Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_61_библиотеки_им_акад_М_И_Перельмана
.pdf
Причиною онтогенетичної мінливості є функціонування різних
наборів генів на різних етапах онтогенезу чи життєвого циклу клітин в
межах одного генотипу. Мінливість як і спадковість, властива всій живій
природі. Вона поділяється на спадкову та неспадкову.
Спадкова мінливість – це здатність до зміни генетичного матеріалу.
В основі спадкової мінливості лежать мутації, комбінації гомологічних
хромосом при заплідненні і мей
озі та рекомбінація генів при кросинговері.
Спадкова мінливість є основою різноманітності живих організмів і
головною умовою їхньої здатності до еволюційного розвитку. Механізми
спадкової (генотипової) мінливості різноманітні, тому розрізняють дві її
основні форми: комбінаційну і мутаційну.
Комбінаційна мінливість. Основу комбінаційної мінливості
становить статеве розмноження. Генотип нащадків являє собою поєднання
генів, які були властиві батькам. У даному випадку нові спадкові
поєднання ознак у потомстві виникають у результаті перекомбінацій
(рекомбінацій) батьківської і материнської форм.
Рекомбі
нація – це перерозподіл генетичної інформації у нащадків.
Комбінаційна мінливість є досить поширеною в природі. Вона забезпечує
пристосування організмів до мінливих умов середовища. Цей вид
мінливості широко використовується у сільському господарств
і при
створенні нових порід тварин і сортів рослин. Суть комбінаційної
мінливості виражена законом Г. Менделя про незалежне успадкування
ознак. Причиною комбінаційної мінливості може бути кросинговер, який
визначає перекомбінацію генів у групах зчеплення батьківських хромосом.
У результаті поєднання спадкової інформації батьківських форм, в
онтогенезі нащадка ознаки обох батьків проявляються у найрізно-
манітніших варіан
тах. Наприклад, при створенні нової породи великої
рогатої худоби часто схрещують батьківські форми з альтернативними
ознаками продуктивності. Наприклад, для поліпшення молочних якостей у
тварин комбінованого (м’ясо-молочного) типу їх схрещують з
високоспеціалізованою молочною продою для одержання помісей з
кращими ознаками молочності.
Мутаційна мінливість. Мутаціями називають зміну окремих ознак і
властивостей або комплексу ознак, які виникають у результаті дії
мутагенних факторів на спад
ковий апарат клітини. Під впливом мутагенів
змінюється спадкова інформація, що контролює відповідну ознаку. Процес
виникнення мутацій називають мутагенезом, а організм, у якого виникла
мутація тієї чи іншої ознаки, – мутантом. Мутації можуть виникати
випадково (їх називають спонтанними) або вони можуть бути ви
кликані
шляхом дії на тварину чи рослину різними мутагенами (це – індуковані
мутації).
Індукована мутаційна мінливість досить часто використовується у
селекції рослин для створення нових сортів.
Корелятивна мінливість – це взаємозалежність між розвитком двох
ознак, коли із зміною однієї ознаки відповідною мірою змінюється інша.
21
https://t.me/medicina_free
Залежно від мінливості або ступеня розвитку корелюючих ознак
співвідносна мінливість (кореляція) може бути позитивною або
негативною. Наприклад, із збільшенням живої маси зростає надій – це
позитивна кореляція, із збільшенням надою, як правило, знижується вміст
жиру – тут кореляція негативна.
У селекційному відношенні позитивна кореляція є бажаною, а нега-
тивна – небажаною.
У математичному відношенні – кореляція буває додатною і
від’ємною.
Знаки пер
ед коефіцієнтами кореляцій "+" та "–" не завжди адекватно
характеризують позитивну та негативну взаємозалежність між
селекціонованими ознаками. Тобто від’ємна кореляція може мати
позитивний (бажаний) селекційний ефект, наприклад від’ємна кореляція
між інтенсивністю молоковіддачі і тривалістю доїння (r = – 0,500 і вище)
свідчить, що із збільшенням інтенсивності молоковіддачі мен
ше часу
витрачається на видоювання корови. Із скороченням сервіс-періоду корови
зростає надій за 305 днів лактації.
