Вопрос ы к зачету по вариативной части дисциплины Биология Основы медицинской генетики
 Скачать 1.68 Mb.
|
 Модификационная изменчивость Выражается в изменении фенотипа под влиянием факторов внешней среды. Не затрагивает генотип и не наследуется. Норма реакции Возможный (допустимый) размах фенотипической изменчивости без изменения генотипа (под влиянием внешних условий). Чем шире норма реакции, тем больше влияние среды и тем меньше влияние генотипа в онтогенезе. Генотип определяет пределы нормы реакции. Онтогенетические изменения Закономерные возрастные изменения в ходе, индивидуального развития, представляет собой результат взаимодействия генотипа и среды Генотипическая изменчивость Изменение структуры, количества и функционирования наследственного материала (генотипа): Комбинативная Мутационная Мутационная изменчивость Мутация –количественные или качественные изменения генома – могут возникать как вследствие ошибочной, репликации рекомбинации или репарации, неправильного расхождении хромосом (хроматид). Так и при действии на геном повреждающих факторов (мутагенов). Мутагенез – генез (возникновение) мутаций Мутаген – агент, вызывающий мутации Основы мутационной теории 1. Мутации возникают внезапно. 2. Новые формы устойчивы (наследуются). З. Мутации не образуют вариационных рядов. 4. Мутации не носят адаптивного характера, т.е. возникают в разных направлениях. 5. Мутации – редкое событие. 6. Сходные мутации могут возникать неоднократно. Если мутации возникают в половых клетках, их называют генеративными мутациями, а если в других клетках организма - соматическими мутациями. Соматические мутации могут передаваться потомству при вегетативном размножении. Генеративные мутации - унаследованные мутации, они возникают в половых клетках, но не влияют на признаки данного организма, а проявляются только в следующем поколении. В основе мутагенеза лежат изменения в молекулах нуклеиновых кислот, хранящих и передающих наследственную информацию. Эти изменения выражаются в виде генных мутаций или хромосомных перестроек. Кроме того, возможны нарушения митотического аппарата клеточного деления, что ведет к геномным мутациям типа полиплоидии или анеуплоидии. Полиплоидия – увеличение числа хромосом кратное гаплоидному набору (3n, 4n и т.д.) Анеуплоидия – изменение числа отдельных хромосом (46 +1). Мутации возникают не мгновенно. Вначале под воздействием мутагенов возникает предмутационное состояние клетки. Различные репарационные системы стремятся устранить это состояние, и тогда мутация не реализуется. Основу репарационных систем составляют различные ферменты, закодированные в генотипе клетки (организма). Антимутационные механизмы Две цепи ДНК Вырожденность генетического кода Наличие повторяющихся последовательностей Диплоидность организмов Система репарации Антимутагенные факторы Иммунная система Однако при большом числе повреждений ДНК они могут стать необратимыми. Это связано с тем, что: во-первых, репарационные системы могут просто не успевать исправлять повреждения, а во-вторых, могут повреждаться сами ферменты систем репарации, необратимые повреждения ДНК приводят к появлению мутаций. Мутагенез — это внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК. Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез. Мутации – это качественные изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма. Мутации имеют следующие свойства: они возникают внезапно, скачкообразно; наследственны, т.е. передаются из поколения в поколение; ненаправлены - может мутировать любой локус хромосом; одни и те же мутации могут возникать повторно; мутации могут быть полезными и вредными, доминантными и рецессивными, соматическими и генеративными. Физические мутагены: ионизирующее излучение; радиоактивный распад; ультрафиолетовое излучение; чрезмерно высокая или низкая температура. Химические мутагены: окислители и восстановители (нитраты, нитриты, активные формы кислорода); алкилирующие агенты; пестициды; пищевые добавки; продукты переработки нефти; органические растворители; лекарственные препараты. Биологические мутагены: специфические последовательности ДНК — транспозоны; некоторые вирусы; продукты обмена веществ; антигены некоторых микроорганизмов. Мутации, как правило, наследуются; но не всегда. Не наследуются в случаях: 1) смерти до полового созревания 2) стерильности (синдром Клайнфельтера). Существует несколько классификаций мутаций. I. Мутации по типу клеток, в которых они произошли (по локализации). 1. Генеративные мутации - мутации, возникающие в половых клетках. Они наследуются у животных, растений и человека при половом размножении. 