Глава I. Введение. Цитологические основы наследственности.

Учебные вопросы

1 Введение. Предмет и значение генетики для медицины. Медицинская генетика .

2 Хромосомы. Понятие о кариотипе. Современные методы хромосомного анализа.

3 Деление клетки. Митоз. Мейоз.

Генетика ( от греческого genesis – “происхождение”) - наука о наследственности и изменчивости.

Наследственность - это способность организма воспроизводить в процессе онтогенеза признаки и особенности развития своих родителей на основе полученной от них генетической информации. Благодаря наследственности родители и потомство имеют сходный тип биосинтеза, который определяет сходство в химическом составе тканей, в характере обмена веществ, физиологических функций, морфологических признаков .

Изменчивость - это способность организма формировать в процессе онтогенеза только ему свойственную систему признаков, не присущую ни одному другому организму .

Наследственность и изменчивость находятся в диалектическом единстве и связаны с эволюцией. Новые свойства организма появляются благодаря изменчивости, но они лишь тогда играют роль в эволюции, когда появившиеся изменения сохраняются в последующих поколениях, т.е. наследуются .

Развитие современной теоретической и практической медицины характеризуются все более возрастающим применением генетических методов. Это связано со следующими обстоятельствами:

1) по мере накопления знаний о закономерности развития организма человека становится все более ясным, что процессы роста и развития организма представляют собой реализацию генетической программы, унаследованной индивидом от своих родителей через половые клетки. Следовательно, любые аномалии развития необходимо рассматривать как нарушения в тех или иных звеньях реализации такой генетической программы.

2) во-вторых, современные тенденции в изменении структуры заболеваемости свидетельствуют о возрастании относительного значения генетически обусловленных заболеваний в патологии человека. По данным мировой статистики ,около 5% всех новорожденных имеют генетически обусловленные дефекты. В настоящее время известно около 2500 генетически обусловленных болезней (Бочков Н.П.“ Медицинская генетика” с.3)

3) в-третьих, прогресс в понимании этиологии и патогенеза ряда распространенных заболеваний ( ишемическая болезнь сердца, язвенная болезнь желудка и 12-и перстной кишки, некоторых онкологических заболеваний и др.) свидетельствуют о существенном значении наследственного предрасположения в возникновения таких форм патологии.

4) в-четвертых ,как известно, патология есть результат взаимодействия патогенного агента с организмом. Так как организм любого человека с генетической точки зрения имеет неповторимые характеристики, то результат взаимодействия любого организма с патогенными факторами будет строго индивидуален.

О том, что генетика играет большую роль для развития медицины, свидетельствует тот факт, что Нобелевские премии по медицине и физиологии были присуждены генетикам Т. Моргану (1933г.), Мюллеру (1946г.) за чисто теоретические исследования хромосомной теории наследования у дрозофилы и закономерности образования мутаций при воздействии рентгеновскими лучами .

Таким образом, мы видим , что по мере развития генетики было неизбежно появление особого раздела - медицинской генетики .

Медицинская генетика - это раздел антропогенетики, изучает закономерности наследственности и изменчивости у человека под углом зрения патологии, а именно: причины возникновения наследственных болезней в семьях, распространение в популяциях, специфических процессов на клеточном и организменном уровне.

Успехи медицинской генетики сделали возможным предупреждение и лечение ряда наследственных болезней. Один из эффективных методов такого предупреждения –медико-генетическое консультирование.

Достижения биохимической генетики раскрыли первичные (молекулярные) дефекты при многих наследственно обусловленных аномалиях обмена веществ, что способствовало

развитию методов экспресс – диагностики, позволяющих быстро и рано выявлять больных и лечить многие, прежде неизлечимые болезни. Например, подбором специальной диеты возможно предупредить развитие фенилкетонурии и некоторых других болезней.

Материальным носителем наследственности являются хромосомы

Хромосома состоит из двух хроматид, соединенных друг с другом в области центромеры. В зависимости от расположения центромеры хромосомы делят на:

1) метацентрические - центромера расположена посередине и плечи примерно равной длины.

2) субметацентрические - центромера смещена от середины хромосомы, и одно плечо несколько короче другого

3) акроцентрические - центромера расположена близко к концу хромосомы, одно плечо значительно короче другою

Химический состав хромосом- ДНК и белки

Совокупность хромосом клетки, характеризующаяся их числом, размером и формой, называется кариотипом. Систематизированный кариотип называют идиограммой (кариограммой).

В соматических клетках - диплоидный набор (2n),в половых - гаплоидный (n) Диплоидный набор хромосом у человека – 46. Все хромосомы подразделяются на аутосомы и половые хромосомы. Половые - это хромосомы, определяющие пол. Аутосомы - все хромосомы, за исключением половых.

Наиболее подходящей фазой для исследования хромосом является метафаза митоза. Для изучения хромосом чаще используют препараты культуры крови, полученные через 48-72 часа после взятия крови, а также клетки костного мозга и культуры фибробластов. К культуре клеток добавляют колхицин, который разрушает веретено деления и останавливает деление клетки в метафазе. Затем клетки обрабатывают гипертоническим раствором, фиксируют и окрашивают.

Окрашивание:

1) рутинный метод (краситель Романовского - Гимзы, 2% ацеткармин)

для выявления численных аномалий

2. метод дифференциальной окраски хромосом. Позволяет идентифицировать каждую из хромосом.

Хроматин

эухроматин -релаксированная ДНК, виден в виде светлых полос

гетерохроматин -высокоспирализованная ДНК, виден в виде темных полос

В основе передачи генетической информации от клетки к клетке от родителей к потомству лежит деление клетки

Т ипы деления клетки

Амитоз	Митоз	Мейоз
ядро делится на 2 части, образуются клетки, неравноценные генетически	деление соматических клеток	претерпевают в своем развитии половые клетки

Промежуток между делением клетки называют интерфазой

Периоды интерфазы :

G₁ - предсинтетический

S₂ - синтетический

G₂ - постсинтетический

Стадии митоза

1 Профаза:

1) спирализация хромосом

2) клеточный центр делится, центриоли расходятся к полюсам, образуются нити веретена деления

3) ядрышки растворяются и исчезают

2 Метафаза:

1) хромосомы выстраиваются по экватору, образуется метафазная пластинка

2) нити веретена прикрепляются к хромосомам

3 Анафаза:

1) нити веретена сокращаются, и однохроматидные хромосомы расходятся к полюсам клетки

4 Телофаза :

1) хромосомы деспирализуются

2) формируется ядрышко, ядро

3) перетяжка в цитоплазме

В результате митоза из одной материнской клетки образуется две дочерних с таким же набором хромосом.

С помощью митоза делятся :

1) соматические клетки

2) незрелые половые клетки

3) дробление зиготы

Продолжительность митоза 1-2 часа, а интерфазы - 11-25 часов Нарушение митоза может привести к развитию злокачественных новообразований .

Мейоз

Мейоз - это такой тип деления клетки, при котором из одной материнской клетки образуется 4 дочерних с гаплоидным набором хромосом.

Мейоз состоит из двух последовательных делений:

I деление - Редукционное

Профаза 1

1) лептотена - длинные нити хромосом

2) зиготена - конъюгация гомологичных хромосом

3) пахитена- хромосомы остаются в парах - биваленты

4) диплотена - гомологичные хромосомы отталкиваются, происходит кроссинговер

5) диакинез - хромосомы спирализуются, ядерная оболочка растворяется

Метафаза I - хромосомы лежат по экватору парами

Анафаза 1 - к полюсам отходят целые хромосомы (двухроматидные )

Телофаза I -переходит в профазу II

II деление - Эквационное

протекает аналогично митозу

Схема мейоза :

Биологическое значение мейоза:

1. поддерживает постоянство числа хромосом в ряду поколений.

2. образуется большое количество новых комбинаций в процессе кроссинговера.