Все, что нужно к экзамену и не только. Все, что есть. Образования Сущность жизни. Основные свойства и уровни организации живой
 Скачать 2.07 Mb.
|
|
7.Количественная и качественная специфика проявления генов: пенетрантность, экспрессивность, плейотропия, генокопии. Особенности проявления доминантных патологических генов. Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk Качественные признаки имеют 2-3 контрастных проявления, например голубой и карий цвет глаз, тогда как количественные (удойность коров, урожайность пшеницы)не имеют чётко выраженных границ. Пенетрантность (от лат. penetro — проникаю, достигаю), количественный показатель фенотипической изменчивости проявления гена. Измеряется (обычно в %) отношением числа особей, у которых данный ген проявился в фенотипе, к общему числу особей, в генотипе которых этот ген присутствует в необходимом для его проявления состоянии (гомозиготном — в случае рецессивных генов или гетерозиготном — в случае доминантных генов). Проявление гена у 100% особей с соответствующим генотипом называется полной П., в остальных случаях — неполной П. Неполная П. свойственна проявлению многих генов человека, животных, растений и микроорганизмов. Например, некоторые наследственные болезни человека развиваются только у части лиц, в генотипе которых присутствует аномальный ген; у остальных же наследственное предрасположение к болезни остаётся нереализованным. Экспрессивность (от лат. expressio — выражение), степень фенотипич. проявления одного и того же аллеля определённого гена у разных особей. Термин «Э.» введён Н. В. Тимофеевым-Ресовским в 1927. При отсутствии изменчивости признака, контролируемого данным аллелем, говорят о постоянной Э., в противном случае — об изменчивой (вариабельной) Э. Аллели разл. генов могут характеризоваться разл. степенью Э., напр. аллели системы групп крови АВО у человека практически имеют постоянную Э., а аллели, определяющие окраску глаз,— изменчивую Э. Плейотропия— явление множественного действия гена. Выражается в способности одного гена влиять на несколько фенотипических признаков. Генокопии- сходные фенотипы, сформировавшиеся под влиянием разных неаллельных генов. Доминантный тип наследования внешне наиболее прост и нагляден как раз потому, что именно доминантные заболевания передаются от родителей к детям в нескольких последующих поколениях. Теоретически доминантные заболевания могут проявляться у гетерозиготных и у гомозиготных (в отношении патологического гена) людей, а в жизни, как правило, больные все-таки гетерозиготны. Их больше, и большинство таких заболеваний обычно встречается только у одного из супругов. А это, в свою очередь, способствует наследованию патологического гена также в гетерозиготном состоянии. 8. Генетический полиморфизм – основа индивидуальных реакций на воздействия факторов среды. Понятие о множественных аллелях. Генетический полиморфизм- сосуществование в пределах популяции двух или нескольких различных наследственных форм, находящихся в динамическом равновесии в течение нескольких и даже многих поколений. Чаще всего Г. п. обусловливается либо варьирующими давлениями и векторами (направленностью) отбора в различных условиях (например, в разные сезоны), либо повышенной относительной жизнеспособностью гетерозигот . Один из видов Г. п. — сбалансированный Г. п. — характеризуется постоянным оптимальным соотношением полиморфных форм, отклонение от которого оказывается неблагоприятным для вида, и автоматически регулируется (устанавливается оптимальное соотношение форм). В состоянии сбалансированного Г. п. у человека и животных находится большинство генов. Различают несколько форм Г. п., анализ которых позволяет определять действие отбора в природных популяциях. Биологическое значение: Генетическая изменчивость в популяции предоставляет исходный материал для действия естественного отбора и генетического дрейфа. То есть - является необходимым элементом для микроэволюционных процессов. Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk Генетическое разнообразие или генетический полиморфизм можно описать как разнообразие, популяций, по признакам или маркерам имеющим генетическую природу. Один из видов биоразнообразия. Генетическое разнообразие представляет собой важный компонент генетической характеристики популяции, группы популяций, или вида. Генетическое разнообразие, в зависимости от выбора рассматриваемых генетических маркеров, характеризуется несколькими измеряемыми параметрами. 1. Средняя гетерозиготность. 2. Число аллелей на локус. 