вопросы к экзамену Медицинская биология. Пpинципы структуpнофункциональной организации клетки. Сравнительная характеристика про и эукариот
 Скачать 168.89 Kb.
|
|
Синдром Патау. Характеристика кариотипа и фенотипа. 1. Простой трипаносомный вариант: 47, ХХ (ХУ), 13+ 2. Трансклокационная форма 46, ХХ(ХУ), t(13+15). Основные проявления: Микроцефалия Низкопосаженные дефорированные ушные раковины Расщелина губы и неба. Нависающие веки. Микрофтальмия Короткая шея и полидактилия Врожденные пороки сердца. Аномалии почек Диагностика: клинический и цитогенетический метод.
1. простой трипаносомный вариант 47, ХХ(Ху), 18+ 90% 2. Мозаичная форма 46, ХХ(ХУ)/47 ХХ(ХУ), 18+ 10% Основные проявления: Удлиненный череп, «птичий» профиль лица, короткие, горизонтально расположенные глазные щели, низкопосаженные аномальной формы ушные раковины, задержка роста, задержка психического развития, крипторхизм, наложение 2 пальца на 3, а 4 на 5. Дефект межжелудочковой перегородки или открытый боталлов проток, пороки развития почек, гиплазия ногтей. Диагностика: клинический и цитогенетический метод.
Причиной заболевания является делеция короткого плеча 5-ой хромосомы 46, ХХ(ХУ), 5р- (85-90%)В 10-15% случаев синдром связан с транслокацией теряемого 5-ой хромосомой фрагмента на одну их других хромосом.Основные проявления синдрома: специфический плач, низкая масса тела при рождении, отставание в росте, микроцефалия, умственная отсталость, мышечная гипотония, лунообразное лицо, широкая переносица, низкорасположенные и деформированные ушные раковины, аномалии гортани, антимонголоидный разрез глаз, плоскостопие, врожденные пороки сердца.Диагностика: клинический, цитогенетический методы
Причиной синдрома Шерешевского – Тернера является полная или частичная моносомия по Х-хромосоме. Различают 3 основных цитогенетических варианта синдрома, чтоопределяет его большую клиническую вариабельность:
Основные проявления: фенотипичеки женщины, низкий рост, короткая шея, крыловидные кожные складки, широкая грудная клетка, половой инфантилизм, аменорея, бесплодие, периферический лимфатический отек у новорожденных, снижение слуха, пороки сердца, аномалии выделительной системы, гиперпигментация кожи, снижение умственного развития. Диагностика – клиничекий метод, цитогенетический метод. Тельца Барра в клетках слизистой и ротовой полости, и «барабанные палочки» в ядрах лимфоцитах не выявляются.
1. «классическая форма» - 47,ХХУ (80%)2. «редкая форма» - 48,ХХХУ3. Мозаичная форма – 46, ХУ/47, XXY4. Разновидностью синдрома является вариант полисомии-У – 47, ХУУY-хромосома – определяет формирование общего развития по мужскому типу, в том числе наруж-ные половые органы. При избыточном числе Х-хромосом могут наблюдаться более глубокие нару-шения физического и психического развития.Основные проявления синдрома:1.фенотипически мужчины,2. признаки проявляется при достижении половозрелости3. высокий рост – более 170 см.4. В детстве хрупкое телосложение.5. У взрослых ожирение и оволосенение по женскому типу.6.Гинекомастия (50%) – женская грудь.7. Гипоплазия яичек и полового члена.8. Снижение полового влечения, импотенция, бесплодие.9. Слабоумие10. склонность алкоголизму, гомосексуализму и асоциальному поведению.11. При варианте 47 ХХу интеллект соответствует низкой или средней норме, у части больных повы-шенна агрессивность.Диагностика:1. Клинический метод2. Цитогенетический метод: Тельца Барра в клетках слизистой ротовой полости и «барабанные палочки» в ядрах лимфоцитов и при двух формах синдрома Клайнфельтера.
