Определение понятия жизни на современном уровне развития биологической науки. Формы и основные свойства живого.

ПЕРЕЧЕНЬ ОТВЕТОВ НА ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ПО МЕДИЦИНСКОЙ БИОЛОГИИ

 

 

1. Биология как наука, её место и задачи в подготовке врача.

 

Биология – это система наук, объектами изучения которой являются живые существа и их взаимодействия с окружающей средой.

 

Цель преподавания биологии: формирование у студентов умения использовать теоретические знания и практические навыки в своей дальнейшей учебной и профессиональной деятельности.

 

Задачи: студенты должны изучить биологические закономерности жизнедеятельности человека и паразитических форм жизни. Знания и умения, пpиобpетенные студентами при изучении биологии, облегчат усвоение ими учебного материала многих учебных дисциплин.. Они pасшиpят и углубят их представление о биологических основах профилактики, диагностики и лечения заболеваний человека.

 

 

Определение понятия жизни на современном уровне развития биологической науки. Формы и основные свойства живого.

 

Основные свойства: Обмен веществ, обмен энергией,размножение, рост и регенерация, развитие, раздражимость, дискретность (живая с-ма имеет чёткие границы).

 

Формы жизни: клеточная и неклеточная. Неклеточные формы. Вирусы – внутриклеточные паразиты, в клетке хозяина могут репродуцироваться. Имеют различные формы: шар, палочка, нить, цилиндр и т.д. Представляют собой нуклеопротеидный комплекс – состоят из Н уклеиновой К ислоты (одноцепочечной или двухцепочечной, линейной или кольцевой) и белков, образующих оболочку вокруг неё – капсид или суперкапсид. В состав некоторых вирусов входят липиды и углеводы. Вирион – вирусная частица, форма существования вируса вне клетки. Внутри клетки-хозяина существует в форме НК. Они могут использовать для своей жизнедеятельности строго определенный круг хозяев. Вироиды – инфекционные агенты, представляющие собой низкомолекулярную одноцепочечную кольцевую РНК, не кодирующую собственные белки. Вызывают болезни растений. Передаются при вегетативном размножении, а также механически. Прионы – представлены белками с аномальной третичной структурой, не содержат НК. Все известные прионные заболевания поражают головной мозг и другие нервные ткани, в настоящее время неизлечимы. Бактериофаги – вирусы бактерий. Состоят из головки с НК, хвостика и хвостовых отростков, с помощью которых осаждаются на оболочке бактерий. Клеточные формы. Прокариоты – безъядерные, с одной кольцевой ДНК, не имеют мембранных органелл (вместо них мезосомы), клеточная стенка из муреина. Эукариоты – ядерные, содержат двухцепочечную ДНК и все виды органелл. Бывают одно- и многоклеточные. Делятся митозом, мейозом, амитозом.

 

 

Уровни организации жизни, их значение для медицины.

 

Элементарный (88 хим. элементов, 4 органогенные: H, O, C, N); молекулярный, клеточный и субклеточный (клетки содержат внутриклеточные структуры из молекул); тканевой, огранный, организменный (у многоклеточных клетки составляют ткани, ткани – органы, органы – с-мы органов); популяционный (особи одного и того же вида, обитающие на части ареала, образуют популяцию); видовой (свободно скрещивающиеся друг с другом особи, обладающие морфологическим, физиологическим, биохимическим сходством и занимающие определённый ареал, формируют биологический вид). Представление об уровнях организации заставляет смотреть на здоровый и больной организм как на целостную, сложную соподчинённую систему. Знание структур помогает вскрыть сущность болезненного процесса, например, при диагностике наследственной болезни.

 

 

4. Клеточная теория, ее современное состояние и значение для медицины. Общий план строения клетки.

 

Вопрос клеточной теории рассматривался Т.Шванном, Р.Вирховом, Ф.Энгельсом. Положения: клетка – основная элементарная, структурная и функциональная единица живого; клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по своему строению; каждая новая клетка образуется в результате деления материнской клетки; многоклеточные организмы – сложные ансамбли клеток и их производных. КТ позволила понять, как зарождается, развивается и функционирует живой организм, создала основу теории понимания процессов жизнедеятельности и развития болезней на клеточной уровне. Это открыло немыслимые ранее новые возможности диагностики, лечения заболеваний.

