Методичка - биология в рисунках и схемах

o Формирование плаценты-3-8 неделя

o Развитие зачатков осевых фрагментов (хорда, нервная трубка) 3-8 неделя o Период усиленного роста и развития головного мозга-15-20 неделя

o Рождение

o Дети до года

o Период полового созревания 11-16 лет

30. (50) Клонирование и вопросы трансплантации

Соматическая клетка тела с нужными генами Ядро

Ядро, слитое с денуклеаризированной яйцеклеткой

Клонирование ‒ биотехнологические методы, используемые для искусственного получения клеток, тканей, органов и живых существ с одинаковыми генетическими свойствами.

Клонирование широко распространено в природе у различных организмов. У растений естественное клонирование происходит при различных способах вегетативного размножения. У животных клонирование происходит при амейотическом партеногенезе. Так, среди позвоночных известны клонально размножающиеся виды ящериц, состоящие из одних партеногенетических самок. У человека естественные клоны — монозиготные близнецы.

Наибольшее внимание учёных и общественности привлекает клонирование многоклеточных организмов, которое стало возможным благодаря успехам генной инженерии. Создавая особые условия и вмешиваясь в структуру ядра клетки, специалисты заставляют её развиваться в нужную ткань или даже в целый организм. Допускается принципиальная возможность воспроизведения даже умершего организма, при условии сохранения его генетического материала. Одно из перспективных применений клонирования тканей — клеточная терапия в медицине. Такие ткани, полученные из стволовых клеток пациента, могли бы компенсировать недостаток и дефекты собственных тканей организма и не отторгаться при трансплантации. Это так называемое терапевтическое клонирование.

Трансплантация — в медицине пересадка какого-либо органа или ткани, например, почки, сердца, печени, лёгкого, костного мозга, стволовых гемопоэтических клеток, волос.

Организм, от которого берут органы или ткани для пересадки, называют донором. Организм, которому пересаживают ткани или органы, называют реципиентом.

Различают следующие виды трансплантации:

1.Аутотрансплантация, или аутологичная трансплантация — реципиент трансплантата является его до-

нором для самого себя. Например, аутотрансплантация кожи с неповреждённых участков на обожжённые широко применяется при тяжёлых ожогах.

2.Изотрансплантация, или изогенная трансплантация — донором трансплантата является полностью ге-

нетически и иммунологически идентичный реципиенту однояйцовый близнец реципиента.

3.Аллотрансплантация, или гомотрансплантация — донором трансплантата является генетически и иммунологически отличающийся человеческий организм.

4.Ксенотрансплантация, или межвидовая трансплантация — трансплантация органов от животного дру-

гого биологического вида.

Стремительный выход трансплантации на уровень массовой практики повлек за собой создание многочисленных деклараций и документов этического характера, инструкций и новых законов для решения возникших вопросов. Общество в России на сегодняшний день имеет негативное отношение к трансплантологии, ассоциирует её с исчезновением людей, торговлей органами.

31. (60) Количественная и качественная специфика проявления генов в признаках. Плейотропия, пенетрантность, экспрессивность, генокопии

Фенотипическое проявление информации, заключенной в генотипе, характеризуется показателями пенетрантности и экспрессивности.

Пенетрантность отражает частоту фенотипического проявления имеющейся в генотипе информации. Она соответствует проценту особей, у которых доминантный аллель гена проявился в признак, по отношению ко всем носителям этого аллеля. (количество особей (%), проявляющих в фенотипе данный ген, по отношению к количеству особей, у которых этот признак мог бы проявиться.)

Экспрессивность характеризует степень выраженности признака и, с одной стороны, зависит от дозы соответствующего аллеля гена при моногенном наследовании или от суммарной дозы доминантных аллелей генов при полигенном наследовании, а с другой стороны — от факторов среды. (степень выраженности признака, очень важный показатель фенотипического проявления гена. Признак проявляется в той степень, сколько доминантных аллелей).

Плейотропия ‒ явление множественного действия гена. Выражается в способности одного гена влиять на несколько фенотипических признаков. При прямой плейотропии все разнообразные дефекты, возникающие в различных тканях или органах, вызываются непосредственным действием одного и того же гена именно в этих разных местах. В случае относительной плейотропии существует одно первичное место действия мутантного гена, а все остальные наблюдаемые при ней симптомы возникают как следствие. (один ген влияет на много фенотипических признаков.)

