Предмет наследственность и изменчивость в популяциях людей. Задача выявление, изучение, профилактика и лечение наследственных болезней, предотвращение вредного воздействия среды
 Скачать 4.41 Mb.
|
|
Вопрос 17 Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки в течение жизни. Виды: модификационная и генетическая (комбинативная и мутационная)   Вопрос 18 Фенотипическая изменчивость – изменение фенотипа под действием факторов внешней среды без изменения структуры генотипа. Свойства: не наследуются, приспособительный характер изменений, определенность, степень изменения признака под действием факторов среды зависит от времени и силы его действия, носит групповой характер, не является материалом для естественного отбора. Норма реакции — это та максимальная доля от фенотипического значения признака, на которую может изменить признак среда.  Фенокопии – ненаследственные изменения признаков организма под влиянием среды, копирующие мутации, отсутствующие в генотипе данного человека. Примеры: интенсивность загара, объем мышечной массы. Вопрос 19 Фенотип – совокупность внешних и внутренних признаков организма, приобретенных в результате индивидуального развития. Ведущая роль в формировании фенотипа принадлежит наследственной информации, заключенной в генотипе организма. Простые признаки развиваются в результате определенного типа взаимодействия соответствующих аллельных генов. Формирование сложных признаков осуществляется в результате разнообразных взаимодействий неаллельных генов непосредственно в генотипе. Стартовая программа индивидуального развития зиготы содержит пространственную информацию, определяющую передне-задние и спинно-брюшные координаты для развития структур. Факторы внешней среды могут способствовать или препятствовать проявлению признака, усиливать или ослаблять его выраженность. Внешняя среда — понятие сложное и делится на два порядка. Среда 1-го порядка — совокупность факторов внутренней среды организма — клеточное содержимое, характер прямых межклеточных взаимодействий, гормоны. Среда 2-го порядка — окружающая среды — совокупность внешних по отношению к организму факторов. Значение средовых и генотипических факторов в формировании патологически измененного фенотипа человека Фенотип - совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся в процессе его индивидуального развития. Фенотип складывается в результате взаимодействия наследственных свойств организма, то есть генотипа, и условий среды обитания. В ядрах клеток содержится полученный от родителей набор хромосом, несущих совокупность генов, которые характерны для данного вида вообще и для данного организма, в частности. Эти гены несут информацию о белках, которые могут синтезироваться в этом организме, а также о механизмах, определяющих их синтез и его регуляцию; в процессе развития осуществляется последовательное включение генов и синтез тех белков, которые они кодируют (экспрессия генов). В результате происходит развитие всех признаков и свойств организма, которые составляют его фенотип. Таким образом, фенотип — это продукт реализации той генетической программы, которая содержится в генотипе, однако генотип не однозначно определяет фенотип - в большей или меньшей степени он зависит и от внешних условий. Говоря о роли вышеупомянутых факторов в формировании патологически измененного фенотипа особи того или иного пола, стоит отметить хромосомные патологии. Хромосомные болезни - наследственные заболевания, обусловленные изменением числа или структуры хромосом. Частота хромосомных болезней среди новорождённых детей около 1%. Многие изменения хромосом несовместимы с жизнью и являются частой причиной спонтанных абортов и мертворождений. При спонтанных абортах обнаружено около 20% эмбрионов с аномальными кариотипами (хромосомными наборами). Фенотипические проявления хромосомных мутаций зависят от следующих главных факторов:1) особенности вовлеченной в аномалию хромосомы (специфический набор генов); 2) тип аномалии (трисомия, моносомия, полная, частичная); 3) размер недостающего генетического материала при частичной моносомии или избыточного генетического материала при частичной трисомии; 4) степень мозаичности организма