 

 

Клетка — элементарная структурно-функциональная единица живого. Про- и эукариотические клетки.

Клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм. Про- и эукариотические клетки. Главное отличие: у прокариот нет ядра, кольцевая ДНК прямо в цитоплазме;у эукариот есть ядро, ДНК отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой. Дополнительные отличия: у прокариот нет митоза\мейоза;у прокариот имеются только рибосомы, а у эукариот полный набор органоидов;клетка прокариот намного меньше клетки эукариот по размеру и объему. Сходство: клетки всех живых организмов содержат плазматическую мембрану, цитоплазму и рибосомы.

 

 

6. Методы изучения структуры и функционирования клеток.

 

Микроскопирование – световое и электронное, флуоресцентное, темнопольная микроскопия,; метод замораживания-скалывания (исследуются тончайшие детали строения клетки, при этом получается объемное изображение в трансмиссионном электронном микроскопе); метод прижизненного (витального) окрашиванoия (позволяет судить о жизнедеятельности клеток при различных внешних воздействиях); культивирование клеток и среды (позволяет также изучать потребности клеток в определенных веществах, а также получать выделяемые ими молекулы – антибиотики); центрифугирование (для разделения различных органелл и клеточных структур по плотности).

 

 

Химический состав клетки.

 

Клетка содержит: органогенные элементы (H, O, C, N); макроэлементы (содержание их в клетке – десятые и сотые доли процента); микроэлементы (содержание – сотые и тысячные доли процента); минеральные соли; вода (как неорганическое вещество); липиды; углеводы; белки; нуклеиновые кислоты; ферменты.

 

 

Морфофизиология клетки. Цитоплазма. Двумембранные органеллы.

 

Клетки живых организмов могут иметь вид шара, многогранника, звезды, цилиндра и других фигур. Клетка состоит из клеточной мембраны, цитоплазмы с органоидами и включениями и ядра. Цитоплазма – полужидкое содержимое клетки, внутренняя среда живой или умершей клетки, кроме ядра и вакуоли, ограниченная плазматической мембраной, содержит в себе органеллы и включения. Двумембранные органеллы: митохондрии (каждая окружена двумя мембранами, внутри которых содержатся РНК, белки и митохондриальная ДНК, участвующая в синтезе митохондрий наряду с ядерной ДНК);

 

Одномембраные органеллы.

 

Эндоплазматическая сеть (сеть мембран, пронизывающих цитоплазму эукариотических клеток; связывает органеллы между собой, по ней происходит транспорт питательных веществ). Бывает: гладкой (синтез липидов и углеводов); шероховатой (на стенках рибосомы – синтез белков). Аппарат Гольджи (транспорт веществ в цитоплазму и внеклеточную среду, синтез жиров, углеводов, формирование лизосом, рост и обновление плазматической мембраны). Лизосомы (расщепляют питательные вещества, переваривают попавшие в клетку бактерии, выделяют ферменты, переваривают ненужные части клеток). Пероксисомы (содержат ферменты, расщепляют перекись водорода на О2 и H2O);

 

 

Мембранный транспорт. Его медицинское значение.

 

Пассивный транспорт путём диффузии или осмоса (идёт по градиенту концентрации без затрат энергии – через поры или растворяясь в липидном бислое); облегчённая диффузия (по градиенту концентрации без затрат энергии с участием переносчика – интегральных белков); активный транспорт (против градиента концентрации с затратами энергии АТФ через ионные каналы – K-Na-насос, Са-насос и т.д.); эндоцитоз (захват твёрдых частиц – фагоцитоз, или жидких – пиноцитоз, с затратой энергии).

 

 

Особенности регуляции экспрессии генов у про- и эукариот

 

Деление клетки. Митоз

 

Деление клетки — биологический процесс, лежащий в основе размножения и индивидуального развития всех живых организмов.