Цитогенетический метод: С помощью цитогенетического метода устанавливают кариотип пациента или плода, на основании чего делают заключение о наличии хромосомной патологии. Метод включает несколько этапов:1 этап: Взятие материала.На практике для анализа обычно используют фибробласты, клетки костного мозга, амниотической жидкости, хориона. Наиболее удобны лейкоциты периферической крови.2 этап: Культивирование клеточного материала.Клетки переносят в искусственную среду и добавляют стимуляторы митоза, например фитоге-магглютинин.3 этап: Накопление метафазных клеток.Остановка митозов всех клеток на стадии метафазы достигается добавлением в среду колхицина - вещества разрушающего нити веретена деления и препятствующего расхождению хромосом к про-тивоположным полюсам.4 этап: Гипотонизция клеток.Обработка клеток гипотоническим раствором сопровождается их набуханием, разрывом ядерной оболочки, потерей межхромосомных связей, что облегчает последующий анализ метафазной пла-стинки.5 этап: окрашивание препаратов.В зависимости от задач применяют простое (рутинное – по Романовскому – Гимза), дифференциальное или флуоресцентное окрашивание метафазных пластинок.Эксперсс-цитогенетический метод:Применяется при диагностики хромосомных болезней, вызываемых числовыми нарушениями гетеросом. Кроме того, он находит широкое применение в судебной медицине и криминалистике когда по пятнам крови необходимо определить половую принадлежность. Метод включает несколько этапов:1 этап :взятие материала.На практике для анализа обычно используют клетки буккального эпителия или нейтрофилы периферической крови.2 этап: окрашивание препаратов.Используют простое (рутинное) окрашивание гематоксилином и другими основными красителями.3 этап: микроскопирование и анализ препаратовДиагностика основана на обнаружении полового хроматина – конденсированной и инактивирован-ной Х-хромосомы. В клетках буккального эпителия половой хроматин представлен в виде «телец Барра», а в нейтрофилах – в виде «барабанных палочек»0- Нормальный мужчина ХУ или больная женщина Х0(синдром Шерешевского – Тернера)1- Нормальная женщина ХХ или больной мужчина ХХУ(синдром Клайнфельтера)2– Больная женщина ХХХ (синдром трипло – Х) или больной мужчина ХХХУ (синдром Клайнфельте-ра)3– Больная женщина ХХХХ (полисомия Х) или больной мужчина ХХХХУ (синдром Клайнфельтера)
Генные болезни (генные мутации):Генетическая:Аутосомные болезни (доминантные, рецессивные)Сцепленные с полом (Х-доминантные, Х – рецессивные, У – сцепленные)Патогенетическая:1. Болезни обмена веществ2. Врожденные пороки развития3. Комбинированные состоянияУ человека обнаружены различные виды генных мутаций: замена одной пары нуклеотидов другой, изменение последовательности нуклеотидов, выпадение или вставка одного или нескольких нук-леотидов.В зависимости от того, какая произошла мутация, ферментная активность может быть изменена различным образом: повышена или понижена – вплоть до полного отсутствия фермента. фенотипи-чеки такие болезни проявляются как наследственные болезни обмена веществ – ферментопатии.Причиной заболевания является мутация гена фенилаланингидроксилазы (ФАГ) фермента, обеспечивающего превращение фенилаланина в тирозин, ведет к накоплению в организме токсических промежуточных продуктов.При дефекте фермента фенилаланингидроксилазы фенилаланин не превращается в тирозин и накапливается в крови больных в больших концентрациях. Это приводит к частичному превращению фенилаланина в фенилуксусную и фенилмолочные кислоты, накопление которых наряду с повышенной концентрацией самого фенил аланина оказывает токсическое действие на мозг ребенка. В результате у детей наблюдается различная степень дефекта умственного развития.Основные проявления финилкетонурии:Высокие концентрации фенил аланина повреждение ЦНС повышенная нервно-мышечная возбудимость, судороги, слабоумие.Низкие концентрации меланина гипопигментация радужной оболочки, волос, кожных покрововДиагностика:В основе диагностики лежит биохимический метод1. В моче больных детей обнаруживаются продукты метаболизма фенилаланина (фенилпи-руват, фениллактат, фенилацетат)2. В крови больных детей обнаруживаются повышенная концентрация фенилаланинаЛечениеГлавный способ лечения фенилкетонурии – диетотерапия, ограничивающая поступление в организм фенилаланина до минимальной возвратной потребности (овощи, фрукты).