3. Генетическое расстояние (для оценки межпопуляционного генетического разнообразия) Установление локализации гена наследственной болезни, как, впрочем, и любого другого гена, возможно в том случае, когда мы можем установить или предположить фазу сцепления для исследуемого гена и полиморфного маркерного локуса. Это можно сделать только тогда, когда носитель гена наследственной болезни будет гетерозиготен по аллелям маркерного локуса. Из этого следует, что для анализа сцепления пригодны только те маркерные локусы, которые имеют выраженный полиморфизм. Множественный аллелизм — это существование в популяции более двух аллелей данного гена. В популяции оказываются не два аллельных гена, а несколько. Множественный аллелизм для генов, контролирующих системы несовместимости, выступает как фактор отбора, препятствующий образованию зигот и организмов определенных зигот. Примером множественного аллелизма является серия множественных аллелей s1, s2, s3, обеспечивающих самостерильность многих растений. Двенадцать различных состояний одного локуса у дрозофилы, обусловливающих разнообразие окраски глаз (w — белые, we — эозиновые, wa — абрикосовые, wch — вишневые, wm — пятнистые и т. д.); серия множественных аллелей окраски шерсти у кроликов («сплошная», гималайская, альбинос и т. д.); аллели IA, Iв, I°, определяющие группы крови у человека, и т. д. Серия множественных аллелей — результат мутирования одного гена. Обусловленность признака серий множественных аллелей не меняет соотношения фенотипов в гибридном потомстве. Во всех случаях в генотипе присутствует только одна пара аллелей, их взаимодействие и определяет развитие признака. 9. Генетика пола. Генетические механизмы регуляции формирования пола. Понятие об истинном и ложном гермафродитизме. Нарушение формирования пола у человека. Генетика -раздел генетики человека, изучающий роль механизмов наследственности и наследственной изменчивости в процессе определения и дифференциации пола. При этом имеет значение как определённый набор хромосом, так и действие ряда генов, одни из которых расположены на половых хромосомах, другие — на аутосомах. Обычно выделяют несколько уровней половой дифференциации. Первый связан с наличием Y-хромосомы, присутствие которой необходимо для дифференциации гонад по мужскому типу. У мужчин формируется 2 типа спермиев (сперматозоидов): с Х-хромосомой (23, X) и с Y-хромосомой (23, Y). В яйцеклетках набор хромосом в норме всегда 23, X. Оплодотворение яйцеклетки спермием 23, Х приводит к развитию зародыша женского пола (с набором хромосом 46, XX), оплодотворение же спермием 23, Y ведёт к возникновению зародыша мужского пола (46, XY). Формирование пола. Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk Человек в отношении определения пола относится к типу XX-XY. При гаметогенезе наблюдается типичное менделевское расщепление по половым хромосомам. каждая яйцеклетка содержит одну Х-хромосому, а другая половина - одну Y-хромосому. Пол потомка зависит от того, какой спермий оплодотворит яйцеклетку. Пол с генотипом ХХ называют гомогаметным, так как у него образуются одинаковые гаметы, содержащие только Х-хромосомы, а пол с генотипом XY- гетерогаметным, так как половина гамет содержит Х-, а половина - Y-хромосому. У человека генотипический пол данного индивидума определяют, изучая неделящиеся клетки. Одна Х-хромосома всегда оказывается в активном состоянии и имеет обычный вид. Другая, если она имеется, бывает в покоящемся состоянии в виде плотного темно-окрашенного тельца, называемого тельцем Барра (факультативный гетерохроматин). Число телец Барра всегда на единицу меньше числа наличных х-хромосом, т.е. в мужском организме их нет вовсе, у женщин (ХХ) - одно. У человека Y-хромосома является генетически инертной, так как в ней очень мало генов. Однако влияние Y-хромосомы на детерминацию пола у человека очень сильное. Хромосомная структура мужчины 44A+XY и женщины 44A+XX такая же, как и у дрозофины, однако у человека особь кариотипом 44A+XD оказалась женщиной, а особь 44A+XXY мужчиной. В обоих случаях они проявляли дефекты развития, но все же пол определялся наличием или отсутствием y-хромосомы. Люди генотипа XXX2A представляют собой бесплодную женщину, с генотипом XXXY2A - бесплодных умственно отстающих мужчин. Такие генотипы возникают в результате нерасхождения половых хромосом, что приводит к нарушению развития (например, синдром Клайнфельтера (XXY). Нерасхождение хромосом изучаются как в мейозе, так и в нитозе. Нерасхождение может быть следствием физического сцепления Х- хромосом, в таком случае нерасхождение имеет место в 100% случаев. Всем млекопитающим мужского пола, включая человека, свойственен так называемый H-Y антиген, находящийся на поверхности клеток, несущих Y- хромосому. Единственной функцией его считается дифференцировка гонад. Вторичные половые признаки развиваются под влиянием стероидных гормонов, вырабатываемых гонадами. Развитие мужских вторичных половых признаков контролирует тестостерон, воздействующий на все клетки организма, включая клетки