Наиболее широко распространенная форма воспроизведения клеток у живых организмов - митоз (от греч. «митос» — нить).

Мито́з — непрямое деление клетки, наиболее распространенный способ репродукции эукариотических клеток.

Продолжительность митоза в среднем составляет 1—2 часа. Митоз клеток животных, как правило, длится 30—60 минут, а растений — 2—3 часа.

На основании морфологических особенностей митоз условно подразделяется на стадии: профазу, метафазу, анафазу, телофазу.

В профазе происходит укорочение и утолщение хромосом вследствие их спирализации. В это время хромосомы двойные состоят из двух сестринских хроматид, связанных между собой. Одновременно со спирализацией хромосом исчезает ядрышко и фрагментируется ядерная оболочка. После распада ядерной оболочки хромосомы свободно и беспорядочно лежат в цитоплазме. В профазе центриоли расходятся к полюсам клетки. В конце профазы начинает образовываться веретено деления, которое формируется из микротрубочек.

В метафазе завершается образование веретена деления, которое состоит из микротрубочек двух типов: хромосомных, которые связываются с центромерами хромосом, и центросомных, которые тянутся от полюса к полюсу клетки. Каждая двойная хромосома прикрепляется к микротрубочкам веретена деления. Хромосомы лежат в одной плоскости и образуют так называемую экваториальную, или метафазную пластинку. В метафазе отчетливо видно двойное строение хромосом, соединенных только в области центромеры. В этот период легко подсчитывать число хромосом, изучать их морфологические особенности.

В анафазе дочерние хромосомы с помощью микротрубочек веретена деления растягиваются к полюсам клетки. Таким образом, в анафазе хроматиды удвоенные в интерфазе хромосом расходятся к полюсам клетки. В этот момент в клетке находятся два диплоидных набора хромосом.

В телофазе происходят процессы, обратные тем, которые наблюдаются в профазе: начинается деспирализация хромосом, они становятся плохо видимыми под микроскопом. Вокруг хромосом у каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируется ядерная оболочка, в ядрах возникают ядрышки. Разрушается веретено деления. На стадии телофазы происходит разделение цитоплазмы с образованием двух клеток. В клетках животных плазматическая мембрана начинает впячиваться внутрь области, где располагался экватор веретена. В результате впячивания образуется непрерывная борозда, опоясывающая клетку по экватору и постепенно разделяющая одну клетку на две. В результате митоза из одной клетки возникают две дочерние с тем же набором хромосом, что и в материнской клетке.

Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении между дочерними клетками материальных носителей наследственности - молекул ДНК, входящих в состав хромосом. Благодаря равномерному распределению реплицированных хромосом происходит восстановление органов и тканей после повреждения.

 

Порушення мітозу.

Порушення, які виникають у мітозі, призводять до утворення клітин з різними каріотипами. Такий

Мітоз отримав назву - патологічного. Він є одним із механізмів соматичної анеуплоїдії.

З патологічними мітозами пов’язано виникнення багатьох захворювань. Порушення мітозу спостерігається

При: 1) Раку, 2) променевій хворобі, 3) вірусних інфекціях. Хромосомні набори, викликані втратою або появою

Зайвих хромосом, також виникають внаслідок неправильного розходження цих структур. Внаслідок

порушення процесу мітозу можуть утворюватися хромосомні мости, настає пошкодження центром ер та руху

хромосом, утворення мікроядер, склеювання хромосом або їх розриви та ін. Значні зміни процесу мітозу

спостерігаються в пухлинних клітинах. Вважають, що виникнення патологічних мітозів – одна із причин

злоякісного переродження тканин.

Клітини з аномальним числом хромосом переважають у людей літнього і старечого віку.

Інший механізм виникнення пухлин – гомозиготизація, яку знайшли у випадку ретино бластоми, пухлини

Вільямса, які зумовлені як генеративною, так і соматичною мутаціями.

