Телофаза I:

• У полюсов формируется по гаплоидному ядру

II Эквационное деление идет по типу митоза, но имеет два отличия: в деление вступает сразу две клетки; эти клетки гаплоидные.

Биологическое значение мейоза:

• Является основным этапом гаметогененза;

• Обеспечивает генетическое разнообразие;

• Обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму.

6. Гаметогенез как процесс образования половых клеток. Отличие овогенеза и сперматогенеза.

Происходит только во время эмбрионального развития – 3 месяц.

7. Размножение – одно из фундаментальных свойств живого. Способы и формы размножения.

Размножение – это способность к воспроизведению себе подобных по строению, особенностям обмена веществ, генетической

информации и основным особенностям онтогенеза.

Формы размножения:

Размножение с оплодотворением – слияние гамет →зигота→новый организм.

• Изогамия – мужские и женские гаметы практически одинаковы по строению. Гаметы маленькие и подвижные. Например, водоросли радиолярии.

• Анизогамия – мужские и женские гаметы отличаются друг от друга, но отличия не выражены. Например, водоросли, мхи

• Оогамия - мужские и женские гаметы резко отличаются по размерам и строению. Например, человек.

Размножение без оплодотворения:

• Партеногенез – новый организм формируется только за счет яйцеклетки. Мужские гаметы в размножении не участвуют. Если в течение мейоза нет нарушений, то возникает гаплоидный организм. Например, у пчел, паразитических ос, муравьев в результате партеногенеза из неоплодотворенных яиц появляются самцы, в то время как из оплодотворенных —диплоидные самки, что приводит к возникновению различных каст организмов.Если изменяется течение мейоза, то формируется диплоидный организм. Например, дафнии. Значение:

  1. Возможно сохранение вида при затрудненной встречи с половым партнером (скалистая ящерица).

  2. Механизм определения пола (пчелы).

• Гиногенез – новый организм формируется за счет яйцеклетки, но для активации развития яйцеклетки необходимо проникновение сперматозоида. Ядра клеток не сливаются, то есть весь наследственный материал материнского происхождения. Например, некоторые круглые черви, серебряный карась.

• Педогенез – размножение на личиночных стадиях за счет зародышевых клеток (сосальщики). Приспособление к паразитическому образу жизни.

• Андрогенез – наблюдается в экспериментах: из яйцеклетки удаляют ядро и вводят два ядра сперматозоида. В природе у шелкопряда – «мужской партеногенез».

8. Партеногенез. Формы и распространенность в природе. Половой диморфизм.

Партеногенез – новый организм формируется только за счет яйцеклетки. Мужские гаметы в размножении не участвуют. Если в течение мейоза нет нарушений, то возникает гаплоидный организм. Например, у пчел, паразитических ос, муравьев в результате партеногенеза из неоплодотворенных яиц появляются самцы, в то время как из оплодотворенных —диплоидные самки, что приводит к возникновению различных каст организмов. Если изменяется течение мейоза, то формируется диплоидный организм. Например, дафнии. Значение:

1. Возможно сохранение вида при затрудненной встречи с половым партнером (скалистая ящерица).

2. Механизм определения пола (пчелы).

Партеногенез, завершающийся развитием половозрелых особей, встречается во всех типах беспозвоночных и у всех позвоночных, кроме млекопитающих.

Существует несколько классификаций партеногенетического размножения.

1. По способу размножения

   • Естественный — нормальный способ размножения некоторых организмов в природе.

   • Искусственный — вызывается экспериментально действием разных раздражителей на неоплодотворённую яйцеклетку, в норме нуждающуюся в оплодотворении.

2. По полноте протекания

   • Рудиментарный (зачаточный) — неоплодотворённые яйцеклетки начинают деление, однако зародышевое развитие прекращается на ранних стадиях. Вместе с тем в некоторых случаях возможно и продолжение развития до конечных стадий (акцидентальный или случайный партеногенез).

   • Полный — развитие яйцеклетки приводит к формированию взрослой особи. Эта разновидность партеногенеза наблюдается во всех типах беспозвоночных и у некоторых позвоночных.

3. По наличию мейоза в цикле развития

   • Амейотический — развивающиеся яйцеклетки не проделывают мейоза и остаются диплоидными. Такой партеногенез (например, у дафний) является разновидностью клонального размножения.

   • Мейотический — яйцеклетки проделывают мейоз (при этом они становятся гаплоидными). Новый организм развивается из гаплоидной яйцеклетки (самцы перепончатокрылых насекомых и коловраток), или яйцеклетка тем или иным способом восстанавливает диплоидность (например, путём эндомитоза или слияния с полярным тельцем)

4. По наличию других форм размножения в цикле развития

   • Облигатный — когда он является единственным способом размножения

   • Циклический — партеногенез закономерно чередуется с другими способами разножения в жизненном цикле (напрмер, у дафний и коловраток).

   • Факультативный — встречающийся в виде исключения или запасного способа размножения у форм, в норме двуполых.

5. В зависимости от пола организма

   • Гиногенез — партеногенез самок

   • Андрогенез — партеногенез самцов.

6. В зависимости от пола потомства

• Амфитокия – развиваются и самки, и самцы (например, у тлей поколение поологосок)

• Арренотокия - развиваются только самцы (например, трутни у пчёл)

• Телитокия - развиваются только самки (например, у неполноциклых тлей и тлей-основательниц, дающих начало партеногенетическим самкам-переселенцам, а из позвоночных — у ящериц).

Половой диморфизм - анатомические различия между самцами и самками одного и того же биологического вида, не считая половых органов. Половой диморфизм может проявляться в различных физических признаках, например:

• Размер. У млекопитающих и многих видов птиц самцы более крупные и тяжёлые, чем самки.

• Волосяной покров. Борода у мужчин, грива у львов или бабуинов.

• Окраска. Цвет оперения у птиц, особенно у утиных.

• Кожа. Характерные наросты или дополнительные образования, такие как рога у оленевых, гребешок у петухов.

• Зубы. Бивни у самцов индийского слона, более крупные клыки у самцов моржей и кабанов.

9. Предмет, задачи и методы генетики. Этапы развития генетики. Роль отечественных ученых в развитии генетики.

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

Задачи генетики вытекают из установленных общих закономерностей наследственности и изменчивости. К этим задачам относятся исследования: 1) механизмов хранения и передачи генетической информации от родительских форм к дочерним; 2) механизма реализации этой информации в виде признаков и свойств организмов в процессе их индивидуального развития под контролем генов и влиянием условий внешней среды; 3) типов, причин и механизмов изменчивости всех живых существ; 4) взаимосвязи процессов наследственности, изменчивости и отбора как движущих факторов эволюции органического мира.

Генетика является также основой для решения ряда важнейших практических задач. К ним относятся: 1) выбор наиболее эффективных типов гибридизации и способов отбора; 2) управление развитием наследственных признаков с целью получения наиболее значимых для человека результатов; 3) искусственное получение наследственно измененных форм живых организмов; 4) разработка мероприятий по защите живой природы от вредных мутагенных воздействий различных факторов внешней среды и методов борьбы с наследственными болезнями человека, вредителями сельскохозяйственных растений и животных; 5) разработка методов генетической инженерии с целью получения высокоэффективных продуцентов биологически активных соединений, а также для создания принципиально новых технологий в селекции микроорганизмов, растений и животных.

При изучении наследственности и изменчивости на разных уровнях организации живой материи (молекулярный, клеточный, организменный, популяционный) в генетике используют разнообразные методы современной биологии: гибридологический, цитогенетический, биохимический, генеалогический, близнецовый, мутационный и др. Однако среди множества методов изучения закономерностей наследственности центральное место принадлежит гибридологическому методу. Суть его заключается в гибридизации (скрещивании) организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам, с последующим анализом потомства. Этот метод позволяет анализировать закономерности наследования и изменчивости отдельных признаков и свойств организма при половом размножении, а также изменчивость генов и их комбинирование.

В развитии генетики можно выделить 3 этапа: 1. (с 1900 по 1925 г.) - этап классической генетики. В этот период были переоткрыты и подтверждены на многих видах растений и животных законы Г.Менделя, создана хромосомная теория наследственности (Т.Г.Морган). 2. (с1926 по 1953) - этап широкого развёртывания работ по искусственному мутагенезу (Г.Меллер и др.). в это время было показано сложное строение и дробимость гена, заложены основы биохимической, популяционной и эволюционной генетики, доказано, что молекула ДНК является носителем наследственной информации (О.Эвери), были заложены основы ветеринарной генетики. 3. (начинается с 1953 г.) - этап современной генетики, для которого характерны исследования явлений наследственности на молекулярном уровне. Была открыта структура ДНК (Дж. Утсон), расшифрован генетический код (Ф.Крик), химическим путём синтезирован ген (Г. Корана).

Николай Иванович Вавилов - создал учение о мировых центрах происхождения культурных растений. Обосновал учение об иммунитете растений, открыл закон гомологических рядов в наследственной изменчивости организмов. Суть явления состоит в том, что при изучении наследственной изменчивости у близких групп растений были обнаружены сходные аллельные формы, которые повторялись у разных видов. Наличие такой повторяемости давало возможность предсказывать наличие ещё не обнаруженных аллелей, важных с точки зрения селекционной работы. П Внёс существенный вклад в разработку учения о биологическом виде.

Серебровский Александр Сергеевич. Первым (1926) предложил метод определения размеров гена в условных единицах перекреста и высказал идею о его делимости. Выдвинул (1938) теорию происхождения новых генов путём дупликации генов-предшественников. Создал новое направление в эволюционном учении, названное им геногеографией. Внёс большой вклад в разработку основ селекции и гибридизации, методов генетического анализа и внедрение достижений генетики и селекции в практику сельского хозяйства.

