Вопрос№25

гаструляция второй период эмбриогенеза. К началу процесса гаструляции дробление клеток замедляется. 1. Образование 2-х слойного зародыша, называемого гаструла. Гаструла состоит их 2-х первичных зародышевых листков: эктодермы – наружный зародышевый листок, энтодермы – внутренний зародышевый листок. Это ранняя гаструла. 2. Формирование общего плана строения многоклеточного организма (передний, задний конец тела, брюшная, спинная боковые стороны.). 3. Закладка третьего зародышевого листка – мезодермы. Поздняя гаструла.

Во время гаструляции происходят сложные процессы движения клеточных масс, которые у разных типов яиц происходят неодинаково. Различают следующие типы гаструляции:

1. Инвагинация(впячивание).клетки вегетативного полюса бластулы впячиваются внутрь до полного соприкосновения с клетками анимального полюса. Такой тип гаструляции у ланцетника.

2. Эпиболия (обрастание). Гаструляция начинается на будущей спиной стороне зародыша, чуть ниже экватора. Клетки анимального полюса – микромеры- дробятся быстрее и нарастают на клетки вегетативного полюса. В области бластопора они подворачиваются во внутрь и образуют внутренний зародышевый листок энтодерма. Эпиболия характерна для амфибий.

3. Деляминация (расслоение). Клетки бластодермы тангенально (продольно) делятся, т.е. происходит процесс расслоения и образуется: наружный листок – эктодерма, и внтренний зародышевый листок- энтодерма. Деляминация происходит у пресмыкающихся и птиц.

4. Иммиграция(выселение). Встречается ы высших позвоночных. Отдельные клетки или крупы клеток бластодермы перемещаются, выселяются внутрь бластоцеля и далее объединяются в общий пласт, образуя энтодерму.

Как правило для большинства животных характерно сочетание разных типов гаструляции. Например у амфибий эпиболия сочетается с инвагинацией.

На поздней стадии гаструляции зародыш позвоночных вытягивается и формируется общий план строения будущего организма.

Закладка мезодермы третьего зародышевого листка. Различают два спасоба закладки мезодермы:

1. Энтероцельный (например у ланцетника). Часть клеток энтодермы обосабливается по бокам от хорды. Образуются мезодермальные карманы(мешки) с полостью внутри – целом –или вторичная полость тела.

2. Телобластический. По бокам бластопора закладываются крупные клетки телобласты, которые делятся и образуют мезодерму. Например у кольчатых червей.

А - инвагинация; Б - эпиболия; В - миграция; Г - деляминация. развитие с одной клетки. Позже возникают признаки, сврйственные типу животного.

Энтероцельное развитие целома в онтогенезе ланцетника.

1 - эктодерма;

2 - энтодерма;

3 - мезодерма;

4 - первичный кишечник;

5 - целоми-ческие карманы;

6 - нервная пластинка;

7- целом.

30. Генетика - наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими.

Предмет, методы и задачи генетики.

Предмет генетики: все живые организмы.

Задачи генетики:

В области с/х - выведение новых сортов растений и новых пород животных, а также усовершенствование существующих

Медицинская генетика - разработка методов диагностики неследственных заболеваний, разработка их профилактики

Генная инженерия

В настоящее время она является фундаментом новых методов селекции, познания биологических основ человека и современной теории эволюции. Больших успехов добились молекулярная генетика, цитогенетика, популяционная генетика и др.

Значение генетики для медицины.

Медицинская генетика – частный раздел генетики человека, изучающий закономерности развития наследственных заболеваний, а так же разрабатывающий методы их диагностики и коррекции. Главное направление медицинской генетики- изучение соотносительной роли генетических факторов и факторов среды в развитии заболеваний с наследственным предрасположением.

Методы в генетике:

Гибридологический – производится анализ закономерностей наследования отдельных признаков и свойств организмов при половом размножении, а так же анализ изменчивости генов их комбинаторики. Метод разработан Менделем

Генеалогический (метод родословных) - сбор данных о наследовании признаков в ряду поколений

Использование этого метода возможно в том случае, когда известны прямые родственники — предки обладателя наследственного признака (пробанда) по материнской и отцовской линиям в ряду поколений или потомки пробанда также в нескольких поколениях. При составлении родословных в генетике используется определенная система обозначений. После составления родословной проводится ее анализ с целью установления характера наследования изучаемого признака.

Условные обозначения, принятые при составлении родословных: 1 — мужчина; 2 — женщина; 3 — пол не выяснен; 4 — обладатель изучаемого признака; 5 — гетерозиготный носитель изучаемого рецессивного гена; 6 — брак; 7 — брак мужчины с двумя женщинами; 8 — родственный брак; 9 — родители, дети и порядок их рождения; 10 — дизиготные близнецы; 11 — монозиготные близнецы.

Благодаря генеалогическому методу были определены типы наследования многих признаков у человека. Так, по аутосомно-доминантному типу наследуются полидактилия (увеличенное количество пальцев), возможность свертывать язык в трубочку, брахидактилия (короткопалость, обусловленная отсутствием двух фаланг на пальцах), веснушки, раннее облысение, сросшиеся пальцы, заячья губа, волчья пасть, катаракта глаз, хрупкость костей и многие другие. Альбинизм, рыжие волосы, подверженность полиомиелиту, сахарный диабет, врожденная глухота и другие признаки наследуются как аутосомно-рецессивные.

Близнецовый - выявление наследования признаков у монозиготных и дизиготных близнецов

1 — монозиготные близ­нецы; 2 — дизигот­ные близ­нецы.

Близнецами называют одновременно родившихся детей. Они бывают монозиготными (однояйцовыми) и дизиготными (разнояйцовыми).

Монозиготные близнецы развиваются из одной зиготы (1), которая на стадии дробления разделилась на две (или более) части. Поэтому такие близнецы генетически идентичны и всегда одного пола. Монозиготные близнецы характеризуются большой степенью сходства (конкордантностью) по многим признакам.

Дизиготные близнецы развиваются из двух или более одновременно овулировавших и оплодотворенных разными сперматозоидами яйцеклеток (2). Поэтому они имеют различные генотипы и могут быть как одного, так и разного пола. В отличие от монозиготных, дизиготные близнецы характеризуются дискордантностью — несходством по многим признакам. Данные о конкордантности близнецов по некоторым признакам приведены в таблице.

Признаки	Конкордантность, %
	Монозиготные близнецы	Дизиготные близнецы
Нормальные
Группа крови (АВ0)	100	46
Цвет глаз	99,5	28
Цвет волос	97	23
Патологические
Косолапость	32	3
«Заячья губа»	33	5
Бронхиальная астма	19	4,8
Корь	98	94
Туберкулез	37	15
Эпилепсия	67	3
Шизофрения	70	13

Как видно из таблицы, степень конкордантности монозиготных близнецов по всем приведенным признакам значительно выше, чем у дизиготных, однако она не является абсолютной. Как правило, дискордантность монозиготных близнецов возникает в результате нарушений внутриутробного развития одного из них или под влиянием внешней среды, если она была разной.

Благодаря близнецовому методу, была выяснена наследственная предрасположенность человека к ряду заболеваний: шизофрении, эпилепсии, сахарному диабету и другим.