Однак, за нормальною чи патологічного стану, клітини не можуть ділитись безмежно. Вони мають

обмежений проліферативний потенціал. Так, наприклад, для молодих фібробластів шкіри він становить 50

поділів.

Амітоз

Амітоз – це інший спосіб поділу соматичних клітин, але, на відміну від мітозу, прямий поділ інтерфазного ядра

клітини відбувається шляхом перетяжки простою перетинкою. Розподіл спадкового матеріалу між дочірніми

клітинами може бути рівномірним або нерівномірним. Внаслідок цього утворюються або однакові, або

неоднакові за розміром клітини.

Амітоз відбувається шляхом поділу ядра, а згодом і цитоплазми. Під час амітозу ядерце видовжується,

Перешнуровується, а потім витягується і ядро. У деяких випадках в ядрі виникає перегородка, що ділить його

на дві частини. Поділ ядра іноді супроводжується поділом цитоплазми.

Розрізняють кілька форм амітозу:

1) Рівномірний - коли утворюється 2 рівних ядра.

2) Нерівномірний – коли утворюються нерівні ядра

3) Фрагментація – коли ядро розпадається на багато дрібних ядер однакової або різної форми.

Таким чином, амітоз – це поділ, що відбувається без спіралізації хромосом і без утворення веретена поділу.

Чи відбувається попередній синтез ДНК перед початком амітозу і як вона розподіляється між дочірніми

ядрами – невідомо. Іноді при поділі певних клітин мітоз чергується з амітозом.

Амітоз – це своєрідний тип поділу, що іноді спостерігається при нормальній життєдіяльності клітини, а

здебільшого при порушеннях функції, часто під впливом опромінення чи дії інших шкідливих чинників. Він

властивий високо диференційованим клітинам. Амітоз у порівнянні з мітозом трапляється рідше і відіграє

другорядну роль у клітинному поділі переважної більшості живих організмів.

Соматичні мутації

Мутація - це стійке перетворення генотипу, яке відбувається під впливом зовнішнього або внутрішнього

середовища. Термінологія була запропонована Хуго де Фриз. Процес, при якому виникає ця зміна,

називається мутагенез.

Соматична мутація - це модифікація гена в певних клітинах в період індивідуального розвитку організму. Раніше вважали, що перетворення генотипу зазвичай виникає переважно перед формуванням або в дозрілих статевих клітинах і обов'язково на зародковому рівні. Саме в цьому причина того, що гаметні зміни відтворюються всіма клітинами, які утворюються в процесі розвитку зиготи. А вони з'явилися за участю початкової мутаційної гамети. На сьогоднішній день багато фактів свідчать про виникнення модифікацій генотипу в будь-який час індивідуального розвитку організму.

Соматичні мутації у людини

Видозміни відбуваються в диплоїдних клітинах. Тому модифікація проявляється тільки при наявності домінантних генів або рецесивних, що знаходяться в гомозиготному стані. Соматичні мутації у людини безпосередньо залежать від часу їх виникнення. Чим раніше у розвитку відбудуться зміни генів, тим більше відповідних клітин постраждає. У якому випадку соматичні мутації можна спостерігати у людей? Достовірно це не підтверджено. Можливо, цим процесом обумовлено зміна забарвлення райдужної оболонки ока, ракове переродження та інші. З іншого боку, на розвиток злоякісних утворень, наприклад, впливають переважно канцерогени, особливо негативні з яких - радіація і хімічні речовини.

Хромосомні аберації

Під цим визначенням слід розуміти зміну структури хромосом. Соматична мутація також призводить до цього процесу. При виникненні зміни генів на ранній стадії розвитку можливе появи білатеральних мозаїк. У них одна половина тіла з домінантними ознаками, а інша - з рецесивними. У разі статевої хромосоми утворюються гінандроморфи, що мають навпіл жіночі та чоловічі ознаки. Соматична мутація з повним відокремленням зачаткового шляху вражає певну частину статевих клітин. В результаті це спостерігається у деякої потомства у вигляді зародковій трансформації. Однак таке явище зустрічається дуже рідко. В основному така зміна генів не виявляється в потомство. Як відомо, мимовільна соматическая мутація - також досить рідкісне явище. За результатами різних експериментів, вона посилюється такими ж факторами, що і зачатковость, а саме Х-променями.

