Доказательства роли ДНК в передаче наследственной информации. Опыты Гриффитса, Эвери, МакЛеода и МакКарти. Трансформация
 Скачать 0.83 Mb.
|
|
45. МГК, цель, задачи. Показание направления в МГК. Проспективное и ретроспективное консультирование. МГК используется в генеалогическом методе. Чаще всего обращаются родители, у которых уже появился больной ребенок, и они планируют иметь детей, но боятся. Врач- генетик должен сказать какова вероятность рождения уних второго больного ребенка. Задачи: Постановка точного диагноза Определение типа наследования болезни и повторного риска в этой семье. Объяснение смысла и консультирование Пропаганда мед-ген знаний Показания направления в МГК: В семье родился больной ребенок и родители хотят знать прогноз здоровья – ретроспективное консультирование. Применяется при: А)уточнение диагноза Б)прогноз течения заболевания В)опредедение повторного риска рождения больного ребенка Проспективное - когда риск рождения больного ребенка определяется по беременности или на ранних стадиях. Применяется при: А)кровное родство между супругами Б)супруги были подвержены радиации, хим. воздействия или инфекционного заболевания, которое может сказаться В)наличие заболевания у ближайших родственников Наличие аналогичных заболеваний у других членов семьи Резкое отставание в развитии ребенка Наличие у ребенка врожденных пороков развития Бесплодие у супругов Невынашивание беременности Угроза выкидыша, неблагоприятная беременность. Условно процесс МГК можно разделить на несколько этапов: 1. Верификация клинического диагноза наследственного (или предположительно наследственного) заболевания: на данном этапе крайне важна роль клинициста, в том числе, врача-педиатра, и особенно в случаях, когда, в силу обстоятельств, недоступен осмотр генетика. 2. Установление характера наследования заболевания в консультируемой семье: проводится в рамках клинико-генеалогического метода. О типе наследования нельзя однозначно судить при малочисленности семьи, что актуально в наше время. 3. Оценка генетического риска повторения заболевания (генетический прогноз): принципиально выделяют два способа оценки генетического риска - теоретический (для моногенных заболеваний) и эмпирический (мультифакториальные и хромосомные болезни). 4. Определение наиболее эффективных способов профилактики: зависит от конкретной ситуации. Необходимо учитывать возраст консультируемых, состав семьи (наличие либо отсутствие здоровых детей), тяжесть заболевания, возможность пренатальной диагностики, религиозные установки семьи и т.д. 5. Объяснение обратившимся смысла собранной и проанализированной медико-генетической информации: проводится в максимально доступной и недирективной форме; критерием эффективности МГК на данном этапе является понимаемость со стороны консультируемого той информации, которую дает врач. МГК как форма профилактики наследственных и врожденных заболеваний связано с другими видами медико-гентической помощи населению: пренатальной диагностикой, скринирующими программами, преконцепционной профилактикой. 46. Пренатальная диагностика. Методы: УЗ, амниоцентез, биопсия ворсин хориона. Показания к пренатальной диагностике. Пренатальная диагностика — дородовая диагностика с целью обнаружения патологии на стадии внутриутробного развития. Позволяет обнаружить более 90 % плодов с синдромом Дауна (трисомия 21); трисомии 18 (известной как синдром Эдвардса) около 97 %, более 40 % нарушений развития сердца и др. В случае наличия у плода болезни родители при помощи врача-консультанта тщательно взвешивают возможности современной медицины и свои собственные в плане реабилитации ребёнка. В результате семья принимает решение о судьбе данного ребёнка и решает вопрос о продолжении вынашивания или о прерывании беременности. К пренатальной диагностике относится и определение отцовства на ранних сроках беременности, а также определение пола плода. Ультразвуковая диагностика (УЗД), ультразвуковая интроскопия — неразрушающее (неинвазивное) исследование организма человека или внутренней структуры различных объектов и протекающих в них процессов с помощью ультразвуковых волн. В основном работает на принципах методов эхозондирования, в ряде случаев на принципах трансмиссионных методов. Амниоцентез — инвазивная процедура, заключающаяся в пункции амниотической оболочки с целью получения околоплодных вод для последующего лабораторного исследования, амниоредукции или введения в амниотическую полость лекарственных средств. Амниоцентез можно выполнять в первом, втором и третьем триместрах беременности (оптимально — в 16-20 недель беременности). Биопсия хориона — получение образца ткани хориона с целью выявления и профилактики хромосомных болезней, носительства хромосомных аномалий, а также моногенных болезней. Получение