вопросы к экзамену Медицинская биология. Пpинципы структуpнофункциональной организации клетки. Сравнительная характеристика про и эукариот
 Скачать 168.89 Kb.
|
|
Законы наследования Г. Менделя. Менделирующие признаки человека. Первый закон Менделя называется законом «единообразия гибридов первого поколения». Он гласит: при скрещивании гомозиготных особей с альтернативными признаками, все потомство единообразно по генотипу и фенотипу. Первый закон Мендель вывел из простого наблюдения У одних растений гороха семена имели гладкую форму, вторые растения имели семена гороха морщинистыми. В результате мейоза родительские растения давали по одному сорту гамет, При скрещивании таких родительских форм все гибриды первого поколения имели только гладкие семена и по генотипу были гетерозиготными. Скрещивание по одной паре альтернативных признаков называется моногибридным, по нескольким признакам - полигибридным. Признак , появившийся в первом поколении называют доминантным . В нашем примере это гладкая форма семян гороха. Признак родителей не появившийся в первом поколении называют рецессивным. Второй закон Менделя называется закон расщепления. Он гласит: При скрещивании двух гомозиготных особей в потомстве наблюдается расщепление по генотипу в соотношение 1:2:1, а по фенотипу 3:1. Второй закон вытекает из результатов скрещивания между собой гибридов первого поколения. По генотипу в поколении F2 – 1 часть растений является гомозиготной по доминантному аллелю, 2 части – гетерозиготными и 1 часть – гомозиготной по рецессивному аллелю (расщепление 1:2:1). Фенотипически гомозиготные по доминантному аллелю растения и гетерозиготные растения имеют гладкие семена. Растения гомозиготные по рецессивному аллелю имеют морщинистые семена(расщепление 3:1). Третий закон Менделя – закон независимого расщепления. Он гласит – гены определяющие формирование различных признаков, наследуются независимо друг от друга. Следовательно, этот закон справедлив для полигибридного скрещивания. При скрещивании гибридов первого поколения между собой во втором поколении появляется 4 категории потомков - расщепление по фенотипу 9:3:3:1. Такое возможно лишь при независимом наследовании генов. Большинство нормальных и патологических признаков человека наследуются в соответствии с законами Менделя. Такие признаки называются «менделирующими». К ним относятся: Нормальные доминантные признаки: 1.карие глаза 2..темные волосы 3. полные губы 4. положительный резус –фактор 5.наличие веснушек. Нормальные рецессивные признаки
Патологические доминантные факторы
Патологические рецессивные признаки:
Многие гены имеют несколько аллей, определяющих развитие одного признака. При этом каждая конкретная особь в популяции может быть носителем только двух из всех существующих аллелей. Подобный тип наследования носит название множественного аллелизма. Система групп крови АВ0 наследуется по типу множественных аллелей. В пределах этой системы имеется 4 фенотипа: 1(0), 2(А), 3(В), 4(АВ). Каждый из этих фенотипов отличается специфическими белками – антигенами, содержащимися в эритроцитах, и антителами – в сыворотке крови. установлено, что четыре группы крови обусловлены наследованием 3-х аллелей одного гена (А, В,0). При этом 1 группа обусловлена рецессивными аллелем (0), над которым доминирует аллель А(2), так и аллель В (3). Аллели АВ (4), т.е. кодоминирование. Т.о. 1-00, 2 –АА,А0, 3 – ВВ,В0, 4 – АВ.Система группы MN определяется 2-мя аллелями:M, N. оба аллеля кодоминантные, поэтому существую люди с генотипом MM, NN, MN. При переливании крови эта система не учитывается.