Сергей Сергеевич Четвериков. Положил начало новой дисциплине — генетике популяций. Четвериков анализирует процесс возникновеия мутаций в природе, их поведение в условиях свободного скрещивания и роль отбора в их распространении. Рассматривая популяцию как элементарную структуру эволюции, он вводит понятия о непрерывном мутационном давлении, о генофонде и о генотипической среде, он предсказывает насыщенность вида гетерозиготными мутациями (накопленный резерв наследственной изменчивости) и возможность их выявления, выход в гомозиготное состояние при инбридинге, а также неселективные различия между генофондами популяций в условиях изоляции.

Давиденков Сергей Николаевич предположил наследственную передачу некоторых нервно-мышечных заболеваний. 

Тимофеев-Ресовский Николай Владимирович впервые получил обратные мутации. Более 80 публикаций по мутагенезу, посвященных выяснению количественных закономерностей образования точковых мутаций у дрозофил под действием радиации. Тимофеев-Ресовский считается основателем радиационной генетики. Именно Тимофеев-Ресовский в начале 1930-х гг. впервые предложил использовать свинцовые фартуки для защиты врачей-рентгенологов.

Николай Константинович Кольцов Первым разработал гипотезу молекулярного строения и матричной репродукции хромосом («наследственные молекулы»).

10. Наследственность и изменчивость – свойства, определяющие непрерывность существования и развития живого

Наследственность — это неотъемлемое свойство всех живых существ сохранять и передавать в ряду поколений характерные для вида или популяции особенности строения, функционирования и развития. Наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе передачи наследственных задатков, ответственных за формирование признаков и свойств организма. В то же время в природе существуют различия между особями как разных видов, так и одного и того же вида, сорта, породы и т. д. Это свидетельствует о том, что наследственность неразрывно связана с изменчивостью.

Изменчивость — способность организмов в процессе онтогенеза приобретать новые признаки и терять старые. Изменчивость выражается в том, что в любом поколении отдельные особи чем-то отличаются и друг от друга, и от своих родителей. Причиной этого является то, что признаки и свойства любого организма есть результат взаимодействия двух факторов: наследственной информации, полученной от родителей, и конкретных условий внешней среды, в которых шло индивидуальное развитие каждой особи. Поскольку условия среды никогда не бывают одинаковыми даже для особей одного вида или сорта (породы), становится понятным, почему организмы, имеющие одинаковые генотипы, часто заметно отличаются друг от друга по фенотипу, т. е. по внешним признакам.

Таким образом, наследственность, будучи консервативной, обеспечивает сохранение признаков и свойств организмов на протяжении многих поколений, а изменчивость обусловливает формирование новых признаков в результате изменения генетической информации или условий внешней среды.

11. Химическая организация генетического материала. Структура и свойства днк.

Исследования, направленные на выяснение химической природы наследственного материала, доказали, что материальным субстратом наследственности и изменчивости являются нуклеиновые кислоты: ДНК и РНК. Нуклеиновые кислоты являются макромолекулами. Это полимеры, состоящие из мономеров – нуклеотидов, включающих три компонента: сахар, фосфат и азотистое основание.

ДНК – это нуклеиновая кислота, состоящая из азотистого основания, дезоксирибозы и фосфатной группы. ДНК состоит из двух антипаралелльных цепей. Она образают двойную спираль.

Функция: обеспечивает хранение, передачу и реализацию генетической информации.

Свойства:

• Способность к репликации – удвоению спирали ДНК. Происходит в интерфазе. Главный фермент: ДНК-полимераза.

• Транскрипция – синтез ДНК на РНК. Главный фермент: РНК-полимераза. У эукариот происходит в ядре, у прокариот – в цитоплазме.

12. Структура и виды рнк. Функции рнк.

РНК – это нуклеотидная последовательность, в состав которой входят остаток ортофосфорной кислоты, рибоза и азотистые основания (А, Ц, Г, У). Состоит из одной цепи и не имеет строго определенной формы.

Виды РНК:

• Информационная РНК – передают закодированную в ДНК информацию о структуре белка от ядра клетки к рибосомам.

• Транспортная РНК – собирают аминокислоты и переносят их в рибосому.

• Рибосомные РНК – обеспечивает синтез белка определенного строения.

13. Генетический код как способ записи наследственной информации. Свойства генетического кода.

Последовательность аминокислот в пептидных цепях зашифрована в молекулах ДНК с помощью генетического кода. Генетический код – это система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью последовательного расположения нуклеотидов в иРНК. Ниренберг нашел ключ к генетическому коду аминокислот посредством расшифровки различных комбинаций кодонов.

Свойства генетического кода:

1. Триплетность — значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон).

2. Непрерывность — между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.

3. Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов (не соблюдается для некоторых перекрывающихся генов вирусов, митохондрий и бактерий, которые кодируют несколько белков, считывающихся со сдвигом рамки).

4. Однозначность (специфичность) — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте.

5. Вырожденность (избыточность) — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.

6. Универсальность — генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности — от вирусов до человека.

7. Помехоустойчивость — мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными.

14. Ген как функциональная единица наследственности. Свойства генов. Особенности организации генов про- и эукариот.

Ген – это структурно-функциональная единица наследственности, которая представляет собой участок молекулы ДНК, который содержит информацию о последовательности аминокислот в белке.

Свойства гена:

1. Стабильность – ген способен сохранять структуру;

2. Мутабельность – способность гена изменяться;

3. Аллелизм – возможность существования в нескольких вариациях;

4. Дискретность – несмешиваемость генов;

5. Специфичность - каждый ген кодирует свой признак;

6. Плейотропность - множественный эффект гена;

7. Дозированность

8. Пенетрантность — частота проявления гена в фенотипе;

9. Экспрессивность — степень выраженности гена в признаке;

10. Способность генов к взаимодействию;

11. Способность к редупликации;

12. Способность к репарации.

Особенности генетического аппарата про- и эукариотов

15. Функциональная классификация генов (структурные, регуляторы, модуляторы). Гены общекле-точных функций («домашнего хозяйства») и гены специфических функций («роскоши»). Консти-тутивные и регулируемые гены.

16. Этапы реализации наследственной информации: транскрипция, процессинг, трансляция, по-сттрансляционные процессы. Особенности экспрессии генов у про- и эукариот.

1. Транскрипция – это процесс синтеза молекулы РНК (иРНК у прокариот, проРНК у эукариот) на кодогенной (3' - 5') цепи ДНК. Осуществляет транскрипцию фермент РНК-полимераза. РНК-полимераза синтезирует РНК от 5' к 3' по принципу комплиментарности и антипараллельности →кодогенной является ДНК 3' - 5'. А вторая цепь ДНК 5' - 3' является антисмысловой.

Общая схема транскрипции:

• Инициация – РНК-полимераза узнает промотор и присоединяется к нему (промотор - это последовательность ДНК, обозначающая начало гена, а значит начало транскрипции)

• Элонгация (накручивание) – РНК-полимераза разрывает водородные связи→ДНК продвигается вдоль кодогенной цепи и присоединяет нуклеотиды РНК по принципу комплиментарности и антипараллельности.

• Терминация – когда РНК-полимераза достигает терминатора, прекращается синтез РНК, а ДНК восстанавливает свою структуру. Терминатор – это последовательность ДНК, содержащая большое количество стоп-кодонов.

Результаты транскрипции:

У прокариот – образование зрелой иРНК

У эукариот – первичная или незрелая проРНК, которая сострит из информативных участков (экзонов) и неинформативных (промотора, интронов, терминатора).

2) Посттранскрипционная процессы (процессинг) – это процессы, направленные на образование зрелой иРНК из проРНК. Для зрелой иРНК характерно: состоит только из информативных участков и должна быть защищена от ферментов цитоплазмы.

Основные события процессинга:

• Отщепление концевых участков первичного транскрипта;

• Сплайсинг – вырезание интронов и сшивание экзонов (фермент лигаза);

• Кэпирование – образование на 5'- конце последовательность нуклеотидов, которая инициирует трансляцию.

• Полиаденилирование – присоединение на 3'-конце после стоп-кадона большое количество аденинов, которые определяют жизнь РНК.

• Метилирование – присоединение метильных групп к некоторым азотистым основаниям экзонов→защищают РНК от ферментов цитоплазмы.

Строение зрелой иРНК

Кэп – находит малую субъединицу рибосомы.

Лидер – закрепляется на рибосоме.

Стартовый кодон (АУГ) – инициирует трансляцию.

Кодируемая часть – сшитые экзоны.

Трейлер – состоит из стоп-кодона и поли-А хвоста.

3. Трансляция – это процесс сборки п/п цепи на основании информации в иРНК. Процесс происходит в цитоплазме на рибосомах.

Этапы трансляции:

• Инициация

  • Кэп находит малую субъединицу рибосомы

  • Лидер закрепляет РНК на большой субъединицы

  • Стартовый кодон (АУГ) кодирует фенилметионин и привлекает инициатора аминоацила-тРНК.

• Элонгация. В процессе наращивания полипептидной цепи принимают участие два белковых фактора элонгации. Первыйпереносит аминоцилированнуютРНК в А (аминоацил)-сайт рибосомы. Рибосома катализирует образование пептидной связи, происходит перенос растущей цепи пептида с Р-сайтовой тРНК на находящуюся в А-сайте, пептид удлиняется на один аминокислотный остаток. Затем второй белокатализирует так называемую транслокацию. Транслокация — перемещение рибосомы по мРНК на один триплет, в результате которого пептидил-тРНК оказывается вновь в Р-сайте, а «пустая» тРНК из P-сайта переходит в Е-сайт. В результате растет п/п цепь.

• Терминация. Когда п/п цепь наткнется на стоп-кадон, то трансляция прекращается и белковая молекула освобождается из рибосом и отщипляется один А.

4) Посттрансляционные процессы – белок приобретает активную структуру: отщипление ФМ, приобретение 2, 3, 4 – структуры.

17. Регуляция экспрессии генов про- и эукариот. Теория оперона.

Изучение регуляции работы гена у прокариот на этапе транскрипции привело к созданию модели оперона (1961) – Жакоб и Моно.

Оперон – это тесно связанная группа структурных генов, которые отвечают за синтез ферментов для какой-либо одной цепи биохимических реакций. Данная группа генов работает как единое целое. Управляет опероном ген-регулятор.

Структура оперона

• Промотор – начинает транскрипцию структурных генов

• Ген-оператор – он позволяет или не позволяет РНК-полимеразе соединятся с промотром.

• Структурные гены

• Терминатор – конец оперона.

Характерным примером оперонной организации генома прокариот является лактозный оперон.

1. Лактозы в клетке нет. Ген-регулятор синтезирует белок-репрессор→белок-репрессор соединяется с геном-оператором→оператор не позволяет РНК-полимеразе соединиться с промотрорм. Транскрипция не происходит и ферменты не синтезируются.

2. Лактоза появляется в клетке. Лактоза «оттягивает» белок-репрессор на себя→свободный оператор позволяет РНК-полимеразе соединиться с промотором→происходит транскрипция структурных генов и синтез ферментов. Ферменты расщепляют лактозу, и когда исчезает белок-репрессор соединяется с оператором. Транскрипция прекращается.

Регуляция экспрессии генов у эукариот

Регуляция осуществляется на каждом этапе:

На этапе транскрипции

А. Транскриптон – это единица регуляции работы гена у эукариот. Он содержит информацию только об одном белке

• Не информированная зона:центральный промотор

18. Особенности хромосомной организации наследственного материала в зависимости от фазы пролиферативного цикла (хроматин, метафазная хромосома). Нуклеосомная модель строения хромосом.

Выделяют несколько уровней спирализации хроматина:

1. Нуклеосомная нить. Этот уровень организации хроматина обеспечивается четырьмя видами нуклеосомных гистонов: Н2А, Н2В, Н3, Н4. Они образует напоминающие по форме шайбу белковые тела – коры, состоящие из 8 молекул. Молекула ДНК комплексируется с белковыми корами, спирально накручиваясь на них. При этом в контакте с каждым кором оказывается участок ДНК. Свободные от контакта с белковыми телами участки ДНК называют линкерными. Отрезок молекулы ДНК с белковым кором составляет нуклеосому. Благодаря такой организации в основе структуры хроматина лежит нить, представляющая собой цепочку повторяющихся единиц – нуклеосом.

2. Хроматиновая фибрилла. Дальнейшая компактизация нуклеосомной нити обеспечивается гистоном Н1, который, соединяясь с линкерной ДНК и двумя соседними белковыми телами, сближает их с друг другом. В результате образуется более компактная структура.

3. Интерфазная хромонема. Этот уровень обусловлен укладкой хроматиновой фибриллы в петли Отдельные участки интерфазной хромонемы подвергаются дальнейшей компактизации, образуя структурные блоки, объединяющие соседние петли с одинаковой организацией. Они выявляются в интерфазном ядре в виде глыбок хроматина.

4. Метафазная хромосома. Сопровождается суперспирализацией хроматина. Отдельные хромосомы хорошо различимы.

19. Хромосома, ее химический состав и морфологическая характеристика. Понятие об эухроматине и гетерохроматине.

Хромосома – это постоянный структурный компонент ядра, носитель и хранитель генетической информации, записанной в ДНК. Хромосома имеет два плеча и первичную перетяжку – центромеру. Различают четыре типа строения хромосом:

• телоцентрические (палочковидные хромосомы с центромерой, расположенной на проксимальном конце);

• акроцентрические (палочковидные хромосомы с очень коротким, почти незаметным вторым плечом);

• субметацентрические (с плечами неравной длины, напоминающие по форме букву L);

• метацентрические (V-образные хромосомы, обладающие плечами равной длины).

Хромосома состоит из белков (65%), которые образует нуклеопротеиновый комплекс. Белки хромосомы делятся на:

• Гистоны (5 фракций) – положительно заряженные основные белки, которые достаточно прочно соединяются с молекулой ДНК, чем препятствуют считыванию информации – регуляторная роль. Структурная функция – пространственное обеспечение ДНК в хромосоме.

• Негистоны – ферменты синтеза и процессинга РНК, редупликации и репарации ДНК. Эти кислые белки выполняют структурную и регуляторную функции.

В хромосоме также есть РНК, липиды, полисахариды, ионы металлов.

В зависимости от состояния хроматина выделяют эухроматиновые участки хромосом, отличающиеся меньшей плотностью упаковки и потенциально транскрибируемые, и гетерохроматиновые участки, характеризующиеся компактной организацией и генетической инертностью.

20. Хромосомная теория. Карты хромосом (физические, рестрикционные, химические, генные). Принципы составления карт хромосом.

Хромосомная теория наследственности — теория, согласно которой хромосомы являются носителями генов и представляют собой материальную основу наследственности. Основные положения хромосомной теории наследственности:

• Гены локализованы в хромосомах. При этом различные хромосомы содержат неодинаковое число генов. Кроме того, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.

• Аллельные гены занимают одинаковые локусы в гомологичных хромосомах.

• Гены расположены в хромосоме в линейной последовательности.

• Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, то есть наследуются преимущественно сцепленно (совместно). Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом данного вида.

• Сцепление нарушается в результате кроссинговера, частота которого прямо пропорциональна расстоянию между генами в хромосоме.

• Каждый биологический вид характеризуется определенным набором хромосом — кариотипом.

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

Физическая карта – графическое представление порядка следования физических маркеров (фрагментов молекулы ДНК), расстояние между которыми определяется в парах нуклеотидов. Она облегчает выделение многочисленных генетических маркеров, выявление и клонирование генов.

Рестрикционная карта – вид физической карты, на которой указан порядок следования и расстояния между сайтами расщепления ДНК рестриктазами. Маркерами этой карты являются рестрикционные фрагменты/сайты рестрикции.

Г. к. х. составляют для каждой пары гомологичных хромосом. Группы сцепления нумеруют последовательно, по мере их обнаружения. Кроме номера группы сцепления, указывают полные или сокращённые названия мутантных генов, их расстояния в морганидах от одного из концов хромосомы, принятого за нулевую точку, а также место центромеры.

21. Кариотип и идиограмма хромосом человека. Денверская и Парижская классификации хромосом. Характеристика кариотипа человека в норме и при патологии.

Кариотип – это совокупность диплоидного набора хромосом данного биологического вида. Характеристики кариотипа: число, размер и форма. Кариотип человека: 46 хромосом, 22 пары аутосом и одна пара гетеросом. Изучение кариотипа человека: цитогенетический метод (кариотипирование). Исследуемая фаза: метафаза. Исследуемые клетки: любые клетки способные к митотическому делению (лимфоциты, костный мозг, фибробласты). Этапы кариотипирования:

1. Лимфоциты+фитогемагглютинин→активная митотическая активность.

2. Добавляют колхицин →разрушение веретен деления→остановка деления клеток в метафазе.

3. Обработка гипотоническим раствором→хромосомы отделяются друг от друга.

4. Фиксация этанолуксусной кислотой.

5. Окрашивание хромосом:

   • Рутинная или тотальная окраска – хромосомы окрашиваются равномерно.

   • Дифференцированное окрашивание – неравномерная окраска, зависящая от чередования эу- и гетерохроматина.

   • Спектральное окрашивание - окрашивании хромосом набором флуоресцентных красителей, связывающихся со специфическими областями хромосом. В результате такого окрашивания гомологичные пары хромосом приобретают идентичные спектральные характеристики, что не только существенно облегчает выявление таких пар, но и облегчает обнаружение межхромосомных транслокаций.

   • Изучение прометафазной хромосомы позволяет увидеть большее количество сегментов и следовательно выявить более мелкие мутации.

Идиограмма – это графическое изображение кариотипа, в котором хромосомы расположены в порядке убывания их размера.

Денверская классификация: основана на рутинной окраске, учитывает размеры, формы хромосом, расположение центромеры, наличие вторичных перетяжек и спутников.

Достоинства и недостатки Денверской классификации:

• Позволяет выявить численные аномалии и крупные делеции и дупликации;

• Хромосомы разных групп хорошо отличимы друг от друга, но внутри группы их невозможно различить.

Парижская классификация (1971) использует дифференцированную окраску. Выявляется исчерченность хромосомы – чередование эу- и гетерохроматина, обеспечивает точную идентификацию. Парижская классификация ввела обозначения внутри каждой хромосомы: р – короткое плечо, q – большое плечо. Плечи разделяются на районы, которые нумеруются от центромеры.

Правило описания кариотипа:

1. Общее число хромосом

2. Набор половых хромосом

3. При структурированном изменении указывается номер хромосомы, плечо и район.

46, ХY – нормальный кариотип мужчины

46, ХХ – нормальный кариотип женщины

47, ХХ, +21 – женщина с синдромом Дауна

46, ХY – мужчина с синдромом «кошачьего крика»

46, ХХ, 5р 21+ - кариотип женщины с увеличенным 21 сегментом в коротком плече 5 хромосомы.

22. Понятие о генотипе и фенотипе. Фенотип как результат реализации наследственной информации в определенных условиях среды. Количественная и качественная специфика проявления гена в признак: пенетрантность и экспрессивность.