Наблюдения за монозиготными близнецами дают материал для выяснения роли наследственности и среды в развитии признаков. Причем под внешней средой понимают не только физические факторы среды, но и социальные условия.

Цитологический (анализ кариотипа) - определение полового хроматина.

Основан на изучении хромосом человека в норме и при патологии. В норме кариотип человека включает 46 хромосом — 22 пары аутосом и две половые хромосомы. Использование данного метода позволило выявить группу болезней, связанных либо с изменением числа хромосом, либо с изменениями их структуры. Такие болезни получили название хромосомных.

Материалом для кариотипического анализа чаще всего являются лимфоциты крови. Кровь берется у взрослых из вены, у новорожденных — из пальца, мочки уха или пятки. Лимфоциты культивируются в особой питательной среде, в состав которой, в частности, добавлены вещества, «заставляющие» лимфоциты интенсивно делиться митозом. Через некоторое время в культуру клеток добавляют колхицин. Колхицин останавливает митоз на уровне метафазы. Именно во время метафазы хромосомы являются наиболее конденсированными. Далее клетки переносятся на предметные стекла, сушатся и окрашиваются различными красителями. Окраска может быть а) рутинной (хромосомы окрашиваются равномерно), б) дифференциальной (хромосомы приобретают поперечную исчерченность, причем каждая хромосома имеет индивидуальный рисунок). Рутинная окраска позволяет выявить геномные мутации, определить групповую принадлежность хромосомы, узнать, в какой группе изменилось число хромосом. Дифференциальная окраска позволяет выявить хромосомные мутации, определить хромосому до номера, выяснить вид хромосомной мутации.

В тех случаях, когда необходимо провести кариотипический анализ плода, для культивирования берутся клетки амниотической (околоплодной) жидкости — смесь фибробластоподобных и эпителиальных клеток.

К числу хромосомных заболеваний относятся: синдром Клайнфельтера, синдром Тернера-Шерешевского, синдром Дауна, синдром Патау, синдром Эдвардса и другие.

Биохимический - выявление хода нарушений нормального обмена веществ, например увеличение содержания сахара в крови при сахарном диабете

Позволяет обнаружить нарушения в обмене веществ, вызванные изменением генов и, как следствие, изменением активности различных ферментов. Наследственные болезни обмена веществ подразделяются на болезни углеводного обмена (сахарный диабет), обмена аминокислот, липидов, минералов и др.

Фенилкетонурия относится к болезням аминокислотного обмена. Блокируется превращение незаменимой аминокислоты фенилаланин в тирозин, при этом фенилаланин превращается в фенилпировиноградную кислоту, которая выводится с мочой. Заболевание приводит к быстрому развитию слабоумия у детей. Ранняя диагностика и диета позволяют приостановить развитие заболевания.

Популяционный - изучение распространения отдельных признаков в популяции

Это метод изучения распространения наследственных признаков (наследственных заболеваний) в популяциях. Существенным моментом при использовании этого метода является статистическая обработка получаемых данных. Под популяцией понимают совокупность особей одного вида, длительное время обитающих на определенной территории, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, определенную генетическую структуру и в той или иной степени изолированных от других таких совокупностей особей данного вида. Популяция является не только формой существования вида, но и единицей эволюции, поскольку в основе микроэволюционных процессов, завершающихся образованием вида, лежат генетические преобразования в популяциях.

Изучением генетической структуры популяций занимается особый раздел генетики — популяционная генетика. У человека выделяют три типа популяций: 1) панмиктические, 2) демы, 3) изоляты, которые отличаются друг от друга численностью, частотой внутригрупповых браков, долей иммигрантов, приростом населения. Население крупного города соответствует панмиктической популяции. В генетическую характеристику любой популяции входят следующие показатели: 1) генофонд (совокупность генотипов всех особей популяции), 2) частоты генов, 3) частоты генотипов, 4) частоты фенотипов, система браков, 5) факторы, изменяющие частоты генов.

Для выяснения частот встречаемости тех или иных генов и генотипов используется закон Харди-Вайнберга.

В идеальной популяции из поколения в поколение сохраняется строго определенное соотношение частот доминантных и рецессивных генов (1), а также соотношение частот генотипических классов особей (2).

p + q = 1,   (1) р² + 2pq + q² = 1,   (2)

где p — частота встречаемости доминантного гена А; q — частота встречаемости рецессивного гена а; р² — частота встречаемости гомозигот по доминанте АА; 2pq — частота встречаемости гетерозигот Аа; q² — частота встречаемости гомозигот по рецессиву аа.

Идеальной популяцией является достаточно большая, панмиктическая (панмиксия — свободное скрещивание) популяция, в которой отсутствуют мутационный процесс, естественный отбор и другие факторы, нарушающие равновесие генов. Понятно, что идеальных популяций в природе не существует, в реальных популяциях закон Харди-Вайнберга используется с поправками.

Закон Харди-Вайнберга, в частности, используется для примерного подсчета носителей рецессивных генов наследственных заболеваний. Например, известно, что в данной популяции фенилкетонурия встречается с частотой 1:10000. Фенилкетонурия наследуется по аутосомно-рецессивному типу, следовательно, больные фенилкетонурией имеют генотип аа, то есть q² = 0,0001. Отсюда: q = 0,01; p = 1 - 0,01 = 0,99. Носители рецессивного гена имеют генотип Аа, то есть являются гетерозиготами. Частота встречаемости гетерозигот (2pq) составляет 2 · 0,99 · 0,01 ≈ 0,02. Вывод: в данной популяции около 2% населения — носители гена фенилкетонурии. Заодно можно подсчитать частоту встречаемости гомозигот по доминанте (АА): p² = 0,992, чуть меньше 98%.

Этапы развития генетики:

1. Исследование закономерностей наследования –менделизм.

Открытие законов Менделя. Гипотеза «чистоты» гамет. Создание метода гибридологического анализа.

2. Исследование генетических процессов на клеточном уровне.

Связь законов наследования с материнской структурой клетки. Открыта хромосома. Создание хромосомной теории наследственности.

3. Изучение генетических процессов на молекулярном уровне.

Была описана химическая структура гена. Создан метод генной инженерии.

Вклад ученых в развитие генетики.

Биография Н.И.Вавилова

Великий русский ученый Николай Иванович Вавилов (25 (13) ноября 1887 г. - 26 января 1943 г.) прожил немногим более 55 лет. Обладая неиссякаемой энергией и легендарной работоспособностью, за свою относительно недолгую жизнь он успел сделать удивительно много: прошел по дорогам и бездорожью пяти континентов, сформулировал крупные научные обобщения в области генетики и эволюционного учения, написал более 10 книг, провел гигантскую организационную работу по созданию стройной системы учреждений сельскохозяйственной науки в такой огромной стране, как СССР.

При всей разноплановости его деятельности она на редкость цельная: всю свою жизнь в науке, начиная со студенческой скамьи, Н.И.Вавилов посвятил изучению культурных растений, преследуя благородную цель - повысить их урожайность, устранить тем самым угрозу нехватки продуктов питания для жителей нашей страны и всего человечества.

