Конспект 10

1.

Генетика

1) Предмет; 2) етапи розвитку; 3)завдання

1.Генетика — наука про закономірності спадковості та мінливості організмів

Предметом є явище спадковості і мінливості.

2. Головна мета медичної генетики полягає в розробці шляхів збереження і продовження життя людини,оздоровлення умов її існування, виявлення екологічних чинників, які призводять до захворювання, запобігання екогенетичних хвороб. Сучасна медична генетика як розділ генетики людини має цілий ряд самостійних підрозділів: генетика крові й імуногенетика, генетика соматичних клітин,генетика нервової діяльності і поведінки, радіаційна,фармакологічна, ендокринологічна генетика та ін.

Методи генетики

1) вивчення культур тканин;

2) статистичний збір матеріалу щодо поширення окремих ознак у різних популяціях;

3) вивчення родоводів (генеалогій) окремих сімей і груп, родинно пов'язаних сімей

4) порівняльне вивчення монозиготних і дизиготних близнюків.

3. Основні завдання медичної генетики:

- захист людини від ураження спадкового матеріалу і розвитку спадкових хвороб;

- вивчення спадкових хвороб і синдромів;

- використання генно-інженерних методів створення вакцин з метою запобігання інфекційних хвороб;

- визначення ролі спадковості і середовища у виникненні неспадкових форм патології.

2.

Основні поняття і терміни сучасної генетики

1) спадкова інформація; 2) спадковість; 3)успадкування; 4) мінливість; 5) ген; 6) геном; 7) генотип; 8) алельні гени; 9) неалельні гени; 10) гомозиготи; 11) гетерозиготи; 12) домінування; 13) рецесивність;14) проміжний характер успадкування; 15) схрещування: моногібридне, дигібридне, полігибридне.

1. Спадкова інформація визначає вид як живу цілісну систему, формує її як єдність різноманітностей,єдність організмів, індивідуальні властивості яких не завжди співпадають.

2. Спадко́вість — здатність, одна з основних властивостей живих організмів передавати з покоління в покоління спадкові ознаки, збереження й відтворення у нащадків основних ознак зовнішньої та внутрішньої будови, фізико-хімічних особливостей і життєвих функцій батьків

4.Мінли́вість — здатність живих організмів набувати нових ознак, відмінних від предків і їхніх станів у процесі індивідуального розвитку. Розрізняють декілька типів мінливості:

• Спадкову і неспадкову (модифікаційну або фенотипну).

• Індивідуальну (відмінність між окремими особинами) і групову (між групами особин, наприклад, різними популяціями даного виду). Групова мінливість є похідною від індивідуальної.

• Якісну і кількісну

• Спрямовану і неспрямовану.

Мінливість є протилежним процесом спадковості. Вона забезпечує появу нових ознак та їхніх станів, завдяки чому утворюються нові види і відбувається історичний розвиток біосфери в цілому.

5.Ген — ділянка молекули ДНК, яка визначає спадкові ознаки організмів. Елементарна одиниця спадковості

6. Гено́м — сукупність всієї спадкової генетичної інформації організму, тобто всіх генів, некодуючих послідовностей ДНК та позахромосомного генетичного матеріалу.

7.Генотип — сукупність усіх спадкових ознак — генів організму, отриманих від батьків. Реалізація ознак в організмі проходить за схемою: ген → білок → ознака.

8.Алельні гени (алелі) — це гени, що перебувають у різних станах, але займають одне й те саме місце (локус) у хромосомах однієї пари (гомологічних хромосомах) та визначають різний стан певної ознаки (чорні та блакитні очі; високий чи низький зріст, гладенька чи зморшкувата оболонка плоду тощо).

Форми взаємодії між алельними генами: .

Повне домінування,яке вперше описано Г. Менделем Суть його полягає в тому, що в гетерозиготного організму прояв одного з алелів домінує над проявом іншого. За повного домінування розщеплення за генотипом 1:2:1 не співпадає з розщепленням за фенотипом C 3:1.