Корелятивна мінливість суттєво впливає на онтогенетичну,
комбінаційну і мутаційну мінливість. Її вплив також поширюється і на
ступінь та характер неспадкової, модифікаційної мінливості.
Модифікаційна мінливість – це неспадкові зміни ознаки або
властивості в онтогенезі, що викликані впливом зовнішніх умов.
Формування кожного органу або ознаки і властивостей контролюються
сукупністю генів, але проходить в конкретних ум
овах зовнішнього
середовища, яке здійснює досить суттєвий вплив на ступінь і характер
реалізації спадкової інформації.
Модифікаційна мінливість має велике практичне значення, оскільки
ріст, розвиток, продуктивність, відтворна здатність тварин істотно
залежать від умов годівлі і утримання. Тому створення відповідних умов
для реалізації спад
кової інформації даного генотипу особини (годівля та
утримання згідно їх фізіологічного стану) – основа підвищення
продуктивності тварин.
Модифікаційна мінливість не успадковується.
Різкі зміни в будові органів і прояві ознак прийнято називати
морфозами. Причинами їх появи бувають порушення процесу органо-
генезу в ембріональний період онтоген
езу. Морфози не успадковуються і,
як правило, носять патологічний характер.
2.2. Методи генетичних досліджень
Сучасна генетика, так само як і 100 років тому, вивчає проблеми
спадковості та мінливості живих істот але більш поглиблено і на різних,
значно вищих методологічних рівнях – молекулярному, клітинному,
популяційному. Методичні розробки генетики ґрунтуються на досягненнях
різних галузей біології, а саме: біохімії, біофізики, цитології, ембріології,
22
https://t.me/medicina_free
мікробіології, зоології, ботаніки, рослинництва і тваринництва. При цьому
використовуються кілька методів.
Гібридологічний метод – найбільш поширений і основний метод
генетичних досліджень, який має прикладне значення в селекції рослин і
тварин. Вперше гібридологічний метод був використаний осново-
положником генетики Г. Менделем при вивченні закономірностей
успадкування ознак. Суть методу полягає у використанні системи
схрещувань особи
н з конкретними ознаками в ряді поколінь. При цьому
використовують зворотні схрещування на одного або обох батьків і
розведення одержаних помісей "у собі". Метод поширено використовують
для виявлення локалізації генів у хромосомах (генетичних карт), а також
при створенні рекомбінаційних молекул ДНК з метою об'єднання
генетичної інформації різних організмів.
Цитогенетичний метод ґрунтується на вивченні явищ спадковості
на рівні клітинних структур. Цей метод дозволяє вивчити структуру і
функціонування хромосом, виявлят
и хромосомні аномалії, пов’язані з
порушеннями та змінами в їхній будові і кількості.
Молекулярно-генетичний метод – вивчення явищ спадковості та
мінливості на рівні молекул нуклеїнових кислот. Об’єктом дослідження є
молекули нуклеїнових кислот ДНК та РНК, які здійснюють зберігання і
реаліз
ацію спадкової інформації. Це – найшвидший та найпопулярніший
на сьогодні метод досліджень. Дозволяє скоротити витрати на
вирощування тварин, завдяки ранньому виявленню носіїв бажаних ознак.
Генеалогічний метод – використання даних родоводу для
встановлення закономірностей успадкування ознак. При цьому ведуть
аналіз розщеплення ознак у ряді поколінь. Особливо він еф
ективний при
вивченні спадкових хвороб людей і тварин, а також при роботі з іншими
малоплідними видами.
Моносомний метод – дозволяє встановити, які гени локалізуються в
кожній хромосомі генома. Цього досягають елімінацією або заміщенням
однієї з парних хромосом. (Елімінація – дослівно з латин. еlimino –
виносити за поріг, у генетиці загибель або усунення).
Метод близнюків – ґрунтується на порівнянні спадковості і
мінливості у генетично ідентичних (однояйцевих) або подібних
(різнояйц
евих) організмів. Метод дозволяє виявити співвідношення
генетичних і середовищних факторів на прояв конкретної ознаки.
Використання близнюкового методу в прогнозуваннi генетичної
сxильностi до оптимального вiдтворення у певниx сiльськогосподарськиx
тварин залишається досить надiйним i чутливим методичним прийомом.