К 20-м - началу 30-х годов относятся многочисленные экспедиции по сбору и изучению культурных растений, которые совершил сам Вавилов или которые он организовал и в которых участвовали его сотрудники. Н. И. Вавилов посетил около 40 стран. Многие из его путешествий были сопряжены с большими тяготами и риском, особенно трудными и опасными были экспедиции в Афганистан (1924 г.) и в Эфиопию (1927 г.). За первую из них ученый был удостоен золотой медали Русского географического общества "За географический подвиг".

Для советской генетики большое значение имела организационная деятельность Н.И.Вавилова. В 1930 г. он возглавил первое в стране академическое учреждение по генетике - лабораторию, через три года ставшую Институтом генетики АН СССР. В этом учреждении Н.И.Вавиловым были собраны молодые талантливые исследователи, представители ленинградской школы генетики. Сюда же для работы были приглашены и известные зарубежные ученые (среди них - будущий нобелевский лауреат американец Г.Меллер). В 1934 г. Институт генетики был переведен в Москву, но Н.И.Вавилов продолжал им руководить до 1940 г. Ныне это учреждение (Институт общей генетики РАН) носит его имя.

В 1923 г. Н.И.Вавилов был избран членом-корреспондентом, а в 1929 г. - действительным членом АН СССР. Он избирался также иностранным членом Английского королевского общества, Чехословацкой, Шотландской, Индийской, Германской (в Галле) академий наук, Линнеевского общества в Лондоне, Американского ботанического общества и ряда других национальных и международных организаций.

Начиная с середины 30-х гг. поступательное развитие советской биологии оказалось нарушенным. Н.И.Вавилов и его сотрудники были вовлечены в дискуссии по проблемам генетики и селекции. В последний период его жизни Н.И.Вавилову пришлось мужественно отстаивать и свои научные убеждения, и свою линию внедрения достижений науки в практику сельского хозяйства. В этих дискуссиях Н.И.Вавилов был главным оппонентом Т.Д.Лысенко, отрицавшего законы наследственности и предъявлявшего генетикам политические обвинения.

Конец жизни Н.И.Вавилова оказался трагическим. В августе 1940 г. он был арестован, перенес многочасовые допросы, суд, приговоривший его к высшей мере наказания - расстрелу, длительное содержание в камере смертников. Позднее смертный приговор был заменен 20 годами заключения. В январе 1943 г. в саратовской тюрьме Н.И.Вавилов умер от истощения.

КОЛЬЦО́В Николай Константинович (1872-1940), российский биолог, основоположник отечественной экспериментальной биологии, член-корреспондент АН СССР (1925; Петербургской АН — с 1916, Российской академии наук — с 1917), академик ВАСХНИЛ (1935). Организатор и первый директор (1917-39) Института экспериментальной биологии. Первым (1928) разработал гипотезу молекулярного строения и матричной репродукции хромосом («наследственные молекулы»), предвосхитившую принципиальные положения современной молекулярной биологии и генетики. Труды по сравнительной анатомии позвоночных, экспериментальной цитологии, физико-химической биологии, евгенике.

В бытность приват-доцентом (1903-11) Московского университета, Кольцов начал осуществлять программу по изучению формы клетки, которая, как тогда считалось, состоит из оболочки и однородного бесструктурного содержимого, некоего «живого вещества» (которому Кольцов оставлял место только в геохимии, но не в биологии). Кольцов же занялся физико-химическими исследованиями внутриклеточных структур: по Кольцову, форма клетки зависит от формы коллоидальных частиц, образующих клеточный скелет («кольцовский принцип», по Гольдшмидту). В течение 1903-11 были опубликованы его «Исследования о форме клеток».

Продолжая исследования с целью физико-химического объяснения формы живых образований и занявшись анализом формы молекул, Кольцов утверждал, что хромосома в своей основе представляет молекулу или пучки молекул с линейным расположением в них генов (на этой основе в 1903 им был логически обоснован механизм кроссинговера). Кольцов сформулировал матричный принцип воспроизведения «наследственных молекул», на котором построены позднейшие представления о «двойной спирали»: последовательный, шаг за шагом, синтез молекулы-двойника на молекуле-матрице (в духе времени он считал субстратом белок, а не ДНК).

Обращаясь к развитию формы от яйцеклетки до организма, Кольцов изучал индивидуальное развитие в терминах силового поля. Трактуя гены как модификаторы единого силового поля организма, он выяснил действительную роль тех эмбриональных зачатков, которые обычно считались бесполезными, и показал, как над каждым зарождающимся организмом работает весь вид в его прошлом и настоящем и в некоторой мере вся биосфера.

Обсуждая вопросы эволюции организмов, Кольцов отверг идею непрерывного прогресса, подчеркнул значение типов Кювье, выяснил значение регрессов, указал на критические стадии действия генов, рассмотрел изменение генотипа при неотениях и построил схему эволюции путем дупликации и дифференциации генов, указывающую возможный способ возникновения новых органов (новой формы).

Серге́й Серге́евич Четверико́в (24 апреля (6 мая) 1880, Москва — 2 июля 1959, Горький) — выдающийся русский биолог, генетик-эволюционист, сделавший первые шаги в направлении синтеза менделевской генетики и эволюционной теории Ч. Дарвина. Он раньше других ученых организовал экспериментальное изучение наследственных свойств у естественных популяций животных. Эти исследования позволили ему стать основоположником современной эволюционной генетики. В этой области С.С. Четвериков выступает как подлинный новатор, смотревший далеко вперед и определивший на многие десятилетия пути развития мировой биологической науки. Работы Четверикова, особенно его основной труд «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики», опубликованный в 1926 г., легли в основу синтетической теории эволюции.

ДАВИДЕНКОВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ (25.08.1880 - 2.07.1961); академик АМН СССР Незадолго до смерти С.Н.Давиденков начал организовывать Лабораторию медицинской генетики. Она была создана и в дальнейшем работала под руководством его вдовы, члена-корреспондента АМН СССРЕ.Ф.Давиденковой (ум. в 1996 г.). С.Н.Давиденков - крупнейший невропатолог и генетик человека. Вобласти медицинской генетики изучал наследственные болезни нервнойсистемы, разрабатывал основы медико-генетического консультирования,изучал генетические и средовые причины клинического полиморфизманаследственных болезней и эволюционные аспекты невропатологии.Сформулировал принцип генетической гетерогенности фенотипически(клинически) сходных форм патологии. Описал несколько новых форм болезней, показал неоднородность ряда форм патологии (например,выделил 7 форм миопатии, считавшейся "единой"). В 1925 г. провидческиутверждал, что рациональная классификация наследственных болезнейдолжна быть "каталогом генов, а не фенотипических различий". В 1947 г. С.Н.Давиденков издал (в значительной части написанную вблокадном Ленинграде) книгу "Эволюционно-генетические проблемы вневропатологии", в которой глубоко разработал ряд вопросов эволюциичеловека.

31. Наследственность — это неотъемлемое свойство всех живых существ сохранять и передавать в ряду поколений характерные для вида или популяции особенности строения, функционирования и развития.

Изменчивость — способность организмов в процессе онтогенеза приобретать новые признаки и терять старые.

Общее понятие о генетическом материале -вопрос 14-17!!!

32. Гибридологический анализ – основной метод генетики. Закономерности Менделя и их цитологические обоснования.

Гибридологический метод, разработан Менделем. От обычных скрещеваний растений и животных с последующим наблюдением за потомством, отличается:

1. Ведется целенаправленный отбор родителей, отличающиеся по одной, двум, трем парам контрастных стабильных признаков.