Неповне домінування _ така форма взаємодії,коли у гетерозиготного організму (Аа) домінантнийген (А) не повністю пригнічує рецесивний ген (а),внаслідок чого проявляється проміжна між батьківськими ознака. Тут розщеплення за генотипом і фенотипом співпадає і складає 1:2:1

Наддомінування _ коли домінантний ген у гетерозиготному стані виявляється сильніше, ніж у гомозиготному. Так, у дрозофіли при генотипі АА нормальна тривалість життя; Аа подовжена тривалість життя; аа летальний наслідок.

При кодомінуванні в гетерозиготних організмів кожний з алельних генів викликає формування залежного від нього продукту, тобто виявляються продукти обох алелів. Класичним прикладом такого прояву є система груп крові, зокрема система АБО, коли еритроцити людини несуть наповерхні антигени, що контролюються обома алелями.

9. Неаленьні гении - це гени, розташовані в різних локусах гомологічних хромосом і кодуючи різні білки. Неалельні гени можуть взаємодіяти між собою. При цьому або один ген обумовлює розвиток декількох ознак, або навпаки, одна ознака проявляється під дією сукупності декількох генів. Виділяють три форми взаємодії неалельних генів

1.Комплементарність – це така форма взаємодії, коли ля формування однієї ознаки необхідна взаємодія двох, або більше домінантних генів

2. Епістаз – це така форма взаємодії генів, коли один ген (епістатичний) пригнічує прояви дії іншого гена (гіпостатичного). Розрізняють епістаз домінантний, якщо епістатичний ген домінантний, і рецесивний, якщо епістатичний ген рецесивний.

3. Полімерія – явище залежності прояву кількісної ознаки від кількох неалельних генів. Полімерні гени позначають однаковими літерами з цифровими індексами, наприклад, А1, а1; А2, а2 тощо. Кількісними ознаками людини є зріст, вага, колір шкіри, сприйнятливість до захворювань тощо. 

4. Плейотропія – залежність кількох ознак від дії одного гена.У людини трапляється спадкове захворювання серповидно-клітинна анемія. Ген, що викликає це захворювання, змінює будову гемоглобіну (гемоглобін S), його властивості, форму еритроцитів.

10.Гомозиготний організм – диплоїдний організм, в обох гомологічних хромосомах  якого містяться однакові алелі певного гена (наприклад, АА чи аа), утворює один тип гамет.

 11.Гетерозиготний організм – диплоїдний організм,  обидві гомологічні  хромосоми якого містять  різні алелі певного гена (Аа): утворює два типи гамет за даним геном.

в гомологічних хромосомах (Aa), тобто має альтернативні ознаки.

12.Домінантна ознака — алель (ген), яка вприсутності іншої завжди проявиться уформі кодованого нею стану ознаки. Позначається великими літерами (A, B, C).

13.Рецесивна ознака — та, що пригнічується, проявляється тільки в гомозиготному стані. Рецесивний ген позначається малою літерою (a, b, c).

Фенотип — сукупність внутрішніх і зовнішніх ознак, що реалізуються в організмі при взаємодії генотипу із середовищем.

14 Проміжне успадкування зустрічається при неповному домінуванні. Тобото гетерозиготи мають власний фенотип

15. Моногібридне схрещування - поєднання батьківських форм, які відрізняються різними станами лише однієї спадкової ознаки. Моногібридне схрещування — схрещування за однією парою ознак

дигібридне схрещування - схрещування двох ознак і полігібридне трьох ознак і більше.

3.

Принципи гібридологічного аналізу

1)добір пар; 2) схрещування; 3) аналіз генотипів і фенотипів нащадків; 4) статистичне розщеплення за гено- і фенотипами.

