом). Различают также группы хромосомных болезней, обусловленных изменениями половых и неполовых хромосом. Наиболее распространённые аномалии первой группы у женщин — синдром Шерешевского — Тернера (моносомия Х) и синдром трисомии Х; у мужчин — синдром Клайнфельтера, характеризующийся наличием лишней Х-хромосомы. При синдромах Шерешевского — Тернера и Клайнфельтера возникают задержка полового развития и бесплодие; при синдроме трисомии Х — некоторое снижение интеллекта, расстройства менструального цикла. Среди аутосомных аномалий с нарушением числа хромосом выделяются трисомные синдромы: синдром трисомии хромосом группы D (13—15-е пары), или синдром Патау, встречающийся с частотой 1: 4000 новорождённых; синдром трисомии хромосом группы Е (18-я пара) — Эдвардса, с частотой 1: 300 и Дауна болезнь (трисомия по 21-й хромосоме), частота которой 1: 700 новорождённых. Указанные хромосомные болезни проявляются различными уродствами; задержкой физического и умственного развития; пороками развития внутренних органов. Отмечается специфическое сочетание отдельных аномалий в различных случаях трисомии. Подобные больные живут, как правило, недолго, погибают от вторичных инфекций. Тяжесть клинической картины при синдромах, вызванных структурными изменениями хромосом, как правило, коррелирует с количеством избыточного или недостающего хромосомного материала. Специфика патологических проявлений зависит от того, какая хромосома вовлечена в процесс перестройки. Чаще отмечаются задержка умственного и физического развития, мышечная гипотония, аномалии лицевого скелета. пороки развития внутренних органов. Единственно надёжный метод диагностики хромосомных болезней — цитогенетическое исследование кариотипа, а при изменении числа половых хромосом — дополнительно исследование полового хроматина. Лечение хромосомных болезней сводится к назначению общеукрепляющих, стимулирующих и поддерживающих средств, в том числе гормонов, и др. В профилактике важную роль играет медико-генетическая консультация, которая позволяет выявить семьи с повышенным риском рождения больного ребёнка. Перспективный метод внутриутробной диагностики хромосомного набора плода повышает эффективность медико-генетической консультации в случаях прогнозирования исхода беременности в семьях с повышенным риском рождения ребёнка Хромосомные мутации · 46, ХХ/ХУ 4р– (синдром Вольфа - Хиршхорна) – 1:100000 · 46, ХХ/ХУ 5р– (с. «кошачьего крика») – 1:50000 · 46, ХХ/ХУ r9 (с. хромосомы r(9) · 46, ХХ/ХУ 10р+ (с. хромосомы 10 р+) · 46, ХХ/ХУ 10q+ (с. хромосомы 10q+) · 46, ХХ/ХУ t (9;21) · (с. хронический миелоидный лейкоз) Геномные: · 47, +21 (с. Дауна) – 1:700 · 47, +13 (с. Патау) – 1:8000 · 47, +18 (с. Эдвардса) – 1:4500 · 47, ХХУ (с. Клайнфельтера) – 1:1000 мальчиков · 47, ХХХ (с. трипло«х») 1.5:1000 · 45, Х0 (с. Тернера – Шерешев- ского) – 2:10000 · 46, 14 1421 21 21 (с. Дауна транслока- ционные · 46, 212121 варианты) 29. Особенности медицинской генетики. Человек как объект генетических исследований. Задачи, принципы и методы медико-генетического консультирования. Медицинская генетика— область медицины, наука, которая изучает явления наследственности и изменчивости в различных популяциях людей, особенности проявления и развития нормальных и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предрасположенности и условий окружающей среды. Человек является специфическим объектом генетического анализа. Так как, он является биосоциальным видом, то для него характерно: 1. Малое количество потомков в семье; 2. Длительность смены поколений; 3. Высокая степень гено- и фенотипической гетерозиготности; 4. Отсутствие схем родословных у большинства людей; 5. Преимущество человека – хорошая изученность фенотипа. Цель медико-генетического консультирования (МГК) - пре- дупредить рождение ребенка с наследственной патологией (в первую очередь - некоррегируемых ВПР, приводящих к физической или/и психической неполноценности). Задачи МГ консультирования: • прогноз потомства в семьях, где был, есть или предполага- ется рождение ребенка с наследственной патологией; • помощь родителям (консультирующимся) в выборе наиболее рационального профилактического мероприятия; • помощь врачам в постановке диагноза наследственной патологии, если для этого требуются специальные генетические исследования. Лечащий врач (не генетик) должен заподозрить наследствен- ную патологию у пациента и направить семью в медико-генети- ческую консультацию в следующих случаях: • наличие подобной болезни у нескольких членов семьи; • отставание в умственном и физическом развитии; • наличие ВПР (особенно МВПР); • первичная аменорея, особенно в сочетании с недоразвитием вторичных половых признаков; • первичное невынашивание беременности; • непереносимость лекарственных препаратов; • кровное родство родителей; • воздействие на родителя мутагенов. Наиболее эффективна консультация, если она проводится до рождения ребенка или до беременности. В медико-генетическую консультацию могут обращаться и без направления врача лица, желающие знать прогноз своего потомства и других родственников |