Биология. ИТОГ БИО. Вопрос 1. Биология. Предмет, цели, задачи. Новые биологические дисциплины
 Скачать 2.54 Mb.
|
|
5. При У-сцепленном: - фенотипическое проявление у лиц мужского пола - передача признака осуществляется от отца к сыну - среди сыновей распространение признака в 100% случаев Вопрос №35. Цитогенетический метод, цели и возможности. Исследование кариотипа в дородовой диагностике. Цитогенетический метод основан на микроскопическом изучении хромосом в клетках человека. Современный этап в применении цитогенетического метода связан с разработанным методом дифференциального окрашивания хромосом, который расширил возможности цитогенетического анализа, позволив точно идентифицировать хромосомы по характеру распределения в них окрашиваемых сегментов. Применение цитогенетического метода позволяет изучать: - нормальную морфологию хромосом и кариотипа в целом; - определять генетический пол человека; - диагностировать различные хромосомные болезни, связанные с нарушением их структуры; - дифференциальный анализ онкозаболеваний; - пренатальная диагностика (определение хромосом больного плода). 1. Метафазные –изучение кариотипа человека на стадии метафазы митоза. Непременным требованием для изучения хромосом является наличие делящихся клеток. В норме лимфоциты не делятся, однако специальная обработка их культуры фитогемагглютинином возвращает их в митотический цикл. Накопление делящихся клеток в стадии метафазы, когда хромосомы максимально спирализованны и хорошо видны в микроскоп, достигается обработкой колхицином или колцемидом, разрушающим веретено деления и препятствующем расхождению хроматид. Микроскопирование мазков, приготовленных культур из таких клеток, позволяет Аминь леч фак (+ к карме) визуально наблюдать хромосом. Фотографирование метафазных пластинок и последующая обработка фотографий с составлением кариограмм, в которых хромосомы выстроены парами и распределены по группам, позволяет установить общее число хромосом и обнаружить изменения их количества и структуры в отдельных парах. 2. Интерфазные - определение X и Y полового хроматина в интерфазных клетках эпителия слизистых ротовой полости или в нейтрофилах. Используется для экспресс-анализа аномалий по половому хроматину. Глыбка полового хроматина (тельце Барра)- инактивированная Х-хромасома интерфазного ядра. В норме у женщин одна, у мужчин глыбки нет. Для изучения Y-хромосом используют методы FISH. Вопрос №36. Использование молекулярно-генетических методов в диагностике наследственных болезней: выделение ДНК, рестриция. ПЦР, электрофорез, ДНК-зондирование. Изучение последовательности нуклеотидов в ДНК, картирование хромосом. Диагностика заболеваний при помощи: • ДНК-зондов-фрагмент днк, меченный тем или иным образом • Выделения ДНК • Рестрикции- разрезание молекулы днк специфическими ферментами (эндонуклеызы рестрикции) • ПЦР (полимеразная цепная реакция)- метод, имитирующий естественную репликацию днк и позволяющий обнаружить единствннную специфическую молекулу днк в присутствии миллионов других молекул электрофореза. Вопрос №37. Близнецовый и биохимический методы, их сущность и возможности в диагностике наследственных заболеваний. Близнецовый метод дает возможность дифференцировать роль среды и генотипа в развитии морфологических признаков, предрасположения к заболеваниям, психических особенностей. Для дифференцировки роли наследственности и среды в проявлении различных признаков сравнивают одно (MZ монозиготные)- и двуяйцевых (DZ-дизиготные) близнецов. Различия, устанавливаемые в равной мере у однояйцевых и разнояйцевых близнецов, следует считать зависящими от внешних условий. Различия, обнаруживаемые у разнояйцевых близнецов и не отмеченные у однояйцевых, рассматриваются как результат различной наследственности. Если в сходных условиях среды признаки различны у партнеров двуяйцевой пары, но сходны у партнеров однояйцевой пары, их следует признать наследственными. Этапы близнецового метода: • Составление близнецовой выборки ( не менее 10 пар) • Определение зиготности (по группе крови) • Сопоставление групп по MZ и DZ по изучаемым признакам А - признак имеется у обоих близнецовых пар – сходные по фенотипы (называют конкордантными) Б - признак имеющийся у одного близнеца из пары – дискордантная пара. С - число конкордантных пар Д - число дискордантных пар. Кр.