Биология. ИТОГ БИО. Вопрос 1. Биология. Предмет, цели, задачи. Новые биологические дисциплины
 Скачать 2.54 Mb.
|
|
D 3 13, 14, 15 Средние Акроцентрические, спутничные (вторичная перетяжка в коротком плече) E 3 16, 17, 18 Мелкие Субметацентрические F 2 19, 20 Мелкие Метацентрические G 2 21, 22 Мелкие Акроцентрические, спутничные (вторичная перетяжка в коротком плече) Половые хромосомы не относятся ни к одной из групп и не имеют номера. Х-хромосома — средняя субметацентрическая, У-хромосома — мелкая акроцентрическая. Аминь леч фак (+ к карме) Большинство животных являются раздельнополыми организмами. Пол можно рассматривать как совокупность признаков и структур, обеспечивающих способ воспроизводства потомства и передачу наследственной информации. Пол чаще всего определяется в момент оплодотворения, то есть в определении пола главную роль играет кариотип зиготы. Кариотип каждого организма содержит хромосомы, одинаковые у обоих полов, — аутосомы, и хромосомы, по которым женский и мужской пол отличаются друг от друга, — половые хромосомы. У человека «женскими» половыми хромосомами являются две Х-хромосомы. При образовании гамет каждая яйцеклетка получает одну из Х-хромосом. Пол, у которого образуются гаметы одного типа, несущие Х-хромосому, называется гомогаметным . У человека женский пол является гомогаметным. «Мужские» половые хромосомы у человека — Х-хромосома и Y-хромосома. При образовании гамет половина сперматозоидов получает Х-хромосому, другая половина — Y- хромосому. Пол, у которого образуются гаметы разного типа, называется гетерогаметным . У человека мужской пол — гетерогаметный. Если образуется зигота, несущая две Х-хромосомы, то из нее будет формироваться женский организм, если Х-хромосому и Y-хромосому — мужской. У животных можно выделить следующие четыре типа хромосомного определения пола: 1. Женский пол — гомогаметен (ХХ), мужской — гетерогаметен (ХY) (млекопитающие, в частности, человек, дрозофила). 2. Женский пол — гомогаметен (ХХ), мужской — гетерогаметен (Х0) (прямокрылые). 3. Женский пол — гетерогаметен (ХY), мужской — гомогаметен (ХХ) (птицы, пресмыкающиеся). 4. Женский пол — гетерогаметен (Х0), мужской — гомогаметен (ХХ) (некоторые виды насекомых). Дифференциация пола – это процесс формирования морфофизиологических и поведенческих различий между полами в онтогенезе. Она представляет собой цепь закономерно сменяющих друг друга этапов, причем каждый последующий этап основывается на предыдущем. На 1-м этапе на основе детерминации пола происходит дифференциация гонад. На 2-м этапе дифференцированные гонады выделяют гормоны, которые активируют гены, обусловливающие половую дифференциацию фенотипа и мозга. Нарушения дифференцировки уровней пола: • Генетический уровень. Связаны с нерасхождением хромосом, в результате чего вместо двух одинаковых или двух разных гоносом и аутосом могут быть: числовые аномалии хромосом, включая дополнительные гоносомы и аутосомы; структурные аномалии хромосом, при которых выявляется часть одной гоносомы или аутосомы; • Гаметный уровень . Связаны с образованием гамет. Это либо результат потери генетического контроля за миграцией первичных половых клеток в закладки гонад, что приводит к уменьшению количества или даже полному отсутствию клеток Сертоли, либо это результат возникновения мейотических мутаций, обуславливающих нарушение конъюгации гомологичных хромосом на стадии зиготены Аномалии хромосом в гаметах ведут к последующей гибели зиготы, эмбриона, плода или новорожденного. • Гонадный уровень . Происходят вследствие дефектов биосинтеза и метаболизма андрогенов и эстрогенов, участвующих в регуляции строения и функционирования органов репродуктивной системы. • Соматический уровень. Нарушения связаны с дефектами образования рецепторов половых гормонов в тканях-мишенях, что ведёт к развитию женского фенотипа при мужском кариотипа. Соотношение полов — отношение числа самцов к числу самок в раздельнополой популяции. Соотношение полов наряду с половым диморфизмом является важной характеристикой Аминь леч фак (+ к карме) раздельнополой популяции. Обычно его выражают количеством самцов, приходящихся на 100 самок, долей мужских особей или в процентах. В зависимости от стадии онтогенеза различают первичное, вторичное и третичное соотношение полов. • Первичное — это соотношение полов в зиготах после оплодотворения; • вторичное — соотношение полов при рождении и, наконец, • третичное — соотношение полов зрелых, способных размножаться особей популяции. У человека: первичное - 1:1, вторичное - незначительно преобладают мальчики, третичное зависит от страны. Вопрос №24. Наследование признаков сцепленных с полом, у человека. Признаки, ограниченные полом и зависимые от пола. Установлено, что в половых хромосомах находятся гены, отвечающие не только за развитие половых, но и за формирование неполовых признаков (свертываемость крови, цвет зубной эмали, чувствительность к красному и зеленому цвету и т.