Причиной заболевания является мутация гена, ответственного за синтез фибриллина (ФБН) – белка соединительной ткани, придающего ей упругость и жесткость. Наследование аутосомно-рецессивное.Основные проявления:1. Арахнодактилия (паучьи пальцы)2. Высокий рост3.Непропорционально удлиненные конечности4. Гиперподвижность сустав5. Деформация передней стенки грудной клетки6. Плоскостопие7. Вывих хрусталика8. Пороки сердца9. Спонтанный пневмоторакс10. Аномалия развития нервной системы.Диагностика: Применяют клинический метод. Минимальными диагностическими признаками являются: высокий рост, арахнодактилия, гиперподвижность суставов, вывих хрусталика, аневризма аорты.Плейотропность - проявление множественных эффектов одного гена. Ген, определяющий син-дром Морфана, вызывает нарушения развития соединительной ткани и оказывает влияние одно-временно на развитие нескольких признаков: нарушении в строении хрусталика глаза, аномалии сердечно - сосудистой системе.Плейотропное действие гена может быть первичным и вторичным. При первичной плейотропии ген одновременно проявляет свое множественное действие. При вторичной плеотропии имеется одно первичное фенотипическое проявление гена, вслед за которым развивается ступенчатый про-цесс вторичных проявлений, приводящий к множественным явлениям (при серповидно – клеточной анемии у гомозигот наблюдается несколько патологических признаков:анемия, увеличенная селезенка, поражения кожи, сердца, легких.При плейотропии ген, влияя на какой-то основной признак, может также изменять, модифицировать проявление других генов.
Болезни с наследственной предрасположенностью (комплекс патологических генов и специфиче-ских условий среды)Генетическая:Моногенные (патология определяется одним геном)Полигенные (патология определяется группой генов)Медико – генетическая:1. Врожденные пороки развития (расщелина губы и неба, косолапость, гидроцефалия)2. Психические или нервные болезни (Шизофрения, маниакально- депрессивный психоз, рассеяный склероз, эпилепсия)3. Соматические болезни среднего возраста (ишемическая болезнь сердца, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, гипертоническая болезнь, сахарный диабет, бронхи-альная астма)Важную роль в их проявлении играет внешняя среда. В связи с этим они рассматриваются как наследственно обусловленные патологические реакции на действие различных внешних факторов (лекарственных препаратов, пищевых добавок, физических и биологических агентов), в основе которых лежит наследственная недостаточность некоторых ферментов.
Правила составления родословной: Пробанд обозначается стрелкой Потомство одного поколения располагают в одном горизонтальном ряду в порядке рождения (слева направо) и обозначают арабскими цифрами Младшее поколение располагают под старшим и нумеруют римскими цифрами сверху вниз (по левому краю родословной) Все линии вычерчивают строго параллельными и перпендикулярами Заканчивают родословную датой составления и личной подписью врача. При необходимости к схеме прикладывают легенду (рукописное приложение), в которой отмечают любую информацию, облегчающую последующий анализ родословной. Анализ родословных. Признаки родословных при различных типах наследования. После того как родословная составлена, необходимо приступить к ее анализу. При этом можно получить ответы на следующие вопросы: 1. является ли данный признак или заболевание наследственным. 2. каков тип наследования и выяснить, по какой линии – материнской или отцовской – идет передача заболевания. 3. каков генотип пробанда и его родственников 4. чему равна вероятность рождения больного ребенка в семье, ради которой проводится анализ 5. в ряде случаев метод родословных позволяет определить пенетрантность и экспрессивность патологического аллеля Основные типы наследования моногенных болезней: 1) аутосомно-доминантный тип наследования: - заболевание передается из поколения в поколение, больные есть в каждом поколении - болеют и мужчины и женщины в равной степени - каждый больной член семьи обычно имеет больного родителя - у здоровых родителей все дети здоровы - если болен один из родителей, вероятность рождения больного ребенка – 50% 2) аутосомно-рецессивный тип наследования: - болеют в основном сибсы - частота заболевания мужчин и женщин одинакова - от больного родителя могут рождаться здоровые дети - здоровые родители могут иметь больных детей - в родословной обычно отмечается высокий процент кровно-родственных браков - соотношение больных детей у гетерозиготных родителей приближается к 1:3 3) Х-доминантный тип наследования: - если болен отец, то все его сыновья здоровы, а все дочери больны - заболевание прослеживается в каждом поколении - болеют как мужчины, так и женщины, но больных женщин в семье, как правило, в 2 раза больше чем больных мужчин - каждый больной ребенок имеет хотя бы одного больного родителя - у здоровых родителей все дети здоровы - если больна мать, вероятность рождения больного ребенка составляет 50%, независимо от пола 4) Х-рецессивный тип наследования: - болеют преимущественно лица мужского пола, часто в родословной отсутствуют больные женщины - заболевание наблюдается у мужчин – родственников пробандв по материнской линии - сын никогда не наследует заболевания отца - если пробанд женщина, ее отец обязательно болен и больны все ее сыновья - от брака больных мужчин и здоровых женщин все дети будут здоровы, но у дочерей могут быть больные сыновья - в браке здорового мужчины и гетерозиготной женщины вероятность рождения больного мальчика – 50%, а больной девочки 0%. 5) Y-сцепленное наследование: - болеют только мужчины, а все женщины здоровы - признак передается от отца к сыну - если в браке здоровой женщины и больного мужчины рождаются только девочки, то передача патологического признака следующим поколениям прерывается
Популяционно-статистический метод позволяет выявить закономерности распределения генов и генотипов в популяциях. Эта закономерность была установлена в 1908 году английским математиком Дж.Харди и немецким врачом В. Вайнбергом независимо друг от друга. Поэтому закон стали называть их именами. Закон справедлив для «идеальных популяций», отвечающих следующим требованиям: 1. размеры популяций велики 2. спаривание происходит случайным образом 3. отсутствует мутационный процесс 4. плодовитость особей с любыми генотипами одинакова 5. отсутствует миграция особей Закон Харди-Вайнберга включает два положения: 1) сумма частот аллелей одного гена в идеальных популяциях – величина постоянная p + q = 1, где р – частота доминантного аллеля, q – частота рецессивного аллеля 2) сумма частот доминантных гомозигот, гетерозигот и рецессивных гомозигот в идеальной популяции величина постоянная. p^2 + 2pq + q^2 = 1, где p^2 – частота доминантных гомозигот, 2pq - частота гетерозигот, q^2 – частота рецессивных гомозигот
Современные представления о видообразовании. Элементарные эволюционные факторы и пути видообразования. Развитие эволюционного учения к настоящему времени завершилось созданием синтетической теории эволюции (СТЭ). Согласно СТЭ каждый вид образуется путем изменения вида предшественника и в свою очередь может явиться предшественником другого вида. В эволюционном процессе можно выделить два взаимозависимых процесса – микроэволюцию и макроэволюцию. При этом под микроэволюцией понимают видообразование, а под макроэволюцией – формирование группировок надвидового уровня: типов, классов, отрядов и т.д. Основные положения СТЭ: 1. Вид состоит из множества морфологически, биохимически, экологически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц-популяций и подвидов. 2. Обмен аллелями возможен лишь внутри вида, который представляет собой генетически целостную и замкнутую систему. 3. Материалом для эволюции служат изменения наследственности – мутации. 4. Мутационный процесс, волны численности, дрейф генов, изоляция – факторы-поставщики материала для отбора – носят случайный и ненаправленный характер. 5. Единственный направляющий фактор эволюции – естественный отбор. 6. Наименьшая эволюционная единица – популяция, а не особь. 7. Эволюция носит дивергентный характер, т.е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов. 8. Эволюция носит постепенный и длительный характер. 9. Макроэволюция, эволюция на уровне выше вида, идет лишь путем микроэволюции. 10. Эволюция не носит направленного к какой-то цели характера, она ненаправлена, но прогнозируема. Оценивая возможное влияние среды можно предсказать общее направление эволюции. Микроэволюцией называются явления и процессы, происходящие в пределах вида, в его элементарных эволюционных единицах-популяциях, и приводящие к видообразованию. Сущность микроэволюции можно представить последовательностью следующих событий: 1. изменение генофондов популяций под влиянием элементарных эволюционных факторов (ЭЭФ). 2. изменение состава популяций вследствие движущего или дизруптивного естественного отбора. 3. «закрепление» новых признаков под влиянием изоляции и действием стабилизирующего отбора. Элементарными эволюционными факторами (ЭЭФ) называют факторы, нарушающие генетическое равновесие популяций и приводящие к изменению их генофондов. К ним относят: 1. мутации (генные, хромосомные, геномные) – внезапные ненапрвленные изменения генетического материала, которые усиливают генетическую неоднородность популяций, создавая возможность для их эволюционирования в разных направлениях (дивергенции) 2. рекомбинативная наследственная изменчивость также обеспечивает возникновение генетической неоднородности популяций. Она возникает в результате новых комбинаций генов в генотипах потомков по сравнению с родительскими генотипами вследствие кроссинговера, а также независимого расхождения хромосом в анафазе I мейоза и случайной встречи гамет при оплодотворении. 3. популяционные волны – периодические и апереодические колебания численности организмов в популяциях. Резкие перепады погоды, наводнения, засухи, морозы и другие события вызывают массовую гибель или резкий подъем численности тех или иных популяций. Это приводит к резкому изменению концентрации различных генов внутри популяций. 4. изоляция – т.е. возникновение различных барьеров (географического, физиологического), ограничивающих либо исключающих свободное скрещивание исходных форм, усиливая их расчленение и закрепляя возникшие генетические и морфофизиологические разлиячия популяций. 5. дрейф генов – случайные изменения частот аллелей в генофонде небольших по численности популяций, не обусловленных их приспособительной ценностью. Дрейф генов обычно наблюдается в 3 ситуациях: при резких падениях, а затем подъемах численности (волнах жизни), при заселении новых районов небольшой группой особей (эффект основателя) и при изоляции. Все перечисленные факторы ни в отдельности, ни в совокупности не направляют эволюционный процесс. Единственным направляющим фактором выступает естественный отбор, который может быть назван «творческим». Различают следующие формы отбора: 1. по направленности: a) против гомозигот б) против гетерозигот 2. по результатам: a) стабилизирующий – сохранение в популяции среднего фенотипа (значение признака) б) движущий – изменение фенотипов в определенном направлении – усиление или ослабление средних значений. в) дизруптивный (разрывающий) – действует против особей со средними и промежуточными формами фенотипа (признака) и поддерживает несколько других фенотипов 3. по точке приложения: а) индивидуальный б) групповой Пути видообразования: 1. филитическое – это процесс, при котором новый вид образуется в результате постепенного превращения во времени одного вида в другой в результате изменений условий среды обитания во всем ареале. 2. дивергентное (истинное) – процесс, ведущий к увеличению количества видов за счет разделения первоначального единого вида на 2 или более в результате возникновения изоляционных барьеров, способствующих углублению различий между видами под воздействием естественного отбора вплоть до генетической изоляции. 3. гибридизация – процесс, в результате которого новый вид образуется путем слияния двух первоначально существующих видов. При возникновении изоляций (географических, генетических) различают 2 пути образования видов: 1. аллопатрическое (географическое) видообразование. Новый вид возникает из одной или группы смежных популяций, расположенных на периферии ареала исходного вида. При этом препятствие к скрещиванию первично обусловлено пространственной (географической) изоляцией популяций. 2. симпатрическое видообразование. Новый вид возникает внутри ареала исходного вида. Изоляция с самого начала является генетической Закон зародышевого сходства К.Бэра: 1. Эмбрионы одного типа на разных стадиях развития сходны. 2. Развитие происходит последовательно от общих признаков типа к более частным. Последними развиваются признаки, указывающие на принадлежность эмбриона к определенному роду, виду, и, наконец, индивидуальные черты. 3. Эмбрионы разных представителей одного типа постепенно обособляются друг от друга. Основной биогенетический закон Э.Геккеля: онтогенез представляет собой краткое и быстрое повторение филогенеза. Повторение в эмбриогенезе потомков структур характерных для предков называется рекапитуляцией. Невозможно объяснить процесс эволюции только биогенетическим законом, так как эволюция протекает благодаря изменениям отклоняющихся от пути проложенного предками, и приобретающих новые черты. К таким отклонениям относятся: 1. ценогенезы – приспособления, возникающие у зародышей или личинок и адаптирующие их к особенностям среды обитания. Они не изменяют типа организации взрослого организма, но обеспечивают более высокую вероятность выживания потомства. 