ткани хориона осуществляют путем пункции матки через переднюю брюшную стенку[1] или через влагалище и шейку матки биопсийными щипцами[2] или аспирационным катетером[3]. Выбор метода зависит от особенностей расположения хориона в матке. Ткань хориона, в основном, имеет ту же генетическую структуру, что и плод, поэтому пригодна для проведения генетической диагностики. Основное преимущество биопсии хориона — выполнение диагностики в ранние сроки беременности, быстрота получения результата (в среднем 2-3 дня), возможно определение пола плода и ДНК-диагностика заболевания. Показания к пренатальной диагностике: Материнский возраст Присутствие структурной хромосомной аномалии у одного из родителей (синдром Дауна) Генетическое заболевание в семейном анамнезе, диагностируемое или исключаемое биохимическими или ДНК исследованиями Семейный анамнез по Х-сцепленным заболеваниям, для которых нет специфического пренатального диагностического теста Риск дефектов нервной трубки Материнский сывороточный скрининг(обследование) и ультразвуковое обследование 47. Сцепление и локализация генов. Метод картирования, предложенный Т. Морганом. Сцепление генов - явление, в основе к-рого лежит локализация генов в одной хромосоме. С. г. выражается в том, что аллели сцепленных генов, находящиеся в одной группе сцепления, имеют тенденцию наследоваться совместно. Это приводит к образованию у гибрида гамет преим. с «родительскими» сочетаниями аллелей. Первая генетическая карта плодовой мушки Drosophila была составлена Морганом. Создание этой карты базировалось на изучении частот мейотического кроссинговера. Использование статистического метода семейного анализа Никифоров показал сцепленность трех казеиновых генов крупного рогатого скота и указал на относительное расстояние между ними. Применение метода дозы генов позволило локализовать на хромосомной карте человека некоторые гены. 48. Картирование генов у человека. Метод деда. Цис - и транс-фазы сцепления. Картирование генов у человека было отсрочено, так как нет возможности экспериментальных браков, потомство у человека немногочисленное. Анализ родословной – прямой метод или метод деда,необходимым условием является знание генотипов родителей. Наиболее часто его применяли для картирования Х-хромосомы. Г  -гемофилия, Д-дальтонизм, □ – здоровые.Зная, что Г и Д являются сцепленной с Х-хромосомой, значит, женщина является носителем Г и Д. HD//hd – цис-положение. В этом случае кроссоверный ребенок будет Г или Д Hd//hD – транс-фаза сцепления. Кроссоверный ребенок с Г и Д или здоров Чтобы определить расстояние необходимо определить процент кроссоверных потомков, которые отражают это расстояние, также надо знать фазу сцепления у матери. Определить это можно по фенотипу ее отца (деда). Если у него Г или Д значит, у матери транс-фаза, если только Г – транс-фаза. Только Д – цис-фаза. Если здоров, то кроссоверных – два ребенка, а не кроссоверных – три. Берем такое количество детей, чтобы определить процент кроссоверныхпотомков. 49. Гибридные клетки: получение, характеристика, использование для картирования. Гибридо́ма — гибридная клеточная линия, полученная в результате слияния клеток двух видов: способных к образованию антител B-лимфоцитов, полученных из селезёнки иммунизированного животного (чаще всего мыши), и раковых клеток миеломы. Характеристика: Слияние клеток производится с помощью нарушающего мембраны агента, такого, как полиэтиленгликоль. Поскольку раковые клетки миеломы способны делиться большое количество раз, после слияния и соответствующей селекции гибридома, производящая моноклональные антитела против антигена может поддерживаться долгое время. Использование для картирования: техника экспериментального конструирования способных к размножению межвидовых клеточных гибридов. Гибридные клоны получают путем искусственного слияния культивируемых соматических клеток разных видов, в частности клеток человека и различных грызунов: китайского хомячка, мыши, крысы. Гибридные клетки, значительно превосходящие по своим размерам исходные родительские клетки, оказываются способны не только переживать в условиях культивирования, но и размножаться. Однако размножение этих тетраплоидных гибридов, как оказалось, сопровождается утратой хромосом, причем в первую очередь элиминируются хромосомы человека. 