д.). Наследование неполовых признаков, гены которых локализованы в Х- или Y-хромосомах, называют наследованием, сцепленным с полом. У людей мужчина получает Х-хромосому от матери, Y-хромосому — от отца. Женщина получает одну Х-хромосому от матери, другую Х-хромосому от отца. Х-хромосома — средняя субметацентрическая, Y-хромосома — мелкая акроцентрическая; Х-хромосома и Y-хромосома имеют не только разные размеры, строение, но и по большей части несут разные наборы генов. В зависимости от генного состава в половых хромосомах человека можно выделить следующие участки: 1) негомологичный участок Х-хромосомы (с генами, имеющимися только в Х-хромосоме); 2) гомологичный участок Х-хромосомы и Y-хромосомы (с генами, имеющимися как в Х-хромосоме, так и в Y-хромосоме); 3) негомологичный участок Y-хромосомы (с генами, имеющимися только в Y-хромосоме). В зависимости от локализации гена в свою очередь выделяют следующие типы наследования: Большинство генов, сцепленных с Х-хромосомой, отсутствуют в Y-хромосоме, поэтому эти гены (даже рецессивные) будут проявляться фенотипически, так как они представлены в генотипе в единственном числе. Такие гены получили название гемизиготных . Х-хромосома человека содержит ряд генов, рецессивные аллели которых определяют развитие тяжелых аномалий (гемофилия, дальтонизм и пр.). Эти аномалии чаще встречаются у мужчин (так как они гемизиготны), хотя Тип наследования Локализация генов Примеры Х-сцепленный рецессивный Негомологичный участок Х-хромосомы Гемофилия, разные формы цветовой слепоты (протанопия, дейтеронопия), отсутствие потовых желез, некоторые формы мышечной дистрофии и пр. Х-сцепленный доминантный Негомологичный участок Х-хромосомы Коричневый цвет зубной эмали, витамин D устойчивый рахит и пр. Х-Y-сцепленный (частично сцепленный с полом) Гомологичный участок Х- и Y-хромосом Синдром Альпорта, общая цветовая слепота Y-сцепленный Негомологичный участок Y-хромосомы Перепончато сть па льцев ног, гипертрихоз края ушной раковины Аминь леч фак (+ к карме) носителем генов, обусловливающих эти аномалии, чаще бывает женщина. Признаки, ограниченные полом . Их развитие обусловлено генами, расположенными в аутосомах обоих полов, но проявляются только у одного пола. Например, гены, определяющие ширину таза женщины, локализованы в аутосомах, унаследуются и от отца и от матери, но проявляются только у женщин. То же самое касается возраста полового дозревания девушек. Среди мужских признаков, ограниченных полом - количество и распределение волосяного покрова на теле Признаки, контролируемые полом или зависимые от пола . Развитие соматических признаков обусловено генами, расположенными в аутосомах, проявляются они у мужчин и женщин, но по- разному: Например, у мужчин раннее облысение— признак доминантен, проявляется как у доминантных гомозигот (АА), так и у гетерозигот (Аа). У женщин этот признак рецессивен, он проявляется только у рецессивных гомозигот (aа). Поэтому лысых мужчин значительно больше, чем женщин. Другим примером может быть подагра, у мужчин ее пенетрантность выше: 80% против 12% у женщин. То есть, чаще подагрой болеют мужчины. Экспрессивность признаков, контролируемых полом,обусловленаполовыми гормонами. Например, тип певческого голоса (бас, баритон, тенор, сопрано, меццо-сопрано и альт) контролируется половой конституцией. Начиная с периода полового созревания, признак находится под влиянием половых гормонов Вопрос №25. Геномный уровень организации наследственного материала. Генотип - система взаимодействующих генов. Геномом называют всю совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом клеток данного вида организмов. Геном видоспецифичен, так как представляет собой тот необходимый набор генов, который обеспечивает формирование видовых характеристик организмов в ходе их нормального онтогенеза. Например, у некоторых видов появляются гаплоидные организмы, которые развиваются на основе одинарного набора генов, заключенного в геноме. Так, у ряда видов членистоногих гап-лоидными являются самцы, развивающиеся из неоплодотворенных яйцеклеток. При половом размножении в процессе оплодотворения объединяются геномы двух родительских половых клеток, образуя генотип нового организма. Все соматические клетки такого организма обладают двойным набором генов, полученных от обоих родителей в виде определенных аллелей. Таким образом, генотип — это генетическая конституция организма, представляющая собой совокупность всех наследственных задатков его клеток, заключенных в их хромосомном наборе — кариотипе. ВИДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ • Полное доминирование — это вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот не отличается от фенотипа гомозигот по доминанте, то есть в фенотипе гетерозигот присутствует продукт доминантного гена. Полное доминирование широко распространено в природе, имеет место при наследовании, например, окраски и формы семян гороха, цвета глаз и цвета волос у человека, резус-антигена и мн. др. • Неполное доминирование - вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот отличается как от фенотипа гомозигот по доминанте, так и от фенотипа гомозигот по рецессиву и имеет среднее (промежуточное) значение между ними. Имеет место при наследовании окраски околоцветника ночной красавицы, львиного зева, окраски шерсти морских свинок и пр. • Кодоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот отличается как от фенотипа гомозигот по доминанте, так и от фенотипа гомозигот по рецессиву, и в фенотипе гетерозигот присутствуют продукты обоих генов. Имеет место при формировании, например, IV группы крови системы (АВ0) у человека. Аминь леч фак (+ к карме) • Аллельным исключением называется отсутствие или инактивация одного из пары генов ; в этом случае в фенотипе присутствует продукт другого гена (гемизиготность, делеция, гетерохроматизация участка хромосомы, в котором находится нужный ген). Вопрос №26. Изменчивость. Фенотипическая изменчивость. Онтогенетическая и модификационная формы изменчивости. Среда, ее уровни. Влияние среды на экспрессию генов. Пенетрантность гена. Проявление модификационной изменчивости в развитии стоматологических патологий. Фенокопии. Изменчивость — способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Благодаря изменчивости, организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания. Различают две основные формы изменчивости: наследственная и ненаследственная. • Наследственная, или генотипическая, изменчивость — изменения признаков организма, обусловленные изменением генотипа. Она, в свою очередь, подразделяется на комбинативную и мутационную. Комбинативная изменчивость возникает вследствие перекомбинации наследственного материала (генов и хромосом) во время гаметогенеза и полового размножения. Мутационная изменчивость возникает в результате изменения структуры наследственного материала. • Ненаследственная, или фенотипическая, или модификационная, изменчивость — изменения признаков организма, не обусловленные изменением генотипа. Модификацио́нная изме́нчивость — способность организмов с одинаковым генотипом развиваться по-разному в разных условиях окружающей среды. При этом изменяется фенотип, но не изменяется генотип. Признаки: • Изменяется фенотип, но не генотип — изменения фенотипа обусловлены физиологическими реакциями клеток. • Определенность (предсказуемость): конкретному действующему фактору среды соответствует определенная реакция фенотипа, свойственная данному генотипу (в большинстве случаев — всем представителям популяции). • Изменения могут быть обратимыми (более или менее) или необратимыми на уровне отдельного организма, в зависимости от механизма, посредством которого осуществляется данная форма изменчивости в конкретном случае. Пример обратимого изменения — приобретение и утрата загара; сезонная перемена шубы у зайца. Пример необратимого изменения — образование рубца на месте глубокой раны. • Отсутствие устойчивого наследования возникающих изменений. • Математически выстраиваемая зависимость между силой действующего фактора среды и степенью изменения признака. Эта зависимость может иметь разный вид, и в каждом конкретном случае она определяется эволюционной историей вида. Онтогенети́ческая изме́нчивость — изменчивость, отражающая реализацию закономерных изменений в ходе индивидуального развития организма или его клеток. Из множества механизмов возникновения онтогенетической изменчивости являются следующие: разная активность генов, различная активность желез внутренней секреции, различное соотношение процессов роста и дифференцировки в различные возрастные периоды. Аминь леч фак (+ к карме) Модификационная изменчивость возникает в результате взаимодействия организмов с окружающей средой, т.