2. В каждом поколении учет ведется отдельно, по каждой паре.

3. Этот учет носит количественный характер и проводится на гибридах ряда последовательных поколений.

4. Осуществляется индивидуальная оценка потомства от каждого родителя в ряду поколений.

Эффективное применение гибридологического метода зависит от выбора подходящего объекта генетического анализа, который должен легко скрещиваться в условиях эксперимента, быстро достигать состояния половой зрелости, давать большое число потомков, иметь малое количество групп сцепления. Наследуемые признаки, взятые для анализа, должны иметь узкую «норму реакции», т.е. быть устойчивыми к модифицирующим воздействиям внешней среды. Этими качествами обладают бактериофаги, кишечная палочка, некоторые самоопыляющиеся растения, муха дрозофила, мышь. Эффективность гибридологического метода была показана Менделем, на примере моно- и дигибридного скрещивания и Морганом по сцепленному наследованию.

Вопросы с 32 по 35.

Законы Менделя:

1. При скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к разным чистым линиям и отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных проявлений признака, всё первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести проявление признака одного из родителей.

2. Закон расщепления. При моногибридном скрещивании гибридов первого поколения в потомстве происходит расщепление признаков в отношении 1:2:1-по генотипу, 3:1- по фенотипу. (Расщепление — это распределение доминантных и рецессивных признаков среди потомства в определённом числовом соотношении. Рецессивный признак у гибридов первого поколения не исчезает, а только подавляется и проявляется во втором гибридном поколении.)

Объяснение: в основе этого закона лежит гипотеза чистоты гамет: в каждую гамету попадает только одна аллель из пары аллелей данного гена родительской особи.

3. Закон независимого наследования признаков. При дигибридном скрещивании у гибридов каждая пара признаков наследуется независимо друг от друга и образует различные сочетания. Образуются 4 фенотипические группы в соотношении 9:3:3:1.

Объяснение

Менделю попались признаки, гены которых находились в разных парах гомологичных хромосомгороха. При мейозе гомологичные хромосомы разных пар комбинируются в гаметах случайным образом. Если в гамету попала отцовская хромосома первой пары, то с равной вероятностью в эту гамету может попасть как отцовская, так и материнская хромосома второй пары. Поэтому признаки, гены которых находятся в разных парах гомологичных хромосом, комбинируются независимо друг от друга.

Выводы, сделанные Менделем, после проведения опытов:

1. Развитие признаков зависит от передачи потомкам наследственных задатков.

2. Указанные задатки передаются в ряду поколений, не утрачивая своей индивидуальности, т.е. характеризуются постоянством.

3. Наследственные задатки, контролирующие развитие конкретного признака, парные –один из них переходит к потомку от материнского, второй – от отцовского организма; в функциональном отношении эти задатки проявляют свойства доминантности и рецессивности.

4. В процессе образования половых клеток парные наследственные задатки попадают в разные гаметы (закон частоты гамет); восстановление задатков происходит в результате оплодотворения.

5. Материнский и отцовский организмы в равной мере участвуют в передаче своих наследственных задатков потомку.

Эти положения отражают общие принципы организации наследственного материала:

1. Дискретное определение развития наследуемых признаков.

2. Относительная стабильность наследственных единиц.

3. Аллельное состояние наследственных единиц.

Из этих принципов вытекают правила (законы) наследования, сформулированные Менделем:

1. Единообразие признака у гибридов первого поколения.

2. Расщепление альтернативных признаков среди особей второго поколения.

3. Независимое комбинирование признаков родителей среди потомков.

Признаки, наследование которых следует закономерностям, установленным Менделем, называют менделирующими. Все менделирующие признаки дискретны и контролируются моногенно, т.е. одним геном.

Условия выполнения закона расщепления при моногибридном скрещивании

Расщепление 3 : 1 по фенотипу и 1 : 2 : 1 по генотипу выполняется приближенно и лишь при следующих условиях:

1. Изучается большое число скрещиваний (большое число потомков).

2. Гаметы, содержащие аллели А и а, образуются в равном числе (обладают равной жизнеспособностью).

3. Нет избирательного оплодотворения: гаметы, содержащие любой аллель, сливаются друг с другом с равной вероятностью.

4. Зиготы (зародыши) с разными генотипами одинаково жизнеспособны.

Условия выполнения закона независимого наследования

1. Все условия, необходимые для выполнения закона расщепления.

2. Расположение генов, отвечающих за изучаемые признаки, в разных парах хромосом (несцепленность).

Условия выполнения закона чистоты гамет

1. Нормальный ход мейоза. В результате нерасхождения хромосом в одну гамету могут попасть обе гомологичные хромосомы из пары. В этом случае гамета будет нести по паре аллелей всех генов, которые содержатся в данной паре хромосом.

Менделирующие признаки человека

Наследование резус-фактора

Система резус -одна из антигенных групп крови человека. 85% представителей белой расы на поверхности эритроцитов имеют резус-белок. Такие люди называются резус положительными (Rh+). У 15% людей резус белок отсутствует, это резус отрицательные индивиды (rh-).

Наличие резус белка является доминантным признаком, а его отсутствие- рецессивным.

Во время беременности может наблюдаться резус конфликт между матерью и плодом, если мать резус отрицательна, а плод резус –положителен. Конфликт приводит или к гибели плода, или к рождению ребенка с гемолитической желтухой.

Взаимодействие аллельных генов:

1. Полное доминирование- у гибридов первого поколения проявляется признак одного из родителей, доминантный признак полностью подавляет рецессивный.

2. Неполное доминирование- у гибридов первого поколения проявляется промежуточный признак.

3. Сверхдоминирование- у гетерозигот признак выражен более отчетливо, чем у гомозигот.

4. Кодоминирование- проявляется действие двух аллельных генов и появляется новый признак.

36. понятие об аллельных генах. Множественный аллелизм. Наследование групп крови по антигенной структуре АВО, как пример множественного аллелизма.

Аллельные гены- гены, расположенные в одинаковых локусах гомологичных хромосом и отвечающие за один признак.

А- доминантная аллель, т.е. преобладающая; а- рецессивная аллель.

За каждый признак отвечает два аллельных гена, которые организм получает при оплодотворении от родителей.

Множественный аллелизм- наличие нескольких аллелей одного гена является результатом многократных мутаций одного и того же локуса.

У человека примером множественного аллелизма является наследование групп крови по системе АВО, которая определяет 4 группы крови: I-О,II-А,III-В,IV-АВ. Эти группы крови детерминированы геном I, который имеет три типа аллелей, два доминантных I^А и I^В и один рецессивный i. При наличии гена I^A эритроциты имеют поверхностный антиген А, при наличии гена I^B –поверхностный антиген В, в случае рецессивного гена- эритроциты лишены антигенов А и В. Если присутствуют I^A и I^B эритроциты несут оба антигена А и В. В зависимости от антигенов в плазме крови находятся определенные антитела a и b.