2. Соматические мутации – возникают в клетках тела (соматических клетках). Эти мутации изменяют только часть тела, органа, ткани. Соматические мутации не наследуются при половом размножении, но могут передаваться потомкам при вегетативном размножении (у растений чаще). II. По уровню организации наследственного материала. Различают мутации: 1. Генные; 2. Хромосомные 3. Геномные. Классификация мутаций по причине их вызывающей: 1.Спонтанные - причина мутаций не известна. 2.Индуцированные – причиной мутации являются действия специальных, направленных факторов среды (мутагенов). Мутагенные факторы (мутагены) – факторы среды, вызывающие мутации в клетках. Му-тагенез – процесс возникновения мутаций. Канцерогенез – поцесс возникновения злокачественных опухолей. Классификация мутагенов: 1. Физические – ионизирующие излучения, космические и ультрафиолетовые лучи, ультразвук, температура. 2. Химические – газовый состав среды, соли тяжелых металлов, гетероциклические соединения и др. 3. Биологические: а)внутренние – некоторые биологически активные вещества б)внешние – вирусы, токсины микроорганизмов и грибов. 12. Классификация мутаций в зависимости от уровня нарушения генотипа, механизмы возникновения и биологические последствия. 13. Генетический гомеостаз, механизмы его поддержания. Гомеостаз — это способность живых систем противостоять изменениям и сохранять постоянство состава и свойств биологических систем. Это постоянство внутренней среды организма. Реакции гомеостаза могут быть направлены на 1) поддержание известных уровней стационарного состояния. 2) устранение или ограничение действия вредоносных 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: 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.о., на действие внешних факторов регуляторные механизмы поддерживают относительное постоянство внутренней среды. Регуляторные гомеостатические механизмы функционируют на клеточном, органном, организменном и надорганизменном уровнях. Генетические механизмы гомеостаза - самовоспроизведение, основанное на редупликации ДНК по принципу комплементарности. В случае нарушения структуры молекул ДНК восстановление генома, исправление повреждения осуществляется посредством репарации. При нарушении репарации - происходит нарушение гомеостатических реакций. Гомеостаз клеточной среды обеспечивается мембранными системами, с которыми связаны биоэнергетические процессы и регулирование транспорта веществ в клетку и из неё. В клетке непрерывно идут процессы изменения и восстановления органоидов, особенно при повреждающих факторах (физическая нагрузка влечет увеличение количества митохондрий, увеличение сердечных сокращений, гипертрофию миокарда и т.д.). Примерами клеточных механизмов гомеостаза является репарация тканей и органов и её виды (нутриклеточная, клеточная, клеточная и внутриклеточная). Классификация тканей по способности к репарации: - репаративная регенерация и способы её осуществления (эпиморфоз, морфолаксис, эндоморфоз, регенерационная гипертрофия, регенерационная индукция). Репаративная регенерация у человека: внутриклеточная, регенерационная гипертрофия, полная регенерация. Системные механизмы обеспечиваются взаимодействием регуляторных систем: нервной, эндокринной и иммунной. Примерами системных проявлений гомеостаза могут быть: сохранение постоянства температуры, артериального давления. Элементарные и системные проявления гомеостаза можно рассматривать как норму реакции на изменение условий среды. Постоянные нарушения среды организма способствуют сохранению ее гомеостаза в течение длительной жизни. Если создать такие условия жизни, при которых ничто не вызывает существенных сдвигов внутренней среды, то организм окажется полностью безоружен при встрече с окружающей средой и вскоре погибает. 14. Генетика пола человека. Генетические механизмы регуляции формирования пола. Нарушения формирования пола у человека. Нарушения определения пола на уровне хромосом Синдром Кляйнфельтера Кариотип 47, ХХY 48, ХХХY Нарушение пропорций тела: высокий рост, длинные конечности, узкая грудная клетка, широкий таз Гипогонадизм, нарушение полового развития Гинекомастия Бесплодие Интеллект снижен, склонность к асоциальному поведению Синдром Шерешевского-Тернера (отсутствие парной Х-хромосомы) Кариотип 45, Х0 Фенотип женский Нарушение пропорций тела: низкий рост, короткие ноги, короткая шея, широкие плечи Билатеральные крыловидные складки на шее Пороки развития внутренних органов Нарушение полового созревания, аменорея, бесплодие Интеллект сохранен (редко олигофрения) 15. Количественная и качественная специфика проявления генов: пенетрантность, экспрессивность, плейотропия, генокопии. Никакие признаки не наследуются. Признаки развиваются на основе взаимодействия генотипа и среды. Наследуется только генотип, т. е. комплекс генов, который определяет норму биологической реакции организма, изменяющую проявление и выраженность признаков в разных условиях среды. Таким образом, организм реагирует на свойства внешней среды. Иногда один и тот же ген в зависимости от генотипа и от условий внешней среды по-разному проявляет признак или меняет полноту выраженности. Экспрессивность - степень фенотипич. проявления одного и того же аллеля определённого гена у разных особей. Образно ее можно сравнить со степенью тяжести болезни в клинической практике. Экспрессивность подчиняется законам распределения Гаусса (некоторые в малом или среднем количестве). В основе изменчивости экспрессивности лежат и генетические факторы, и факторы внешней среды. Экспрессивность – очень важный показатель фенотипического проявления гена. Количественно ее степень определяют, используя статистический показатель. Генетический признак может даже не проявляться в некоторых случаях. Если ген есть в генотипе, но он вовсе не проявляется – он пенетрирован. Пенетрантность – количество особей (%), проявляющих в фенотипе данный ген, по отношению к количеству особей, у которых этот признак мог бы проявиться. Пенетрантность свойственна проявлению многих генов. Важен принцип – «все или ничего» - либо проявляется, любо нет. Проявление гена у 100% особей с соответствующим генотипом называется полной П., в остальных случаях — неполной П. Неполная П. свойственна проявлению многих генов человека, животных, растений и микроорганизмов. Например, некоторые наследственные болезни человека развиваются только у части лиц, в генотипе которых присутствует аномальный ген; у остальных же наследственное предрасположение к болезни остаётся нереализованным. Неполная П. гена обусловлена сложностью и многоступенчатостью процессов, протекающих от первичного действия генов на молекулярном уровне до формирования конечных признаков на уровне целостного организма. П. гена может варьировать в широких пределах в зависимости от генотипической среды. Путём селекции можно получать линии особей с заданным уровнем П. Средний уровень П. зависит также от условий среды. Ген может действовать плейотропно (множественно), т. е. опосредовано влиять на течение разных реакций и развитие многих признаков. Гены могут оказывать влияние на другие признаки на разных стадиях онтогенеза. Если ген включается в позднем онтогенезе, то оказывается незначительное действие. Если на ранних стадиях – изменения более значительны. Плейотропия – множественное действие гена, способность одного наследственного фактора — гена — воздействовать одновременно на несколько разных признаков организма. генов, расположенных в разных участках хромосомы или в разных хромосомах (т. н. мутантные аллели). Явление Г., установленное прежде всего на высших организмах, свидетельствует о сложном характере наследования многих признаков. Биохимическая природа Г. заключается в наличии в клетке несколько параллельных путей синтеза тех или иных её компонентов например, синтез тимидаловой кислоты в бактериальной клетке может осуществляться как из уридиловой, так и из цитидиловой кислот). Разные мутации, действие которых реализуется через один и тот же процесс или орган) могут с неодинаковой полнотой копировать друг друга по своему конечному эффекту; в свою очередь, их конечный эффект может имитироваться при действии различных внешних факторов (см. Фенокопия). Явления Г. фенокопии очень важны для пониманиямеханизмов реализации наследственных (при Г.) и ненаследственных (при фенокопиях) аномалий и болезней у человека. Норма реакции-способность генотипа формировать в онтогенезе, в зависимости от условий среды, разные фенотипы) Генокопии — это сходные фенотипы, сформировавшиеся под влиянием разных неаллельных генов. То есть это одинаковые изменения фенотипа, обусловленные аллелями разных генов, а также имеющие место в результате различных генных взаимодействий или нарушений различных этапов одного биохимического процесса с прекращением синтеза. Проявляется как эффект определенных мутаций, копирующих действие генов или их взаимодействие. 16. Понятие о врожденных и приобретенных пороках развития. Причины их возникновения, примеры. Врожденный порок развития – возникшее внутриутробно стойкое морфологическое изменение органа, системы органов, части тела или всего организма, выходящее за пределы вариаций строения и нарушающее его (её) функцию. Пороки развития, не сопровождающиеся функциональными нарушениями, чаще называют врожденными малыми аномалиями– стигмами дизэмбриогенеза (например, деформации ушных раковин - не обезображивающие лица больного и существенно не отражающиеся на восприятии звуков). К врожденным порокам относятся следующие морфологические нарушения развития: Агенезия - полное врожденное отсутствие органа. Аплазия - врожденное отсутствие органа с наличием его сосудистой ножки. Врожденная гипоплазия - недоразвитие органа, проявляющееся дефицитом относительной массы или размеров органа, превышающем отклонение в две сигмы от средних показателей для этого возраста. Врожденная гипотрофия - уменьшение массы тела плода или новорожденного. У детей старшего возраста применяют термин “нанизм” (карликовость, микросомия, наносомия). Врожденная гипертрофия - увеличенная относительная масса (или размеры) органа за счет увеличения количества (гиперплазия) или объема (гипертрофия) клеток. Макросомия (гигантизм) - увеличенная длина тела. Гетеротопия - наличие клеток, тканей или целых участков органа в другом органе или в тех же зонах того же органа, где их быть не должно. Гетероплазия - нарушение дифференцировки отдельных типов ткани. Эктопия - смещение органа, т.е. расположение его в необычном месте. Удвоение - увеличение в числе того или другого органа или его части. Часто используется частица “поли-” (полидактилия). Атрезия - полное отсутствие канала или естественного отверстия. Стеноз - сужение канала или отверстия. Неразделение (слияние) органов или двух симметричных или асимметрично развитых однояйцевых близнецов. Используется частица “син-” (синдактилия). Персистирование - сохранение эмбриональных структур, в норме исчезающих к определенному периоду развития (открытое овальное окно или артериальный проток у ребенка старше трех месяцев). Одна из форм персистирования - дизрафия - незаращение эмбриональной щели (расщелины губы, неба, позвоночника, уретры). Дисхрония - нарушение темпов (ускорение или замедление) развития. По этиологическому признаку целесообразно различать три основные группы пороков: Наследственные - пороки, возникшие в результате мутаций (стойких изменений наследственных структур) в гаметах или (реже) зиготе. В зависимости от уровня мутации пороки подразделяют на генные и хромосомные. Экзогенные - пороки, обусловленные действием тератогенных факторов непосредственно на эмбрион или плод. Тератогенные ВПР могут фенотипически напоминать (копировать) генетически детерминированные ВПР, в таких случаях их называют фенокопиями. Мультифакториальные - ВПР, произошедшие от совместного воздействия генетических и экзогенных факторов, причем, ни один из них отдельно не является причиной развития порока. Очевидно, что такое разделение несколько условно, поскольку генные и хромосомные мутации, лежащие в основе наследственных пороков, также индуцированы различными факторами. В зависимости от времени воздействия факторов, индуцирующих развитие порока, все врожденные пороки могут быть разделены на: Гаметопатии- поражение на уровне половых клеток - гамет. Бластопатии- поражение бластоцисты, т.е. зародыша 15 дней после оплодотворения. Эмбриопатии- ВПР, возникшие в результате повреждения эмбриона (воздействие повреждающего фактора в период от 16 дня после оплодотворения, до конца 8 недели. Фетопатии- повреждения плода (9 неделя – окончание родов). 17. Наследование групп крови системы АВ0 у человека. Наследование группы крови контролируется аутосомным геном. Локус этого гена обозначают буквой I, а три его аллеля буквами А, В и 0. Аллели А и В доминантны в одинаковой степени, а аллель 0 рецессивен по отношению к ним обоим. Существует четыре группы крови. Им соответствуют следующие генотипы: Первая (I) 00 Вторая (II) АА ; А0 Третья (III) ВВ ; В0 Четвертая (IV) АВ В крови человека есть два типа белков, это агглютинины – это антитела в плазме крови, и аглютиногены – это антигены, белки, которые находятся на мембране эритроцита. Два вида А или В. Агглютинация – это склеивание эритроцитов, образование тромба. Реципиент – тот, кому переливают кровь. В первой группе крови на мембране эритроцитов нет агглютиногенов. В плазме аглютинины. Во 2 агглютиноген а, в плазме ааглютинин b. Чтобы не происходило склеивания эритроцитов. В 3 группе крови на мембранах эритроцитов находится агглютиноген б, а в плазме аглютинин альфа В 4 на мембране эритоцитов аглютиноген б и а, но в плазме нет аглютинов. |