гонад. Мутация всего одного Х-хромосомы, кодирующего белок-рецептор тестостерона, приводит к синдрому тестикумерной фелинизации особей XY. Клетки-мутанты не чувствительны в действию тестостерона, в результате чего взрослый организм приобретает черты, характерные для женского пола. При этом внутренние половые органы оказываются недоразвитыми и такие особи полностью стерильные. Таким образом, в определении и дифференцировке пола млекопитающих и человека взаимодействуют хромосомный и генный механизмы. Несмотря на то, что женщины имеют две Х-хромосомы, а мужчины - только одну, экспрессия генов Х-хромосомы происходит на одном и том же уровне у обоих полов. Это объясняется тем, что у женщин в каждой клетке полностью инактивирована одна Х-хромосома (тельце Барра), о чем уже было сказано выше. Х-хромосома инактивируется на ранней стадии эмбрионального развития, соответствующей времени имплантации. при этом в разных клетках отцовская и материнская Х- хромосомы выключаются случайно. Состояние инактивации данной Х-хромосомы наследуется в ряду клеточных делений. Таким образом, женские особи, гетерозиготные по генам половых хромосом, представляют собой мозаики (пример, черепаховые кошки). Таким образом, пол человека представляет собой менделирующий признак, наследуемый по принципу обратного (анализирующего) скрещивания. Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk Гетерозиготой оказывается гетерогаметный пол (XY), который скрещивается с рецессивной гомозиготой, представленной гомогаметным полом (XX). В результате в природе обнаруживается наследственная дифференцировка организмов на мужской и женский пол и устойчивое сокращение во всех поколениях количественного равенства полов. Различают истинный и ложный гермафродитизм.. При истинном гермафродитизме, или синдроме двуполых гонад, наряду с характерным для гермафродитов строением наружных половых органов имеются одновременно мужские и женские половые железы; при ложном — половые железы сформированы правильно по мужскому или женскому типу, но наружные половые органы имеют признаки двуполости. Классификация нарушений полового развития у человека: 1. Нарушения хромосомного пола: Синдром Клайнфелтера;Мужчины с кариотипом ХХ; Дисгенезия гонад; Смешанная дисгенезия гонад; Истинный гермафродитизм. 2. Нарушения гонадного пола: Чистая дисгенезия гонад; Синдром отсутствия тестикул. 3. Нарушения фенотипического пола. 4. Женский псевдогермафродитизм: Врожденная гиперплазия надпочечников; Женский псевдогермафродитизм вненадпочечникового генеза; Нарушения развития мюллеровых протоков. 5. Мужской псевдогермафродитизм: Нарушения синтеза андрогенов; Нарушения действия андрогенов; Синдром персистенции мюллеровых протоков; Нарушение развития мужских гениталий. 10. Аутосомно-доминантное и аутосомно-рецессивное наследование признаков. Болезни с аутосомно-доминантным типом наследования характеризуются тем, что для их развития достаточно унаследовать мутантный аллель от одного родителя. Для большинства болезней этого типа характерны такие патологические состояния, которые не наносят серьезного ущерба здоровью человека и в большинстве случаев не влияют на его способность иметь потомство. Наиболее типичные черты аутосомно-доминантных форм наследственной патологии: •болезнь встречается в каждом поколении родословной, что называют передачей болезни по вертикали; •соотношение больных и здоровых приближается к 1:1; •у здоровых детей, родившихся от больных родителей, все дети здоровы; •соотношение больных мальчиков и девочек равное; •больные мужчины и женщины одинаково передают болезнь мальчикам и девочкам; •чем тяжелее болезнь отражается на репродукции, тем больше пропорция спорадических случаев (“новые мутации”); •гомозиготы, у которых болезнь протекает обычно тяжелее, чем у гетерозигот, могут рождаться у двух больных родителей; Болезни с аутосомно-доминантном типом наследования: нейрофиброматоз (болезнь Реклингхаузена), синдром Марфана (пенетрантность около 30 %), миотическая дистрофия, хорея Гентингтона, синдром Элерса-Данло. Болезни с аутосомно-рецессивным типом наследования проявляются у лиц только в гомозиготном состоянии. Гетерозиготы фенотипически (клинически) не отличаются от здоровых лиц с двумя нормальными аллелями. Наиболее типичные черты аутосомно-рецессивных форм наследственной патологии: Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk •родители обычно здоровы; •чем больше детей в семье, тем чаще встречается более одного больного ребенка; •чем реже встречается мутантный ген в популяции, тем чаще родители больного ребенка являются кровными родственниками; •если больны оба супруга, то все дети будут больными; •в браке больного со здоровым рождаются здоровые дети (если здоровый не гетерозиготен); •в браке больного с носителем мутантного аллеля рождается половина больных детей, что имитирует доминантное наследование (псевдодоминирование); •оба пола поражаются одинаково часто. Болезни с аутосомно-рецессивным типом наследования являются муковисцидоз, фенилкетонурия, галактоземия, адреногенитальный синдром, мукополисахаридозы. 