по аберрантным клеткам; 5) генотип организма; 6) условия среды. Изменение числа хромосом происходит в результате нерасхождения их в мейозе или при делении клеток на ранней стадии развития оплодотворённого яйца. Нерасхождению хромосом при первых делениях оплодотворённого яйца способствует, например, высокий возраст матери. Хромосомные аберрации (мутации, изменяющие структуру хромосом) обусловливаются физическими (ионизирующее излучение) и химическими (например, лекарственные препараты с мутагенным эффектом) факторами; вирусами (краснухи, вирусного гепатита, ветряной оспы и др.), антителами и различными расстройствами метаболизма. Хромосомные болезни могут быть связаны с излишком генетического материала (полисемия — наличие одной или нескольких добавочных хромосом; полиплоидия; дупликация);с утратой части генетического материала (нуллисомия, моносомия, делеция);с хромосомными перестройками (транслокация, различные перестановки участков хромосом). В настоящее время выяснилось, что при хромосомных мутациях наиболее специфичные для того или иного синдрома проявления обусловлены изменениями небольших участков хромосом. Так, специфические симптомы болезни Дауна обнаруживаются при трисомии небольшого сегмента длинного плеча 21-й хромосомы (21q22.1), синдрома кошачьего крика - при делеции средней части короткого плеча 5-й хромосомы (5р15), синдрома Эдвардса - при трисомии сегмента длинного плеча хромосомы. Окончательный диагноз хромосомных болезней устанавливается цитогенетическими методами. Хромосомных патологии, связанные с изменениями половых хромосом: при нарушении течения митоза могут образовываться необычные особи - гинандроморфы. Содержание половых хромосом в разных клетках таких особей может быть разное (мозаицизм). У человека могут быть разные случаи мозаицизма: ХХ/ХХХ, XY/XXY, Х0/ХХХ, X0/XXY и др. Степень клинического проявления зависит от количества мозаичных клеток - чем их больше, тем сильнее проявление. При нормальном течении мейоза у женского организма образуется один тип гамет, содержащих Х-хромосому. Однако при нерасхождении половых хромосом могут образовываться еще два типа гамет - XX и 0 (несодержащая половых хромосом). У мужского организма в норме образуется два типа гамет, содержащих Х - и Y- хромосомы. При нерасхождении половых хромосом возможны варианты гамет XY и 0. Рассмотрим возможные комбинации половых хромосом в зиготе у человека (их 12) и проанализируем каждый вариант. XX- нормальный женский организм. XXX- синдром трисомии X. Частота встречаемости 1:1000. Кариотип 47,ХХХ. В настоящее время имеются описания тетра- и пентосомий X. Трисомия по Х- хромосоме возникает в результате нерасхождения половых хромосом в мейозе или при первом делении зиготы. Синдрому полисемии X присущ значительный полиморфизм. Женский организм с мужеподобным телосложением. Могут быть недоразвиты первичные и вторичные половые признаки. В 75% случаев у больных наблюдается умеренная степень умственной отсталости. У некоторых из них нарушена функция яичников (вторичная аменорея, дисменорея, ранняя менопауза). Иногда такие женщины могут иметь детей. Повышен риск заболевания шизофренией. С увеличением числа дополнительных Х-хромосом нарастает степень отклонения от нормы. Таким образом, значение средовых и генотипических факторов в формировании патологически измененного фенотипа человека очень велико, так как фенотип есть реализация генотипа в ходе индивидуального развития и в определенных условиях среды обитания, факторы которой часто оказывают определяющее значение на проявление и развитие того или иного признака и свойства. Поэтому организмы, имеющие одинаковые генотипы, могут заметно отличаться друг от друга по фенотипу. Следствием генетических нарушений могут возникать врожденные заболевания и аномалии развития. Врожденные болезни могут быть результатом генетических нарушений и следствием вредных воздействий на плод, развивающийся из нормальных половых клеток, без генетических мутаций. В то же время существуют патологии, обусловленные только воздействием факторов среды. Но и при этих болезнях причины, течение и исход их будет определяться генотипом. Следовательно, формирование патологического