Выделяют следующие его виды : 1. Полное доминирование: А>а - когда один ген полностью подавляет действие другого гена (выполняются законы Менделя). При этом гомозиготы по доминантному признаку и гетерозиготы фенотипически не отличимы (жёлтый горох). 2. Неполное доминирование АА=Аа=аа - домининтный ген не полностью подавляет рецессивный ген (рис.6.6). В случае неполного доминирования расщепление по генотипу 1:2:1 совпадаете расщеплением по фенотипу 1:2: 1 ( краен., розов., белый ). 3, Сверхдоминирование. АА <Аа Домшшггаый ген в гетерозиготном состоянии проявляет себя сильнее, чем в гомозиготном. Например : АА - мухи менее плодовиты и живучи, чем Аа. (рецессивная летальная мутация у мух, явление гетерозиса у растений). Множественные аллели Многие гены у разных организмов существуют более чем в 2-х аллельных состояниях. Они возникают вследствие мутаций разных участков в пределах одного гена. Но в генотипе одного диплоидного организма могут находиться только 2 гена из серии аллельных генов ( т.к. 2 гомологичные хромосомы, например: 1 и 4; 2 и 4 и т.д. Основные закономерности множественного аллелизма 1. Множественные аллели возникают в результате мутаций одного гена. 2. В одном генотипе из всех серий множественных аллелей могут быть представлены только два гена. 3. Множественные аллели могут взаимодействовать. 4. Множественные аллели могут мутировать в прямом и обратном направлениях. Примером множественных аллелей у человека могут быть гены, ответственные за развитие групп крови системы АВО (рис.6.7). Группы крови у человека определяются по наличию на поверхности эритроцитов определённых антигенов. Гены ipyrm крови принято обозначать буквой I. (см. таблицу «Наследование групп крови системы АВО). 1° - на поверхности эритроцитов нет антигенов 1А- антиген А 1В -антиген В. При сочетаниях Г°1° - Irpyna крови 1 А1° или 1А1А - 2 группа крови 1В1° или 1В1В-3 группа 1А1В- 4 группа крови На этом примере мы видим явление кодоминирования. 4.Кодоминирование А1+А2=С Оба аллеля (доминантные) равнозначны и в сочетании создают новый признак. Классический пример - 4 группа крови у человека . 5. Межаплелъная комплементация (рис.6.8 А) - относится к достаточно редко встречающимся способом взаимодействия аллелъньгх генов. В этом случае у организма формируется нормальный признак при наличии в генотипе двух мутантых аллелей. Рассмотрим пример: dldl- мутация полипептида А - неполноценный белок. d2d2 - мутация полипептида В - неполноценный белок. Но! при генотипе dld2 будут синтезироваться оба полипептида и нормальный белок. 6. Аллельное исключение (рис.6.8 Б). Когда в разных клетках у одной особи проявляются разные гены. Например, при инактивизации одной из аллелей Х-хромосомы у женщин на некоторых участках кожи отсутствуют потовые железы. Это участки с активной мутантной Х-хромосомой: Х*х - отсутствие потовых желез, х*Х - норма. Формирование сложных признаков предполагает несб взаимодействия неаллельных генов, занимающих разные локусы (могут бьпъ в разных хромосомах).
Неаллельные гены - расположенные или в неаллельных локусах гомологичных хромосом, или в разных парах гомологичных хромосом. Типы взаимодействия: -Комплементарность-это взаимодействие ,при котором для нормального формирования признака необходимо наличие доминантных аллелей обоих генов (9:3:3:1; 9:7; 9:4:3) -Эпистаз - взаимодействие неаллельных генов, при котором один из них подавляется другим. Выделяют:- Доминантный эпистаз - это взаимодействие, при котором доминантная аллель одного гена подавляет проявление аллелей др. гена.(1:3:3; 9:4:3); -Рецессивный эпистаз - это взаимодействие, при котором рецессивная гомозигота по одному гену подавляет проявление аллелей др. гена(9:7; 9:3:4) Полимерия - это взаимодействие, при котором выраженность признака зависит от общего кол-ва доминантных аллелей в генотипе(15:1)
и развитие молочных желез, строение скелета, тип развития подкожной жировой клетчатки Пол - совокупность признаков, по которым производится специфическое разделение особей или клеток, основанное на морфологических и физиологических особенностях, позволяющее осуществлять в процессе полового размножения комбинирование в потомках наследственных задатков родителей. пол человека представляет собой менделирующий признак, наследуемый по принципу обратного (анализирующего) скрещивания. У человека и млекопитающих 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. У некоторых насекомых (клопы рода protenor) гетерогаметный мужской пол имеет лишь одну Х –хромосому (Х0). У птиц и некотрых насекомых женский пол является гетерогаментным (XY), а мужской – гомогаметным (ХХ).У некотрых бабочек гетерогаментный женский пол имеет одну Х-хромосому (Х0). В большинстве выше описанных случаев пол вновь образующегося организма определяется сочетанием половых хромосом,возникающих в зиготе при оплодотворении. Признаки, связанные с формированием и функционированием половых клеток, называется первичными половыми признаками. Это гонады (яичники или семенники), их выводные протоки, добавочные железы полового аппарата, копулятивные органы. Все другие признаки, по которым один пол отличается од другого, получили название вторичных половых признаков. К ним относят: характер волосяного покрова, наличие, строение трубчатых костей и др. У человека Y-хромосома играет важную роль в детерминации пола. Она содержит определенное количество генов, часть из которых гомологична генам Х –хромосомы, а часть – не имеет в ней гомологов и наследуется только по мужской линии. Некоторые из этих генов непосредственно связаны с детерминацией мужского пола. Поэтому у человека присутствие y-хромосомы в кариотипе независимо от количества Х-хромосом(2AXXY, 2AXXXY) обеспечивает развитие мужского пола. Особи с кариотипом 2АХ0 являются женщинами, несмотря на уменьшение дозы Х –хромосомы. Однако значение баланса генов в определенной половой принадлежности организма подтверждается тем, что особи с каритотипами 2АХ.,2АХХХ, 2АХХY, 2АХХХY ит.д. отличаются наличием пороков развития и часто стерильны. У человека развитие организма по мужскому типу обеспечивается не только геном, расположенном в Y – хромосоме и определяющим способность к синтезу мужского полового гормона- тестостерона, но и Х-сцепленным геном, контролирующим синтез
Гены, локализованные в одной хромосоме, называются группой сцепления. У каждого вида организмов число групп сцепления равняется числу пар хромосом. Следовательно, установленный Менделем принцип независимого наследования и комбинирования признаков проявляется только тогда, когда гены, определяющие эти признаки, находятся в разных парах хромосом (относятся к различным группам сцепления). Гены, находящиеся в одной хромосоме сцеплены не абсолютно.Во время мейоза, при конъюгации хромосом гомологичные хромосомы обмениваются идентичными участками. Этот процесс получил название кроссинговер или перекрест. Кроссинговер может произойти в любом участке хромосомы, даже в нескольких местах одной хромосомы. Чем дальше друг от друга расположены локусы в одной хромосоме, тем чаще между ними следует ожидать перекрест и обмен участками. Обмен участками между гомологичными хромосомами имеет большое значение для эволюции, так как непомерно увеличивает возможности комбинативной изменчивости. Вследствие перекреста отбор в процессе эволюции идет не по целым группам сцепления, а по группе генов и даже отдельным генам. Ведь в одной группе сцепления могут находиться гены, кодирующие наряду с адаптивными (приспособительными) и неадаптивные состояния признаков. В результате перекреста «полезные» для организма аллели могут быть отделены от «вредных» и, возникнут более выгодные для существования вида генные комбинации – адаптивные. Примером тесного сцепления генов может служит наследование резус – фактора.
Результаты анализирующего скрещивания при сцепленном наследовании дают возможность составить карту относительного расположения генов. При это за еждиницу расстояния принимают 1% образования кроссоверных гамет. При расстоянии 50 морганид и более признаки наследуются независимо, несимотря на локализацию генов в одной хромосоме. При построении линейной карты хромосом учитывают, что гены лежат друг за другом в линейном порядке и не перекрываются. Если между генами А и В процент рекомбинаций составляет 5%, а между генами В и С - 7% , то возможно два варианта их взаиморасположения. А 5 В 7 С (1) С А 5 В (2) 7 Для установления точного месторасположения гена С необходимо знать процент перекреста между С и А. Если он равен 12% , то верна (1)карта, а если он составляет 2% , верной является (2 карта. Картирование хромосом человека , на основании гибридологического анализа невозможно(или является очень грубым), вследствии малого числа потомков в семьяхи невозможности экспериментального (в частности анализирующего) скрещивания. Поэтому был разработан метод гибридизации соматических клеток. Сутоь метода зпаключается в образовании гибридных соматических клеток мыши и человека. Особенностью этих гибридов является сохранение хромосомного набора мыши и потеря почти всех хромосом человека.Через несколько клеиочных циклов в гибридах сохраняются лишь отдельные хромосомы человека(идеальным является вариант, когда сохраняется одна гомологичная пара). Если последующий анализ гибридных клеток выявляет наличие, какого – либо белка или фермента характерного для человека, то вывод очевиден – ген. Ответственный за синтез этого белка локализуется в хромосоме, присутствующей в гибридных клетках. Номер этой хромосомы определяют методом дифференциального окрашивания. Хромосомные делеции позволяют установить точное место локализации гена в хромосоме. Например, было показано, что ген кислой фосфатазы эритроцитов располагается во второй хромосоме. При делеции короткого плеча этой хромосомы в терминальном районе полосы 2р23 активность фермента в эритроцитах сохранялась. При делеции . затрагивающей проксимальный район полосы 2р23 – активность отсутствовала. Следовательно, ген кислой фосфатазы эритроцитов расположен в полосе 2р23.