е. в процессе реализации генетической информации. Разные организмы по-разному реагируют на воздействия факторов внешней среды. Существует такое понятие как норма реакции. Это — пределы модификационной изменчивости, которые определяются возможностями данного генотипа. Адаптивный характер обычно присущ модификациям, которые вызываются воздействием обычных средовых факторов. Если же организм попадает под действие необычного фактора или же резко увеличивается интенсивность обычного, то могут возникать неадаптивные модификации, часто имеющие характер уродств. Такие изменения называют морфозами. Они часто возникают под действием химических веществ и облучения. Например, при облучении семян из них вырастают проростки со сморщенными листьями, с разными по форме семядолями, с неравномерной зеленой окраской. У дрозофилы при облучении иногда развиваются настоящие монстры. На экспрессию генов влияют факторы внешней Среды, а именно пища, свет и температура. Так, плохо питающиеся люди бывают обычно ниже ростом, чем допускают их I ены. Сейчас во многих странах молодые люди обогнали в ройте своих отцов именно потому, что они с детства питались лучше, чем их родители. Свет - один из факторов, влияющих на экспрессию генов. Человек, подвергающийся в течение некоторого времени действию солнечных лучей, становится от этого более смуглым. Пенетрантность — показатель фенотипического проявления аллеля в популяции. Определяется как отношение числа особей, у которых наблюдаются фенотипические проявления наличия аллеля, к общему числу особей, у которых данный аллель присутствует в необходимом для фенотипического проявления количестве копий. Модификацио́нная изме́нчивость определяет развитие таких стоиатологических болезней, как кариес, флюороз эмали Фенокопии Некоторые модификации, возникающие под действием облучения, экстремальных температур и других сильнодействующих факторов, имитируют специфические мутации. Так, под влиянием температурного шока, которому подвергались куколки дрозофилы, появились мухи с загнутыми крыльями, вырезкой на крыльях, короткими крыльями, неотличимые от мух некоторых мутантных линий. Такие модификации носят название фенокопий. Вопрос №27. Эпигенетика. Влияние эпигенетических механизмов на развитие нормальных и патологических признаков. Эпигенетическим наследованием называют наследуемые изменения в фенотипе или экспрессии генов, вызываемые механизмами, отличными от изменения последовательности ДНК (приставка эпи- означает в дополнение). Такие изменения могут оставаться видимыми в течение нескольких клеточных поколений или даже нескольких поколений живых существ. В случае эпигенетического наследования не происходит изменения последовательности ДНК, но другие генетические факторы регулируют активность генов. Лучшим примером эпигенетических изменений для эукариот является процесс дифференцировки клеток. В течение морфогенеза тотипотентные стволовые клетки становятся плюрипотентными линиями клеток, которые в тканях эмбриона затем превращаются в полностью дифференцированные клетки. Единственная клетка — зигота — оплодотворенная яйцеклетка дифференцируется в различные типы клеток: нейроны, мышечные клетки, эпителиальные клетки, клетки кровеносных Аминь леч фак (+ к карме) сосудов и многие другие. В процессе дифференцировки активируются одни гены и инактивируются другие. Эпигенетическое наследование в соматических клетках играет важнейшую роль в развитии многоклеточного организма. Геном всех клеток почти одинаков, в то же время многоклеточный организм содержит различно дифференцированные клетки, которые по-разному воспринимают сигналы окружающей среды и выполняют различные функции. Именно эпигенетические факторы обеспечивают «клеточную память» Как генетические, так и эпигенетические явления оказывают значительное влияние на здоровье человека. Известно несколько заболеваний, которые возникают из-за нарушения метилирования генов, а также из-за гемизиготности по гену, подверженному геномному импринтингу. В настоящее время разрабатывается эпигенетическая терапия, направленная на лечение этих заболеваний посредством воздействия на эпигеном и коррекции нарушений. Для многих организмов доказана связь активности ацетилирования/деацетилирования гистонов с продолжительностью жизни. Возможно, эти же процессы влияют и на продолжительность жизни людей. Некоторые заболевания человека связаны с геномным импринтингом, феноменом, при котором аллели гена имеют разный профиль метилирования в зависимости от того, от родителя какого пола они получены. Самыми известными случаями заболеваний, связанных с импринтингом, являются синдром Ангельмана и синдром Прадера — Вилли. Причиной развития обоих является частичная делеция в регионе 15q. Это связано с наличием геномного импринтинга в данном локусе. Многие вещества имеют свойства эпигенетических канцерогенов: они приводят к увеличению частоты возникновения опухолей, не проявляя при этом мутагенного эффекта (например, диэтилстилбестрола арсенит, гексахлорбензол, соединения никеля). Многие тератогены, в частности диэтилстилбестрол, оказывают специфическое воздействие на плод на эпигенетическом уровне В последние годы накоплено большое количество доказательств того, что эпигенетические процессы играют важную роль на поздних этапах жизни. |