Группы крови	антигены	антитела	гены	Возможные генотипы
I	O	a,b	i	ii
II	A	b	IA	IAIA; IAi
III	B	a	IB	IBIB; IBi
IV	AB	-	IA IB	IAIB

37. генотип, геном, фенотип. Взаимодействие аллелей: полное, не полное, рецессивное, кодоминирование (см. вопрос 35, взаимодействие аллельных генов)

Генотип- совокупность наследственного материала, заключенного в кариотипе (лекции); совокупность генов организма (2n) АА, Аа, аа (метода).

Термином генотип обозначают совокупность аллелей (генов) диплоидного набора хромосом, а геном- гаплоидного (учебник Ярыгин).

Геном- совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом клеток данного организма; видоспецифичен, так как представляет собой необходимый набор генов, которые обеспечивают формирование новых характеристик данного организма организмов, в ходе онтогенеза. Генитип- это генетическая конституция организма, представляющая собой совокупность всех наследственных задатков его клеток, заключенных в их хромосомном наборе- кариотипе. Кариотип- диплоидный набор хромосом, свойственный соматическим клеткам организмов данного вида, являющийся видоспецифическим признаком и характеризующийся определенным числом и строением хромосом (учебник).

Фенотип- совокупность свойств и признаков организма (окраска глаз, владение рукоу, близорукость и т.д.)

38. взаимодействие неаллельных генов: полимерия, эпистаз, комплиментарность.

Сцепление генов- явление, вызванное локализацией генов в одной паре гомологичных хромосом. Гены, расположенные в одной паре гомологичных хромосом, образуют одну группу сцепления, наследуются совместо.

Неаллельные гены- гены, контролирующие проявление разных признаков и расположенные в одной или разных группах сцепления.

Полимерия- форма взаимодействия генов, при которой за один признак отвечают несколько неаллельных генов. Полимерные гены обозначают одной буквой с цифровыми индексами: А₁,А₂, А₃ или а₁,а₂,а₃. Степень проявления этих признаков зависит от количества доминантных генов в генотипе. Чем их больше, тем сильнее выражен признак. Признаки, которые контролируют полимерные гены, называются полигенными, чаще это количественные признаки. У человека к полигенным признакам относятся: цвет кожи, рост, масса тела, продолжительность жизни, величина артериального давления. На проявление полигенных признаков влияют и факторы среды.

Комплиментарность- форма взаимодействия неаллельных генов, при которой два неаллельных доминантных гена, обуславливают развитие навого варианта признака. Действие каждого гена в отдельности воспроизводит лишь признак одного из родителей.

Эпистаз- форма взаимодействия генов, при которой аллель одного гена подавляет действие аллелей других генов. Например, ген А подавляет действие гена В. Гены, подавляющие действие других генов, называют ингибиторами или супрессорами. Эпистаз может быть как доминантным, так и рецессивным.

39. основные положения хромосомной теории наследственности Моргана. Сцепленное полное и неполное наследование, линейное расположение генов. Понятие о генетических картах хромосом.

Теория Моргана:

1. Гены, располагаются в хромосомах; различные хромосомы содержат неодинаковое число генов; набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.

2. Аллельные гены занимают определенные и идентичные локусы гомологичных хромосом.

3. В хромосоме гены располагаются в определенной последовательности по ее длине в линейном порядке.

4. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, благодаря чему имеет место сцепленное наследование некоторых признаков; сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами.

5. Каждый биологический вид характеризуется специфичным набором хромосом- кариотипом.

Наследование- процесс воспроизведения в последовательных поколениях общего плана структурно- функциональной организации и отдельных признаков у особей конкретного биологического вида.

Полное сцепленное наследование- признаки родителя развиваются у потомка всегда одним блоком. Так наследуются признаки, контролируемые генами из одной хромосомы, которые расположены настолько близко, что это исключает кроссинговер. Полностью сцепленное наследование наблюдается для таких признаков, как синтез полипептидов гемоглобина человека.

При частичном сцепленном наследовании соответствующие признаки родителей воспроизводятся у части потомков совместно, а у части независимо. Такое наследование наблюдается для одной группы сцепления, расстояние между которыми в хромосоме допускает регулярный кроссинговер.

Линейное расположение генов в хромосоме. Т. Морган предположил, что гены расположены в хромосомах линейно, а частота кроссинговера отражает относительное расстояние между ними: чем чаще осуществляется кроссинговер, тем далее отстоят гены друг от друга в хромосоме; чем реже кроссинговер, тем они ближе друг к другу.

Генетические карты хромосом — это схема взаимного расположения и относительных расстояний между генами определенныххромосом, находящихся в одной группе сцепления.

Впервые в 1913 — 1915 годах на возможность построения генетических карт хромосом указывают Т. Морган и его сотрудники. Они экспериментально показали, что основываясь на явлениях сцепления генов и кроссинговера можно построить генетические карты хромосом ^[1]. Возможность картирования основана на постоянстве процента кроссинговера между определенными генами. Генетические карты хромосом составлены для многих видов организмов: насекомых (дрозофила, комар, таракан и др.), грибов (дрожжи, аспергилл), для бактерий и вирусов.

Генетические карты человека используются в медицине при диагностике ряда тяжелых наследственных заболеваний человека. В исследованиях эволюционного процесса сравнивают генетические карты разных видов живых организмов.

40. цитогенетический метод изучения генетики человека. Кариотип и идиограмма хромосом человека. Денверская классификация хромомсом человека. Понятие об аутосомах и гетеросомах. Дифференциальная окраска хромосом.

Цитогенетический метод используют для изучения нормального кариотипа человека, а также при диагностике наследственных заболеваний, связанных с геномными и хромосомными мутациями. Кроме того, этот метод применяют при исследовании мутагенного действия различных химических веществ, пестицидов, инсектицидов, лекарственных препаратов и др. В период деления клеток на стадии метафазы хромосомы имеют более четкую структуру и доступны для изучения. Диплоидный набор человека состоит из 46 хромосом: 22 пар аутосом и одной пары половых хромосом (XX ? у женщин, XY ? у мужчин). Обычно исследуют лейкоциты периферической крови человека, которые помещают в специальную питательную среду, где они делятся. Затем готовят препараты и анализируют число и строение хромосом. Разработка специальных методов окраски значительно упростила распознавание всех хромосом человека, а в совокупности с генеалогическим методом и методами клеточной и генной инженерии дала возможность соотносить гены с конкретными участками хромосом. Комплексное применение этих методов лежит в основе составления карт хромосом человека. Цитологический контроль необходим для диагностики хромосомных болезней, связанных с ансуплоидией и хромосомными мутациями. Наиболее часто встречаются болезнь Дауна(трисомия по 21-й хромосоме), синдром Клайнфелтера (47 XXY), синдром Шершевского ? Тернера (45 ХО) и др. Потеря участка одной из гомологичных хромосом 21-й пары приводит к заболеванию крови ? хроническому миелолейкозу. При цитологических исследованиях интерфазных ядер соматических клеток можно обнаружить так называемое тельце Барри, или половой хроматин. Оказалось, что половой хроматин в норме есть у женщин и отсутствует у мужчин. Он представляет собой результат гетерохроматизации одной из двух Х-хромосом у женщин. Зная эту особенность, можно идентифицировать половую принадлежность и выявлять аномальное количество Х-хромосом. Выявление многих наследственных заболеваний возможно еще до рождения ребенка. Метод пренатальной диагностики заключается в получении околоплодной жидкости, где находятся клетки плода, и в последующем биохимическом и цитологическом определении возможных наследственных аномалий. Это позволяет поставить диагноз на ранних сроках беременности и принять решение о се продолжении или прерывании.