фенотипа детерминировано наследственной информацией при условии влияния окружающей среды. Вопрос 20 Комбинативная изменчивость — обусловлена перегруппировкой генов в процессе слияния гамет и образования зиготы, то есть при половом процессе. Комбинативная изменчивость – результат независимого расхождения хромосом в процессе мейоза, оплодотворения, кроссинговера с рекомбинацией генов. При комбинативной изменчивости происходит перекомбинация генов, возникает новый индивидуальный набор хромосом, а значит, новый генотип и фенотип. Для комбинативной изменчивости в системе людей большое значение имеет система браков. Самая простая – случайный подбор пар (панмиксия). Строго панмиксных популяций не существует, т.к. существуют ограничения: социальные, религиозные, индивидуальные, экономические и другие. При комбинативной изменчивости в результате слияния родительских гамет возникают новые комбинации генов, однако сами гены и хромосомы остаются неизменными. Комбинативная изменчивость основывается на возникновении новых комбинаций генов родителей. При комбинативной изменчивости в результате слияния родительских гамет возникают новые комбинации генов, однако сами гены и хромосомы остаются неизменными (пример: каждый новый организм является новый комбинацией генов родителей). Механизмы комбинативной изменчивости: 1) независимое расхождение хромосом в анафазу I мейоза. 2) Кроссинговер. 3) Случайное слияние гамет 4) Случайный подбор родительских пар. Система браков: Случайный подбор пар - панмиксия ограничен социальными и религиозными причинами, но могут быть отклонения в направлении имбридинга и аутбридинга. Имбридинг- кровное родство, люди состоящие в родстве могут вступать чаще чем в случайном подборе пар. Аутбридинг- люди состоящие в родстве вступают в брак реже чем при случайном подборе пар. Браки между родственниками имеют большое значение с точки зрения медицины, так как вероятность обладания супругами многими генами будет выше если люди состоят в близком родстве. Близкородственние браки чаще встречались на ранних стадиях человечества. 3 группы инбридинга: Запретные - первая степень родства, сейчас в подобные браки в вступают псих больные люди. Браки в изолированных популяциях имеют близкородственный характер.Кровно родственные браки (троюродные). Поэтому в популяциях людей имеют место отклонения от панмиксии в двух направлениях: Люди, состоящие между собой в родстве, вступают в брак чаще, чем при случайном подборе – инбридинг – инбирентные (кровнородственные браки). Люди вступают в брак чаще при случайном подборе пар, чем при родственном бракосочетании – аутобридинг. Инбридные браки имеют большое значение в медицинском плане. Т.к. вероятность того, что оба супруга обладают одинаковыми рецессивными генами гораздо выше, если супруги состоят между собой в родстве, особенно близком. Родство закономерно. С медицинской точки зрения близкими по генетическому эффекту считаются избирательные браки по фенотипическому признаку. Если выбор брачного партнера оказывает влияние на генотип потомка – ассортивные браки. Люди, схожие фенотипические, чаще вступают в брак, чем при случайной подборке пар – положительные ассортивные браки, если реже – отрицательные. Примерами могут служить браки между глухонемыми, людьми высокого роста, людей с одинаковым цветом кожи. Отрицательные ассортивные браки между рыжеволосыми людьми. Выделяют 3 группы инбридинга: между родственниками первого родства, близкородственные браки изолированных популяций, поощряемые близкородственные браки по социальным, религиозным и другим соображениям. Правовые ограничения: браки между двоюродными родственниками, племянниками и тетями, племянницами и дядями - разрешены. Хотя в некоторых странах есть ограничения. США и Великобритании – дядя-племянница, полудядя-племянница – запрещены. В США двоюродные – запрещены, в Великобритании – разрешены. Близкородственные браки в изолированных территориях (изолятах), в т.