Генотип – это совокупность всех генов, полученных от родителей. Фенотип – это совокупность всех внутренних и внешних признаков и свойств особи. Генотип последовательно реализуется в фенотип в ходе онтогенеза и в определенных условиях среды обитания, факторы которой (колебания освещенности, температуры, влажности, условий питания, взаимоотношений с другими организмами и др.) часто оказывают определяющее значение на проявление и развитие того или иного признака и свойства. Поэтому организмы, имеющие одинаковые генотипы, могут заметно отличаться друг от друга по фенотипу. Например, если растения примулы, которые в обычных условиях имели красные цветки, перенести в оранжерею и содержать их там при температуре 30—35°С и высокой влажности, то через некоторое время все цветки у них оказываются белыми. Если эти же растения вновь поместить в обычные (комнатные) условия, то распустившиеся цветки будут красными.

Пенетрантность – это частота фенотипического проявления имеющейся в генотипе информации. Определяется как отношение (обычно — в процентах) числа особей, у которых наблюдаются фенотипические проявления наличия аллеля, к общему числу особей, у которых данный аллель присутствует. Препятствуют факторы: взаимодействие неаллельных генов и факторы внешней среды.

Экспрессивность – это степень выраженности признака. Зависит от дозы аллельного гена и от факторов среды (например, загар).

23. Закономерности моногенного наследования. Типы моногенного наследования: аутосомно-рецессивное и аутосомно-доминантное. Условия менделирования признаков. Менделирующие признаки человека.

Моногенным называется такой тип наследования, когда наследственный признак контролируется одним геном. Закономерности моногенной наследственности изучал выдающийся ученый Г. Мендель. Закономерности:

1) развитие наследственных признаков зависит от передачи потомкам наследственных факторов;  2) наследственные единицы, которые контролируют развитие отдельного признака - парные: один происходит от отца, второй - от матери. В функциональном отношении факторы имеют свойства доминантного и рецессивного признаков, доминантный признак - которая проявляет себя, рецессивный признак - в одинарной дозе себя не проявляет. 3) наследственные факторы передаются в ряду поколений, не теряя своей индивидуальности, т.е. характеризуются постоянством; 4) в процессе образования половых клеток парные аллельные (формы, состояния) гены попадают в разные гаметы (закон чистоты гамет). Восстановление таких пар происходит в результате оплодотворения;  5) материнский и отцовский организмы в равной степени участвуют в передаче своих наследственных факторов потомкам.

Типы моногенного наследования: аутосомно-рецессивное и аутосомно-доминанитное.

Аутосомно-доминантное — тип взаимодействия двух аллелей одного гена, когда один из них полностью исключает проявление действия другого.

Некоторые менделирующие признаки у человека 

24. Взаимодействие аллельных генов: доминирование, неполное доминирование, сверхдоминирование, кодоминирование, аллельное исключение. Примеры взаимодействия этих генов.

Гены, которые занимают идентичные (гомологические) локусы в гомологичных хромосомах, называются аллельными. У каждого организма есть по два аллельных гена. Взаимодействия:

Полное доминирование. Суть его заключается в том, что в гетерозиготном организме проявление одной из аллелей доминирует над проявлением другой. При полном доминировании расщепления  по генотипу 1:2:1 не совпадает с расщеплением по фенотипу - 3:1. Пример, 2 и 3 группы крови; положительный резус-фактор

Неполное доминирование наблюдается когда фенотип гетерозигот отличается от фенотипа гомозигот по обоим аллелям промежуточным проявлением признака. Это объясняется тем, что аллель, способный сформировать нормальный признак, находясь в двойной дозе, у гомозиготы проявляется сильнее, чем в единственной дозе у гетерозиготы, т. е. отличаются экспрессивностью. Пример, СКА (АА- let, Аа- ска+устойчивость к малярии, аа – норма), талассемия (АА- let, Аа – легкая форма, аа – норма), цистинурия (АА – камни в почках, Аа – цистин в моче, аа – норма), вьющиеся волосы (АА – курчавые, Аа – волнистые, аа – прямые).

Сверхдоминирование - когда доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляется сильнее, чем в гомозиготном. Пример, СКА.

Кодоминирование - представляет собой такой тип взаимодействия аллельных генов, при котором каждый из аллелей проявляет свое действие. В результате формируется новый вариант признака, по сравнению с вариантами, определяемыми каждым аллелем самостоятельно. Пример, IV группы крови,

Аллельное исключение - такой вид взаимодействия аллельных генов в генотипе организма, при котором происходит инактивация одного из аллелей в составе хромосомы. Механизмы аллельного исключения: 1. Геномный импринтинг – работа гена зависит от того, на чьей хромосоме он расположден; 2. Избирательная инактивация одной из двух Х-хромосом в женских соматических клетках.

25. Наследование групп крови по системам АВО, Rh и MN. Медицинское значение определение групп крови. Резус-конфликт.

Группа крови — описание индивидуальных антигенных характеристик эритроцитов.

Самая распространенная система определения группы крови – это АВО. Существует три аллеля А, В, О гена, который локализован в 9 хромосоме. В плазме крови могут содержаться агглютинины α и β, в эритроцитах антиглютиногены А и В:

Резус крови — это антиген (белок), который находится на поверхности эритроцитов. Он определяется, в основном, 5 антигенами: D, С, с, Е, е. Появление хотя бы одного доминантного гена формирует положительный резус. Положительность резуса – наличие антигена D. Несовместимость резусов у беременной и плода имеет большое клиническое значение, так как может возникать резус-конфликт. Резус-конфликт – это несовместимость групп крови по резус-фактору между резус-отрицательной матерью и резус- положительным отцом. Как правило, во время беременности кровь плода не попадает в кровоток матери. Поэтому во время первой беременности у матери не вырабатываются антитела к антигену D, и ребёнок остаётся здоровым. Однако при родах чаще всего происходит смешение крови матери и ребёнка, отчего мать становится восприимчивой к резус-антигену и образует против него антитела. К сенсибилизации могут также привести предшествующие выкидыши или переливания крови. Выработанная иммунная память приводит при следующей беременности к новому и усиленному образованию антител (иммуноглобулинов IgG) к антигену D. Последние способны проникать через гематоплацентарный барьер в кровоток ребёнка и связываются с резус-положительными эритроцитами ребёнка. Отягощенные антителами эритроциты разрушаются в селезёнке плода преждевременно. Наступает гемолитическая анемия, сопровождаемая гипоксией и ацидозом.

Выделяют также группу крови по системе MN. В этой системе различают три подгруппы: ММ (клетки организма несут только антиген М), MN (антигены M и N), NN (только антиген N).

Медицинское значение групп крови. Необходимо знание групп крови при переливании и трансплантации. Так как Вливание крови несовместимой группы может привести к иммунологической реакции, склеиванию (агрегации) эритроцитов, которая может выражаться в гемолитической анемии, почечной недостаточности, шоке и летальном исходе.

26. Взаимодействие неаллельных генов: эпистаз, полимерия, комплементарность, эффект положения, модифицирующее действие.

Известно много случаев, когда признак или свойства детерминируются двумя или более неалельнимы генами, которые взаимодействуют между собой. При этом имеет место отклонение от менделивских закономерностей расщепления. Различают пять основных типа взаимодействия генов

Эпистаз – форма взаимодействия неаллельных генов, при которой ген – супрессор (эпистатический ген), подавляет проявление другого (гипостатического) гена.

Различают доминантный и рецессивный эпистаз. При доминантном эпистазе доминантный эпистатический ген подавляет проявление другого гена как в доминантном, так и рецессивном состоянии. В случае рецессивного эпистаза рецессивная аллель одного гена, будучи в гомозиготном состоянии, подавляет проявление доминантной или рецессивной аллели другого гена. При доминантном эпистазе возможно расщепление по фенотипу 13:3 и 9:3:4, при рецессивном – 9:7 и 9:3:4.

Примером рецессивного эпистаза у человека является «бомбейский феномен». В Индии была описана семья, в которой родители имели II (А) и I(О) группы крови, а их дети – IV(АВ) и I(О). Чтобы ребенок имел группу крови АВ, мать должна иметь группу крови В, а не О.

При формировании групп крови по системе АВО ген I обеспечивает синтез антигенов А и В, фиксирующихся на поверхности эритроцитов. Однако для синтеза антигенов А и В необходимо образование неспецифического вещества – предшественника, которое детерминируется геном Н (т.н. ген-модификатор), находящимся в доминантном состоянии. У гомозигот (hh) по рецессивному аллелю даже при наличии в генотипе доминантных аллелей гена I^A I^B не синтезируются антигены А и В и эти люди имеют первую группу крови (hhI^A-, hhI^B-, HhI^AI^B – первая группа крови).

Полимерия – взаимодействие неаллельных генов, одинаково влияющих на степень проявления одного признака (полигены). Действие полигенов определяет большинство количественных признаков. Их действие является суммирующимся или аддитивным. Аддитивное действие генов выражается в степени проявления признака в зависимости от числа доминантных аллелей в генотипе.

Полимерное взаимодействии может быть кумулятивным и некумулятивным. При кумулятивной(накопительной) полимерии степень проявления признака зависит от суммирующего действия генов. Чем больше доминантных аллелей генов, тем сильнее выражен тот или иной признак. Расщепление F₂ по фенотипу 1:4:6:4:1. При некумулятивной полимерии признак проявляется при наличии хотя бы одного доминантного аллеля, и количество доминантных аллелей не влияет на степень выраженности признака. Расщепление по фенотипу 5:1.

По типу полимерии взаимодействия у человека определяется интенсивность окраски кожи, зависящая от уровня отложения в клетках пигмента меланина. В генотипе имеется несколько неаллельных генов (от 2 до 5), контролирующих этот признак. В связи с тем, что эти гены отвечают за развитие одного признака, их обозначают одной буквой. Чем больше доминантных генов в генотипе, тем темнее кожа у человека. Полное отсутствие доминантных генов в генотипе проявляется в виде минимальной пигментации кожи у европеоидов.

Комплементарное действие генов – такое взаимодействие неаллельных генов, при котором они взаимно дополняют друг друга. В этом случае сложный признак формируется при наличии в генотипе доминантных аллелей всех взаимодействующих генов. Например, цвет волос (взаимодействие меланина и красного пигмента).

Примером комплементарного действия генов у человека может служить наследование одной из форм глухоты. Люди с нормальным слухом имеют 2 доминантных гена (А-В-), глухие – один или ни одного (ааВ-, А-вв, аавв). При комплементарном действии генов возможно несколько вариантов расщепления: 9:3:3:1, 9:7, 9:3:4.

Пример также может быть формирование мужского пола. Присутствие Y-хромосомы не всегда способно привести к мужскому полу. Для этого необходим белок-рецептор, обеспечивающий проникновение гормона в клетки тканей-мишеней. За синтез такого белка отвечает особый ген, расположенный в другой хромосоме. Не использую такую возможность на определенном этапе онтогенеза, организм осуществляет развитие по женскому типу – тестикулярная феминизация или синдром Морриса.

Особый вид представляет взаимодействие, обусловленное местом положения гена в системе генотипа – эффект положения. Непосредственное окружение, в котором находится ген, может сказаться на характере его экспрессии. Изменение активности часто связано с перемещением его в другую группу сцепления. Например эффект положения мозаичного типа можно охарактеризовать следующим образом: ген инактивируется в результате его переноса в гетерохроматин, при этом в части клеток он сохраняет свою активность.

Модифицирующее действие генов (плейотропность) - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена. У человека известна наследственная болезнь - арахнодактилия ("паучьи пальцы"-очень тонкие и длинные пальцы), или болезнь Марфана. Ген, отвечающий за эту болезнь, вызывает нарушение развития соединительной ткани и одновременно влияет на развитие нескольких признаков: нарушение строения хрусталика глаза, аномалии в сердечно-сосудистой системе.        Плейотропное действие гена может быть первичным и вторичным. При первичной плейотропии ген проявляет свой множественный эффект. Например, при болезни Хартнупа мутация гена приводит к нарушению всасывания аминокислоты триптофана в кишечнике и его реабсорбции в почечных канальцах. При этом поражаются одновременно мембраны эпителиальных клеток кишечника и почечных канальцев с расстройствами пищеварительной и выделительной систем. Ген, обуславливающий рыжие волосы, обуславливает более светлую окраску кожи и появление веснушек.        При вторичной плейотропии есть один первичный фенотипний проявление гена, вслед за которым развивается ступенчатый процесс вторичных изменений, приводящих к множественным эффектам. Так, при серповидно клеточной анемии у гомозигот наблюдается несколько патологических признаков: анемия, увеличенная селезенка, поражение кожи, сердца, почек и мозга. Поэтому гомозиготы с геном серповидно клеточной анемии гибнут, как правило, в детском возрасте. Все эти фенотипные проявления гена составляют иерархию вторичных проявлений. Первопричиной, непосредственным фенотипним проявлением дефектного гена является аномальный гемоглобин и эритроциты серповидной формы. Вследствие этого происходят последовательно другие патологические процессы: слипание и разрушение эритроцитов, анемия, дефекты в почках, сердце, мозге - эти патологические признаки вторичны.        При плейотропии, ген, воздействуя на какой то один основнй признак, может также менять, модифицировать проявление других генов, в связи с чем введено понятие о генах-модификаторах. Последние усиливают или ослабляют развитие признаков, кодируемых "основным" геном.

30. Особенности строения X и Y хромосом. Наследование признаков, сцепленных с полом и зависимых от пола.

Признаки, зависимые от пола

Данные, которыми располагает наука, показывают, что у каждого зародыша имеются гены, необходимые для развития индивидуума как мужского, так и женского пола. Под действием гормонов из зародышей птиц и млекопитающих можно получить особей генетически «неправильного» пола. В нормальных условиях гормоны, вырабатываемые яичниками или семенниками, поддерживают у каждого индивидуума развитие «правильного» пола. На ранних стадиях развития у зародыша образуются зачаточные репродуктивные органы, не являющиеся ни мужскими, ни женскими. Что из них разовьется, зависит от половых хромосом. У человека в Y-хромосоме находится ген, под контролем которого определенные клетки продуцируют особый белок, локализующийся на клеточной поверхности. При наличии этого белка из репродуктивных органов зародыша развиваются семенники. Семенники же в свою очередь вырабатывают гормоны, стимулирующие дифференцировку мужских половых путей. Семенники начинают дифференцироваться на шестой неделе зародышевого развития. Если этого не произойдет, то из репродуктивных органов на следующей неделе дифференцируются яичники. Дальнейшее развитие женских половых путей происходит автоматически, без каких-либо гормональных сигналов со стороны яичников.

Таким образом, Y-хромосома несет по меньшей мере один ген, дающий зародышу первый «толчок» по пути его превращения в самца. Наличие Y-хромосомы обеспечивает мужскую природу, тогда как зародыши, несущие только Х-хромосомы, превращаются в фенотипически женские особи.

31. Фенотипическая изменчивость. Модификации и их характеристики. Нормы реакции. Значение фенотипической изменчивости.

Фенотипическая изменчивость – это изменения в организме, связанные с изменением фенотипа, вследствие влияния окружающей среды.

Значение: носит адаптационный характер.

Виды фенотипической изменчивости:

• Онтогенетическая – в ходе жизнедеятельности организма

• Случайная – появляется в результате совместного действия множественных факторов. Например, ожоги, обморожения.

• Модификационная – изменение фенотипа в пределах нормы реакции. Например пульс, ЧДД.

Основные характеристики модификаций:

1. Обратимость – изменения исчезают при смене условий окружающей среды;

2. Групповой характер;

3. Изменения не наследуются;

4. Действуют законы вариационных рядов;

5. Затрагивает только фенотип.

Вариационный ряд – это ряд с указанием встречаемости каждого варианта (чем дальше признак от середины, тем реже он наблюдается).

Норма реакции – это вероятность формирования характеристик в пределах нормы. Норма реакции бывает: 1) широкая (под контролем множества признаков) – масса тела, пигментация кожи, количество эритроцитов; 2) узкая (под контролем 1-2 генов) – цвет глаз, группа крови, резус фактор, количество органов.

32. Комбинативная изменчивость и ее механизмы. Медицинское и эволюционное значение рекомбинации наследственного материала.

Комбинативная изменчивость – изменчивость, которая зависит от перекомбинации аллелей в генотипе потомков по сравнению с генотипом родителей.

Механизмы:

• Независимое расхождение хромосом во время мейоза

• Случайное сочетание хромосом во время оплодотворения

• Рекомбинация генов вследствие кроссинговера.

Эволюционное значение:

• Постоянное изменение признаков

• При взаимодействии неаллельных генов создает новые признаки

• Повышает жизнедеятельность потомства

• Снижает и нейтрализует вредные действия мутаций.

33. Мутационная изменчивость. Характеристика мутаций. Понятие о генных и хромосомных болезнях. Биологические антимутационные механизмы.

Мутационная изменчивость – это изменение фенотипа особи в результате предшествующего количественного или качественного изменения генотипа.

Характеристики мутаций:

• Необратимость – изменения не исчезают

• Индивидуальный характер

• Изменения наследуются

• Затрагивает и фенотип, и генотип.

Классификация мутаций:

1) По происхождению

• Спонтанные (самопроизвольные) – возникают под действием естественных факторов внешней и внутренней среды без вмешательства человека. Фактор – мутационное давление среды. Например, УФ, излучение радона из земли. Уровень спонтанного мутагенеза 1·10^-5- 1·10^-7 на гамету за одно поколение.

• Индивидуальные – возникают под действием мутагенных факторов. Факторы: физические (излучения), химические (лекарства, бытовая химия, ГМО), вирусы (оспа, герпес, краснуха), продукты жизнедеятельности паразитов. Антимутагены – витамины.

2) по характеру действия на организм

• Положительные

• Нейтральные

• Отрицательные. Бывают летальные и полулетальные. Летальные – не совместимы с жизнью (полиплоидия больших хромосом моносомия по аутосомам, YО). Полулетальные – приводят к бесплодию (ФКУ, с. Дауна).

3) по типу клеток

• Соматическая – передаются потомкам клетки

• Генеративная – передается следующему поколению.

4) По фенотипу

• Аморфные – приводят к исчезновению признака. Например, альбинизм, алопеция – облысение.

• Гипоморфные – уменьшение признака. Например, карликовость, микроцефалия.

• Гиперморфные – увеличение признака. Например, гигантизм, макроцефалия, полидактилия.

• Неоморфные – появление новых признаков – ароморфозы. Например, теплокровность, головной мозг.

• Антиморфные – смена признака. Например, замена сальных желез на молочные.

5) по генотипу

• Генные

• Хромосомные

• Геномные

Генные болезни – это болезни, вызванные изменением в структуре гена. Они могут быть аутосомно-доминантными (арахнодактилия, карликовость), аутосомно-рецессивными (ФКУ, альбинизм) и сцепленные с полом (гемофилия).

Хромосомные болезни – это болезни, вызванные изменениями в структуре хромосом. Например, с. Дауна, с. «кошачьего крика».

Антимутационные механизмы: речь идет об особенностях функционирования ДНК — полимеразы, отбирающей требуемые нуклеотиды в процессе репликации ДНК, а также осуществляющей самокоррекцию при образовании новой цепи ДНК наряду с редактирующей экдонуклеазой.

Фактором защиты против неблагоприятных последствий генных мутаций служит парность хромосом в диплоидном кариотипе соматических клеток эукариот. Парность аллейных генов препятствует фенотипическому проявлению мутаций, если они имеют рецессивный характер.