Кариотип- диплоидный набор хромосом соматической клетки, который характеризуется постоянством числа, формы, размеров хромосом.

У человека в кариотипе 2n=46 хромосом, гаплоидный набор хромосом n=23.

Хромосомы, одинаковые в кариотипе мужского и женского организма называются аутосомы. Хромосомы, определяющие пол- гетеросомы.

Идиограмма кариотипа- схематическое расположение хромосом.

В 1960 году была предложена Денверская международная классификация хромосом, где хромосомы классифицированы по величине и расположению центромеры. В кариотипе соматической клетки человека различают 22 пары аутосом и пару половых хромосом. В идиограмме кариотипа человека хромосомы делят на 7 групп, в зависимости от их размеров и формы.

1 - 1-3 крупные метацентрические.  2 - 4-5 крупные субметацентрические.  3 - 6-12 и Х-хромосома средние метацентрические.  4 - 13-15 средние акроцентрические.  5 - 16-18 относительно малые мета-субметацентрические.  6 - 19-20 малые метацентрические.  7 - 21-22 и Y-хромосома наиболее малые акроцентрические.

Дифференциальная окраска хромосом

В современной цитогенетике широко используют методы дифференциальной окраски. Существует несколько таких методов: один из них, так называемый G-метод , позволяет получить окраску, при которой по длине хромосомы выявляется ряд окрашенных и неокрашенных полос (см. рис. 64 ). Для окраски используют специальные красители, которые способны соединяться непосредственно с участками ДНК, свободными от белка. Так как в разных местах хромосомы находятся различные нуклеотидные последовательности, то и взаимодействие их с белком хроматина различно, т. е. разные участки ДНК отличаются по доступности для молекул красителя.

42. Х-хромосома человека содержит ряд генов, рецессивные аллели которых определяют развитие тяжелых аномалий (гемофилия, дальтонизм). Эти аномалии чаще встречаются у мужчин, хотя носителями чаще бывают женщины. У мужчин эти гены гемизиготы (данный термин используется для описания генов, которые переносятся непарной хромосомой (например, гены, переносимые X-хромосомой у человека)), их рецессивные аллели вызывают заболевания: X hY - мужчина, больной гемофилией; Xd Y- дальтоник.

Пример: наследование гемофилии: Н - нормальная свертываемость крови; h- гемофилия.

1. Мать имеет нормальную свертываемость крови и является гомозиготной по этому признаку (XH ХH),отец страдает гемофилией (Хh Y) тогда схема скрещивания:

Все дети фенотипически здоровы, но дочери гетерозиготны по гену гемофилии и являются носителями гена гемофилии.

2) Рассмотрим наследование, сцепленное с полом на примере дальтонизма:

Дальтоники - это люди, неспособные различать цвета. Болезнь имеет наследственный характер. Введем необходимые обозначения:

А - ген. отвечающий за формирование нормальной способности различать цвета.

а - ген, обусловливающий нарушение способности различать цвета (дальтонизм);

Х - женская хромосома, несущая ген нормального различения цветов;

Хd - женская хромосома, несущая ген дальтонизма.

ХD ХD- здоровая девочка;

ХD Хd- девочка - носитель;

ХD Y- здоровый мальчик;

Х d Y- мальчик-дальтоник.

У мальчиков, получивших от своей матери хромосому с геном а, будет наблюдаться дальтонизм.

Можно ожидать, что половина сыновей гетерозиготной по данному гену женщины будет дальтониками. Женщины-дальтоники встречаются крайне редко.

Известно, что Х-хромосомы генетически активны, как любая из аутосом. Y-хромосомы - генетически инертны, у человека лишь некоторые гены, не являющиеся жизненно важными, локализуются в ней (гипертрихоз - волосатые уши, некоторые формы аллергий, диспепсии),

такие признаки передаются только от отца к сыну. Такой тип наследования по мужской линии называется голандрический.

43. Изменчивость - это способность организма приобретать новые признаки в процессе онтогенеза.

Характеристика	Модификационная изменчивость	Мутационная изменчивость
Объект изменения	Фенотип в пределах нормы реакции	Генотип
Отбирающий фактор	Изменение условий окружающей среды	Изменение условий окружающей среды
Наследование признаков	Не наследуются	Наследуются
Подверженность изменениям хромосом	Не подвергаются	Подвергаются при хромосомной мутации
Подверженность изменениям молекул ДНК	Не подвергаются	Подвергаются в случае генной мутации
Значение для особи	Повышает или понижает жизнеспособность. продуктивность, адаптацию	Полезные изменения приводят к победе в борьбе за существование, вредные -- к гибели
Значение для вида	Способствует выживанию	Приводит к образованию новых популяций, видов и т. д. в результате дивергенции
Роль в эволюции	организмов к условиям среды	Материал для естественного отбора
Форма изменчивости	Определенная (групповая)	Неопределенная (индивидуальная), комбинативная
Подчиненность закономерности	Статистическая закономерность вариационных рядов	Закон гомологических рядов наследственной изменчивости

Формы изменчивости	Причины появления	Значение	Примеры
Ненаследственная модификационная (фенотипическая)	Изменение условий среды, в результате чего организм изменяется в пределах нормы реакции, заданной генотипом	Адаптация - приспособление к данным условиям среды, выживание, сохранение потомства	Белокочанная капуста в условиях жаркого климата не образует кочана. Породы лошадей и коров, завезенных в горы, становятся низкорослыми
Наследственная (генотипическая) 1.Мутационная	Влияние внешних и внутренних мутагенных факторов, в результате чего происходит изменение в генах и хромосомах	Материал для естественного и искусственного отбора, так как мутации могут быть полезные, вредные и безразличные, доминантные и рецессивные	Появление полиплоидных форм в популяции растений или у некоторых животных (насекомых, рыб) приводит к их репродуктивной изоляции и образованию новых видов, родов — микроэволюции
2.Комбинативная	Возникает стихийно в рамках популяции при скрещивании, когда у потомков появляются новые комбинации генов	Распространение в популяции новых наследственных изменений, которые служат материалом для отбора	Появление розовых цветков при скрещивании белоцветковой и красноцветковой примул. При скрещивании белого и серого кроликов может появиться черное потомство
3. Соотносительная (коррелятивная)	Возникает в результате свойства генов влиять на формирование не одного, а двух и более признаков	Постоянство взаимосвязанных признаков, целостность организма как системы

Модификационная изменчивость не вызывает изменений генотипа, она связана с реакцией данного, одного и того же генотипа на изменение внешней среды: в оптимальных условиях выявляется максимум возможностей, присущих данному генотипу. Так, продуктивность беспородных животных в условиях улучшенного содержания и ухода повышается (надои молока, нагул мяса). В этом случае все особи с одинаковым генотипом отвечают на внешние условия одинаково (Ч. Дарвин этот тип изменчивости назвал определенной изменчивостью). Однако другой признак — жирность молока — слабо подвержен изменениям условий среды, а масть животного — еще более устойчивый признак. Модификационная изменчивость обычно колеблется в определенных пределах. Степень варьирования признака у организма, то есть пределы модификационной изменчивости, называется нормой реакции. Широкая норма реакции свойственна таким признакам, как удои молока, размеры листьев, окраска у некоторых бабочек; узкая норма реакции — жирности молока, яйценоскости у кур, интенсивности окраски венчиков у цветков и другое. Фенотип формируется в результате взаимодействий генотипа и факторов среды. Фенотипические признаки не передаются от родителей потомкам, наследуется лишь норма реакции, то есть характер реагирования на изменение окружающих условий. У гетерозиготных организмов при изменении условий среды можно вызвать различные проявления данного признака.