Принципово нове, внесене Г. Менделем у вивчення успадкування, це гібридологічний метод. Аналізуючи результати моно і дигібридного схрещувань гороху, він дійшов

висновку, що:

1) розвиток спадкових ознак залежить від передачі нащадкам спадкових факторів;

2) спадкові чинники, які контролюють розвиток окремої ознаки, парні: один походить від батька,другий від матері; у функціональному відношенні чинники мають властивості домінантної і рецесивної ознак; домінантна (від лат. dominans панувати) ознака яка проявляє себе, рецесивна (від лат.reсessivus відступаючий) ознака себе не проявляє в одинарній дозі;

3) спадкові фактори передаються в ряду поколінь, не втрачаючи своєї індивідуальності, тобто характеризуються сталістю;

4) в процесі утворення статевих клітин парні алельні гени потрапляють у різні гамети (закон чистоти гамет); відновлення таких пар відбувається в результаті запліднення;

5) материнський і батьківський організми рівною мірою беруть участь у передачі своїх спадкових факторів нащадкам. Нове покоління отримує не готові ознаки, а тільки матеріальні фактори.

На цих принципах ґрунтуються правила (закони) успадкування, сформульовані Г. Менделем

4.

Менделюючі ознаки людини і закономірності їх успадкування

1) визначення поняття „менделюючі ознаки”; 2) закони Менделя (1-й, 2-й, 3-й); 3) аутосомно-домінантний тип успадкування; 4) аутосомно-рецесивний тип успадкування; 5) незалежне комбінування.

1.Менделюючі ознаки- це ознки які підкоряються законам Менделя.

Для людини характерні відомі типи успадкування ознак: домінантний і рецесивний, аутосомний і зчеплений із статевими хромосомами.

Відомо понад 100 видів метаболічних аномалій у людини, які успадковуються згідно з менделівською моногібридною схемою, наприклад,галактоземія, фенілкетонурія, різні форми гемоглобінопатії та інші.

Домінантною або рецесивною є ознака, а не ген. Домінантність чи рецесивність це наслідок дії гена, а не його властивість.

2. Перший закон або закон домінування: при схрещуванні гомозиготних особин, які відрізняються за однією парою альтернативних ознак  спостерігається одноманітність гібридів першого покоління F₁ як за фенотипом, так і за генотипом. За фенотипом усі особини мають домінантну ознаку, за генотипом вони гетерозиготні

Другий закон або "Закон розщеплення": при схрещуванні гібридів першого покоління між собою отримуємо потомство, в якому розщеплення за фенотипом буде 3:1 (з переважанням домінантної ознаки), а за генотипом 1:2:1.

За фенотипом  3/4 особин (75 %) мають домінантну ознаку, а 1/4  (25 %) - рецесивну. За генотипом 1/4 особин (25 %) - домінантні гомозиготи АА, 2/4  (50 %) - гетерозиготи Аа і 1/4 (25 %) - рецесивні гомозиготи аа.

Третій закон або "Закон незалежного успадкування ознак": кожна пара альтернативних варіантів ознак успадковується незалежно від інших пар і дає розщеплення 3:1 за кожною з пар (як і при моногібридному схрещуванні). При дигібридному схрещуванні (коли спостереження ведеться за двома ознаками) серед гібридів другого покоління спостерігають розщеплення 9:3:3:1. Цей закон справедливий лише для ознак, у яких гени, що їх кодують, належать до різних груп зчеплення, тобто знаходяться в різних хромосомах. Закон може виконуватись і для ознак, гени яких знаходяться в одній хромосомі на значній відстані один від одного (не менше 50 морганід). В іншому випадку гени спадкуватимуться зчеплено.

3. Аутосомно_домінантпний пип успадкування.Внаслідок того, що домінантні гени, які викликають розвиток захворювання, в гомозиготному стані здебільшого летальні, то всі шлюби між здоровими і хворими відносяться до типу Аа х аа, де А домінантний ген, який визначає розвиток спадкового захворювання, арецесивний ген.За цього типу успадкування переважають такі

умови:

1) кожна хвора людина має хворого одного з батьків;

2) захворювання передається по спадковості; в поколіннях; хворі є в кожному поколінні;

3) у здорових батьків діти будуть здоровими;

4) захворіти можуть і чоловіки, і жінки однаково часто, оскільки ген локалізується в аутосомі;

5) імовірність народження хворої дитини, якщо хворий один з батьків, складає 50

За таким типом успадковуються деякі нормальні і патологічні ознаки:

1) біле пасмо волосся;

2) волосся жорстке, пряме;

3) шерстисте волосся коротке, кучеряве, пишне:

4) товста шкіра;

5) здатність згортати язик трубочкою;

6) габсбургська губа нижня щелепа вузька,виступає вперед, нижня губа відвисла і напіввідкри тий рот;

7) полідактилія багатопалість, коли кількість пальців досягає 6C9 на ногах або руках;

8) синдактилія зрощення м'яких або кісткових тканин фаланг двох і більше пальців;

9) брахідактилія короткопалість, недорозвинення дистальних фаланг пальців;

10) арахнодактилія сильно видовжені пальці та ін.

Аутосомно -домінантному типу успадкування

властиві такі ознаки:

1) передавання захворювання з покоління до покоління (успадкування по вертикалі);

2) передача захворювання від хворих батьків дітям;

3) здорові члени сім'ї, як правило, мають здорових нащадків;

4) обидві статі уражуються однаково часто.

Діагностика аутосомно-домінантного типу успадкування іноді складає певні труднощі, зумовлені такими властивостями, як пенетрантність ймовірність прояву гена) та експресивність.

4.Аутосомно_рецесивний тип успадкування.

Якщо рецесивні гени локалізовані в аутосомах, то появляються вони тільки при шлюбі двох гетерозигот або гомозигот за рецесивним алелем.

Існують три варіанти шлюбів:

1) аа х аа C всі діти хворі;

2) Аа х аа _ 50 % дітей будуть хворими, 50 %фенотипно здорові, але є носіями мутантного гена;

3) Аа х Аа C 25 % дітей будуть хворими, 75 %фенотипно здорові, але 50 % з них є носіями патологічного гена.

За аутосомно-рецесивним типом успадковуються такі ознаки в людини: волосся пряме, тонке,шкіра тонка, 0(1) група крові, група крові Rh-, хвороби обміну речовин (фенілкетонурія, галактоземія та ін.)

Частота виникнення аутосомно-рецесивного захворювання знаходиться в прямій залежності від ступеня поширеності мутантного гена. Ймовірність рецесивних спадкових хвороб особливо зростає в ізолятах та популяціях, в яких багато близькоро

динних шлюбів. Це зумовлено тим, що тут "концентрація" гетерозиготного носійства вища, ніж узагальній популяції.

Аутосомно-рецесивний тип успадкування маєряд відмінних рис:

1) від здорових батьків народжуються хворі діти;

2) від хворого батька народжуються здорові діти;

3) хворіють в основному сибси (брати, сестри),а не батьки - діти, як при домінантному типі успадкування;

4) у родоводі переважає більший відсоток близькородинних шлюбів;

5) всі здорові батьки хворих дітей є гетерозиготними носіями патологічного гена;

6) однаково часто хворіють чоловіки і жінки;

7) у гетерозиготних носіїв співвідношення хворих і здорових дітей складає 1:3.

При аутосомно-рецесивному типі успадкування, як і при аутосомно-домінантному, можливі різного ступеня експресивність ознаки і частота пенетрантності.

5.Незалежне комбінування при схрещуванні гомозиготних особин, які відрізняються двома (і більше) парами альтернативних ознак, у другому поколінні F₂  спостерігається незалежне успадкування і комбінування ознак, якщо гени цих ознак розташовані в різних парах гомологічних хромосом.

5.

Летальні алелі

1) визначення поняття „летальні алелі”; 2) відхилення від очікуваного Менделівського розщеплення при схрещуванні моногетерозигот.

Летальні алелі (від лат. леталіс — смертельний) — це алелі, які, проявляючись у фенотипі, спричиняють загибель організму на тій чи іншій стадії його розвитку

Оскільки летальні алелі можуть призводити до загибелі нащадків ще до народження, кількісне співвідношення різних фенотипних груп нащадків відрізнятиметься від того, яке можна було б очікувати теоретично, виходячи із закономірностей спадковості, встановлених Г. Менделем. Найчастіше летальні алелі рецесивні, тому вони можуть проявлятися у фенотипі лише у гомозиготному стані (наприклад, алель, яка спричиняє водянку в телят ейрширської породи).