- степень парной конкордантности. Кр=С/(С+Д)*100% Вычисляется для каждой группы близнецов. Для вычисления доли генотипа в развитии признака используется коэффициент Хольцингера (Н) или наследуемость. Н= (Крmz-Крdz/(100-КРdz))*100% (или как в методе %ОБ − %РБ 100% − %РБ = Н Аминь леч фак (+ к карме) (ОБ-однояйцевые близнецы, РБ-разнояйцевые близнецы) Если Н=0.7-1.0 (70-100%) — определяющую роль в развитии признака играет генотип (б. Дауна, Эпилепсия); Н < 0,5 (<50%) --- определяющую роль играют факторы среды; Н близкая к 0,5-0,7 (50-70%) говорит о наследственной предрасположенности к развитию заболеваний т.е. о равномерном вкладе генотипа и сред Биохимический метод Изучение наследственных заболеваний, обусловленных генными и геномными мутациями. Обнаружение дефектов ферментов, структурных и транспортных белков, вызывающих врожденные болезни обмена веществ. (Впервые начали применять в начале ХХ века). Эти методы последние 30 лет используют в поиске мутантных аллелей. Описано более 1000 врожденных болезней обмена веществ. Наиболее распространены заболевания, в которых выявлен дефект первичного генного продукта. Связаны они с дефектностью ферментов, структурных, транспортных или иных белков. Дефекты ферментов устанавливают путем определения содержания в крови и моче продуктов метаболизма, являющихся результатом функционирования данного белка. Дефицит конечного продукта, сопровождающийся накоплением промежуточных и побочных продуктов нарушения метаболизма, свидетельствует о дефекте фермента или его дефиците в организме. Биохимическая диагностика (этапы): • Отбор предположительных случаев заболеваний • Более точными и сложными методами уточняют диагноз заболевания • Применение биохимических исследований для диагностики заболеваний в пренатальном периоде или непосредственно после рождения позволяет своевременно выявить патологию и начать специфические медицинские мероприятия, как, например, в случае фенилкетонурии. • В целях диагностики некоторых генетических болезней обмена используют реакции мочи с хлористым железом. Для этого К исследуемой моче добавляют 10% раствор хлористого железа и на основании изменения окраски судят о наличии определенной наследственной болезни обмена веществ. Заболевание Окраска мочи Фенилкетонурия Сине-зеленая Дефицит трансаминазы тирозина (тирозиноз и транзиторная тирозинурия) Проходящая сине-зеленая Гиперглицинемия Зеленая Гистидинемия Серо-зеленая Болезни «кленового сироп»а: - Кетоизовалериановая кислота - Кетоизокапроновая кислота - Кетометилвалериановая кислота Голубая Желтая Сине-зеленая Лактат-ацидоз Серая Пировиноградная ацидемия Желтая Аминь леч фак (+ к карме) ❖ Фенилкетонурия (ФКУ) – дефект обмена, при котором нарушено превращение аминокислоты фенилаланина в тирозин. Больному необходимо соблюдать диету с первых дней жизни, в противном случае развивается тяжелое поражение мозга и умственная отсталость. Разработана система неонатального скрининга – проверки всех новорожденных на 4-5 день жизни. Популяционная частота – 1:10000. Ген картирован на 12q22-24.2. Тип наследования – аутосомно-рецессивный. ❖ Гиперглицинемия - метилмалоновая ацидурия наследственное заболевание, характеризующееся задержкой психического и физического развития, наличием в моче метилмалоновой кислоты, метаболическим кетоацидозом. ❖ Гистидинемия - наследственная болезнь обмена веществ, обусловленная дефицитом фермента гистидин-аммиак-лиазы, характеризующаяся повышенным содержанием гистидина в крови и моче и проявляющаяся олигофренией, расстройством координации движений, судорогами, нарушением речи; наследуется по аутосомно-рецессивному типу. ❖ Болезнь «кленового сиропа» – наследственное заболевание из группы органических ацидемий, обусловленное дефицитом дегидрогеназы кетокислот с разветвленной цепью и нарушением метаболизма аминокислот лейцина, изолейцина, валина. ❖ Лактат-ацидоз - патологическое состояние, возникающее при различных заболеваниях и синдромах, когда содержание молочной кислоты в сыворотке крови стойко превышает 5 ммоль/л, что сопряжено со снижением рН артериальной крови. Вопрос №38. Гомеостаз. Биоогическая сущность. Виды гомеостаза Проявление и механизмы поддержания гомеостаза на клеточном, тканевом, органном, организменном, популяционном уровнях. ГОМЕОСТАЗ - свойство живого организма сохранять относительное динамичное постоянство внутренней среды. Гомеостаз выражается в относительном постоянстве химического состава, осмотическом давлении, устойчивости основных физиологических функций. Гомеостаз специфичен и обусловлен генотипом. Живой организм - открытая система, имеющая связь с окружающей средой посредством нервной, пищеварительной, дыхательной, выделительной систем и др. В процессе обмена веществ с пищей, водой, при газообмене в организм поступают разнообразные химические соединения, которые в организме подвергаются изменениям, входят в структуру организма, но не остаются постоянно. Усвоенные вещества распадаются, выделяют энергию, продукты распада удаляются во внешнюю среду. Разрушенная молекула заменяется новой и т.