50. Картирование генов с использованием морфологических нарушений хромосом (транслокаций и делеций). Робертсоновские) транслокации-или центрические слияния, при которых происходит слияние акроцентрических хромосом с полной или частичной утратой материала коротких плеч. Транслокация между 13 и 21 хр-й: В норме у чел две-13 и две-21 Если в области центромеры 1-13 и 1-21 разрыв, то длинные плечи 13 и 21 соединятся друг с другом и образуют хромосому, похожую на хр-у группы С. Короткие хр-ы образуют моторную хромосому, чем они теряются. Если у человека 3 вместо 4 хр-м, будет фенотипически норм и являться носителем условно сбалансированной транслокации центрического слияния. Проблемы только у репродуктивному возрасту. Делеция— хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка хромосомы. Делеция может быть следствием разрыва хромосомы или результатом неравного кроссинговера. Типы делеции (по положению утерянного участка хромосомы) интерстициальные — отсутствует внутренний участок, не затрагивающий теломеру; концевые — отсутствует теломерный район и прилежащий к нему участок. Истинность таких мутаций в свете уникальной функции теломер поставлена под сомнение. 51. Картирование генов у человека: метод ДНК-зондов. ДНК-зонд – это копия целого гена или части гена, к которой присоединена радиоактивная или флюорисцентная метка. Гибридную молекулу можно реплицировать и получить большое количество копий генов. С помощью ДНК-зондов были картированы альфа- и бета- цепи гемоглобина. Из эритроцитов выделили иРНК (альфа и бета). Используя обратную транскрипцию синтезировали зонды и использовали их. Далее начали готовить хромосомные препараты. В определенный момент времени денатурировали ДНК, чтобы цепи ДНК отошли. Добавили культуру зонда. Затем денатурирующий фактор убрали и ДНК начала ренатурировать. Так как зонды более короткие и их много, они быстрее находят комплиментарные участки и спариваются с ними. Завершают приготовление препарата. В том месте, где находится ДНК-зонд флюорисцентное свечение. Если хромосомы окрашены дифференциально, то можно сразу определить, в какой хромосоме и в каком локусе находятся данные гены. 52. Митотический цикл клетки. Характеристика его периодов. Митоз – непрямое деление эукариотичеких клеток, при котором набор хромосом не меняется. Интерфаза: 1)утолщение хромосом; 2)редуплекация( 2н4с новые спирали содержат такие же признаки Профаза: Хромосомы спирализуются, в результате чего становятся видимыми. Каждая хромосома состоит из двух хроматид. Ядерная мембрана и ядрышко разрушаются. Центриоль удваивается. Метафаза: хромосомы сходятся к экватору Анафаза: Центромеры делятся, и хроматиды (дочерние хромосомы) расходятся к полюсам клетки с помощью нитей веретена деления. Телофаза: образуется перетяжка,новое ядро, хромасомы деспирализуются(2н2н) 53. Митоз и его биологическое значение. Проблемы клеточной пролиферации в медицине. Оно состоит в том, что митоз обеспечивает наследственную передачу признаков и свойств в ряду поколений клеток при развитии многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки единого организма генетически одинаковы. Митотическое деление клеток лежит в основе всех форм бесполого размножения как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Митоз обусловливает важнейшие явления жизнедеятельности: рост, развитие и восстановление тканей и органов и бесполое размножение организмов. 54. Мейоз и его биологическое значение Мейоз. Впервые в 1884 Ван Бенеден открыл и описал мейоз, но еще до него немецкий ученый Август Вейсман доказал, что в половых клетках должно происходить уменьшение числа хромосом вдвое, то есть редукция хромосом. Почти сразу после слияния мужской и женской клеток образуется зигота. Происходит поляризация так называемого полового зачатка - когда зигота делится и образуется 2 бластомера, то половой зачаток переходит в одну клетку, поэтому Вейсман указал на то, что имеется принципиальная разница между соматической частью тела и генеративной, половой частью, куда попадает половой зачаток. Из этой части образуются гоноциты половые клетки; примордиальные дифференцированы в женские - оогонии, мужские - сперматогонии. Гонады отчетливо видны у месячного эмбриона, размером около 1 см. В женском организме в яичниках на стадии 3-х месячного эмбриона различается кора и паренхима. В коре происходит интенсивное митотическое деление. В коре овогонии резко увеличиваются в размерах и переходят в овоцит первого порядка. При этом эти клетки вступают в особое мейотическое деление, основная цель которого уменьшить число хромосом вдвое. Если у женщин мейоз начинается в эмбриогенезе, то у мужчин он происходит только при половом созревании. Поэтому естественно, что женский организм наиболее уязвим при страдать будут внуки. Так как будущая женщина матери имеет 400 яйцеклеток, которые дадут следующие поколения. Неблагоприятные факторы могут повлиять на внучатое поколение. В мейозе различают редукционное и эквационное уравнительное деление. Редукционное деление имеет 4 стадии - профазу, метафазу, анафазу, телофазу. К моменту Профазы I каждая хромосома двухроматидна и имеет 4с2n. Профаза делится на 5 фаз: 1. Леитотена 2. Зиготена 3. Пахинема 4. Диплотена 5. Диакинез. Лептонема. Стадия