2. филэмбриогенезы – это проявляющиеся в эмбриогенезе отклонения от онтогенеза, характерного для предков, имеющие адаптивное значение у взрослых форм (закладка волосяного покрова у млекопитающих). Филэмбриогенезы подразделяются на 3 типа: а) анаболии выражаются в добавлении дополнительных стадий, изменяющих конечный результат (приобретение специфической формы тела камбалой после вылупления мальков неотличимых от других рыб). б) девиации – уклонения, возникающие в процессе морфогенеза органа (развитие сердца у млекопитающих повторяет стадии трубки, двухкамерное и трехкамерное строение, но втесняет развитие перегородки характерной для пресмыкающих, перегородкой характерной для млекопитающего). в) архаллаксисы – изменения, выражающиеся нарушением расчленения зачатков, их ранних дифференцировок или появления принципиально новых закладок (закладка развития волос млекопитающих на ранних стадиях и отличие их от закладок других придатков кожи). В зависимости от места и времени закладки органа выделяют: - гетерохронии – отклонения времени закладки органов - гетеротопии – отклонения места развития органов Эти отклонения приводят к изменению взаимосоответствия развивающихся структур, и, проходя жесткий контроль естественного отбора, остаются лишь полезные. Принципы эволюции органических структур: 1. Принцип дифференциации. Представляет собой разделение однородной структуры на обособленные части, приобретающие специфическое строение. (Пример: эволюция кровеносной системы в типе хордовых). Функциональное соподчинение обособленных частей системы другим частям данной структуры в целостном организме называется интеграцией. 2. Принцип расширения и смены функций – расширение функций сопровождает прогрессивное развитие органа, который по мере дифференциации выполняет все новые и новые функции. 3. Принцип активации функций проявляется тогда, когда малоактивный орган начинает активно выполнять определенные функции, при этом существенно преобразуясь. 4. Принцип интенсификации функций заключается: а) в полимеризации одноименных структур (орган, увеличиваясь в размере, претерпевает внутреннюю дифференцировку путем усложнения строения легки у наземных позвоночных за счет ветвления бронхов) б) в олигомеризации структур (уменьшение количества одинаковых органов, выполняющих одну и ту же функцию, пример: эволюция артериальных жаберных дуг) в) в тканевой субституции органа (замещение тканей и органов, пример: замена хрящевого скелета на костный у рыб). Различают 2 субституции: - гомотопная – когда новый орган возникает на месте старого - гетеротопная – замещающий орган находится на новом месте 5. Принцип ослабления функций в филогенезе ведет к упрощению строения органа, иногда вплоть до его исчезновения. Соотносительные преобразования органов. Устойчивые взаимозависимости органов и систем, проявляющиеся в филогенезе, называют координациями (филогенетические корреляции) Механизмы соотносительных преобразований биологических структур: 1. биологические координации наблюдаются между структурами, не связанными между собой ни функциями, ни местом положения. Основным связующим звеном являются адаптации к определенным условиям обитания. (Млекопитающие, обитающие на деревьях, обычно имеют стереоскопическое зрение и сильно развитый мозжечок). 2. динамические координации выражаются во взаимном соответствии структур, связвнных функционально. (Животные, дышащие легкими, имеют трех- или четырехкамерное сердце и 2 круга кровообращения) 3. топографические координации проявляются между структурами, связанными друг с другом пространственно. (У всех представителей типа хордовых на спинной стороне тела расположена нервная трубка, под ней хорда, пищеварительная трубка и брюшной кровеносный сосуд, а по бокам – производные мезодермы). Виды онтогенетических корреляций: 1. геномные корреляции обеспечиваются целостностью генетической конструкции развивающегося организма. Развитие различных признаков определяется действием генов, а основным механизмом является плейотропия. (Пример: короткошерстность и безрогость у коз) 2. морфогенетические корреляции являются важным фактором формообразования органов в эмбриогенезе на дофункциональных стадиях его развития. При этом нарушение положения одного элемента корреляционной системы меняет положение или ход развития другого элемента. 3. эргонтические корреляции сменяют морфогенетические на тех стадиях развития, когда органы уже осуществляют свои специфические функции, проявляются на более поздних стадиях онтогенеза в растущем или взрослом организме. |