Наследственными называются болезни , возникающие вследствие повреждения наследственного материала на геном, хромосомном или геномном уровнях организации. Различают пять групп наследственных болезней: 1.Хромосомные .2. болезни несовместимости матери и плода.3.С наследственной предрасположенностью.4.Генетические болезни соматических клеток .5. Генные. В основе хромосомных болезней лежат геномные, и хромосомные мутации различают две группы хромосомной патологии:1.Патология , вызываемая аномалиями аутосом (синдромы Дауна,Патаум ,Эдвартса ,Кошачьего Крика и др. 2.Патология , вызываемая аномалиями гетеросом (Синдромы Шерешевского-Тернера, Клайнфелтера ,полесомии –х. В основе генных болезней лежат генные мутации. Используют две классификации генных болезней : 1.Генетическая :Аутосомные болезни (доминантные ,рецессивные ),сцепленные с полом (Доминантные ,Х-рецесивные ,Y-сцепленные). 2.Патогенетическая : а) болезни обмена веществ. б)вражденые пороки развития .в)комбинировные состояния. Условием возникновения болезней с наследственной предрасположенностью является комплекс патологических генов и специфических условий среды. Различают две классификации : Генетическая -1.Моногоненые болезни патология определяется одним геном ,2.Полигеннные болезни (патология определяется группой генов). Медико-практическая : 1.Вражденые пороки развития (расщелина губы, косолапость др.) 2.Психические и нервные болезни (шизофрения, эпилепсия). 3.Саматические болезни среднего возраста (ишемическая болезнь сердца, язвенная болезнь желудка, сахарный диабет и др. ). Генетические болезни соматических клеток развиваются вследствие хромосомных мутаций в соматических клетках, что вызывает активацию онкогенов и развития злокачественных новообразований (Ретинобластома ,опухоль Вильмса ).Если соматические мутации возникают в критическом периоде эмбригионеза они вызывают вражденые пороки развития .Болезни несовместимости матери и плода развиваются в результате иммунологической реакции матерей на антиген плода, который детерминирован аллелями отца (гемолитическая болезнь новорожденных при резус- несовместимости)
Патология, вызываемая аномалиями аутосом (геномные и хромосомные мутации) – болезнь Дауна, Патау, Эдвардса и т.д. Болезнь Дауна – наиболее распространенная их всех хромосомных аномалий. Лишняя хромосома все же имеется, но она была транслоцирована на хромосому другой группы. , т.е. га одну из больших акроцентрических хромосом,. Такая форма синдрома называется транслокационой ;она встречается реже ,чем обычная трисомия (фенотипечиски эти формы неотличимы ).В этом случае возраст матери не имеет значения ,дети с транслокационой формой могут рождаться и у очень молодых матерей. При транслокационой форме риск рождения больного ребенка более высокий .Это объясняется тем ,что один из родителей является фенотипическим здоровым носителем лишняя 21 хромосома транслоцируется на 15-ую и составляет с ней одно целое в кариотипе.
Проявления синдрома: Низкий рост, умственная отсталость, плоское лицо, уплощенный череп, открытый рот, раскосые (монголоидные) глаза, плоский затылок, раскосые монголоидные глаза, широкая плоская переносица, диспластичные уши, врожденные пороки развития, пороки желудочно-кишечного тракта, мышечная гипотония, гиперподвижность суставов, поперечная складка на ладони. |