 

 

Неполное доминирование

Так называется вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот отличается как от фенотипа гомозигот по доминанте, так и от фенотипа гомозигот по рецессиву и имеет среднее (промежуточное) значение между ними. Имеет место при наследовании окраски околоцветника ночной красавицы, львиного зева, окраски шерсти морских свинок и пр.

Сам Мендель столкнулся с неполным доминированием, когда скрещивал крупнолистный сорт гороха с мелколистным. Гибриды первого поколения не повторяли признак ни одного из родительских растений, они имели листья средней величины.

При скрещивании гомозиготных красноплодных и белоплодных сортов земляники все первое поколение гибридов имеет розовые плоды. При скрещивании этих гибридов друг с другом получаем: по фенотипу — 1/4 красноплодных, 2/4 розовоплодных и 1/4 белоплодных растений, по генотипу — 1/4 АА, 1/2 Аа, 1/4 аа (и по фенотипу, и по генотипу соотношение 1:2:1). Соответствие расщепления по генотипу расщеплению по фенотипу является характерным при неполном доминировании, так как гетерозиготы фенотипически отличаются от гомозигот.

 

Кодоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот отличается как от фенотипа гомозигот по доминанте, так и от фенотипа гомозигот по рецессиву, и в фенотипе гетерозигот присутствуют продукты обоих генов. Имеет место при формировании, например, IV группы крови системы (АВ0) у человека.

Для того чтобы представить, как происходит наследование групп крови у человека, можно посмотреть, рождение детей с какой группой крови возможно у родителей, имеющих один — вторую, другой — третью группы крови и являющихся гетерозиготными по этому признаку.

 

Р	♀I^Ai^0 II (A)	×	♂I^Bi^0 III (B)
Типы гамет	I^A	i^0		I^B	i^0
F	i^0i^0 I (0) 25%	I^Ai^0 II (A) 25%		I^Bi^0 III (B) 25%	I^AI^B IV (AB) 25%

 

Аллельным исключением называется отсутствие или инактивация одного из пары генов; в этом случае в фенотипе присутствует продукт другого гена (гемизиготность, делеция, гетерохроматизация участка хромосомы, в котором находится нужный ген).

 

Виды плейотропии

1) Первичная: ген одновременно проявляет множественное действие. Например, синдром Марфана обусловлен действием одного гена. Этот синдром проявляется следующими признаками: высокий рост за счет длинных конечностей, тонкие пальцы, порок сердца, высокий уровень катехоламинов в крови. Другим примером у человека служит серповидноклеточная анемия. Мутация нормального аллеля ведёт к изменению молекулярной структуры белка гемоглобина, при этом эритроциты теряют способность транспорту кислорода и приобретают серповидную форму вместо округлой. Гомозиготы по гену серповидноклеточности гибнут при рождении, гетерозиготы живут и обладают устойчивостью против малярийного плазмодия. Доминантная мутация, вызывающая у человека укорочение пальцев (брахидактилия), в гомозиготном состоянии приводит к гибели эмбриона на ранних стадиях развития.

2) Вторичная: имеется одно первичное фенотипическое проявление гена, которое обуславливает проявление вторичных признаков. Например, аномальный гемоглобин S в гомозиготном состоянии фенотипически первично проявляется в виде серповидноклеточной анемии, которая приводит к вторичным фенотипическим проявлениям в виде невосприимчивости к малярии, анемии, поражению сердца и мозга.

Примеры:

● Ген рыжих волос обусловливает более светлую окраску кожи и появление веснушек.

● Фенилкетонурия (ФКУ), болезнь, вызывающая задержку умственного развития, выпадение волос и пигментацию кожи, может быть вызвана мутацией в гене, кодирующем фермент фенилаланин-4-гидроксилаза, который в норме катализирует превращение аминокислоты фенилаланина в тирозин.