клубка нитей. Хромосомы спирализуются, образуя клубок, который формируется около одной из ядерных стенок. При этом свободные концы ориентированы в направлении клеточного центра. Зигонема. Происходит дальнейшее уплотнение и укорочение хромосом. При этом гомологические хромосомы, то есть хромосомы, которые несут одинаковые ген, одна из которых пришла с отцовской, а другая с материнской, объединяются - происходит конъюгация. Образуется бивалент. Иногда её называют тетрадой, так как здесь 4 хроматиды. В этот момент центриоли начинают движение к разным полюсам - формирование межполюсных нитей. Ядерная оболочка начинает исчезать. Пахинема. Здесь происходит процесс отталкивания хромосом и формирование хиазм - переплетение между хроматидами гомологичных хромосом. Диплонема. Хромосомы начинают ещё дальше отходить друг от друга, а в местах хиазм происходит обмен участками. Хромосомы становятся гибридными - рекомбинация генетического материала - кроссинговер. Диакинез. В диакинезе хромосомы ещё удерживаются друг относительно друга своими концевыми участками. К центромерам хромосом подходят центромерные нити, которые идут от клеточного центра. В отличие от митоза к хромосоме при мейозе прикрепляется 1 нить. Метафаза I. Хромосомы располагаются на экваторе. К каждой двухроматидной хромосоме прикрепляется нить веретена. Анафаза I. Целые хромосомы начинают движение к разным полюсам. Телофаза I - формирование двух дочерних ядер - 1n хромосом, двухроматидных хромосом. Далее идет интеркинез, в котором биосинтеза ДНК не происходит. Эквационное деление. Профаза I. Хромосомы спирализуются, укорачиваются, ядерная оболочка растворяется. Центриоли расходятся к полюсам, натягивается аппарат деления. Метафаза I. Двухроматидные хромосома но экваторе. К центромерам подходят нити. Анафаза. Хроматида движется к полюсам. Телофаза. Здесь формируется 2 ядра. Происходит цитокинез. Различия мейоза и митоза: В мейозе многостадийна Профаза I. Имеется 2 деления. Редукционное и эквационное. В зигонеме Профазы I происходит конъюгация. В Пахинеме происходит процесс образования хиазм, с последующей рекомбинацией генетического материала. В Анафаза I происходит уменьшение числа хромосом с 2n до n-гаплоидный. Образовавшиеся в результате первого деления клетки генетически отличаются друг от друга в связи с перекомбинацией генетического материала. В результате двух следующих делений образуется 4 клетки с гаплоидным набором однохроматидных хроматид. 55. Сперматогенез. Цитологические и цитогенетические характеристики. Сперматогенез - процесс развития мужских половых клеток, заканчивающийся формированием сперматозоидов. Протекает внутри извитых семенных канальцев, составляющих более 90% объёма яичка взрослого половозрелого мужчины. На внутренней стенке канальцев располагаются клетки 2 типов - сперматогонии (самые ранние, первые клетки сперматогенеза, из которых в результате последовательных клеточных делений через ряд стадий постепенно образуются зрелые сперматозоиды) и питающие клетки Сертоли. Сперматогенез начинается одновременно с деятельностью яичка под влиянием половых гормонов в период полового созревания подростка и далее протекает непрерывно (у большинства мужчин практически до конца жизни), имеет чёткий ритм и равномерную интенсивность. Время, необходимое для превращения сперматогония в спермий, занимает у человека около 74-75 суток. При этом сперматогонии, которые встречаются в яичках мальчиков ещё до наступления периода полового созревания, бывают двух типов: А и В, или тёмные и светлые; часть из них сохраняется в качестве запасных, а другие начинают расти и делиться. Сперматогонии, содержащие удвоенный набор хромосом, делятся путём митоза, приводя к возникновению последующих клеток - сперматоцитов 1-го порядка. Далее в результате двух последовательных делений (мейотические деления) образуются сперматоциты 2-го порядка, а затем сперматиды (клетки сперматогенеза, непосредственно предшествующие сперматозоиду). При этих делениях происходит уменьшение (редукция) числа хромосом вдвое. Сперматиды не делятся, вступают в заключительный период сперматогенеза (период формирования спермиев) и после длительной фазы дифференцировки превращаются в сперматозоиды. Происходит это путём постепенного вытяжения клетки, изменения, удлинения её формы, в результате чего клеточное ядро сперматида образует головку сперматозоида, а оболочка и цитоплазма - шейку и хвост. В последней фазе развития головки сперматозоидов тесно примыкают к клеткам Сертоли, получая от них питание до полного созревания. После этого сперматозоиды, уже зрелые, попадают в просвет канальца яичка и далее в придаток, где происходит их накопление и выведение из организма во время семяизвержения. 56. Овогенез. Цитологические и цитогенетические характеристики. |