Биология. Методы изучения эукариотической клетки
 Скачать 2.57 Mb.
|
|
Тема: Взаимодействие средовых и генетических факторов в развитии признаков человека. Наследование групп крови человека. Цель занятия: - разобрать влияние средовых факторов на формирование признаков человека; - определить действие генетических и средовых факторов на количест- венную и качественную специфику проявления генов; - рассмотреть механизмы формирования пола у человека; - изучить особенности наследования генов, сцепленных с половыми хромосома ми. Вопросы для устного собеседования: 1. Влияние факторов среды на формирование и степень выраженности признаков. 2. Количественная и качественная специфика проявления генов: пенетрант- ность, экспрессивность, плейотропия, генокопии. Особенности проявле- ния доминантных патологических генов. 3. Генетический полиморфизм – основа индивидуальных реакций на воздей- ствия факторы среды. Множественный аллелизм как фактор способствую- щий генетическому полиморфизму. 4. Генетика пола. Генетические механизмы детерминации пола. 5. Понятие об истинном и ложном гермафродитизме. Нарушения формиро- вания пола человека. 6. Особенности Х-сцепленного и голандрического наследования. Ограничен- ное полом наследование. 7. Наследование групп крови системы АВО и резус-фактора. Условия возни- кновения, клинические проявления и профилактика резус-конфликта. Актуальность и мотивация к изучению темы. Наследственность и среда – два основных фактора, определяющие появление у организма как нормальных, так и патологических признаков. Влияние факторов среды на фенотипические особенности организма достаточно разнообразно. 78 Особенности пищевого рациона, климатические факторы, химический состав атмосферного воздуха способны изменять выраженность признака в пределах нормы реакции; в этом случае проявляется явление модифика- ционной изменчивости. Но как результат генетической индивидуальности реакция конкретного организма на действие «обычных» факторов среды может быть неадекватной, патологической. Пример, повышенная чувстви- тельность к ультрафиолетовым лучам у больных с пигментной ксеродермией или разрушение эритроцитов в условиях пониженного содержания кислорода в атмосферном воздухе у людей гетерозиготных по гену серповидно- клеточной анемии. Факторы среды играют существенную роль в возникновении заболе- ваний с наследственной предрасположенностью. К этой группе заболеваний относятся атеросклероз, сахарный диабет, язвенная болезнь, гипертоническая болезнь и др. Они возникают под действием факторов среды гораздо чаще у лиц, имеющих определенную совокупность предрасполагающих генов. В некоторых случаях наследственность играет основную роль в развитии признака, при этом влияние факторов среды отсутствует или оно минимально. Подобным образом формируются моногенные менделирующие признаки человека или возникают наследственные болезни, обусловленные различными мутациями (синдром Дауна, гемофилия, фенилкетонурия и др.). Самостоятельная аудиторная работа Работа 1. Наследование групп крови по системы АВ0 и резус-фактора Группы крови относятся к группе иммуногенетических признаков и характеризуют индивидуальные антигенные особенности эритроцитов и белков плазмы крови. Группы крови имеются у всех видов млекопитающих, но при этом каждый вид обладает уникальным набором групповых факторов крови. 79 Групповые факторы крови относятся к категории антигенов, поступление которых в организм, лишенный этих антигенов, вызывает образование специфических антител. Одни групповые антигены по химическому строению являются белками (антигены систем резус-фактор, Келл, Кидд, Даффи), другие – гликопротеинами (антигены систем AB0, Льюис, MNSs, Ii, P). Большинство из них синтезируются эритроцитами; некоторые, например, антигены системы Льюис, адсорбируются из плазмы крови на эритроциты. Антигены эритроцитов играют важную роль в поддержании целостности мембраны клеток: выполняют функцию транспортных каналов для молекул воды, мочевины, анионов НСО 3 - , Сl - ; способствуют появлению на поверхности эритроцита отрицательного заряда, что препятствует агглю- тинации эритроцитов, выступают в качестве рецепторов для внеклеточных биологических активных веществ и ряда паразитов. Известен факт, что Pl. vivax для проникновения в эритроцит распознает антигены системы Даффи, поэтому лица, лишенные этих антигенов, оказываются устойчивыми к возбудителю малярии. Эритроцитарные антигены кодируются определенными локусами, содержащими различное количество аллельных генов. В одних случаях имеется пара аллельных генов; в других – представлены три варианта аллелей, например, система АВ0. Локусы разных антигенов локализованы в негомологичных хромосомах, поэтому имеет место их независимое комби- нирование, что, в свою очередь, приводит к возникновению генетического полиморфизма людей по типам крови – совокупности всех групповых антигенных характеристик крови. Например, тип крови человека может быть I(0), Rh (+), M- и N- отрицательная (система MNS), К-положительная (система Келл) и т.д. В настоящее время описано более 300 антигенных факторов мембраны эритроцитов, которые определяют 29 основных систем групп крови человека. Важнейшими из них являются система АВ0 и система резус-фактор, именно 80 они в первую очередь учитываются при гемотрансфузиях – переливаниях крови. Генотипы людей с различными группами крови Система АВ0 Система резус-фактор I (0) – i i II (А)- J А J A , J A i III (В)- J B J B , J B i IV (АВ)- J A J B RhRh, Rhrh rhrh Фенотипические отличия заключаются в наличии в эритроцитах соответствующих агглютиногенов (антигенов), в плазме – агглютининов (антител) Фенотипические отличия заключаются в наличии или отсутствии в эритроцитах белка резус-фактора Решение генетических задач. 1. В семье четверо детей и все они имеют разные группы крови по системе АВО. Определите генотипы родителей. 2. Во время беременности у женщины был резус-конфликт. У ребенка IV (AB) группа крови. Определите возможные группы крови родителей и их генотипы по резус-фактору. Работа 2. Биологическая детерминация пола Биологическая детерминация пола контролируется различными генами, локализованными как в половых хромосомах, так и в аутосомах. Важнейшую роль в формировании пола у человека играет Y-хромосома, точнее ген SRY (от англ. - sex-determining region Y), определяющий развитие у эмбриона семенников. Мутации этого гена (утрата или перемещение, например, на Х- хромосому) могут привести к несоответствию генетического и фенотипи- ческого пола, а также к возникновению различных форм гермафродитизма у человека. 81 Формирование у эмбриона органов мужской или женской половой системы зависит от наличия гормонов, которые образуются в семенниках, яичниках, надпочечниках. Развитие мужского фенотипа контролируют тес- тостерон и антимюллеров гормон. При этом большое значение имеет наличие функционально активных рецепторов, через которые гормоны реализуют свое действие. Количество генов, влияющих на развитие органов половой системы, чрезвычайно велико. Для семенника оно составляет более 1200, для яичника – более 500, для матки – более 1800 генов. Поэтому процесс формирования пола у человека – это взаимосвязанное действие многих генов. Мутация любого из них может привести к развитию патологии репродуктивной систе- мы. Используя учебные пособия и лекционный материал, заполните таблицу. Таблица 11 Основные этапы биологической детерминации пола Этап Определяющие факторы Возможные нарушения 1. Генетический пол 2. Дифференцировка гонад 3. Дифференцировка внутренних и наружных гениталий 4. Формирование вторичных половых признаков Работа 3. Решение генетических задач 1. У человека гемофилия наследуется как сцепленный с Х-хромосомой рецессивный признак. Альбинизм обусловлен аутосомным рецессивным 82 геном. У супружеской пары, нормальной по этим признакам, родился сын с обеими аномалиями. Какова вероятность того, что у второго сына в этой семье проявятся также обе аномалии одновременно? 2. Гипертрихоз ушной раковины передается через Y-хромосому, а полидактилия наследуется как доминантный аутосомный признак. В семье, где отец имел гипертрихоз, а мать – полидактилию, родилась нормальная в отношении обоих признаков дочь. Какова вероятность того, что следующий ребенок в этой семье также будет без обеих аномалий? 3. У родителей со II (А) группой крови родился сын с I (0) группой крови и больной гемофилией. Оба родителя не страдают этой болезнью. Определите вероятность рождения второго сына здоровым и его возможные группы крови. Гемофилия наследуется как рецессивный, сцепленный с Х- хромосомой признак. 4. Подагра определяется доминантным аутосомным геном. По некоторым данным, пенетрантность гена у мужчин составляет 20%, а у женщин она равна нулю. Какова вероятность заболевания подагрой в семье гетерозиготных родителей? * * * * * Самостоятельная внеаудиторная работа Решение генетических задач. 1. Перед судебно-медицинской экспертизой поставлена задача: выяснить является ли мальчик, имеющийся в семье супругов Р., родным или приемным. Исследование крови мужа, жены и ребенка показало: жена – Rh (-), AB (IY) группа крови, муж – Rh(-), 0 (I) группа крови, ребенок - Rh (+), 0 (I) группа крови. Какое заключение должен дать эксперт, и на чем оно основано? 2. Потемнение зубов может определяться двумя доминантными генами, один из которых расположен в аутосоме, другой – в Х-хромосоме. В семье 83 родителей, имеющих темные зубы, родились дочка и сын с нормальным цветом зубов. Определите вероятность рождения в этой семье следующего ребенка также без аномалий. Установлено, что темные зубы матери обусло- влены лишь геном, сцепленным с Х-хромосомой, а темные зубы отца – аутосомным геном, по которому он гетерозиготен. 3. В семье, где жена имеет I группу крови, а муж - IY, родился сын дальтоник с III группой крови. Оба родителя различают цвета нормально. Определите вероятность рождения здорового сына и его возможные группы крови. Дальтонизм наследуется как рецессивный, сцепленный с Х-хромо- сомой признак. 4. Кареглазая женщина, обладающая нормальным зрением, отец которой имел голубые глаза и страдал цветовой слепотой, выходит замуж за голубоглазого мужчину, имеющего нормальное зрение. Какого потомства можно ожидать от этого брака, если известно, что ген карих глаз наследуется как аутосомный доминантный признак, а ген цветовой слепоты рецессивный и сцеплен с Х-хромосомой? 5. В семье кареглазых родителей имеется четверо детей. Двое голубоглазых имеют I и IV группы крови, двое кареглазых – II и III.Определите вероятность рождения следующего ребенка кареглазым с I группой крови. 6. Арахнодактилия наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 30%. Отсутствие верхних резцов наследуется как сцеп- ленный с Х-хромосомой рецессивный признак с полной пенетрантностью. Определите вероятность проявления у детей обеих аномалий одновременно в семье, где мать гетерозиготна по генам обоих пар, а отец имеет нормаль- ные признаки. 7. В Северной Каролине (штат США) были выявлены больные со специфической формой рахита, не поддающейся лечению витамином D. В потомстве от браков 14 мужчин, больных этой формой рахита, со здоровыми женщинами родились 21 дочь и 16 сыновей. Все дочери страдали 84 заболеванием, а все сыновья были здоровыми. Определите генетическую обусловленность заболевания. Вопросы для самоконтроля знаний: 1. Какие можно выделить основные формы влияния факторов среды на живые организмы? Приведите общебиологические и медицинские при- меры влияния факторов среды на возникновение и степень выраженности признака. 2. Почему один и тот же фактор среды, например, ультрафиолетовые лучи или употребление молочных продуктов, вызывает у разных людей разли- ную реакцию? 3. Чем можно объяснить неполную пенетрантность гена? 4. Какие причины приводят к генетическому полиморфизму людей? Какое значение имеет генетический полиморфизм в медицинской практике? 5. При каком кариотипе у человека невозможно определить генетический пол? 6. Какие причины могут привести к несоответствию генетического и фенотипического пола человека? 7. Врач предполагает у пациентки синдром тестикулярной феминизации. Каким образом можно подтвердить диагноз? 8. В чем заключаются отличия между голандрическим наследованием и наследованием ограниченным полом? 9. Какие формы взаимодействия генов могут возникать при наследовании групп крови по системе АВ0? 10. Почему резус-конфликт может возникнуть при браке Rh (+) мужчины и Rh (-) женщины, а не наоборот? 85 Темы учебно-исследовательской работы студентов: 1. Генетические механизмы контроля формирования пола. 2. Истинный и ложный гермафродитизм человека. 3. Генетических полиморфизм в человеческих популяциях. 4. Взаимодействие наследственных и средовых факторов при формировании патологических процессов. 5. Эволюция полового диморфизма. * * * * * Словарь терминов Агаммаглобулинемия – отсутствие или резкое снижение содержания в плазме крови белков гамма-глобулинов, которые участвуют в иммунных реакциях организма. Арахнодактилия – необычно тонкие и длинные пальцы кистей рук. Генетический пол – определяется наличием в соматических клетках определенных половых хромосом. Генетический полиморфизм – многообразие генотипов особей одного вида. Генокопии – различные генетические нарушения (генные мутации), приводящие к развитию одинакового признака. Гермафродитизм – биологическое явление, когда одна и та же особь обра- зует и мужские, и женские половые клетки. У человека гермафродитизм – результат нарушения развития половой системы. Истинный гермафродитизм (встречается крайне редко) характеризуется наличием в организме одновременно мужских и женских гонад, и обусловлен хромосомными мутациями. При ложном гермафродитизме имеются гонады только одного пола, но наружные половые органы изменены настолько, что их вид напоминает органы другого пола. Гетерогаметный организм – особь мужского (реже женского, например, у птиц) пола, образующая гаметы двух типов отличающиеся половыми хромосомами. Гипертрихоз – избыточный рост волос. Гонады – органы половой системы (яичники или семенники), в которых образуются гаметы. Ограниченные полом признаки – признаки, гены которых локализованы в аутосомах, но проявляют себя различно в зависимости от пола организма. Пенетрантность – способность доминантного аллеля, находящегося в гетерозиготном состоянии, проявить свое действие в фенотипе. Выражается в виде процентного отношения количества организмов, у которых данный 86 аллель фенотипически проявляется к общему числу организмов, имеющих его. Если аллель проявляется в фенотипе у всех его носителей, то пенетрантность равна 100% (полная пенетрантность). Плейотропия – множественное действие гена; влияние одного гена на возникновение нескольких признаков. Подагра – наследственное заболевание, обусловленное нарушением обмена мочевой кислоты, в результате происходит отложение ее солей в различных тканях (почках, суставах и др.). Соотношение полов – количественный показатель численности мужских и женских особей в популяции. Различают первичное (обусловлено гетерогаметностью одного из полов), вторичное (на момент выхода из яйцевых или плодных оболочек) и третичное (к моменту полового созревания) соотношение полов. Фенотипический пол – характеризуется развитием гонад, половых путей, наружных половых органов, вторичных половых признаков, а также уровнем половых гормонов. Экспрессивность – качественный показатель фенотипического проявления гена и характеризует степень выраженности признака. * * * * * Рекомендуемая литература: 1. Лекционный материал. 2. Биология /Под редакцией В.Н.Ярыгина. В 2-х кн. М., Высшая школа, 2006. – кн.1, с. 156- 157, 159-160, 13-197, 212-218. 3. Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. Акад. РАМН В.И.Иванова. – М.:ИКЦ «Академкнига», 2006. - с.126-146 87 Занятие № 10 Тема: Основные закономерности изменчивости организмов Цель: - разобрать закономерности возникновения и фенотипические эффекты различных форм изменчивости. Задачи: - изучить явление изменчивости как свойство живых организмов; - дать характеристику различным формам изменчивости; - рассмотреть общие закономерности мутагенеза и определить влияние мутационной изменчивости на процессы биологической эволюции и на особенности индивидуального развития организма; - выявить основные биологические последствия воздействий мутагенных факторов; - разобрать клеточные механизмы защиты наследственной информации. В результате изучения данной темы студент должен знать: - классификацию форм изменчивости; - понятие модификационной изменчивости и нормы реакции, онтогенетиче- ской и генотипической изменчивости; - классификации мутаций в зависимости от типа клеток, уровня нарушения наследственного материала, биологических последствий и факторов, вызы- вающих мутации; - классификацию мутагенных факторов; - естественные антимутационные механизмы. уметь: - объяснить фенотипические проявления различных форм изменчивости; - решать ситуационные задачи по данному разделу. Вопросы для устного собеседования: 1. Изменчивость как свойство живых организмов. Классификация форм из- менчивости. 2. Фенотипическая изменчивость. Норма реакции генетически обусловлен- ных признаков. Адаптивный характер модификаций. Понятие о случай- ной изменчивости. 3. Комбинативная изменчивость: механизмы возникновения, фенотипические проявления и значение в обеспечении генетического разнообразия популя- ций. 88 4. Общие закономерности мутагенеза. Мутагенные факторы среды. Понятие об антимутагенных факторах. 5. Классификации мутаций в зависимости от типа клеток, уровня организа- ции наследственного материала, причин возникновения и биологических последствий. 6. Фенотипические проявления мутационной изменчивости. 7. Естественные биологические антимутационные механизмы. Актуальность и мотивация к изучению темы. Изменчивость является одним из основных свойств живого и заключается в способности организмов изменять свои свойства и признаки в ходе исторического развития (филогенеза) или индивидуального развития (онтогенеза). Эти изменения исключительно многообразны по своим проявлениям, и выявить их можно на любом уровне организации живого. А это предполагает, в свою очередь, существование различных форм классификаций изменчивости. Так, например, при изучении процессов эволюции организмов изучаются причины и проявления таких видов изменчивости как межвидовая, межпопуляционная, внутрипопуляционная, индивидуальная. Анализируя эти виды изменчивости, обычно рассматривают отдельные морфологические признаки, которые учитываются в систематике живых организмов. В последнее время внимание генетиков все больше привлекают формы проявления индивидуальной изменчивости: биохимической, физиологической, иммунологической, поведенческой, адаптационной, так как совокупность всех этих отличий и определяет уникальную индивидуальность любого организма. Возникновение и развитие генетики способствовало не только раскрытию механизмов наследственности, но и также изменчивости, поскольку эти два свойства живого диалектически взаимосвязаны между собой. Появились новые термины для обозначения форм изменчивости: 89 наследственная и ненаследственная. Однако в настоящее время такое разделение является не совсем корректным, поскольку абсолютное большинство признаков и свойств организмов в той или иной степени наследственно обусловлены. В основу современной классификации форм изменчивости положен причинный подход: какой фактор является определяющим в возникновении изменчивости. Причины и механизмы возникновения изменчивости носят универсальный характер для всех живых организмов. А среди причин можно выделить следующие: - влияние факторов среды, но их воздействие не изменяет генотип организма; - образование новых комбинаций генетического материала в генотипах потом- ков; - различные изменения генетического материала. Классификация форм изменчивости фенотипическая онтогенетическая генотипическая - модификационная - комбинативная - случайная - мутационная Следует отметить, что данная классификация является общей и относительно условной, поскольку при возникновении признаков (нормальных или патологических) имеет место сочетание разных причин. Непереносимость различных пищевых продуктов человеком обусловлена наличием патологических (мутантных) генов, но выявляется только при употреблении определенных продуктов. Среди специалистов разных областей медико-биологических специальностей взгляд на роль генотипической изменчивости может не совпадать. Так, для биолога основополагающим является тезис: «Мутации – материал для естественного отбора». Для онколога мутации представляют интерес как причина превращения нормальной клетки в злокачественную. В 90 такой области как генетическая токсикология, на первом плане – генетическая безопасность разнообразных воздействий, которым подвергается человек. Для специалистов в области медицинской генетики мутации – причина наследственных болезней человека. Мутационные изменения крайне разнообразны и могут затрагивать любые морфологические, физиологические, биохимические признаки организма. Современные исследование генетиков показывают, что возникновение тех или иных признаков определяется не только наличием определенных генов, но и их взаимоотношениями. Так, например, имеет место избирательная активность генов в ходе онтогенеза (гемоглобин плода и взрослого отличается по строению), или в генотипе имеются гены, обладающие противоположным эффектом (возникновение опухоли во многом определяется взаимоотношением онкогены-антионкогены). Самостоятельная аудиторная работа Работа 1. Формы изменчивости организмов Используя учебные пособия, таблицы и лекционный материал, заполните таблицу. Таблица 12 Форма изменчивости Механизмы возникновения Результат изменчивости Примеры* Генотипическая изменчивость Комбинативная Мутационная Фенотипическая изменчивость Модификационная Случайная * - определите форму изменчивости в следующих примерах: 1. Атлетическое телосложение гимнаста. 2. Нарушение нормальной функции щитовидной железы у населения Чува- шии. 91 3. Появление ребенка-альбиноса у родителей, имеющих нормальную пигмен- тацию кожи. 4. Формирование приобретенного порока сердца после перенесенного ревма- тизма. 5. Сниженная масса тела у ребенка (гипотрофия) по сравнению со сверстни- ками. 6. Рождение сына, страдающего гемофилией, у родителей, в родословной ко- торых этот признак не встречался. 7. Явление акселерации у подростков. 8. Искривление позвоночника у некоторых школьников. 9. Деформация ушной раковины у профессиональных борцов. 10. Фенотипические различия представителей разных рас. Работа 2. Фенотипические проявления соматических мутаций Рассмотрите фотографию и дайте ответы на вопросы: Фото 5. Гетерохромия (из lifeglove.net) 1. От чего зависит цвет радужной оболочки глаз? 2. Какова причина разнообразных вариантов цвета глаз? 3. Каким биологическим термином можно характеризовать различную окраску глаз у одного человека? 4. Какая причина могла привести к наблюдаемому факту? 5. Что можно сказать про цвет глаз у потомков данной особи? 92 Работа 3. Мутагенные и антимутагенные факторы Заполните таблицу, используя нижеприведенный список. Таблица 13 Мутагенные факторы Антимутагены № п/п Физические № п/п Химические № п/п Биологические № п/п Фактор среды Фактор среды 1. Кофе 2. Зелёный чай 3. Пиво 4. Горчица 5. Замороженное мясо 6. Бензин 7. Яблоки 8. Вирус краснухи 9. Пищевые добавки 10. Телевизор 11. Мята 12. Пестициды 13. Сигареты 14. Натуральное красное вино 15. Спиртосодержащие коктейли 16. Витамин E 17. Ультрафиолетовое излучение 18. Цитомегаловирус 19. Копчености 20. Закваска, йогурт 21. Сотовый телефон 22. Керосиновая лампа 23. Петрушка 24. Лазерное излучение 25. Низкокалорийная диета 26. Салат из капусты 27. Вирус гриппа 28. Соли тяжёлых металлов 29. Фолиевая кислота (витамин В 9 ) 30. Чипсы 31. Компьютер 32. Икра из баклажан 33. Противоопухолевые лекарственные препараты 34. Производство резины 35. Витамин С 36. Жареные пирожки 37. Зелёный лук 38. Замороженные полуфабрикаты 39. Краска для волос 40. Жевательная резинка 93 Работа 4. Решение ситуационных задач 1. Определите тип хромосомных мутаций, если в норме хромосома содержит последовательность генов АВСДЕFG: - АВЕFG; - СДЕFG; - CBАДЕFG; - АВСДЕFGFG; - АВСДЕFGМН. 2. Все клетки больного мужчины содержат кариотип 47, ХХY. Укажите название этой мутации, возможные механизмы ее возникновения и вероятность передачи ее потомству. 3. Владимир и Валерий – монозиготные близнецы. Елена и Светлана – тоже, Владимир женился на Елене, а Валерий на Светлане. В обеих семьях родились сыновья. Будут ли они сходны друг с другом в такой же степени, как монозиготные близнецы? Ответ обоснуйте. 4. Мужчина, служивший в армии на атомной подводной лодке, стал отцом ребенка больного фенилкетонурией. Среди его родственников и предков жена больных с данным заболеванием не было. Супруги считают, что причиной заболевания является возможное воздействие неблагоприятных факторов во время службы мужа в армии. Правы ли они? 5. Женщина, переболевшая во время беременности краснухой, родила глухого сына. У нее и мужа слух нормальный, в родословной обоих супругов глухота не отмечена. Определите возможный механизм появления глухоты у ребенка и вероятность повторного рождения глухого ребенка в данной семье; а также вероятность рождения глухих внуков, если их глухой сын, став взрослым, женится на глухонемой женщине, у которой родители и обе сестры тоже глухонемые (ген глухоты рецессивный). * * * * * 94 Самостоятельная внеаудиторная работа Работа 1. Решение ситуационных задач 1. Подруги - Инна и Ирина, выросли вместе в нормальных условиях. В возрасте 22 года обе вышли замуж за молодых здоровых мужчин. Одинакова ли вероятность рождения у них здоровых детей, если мать Инны на 18 лет старше, чем мать Ирины? Обоснуйте свой ответ. 2. Ребенок с клиническими проявлениями синдрома Дауна имеет 46 хромосом. Исследование кариотипа показало, что одна из аутосом 15 пары длиннее обычной. У матери больного, а также у тетки и бабушки по материнской линии обнаружено 45 хромосом с удлиненной хромосомой 15 пары. Чем можно объяснить наблюдаемые в этой семье явления? 3. У мужчины, длительно курившего трубку, на нижней губе развилась опухоль. При гистологическом исследовании ткани опухоли обнаружено много клеток в разных стадиях митоза, полиплоидные клетки и клетки с хромосомными аберрациями. К какому типу мутаций относятся обнаруженные нарушения в клетках опухоли? Передаются ли они потомкам? 4. В процессе сперматогенеза у мужчины в анафазе I нарушилось расхождение хромосом 21 пары. Отразится ли данная мутация на фенотипе данного мужчины? Какие дети могут родиться в данной семье, если у жены яйцеклетки нормальные? Как называются такие мутации? Напишите хромосомные наборы сперматозоидов такого мужчины. Как передаётся по наследству цвет глаз? Вопросы для самоконтроля знаний: 1. Изменчивость морфологических признаков может носить качественный (альтернативные признаки) или количественный (признак изменяется в ходе онтогенеза) характер. В чем заключается генетический механизм изменчивости качественных и количественных признаков? 95 2. Приведите примеры признаков человека, у которых отсутствует норма реакции. 3. Монозиготные близнецы имеют сходный генотип, но по фенотипу они могут отличаться. К какой форме изменчивости это можно отнести? 4. Укажите причины комбинативной изменчивости. Имеет ли место эта из- менчивость у истинных гермафродитов? 5. Почему искусственный мутагенез не нашел широкого применения в селе- кции животных? 6. Какие последствия генеративных мутаций могут проявиться у человека? 7. У женщины часть клеток содержат кариотип 46,ХХ, а часть – 45,Х. Как называется это явление и чем его причина? 8. В чем заключается разница между терминами «тератогены» и «мутаге- ны»? 9. Какие можно привести примеры летальных мутаций у человека? Темы учебно-исследовательской работы студентов: 1. Методы экспериментальной проверки мутагенности факторов окружающей среды. 2. Генетические последствия загрязнений окружающей среды. 3. Репарация генетических повреждений. 4. Естественные антимутагены. * * * * * Словарь терминов Аберрация (хромосомная перестройка) – изменение структуры хромосом, чаще вызванное воздействием экзогенных мутагенов. Антимутаген – фактор, предупреждающий или снижающий действие мутагенов. Антиоксиант – вещество, защищающее биологические структуры от окисли- тельной денатурации, способное нейтрализовать свободные радикалы кисло- рода. 96 Анеуплоидия (гетероплоидия) – геномная мутация, при которой количество хромосом изменяется на некратное гаплоидному; варианты – моносомия (2n – 1), трисомия (2n + 1), полисомия (2n + 2, 2n + 3). Аутомутаген (эндогенный мутагенный фактор) – вещество, образующееся в ходе метаболизма в клетке и обладающее мутагенным эффектом. Генеративная мутация – мутация, возникшая в процессе гаметогенеза и приводящая к изменению наследственного материала в половых клетках. Генетический груз – совокупность патологических генов, которые имеются в данной в популяции; часть генов передается от предыдущих поколений, а часть – вновь возникшие мутации. Геномная мутация – изменение числа хромосом в кариотипе организма. Делеция – а)хромосомная мутация, при которой утрачивается участок хромосомы; б) тип генной мутации, при которой выпадает участок молекулы ДНК. Десмутаген – химическое соединение, присутствующее в окружающей среде и способное при взаимодействии с мутагенами уменьшать их активность. Дефишенси – хромосомная мутация, при которой происходит утрата концевого участка хромосомы. Дупликация – а)хромосомная мутация, при которой удваивается какой-либо участок хромосомы; б) тип генной мутации, при которой удвоен какой-либо участок ДНК. Инверсия – хромосомная мутация, при которой происходит разрыв в двух участках хромосомы с последующим восстановлением ее целостности, так что вырезанный участок оказывается перевернутым на 180°. Инцерсия (или вставка) – мутация, при которой имеется вставка отрезка ДНК в структуру гена, или сегмента хромосомы в структуру другой хромосомы. Канцероген – мутагенныйфактор среды, способствующий возникновению опухоли. Комутаген – фактор, усиливающий действие мутагенов. Мозаицизм клеточный – наличие в организме клонов клеток с двумя и более вариантами хромосомных наборов или генных мутаций. Мозаичный фенотип – формируется как результат соматической мутации в ходе индивидуального развития организма. Моносомия – геномная мутация, при которой в кариотипе присутствует только одна из пары гомологичных хромосом. Мутаген – фактор, воздействие которого на организм приводит к появлению мутаций с частотой, превышающий уровень спонтанных мутаций; различают физические (α-, β-, γ-лучи, рентгеновские лучи, протоны, нейтроны, ультрафиолетовые лучи и др.), химические (различные по химической структуре соединения) и биологические (вирусы, токсины бактерий и паразитических простейших или червей) мутагены. Мутация – изменение генетического материала (ДНК), приводящеек появлению новых свойств и признаков организма. 97 Мутация индуцированная – мутация, возникшая под влиянием опреде- ленного экзогенного мутагенного фактора, при этом действие этого фактора очевидно и значительно превосходит влияние иных воздействий. Мутация новая (de nova) – возникновение мутаций в половых клетках кого- то из родителей с ее последующим проявлением у одного из детей; обычно речь идет о вновь возникшей доминантной мутации. Мутация обратная (реверсии) – мутация, проявление которой приводит к полному или частичному восстановлению фенотипа дикого гена. Мутация регуляторная – мутация, произошедшая в промоторной части гена. Приводит к количественным изменениям информационной РНК и первичных белковых продуктов, не затрагивая структуры и активности белка. Эта мутация часто обладает выраженным плейотропным эффектом. Мутация спонтанная – мутация, возникновение которой не связано действием определенного экзогенного фактора; нет возможности установить истинную причину мутации. Мутация соматическая – мутация, возникающая в соматических (диплоидных) клетках, не являющихся предшественниками гамет. Норма реакции – свойство данного генотипа обеспечивать в определенных пределах изменчивость признака в зависимости от меняющихся условий среды; диапазон изменчивости признака как результат взаимодействия генотипа и факторов среды. Полиплоидия – геномная мутация, при которой число хромосом в кариотипе изменяется на кратное гаплоидному. Тератогены – различные факторы или вещества, вызывающие врожденные пороки развития. Транслокация – хромосомная мутация, при которой происходит перемещение участка хромосомы на негомологичную хромосому. Транслокация сбалансированная – тип транслокации, при которой клини- чески не проявляется избыток или недостаток генетического материала по сравнению с нормой. Трисомия – геномная мутация, при которой в кариотипе присутствуют три гомологичных хромосомы. Пример: синдром Дауна – трисомия по 21 паре аутосом, кариотип – 47, ХХ +21. Хромосома дериватная – хромосома, изменившаяся в результате транс- локации (например, der 7). Эффект положения – изменение локуса (места расположения) гена, приводящее к новому фенотипическому проявлению признака. Например, ранее активный ген при перемещении в гетерохроматиновую зону, может быть инактивирован. Явление однородительских дисомий – кариотип организма, в котором имеется нормальное число хромосом, но одна пара представлена хромосомами от одного родителя. 98 Рекомендуемая литература: 1. Лекционный материал. 2. Биология. В 2 кн.: Учебник для медицинских специальностей вузов/ под ред. В.Н.Ярыгина. – М.: Высшая школа, 2007. – Книга 1, с. 84 – 91, 128 – 133, 145 – 147, 178 – 190. 3. Биология: учебник: в 2 т. /под ред. В.Н.Ярыгина. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. – Т.1, с. 251 – 258, 273 – 285, 289 - 295. * * * * * |