Бiльшiсть аналiзiв, що засвiдчили iснування природної генетики
вiдтворення були проведенi шляxом порiвняння конкордатностi моно- i
полiзиготниx близ
нюкiв. З’ясовано, що конкордатнiсть ознак у монозигот
вища, нiж у дизигот (полiзигот). В доповнення до акушерськиx,
генеалогiчниx, цитометричниx i ДНК-дiагностичниx аналiзiв, близнюковий
метод дав змогу досягти певного прогресу в декодуваннi генетичниx
23
https://t.me/medicina_free
компонентiв оптимального вiдтворення та xарактеристицi певної
"генетичної сxильностi" як до мiнiмального, так i до максимального
значення показникiв вiдтворення.
Онтогенетичний метод – за допомогою даного методу вивчають
дію генів та їх прояв в онтогенезі організму – індивідуальному розвитку
особини з моменту народження до природної смерті. Він дає змогу
виявити дію умов сер
едовища на реалізацію генотипу особини.
Встановлені закономірності взаємодії "генотип х середовище" дозволяють
керувати процесами вирощування і використання тварин за конкретних
технологій виробництва продукції. На підставі цього методу розвинулась
окрема галузь генетики – феногенетика, яка вивчає шляхи реалізації
генетичної інформації від гена до ознаки під час онтогенезу.
Популяційний метод – це визнач
ення основних характеристик ліній,
порід: частота прояву ознаки, її середні значення, тип успадкування,
генотипова зумовленість, зміна структури популяції під дією добору і умов
середовища. Має важливе значення для створення й оптимізації
селекційних програм, визначення генетичного потенціалу продуктивності
та очікуваного селекційного ефекту. Використовується у племінній роботі
з удосконалення існуючих і створення нових порід тварин.
Мутаційний метод – визначає впли
в мутагенних факторів на зміну
спадковості клітин хромосом і нуклеїнових кислот. Поряд з цим
використовують хімічні речовини і радіоактивні промені для одержання
широкого спектра мутацій, окремі з яких мають селекційне значення. Так,
у рослинництві були одержані короткостеблові сорти пшениці, значно
підвищено врожайність основних культур.
Імуногенетичний метод – виявлення антигенних структур
еритроци
тів та різниці рухомості білків в процесі електрофорезу. Метод
включає виявлення імунних реакцій антиген – антитіло, дає можливість
визначати групи крові тварин, що має важливе значення для контролю їх
походження, а також добору й підбору кращих за продуктивністю і
життєздатністю особин.
Метод моделювання досить часто використовують в селекції тварин.
Моделі можуть бути фізичні, математичні, біологі
чні тощо. Метод
дозволяє прогнозувати продуктивність, життєздатність особини, виходячи
з біохімічних, фізіологічних тестів показників росту і продуктивності. За
допомогою моделювання, враховуючи у підсумку певний комплекс ознак,
розробляють селекційні індекси, використання яких дозволяє ефективніше
вести селекцію тварин.
Біометричний метод – визначає кількісну характеристику ознак,
величину їхньої мінливості, част
ку впливу генетичних і середовищних
факторів на реалізацію продуктивності. Важливою особливістю методу є
здатність визначити достовірність одержаних даних, що характеризують
окремі фенотипи, класи, групи. Метод включає варіаційну статистику,
дисперсійний, кореляційний і регресійний аналізи.
24
https://t.me/medicina_free
Контрольні запитання
1. Сформулюйте поняття "ознака" в селекції та генетиці тварин.
2. Що таке спадковість? Назвіть види спадковості.
3. Що таке мінливість? Назвіть види мінливості.
4. Що таке онтогенетична мінливість?
5. Поясність особливості спадкової та неспадкової мінливості.
6. Що таке комбінаційна мінливість?
7. Що таке мутаційна мінливість?
8. Дайте визначення термінам рекомбінація та морфоз.
9. Назвіть ос
обливості різних методів генетичних досліджень.