Генокопии ‒ сходные фенотипы, сформировавшиеся под влиянием разных неаллельных генов. (одинаковые фенотипические признаки, но кодирующиеся разными неаллельными генам).

32. (5) Матричный синтез как специфическое свойство живого. Характерные особенности реакций матричного синтеза. Примеры

Матричный синтез 3 типа:

1.Синтез ДНК ‒ репликация ‒ самоудвоение мол-л ДНК, которое обычно происходит перед делением клки. Во время репликации материнская мол-ла раскручивается, и комплементарные нити её разъединяют (образ репликативная вилка) Формирование репликативной вилки происходит под дей-ем ферментов геликазы и топоизомеразы. Геликаза разрыв водор связи между комплемент-ными нуклеотидами и разъедин нити, топоизомераза сним напряж-е, возникающее при этом в мол-ле. Одиночн нити матер мол-лы служат матрицами для синтеза дочерних комплемент-х нитей. С одиночн нитями связыв SSB-белки (дестабилизирующие белки), к- ые не дают им соедин в двойн спираль. В рез-те репликации образ две одинак мол-лы ДНК, полностью повторяющие матер мол-лу. При этом кажд нов мол-ла сост из одной нов и одной стар цепи. Комплемент нити моллы ДНК антипараллельны. Наращив-е полинуклеотидной цепи всегда происх в направл от 5' конца к 3' концу. Вследствие этого одна нить лидирующ (3' конец в основании репликативной вилки), а др-запаздывающ (5' конец в основ вилки) и поэтому строится из фрагменьов Оказаки, растущих от 5' к 3' концу. Фрагменты Оказаки

–это участки ДНК, которые у эукариот имеют длину 100-200 нуклеотидов, у прокариот – 1000-2000 нуклеотидов.

Синтез цепи ДНК осуществляет фермент ДНК-полимераза. Она наращив дочерн цепь, присоединяя к её 3' концу нуклеотиды, комплементарные нуклеотидам материнской цепи.

Особ-ть ДНК-полимеразы сост в том, что она не может начать работу на «пустом месте», не имея 3' конца дочерней нити. Поэтому синтез лидирующей нити и синтез каждого фрагмента Оказаки начинает фермент праймаза. Это разновидность РНК-полимеразы. Праймаза способна начать синтез новой полинуклеотидной цепи с соедин-я двух нуклеотидов. Праймаза синтезирует из РНК-нуклеотидов короткие затравки - праймеры. Их длина около 10 нуклеотидов. К 3' концу праймера ДНК полимераза начин присоединять ДНК-нуклеотиды.

Фермент экзонуклеаза удал праймеры. ДНК-полимераза достраивает фрагменты Оказаки, фермент лигаза сшивает их.

2.Синтез РНК ‒ транскрипция ‒ синтез РНК на матрице ДНК (у эукариот в ядре, у прокариот-в цитоплазме). В процессе транскрипции строится комплемент копия одной из нитей ДНК. В рез-те транскрипции синтезир-ся иРНК, рРНК и тРНК. Транскр-ю осущ РНК-полимераза. У эукариот транскрипцию оскществл три разные РНК-полимеразы:

РНК-полимераза I синтезир рРНК

РНК-полимераза II синтезир иРНК

РНК-полимераза III синтезир тРНК

РНК-полимераза связыв-ся с молекулой ДНК в области промотора. Промотор – это участок ДНК, отмечающий начало транскрипции. Он расположен перед структурным геном.

Присоединившись к промотору, РНК-полимераза раскручивает участок двойной спирали ДНК и раздел комплемент-ые цепи. Одна из двух цепей – смысловая – служит матрицей для синтеза РНК. Нуклеотиды РНК комплементарны нуклеотидам смысловой цепи ДНК. Транскрипция идёт от 5' конца к её 3' концу. РНК-поли- мераза отдел синтезиров-ый уч-к РНК от матрицы и восстанавливает двойную спираль ДНК. Транскрипция продолжается до тех пор, пока РНК-полимераза не доёдет до терминатора. Терминатор – это уч-к ДНК, обозначающий конец транскрипции. Достигнув терминатора, РНК-полимераза отделяется и от матричной ДНК и от новосинтезированной молекулы РНК.

Транскр-я дел на 3 этапа:

Инициация – присоед-е РНК-полимеразы и помогающих ей белков-факторов транскрипции к ДНК и начало их работы.

Элонгация ‒ наращив- полинуклеот-ой цепи РНК.

Терминация ‒ оконч-е синтеза мол-лы РНК. Синтез белка - трансляция - процесс синтеза полипепт-ной цепи, проходящей на рибосоме. Происх в цитоплазме. Рибосома сост из двух субъединиц: большой и малой. Субъединицы построены из рРНК и белков. Неакт рибосома находится в цитоплазме в диссоциированном виде. Активная рибосома собирается из двух субъединиц, приэтом в ней образ-ся активные центры, в том числе

– аминоацильный и пептидильный. В аминоацильном центре происход образ-е пептидной связи. Транспортные РНК специфичны, т.е. одна тРНК может перенос только одну определ-ую а/к. Эта а/к зашифрована кодоном, которому комплементарен антикодон тРНК. В процессе трансляции рибосома переводит последоват-ть нуклеотидов иРНК в последоват-ть а/к полипептидной цепи.

3. Синтез белка ‒ трансляция ‒ процесс синтеза полипептидной цепи, проходящей на рибосоме. Происходит в цитоплазме. Делится на 3 этапа:

Инициация ‒ сборка рибосомы на инициирующем кодоне иРНК и начало её работы. Инициация начинается с того, что с иРНК соедин-ся малая субъединица рибосомы и тРНК, несущая метионин, к-рый соответствует инициирующему кодону АУГ. Затем к этому комплексу присоедин-ся большая субъединица. В рез-те инициирующий кодон оказыв-ся в пептидильном центре рибосомы, а в аминоацильном центре наход-ся первый значащий кодон. К нему подходят различные тРНК, а останется в рибосоме только та, антикодон к-рой комплементарен кодону. Между комплемент-ми нуклеотидами кодона и антикодона образся водородные связи. В итоге в рибосоме с иРНК оказыв-ся временно связаны две тРНК. Кажд тРНК принесла в рибосому а/к, зашифрованную кодоном иРНК. Между этими а/к образ-ся пептидная связь. После этого тРНК, принесшая метионин, отдел-ся от своей а/к и от иРНК и уходит из рибосомы. Рибосома перемещ-ся на один триплет от 5' конца к 3' концу иРНК.

Элонгация – процесс наращив-я полип-ой цепочки. В аминоацильный центр рибосомы будут подходить различн тРНК. Процесс узнавания тРНК и поцесс формирования пептидной связи будет повтор-ся до тех пор, пока в аминоацильном центре рибосомы не окажется стопкодон.

Терминация – заверш-е синтеза полипептида и диссоциация рибосомы на две субъединицы. Существ три стоп-кодона: УАА, УАГ и УГА. Когда один из них оказыв-ся в аминоацильном центре рибосомы, с ним связывся белок – фактор терминации трансляции. Это вызывает распад всего комплекса.

33. (40) Метод экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Современные методы коррекции бесплодия

Экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) – веду-

щее направление вспомогательных репродуктивных технологий - методов терапии бесплодия, при которых отдельные или все этапы зачатия и раннего развития эмбрионов осуществляются вне организма.

Процедура ЭКО состоит из следующих этапов:

стимуляция яичников, включая мониторинг фолликулогенеза и развития эндометрия\стимуляция суперовуляции гормональными препаратами

пункция фолликулов яичников (трансвагинально/лапароскопия)

оплодотворение ооцитов культивированной спермой

культивирование эмбрионов in vitro

предимплантационная генетическая диагности (при наличии показаний)

перенос эмбрионов в полость матки

поддержка лютеиновой фазы стимулированного менструального цикла

диагностика беременности ранних сроков Искусственное оплодотворение методом ИКСИ (интрацитоплазматической инъекцией) выполняют при

тяжелой форме мужского бесплодия. Берется самый жизнеспособный сперматозоид и иглой вводится в як.

Показания:

•Тяжелое нарушение сперматогенеза

•Низкий процент оплодотворения в предыдущей программе Эко

•Мало количество ооцитов (менее 4)

•Рождение ребенка с генетическими нарушениями в предшествующую беременность.

Во время процедуры сперматозоид вводится в яйцеклетку, извлеченную из тела яичника женщины. Отличие этого метода от ЭКО состоит в том, что при ИКСИ отбирают один, самый жизнеспособный сперматозоид, который помещают внутрь яйцеклетки при помощи иглы, а при экстракорпоральном сперматозоиды находятся вместе яйцеклетками в специальном растворе и проникают внутрь самостоятельно.

34. (85) Методы в генетике человека. Биохимический метод. Дерматоглифика

Биохимический метод является основным в диагностике многих моногенных болезней, приводящих к нарушению обмена веществ. Объектами биохимической диагностики являются биологические жидкости: кровь, моча, пот, амниотическая жидкость и т.д. С помощью данного метода можно определить в биологических жидкостях активность ферментов или содержание некоторых продуктов метаболизма.

Для диагностики фенилкетонурии кровь новорожденных берут на 3-5 день после рождения. Капли крови помещают на хроматографическую или фильтровальную бумагу и пересылают в лабораторию для определения фенилаланина. Для определения врожденного гипотереоза в крови ребенка на 3 день жизни определяют уровень тироксина. Просеивающая программа массовой диагностики наследственных болезней применяются не только среди новорожденных. Они могут быть организованны для выявления тех болезней, которые распространены в каких-либо группах населения. Например, с США организована

просеивающая биохимическая программа по выявлению гетерозиготнвх носителей идиотии Тей-Сакса (она чаще встречается среди евреев-ашкенази). На Кипре и в Италии организовано биохимическое исследование гетерозиготных несителей талассемии.

На сегодняшний день в нашей стране внедрена программа обязательного селективного скрининга на определение наследственных болезней обмена веществ. с проведением 14ти тестов анализов мочи и крови: на белок, кетокислоты, цистин и т.д. На втором этапе, применяя методы тонкослойной хроматографии мочи и крови, можно выявить более 140 наследственных болезней обмена веществ, такие как болезни углеводного обмена, лизосомальные болезни накопления, болезни обмена металлов, аминоацидопатии и т.д.

Дерматоглифика — научная дисциплина, изучающая признаки узоров на коже ладонной стороны кистей и стоп человека. Кожа ладонной стороны кистей имеет сложный рельеф — его образуют гребешки, и потому эту кожу называют «гребневой». Гребешки составляют характерные узоры, уникальные для каждого человека и неизменные в течение всей его жизни. Дерматоглифические признаки являются маркерами некоторых хромосомных, мультифакторных заболеваний, снижения интеллекта, этнодиагностическими признаками, используются в идентификации личности.

35. (84) Методы в генетике человека. Близнецовый метод

Исследование генетических закономерностей на близнецах.

Монозиготными близнецами называют индивидов, выросших из одной зиготы, т. е. обладающих идентичными генотипами.

Дизиготные близнецы развиваются вследствие оплодотворения двух яйцеклеток, имеющих с генетической точки зрения, 50 % общих генов, т. е. сходные как братья и сестры.

При близнецовом методе исследования проводят сопоставление монозиготных близнецов с дизиготными, а также монозиготных близнецов. При диагностике близнецовости используют метод сходства (сопоставление по внешним морфологическим признакам - пигментация кожи, во-

лос, форма носа, губ, ушных раковин и т. д.), а также анализируют некоторые моногенные признаки - эритро- и лейкоцитарные антигены, группа белков крови, группы крови и т. д. Какой-либо качественный признак (заболевание) может встречаться у обоих близнецов (конкордантность) или у одного из них (дискордантность). Сопоставление степени парной конкордантности у моно- и дизиготных близнецов дает приблизительный ответ

на вопрос о соотношении роли наследственности и среды в развитии заболевания. Если доминирующую роль в возникновении заболевания играет наследственность, то конкордантность у монозиготных близнецов выше, чем у дизиготных. Если в развитии болезни определенную роль играют негененетические факторы, то один из монозиготных близнецов может быть больным, другой здоровым. Следует все же учитывать, что определение роли среды и наследственности с помощью близнецового метода в формировании того или иного заболевания является сложным вопросом и требует более детального рассмотрения. Поэтому здесь следует упомянуть о недостатках близнецового метода, имеющих много биологических и социальных причин.

Классический близнецовый метод: в этом случае используется такая схема эксперимента, при которой выраженность исследуемого признака сопоставляется в парах и близнецов и оценивается уровень внутрипарного сходства партнеров.

Метод контрольного близнеца: этот метод используется на выборках МЗ близнецов. Так как МЗ близнецы весьма сходны по многим признакам, то из партнеров МЗ пар можно составить две выборки, уравненные по большому числу параметров. Такие выборки используют для исследования влияния конкретных средовых воздействий на изменчивость признака. При этом отобранная часть близнецов (по одному из каждой пары) подвергается специфическому воздействию, другая же часть является контрольной группой. Поскольку в эксперименте участвуют генетически идентичные люди, то этот способ можно считать моделью для изучения воздействия различных средовых факторов на одного и того же человека.

Лонгитюдное близнецовое исследование: в этом случае проводится длительное наблюдение одних и тех же близнецовых пар. Фактически это сочетание классического близнецового метода с лонгитюдным. Широко используется для изучения влияния средовых и генетических факторов в развитии.

Метод близнецовых семей: является сочетанием семейного и близнецового метода. При этом исследуются члены семей взрослых близнецовых пар. Дети МЗ близнецов по генетической конституции являются как бы детьми одного человека. Метод широко используется при изучении наследственных причин ряда заболеваний.

Исследование близнецов как пары: предполагает исследование специфических близнецовых эффектов и особенностей внутрипарных отношений. Используется как вспомогательный метод для проверки справедливости гипотезы о равенстве средовых условий для партнеров МЗ и ДЗ пар.

Сопоставление близнецов с неблизнецами.

Также вспомогательный метод, позволяющий оценить существенность разницы между близнецами и неблизнецами. Если разница между близнецами и остальными людьми не является значимой, то близнецы и остальные люди относятся к одной генеральной выборке и, следовательно, результаты бллизнецовых исследований можно распространять на всю популяцию. Так, было отмечено некоторое отставание членов близнецовых пар в развитии от одиночнорожденных. Особенно эта разница заметна в раннем возрасте. Но сопоставление результатов исследования членов близнецовых пар, чей партнер умер в раннем детстве и одиночнорожденных не выявил существенной разницы в уровне развития. То есть особенности развития близнецов обусловлены не столько трудностями эмбрионального развития, сколько с особенностями воспитания близнецов как пары (семейные трудности при рождении близнецов, замкнутость близнецов в паре и т.п.). Таким образом, близнецы несколько отличаются от всей популяции, но с возрастом эта разница заметно сглаживается, и близнецы по большей части становятся сопоставимы с остальной популяцией.

Метод разлученных близнецов: Из-за особенностей развития ДЗ и МЗ пар близнецов классический близнецовый метод и его разновидности принято считать “нежесткими” экспериментами: в них невозможно однозначно разделить влияние генетических и средовых факторов, так как в силу ряда причин условия развития близнецов по целому ряду причин оказываются несопоставимыми.

Метод частично разлученных близнецов: Этот метод состоит в сравнении внутрипарного сходства МЗ и ДЗ близнецов, живущих какое-то время врозь.

Вэтих исследованиях также можно определить в какой степени справедлив постулат о равенстве сред МЗ

иДЗ близнецов. Так, если МЗ близнецы, живущие отдельно становятся все менее схожи друг с другом по некой психологической характеристике, а ДЗ близнецы, живущие врозь, не отличаются по внутрипарному сходству от вместе живущих ДЗ близнецов, то можно сделать вывод, что средовые условия МЗ и ДЗ неравноценны, а выводы о наследуемости изучаемой характеристики завышают показатель наследуемости этой характеристики.

36. (81) Методы в генетике человека. Генеалогический метод. Принципы построения родословных и их типы

В основе этого метода лежит составление и анализ родословных. Этот метод широко применяют с древних времен и до наших дней в коневодстве, селекции ценных линий крупного рогатого скота и свиней, при получении чистопородных собак, а также при выведении новых пород пушных животных. Родословные человека составлялись на протяжении многих столетий в отношении царствующих семейств в Европе и Азии.

Как метод изучения генетики человека генеалогический метод стали применять только с начала XX столетия, когда выяснилось, что анализ родословных, в которых прослеживается передача из поколения в поколение какого-то признака (заболевания), может заменить собой фактически неприменимый в отношении человека гибридологический метод.

Сбор сведений о семье начинается с человека, называемого пробандом. По завершении сбора сведений приступают к географическому изображению родослов-

ной. Для этого используют условные обозначения, предложенные Г. Юстом в 1931 г. (рис. 6.24).

Поколения в родословной обозначаются римскими цифрами, которые ставятся слева от родословной. Арабскими цифрами нумеруются родственники одного поколения слева направо. Братья и сёстры располагаются в порядке рождения и именуются сибсами. Изображение родословной необходимо начинать с самого старшего поколения. К родословной записывается легенда.

Анализ родословной включает следующие этапы:

1.Установление, является ли данный признак или заболевание единичным в семье или имеется несколько случаев (семейный характер). Если признак встречается несколько раз в разных поколениях, то можно предположить, что он имеет наследственную природу.

2.Определение типа наследования признака.

Для этого анализируют родословную, учитывая следующие моменты:

1.встречается ли изучаемый признак во всех поколениях и многие ли члены родословной обладают этим признаком;

2.одинакова ли частота признака у лиц обоих полов, у лиц какого пола он встречается чаще;

3.лицам какого пола передается признак от больного отца и больной матери;

4.есть ли в родословной семьи, в которых у обоих здоровых родителей рождались больные дети или у обоих больных родителей рождались здоровые дети;

5.какая часть потомства в семьях, где болен один из родителей, имеет наследуемый признак.

Аутосомно-доминантное наследование:

1)признак проявляется в равной степени у представителей обоих полов;

2)признак встречается в каждом поколении;

3)дети, имеющие признак, рождаются в семье, где хотя бы один из родителей имеет этот признак

Аутосомно-рецессивное наследование:

1)признак проявляется в равной степени у представителей обоих полов;

2)признак встречается не в каждом поколении, число людей, имеющих признак, относительно;

3)дети, имеющие признак, обычно рождаются в семьях, где оба родителя этого признака не имеют; частота рождения детей с признаком возрастает в родственных браках.

Х - сцепленное доминантное наследование:

1)от женщины признак может передоваться как сыновьям, так и дочерям;

2)от мужчины признак наследуют только его дочери, все его сыновья признака не имеют

Х - сцепленное рецессивное наследование:

1)признак, как правило, проявляется только у мужчин;

2)гетерозиготные женщины-носительницы признака не имеют, но у них могут быть потомки мужского пола с этим признаком

У - сцепленное наследование:

1) признак имеют только мужчины;

2) признак передаётся только по мужской линии

Цитоплазматическое наследование:

1)признак передаётся от матери всем детям независимо от пола;

2)отцы, имеющие признак, не передают его ни сыновьям, ни дочерям

37.(86) Методы в генетике человека. Молекулярно-генетические методы (секвенирование ДНК). Генетическое тестирование. Генетическое прогнозирование

Молекулярно-генетические методы изучения наследственности человека – это большая группа методов, позволяющих выявлять варианты структуры исследуемого участка ДНК. В основе методов лежат различные манипуляции с ДНК и РНК.

Выделение ДНК. Первым этапом любого молекулярно-генетического исследования является выделение нуклеиновых кислот из образца ткани. Для выделения ДНК пригодны любые ядросодержащие клетки организма. Чаще всего на практике используется периферическая кровь (лейкоциты).

Вбольшинстве случаев для анализа (например, для диагностики болезни) достаточно исследования небольшого фрагмента генома. Для этого исследуемый фрагмент необходимо получить в большом количестве копий (амплифицикация). Амплифицировать фрагмент ДНК можно при помощи методов молекулярного клонирования.

Важными достижениями молекулярной генетики последних десятилетий явились работы по секвенированию ‒ определению нуклеотидной последовательности ДНК.

Внастоящее время полностью установлена последовательность нуклеотидов многих генов человеческого генома, в том числе генов α- и (β-глобиновых цепей гемоглобина, некоторых полипептидных гормонов (инсулина, гормона роста, хорионического соматотропина, пролактина). Интенсивно изучаются нуклеотидные последовательности генов актинов, тубулинов, интерферонов.

Методы молекулярной генетики и генной инженерии позволяют не только диагностировать целый ряд генных мутаций и устанавливать нуклеотидную последовательность отдельных генов человека, но и размножать (клонировать) их и получать в большом количестве белки ‒ продукты соответствующих генов.

Таким образом, с помощью методов генной инженерии стало возможно получать на основе человеческих генов некоторые первичные генные продукты (инсулин). Это определяет перспективы терапии наследственных болезней, обусловленных связанным с генными мутациями дефицитом нормальных продуктов генов.