ч. и религиозных изолятах, неизбежны, потому что в противном случае популяция вымирает. Генетический эффект близкородственных браков: редкие аутосомно-рецесивные заболевания становятся обычными. Частота встречаемости рецессивных генов по сравнению с браками, заключенными между людьми, не являющимися родственниками, резко возрастает в браках между родственниками. Вопрос 21 Мутационная изменчивость — изменчивость, вызванная действием на организм мутагенов, вследствие чего возникают мутации. 1. Генные (изменения гена) 2. Хромосомные (изменение структуры хромосом) 3. Геномные (изменение количества хромосом) В основе возникновения мутации лежит изменение структуры ДНК или хромосомы, поэтому мутации наследуются в последующих поколениях.   Вопрос 22 Генные мутации – это изменения химической структуры генов, воспроизводимые в последовательных циклах репликации и проявляющиеся в потомстве в виде новых вариантов признаков.   Механизм возникновения: репарация, репликация и рекомбинации. Генные болезни это большая группа заболеваний, возникающих в результате повреждения ДНК на уровне гена. Вопрос 23 Хромосомные мутации – изменения структуры хромосом, связанные с разрывами хромосом при воздействии мутагенов.   Причина: основная предпосылкой для возникновения хромосомных перестроек является появление в клетке двунитевых разрывов ДНК, то есть разрывов обеих нитей спирали ДНК в пределах нескольких пар оснований. Разрывы ДНК возникают в клетке спонтанно или под действием различных мутагенных факторов. Хромосомные болезни — наследственные заболевания, обусловленные изменением числа или структуры хромосом  Вопрос 24 Геном – полная генетическая система клетки (совокупность всей ДНК клетки), определяющая характер онтогенетического развития организма и наследственную передачу в ряду поколений всех его структурных и функциональных признаков.  Кариотип - совокупность признаков полного набора хромосом, присущая клеткам данного организма.  Вопрос 25 Геном – совокупность генов, характерных для гаплоидного набора хромосом данного вида. При оплодотворении геномы родителей объединяются и образуют клеточный генотип зиготы. Ген – участок молекулы ДНК, который несет информацию о структуре полипептидной цепи или макромолекулы. Гены одной хромосомы располагаются линейно, образую группу сцепления.  Регуляция экспрессии генов у прокариот. У прокариот пока молекула РНК синтезируется на участке ДНК, она тут же может транслироваться (начиная с уже синтезированного конца). Поэтому у них регуляция экспрессии (активности) генов осуществляется почти исключительно на уровне ДНК, так как в РНК часто невозможно внести какие-нибудь изменения до ее трансляции. В 1961 г. Жакобом и Моно была предложена модель оперона как системы регуляции генов у бактерий. Оперон состоит из промотора, оператора, структурных генов оперона (их может быть разное количество) и терминатора. В области промотора прикрепляется фермент РНК-полимераза. В области оператора присоединяется белок-репрессор, который кодируется отдельно отстоящим от оперона геном-регулятором (может быть сцеплен со своим опероном, а может находиться на расстоянии). Если белок-репрессор соединяется с оператором, то транскрипция всех структурных генов оперона становится невозможной, так как РНК-полимераза не может перемещаться по цепи ДНК. В свою очередь активность белка-репрессора может блокироваться определенным для него низкомолекулярным соединением — индуктором (тем или иным питательным веществом бактерий). В результате взаимодействия с индуктором белок-репрессор видоизменяется и уже не может присоединиться к оператору своего оперона. В этом случае гены оперона экспрессируются (т. е. на них идет синтез). Бывает обратная ситуация, когда индуктор активирует белок-репрессор. Таким образом, в зависимости от того, какие индукторы находятся в цитоплазме, у прокариот экспрессируются те или иные генные группы. Вышеописанный механизм экспрессии генов относится к негативной регуляции, так как гены транскрибируются, если они не выключены репрессором. И наоборот: не транскрибируются, если выключены. Кроме негативной регуляции у бактерий существует также позитивная. В этом случае вместо белка-репрессора действие оказывает белок-активатор. На эти белки также действуют индукторы, активируя или инактивируя их. Также у прокариот были выявлены опероны, которые актируются двумя регуляторными белками, соединенными друг с другом. |