6.

АнАналізуюче схрещування

1) визначення поняття „аналізуюче схрещування”; 2) значення для аналізу генотипів особин з домінантними ознаками.

1. Аналізуюче –  схрещування, в якому особина, генотип якої невідомий, але його потрібно встановити (АА чи Аа), схрещується з рецесивною гомозиготою (аа). Якщо все потомство від цього схрещування буде одноманітним, досліджуваний організм має генотип АА. Якщо у потомстві спостерігається розщеплення за фенотипом у співвідношенні 1:1, досліджуваний організм є гетерозиготою Аа.

7.

Цитологічні основи успадкування менделюючих ознак

1)поведінка хромосом в мейозі; 2) закон чистоти гамет.

Цитологічні основи першого закону: гомозиготні батьки (АА х аа) в процесі мейозу утворюють гамети лише одного типу – А і а відповідно. Поєднання цих гамет дає зиготу лише одного типу – Аа.

Цитологічні основи другого закону: гібриди першого покоління F1 (Аа) при мейозі утворюють яйцеклітини і спермії двох типів – А і а, поєднання яких при схрещуванні дає три типи зигот: АА, АА, Аа. Тому одноманітності в F2 не може бути, бо в основі закону розщеплення лежить феномен незмішування алелей у гібридних організмів (закон чистоти гамет)

Цитологічною основою третього закону є мейоз. У мейозі негомологічні хромосоми розходяться незалежно і можуть комбінуватися в будь-яких поєднаннях.   Тому алель А може виявитися в одній гаметі з однаковою ймовірністю з алелем В або з алелем b, але не з алелем а. З такою ж ймовірністю алель а може потрапити в гамету з алелем В або з алелем b, але не з алелем А. Гібриди F₁    в мейозі утворюють яйцеклітини 4-х типів: АВ, Аb, аВ і аb і стільки ж типів сперміїв. При випадкому поєднанні  цих гамет  можливе утворення 16 типів зигот (4 х 4), які можна визначити за решіткою Р.Пеннета. Ці типи зигот дають 4 фенотипових класи у співвідношенні  9 жовтих гладеньких : 3 жовтих зморшкуватих : 3 зелених гладеньких : 1 зелений зморшкуватий (9:3:3:1) і 9 генотипових класів у співвідношенні 1ААВВ:2АаВВ:2ААВb:4АаВb:1ААbb:2Aabb:1aaBB:2aaBb:1aabb. Підрахунок розщеплення в  F₂   за кожною парою ознак показує, що воно в обидвох випадках дорівнює 12:4, тобто 3:1, як при моногібридному схрещуванні. Отже, дигібридне схрещування  – це, по суті, два незалежних моногібридних, які ніби накладаються одне на одне.

2. Закон чистоти гамет

Той факт, що рецесивна ознака (зелений колір насіння), яка була відсутня в гібридів першого покоління F₁,  знову з’явилася в 1/4  гібридів другого покоління F₂, Г.Мендель пояснив тим, що успадковуються не самі ознаки, а спадкові фактори (гени), які визначають розвиток цих ознак і що ці фактори дискретні. У гібридів F₁  (Аа) існує два спадкові фактори ( алельні гени), один з них А відповідає за жовтий колір насіння, інший а – за зелений.Алельні гени, знаходячись у гетерозиготному стані, не зливаються, не змінюють один одного і, не втрачаючи своєї індивідуальності, передаються в гамети. Гамети є  «чистими»: вони несуть лише один з двох  алелей певного гена.. Цю закономірність Г.Мендель назвав гіпотезою «чистоти гамет». Їїцитологічною основою є  мейоз, який був відкритий значно пізніше законів Г.Менделя. Алельні гени знаходяться в гомологічних (парних) хромосомах. При мейозі в кожну гамету попадає лише одна з гомологічних хромосом і відповідно один ген з пари алельних генів

6