25
https://t.me/medicina_free
Освіта – скарб, а праця – ключ до нього
П. Буаст
3. ЦИТОЛОГІЧНІ ОСНОВИ СПАДКОВОСТІ
3.1. Історія цитогенетики
3.2. Клітина – матеріальна основа спадковості
3.3. Каріотип. Рівні компактизації хромосом
3.4. Будова хромосом
3.5. Поділ клітин. Мітоз. Амітоз. Мейоз
3.6. Гаметогенез
3.1. Історія цитогенетики
Цитогенетика є розділом генетики, що вивчає закономірності
спадковості та мінливості на рівні клітини та субклітинних структур,
головним чином хромосом.
У 1830 році – Маттіас Шлейден та Теодор Шван на основі результатів
отриманих за допомогою вдосконаленого мікроскопа припустили, що всі
живі організми складаються з клітин. До 1940-го року клітинну структуру
можна було досліджувати лише за допом
огою світлового мікроскопа. З
появою у 1940-их рр. спочатку простих, а у 1950-их більш досконалих
електронних мікроскопів, було вивчено ультраструктуру клітини: численні
мембрани, органели, трубочки, гранули та мікрофіламенти.
Вміст клітини оточений плазматичною мембраною, яка відмежовує
клітину від навколишнього середовища. Мембрана активно контролює
надходження речовин до клітини та виведення їх з клітин
и.
Рослинні клітини поверх мембрани вкриті клітинною стінкою, яка
складається, в основному із целюлози.
Методи цитогенетичних досліджень призначені для вивчення
структури хромосомного набору чи окремих хромосом. Основу
цитогенетичних методів досліджень складає мікроскопічне вивчення
хромосом.
Мікроскопічні методи дослідження хромосом почали використову-
вати наприкінці ХІХ століття.
Перший період історії цитогенетики охоплює 1880-50-ті рр. ХХ ст.
Пошуки методичн
их підходів до отримання препаратів хромосом людини
розпочалися у 1880 році. В. Флеммінг у клітинах рогівки ока людини, що
поділяються, виявив від 22 до 28 хроматинових тіл.
У 1888 р. В. Вальдейєром вперше був введений термін "хромосома",
який дослівно означає "тільце, що фарбується".
Winiwarter у 1912 році при дослідженні сім’яннників людини вияви
в
47 хромосом у метафазах сперматогоніїв, 23 аутосомні пари та непарну Х-
хромосому. Він припустив, що жіноча стать характеризується каріотипом
XX, а чоловіча -Х0.
26
https://t.me/medicina_free
20-ті та 30-ті рр. ХХ ст. ознаменувалися дослідженнями, проведеними
на дрозофілах та деяких рослинах. В цей час А.Г. Андресом та М.С.
Навашиним були коректно описані перші 10 пар великих хромосом
людини.
У 1923 Painter при вивченні сім’янників повідомив, що диплоїдна
кількість хромосом у людини для обох статей дорівнює 48, а система
статевих хромосом у жін
ок представлена XX хромосомами і XY у
чоловіків.
У 1902-1903 рр. В. Саттон і Т. Бовері незалежно один від одного
виявили паралелізм у поведінці генів та хромосом у ході формування гамет
та заплідненні. Ці спостереження стали основою для припущення, що гени
розташовані в хромосомах.
Термін "цитогенетика" також запроваджено у 1903 р. Вільямом
Саттоном.
Експ
ериментальне підтвердження локалізації конкретних генів у
конкретних хромосомах було отримано лише 1910 року Т. Морганом, що
дозволило йому обгрунтувати хромосомну теорію спадковості.
Хромосомна теорія спадковості – теорія, згідно з якою хромосоми,
що знаходяться в ядрі клітини, є носіями генів і є матеріальною основою
спадковості. Тобто спадкоємність властивостей організмів у ряді поколінь
визначається успадкуванням їх хромосом.
У 1907 році американський генетик К. Ма
к-Клонг відкрив статеві
хромосоми та обгрунтував хромосомні механізми визначення статі.
У 1910 році Е. Страстбургером в Німеччині було відкрито явище
поліплоїдії.
К. Бріджес у 1916 році отримав перший цитогенетичний доказ
механізму виникнення анеуплодії.
У 1916 році В. Робертсон виявив у комах тип транслокацій хромосом,
названий пізніше на його честь.