В снижение вредных последствий генных мутаций вносит явление экстракопирование генов, кодирующих жизненно важные макромолекулы. Пример, гены рРНК, тРНК, гистоновых белков, без которых жизнедеятельность любой клетки невозможна.

Перечисленные механизмы способствуют сохранению отобранных в ходе эволюции генов и одновременно накоплению в генофонде популяции различных ей аллелей, формируя резерв наследственной изменчивости.

34. Геномные мутации, причины и механизмы их возникновения. Классификация геномных мутаций. Значение геномных мутаций.

Геномные мутации – изменения числа хромосом без изменения их структуры.

Классификация:

а) Полиплоидия – увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному – kn, k>n. Несовместима с жизнью (только у растений).

б) Гаплоидия – уменьшение числа хромосом до гаплоидного (1n). Несовместимо с жизнью.

в) Анеуплоидия – некратное гаплоидному увеличение или уменьшение числа хромосом.

• Трисомия – 3 гомологичных хромосомы. Например, трисомия 21 хромосомы – с. Дауна.

• Моносомия – наличие в кариотипе только одной из двух гомологичных хромосом. Например, моносомия по Х-хромосоме (45, Х – с. Шерешевского-Тернера). Моносомия по аутосомам летальна для человека.

• Полисомия – наличие в кариотипе более двух гетеросом. Например, полисомия по Х-хромосоме (47, ХХХ – высокий рост, худощавость, бесплодие). Полисомия гетеросом (47, ХХY – с. Клайнфельтера). Полисомия по Y-хромосоме (47, ХYY – с. Вайвай).

• Нуклесомия – отсутствие в кариотипе пары гомологичных хромосом. Летальна.

Причины геномных мутаций – нарушение нормального расхождения хромосом. Нарушения связаны с повреждением или неполным разрушением веретена деления под действием мутации.

• В мейозе (анафазе1 или анафазе2) – аномальные по количеству хромосом гаметы

• В анафазу митоза на стадии зиготы – мозаик.

35. Хромосомные мутации, их классификация. Причины и механизмы возникновения хромосомных мутаций. Роль хромосомных мутаций в развитии патологических состояний человека и эволюционном процессе.

Хромосомные мутации (аберрации) связаны с изменением структуры хромосомы. Виды хромосомных мутаций:

• Внутрихромосомные – внутри одной хромосомы.

• Делеция (нехватка) – выпадение части хромосомы. Бывает концевая и интерстициальная.

• Дупликация – удвоение участка хромосомы

• Инверсия – отрыв и поворот части хромосомы на 180° и прикрепление к месту отрыва. При этом нарушается порядок расположения генов. Бывает парацентрическая (не захватывает центромеру) и перицентрическая (затрагивает центромеру);

• Межхромосомные мутации – происходят между негомологичными хромосомами: негомологичные хромосомы обмениваются сегментами (транслокации).

6. Реципрокные – негомологичные хромосомы взаимно обмениваются участками. Например, филадельфийская хромосома – обмен участками 9 и 22 хромосомы. Такая мутация встречается в клетках крови и приводит к лейкозу.

• Нереципрокные – сегмент одной хромосомы переносится на другую без взаимного обмена.

• Дицентрицеские – при слиянии двух фрагментов негомологичных хромосом, несущих участки с ценромерой.

• Робертсоновская – две акроцентрические хромосомы теряют короткие плечи и сливаются с центромерой.

Причина хромосомных мутаций - неравноценный кроссинговер в профазеI мейоза или воздействие мутагена, способного разорвать хромосому.

Проявление хромосомных мутаций:

• Делеция и дупликация проявляются фенотипически всегда, так как изменяют дозу генов и наблюдается частичная моносомия или трисомия (хромосомные болезни). Например, делеция короткого плеча 5 хромосомы приводит к синдрому «кошачьего крика». Дупликация короткого плеча 4 хромосомы вызывает микрофагию, умственную отсталость, выступающую переносицу, порок сердца и мочеполовой системы.

• Инверсии и транслокации фенотипически проявляются не всегда, но при этом затрагивают конъюгацию гомологичных хромосом. А это приводит к нарушению распределения хромосом между дочерними клетками. И в результате потомки бесплодные или с несбалансированным генотипом. Например, транслокационных вариант синдрома Дауна, если кто-то из родителей является носителем транслокации в 21 хромосоме на 15, то в их потомстве с вероятностью 33,3% может родиться с вариантом синдрома Дауна.

36. Генные мутации и их классификация. Причины и механизмы возникновения, частота встречаемости, биологические последствия генных мутаций.

Генные (точковые мутации) связаны с изменением структуры гена (изменение последовательности нуклеотидов в последующей ДНК). Виды генных мутаций:

• «сдвиг рамки считывания» - инсерция (вставка), дупликация (удвоение), делеция (выпадение). В результате такой мутации изменяется вся последовательность триплетов, а значит и последовательность аминокислот после точки мутации.

• Транзиция. При транзиции одно пуриновое основание заменяется на другое (аденин на тимин, или наоборот), или одно пиримидиновое основание на другое (гуанин на цитозин, или наоборот). Изменения только в триплете, в котором произошла транзиция, поэтому меняется только одна аминокислота.

• Трансверсия – это замена пурина на пиримидин и наоборот (А↔Ц и Г↔Т). Изменяется только один триплет, а значит только одна аминокислота.

• Образование пиримидиновых димеров – под влиянием УФ изменяются химические свойства пиримидиновых оснований (Т, Ц) и возникают водородные связи между двумя соседними Т-Т внутри одной цепи. При этом транскрипция прекращается.

• Инверсия нуклеотидной последовательности внутри гена приводит к изменению биологического смысла на этом участке.

Результаты мутаций структурных генов

3. Сомиссенс-мутации – возникновение кодона-синонима, а значит кодируется та же аминокслота.

4. Миссенс-мутация – изменение кодона и аминокислоты.

5. Нонсенс-мутация – возникновение стоп-кодона, приводящее к остановке транскрипции гена.

Результаты мутаций функциональных генов

6. Белок-репрессор «не подходит» к гену оператору (как ключ не вставляется в замок). Транскрипция не прекращается и ферменты синтезируются постоянно.

7. Белок-репрессор плотно «присоединяется» к гену-оператору и не снимается индуктором. Ферменты не синтезируются.

8. Нарушена чередование репрессии и индукции.

Причиной генных мутаций может быть воздействие мутагенов либо мутационное давление среды. Это приводит к возникновению генных заболеваний.

37. Генетическая инженерия, ее задачи, возможности, методы, достижения, перспективы.

Генетическая инженерия – это наука, которая занимается направленным изменением биологической информации клетки или организмов для получения живых существ с заданными фенотипическими характеристиками. Задачи генетической инженерии разнообразны, что объясняет разные уровни ее применения.

Организменный уровень применения. Пример, аллофенные животные. Тела их состоят из генотипически разных тканей, развившихся из клеток нескольких родителей, искусственно объединенных в данном потомстве. Так, зародыши мышей на стадии восьми бластомеров, извлеченных из двух и более матерей, в пробирке разбиваются на отдельные бластомеры. Путем комбинации бластомеров создается комплексный эмбрион, который на стадии гаструлы вводится в матку мыши-воспитательницы. Рожденный аллофенный мышонок объединяет в фенотипе черты всех родителей, но вместе с тем отличается некоторыми уникальными свойствами. В селекции это открывает возможность прямой передачи потомкам особо ценного генотипа в обход явления комбинативной изменчивости.

На клеточном уровне: путем соматической гибридизации получают гибриды, совмещающие в одной клетки генотипы организмов разных биологических видов. Человек-мышь.

На генном уровне – генная инженерия - изменение с помощью биохимических и генетических методик хромосомного материала. Биологи изолируют те или иные участки ДНК, соединяют их в новых комбинациях и переносят из одной клетки в другую. Молекула ДНК, к которой присоединяет, называется вектором. Вектором может быть фаг, вирус, плазмиды.

Методом генной инженерии получен уже ряд препаратов, в том числе инсулин человека и противовирусный препарат интерферон.

Методы генной инженерии:

- метод секвенирования — определение нуклеотидной последовательности ДНК;

- метод обратной транскрипции ДНК;

- размножение отдельных фрагментов ДНК.

Перспективы:

• В медицине: создание и производство вакцин; введение в организм соответствующих генов при дефективность собственных устранит нарушение обмена веществ.

• В селекции: получение сорта культурных растений, устойчивые к засухе, холоду, болезням, насекомым-вредителям и гербицидам; путем пересадки генов азобактерий получить растение, фиксирующее азот из воздуха.

38. Значение генетики для медицины. Методы изучение генетики человека: биохимический, близнецовый, популяционно-статистический.

Значение генетики для медицины очень велико, так как она выполняет ряд важных задач:

• Ранняя диагностика наследственных заболеваний путем совершенствования экспресс-методов и пренатальной диагностики.

• Разработка методов генной терапии наследственных заболеваний на основе генной и клеточной инженерии

• Широкое внедрение в медицинскую практику медико-генетического консультирования.

• Выявление генетически опасных факторов внешней среды и разработка методов их нейтрализации.

Поэтому необходимо развитие генетики. Ее методы изучения очень разнообразны:

1) Биохимические методы – это изучение биохимического состава различных жидких сред организма.Эти методы используются для диагностики наследственных болезней обмена веществ. Позволяет определить гетерозиготное носительство патологического рецессивного гена ФКУ по уровню инактивации предварительно введенного ФА. Если уровень ФА быстро нормализуется, то в организме достаточно фермента фенилаланин-4-гидроксилазы а патологического гена нет, а если уровень ФА длительно повышен, то человек носитель гена.

2) Популяционно-статистический метод – изучение частоты встречаемости генов и генотипов в различных популяциях. Это дает необходимую информацию о степени гетерозиготности популяции, о факторах, изменяющих генетическую структуру популяции. Задачи:

4. Определить частоты встречаемости аллелей и генотипов в популяции

5. Изучение скорости мутационного процесс

6. Определить роль генофонда и среды в распространении нормальных и патологических признаков.

В основе метода лежит закон Харди-Вайнберга. В идеальной популяции соотношение частоты генов и генотипов сохраняется из поколения в поколение. Признаки идеальной популяции: бесконечно большая, изолированная от других популяций, отсутствие в ней мутаций, естественного отбора и перекрывания поколений. Несмотря на то, что не существует идеальных популяций, в большинстве популяций генетические законы приближают к закономерностям Харди-Вайнберга.

Закон Харди-Вайнберга

• Уравнение частот аллелей p+q=1, где р – частота А, q – частота а.

• р²+2рq+q²=1 – бином Ньютона

р²=АА 2рq=Аа q²=аа

3) Близнецовый метод. Цель: выявление роли наследственности и среды в развитии признаков. Исследуют близнецовые пары на конкордантность (совпадение признаков) или дисконкордантность (расхождение признаков).

Если КМД и КДБ значительно отличаются, КМБ стремится к 100%, то признаки наследственные.

Если КМБ и КДБ не различаются, то признак средовой

Если КМБ и КДБ относительно высокий и различный, но КМБ не стремится к 100%, то признак с наследственной предрасположенностью.

Для расчета можно использовать формулу Н=

39. Особенности человека как объекта для генетических исследований. Методы изучения генетики человека: генеалогический, цитогенетический.

Человек является объектом для генетических исследований. Это имеет свои плюсы и минусы:

Одним из самых распространенных методов изучения генетики человека является генеалогический метод. Суть: выявление родственных связей и прослеживание изучаемого признака среди родственников.

Этапы:

• Сбор сведений о родственниках

• Составление родословной. Лицо, по отношению к которому составляется родословная – пробанд. На схеме пробанд показывается стрелкой. Братья и сестры носят названия сибсов.

• Анализ родословной

Применяется для:

• Установления наследственного характера признака

• Установление типа наследования

• Установление генотипов членов родословной.

Также часто при изучении генетики человека используют цитогенетический метод. Цитогенетический метод (картирование) –изучение кариотипа при помощи микроскопической техники. Этапы:

• Получение и культивирование клеток (обычно лимфоцитов)

• Добавление в питательную среду ФГА, стимулирующего деление.

• Остановка деления клетки в метафазе колхицином

• Обработка клеток раствором NaCl

• Окрашивание хромосом

• Микроскопирование и фотография хромосомы

• Вырезание хромосомы, составление идиограммы.

Метод применяется для диагностики геномных, хромосомных мутаций, для установления генетически пола.

40. Методы изучения генетики человека: гибридизация соматических клеток, методы изучения днк (рестрикционный анализ, полимеразная цепная реакция, электрофорез, днк-зонды).

Гибридизация соматических клеток – получение гибрида клеток, в котором объединены кариотипы двух биологических видов, для изучения хромосомы и генов. Обычно для гибридизации с клетками человека применяют соматические клетки грызунов, чаще всего мыши. В только что образовавшихся гибридных клетках ядра содержат оба набора хромосом человека и мыши. Однако последующее размножение гибридных клеток приводит к постепенной утрате хромосом человека у гибридов, поэтому в результате остается только одна или даже фрагмент одной из хромосом человека. Постепенная потеря хромосом человека из гибридных клеток параллельно с изучением ферментов дает возможность судить о локализации гена. Этот метод позволяет судить о генетической гетерогенности наследственных болезней, изучать их патогенез на биохимическом и клеточном уровнях.

Электрофорез ДНК — это аналитический метод, применяемый для разделения фрагментов ДНК по размеру (длине) и форме (в случае, если ДНК образует вторичные структуры, например шпильки). Силы электрического поля, прикладываемого к образцам, заставляют фрагменты ДНК мигрировать через гель от минуса к плюсу.

Рестрикционный анализ - это метод анализа двухцепочного фрагмента ДНК, который образуется при обработке ферментом рестриктазей. Рестриктаза-это фермент, который способен разрушать фосфодиэфирные связи в сайтах рестрикций. Сайты рестрикций-это короткий участок ДНК, который узнается рестриктазой и в этом месте разрушаются фосфодиэфирные связи. Рестрикционный анализ позволяет выявить заболевания, связанные с мутациями в сайтах рестрикции. Этапы рестрикционного анализа:

6. Выделение ДНК. ДНК можно выделить из любой клетки, которая содержит ядро, Наиболее часто используют лейкоциты периферической крови

7. Рестрикция ДНК. Выделенная ДНК является длинной и неудобной для работы; ее обрабатывают рестриктазой, которая разделяет ДНК на фрагменты.

Пример: А- нормальный ген Нв, который имеет один сайт рестрикции и разрезается на два фрагмента. а- мутационный ген Нв → гемоглобинопатия. В гене а исчезает сайт и ген не разрезается.

6. Электрофорез-распределение фрагментов ДНК в электрофоретическом гене в зависимости от длины ДНК с помощью электрического тока. ДНК имеет отрицательный заряд и поэтому перемещается от – к +. Чем меньше длина фрагмента, тем выше его скорость и тем больше расстояние он пройдет от старта.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – метод количественного увеличения необходимого участка ДНК путем синтеза инвитро большого числа копий. Основан на редупликации ДНК. Этапы ПЦР:

2. Выделение ДНК

3. Рестрикция ДНК

4. Амплификация ДНК (клонирование). Для осуществления амплификации ДНК  врачи используют так называемые ДНК-матрицы — молекулы ДНК инфекций, на которые впоследствии будет происходить «клонирование». Пробирку нагревают до 95°, вызывая денатурацию ДНК, охлаждают до 65° - присоединяют праймер, Нагревают до 72°, что активизирует ДНК-полимеразу, и она синтезирует дочерние цепи ДНК. В результате из одного фрагмента получается два. И таких циклов до 30 повторов. Количество ДНК возрастает.

5. Электрофорез.

Применение ПЦР

• Диагностика генетических заболеваний

• Диагностика паразитических заболеваний

• Установление личности и родства

• Анализ древних остатков и криминалистика.

ДНК-гибридизация (ДНК-зондирование) – это соединение двух одноцепочечных фрагментов ДНК, где 1 цепь – фрагмент ДНК исследуемого организма, а 2 цепь – ДНК-зонд. ДНК-зонд (англ. DNA probe) — фрагмент ДНК, меченный тем или иным образом и использующийся для гибридизации со специфическим участком молекулы ДНК. Позволяет идентифицировать комплементарные ему нуклеотидные последовательности. Если ДНК человека разрезать с помощью рестриктаз на фрагменты длиной 4000 нуклеотидов, то получится около 1 млн фрагментов. Как в такой груде найти и извлечь из нее искомый фрагмент? Это можно сделать, используя ДНК-зонды. Зонды представляют собой фрагменты одноцепочечной ДНК длиной около 20 нуклеотидов, содержащие радиоактивную (например, 32Р) или другую метку. Нуклеотидная последовательность зонда должна быть комплементарна какой-то части искомого фрагмента ДНК. Зонд вносят в раствор фрагментов ДНК, смесь нагревают для денатурации ДНК, затем охлаждают для ренативации ДНК. При этом часть искомых фрагментов соединится с зондом, таким образом искомый ген окажется меченым. Затем смесь разделяют электрофорезом и по наличию радиоактивной метки находят нужный фрагмент.

41. Нетрадиционное наследование признаков (цитоплазматическое наследование, геномный импринтинг). Примеры заболеваний человека с нетрадиционным наследованием.

Митохондриальное наследование. Каждая митохондрия имеет кольцевую ДНК, которая содержит 16 500 пн. Митохондрия передается только с яйцеклеткой, поэтому митохондрия материнского происхождения. Гены митохондриальной ДНК отвечают за строение и функции самой митохондрии. Поэтому мутация этих генов приводит к нарушению работы митохондрий, а значит к нарушению энергетического обмена. Так как самой энергоемкой является нервная ткань, то наблюдаются нарушения ЦНС, а также иннервация других тканей и органов. Пример, атрофия зрительного нерва(слепота), митохондриальная миопатия(нарушение мышечного тонуса), прогрессирующая офтальмоплегия (паралич глазных мышц). Особенности митохондриального наследования:

13. Признак передается только от матери

14. Ж:М = 1:1

15. От больного отца признак не передается

16. Для митохондриальных болезней характерна различная экспрессивность: различное соотношение нормальных и мутационных митохондрий, поэтому и различная степень фенотипического проявления болезни. Заболевание развивается постепенно с утяжелением клиники.

Геномный импринтинг (ГИ) – это механизм регуляции активности генов. В норме он обеспечивает развитие признаков у особи в зависимости от того какой родитель передал данный ген. Некоторые гены нашего организма подвергаются геномному импринтингу, часть должна быть активна на материнской хромосоме, а другая часть на отцовской. Гены, активные на материнской хромосоме, обеспечивают развитие признака, а гомологичные на отцовской выключены. Если активны отцовские гены, то материнские выключены. Для правильной активности генов гены ГИ получат метки во время гаметогенеза родителей, то есть в овогенезе гены, которые не должны работать на материнской хромосоме метилируются (не транскрибируются). При оплодотворении эмбрион получает хромосомы, в которых заметилированы гены, и будут работать только те, которые не подверглись метилированию. Если мутация затрагивает не область, которая подвергается ГИ, то возникает болезнь ГИ. Пример, мутация одного из участков 15 хромосомы приводит к развитию двух разных болезней, в зависимости от того на чьей хромосоме находиться мутация. Мутация 15q связана с делецией участка, в норме подвергающегося ГИ. Если делеция связана с материнской 15 хромосомой, то выявляется синдром Энгельмана или «счастливой куклы» (умственная отсталость, неадекватная счастливая улыбка, агрессия, судороги). Если делеция отцовской хромосомы, то синдром Прадера-Вилли (с 6 месяцев начинается булимия, ожирение, акромикрия).

42. Пренатальная диагностика наследственных заболеваний человека. Медико-генетическое консультирование и его медицинское значение.

Пренатальная диагностика - это совокупность методов исследования, позволяющих поставить диагноз плоду во время беременности. Актуальность пренатальной диагностики обусловлена высокой частотой встречаемости различных нарушений плода. Частота ВПР (врожденные пороки развития) среди новорожденных 4-6%. Частота ВПР и хромосомных аберраций среди спонтанных абортусов 70%. Моногенные заболевания встречаются у 5-14 детей, хромосомных на 4-7 детей, ВПР 19-22 детей на 1000 новорожденных.

Методы пренатальной диагностики:

1. Непрямые. Объект: беременная женщина.

- акушерско-гинекологическое обследование

- медико-генетическое консультирование (МГК).

- биологический скрининг – это метод исследования белков плазмы крови беременной женщины (сывороточные маркеры). Данные белки вырабатываются разными тканями плода и плодными оболочками. ВПР и хромосомные аномалии плода → изменения уровня этих белков. На срок 9-12 недель: плазменные ассоциированный с беременностью протеин – А (РАРР-А); β – Хорионогены Гонадотропина Человека. При синдроме Дауна ↓ РАРР-А и ↑ β – ХГЧ. На сроки 15- 20 недель: α- фетопротеин (АФП); ХГЧ; неконъюгированный эстриол (НЭ). При синдроме Дауна ↓ АФП и НЭ и ↑ ХГЧ.

2. Прямые. Объект: плод.

- неинвазивные (УЗИ). УЗИ – это исследование организма плода с помощью звуковых волн высокой частоты, которые проникают через живот женщины. С помощью УЗИ можно диагностировать ряд тяжелых поражений головного мозга, скелета и внутренних органов. Рекомендованные сроки для УЗИ: 10 – 14 недель, 22-24 недели и 32 – 34 недели.

- инвазивные (биопсия ворсин хориона, амниоцентез и др). Амниоцентез - метод исследования амниотической жидкости (10 – 20 мл). В амниотической жидкости находятся клетки эпидермиса и продукты метаболизма плода. С помощью этого метода диагностируют все хромосомные аномалии, свыше 60 наследственных болезней обмена веществ, несовместимость матери и плода по резус-фактору. Биопсия ворсин хориона – в первой трети беременности. Пункция сосудов плода – для диагностики гемоглобинопатий.

МГК – это отрасль профиля медицины, деятельность которой направлена на предупреждение рождения детей с наследственной патологией. Цель МГК: установление степени генетического риска в обследуемой семье и разъяснение супругам в доступной форме медико-генетическое заключение.

Виды МГК:

• Ретроспективное. Цель: постановка диагноза больному, лечение, расчет повторного риска. Объект: больной с наследственным заболеванием или ВПР.

• Проспективное. Цель: расчет риска больного ребенка в семье. Объект: любая пара планирующая беременность или беременная женщина.

Этапы:

• Уточнение диагноза (анамнез, клинико-генеалогическое обследование, дерматоглифика и др исследования).

• Расчет риска (прогноз потомства). Генетический риск – это вероятность проявления определенной аномалии у пациента или его родственников, выраженная в %.

• Объяснение результата в доступной форме и помощь в принятии правильного решения в отношении деторождения.

Методы диагностики:

А. Цитогенетические методы (методы кратковременных культур) – фиксация клеток на разных стадиях жизненного цикла, изучение кариотипа или отдельных хромосом. Цель: определение количества и качества хромосом с целью диагноза.

• Экспресс-диагностика пола: определение Х-хроматина. Материал: интерфазные клетки буккального эпителия, вагинального эпителия, волосяная луковица. Методика: мазок окрашивается ацетарсеином и просматривается под световым микроскопом. Результат: у ♀ обнаруживается одно тельце Барра, у ♂ этого тельца нет. У 45ХО – нет тельца Барра, 47ХХY- одно тельце.

• Определение Y-хроматина. Материал: интерфазная клетка буккального эпителия, волосяная луковица. Методика: та же. Результат: у ♂ - одна глыбка Y-хроматина, у ♀ нет глыбки, 47ХХY- одна глыбка, 47ХYY – две глыбки.

• Кариотипирование (см 21).

Показания для цитогенетческогоисследования:

• симптомы хромосомных заболеваний

• Недифференцированная олигофрения

• Нарушение половой дифференцировки

• Отсутствие менструации

• Пренатальная диагностика пола плода в семье с Х-сцепленным заболеванием.

• Пренатальная диагностика при возрасте матери старше 35 лет

• Бесплодие у мужчин

• Привычные выкидыши и мертворождения

Б. Методы генетики соматических клеток (методы длительных культур). Длительное выращивание на искусственных питательных средах соматических клеток человека и изучение различных генетических характеристик этих клеток. Материал: клетки, полученные из материала биопсий и аутопсий, чаще всего фибробласты и лимфоциты. Методы генетики соматических клеток:

• Простое культивирование – размножение клеток на питательной среде с целью получения их в достаточном количестве для цитогенетических, биохимических, иммунологических и др методов исследования.

• Гибридизация соматических клеток – слияние клеток двух разных биологических видов с последующим делением

• Клонирование – получение потомков одной клетки. Все клетки будут с одним генотипом. Пример, получение гибридомы – клеточный гибрид нормального лимфоцита и опухолевых клеток. На клонах клеток гибридомы изучают мутагене и терапевтическое действие различных факторов.

• Селекция – отбор клеток с заранее заданными свойствами при культивировании их на селективных питательных средах. Пример, при выращивании клеток на питательной среде без лактозы большая часть клеток погибает, но некоторые сохраняются. И можно получить клетки, которые могут существовать без лактозы для последующего изучения.

43. Моногенные, хромосомные и мультифакториальные болезни человека, механизмы их возникновения и проявления. Общие подходы к диагностике, лечению и профилактике наследственных заболеваний.

Моногенные синдромы и болезни (МБ) подчиняются менделевскому наследованию, в их основе лежат единичные генные или точковые мутации. МБ составляют значительную долю наследственной патологии и насчитывают сегодня более 4500 заболеваний. Пример, фенилкетонурия, муковисцидоз, адрено-генитальный синдром, миодистрофия Дюшенна - Беккера, гемофилия А и В, галактоземия.

Мультифакториальные заболевания обусловлены комбинированным действием неблагоприятных факторов окружающей среды и генетических факторов риска, формирующих наследственную предрасположенность к заболеванию. К этой группе заболеваний относятся подавляющее большинство хронических болезней человека с поражением сердечно-сосудистой, дыхательной, эндокринной и других систем. К этой группе заболеваний можно отнести и ряд инфекционных болезней, чувствительность к которым во многих случаях также генетически детерминирована.

Хромосомные болезни могут быть обусловлены нарушением числа хромосом или их структуры - числовые или структурные аберрации соответственно. Их диагностика проводится путем цитогенетического анализа кариотипа. Основная масса зародышей с дисбалансом хромосом погибает в ранний период развития плода - в 1-й триместр беременности матери. Часто женщина даже не замечает подобной беременности и расценивает свое состояние как задержку менструального цикла. Для детей с хромосомными перестройками характерно наличие множественных ВПР, умственной отсталости и другой тяжелой патологии.

44.  Регенерация как процесс поддержания морфофизиологической целостности биологических систем на уровне организма. Физиологическая регенерация, ее значение. Проявление регенерации на субклеточном и клеточном уровнях. Фазы физиологической регенерации, механизмы ее регуляции.

Регенерация — процесс восстановления организмом утраченных или поврежденных структур. Регенерация поддерживает строение и функции организма, его целостность. Физиологическая регенерация - восстановление органов, тканей, клеток или внутриклеточных структур после разрушения их в процессе жизнедеятельности организма. Она представляет собой процесс обновления функционирующих структур организма. Поддерживается структурный гомеостаз, обеспечивается возможность постоянного выполнения органами их функций. Является проявлением свойства жизни, как самообновление.

Примером физиологической регенерации на внутриклеточном уровне являются процессы восстановления субклеточных структур в клетках всех тканей и органов. Значение ее особенно велико для так называемых вечных тканей, утративших способность к регенерации путем деления клеток. В первую очередь это относится к нервной ткани.

Примерами физиологической регенерации на клеточном и тканевом уровнях являются обновления эпидермиса кожи, роговицы глаза, эпителия слизистой кишечника, клеток периферической крови. Это так называемая пролиферативная регенерация, то есть восполнение численности клеток за счет их деления

Фазы физиологической регенерации:

• Разрушительная;

• Восстановительная.

Механизмы регуляции физиологической регуляции: изменение периодичности митоза, изменение хронобиологического ритма.

45. Репаративная регенерация, ее значение. Способы репаративной регенерации. Типичная и атипичная регенерация. Регуляция регенерации.

Репаративная регенерация – это восстановление структур после повреждения. Факторы повреждения очень разнообразны: механическая травма, хирургическое вмешательство, действие ядовитых веществ, ожоги, обморожения, голодания и др.

Способы репаративной регенерации:

1. Эпителизация – заживление ран с нарушением эпителиальных покровов.

1 – соединительная ткань 2 – эпидермис 3 – струп 4 – некротическая ткань

• Эпителий на краю раны утолщается;

• Эпидермис мигрирует внутрь и обладает фагоцитарной способностью;

• Клетки с противоположной стороны вступают в контакт;

• Кератинизация раневого эпидермиса и отделение корки.