Дальнейшее совершенствование методов молекулярной генетики обеспечит возможность полного определения нуклеотидных последовательностей не только структурных, но и регуляторных локусов генома человека, а разработка методов включения в человеческий геном нормальных нуклеотидных последовательностей

вперспективе может стать основой генотерапии.

38.(82) Методы в генетике человека. Цитогенетический метод. Кариотип человека

Определение Х- и Y-хроматина часто называют методом экспресс-диагностики пола.

Исследуют клетки слизистой оболочки ротовой полости вагинального эпителия или волосяной луковицы. В ядрах клеток женщин в диплоидном наборе присутствуют две хромосомы X, одна из которых полностью инактивирована (спирализована, плотно упакована) уже на ранних этапах эмбрионального развития и видна в виде глыбки гетерохроматина, прикреплённого к оболочке ядра. Инактивированная хромосома X называется половым хроматином или тельцем Барра. Для выявления полового Х-хроматина (тельца Барра) в ядрах клеток мазки окрашивают ацетарсеином и препараты просматривают с помощью обычного светового микроскопа. В норме у женщин обнаруживают одну глыбку Х-хроматина, а у мужчин её нет. Для выявления мужского Y- полового хроматина (F-тельце) мазки окрашивают акрихином и просматривают с помощью люминисцентного микроскопа. Y-хроматин выявляют в виде сильно светящейся точки, по величине и интенсивности свечения отличающейся от остальных хромоцентров. Он обнаруживается в ядрах клеток мужского организма. Отсутствие тельца Барра у женщин свидетельствует о хромосомном заболевании - синдроме Шерешевского-Тернера (кариотип 45, ХО). Присутствие у мужчин тельца Барра свидетельствует о синдроме Кляйнфелтера (кариотип 47, XXY). Определение Х- и Y-хроматина - скрининговый метод, окончательный диагноз хромосомной болезни ставят только после исследования кариотипа.

Кариотипирование

Для изучения хромосом чаще всего используют препараты кратковременной культуры крови, а также клетки костного мозга и культуры фибробластов. Доставленную в лабораторию кровь с антикоагулянтом подвергают центрифугированию для осаждения экаритроцитов, а лейкоциты инкубируют в культуральной среде 2-3 дня. Наиболее подходящая фаза для исследования хромосом - метафаза митоза, поэтому для остановки деления лимфоцитов на этой стадии используют колхицин. Добавление этого препарата к культуре приводит

к увеличению доли клеток, находящихся в метафазе, то есть в той стадии клеточного цикла, когда хромосомы видны лучше всего. Каждая хромосома реплицируется (производит свою копию) и после соответствующей окраски видна в виде двух хроматид, прикреплённых к центромере, или центральной перетяжке. Затем клетки обрабатывают гипотоническим раствором хлорида натрия, фиксируют и окрашивают. Они окрашивают хромосомы целиком, могут быть использованы для выявления численных аномалий хромосом человека. Для получения детальной картины структуры хромосом, идентификации (определения) отдельных хромосом или их сегментов используют различные способы дифференциального окрашивания. При микроскопии препарата по длине хромосомы выявляется ряд окрашенных (гетерохроматин) и неокрашенных (эухроматин) полос. Из фотографий вырезают индивидуальные хромосомы и наклеивают их по порядку на лист бумаги; такая картина хромосом называется кариотипом. Применение дополнительного окрашивания, а также новые методы получения хромосомных препаратов, позволяющих растягивать хромосомы в длину, значительно увеличивают точность цитогенетической диагностики. Для описания кариотипа человека разработана специальная номенклатура. Нормальный кариотип мужчины и женщины обозначают как 46, XY и 46, XX соответственно. Каждое плечо разделяется на районы, а они в свою очередь - на сегменты, и те, и другие обозначают арабскими цифрами. Центромера хромосомы является исходным пунктом для отсчёта районов и сегментов.

39. (58) Методы Г.Менделя и их принципы

Одной из особенностей исследования Менделя был подбор исходных родительских форм. Для скрещивания он брал растения, различающиеся по одной, двум или трем парам альтернативных признаков. Вторая особенность метода заключалась в использовании количественного учета гибридных растений, различающихся по отдельным признакам, в ряду последовательных поколений. Третьей особенностью метода Менделя было применение индивидуального анализа потомства от каждого растения – ряду поколений.