Свойства модификаций:

1) ненаследуемость;

2) групповой характер изменений;

3) соотнесение изменений действию определенного фактора среды; 4) обусловленность пределов изменчивости генотипом.

Фенокопии — изменения фенотипа под влиянием неблагоприятных факторов среды, по проявлению похожие на мутации. В медицине фенокопии — ненаследственные болезни, сходные с наследственными. Распространенная причина фенокопий у млекопитающих — действие на беременных тератогенов различной природы, нарушающих эмбриональное развитие плода (генотип его при этом не затрагивается). При фенокопиях изменённый под действием внешних факторов признак копирует признаки другого генотипа (например, у человека приём алкоголя во время беременности приводит к комплексу нарушений, которые до некоторой степени могут копировать симптомы болезни Дауна).

Для понимания роли наследственности и среды в онтогенезе человека важное значение имеют такие понятия, как «генотип» и «фенотип». Генотип — это наследственная основа организма, совокупность генов, локализованных в его хромосомах, это генетическая конституция, которую организм получает от своих родителей.

Фенотип — совокупность всех свойств и признаков организма, сформировавшихся в процессе его индивидуального развития. Фенотип определяется взаимодействием организма с условиями среды, в которых протекает его развитие. В отличие от генотипа фенотип изменяется в течение всей жизни организма и зависит от генотипа и среды. Одинаковые генотипы (у однояйцевых близнецов), оказавшись в различных средах, могут давать различные фенотипы. С учетом всех факторов воздействия фенотип человека можно представить состоящим из нескольких элементов. К ним относятся:

• биологические задатки, кодируемые в генах;

• среда (социальная и природная);

• деятельность индивида;

• ум (сознание, мышление).

Пенетрантность – количественный показатель фенотипической изменчивости проявления гена. Измеряется (обычно в %) отношением числа особей, у которых данный ген проявился в фенотипе, к общему числу особей, в генотипе которых этот ген присутствует в необходимом для его проявления состоянии (гомозиготном – в случае рецессивных генов или гетерозиготном – в случае доминантных генов). Проявление гена у 100% особей с соответствующим генотипом называется полной пенетрантностью, в остальных случаях – неполной пенетрантностью. Неполная пенетрантность свойственна проявлению генов, связанных с мультифакториальными заболеваниями: болезнь развивается только у части лиц, в генотипе которых присутствует аномальный ген; у остальных же наследственное предрасположение к болезни остаётся нереализованным.

Экспрессивность — степень проявления в фенотипе различных особей одного и того же аллеля определённого гена. Количественные показатели экспрессивности измеряются на основе статистических данных.

44. Комбинативная наследственная изменчивость возникает в результате обмена гомологичными участками гомологичных хромосом в процессе мейоза, а также как следствие независимого расхождения хромосом при мейозе и случайного их сочетания при скрещивании. Изменчивость может быть обусловлена не только мутациями, но и сочетаниями отдельных генов и хромосом, новая комбинация которых при размножении приводит к изменению определенных признаков и свойств организма. Такой тип изменчивости называют комбинативной наследственной изменчивостью. Новые комбинации генов возникают:

1) при кроссинговере, во время профазы первого мейотического деления;

2) во время независимого расхождения гомологичных хромосом в анафазе первого мейотического деления;

3) во время независимого расхождения дочерних хромосом в анафазе второго мейотического деления

4) при слиянии разных половых клеток.

Система браков и медико-биологические аспекты семьи нужны для планирования семьи и рождения здоровых детей.

45. Изменчивость — способность организмов изменять свои признаки и свойства. Мутации — качественные или количественные изменения ДНК клеток организма, приводящие к изменениям их генотипа.

- Мутации — внезапные скачкообразные изменения наследственных факторов.

- Представляют собой стойкие изменения наследственного материала.

- Качественные изменения не образуют непрерывного ряда вокруг средней величины

- Представляют собой ненаправленные изменения генотипа — они могут быть полезными (очень редко), вредными (большинство мутаций) и безразличными для данных условий существования организма.

-Могут повторяться. Возникающие мутации могут передаваться по наследству в ряду поколений.

Генные мутации затрагивают структуру самого гена и влекут за собой изменение свойств организма (гемофилия, дальтонизм, альбинизм, окраска венчиков цветков и т.д.). Генные мутации возникают как в соматических, так и в половых клетках. Они могут быть доминантными и рецессивными. Первые проявляются как у гомозигот так и у гетерозигот, вторые — только у гомозигот.

Хромосомные мутации связаны с изменением структуры хромосом. Существуют следующие виды перестроек хромосом: отрыв различных участков хромосомы, удвоение отдельных фрагментов, поворот участка хромосомы на 180° или присоединение отдельного участка хромосомы к другой хромосоме. Подобное изменение влечет за собой нарушение функции генов в хромосоме и наследственных свойств организма, а иногда и его гибель.

Хромосомные аберрации (хромосомные мутации, хромосомные перестройки) — тип мутаций, которые изменяют структуру хромосом:

• Делеция - потеря части хромосомы

• Дупликации - удвоение части хромосомы

• Инверсия - отрыва и поворота части хромосомы на 180 °

• Транслокация - перенос участка хромосомы на другую хромосому.

Геномными мутациями - изменение кариотипа, кратные или некратные гаплоидному числу хромосом .

Мутагенез — это внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК (мутаций). Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез.

Естественный, или спонтанный, мутагенез происходит вследствие воздействия на генетический материал живых организмов мутагенных факторов окружающей среды, таких как ультрафиолет, радиация, химические мутагены.

Искусственный мутагенез широко используют для изучения белков и улучшения их свойств.

Методом ненаправленного мутагенеза в последовательность ДНК вносятся изменения с определенной вероятностью. Мутагенными факторами (мутагенами) могут быть различные химические и физические воздействия — мутагенные вещества, ультрафиолет, радиация. После получения мутантных организмов производят выявление (скрининг) и отбор тех, которые удовлетворяют цели мутагенеза. Ненаправленный мутагенез более трудоемок и его проведение оправдано, если разработана эффективная система скрининга мутантов.

Направленный мутагенез

В направленном (сайт-специфическом) мутагенезе изменения в ДНК вносятся в заранее известный сайт. Для этого синтезируют короткие одноцепочечные молекулы ДНК (праймеры), комплементарные целевой ДНК за исключением места мутации.

Мутагенез по Кункелю

Для бактериальной плазмиды (внехромосомной кольцевой ДНК) получают уридиновую матрицу, то есть такую же молекулу, в которой остатки тимина заменены на урацил. Праймер отжигают на матрице, проводят его достройку in vitro с помощью полимеразы до кольцевой ДНК, комплементарной уридиновой матрице. Двухцепочечной гибридной ДНК трансформируют бактериальные клетки, внутри клетки уридиновая матрица разрушается как чужеродная, и на мутантной одноцепочеченой кольцевой ДНК достраивается вторая цепь. Эффективность такого способа мутагенеза менее 100 %.