Поняття "каріотип" запровадив у 1924 році В.А. Ле
витський.
Надалі у 1934 році А. Сікото та у 1952 році Ботолье запропонували
символіку каріотипів і їх класифікацію.
Другий період припадає на 1956 – 70-ті рр., коли відбувся бурхливий
розвиток сучасної цитогенетики людини. В цей час розроблено основні
методичні прийоми хромосомного аналізу, отримано фундамен
тальні
відомості про каріотип людини, про основні особливості будови та
функціонування його хромосом. Тоді ж зародилася медична цитогенетика,
яка відкрила нову область патології людини, зумовлену зміною структури
хромосом.
У 1952 році Hsu помістив клітини в гіпотонічний розчин і отримав
препарати з гарним розкидом мітотичних хромосом.
У1956 році шведські вчені Тіо і Леван у культурах фібробластів
ембріонів людини, а англійці Форд і Хамертон у спер
матоцитах
тестикулярної тканини встановили, що диплоїдне число хромосом людини
дорівнює 46.
27
https://t.me/medicina_free
"Трисомна ера" розвитку цитогенетики розпочалася у 1959 році, коли
Лежен із співавторами опублікували результати вивчення фібробластів
шкіри від дев'яти дітей із хворобою Дауна. У всіх клітинах було виявлено
трисомію за 21 хромосомою.
У 1959 році Форд із співавторами, а також Джекобс і Стронг
повідомили про цитогенетичні знахідки при синдромах Шерешевського-
Тернера та Кляйнфельтера.
У 1960 році Патау та Едв
ардс зі співавторами описали дві нові
аутосомні трисомії, ідентифіковані пізніше як трисомії 13 та 18 хромосом.
У 1959-1960 рр. Ноуелл (No well), Хангерфорд (Hunger-ford) і Мурхед
(Moorhead) зі співавторами розробили метод приготування препаратів
метафазних хромосом з короткочасної культури ФГА-стимульованих
лімфоцитів людини, що дозволило суттєво спростити отримання якісних
препаратів для цитогенетичних досліджень.
У 1963 році Лежен зі співавторами описали перший синдром,
пов'язани
й із порушенням структури хромосом. У дитини з комплексом
вроджених вад розвитку та характерним плачем, що нагадує крик кішки,
вони виявили делецію короткого плеча 5- ї хромосоми. Цей синдром
отримав назву синдрому "котячого крику".
У 1964-1965 рр. Шредер із співавторами та Джерман із співавторами
описали першу генетично детерміновану хромосомну нест
абільність при
анемії Фанконі та синдромі Блюма.
У 1960 році Ноуелл і Хангерфорд описали "філадельфійську
хромосому" при хронічному мієлолейкозі, яка стала історично першою
специфічною хромосомною мутацією, виявленою при певному типі раку.
У 1972 році Дженет Роулі показала, що утворення "філадельфійської
хромосоми" є наслідком транслокації, в результаті якої хромосоми №9 і
№22 обмінюються своїми частинами. Генетичний мат
еріал, розташований
на 11-ій ділянці довгого плеча 22 хромосоми, обмінюється на генетичний
матеріал 34-ої ділянки довгого плеча 9 хромосоми, що позначають таким
чином: t(9;22)(q34;q11). У результаті довге плече 9-ої хромосоми
подовжується (9q+), а довге плече 22-ої – коротшає (22q-). Таким чином,
філадельфійська хромосома – це хромосома №22, у якої довге плече
вкорочено за рахунок обміну з хромосомою №9. Поз
начається
"філадельфійська хромосома" – Ph.
Третій, сучасний етап цитогенетики розпочався із 70-их років XX
ст. і триває до сьогодні. Основні досягнення цього періоду є наступними:
1. Реалізувалася можливість вивчення особливості хромосом та їх
ділянок, що підняло медичну цитогенетику до нового рівня. У 1969 році
Касперсоном було відкрито диференційне забар
влення хромосом.
2. З’явилися перші роботи з картування хромосом людини.
Цитогенетика сформувалася у важливу область практичної медицини.
3. Стала можливою чітка ідентифікація усіх хромосом у метафазі,
вдалося скласти карти лінійної неоднорідності кожної з них.