Мендель разработал собственную методологию проведения экспериментов, которая позволила избежать ошибок, присутствовавших в работах предшественников и современников.

1.В скрещивании брались растения, различающиеся по одному или очень немногим признакам;

2.Учитывалось наследование каждого отдельного признака;

3.При анализах рассматривалось в отдельности каждое из растений;

4.В отдельности высевались семена от каждого из гибридных растений;

5.Им был применен математический анализ изучения частот проявления альтернативных признаков (семена гладкие – семена морщинистые, семена желтые – семена зеленые).

Эти закономерности легли в основу принципа генетического анализа.

Условия действия закономерностей:

•Наличие полового процесса

•Отсутствие взаимодействия генов

40. (4) Механизмы сохранения нуклеотидной последовательности ДНК. Химическая стабильность. Репарация

1 ‒ световая репорация (фотореативация) 2 ‒ темновая репарация (эксцизионная)

Репарация ‒ исправление повреждений в молекуле ДНК.

Фотореактивация (светов репара-

ция) ‒ этот вид репарации позвол устранять димеры, возникшие между двумя соседними пиримидин-ми основ-ями под дей-ем УФ-излуч-я. Происх под дей-ем фотолиазы, к-рый активир квантами видимого света. Ферм-т соедин с поврежд-й ДНК, разъедин возникшие в димерах связи и восстанавлив водор связи между комплементарными нуклеотидами.

Эксцизионная репарация (темно-

вая репарация) ‒ (эксцизия – вырезание) - исправляются поврежд-я, появив-

шиеся под УФ лучей. Поврежденный участок нити вырез-ся, и синтезирся норм посл-ть нуклеотидов.

Этапы:

1.ферм-т эндонуклеаза «узнаёт» поврежд уч-к ДНК;

2.эндонуклеаза разрезает одну нить мол-лы ДНК вблизи поврежд-я;

3.экзонуклеаза вырез поврежд уч-книти ДНК;

4.ДНК-полимераза провод матричн синтез нов цепи;

5.лигаза соедин новообразов уч-к с нитью ДНК.

Пострепликативная репарация. часть поврежденнойй ДНК не успев репарироваться путём фотореактивации или эксцизии до репликации. При репликации поврежденный уч-к не может использоваться в кач-ве матрицы. Репликация вынужд пропуст этот уч-к, оставляя брешь в дочерней нити.

Т.о. образующиеся дочерние мол-лы ДНК различны по природе. Одна из них содержит неповрежденную родительскую цепь и нормальную дочернюю комплементарную цепь. Др имеет родит цепь, несущую повреждение, и дочернюю цепь с брешью. Пострепликативная репарация происходит путём рекомбинации между дочерней, имеющей брешь, нитью и соответствующей ей норм-й матер-й нитью др мол-лы. Образовавш-ся в матер-й цепи пробел может быть застроен обычным путём репаративного синтеза на комплементарной ей норм-й дочерней цепи. Поврежд уч-к может быть исправлен путём фотореактивации или эксцизионной репарации.

41. (65) Модификационная изменчивость. Норма реакции

Модификации ‒ изменения фенотипа, вызванные влиянием окружающей среды и не связанные с изменениями генотипа. При этом возникшее конкретное модифицированное изменение признака не наследуется, но диапазон такой изменчивости, или норма реакции, генетически детерминирована и наследуется. Модификации сохраняются лишь на протяжении жизни данного организма. Модификационной изменчивости подвержены как количественные, так и качественные признаки.

Возникновение модификаций связано с тем, что такие важнейшие факторы среды, как свет, тепло, влага, химический состав и структура почвы, воздух, воздействуют на активность ферментов и в известной мере изменяют ход биохимических реакций, протекающих в развивающемся организме. Этим, в частности, объясняется появление различной окраски цветков у примулы и шерсти у гималайских кроликов. Примерами модификационной изменчивости у человека могут служить усиление пигментации кожи (загар) под влиянием ультрафиолетовых лучей, мощное развитие костно-мышечной системы в результате физических нагрузок и т. д. К модификационной изменчивости следует отнести также и явление физиологического гомеостаза — способности организмов противостоять колеблющимся условиям среды путем приспособительного реагирования. Так, у человека при пребывании на разных высотах над уровнем моря вырабатывается неодинаковое количество эритроцитов. Число эритроцитов растет пропорционально подъему над уровнем моря.