К мутагенным факторам относят некоторые физические воздействия на организм:

Сильнейшим мутагеном является ионизирующее излучение — электромагнитные волны с маленькой длиной волны, но с очень высокой энергией квантов. Такие кванты проникают в ткани организма, повреждая различные молекулы, и, в частности, молекулы ДНК.

Ультрафиолетовое излучение также относится к коротковолновым, но его кванты не проникают глубоко и разрушают только поверхностные слои тканей. Вот почему светлокожим людям нельзя долго находиться летом на солнце — это приводит к увеличению риска возникновения рака и некоторых других заболеваний.

Мутагенным фактором также является повышенная температура. Например, при выращивании мушек-дрозофил при температуре на 10 °С выше обычной число мутаций увеличивается втрое.

Сильнейшим мутагенным действием обладают соединения из многих классов химических веществ. Например, мутации вызывают соли свинца и ртути, формалин, хлороформ, препараты для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Некоторые красители из класса акридинов приводят к делециям и транслокациям в процессе репликации ДНК.

Соматические мутации - это изменения наследственного характера в соматических клетках, возникающих на разных этапах развития особи. Они часто не передаются по наследству, а остаются, пока живет организм потерпевший мутационное воздействие.

Мутации, возникшие в половых клетках, передаются следующим поколениям организмов.

46. Геномными мутациями обусловлено появление полиплоидных организмов, когда происходит нарушение кратности полного гаплоидного набора хромосом

Полиплоидия – двух– и более кратное увеличение числа гаплоидного набора хромосом в клетке. Возникает в результате нерасхождения хромосом в мейозе, удвоения хромосом без последующего деления клеток, слияния ядер соматических клеток.

Гетероплоидия (анеуплоидия) – изменение характерного для данного вида числа хромосом в результате их неравномерного расхождения в мейозе. Проявляется в появлении лишней хромосомы (трисомия по 21 хромосоме ведет к болезни Дауна) или отсутствии в кариотипе гомологичной хромосомы (моносомия). Например, отсутствие второй Х-хромосомы у женщин вызывает синдром Тернера, проявляющийся в физиологических и умственных нарушениях. Иногда встречается полисомия – появление нескольких лишних хромосом в хромосомном наборе.

Синдром Патау: трисомия по 13 паре хромосом

У них выявляются умеренная микроцефалия, нарушение развития различных отделов ЦНС, низкий скошенный лоб, суженные глазные щели, расстояние между которыми уменьшено, помутнение роговицы, запавшая переносица, широкое основание носа, деформированные ушные раковины, расщелина верхней губы и нёба, полидактилия, флексорное положение кистей, короткая шея.

Синдром Эдвардса: трисомия по 18 паре хромосом

Череп долихоцефальный, сдавленный с боков, низким лбом и широким выступающим затылком, иногда встречается микроцефалия или гидроцефалия. Глазные щели узкие, наблюдается епикант.

Синдром Дауна: трисомия по хромосоме 21

Обычно синдрому Дауна сопутствуют следующие внешние признаки

«плоское лицо» — 90 %

брахицефалия (аномальное укорочение черепа) — 81 %

кожная складка на шее у новорожденных — 81 %

эпикантус (вертикальная кожная складка, прикрывающая медиальный угол глазной щели) — 80 %

гиперподвижность суставов — 80 %

мышечная гипотония — 80 %

открытый рот (в связи с низким тонусом мышц и особым строением нёба) — 65 %

аркообразное («готическое») нёбо — 58 %

поперечная ладонная складка (называемая также «обезьяньей») — 45 %

короткая широкая шея — 45 %

47.Трисомия по половым Х-хромосомам.

ХХХ- синдром Трисомии

В среднем оно встречается у одной из тысячи внешне здоровых девочек первого года жизни. У девочек с тремя X-хромосомами интеллект, как правило, ниже, чем у их братьев и сестер с нормальным хромосомным набором. Иногда синдром вызывает бесплодие, хотя некоторые женщины с синдромом Х-трисомии могут рожать детей, имеющих нормальный хромосомный набор и физически здоровых.

ХХУ- синдром Клайнфелтера (мальчики)

Больные К. с. обычно отличаются высоким ростом, евнухоидными пропорциями скелета (узкие плечи, широкий таз). Оволосение по женскому типу, скудное; рост волос на лице почти отсутствует. Бесплодны.

Моносомиия по Х – хромосоме - синдром Шерешевского-Тернера (45 хромосом = 44 аутосомы + ХО).

Для женщин с синдромом Шерешевского-Тернера характерны маленький рост, короткая шея, воронкообразная грудина, бесплодие вследствие недоразвития яичников, слабое развитие половых признаков. 50% больных умственно отсталы или нормальны. Могут быть пороки развития внутренних органов. Дети с синдромом Шерешевского-Тернера рождаются с частотой 0,7 на 1000 новорожденных девочек.

Диагностика: цитогенетический метод, амнеоцентез; Тельца Барра - метод экспресс – диагностики:

В норме у женщины 1 тельце Барра, у мужчин нет.

48. Хромосомные аберрации (хромосомные мутации, хромосомные перестройки) — тип мутаций, которые изменяют структуру хромосом:

• Делеция - потеря части хромосомы

• Дупликации - удвоение части хромосомы

• Инверсия - отрыва и поворота части хромосомы на 180 °

• Транслокация - перенос участка хромосомы на другую хромосому.

Синдром Кошачьего крика- потеря короткого плеча 5-й хромосомы

Признаки: ум. Отсталость, плач до года похож на мяуканье кошки. Это обусловлено изменениями в гортани: сужением гортани, надгортанник небольшие размеров, имеется необычная складчатость слизистой оболочки гортани, к тому же хрящи гортанной трубки имеют мягкую консистенцию. Также имеются изменения со стороны мозгового и лицевого черепа: нижняя челюсть недоразвита, имеет малые размеры, спинка носа плеская, ушные раковины низко посажены и деформированы, лицо лунообразное, глаза имеют антимонголоидный разрез, небо высокое, мозговые структуры недоразвиты.

Транслокационный Синдром Дауна

Представим себе такую вполне возможную ситуацию: от одной из хромосом пары № 21 оторвется ее часть. Обычно она не исчезает, а прикрепляется к другой хромосоме, например к одной из 15-й пары. Таким образом, в клетке с 46 хромосомами одна из хромосом пары № 21 и одна из 15-й пары будут нормальными, но другая хромосома в паре № 21 уменьшена, а в паре № 15 увеличена на тот участок, который оторвался от 21-й хромосомы. В соматической, то есть диплоидной, клетке это ни к каким страшным последствиям не приводит, поскольку хромосомы хоть и перестроены, но в них присутствуют все участки в необходимых количествах. Такая транслокация называется сбалансированной.

P 1515210 x 15152121

G 150; 150; 1521

2115; 2115

F1 15152121-синдром транслокационного Дауна , 15152121-здоровый, 1515210-здоровый (сбалансированный), 1515210- нежизнеспособный.