11. X-сцепленное доминантное, X-сцепленное рецессивное, голандрическое наследование признаков. Ограниченное полом наследование. Болезни с Х-сцепленным доминантным типом наследования. Особенности наследования этих болезней обусловлены тем, что у женщин имеются 2 Х- хромосомы, а у мужчин – 1 Х-хромосома. Следовательно, женщина, унаследовав от одного из родителей патологический аллель, является гетерозиготной, а мужчина – гемизиготным. При Х-сцепленном доминантном типе наследования имеются следующие основные характеристики родословных: •поражаются и мужчины и женщины, но больных женщин в 2 раза больше, чем мужчин; •больные женщины в среднем передают патологический аллель половине сыновей и половине дочерей; •больной мужчина передает патологический аллель всем дочерям и не передает сыновьям, поскольку они получают от отца Y-хромосому; •в среднем женщины болеют легче (они гетерозиготны), чем мужчины (они гемизиготны). Примеры: гипофосфатемический рахит (витамин-D-резистентный рахит) и недостаточность орнитинкарбамоилтрансферазы Болезни с Х-сцепленным рецессивным типом наследования встречаются редко. При этом женщины практически всегда гетерозиготны, т.е. фенотипически нормальны (здоровы) и являются носителями. Больными бывают только мужчины. Характерные особенности болезней этого типа различны в зависимости от нарушения репродукции. При нарушении репродукции в родословных выявляются следующие признаки: •больными бывают только мальчики; •около 2/3 больных происходят от матерей-носителей, 1/3 больных происходят за счет новых мутаций в Х-хромосоме матери; •в унаследованных случаях у больных мальчиков могут быть больные братья и дяди по матери; •новые мутации являются спорадическими или изолированными случаями; •сестры больных братьев в унаследованных случаях имеют 50% шансы быть тоже носителями патологического аллеля; •такие сестры-носители передают ген половине сыновей (они больные) и половине дочерей (они носители); •здоровые мужчины не передают болезни. Примеры :болезни Фабри, гемофилия А, гемофилия В, Х-сцепленная рецессивная болезнь Шарко—Мари—Тута, дальтонизм, мышечная дистрофия Дюшенна—Бек-кера, Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk синдром Калльмана, болезнь Хантера (мукополисахаридоз типа II), гипо- гаммаглобулинемия брутоновского типа, слепота к красному цвету Голандрическое наследование - наследование признака, контролируемого геном, локализованным в негомологичной части Y-хромосомы. Примеры: избыточного оволосения ушных раковин. Наследование, ограниченное полом - наследование признака, контролируемого аутосомным геном, но проявляющегося только у особей одного пола. 12. Наследование групп крови AB0 и резус-фактора у человека. Причины возникновения, клинические проявления и профилактика резус-конфликта. Наследование групп крови системы АВО у человека имеет некоторые особенности. Формирование I, II и III групп крови происходит по такому типу взаимодействия аллельных генов, как доминирование. Генотипы, содержащие аллель IA в гомозиготном состоянии, либо в сочетании с аллелем IO, определяют формирование у человека второй (А) группы крови. Тот же принцип лежи в основе формирования третьей (В) группы крови, т. е. аллели IA и IB выступают как доминантные по отношению к аллелю IO в гомозиготном состоянии формирующему IOIO первую (О) группу крови. Формирование четвертой (АВ) группы крови идет по пути кодоминирования. Аллели IA и IB, по отдельности формирующие соответственно вторую и третью группу крови, в гетерозиготном состоянии определяют IAIB (четвертую) группу крови. Решетка Пеннета для групп крови системы АВ0 Аллели I A I B I 0 I A I A I A – A(II) I A I B – AB(IY) I A I 0 – A(II) I B I A I B – AB(IY) I B I B – B(III) I B I 0 – B(III) I O I A I 0 – A(II) I B I 0 – B(III) I 0 I 0 – 0(I) Резус-фактор - это липопротеид, расположенный на мембранах эритроцитов у 85% людей ( они считаются резус-положительными ). В случае его отсутствия говорят о резус-отрицательной крови. Эти показатели обозначаются латинскими буквами Rh со знаком «плюс» или «минус» соответственно. Для исследования резуса, как правило, рассматривают одну пару генов. Положительный резус-фактор обозначается DD или Dd и является доминантным признаком, а отрицательный – dd, рецессивным. При союзе людей с гетерозиготным наличием резуса ( Dd ) у их детей будет положительный резус в 75% случаев и отрицательный в оставшихся 25%. Знание групповой принадлежности по Rh-системе имеет огромное значение для предотвращения |