● Рецессивная мутация в гене, кодирующем синтез глобиновой части в гемоглобине (замена одной аминокислоты), вызывающая серповидную форму эритроцитов, изменения в сердечно-сосудистой, нервной, пищеварительной и выделительной системах.

● Арахнодактилия, вызываемая доминантной мутацией, проявляется одновременно в изменениях пальцев рук и ног, вывихах хрусталика глаза и врождённых пороках сердца.

● Галактоземия, вызываемая рецессивной мутацией гена, кодирующего фермент галактозо-1-фосфатуридилтрансфераза, приводит к слабоумию, циррозу печени и слепоте.

 

43. Сцепленное наследования генов (закон Т. Моргана). Кроссинговер. Генетические и цитологические карты хромосом.

 

Сцепленное наследование генов (Закон Т.Моргана): гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно - сцепленно, то есть наследуются преимущественно вместе. Полное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются так близко друг к другу, что кроссинговер между ними становится невозможным. Неполное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются на некотором расстоянии друг от друга, что делает возможным кроссинговер между ними.

 

Кроссинговер (от англ. Crossing-over - пере-крест) - обмен участками гомологичных хромосом в процессе клеточного деления, преимущественно в профазе первого мейотического деления, иногда в митозе.

Некроссоверные гаметы — гаметы, в процессе образования которых кроссинговер не произошел.

Образуются гаметы:

Кроссоверные гаметы — гаметы, в процессе образования которых произошел кроссинговер. Как правило кроссоверные гаметы составляют небольшую часть от всего количества гамет.

Образуются гаметы:

Нерекомбинанты — гибридные особи, у которых такое же сочетание признаков, как и у родителей.

Рекомбинанты — гибридные особи, имеющие иное сочетание признаков, чем у родителей.

Расстояние между генами измеряется в морганидах — условных единицах, соответствующих проценту кроссоверных гамет или проценту рекомбинантов. Например, расстояние между генами серой окраски тела и длинных крыльев (также черной окраски тела и зачаточных крыльев) у дрозофилы равно 17%, или 17 морганидам.

Генетическая карта -это отрезок прямой, на которой обозначены порядок расположения генов и указано расстояние между ними в процентах кроссинговера. Она строится на основе результатов анализирующего скрещивания. Картирование проводится, чтобы узнать, в какой паре хромосом и на какой генетической расстояния (коэффициент рекомбинации), или в какой части хромосомы расположены гены.

Цитологические карты хромосом - схематическое изображение хромосом с указанием мест фактического размещения отдельных генов, полученное с помощью цитологических методов. Цитологические карты хромосом составляют для организмов, для которых обычно уже имеются генетические карты хромосом. Каждое место расположения гена (локус) на генетической карте организма, установленное на основе частоты перекреста участков хромосом (кроссинговера), на Цитологические карты хромосом привязано к определённому, реально существующему участку хромосомы, что служит одним из основных доказательств хромосомной теории наследственности.

 

 

Естественный мутагенез

Хромосомные мутации:

1. Инверсии

2. Реципрокные транслокации

3. Делеции

4. Дупликации и инсерционные транслокации

Геномные мутации:

1. анеуплоидия

2. полиплоидия

Ядерные и цитоплазматические мутации:

1. Ядерные мутации — геномные, хромосомные, точечные.

2. Цитоплазмотические мутации — связанные с мутациями неядерных генов, находящихся в митохондриальной ДНК и ДНК пластид — хлоропластов

Искусственный мутагенез

1. ненаправленный мутагенез (последовательность ДНК вносятся изменения с определенной вероятностью. После получения мутантных организмов производят выявление (скрининг) и отбор тех, которые удовлетворяют цели мутагенеза. Ненаправленный мутагенез более трудоемок и его эффективная система скрининга мутантов.);

2. направленный мутагенез (Мутагенез по Кункелю, мутагенез с помощью полимеразной цепной реакции);

Генетический мониторинг - контроль и наблюдение за генетической ситуацией в группе живых организмов. Позволяет контролировать частоты тех или иных генов, выявлять носителей летальных и полулетальных мутаций, определять уровень гомозиготности в стадиях и т.д. Наиболее важен контроль за распространением врожденных болезней и аномалий, а также выявление животных, восприимчивых к особо опасных болезням.

Снизить риск возникновения мутаций можно с помощью правильного питания, здорового образа жизни.

 

Инверсии

Инверсией называют поворот участка хромосомы на 180°. Различают парацентрические (инвертированный фрагмент лежит по одну сторону от центромеры) и перицентрические (инвертированный фрагмент лежит по разные стороны от центромеры) инверсии. При инверсиях не происходит потери генетического материала, поэтому инверсии, как правило, не влияют на фенотип носителя. Однако, если у гетерозигот по инверсиям (то есть у организма, несущего как нормальную хромосому, так и хромосому с инверсией) в процессе гаметогенеза при мейозе происходит кроссинговер в пределах инвертированного участка, то существует вероятность формирования аномальных хромосом, что в свою очередь может привести к частичной элиминации половых клеток, а также формировании гамет с несбалансированным генетическим материалом.

 

Более 1% человеческой популяции являются носителями перицентрической инверсии в 9 хромосоме, которую считают вариантом нормы

 

Транслокации

Детекция филадельфийской хромосомы при помощи флуоресцентной гибридизации in situ

Транслокации представляют собой межхромосомную перестройку, при которой происходит перенос участка одной хромосомы на другую. Отдельно выделяют реципрокные транслокации (когда две негомологичные хромосомы обмениваются участками) и Робертсоновские транслокации, или центрические слияния (при этом две негомологичные акроцентрические хромосомы объединяются в одну с утратой материала коротких плеч). Первым центрические слияния описал американец У.Робертсон (W.R.B.Robertson) в 1916 г., сравнивая кариотипы близких видов саранчовых.

Реципрокные транслокации не сопровождаются утратой генетического материала, их также называют сбалансированными транслокациями, они, как правило, не проявляются фенотипически. Однако, у носителей реципрокных транслокаций половина гамет несёт несбалансированный генетический материал, что приводит к снижению фертильности, повышенной вероятности спонтанных выкидышей и рождения детей с врождёнными аномалиями. Частота гетерозигот по реципрокным транслокациям оценивается как 1 на 600 супружеских пар. Реальный риск рождения детей с несбалансированным кариотипом определяется характером реципрокной транслокации (спецификой хромосом, вовлеченных в перестройку, размерами транслоцированных сегментов) и может достигать 40 %.

 

Примером реципрокной транслокации может служить транслокация типа «филадельфийская хромосома» (Ph) между хромосомами 9 и 22. В 95 % случаев именно эта мутация в гемопоэтических клетках-предшественниках является причиной хронического миелобластного лейкоза.. Активность нового химерного белка приводит к нечувствительности клетки к воздействию факторов роста и вызывает её безудержное деление.

 

Робертсоновские транслокации являются одним из наиболее распространенных типов врождённых хромосомных аномалий у человека. По некоторым данным, их частота составляет 1:1000 новорожденных. Большинство Робертсоновских транслокаций (74 %) затрагивают хромосомы 13 и 14. В структуре обращаемости на пренатальную диагностику лидерами оказываются носители der(13;14) и der(14;21)[3]:1. Последний случай, а именно, Робертсоновская транслокация с участием хромосомы 21 приводит к так называемому «семейному» (наследуемому) синдрому Дауна.

 

 

Изохромосомы

Изохромосомы состоят из двух копий одного плеча хромосомы, соединенных центромерой таким образом, что плечи образовавшейся хромосомы представляют собой зеркальные «отражения» друг друга. В определенном смысле изохромосома представляет собой гигантскую инвертированную дупликацию размером с целое плечо и делецию другого плеча. Пациенты с 46 хромосомами, из которых одна представляет собой изохромосому, являются моносомиками по генам утраченного хромосомного плеча и трисомиками по генам, присутствующим в изохромосоме. Если изохромосома является добавочной, то данный пациент является тетрасомиком по генам, представленным в изохромосоме. В целом, чем меньше изохромосома, тем меньше генетический дисбаланс, и тем более вероятно выживание плода или ребенка с такой перестройкой. Следовательно, не удивительно, что наиболее частые из описанных случаев аутосомных изохромосом вовлекают хромосомы с маленькими плечами. Некоторые из наиболее частых участников формирования изохромосом — это короткие плечи хромосом 5, 8, 12, 18. Сайты ломкости

В 70-х годах XX века было обнаружено явление повышенной ломкости хромосом в определённых сайтах — при окраске метафазных хромосом некоторых индивидов одни и те же участки хромосом в части клеток имели разрыв или пробел в окрашивании. В дальнейшем было показано, что разрывы и пробелы появляются вопределённых хромосомных сайтах при умеренном репликативном стрессе в клетках у всех людей. Первыйтип ломких сайтов получил название редкие, или наследуемые, фрагильные сайты, а второй — обычные, или конститутивные, фрагильные сайты.

 

 

Методы изучения наследственности человека: генеалогический, близнецовый, молекулярно- цитогенетический, молекулярно-генетические (ДНК-анализ), биохимические, микробиологические, иммунологические, дерматоглифика, популяционно-статистические, гибридизации соматических клеток. Генетические маркеры.

1. Генеалогический метод.

Этот метод основан на прослеживании какого-либо нормального или патологического признака в ряде поколений с указанием родственных связей между членами родословной. Суть этого метода состоит в том, чтобы выяснить родственные связи и проследить наличие ормального или патологического признака среди близких и дальних родственников в данной семье.

2. Близнецовый метод

Это один из наиболее ранних методов изучения генетики человека, однако он не утратил своего значения и в настоящее время. Близнецовый метод был введен Ф.Гамильтоном, который выделил среди близнецов две группы:

•одняйцевые (монозиготные)

•двуяйцевые (дизиготные)

Монозиготные близнецы при нормальном эмбриональном развитии всегда одного пола. Дизиготные близнецы рождаются чаще (2/3 общего количества двоен), они развиваются из двух одновременно созревших и оплодотворенных яйцеклеток.

Близнецовый метод используется в генетике человека для того, чтобы оценить степень влияния наследственности и среды на развитие какого-либо нормального или патологического признака.

3. Молекулярно-цитогенетический

Появление молекулярно-цитогенетических методов открыло в изучении хромосом человека и их нарушений новое измерение – субмикроскопический уровень. Метод FISH-анализа (Fluorescence in situ hybridization) позволяет обьективно выявлять индивидуальные хромосомы и их отдельные участки на метафазных пластинках (хромосомы в состоянии максимальной конденсации и визуализации) или интерфазных ядрах (деконденсированные хромосомы, без четкой морфологической структуры) на основе особенностей их молекулярно-генетического строения. Обьектом исследования в данном случае являются особенности нуклеотидного состава конкретной хромосомы или ее отдельного участка.

4. Молекулярно-генетический

Цель проведения молекулярно-генетических методов исследования – определение наличия модификаций и изме­нений в некоторых хромосомах, ДНК-участках или генах. Широкое использование на практике этот способ работы с ДНК получил в 70-80 гг. прошлого столетия.

5. Биохимический

Эти методы используются для диагностики болезней обмена веществ, причиной которых является изменение активности определенных ферментов. С помощью биохимических методов открыто около 500 молекулярных болезней, являющихся следствием проявления мутантных генов. Эти методы отличаются большой трудоемкостью, требуют специального оборудования и поэтому не могут быть широко использованы для массовых популяционных исследований с целью раннего выявления больных с наследственной патологией обмена.

6. Микробиологический

Основывается на способности некоторых штаммов бактерий размножаться на средах, содержащих определенные аминокислоты или углеводы, которые являются субстратами или промежуточными метаболитами у больных с нарушениями метаболизма. При наличии в биолог. жидкости, добавленной в среду культивирования, определенных веществ наблюдается активное размножение микроорганизмов. В норме, для здорового человека, рост не наблюдается.

7. Иммунологический