д. Целостность структуры полипептидов клетками не нарушается. Т.е., организм - открытая, динамичная система. В условиях непрерывно меняющейся среды организм поддерживает устойчивое состояние в течение определенного времени. Явление гомеостаза представляет собой эволюционно выработавшееся наследственно- закрепленное адаптационное свойство организма к обычным условиям окружающей среды. Однако эти условия могут кратковременно или длительно выходить за пределы нормы. В таких случаях явления адаптации характеризуются не только восстановлением обычных свойств внутренней среды, но и кратковременными изменениями функции (например, учащение ритма сердечной деятельности и увеличение частоты дыхательных движение при усиленной мышечной работе). Гемостаз: • генетический ; • структурный ; • иммунологический ; • физиологический (системный) - гомеостаз жидкой части внутренней среды (кровь, лимфа, тканевая жидкость). Аминь леч фак (+ к карме) Генетический гомеостаз обусловлен геномным уровнем организации наследственного материала. Молекула ДНК определяет генетическую стабильность клеток и организмов на протяжении всей жизни. Она хранит, реплицирует наследственную информацию и участвует в ее реализации в процессе транскрипции в реакциях матричного синтеза. ДНК состоит из 2-х полинуклеотидных цепей и отличается устойчивостью к внешним воздействиям. В процессе репликации и транскрипции, а также под действием эндогенных и экзогенных химических соединений и физических факторов могут происходить ошибки, нарушения структуры молекулы ДНК. В клетках под действием системы репарирующих ферментов (ДНК-полимеразы, редактирующей эндонуклеазы) происходит исправление ошибок репликации. Механизм репарации основан на наличии 2-х цепей, искажение последовательности нуклеотидов одной из них обнаруживается специфическими ферментами, затем соответствующий участок удаляется и заменяется новым, синтезированным на второй комплементарной цепи. Если количество повреждений остается высоким, в клетке блокируются процессы репликации, клетка не делится, т. е. не передает, возникшие изменения потомству. Т.е., набор ферментов репарации осуществляет осмотр ДНК, удаляя поврежденные участки, способствует поддержанию стабильности наследственного материала. Важным механизмом сохранения генетического гомеостаза является диплоидность соматических клеток у эукариот. Двойная генетическая программа подавляет фенотипическое проявление большинства рецессивных мутаций. В стабилизации генотипа важное значение имеют разные виды взаимодействия генов. Фактором защиты является триплетность генетического кода, что допускает минимальное число замен внутри триплета, ведущих к искажению информации, 64% замен 3-го нуклеотида не дает изменений смыслового значения. Явление экстракопирования генов, кодирующих жизненно важные макромолекулы, наличие десятков и сотен идентичных копий-генов рРНК, тРНК, гистоновых белков, мутационные изменения которых не ведут к катастрофическим последствиям, также является фактором защиты. Эти механизмы способствуют сохранению генетической стабильности, определяют высокую эволюционную пластичность популяций и адаптации к меняющимся факторам среды. Структурный гомеостаз - это постоянство морфологической организации на всех уровнях различных биологических систем. Таким образом, целесообразно выделить гомеостаз клетки, ткани, органа, системы органов, организма. Клетка - это элементарная единица, которой свойственна саморегуляция. Важное значение имеют мембранные структуры, через которые осуществляется рецепция, транспорт. Особенностью регуляции структурного гомеостаза является положительная обратная связь, когда гомеостаз нижележащих структур является основой их жизнедеятельности и обеспечивает морфологическое постоянство вышестоящих структур. Универсальным механизмом регуляции является физиологическая и репаративная регенерация. Иммунные механизмы гомостаза обеспечивают сохранение биологической индивидуальности, когда организм распознает «свое» и «чужое» и обеспечивает защиту от чужеродного агента. Иммунитет понимается как способ защиты организма от чужеродных агентов, несущих в себе признаки генетически чужеродной информации. Чужеродную генетическую информацию чаще всего несут вещества - антигены-белки, мукополисахариды, нуклеиновые кислоты. В эволюции организмов постепенно сформировалось две формы иммунитета клеточный и гуморальный. У земноводных впервые произошло разделение лимфоцитов на клетки, ответственные за клеточные и гуморальные иммунные реакции, которые в дальнейшем совершенствовались. У человека и млекопитающих иммунная система, представленная лимфоидной тканью, имеет центральное (красный костный мозг и вилочковая железа) и периферическое (селезенка, лимфатические узлы) звено. Защитная реакция осуществляется лимфоцитами двух типов, образующимися в указанных органах. Т-лимфоциты, Аминь леч фак (+ к карме) обеспечивают клеточный иммунитет, уничтожая чужеродные клетки и соматические клетки собственного организма, подвергшиеся мутациям. Различают три вида Т-лимфоцитов: киллеры, хелперы, супрессоры. Они определяют трансплантационный, противоопухолевый, противовирусный иммунитет. В-клетки участвуют в гуморальном иммунитете, выделяя антитела - иммуноглобулины, которые обладают специфической активностью против антигенов, оказывают агглютинирующее или лизирующее действие. Примерами нарушений иммунного гомеостаза служат аутоиммунные болезни (множественный склероз). Системный гомеостаз - гомеостаз жидкой части внутренней среды организма определяет постоянство состава крови, лимфы, тканевой жидкости, осмотического давления, общей концентрации электролитов и концентрации отдельных ионов, содержания в крови питательных веществ и т.д. Эти показатели даже при значительных изменениях условий внешней среды удерживаются на определенном уровне. Чувствительность тканей к изменениям внутренней среды организма различна. Так, нервная система особенно чувствительна к снижению содержания кислорода. Млекопитающие животные не переносят колебаний концентрации ионов Са2+, превышающие 30%. К этой форме гомеостаза применим кибернетический принцип регуляции, когда в системе имеется блок управления и рабочая часть, отвечающая на регулирующее воздействие управляющего блока. Регуляция осуществляется по принципу отрицательной обратной связи, путем тесного взаимодействия нервных и гуморальных механизмов. Реакции гомеостаза могут быть направлены на 1) поддержание известных уровней стационарного состояния, 2) устранение или ограничение действия вредностных факторов, 3) выработку или сохранение оптимальных форм взаимодействия организма и среды в изменившихся условиях его существования. Все эти процессы и определяют адаптацию. Поэтому понятие гомеостаза означает не только известное постоянство различных физиологических констант организма, но и включает процессы адаптации и координации физиологических процессов, обеспечивающих единство организма не только в норме, но и при изменяющихся условиях его существования. Основные компоненты гомеостаза можно разделить на 3 группы: А. МАТЕРИАЛЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ КЛЕТОЧНЫЕ ПОТРЕБНОСТИ: Вид гомеостаза Уровни организации гомеостаза Биологическая сущность Генетический Молекулярно-генетический Клеточный Организменный Популяционно-видовой Поддержание генетического постоянства клеток, организма Способность популяции поддерживать относительную стабильность и целостность генетической структуры в изменяющихся условиях среды Физиологический Клеточный Тканевый Органный Организменный Поддержание постоянства внутренней среды организма (объема и состава крови, лимфы, внеклеточной жидкости, pH, газового состава, температуры и т. д.) Структурный Молекулярно-генетический Клеточный Тканевый Органный Организменный Поддержание постоянства и целостности морфологической организации Аминь леч фак (+ к карме) 1. Вещества, необходимые для образования энергии, для роста и восстановления - глюкоза, белки, жиры. 2. Вода. 3. NaCl, Ca и другие неорганические вещества. 4. Кислород. 5. Внутренняя секреция. Б. ОКРУЖАЮЩИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КЛЕТОЧНУЮ АКТИВНОСТЬ: 1. Осмотическое давление. 2. Температура. 3. Концентрация водородных ионов (рН). В. МЕХАНИЗМЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ СТРУКТУРНОЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ЕДИНСТВО: 1. Наследственность. 2. Регенерация. 3. Иммунобиологическая реактивность. Т.е., на действие внешних факторов регуляторные механизмы поддерживают относительное постоянство внутренней среды. |