Пішак_Медична біологія_2004. Лауреат и но белівсь ко ї прем І ї мечников І
 Скачать 14.51 Mb.
|
|
а 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 алфаві- ту (J A , f, J°), як виняток з правил генетики. Генетичні дослідження показали, що в цій сис- темі існують наступні співвідношення між генотипом і його фенотипним проявом: генотипи J A J A і J A J 0 дають однаковий фенотип Аз антигеном А і аг- лютиніном β; генотипи J B J B і J B J° зумовлюють од- наковий фенотип В з антигеном В і аглютиніном а генотип J A J B визначає фенотип АВ з антигенами А і Вале без аглютинінів α і β; генотип J°J° зумовлює фенотип 0 без антигенів А і Вале з аглютинінами а і β. ТАБЛИЦЯ 1.13. УСПАДКУВАННЯ ГРУП КРОВІ СИСТЕМИ АВО У ЛЮДИНИ 172 1.3. Онтогенетичний рівень організації життя І, A (II), В (III) групи успадковуються як мен делюючі ознаки. Гени J A і J 8 по відношенню до гена J 0 поводять себе домінантно. Люди з генотипом J A J A фенотипною зовсім не відрізняються від людей з генотипом J A J°, але мать особливості їх діти. У дітей від шлюбу, в якому одинн із батьків має генотипа інший J°J", одна половина дітей має фенотип А (при генотипі J A J°), a друга фенотип 0 при генотипі J°J°. Якщо один з батьків має генотипа другий J°J°, то всі діти мають фенотип А (при генотипі J A J°). Така ж різниця спостерігається і в людей з генотипами Д і J 3 / 1 . Алельні гени J A і J B в осіб IV групи поводять себе незалежно один від одного ген J A детермінує антиген А, а ген J B антиген В. Така взаємодія алельних генів отримала назву кодомінування (кож- ний алельний ген визначає свою ознаку). Успадку- вання АВ (IV) групи крові не відповідає закономірно- стям, встановленим Г. Менделем. Очікуване потомство від шлюбів батьків з різни- ми генотипами за алелями АВО системи груп крові показано в таблиці 1.14. З таблиці видно, що деякі фенотипи можуть бути у дітей лише в тих випадках, коли їх батьки мають ПОТОМСТВО, ОЧІКУВАНЕ ВІД ШЛЮБУ ВІДПОВІДНО ДО ГРУП КРОВІ БАТЬКІВ Типи поєднання 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Групи крові батьків 00x00 ООхАО ООхАА ООхВО ООхВВ АОхАО ААхАО ААхАА АОхВО ААхВО АОхВВ ААхВВ ВОхВО ВОхВВ ВВхВВ ООхАВ АОхАВ ААхАВ ВОхАВ ВВхАВ АВхАВ Групи крові дітей 00 ΑΟ,ΟΟ А ΒΟ,ΟΟ BO АА, А, 00 ΑΑ,ΑΟ АА АВ, А, В, 00 ΑΒ,ΑΟ ΑΒ,ΒΟ АВ ВВ, ВО, 00 ВВ, ВО ВВ А0,В0 АА, АВ, А ВО ΑΑ,ΑΒ АВ, ВВ, АО В ΑΒ,ΒΒ АА, АВ, ВВ Примітка: У межах кожного з десяти типів поєднань генотип групи крові можна розрізнити тільки на підставі вивчення нащадків. 173 Розділ 1. Біологічні основи життєдіяльності людини строго визначені генотипи, і зовсім неможливі, коли в батьків невідповідні генотипи. Так, фенотип А можливий у дітей тільки тоді, коли один з батьків має фенотип А. Така ж ситуація стосується фенотипу В. Фенотип АВ можливий за умов, що один з батьків має фенотип АВ або водного з батьків фенотип А, ау другого В. Групи крові А (II) і В (III) системи АВО успадко- вуються за аутосомно домінантним типом а 0 (І) група за аутосомно рецесивним типом. Фенотипні прояви АВО системи груп крові нале- жать 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 не гативні (Rh) і 85 % резус позитивні (Rh + ). Генетичними дослідженнями доведено, що ген який визначає утворення антигену, повністю домі | нує над рецесивним алелем, який обумовлює від сутність антигену Rh + . Встановлено, що утворення антигену Rh + контролюється трьома парами зчеп лених генів С, D і Е, а резус негативні люди трійні рецесиви і мають генотип cde. Групи крові Rh + і Rh" системи резус визначають- ся генами, які розташовані в першій парі хромосом Люди за групою крові Rh + можуть бути гомозигот- ними (DD) і гетерозиготними (Dd), a 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 роз витком гемолітичної хвороби (рис. 1.116). Це захво- рювання зустрічається з частотою 1 випадок на 500 новонароджених. З кожною наступною вагітністю зростає ризик і збільшується ймовірність гемолітич- ної хвороби новонароджених і її тяжкість. У таких сім "ях перша дитина народжується здоровою. Всі наступні 174 1.3. Онтогенетичний рівень організації життя діти хворіють на жовтяницю і вмирають найближчим часом після народження, або мертвонароджені. При чому з кожними наступними пологами захворювання у дітей виявляється у більш тяжкій формі. Прояв захворювання при успадкуванні Rh сис теми залежить від генотипів батьків. Якщо в матері генотип dd (фенотипа у батька генотип DD (фенотип Rh + ) то всі діти ма- тимуть генотипа фенотип Rh + ). У випадку, коли така жінка вступить у шлюб з чоловіком з генотипом, тов одної половини їх дітей буде генотипа у другої генотип dd (Rh;). Якщо батько має генотип Dd, плоди з генотипом Dd (Rh + ) чергуються з плодами dd (Rh). Якщо дружина має генотипа чоловік гомозиготний за геном D, то їх перша дитина наро- --ться нормальною і життєздатною. Але якщо резус негативній жінці до вступу у шлюб була перелита кров, то вже перша їх дитина буде нежит- тєздатною. Тому навіть одноразове переливання Rh + крові особам жіночої статі з резус негативною кров'ю абсолютно неприпустиме. Крім системи АВ0, є й інші системи визначення груп крові. Зокрема, в р. була відкрита система MN. Ця система визначається двома алелями: J M і J N . Обидва алелі кодомінантні, тому існують люди з генотипом J M і J M (у фенотипі мають фактор М, J N J N (у фенотипі вони мають фактору тренотипі у них обидва фактори Μ і Ν). У сироватці крові людей з тим чи іншим фенотипом за цією системою груп крові немає антитіл до відповідних анти- генів, як це має місце у системі АВО. Тому звичайно при переливанні крові цю систему можна не врахо вувати. Серед європейців генотип J M J M зустрічаєть- ся у 36 %, J N J N у 16 % і J M J N у 48 %. 1.3.2.15 Поняття про імуногенетику Імуногенетика наука, яка поєднує імунологічні і генетичні методи дослідження. Вона вивчає спад- кову зумовленість груп крові, типи гемоглобіну, фер- ментів, білків сироватки крові, молока та ін. Імуно- генетика використовує методи імунології для вирі- шення генетичних завдань. Рис. 1.117 Схема утворення антитіл. Кожний орган, тканина, клітина і біологічна ріди- на містять тільки їм властиві антигенні речовини. Антигени успадковуються від батьків. Синтез ан- тигенів визначається окремими генами, які успад- ковуються за менделівськими правилами, незалеж- но один від одного або зчеплено. Впродовж життя антигени залишаються сталими; вони не зміню- ються з віком, не залежать від дії факторів зовніш- нього середовища. У різних організмів одного виду, 175 Розділ 1. Біологічні основи життєдіяльності людини за винятком монозиготних близнюків, набір анти- генів різний. В організмі у відповідь на введений антиген ви- робляється специфічний захисний компонент ан- титіло, яке зв'язується з антигеном і нейтралізує його. Антитіла це білки, синтез яких контролюється генами (рис. 1,117). 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 (мо носпецифічні сироватки). Антиген та антитіло взаємодіють між собою, що супроводжується гемолізом, реакцією осадження (преципітації), відторгнення трансплантату і т. п. / Під впливом різних зовнішних чинників в організм: відбуваються специфічні зміни компонентів нехро мосомної спадковості. Вони можуть істотно відрізня- тися між собою за стійкістю фенотипного прояву. Найменш стійкі зміни отримали назву фенокопії. Фенокопії це індуковані зміни ознак організму, які зберігаються тільки впродовж його життя. На- щадки такого організму при статевому розмноженні втрачають ці ознаки. Отримано достатню кількість доказів того, що міто хондрії людини мають власну спадковість. Ідентифіко- вані всі гени мітохондріального геному, які успадковують- ся лише від матері через цитоплазму яйцеклітини. У ньому нараховується 16 600 нуклеотидних пар. Охарактеризовано унікальні властивості організації мітохонд- ріального геному, що відрізняється від ядерного, му- тації якого зумовлюють ряд хвороб людини. Виділено окремий розділ генетики мітохондріальна генетика. Доведено, що мітохондріальна ДНК передаєть- ся тільки від матері всім її нащадкам і від дочок всім її поколінням (материнське успадкування). Оскільки мітохондріальна ДНК належить тільки одному з батьків, то рекомбінаційні зміни, властиві для ядерної ДНК в мейозі, відсутні, отже відсутня і ком бінативна мінливість. Нуклеотидна послідовність зазнає змін від покоління до покоління тільки за ра- хунок мутацій, які відбуваються в десяток разів інтенсивніше, ніж в ядерній ДНК. Наприкінці XX ст. виник новий розділ медицини мітохондріальна па- тологія. Класичними патогномонічними проявами мітохондріальних хвороб вважаються міопатії та ен цефалопатії, лактат ацидоз, синдром Кернса Сей ра, міоклонус епілепсія та ін. Для хвороб такого генезу властивий значний клінічний поліморфізм. Останнім часом мітохондріальна ДНК викорис- товується в популяційних дослідженнях, вирішенні питання поширення Homo sapiens по планеті та по- ходження людських рас, походження і генетичної структури окремих етносів і популяцій. Цитоплазматична спадковість вперше відкрита К. Корренсом і Е. Бауером у 1909 р. у квіткових рос- лин. Пізніше було доведено присутність стабільних і постійних генетичних детермінант, які не розщеплю- ються подібно з хромосомними і які знаходяться поза ядром. Успадкування ознак і властивостей організ- му, зумовлених цитоплазматичними структурами, доведено для багатьох рослин, тварин і людини. Носіями спадковості можуть бути тільки орга нели клітини, які здатні до самовідтворення. Серед них одні регулюють клітинний метаболізм (міто хондрії і пластиди), а інші продукують фібрилярні утворення (клітинний центр, або центросоми, і ба- зальні гранули, або кінетосоми). Доведено, що в цих цитоплазматичних структурах присутня ДНК, яка використовується для передавання спадкової інфор- мації. На відміну від сталої кількості хромосом, не хромосомні структури представлені в клітині бага- тократно (близько 100 пластид, 700 мітохондрій, 100000 рибосом. Завдяки такій кількості цих орга нел, цитоплазма в порівнянні з ядром, менш мінли- ва, а невеликі числові їх зміни не супроводжуються істотними порушеннями ознак в організмі. 176 1.3.2.16 Нехромосомна спадковість Сучасна клінічна медицина вже не може обійтися без генетичних методів. Для вивчення спадкових оз- нак у людини використовують різні біохімічні, морфо 1.3.2.17 Методи вивчення спадковості людини Рис 1.118 М. П, Бочков (нар. у 1931 р) логічні, імунологічні, електрофізіологічні методи. Ла бораторно генетичні методи діагностики завдяки про гресу генетичних технологій можуть бути виконані на малій кількості матеріалу, який можна пересилати пош- тою (декілька крапель крові на фільтрувальному па пері, або навіть на одній клітині, взятій на ранній стадії розвитку (Η. Π. Бочков, 1999) (рис. 1.118). У вирішенні генетичних завдань використову ють такі методи: генеалогічний, близнюковий, ци тогенетичний, гібридизації соматичних клітин, молекулярно генетичні, біохімічні, методи дермато- гліфіки і пальмоскопії, популяційно статистичний, секвенування геному та ін. Генеалогічний метод вивчення спадковості людини. Основний метод генетичного аналізу в людини полягає у складанні і вивченні родоводу. Генеалогія це родовід. Генеалогічний метод метод родоводів, коли простежується ознака (хвороба) в родині з указанням родинних зв'язків між членами родоводу. В його основу покладено ретельне об- стеження членів родини, складання й аналіз родоводів. Це найбільш універсальний метод вивчення спадковості людини. Він і використовується завжди лри підозрі на спадкову патологію, дозволяє вста- новити у більшості пацієнтів: • спадковий характер ознаки; тип успадкування і пенетрантність алеля; характер зчеплення генів і здійснювати кар- тування хромосом 1.3. Онтогенетичний рівень організації життя • інтенсивність мутаційного процесу; • розшифрування механізмів взаємодії генів. Цей метод застосовують при медико генетич ному консультуванні. Суть генеалогічного методу полягає у встановленні родинних зв'язків, простеженні ознак або хвороби серед близьких і далеких, прямих і непрямих родичів. Він складається із двох етапів: складання родово- ду і генеалогічного аналізу. Вивчення успадкування ознаки або захворювання в певній сім'їрозпочинаєть ся з суб'єкта, який має цю ознаку або захворювання. Особина, яка першою попадає в поле зору генетика, називається пробандом. Це переважно хворий або носій дослідної ознаки. Діти однієї батьківської пари називаються сибсами пробанда (брати сестри). Потім переходять до його батьків, далі до братів і сестер батьків і їх дітей, потім до дідусів і бабусь і т.д. Складаючи родовід, роблять короткі нотатки про кожного з членів сім'ї, його родинні зв'язки з пробандом. Схема родоводу (рис. 1.119) супроводжується позна- ченнями під рисунком і отримала назву легенди. Застосування генеалогічного методу дозволило встановити характер успадкування гемофілії, брахідак тилії, ахондроплазії та ін. Він широко використовуєть- ся для уточнення генетичної природи патологічного стану і при складанні прогнозу здоров'я нащадків. Методика складання родоводів, аналіз. Скла- дання родоводу розпочинають з пробанда люди- ни, яка звернулася до генетика або до лікаря і міс- тить ознаку, яку необхідно вивчити у родичів по батьківській і материнській лініях. При складанні родовідних таблиць користуються умовними позначеннями, запропонованими Г. Юстом у 1931 р (рис. 1.120). Фігури родоводів розміщують горизонтально (або по колу, в один рядок кожне по- коління. Зліва позначають римською цифрою кожне покоління, а окремих осіб у поколінні арабськими зліва направо і зверху вниз. Причому найстарше по- коління розташовують зверху родоводу і позначають цифрою І, а наймолодше внизу родоводу. Братів і сестер згідно з народженням найстар- шого розташовують зліва. Кожний член родоводу має свій шифр, наприклад, II—4, ПІ 7. Шлюбна пара родоводу позначається за тим же номером, але з малої літери. Якщо один із подружжя необстежений, відомості про нього не наводяться взагалі. Всі інди- відууми розміщуються строго по поколіннях. Якщо 177 Розділ 1. Біологічні основи життєдіяльності людини Рис. 1.119 Родовід сім'ї, де успадковується катаракта хворі на цю недугу члени родини 1 1, І І 4 , III—4, родовід великий, то різні покоління розташовуються не горизонтальними рядами, а концентричними. Після складання родоводу до нього додається письмове пояснення легенда родоводу. У легенді мають знайти віддзеркалення такі відомості: • результати клінічного і позаклінічного обсте- ження пробанда; • відомості про особистий огляд родичів про- банда • зіставлення результатів особистого огляду пробанда з відомостями опитування його родичів; • письмові відомості про родичів, які прожива- ють в іншій місцевості; • висновок щодо типу успадкування хвороби або ознаки. Не слід обмежуватися при складанні родоводу тільки опитуванням родичів цього недостатньо. Частині з них призначають повне клінічне, позаклі нічне або спеціальне генетичне обстеження. Мета генеалогічного аналізу полягає у встанов- ленні генетичних закономірностей. На відміну від інших методів, генеалогічне обстеження повинно завершуватися генетичним аналізом його резуль- татів. Аналіз родоводу дає можливість дійти ви- сновку щодо характеру ознаки (спадкова чи ні), титл, успадкування (аутосомно домінантний, аутосомно рецесивний або зчеплений зі статтю), зиготності пробанда (гомо або гетерозиготний), ступеня пе нетрантності й експресивності досліджуваного гена Особливості родоводів при різних типах ус- падкування: аутосомно домінантних, аутосом но рецесивних і зчеплених зі статтю. Аналіз ро- доводів показує, що всі хвороби, детерміновані му- тантним геном, підпорядковуються класичним законам Менделя за різних типів успадкування. За аутосомно домінантного типу успадкуванню домінантні гени фенотипно виявляються в гетерозиготному стані і тому визначення їх і характер 178 1.3. Онтогенетичний рівень організації життя Рис. 1.120 Умовні позначення, які використовуються при складанні родоводів. успадкування не викликає утруднень. ровою жінкою, в середньому половина дітей хворіє, Цьому типу успадкування властиві такі законо а друга половина здорова мірності: 3) у здорових дітей ураженого одного з батьків 1) у кожного ураженого хворий один із батьків; діти й онуки здорові; 2) в ураженого, який перебуває у шлюбі зі здо 4) чоловіки та жінки уражуються однаково часто 179 |