28
https://t.me/medicina_free
4. З’явилася можливість вивчення репродукції хромосом та сест-
ринських хроматидних обмінів за допомогою бромованих попередників
ДНК.
5. З 1980 року почалася епоха молекулярної цитогенетики.
Застосування методу гібридизації нуклеїнових кислот in situ безпосередньо
на цитологічних препаратах мітотичних хромосом дозволило успішно
картувати велику кількість нормальних та мутантних генів людини,
розробити нові методичні підходи до діагностики хромосомних хвороб.
Застосування цитогенетичних мето
дів:
вивчення нормального каріотипу
діагностика спадкових захворювань, пов'язаних з геномними та
хромосомними мутаціями
дослідження мутагенної дії різних хімічних речовин, пестицидів,
інсектицидів, лікарських препаратів та ін.
Об'єктом цитогенетичних досліджень можуть бути соматичні,
мейотичні та інтерфазні клітини, клітини, що поділяються.
Методи цитогенетичного аналізу:
класичні методи каріотипува
ння
молекулярно-цитогенетичні методи
світлова мікроскопія
електронна мікроскопія
цитофотометрія
авторадіографія
диференційне фарбування
гібридизація in situ
автоматизований аналіз хромосом
використання статистичних методів та комп'ютерів
методи клітинної селекції, схрещування, відбір
Показання щодо цитогенетичних досліджень:
1. Підозра на хромосомну хворобу за клінічною симптомати
кою (для
підтвердження діагнозу);
2. Багаторазові спонтанні аборти, мертвонародження або народження
дітей з порушеннями;
3. Порушення репродуктивної функції неясного генезу у жіночої та
чоловічої статі;
4. Істотна затримка розумового та фізичного розвитку у дитини;
5. Пренатальна діагностика (за віком у зв'язку з наявністю
транслокації у батьків, при народженні попередньої дитини з
хромосомною хворобою);
6. Підозра на синдроми, що характеризуються хромосомною
нест
абільністю;
7. Лейкози (для диференціальної діагностики, оцінки ефективності
лікування та прогнозу лікування);
29
https://t.me/medicina_free
8. Оцінка мутагенних впливів різних хімічних речовин, пестицидів,
інсектицидів, лікарських засобів та ін.
Для вивчення хромосом найчастіше використовують препарати
короткочасної культури крові, а також клітини кісткового мозку та
культури фібробластів.
Кров з антикоагулянтом центрифугують для осадження еритроцитів,
а лейкоцити інкубують у культуральному середовищі 2-3 дні. До зразка
крові додають фітогемаглютинін, оскільки він прискорює аглютинацію
еритроци
тів та стимулює поділ лімфоцитів.
Найбільш підходящою фазою для дослідження хромосом є метафаза
мітозу, тому для зупинки розподілу лімфоцитів на цій стадії
використовують колхіцин. Додавання цього препарату до культури
призводить до збільшення частки клітин, у метафазі, тобто у тій стадії
клітинного циклу, коли хромосоми видно найкраще. Кожна хромосома
реплікується і після відповідного забарвленн
я їх видно у вигляді двох
хроматид, прикріплених до центромери, або центральної перетяжки. Далі
клітини обробляють гіпотонічним розчином хлориду натрію, фіксують та
фарбують. Зафарбування препаратів можуть бути рутинним (рівномірним),
диференційним та флуоресцентним.
1. Рутинне фарбування – використовується для аналізу числа
хромосом та виявлення структурних порушень (аберацій)
Для рутинного фарбування хромосом найчастіше використовують
барвник Романовського-Гімзе, 2% ацеткармін або 2% ацет
арсеїн. Вони
фарбують хромосоми цілком, рівномірно (рутинний метод) і можуть бути
використані для виявлення чисельних аномалій хромосом людини.
Рис. 3.1. Метафазні хромосоми
культури людини
Рис. 3.2. Розкид метафазних
хромосом культури людини
2. Диференційне фарбування
Розроблено низку методів фарбування (бендингу), що дозволяють
виявити комплекс поперечних міток (смуг, бендів) на хромосомі. Кожна
хромосома характеризується специфічним комплексом смуг.
30
https://t.me/medicina_free
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана