Что такое аутосомно рецессивный тип наследования. Рецессивное наследование
К полигенным болезням относятся расщелина губы (изолированная или с расщелиной неба), изолированная расщелина неба, врожденный вывих бедра, стеноз привратника, дефекты нервной трубки (анэнцефалия, позвоночная расщелина), врожденные пороки сердца. 3. Генетический риск полигенных болезней в большой степени зависит от семейной предрасположенности и от тяжести заболевания у родителей. 4. Генетический риск значительно снижается с уменьшением степени родства. 5. Генетический риск полигенных болезней оценивают с помощью таблиц эмпирического риска. Определить прогноз нередко бывает сложно. В. Не так давно благодаря достижениям молекулярной генетики были изучены другие типы наследования, отличные от моногенного и полигенного. 1. Мозаицизм - наличие в организме двух или более клонов клеток с разными хромосомными наборами. Такие клетки образуются в результате хромосомных мутаций.
Тип наследования аутосомно-доминантный. типы наследования признаков у человека
Х-сцепленные рецессивные заболевания Одной из самых частых и тяжелых форм наследственных заболеваний с Х-сцепленным наследованием является псевдогипертрофическая мышечная дистрофия Дюшенна, относящаяся к группе нервно-мышечных заболеваний. Впервые она была описана в 1868 г. Частота ее составляет 1:3000 -5000 мальчиков. Заболевание обусловлено нарушением синтеза белка дистро-фина, ген которого локализован в коротком плече Х-хромосомы.
Основная симптоматика заболевания - прогрессирующее нарастание дистрофических изменений мышц с постепенным обездвиживанием больного. У детей до трехлетнего возраста диагностировать заболевание достаточно сложно. Известно, что эти дети несколько отстают в моторном развитии на первом году жизни, позже, чем в норме, начинают сидеть, ходить.
Классическая картина заболевания проявляется у детей 3 - 5 лет.
Аутосомно-доминантный тип наследования
IX. 1). Примером может служить ахондроплазия - тяжелое поражение скелета с выраженным укорочением конечностей и увеличенным размером головы (псевдогидроцефалия). При этом у 80 % больных заболевание регистрируется как спорадический случай, являющийся следствием мутации, возникшей в зародышевых клетках одного из родителей. Очень важно идентифицировать подобные случаи (новой мутации), так как риск рождения следующего больного ребенка в данной семье не превышает популяционный.
В целом основными признаками, позволяющими заподозрить аутосомно-доминантный тип наследования заболевания, являются следующие: 1) заболевание проявляется в каждом поколении без пропусков.
Аутосомно-рецессивный тип наследования
Внимание
Чаще всего патологии передает тип наследования аутосомно-доминантный. Это моногенное наследование одного из признаков. Помимо этого, болезни могут передаваться детям аутосомно-рецессивным и аутосомно-доминантным типом наследования, а также по митохондриальному признаку. Типы наследования Моногенное наследование гена может быть рецессивным и доминантным, митохондриальным, аутосомным или сцепленным с половыми хромосомами.
При скрещивании может получиться потомство с самыми разными типами признаков:
- аутосомно-рецессивными;
- аутосомно-доминантными;
- митохондриальными;
- Х-доминантное сцепление;
- Х-рецессивное сцепление;
- У-сцепление.
Разные типы наследования признаков — аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный и другие, способны передавать разным поколениям мутантные гены.
Аутосомно-рецессивный тип наследования заболевания
Инфо
Так, новыми мутациями обусловлено 80-90% всех случаев ахондроплазии, 30-50% случаев нейрофиброматоза-1. Исключением из этого правила являются болезни с поздним началом, когда к началу болезни деторождение уже закончено. Для родителей ребенка с новой мутацией, возникшей в половой клетке одного из них, повторный риск рождения больного ребенка не превышает популяционный, а для самого ребенка равен 50% .
Вероятность возникновения доминантной мутации в половой клетке у пожилых отцов выше, чем у молодых. Для распознавания аутосомно-доминантного типа наследования наиболее важными являются следующие признаки: . признак (болезнь) проявляется в каждом поколении без пропусков (вертикальный тип наследования), исключая случаи неполной пенетрантности (проявляемости) гена; .
При низком уровне пенентрантности мутантный ген может проявляться не в каждом поколении. Чаще всего тип наследования аутосомно-доминантный передает заболевания из поколения в поколение. При этом виде наследования у больного ребенка один из родителей болеет тем же заболеванием.
Однако, если в семье болеет только один родитель, а второй имеет здоровые гены, то дети могут и не получить по наследству мутантный ген. Пример наследования по аутосомно-доминантному типу Тип наследования аутосомно-доминантный может передавать более 500 разных патологий, среди них: синдром Марфана, Элерса-Данло, дистрофия, болезнь Реклингхайзена, Гентингтона. При изучении родословной можно проследить аутосомно-доминантный тип наследования.
Примеры этому могут быть разные, но самый яркий – это болезнь Гентингтона. Она характеризуется патологическими изменениями нервных клеток в структурах переднего мозга.
Аутосомно доминантный и аутосомно рецессивный тип наследования
Все характерные признаки нашего организма проявляются под действием генов. Иногда за это отвечает только один ген, но чаще всего бывает, что сразу несколько единиц наследственности несут ответственность за проявление того или иного признака. Уже научно доказано, что для человека проявление таких признаков, как цвет кожи, волос, глаз, степень умственного развития, зависит от деятельности сразу множества генов.
Это наследование совсем не в точности подчиняется законам Менделя, а выходит далеко за его рамки. Изучение генетики человека не только интересно, но и важно с точки зрения понимания наследования различных наследственных заболеваний. Сейчас уже достаточно актуальным становится обращение молодых пар в генетические консультации, чтобы, проанализировав родословную каждого супруга, можно было бы с уверенностью утверждать, что ребенок родится здоровым.
Введение
Важно
Заболевание с аутосомно-рецессивным типом наследования клинически выражено только в случае, когда обе аутосомы являются дефектными по данному гену. Распространённость болезней, наследуемых по аутосомно-рецессивному типу, зависит от частоты встречаемости рецессивного аллеля в популяции. Наиболее часто рецессивные наследственные болезни встречаются в изолированных этнических группах, а также среди населения с высоким процентом близкородственных браков.
- Медицинская генетика
- Тарантул В.З.
Толковый биотехнологический словарь. Русско-английский. - М.: Языки славянских культур, 2009. - 936 с. - ISBN 978-5-9551-0342-6.
Типы наследования болезней
По аутосомно-рецессивному типу наследуется абсолютное большинство наследственных заболеваний обмена веществ (ферментопатий). Наиболее частыми и значимыми в клиническом отношении являются такие болезни с аутосомно-рецессивным типом наследования, как муковисцидоз (кистофиброз поджелудочной железы), фенилкетонурия, адреногенитальный синдром, многие формы нарушения слуха или зрения, болезни накопления. На сегодняшний день известно более 1600 аутосомно-рецес-сивных заболеваний. Основные методы их предупреждения - медико-генетическое консультирование семей и дородовая диагностика (в случае заболеваний, для которых разработаны методы внутриутробной диагностики). Аутосомно-рецессивные болезни формируют значительную часть сегрегационного генетического груза за счет высокой частоты патологического аллеля в популяции.
Аутосомно-доминантный и аутосомно-рецессивный тип наследования
Наиболее часто в клинической практике встречаются следующие моногенные заболевания с аутосомно-доминантным типом наследования: семейная гиперхолестеринемия, гемохроматоз, синдром Марфана, нейрофиброматоз 1 -го типа (болезнь Реклингхаузена), синдром Элерса-Данло, миотоническая дистрофия, ахондроплазия, несовершенный остеогенез и другие. На рис. IX.6 изображена родословная, характерная для аутосом-но-доминантного типа наследования. п Типичным римером ауто-сомно-доминантного заболевания является синдром Марфана - генерализованное поражение соединительной ткани. Больные с синдромом Марфана высокого роста, у них длинные конечности и пальцы, характерные изменения скелета в виде сколиоза, кифоза, искривления конечностей. Часто поражается сердце, характерным признаком является подвывих хрусталика глаза. Интеллект таких больных обычно сохранен.
Чаще всего аутосомно-рецессивные заболевания проявляют себя при браке типа Аа х Аа (оба родителя фенотипически здоровы, но являются носителями мутантного гена) в варианте образования гомозиготного организма (25%) по дефектному гену (рис.)
Пример родословной с аутосомно-рецессивным типом наследования заболеваниямуковисцидоз– рис.
По аутосомно-рецессивному типу наследуется абсолютное большинство ферментопатий (наследственных заболеваний обмена веществ). Наиболее частыми и значимыми в клиническом отношении являются такие болезни с аутосомно-рецессивным типом наследования, как муковисцидоз (кистофиброз поджелудочной железы), фенилкетонурия, адреногенитальный синдром, многие формы нарушения слуха или зрения, болезни накопления.
Муковисцидоз(кистофиброз поджелудочной железы). Ген муковисцидоза, контролирующий синтез белка (трансмембранного регулятора проводимости) расположен на 7-й хромосоме. Заболевание обусловлено генерализованным поражением экзокринных желез. При отсутствии синтеза трансмембранного регулятора (первичного продукта гена) нарушается транспорт хлоридов в эпителиальных клетках, что приводит к избыточному выведению хлоридов, следствием чего является гиперсекреция густой слизи в клетках поджелудочной железы, бронхов, слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта. Выводные протоки поджелудочной железы закупориваются, слизь не выводится, образуются кисты. Ферменты поджелудочной железы не поступают в просвет кишечника. Гиперпродукция слизи в бронхиальном дереве ведет к закупорке мелких бронхов и последующему присоединению инфекции. Подобные процессы развиваются в придаточных пазухах носа и в канальцах семенников. В потовой жидкости повышена концентрация ионов натрия и хлора, что и является основным диагностическим лабораторным тестом. Интеллектуальное развитие у детей не страдает. Прогноз жизни при всех формах заболевания неблагоприятный. В настоящее время пациенты со смешанными формами редко живут более 20 лет. Частота его среди новорожденных в европейской популяции составляет 1:2500.
Среди заболеваний с аутосомно-рецессивным типом наследования встречаются те, которые поражают различные системы органов и связаны с наличием комбинированных дефектов. Например, при синдроме Барде-Бидля наблюдается сочетанное нарушение умственного развития и зрения.Признаками синдрома являются: ожирение, гипогенитализм (нередко и гипогонидизм), умственная отсталость, пигментная дегенерация сетчатки, приводящая к потере зрения, и полидикталия со стороны 5 пальца. Из других нарушений зрения описаны катаракта, атрофия зрительных нервов, нистагм. Уже на первом году жизни развивается ожирение, которое с возрастом прогрессирует. Характерным для синдрома является разнообразная патология почек.
Вероятность проявления таких заболеваний кратно возрастает при кровнородственных браках. (рис.).
В целом, в характеристике аутосомно-рецессивных заболеваний присутствуют следующие составляющие:
1) родители больного ребенка фенотипически здоровы, но являются носителями аномального гена в рецессивном состоянии;
2) мальчики и девочки заболевают одинаково часто;
3) риск рождения ребенка с аутосомно-рецессивным заболеванием составляет 25%;
4) отмечается «горизонтальное» распределение больных в родословной, т. е. пациенты чаще встречаются в рамках одного сибства;
5) наблюдается увеличение частоты больных детей в группах родителей, связанных родством, причем чем реже аутосомно-рецессивное заболевание встречается в популяции, тем чаще больные происходят из кровнородственных браков.
АУТОСОМНО-ДОМИНАНТНЫЙ ТИП НАСЛЕДОВАНИЯ
Примеры заболеваний: синдром Марфана, гемоглобинопатия М, хорея Хантингтона, полипоз толстой кишки, семейная гиперхолестеринемия, нейрофиброматоз, полидактилия.
Аутосомно-доминантный тип наследования характеризуется следующими признаками :
· Одинаковая частота патологии у лиц мужского и женского пола.
· Наличие больных в каждом поколении родословной, т.е. регулярная передача болезни из поколения в поколение (так называемый вертикальный характер распределения болезни).
· Вероятность рождения больного ребёнка равна 50% (независимо от пола ребёнка и количества родов).
· Непоражённые члены семьи, как правило, имеют здоровых потомков (поскольку не имеют мутантного гена).
Перечисленные признаки реализуются при условии полного доминирования (наличие одного доминантного гена достаточно для развития специфической клинической картины заболевания). Так наследуются у человека веснушки, курчавые волосы, карий цвет глаз и др. При неполном доминировании у гибридов будет проявляться промежуточная форма наследования. При неполной пенетрантности гена больные могут быть не в каждом поколении.
АУТОСОМНО-РЕЦЕССИВНЫЙ ТИП НАСЛЕДОВАНИЯ
Примеры заболеваний: фенилкетонурия, кожно-глазной альбинизм, серповидно-клеточная анемия, адреногенитальный синдром, галактоземия, гликогенозы, гиперлипопротеинемии, муковисцидоз.
Аутосомно-рецессивный тип наследования характеризуется следующими признаками :
· Равная частота патологии у лиц мужского и женского пола.
· Проявление патологии в родословной «по горизонтали», часто у сибсов.
· Отсутствие заболевания у единокровных (дети одного отца от разных матерей) и единоутробных (дети одной матери от разных отцов) братьев и сестёр.
· Родители больного, как правило, здоровы. Это же заболевание может обнаруживаться у других родственников, например у двоюродных или троюродных братьев (сестёр) больного.
Появление аутосомно-рецессивной патологии более вероятно при кровнородственных браках за счёт большей вероятности встречи двух супругов, гетерозиготных по одному и тому же патологическому аллелю, полученному от их общего предка. Чем больше степень родства супругов, тем эта вероятность выше. Чаще всего вероятность наследования болезни аутосомно-рецессивного типа составляет 25%, так как вследствие тяжести заболевания такие больные либо не доживают до детородного возраста, либо не вступают в брак.
СЦЕПЛЕННОЕ С ХРОМОСОМОЙ Х-ДОМИНАНТНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ
Примеры заболеваний: одна из форм гипофосфатемии - витамин D-резистентный рахит; болезнь Шарко-Мари-ТутаХ-сцепленная доминантная; рото-лице-пальцевой синдром типа I.
Признаки заболевания:
· Поражены лица мужского и женского пола, но женщины в 2 раза чаще.
· Передача больным мужчиной патологического аллеля всем дочерям и только дочерям, но не сыновьям. Сыновья получают от отца хромосому Y.
· Передача больной женщиной заболевания и сыновьям, и дочерям с равной вероятностью.
· Более тяжёлое течение заболевания у мужчин, чем у женщин.
СЦЕПЛЕННОЕ С ХРОМОСОМОЙ Х-РЕЦЕССИВНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ
Примеры заболеваний: гемофилия А, гемофилия В; Х-сцепленная рецессивная болезнь Шарко-Мари-Тута; дальтонизм; мышечная дистрофия Дюшенна – Беккера; синдром Калльмана; болезнь Хантера (мукополисахаридоз типа II); гипогаммаглобулинемия брутоновского типа.
Признаки заболевания:
· Больные рождаются в браке фенотипически здоровых родителей.
· Заболевание наблюдается почти исключительно у лиц мужского пола. Матери больных - облигатные носительницы патологического гена.
· Сын никогда не наследует заболевание от отца.
· У носительницы мутантного гена вероятность рождения больного ребёнка равна 25% (независимо от пола новорождённого); вероятность рождения больного мальчика равна 50%.
ГОЛАНДРИЧЕСКИЙ, ИЛИ СЦЕПЛЕННЫЙ С ХРОМОСОМОЙ Y,
ТИП НАСЛЕДОВАНИЯ
Примеры признаков: ихтиоз кожи, гипертрихоз ушных раковин, избыточный рост волос на средних фалангах пальцев кистей, азооспермия.
Признаки:
· Передача признака от отца всем сыновьям и только сыновьям.
· Дочери никогда не наследуют признак от отца.
· «Вертикальный» характер наследования признака.
· Вероятность наследования для лиц мужского пола равна 100%.
МИТОХОНДРИАЛЬНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ
Примеры заболеваний (митохондриальные болезни): атрофия зрительного нерва Лебера, синдромы Лея (митохондриальная миоэнцефалопатия), MERRF (миоклоническая эпилепсия), кардиомиопатия дилатационная семейная.
Признаки заболевания:
· Наличие патологии у всех детей больной матери.
· Рождение здоровых детей у больного отца и здоровой матери.
Указанные особенности объясняются тем, что митохондрии наследуются от матери. Доля отцовского митохондриального генома в зиготе составляет ДНК от 0 до 4 митохондрий, а материнского генома - ДНК примерно 2500 митохондрий. К тому же похоже, что после оплодотворения репликация отцовской ДНК блокируется.
При всем многообразии генных болезней в их патогенезе есть общая закономерность: начало патогенеза любой генной болезни связано спервичным эффектом мутантного аллеля - патологическим первичным продуктом (качественно или количественно), который включается в цепь биохимических процессов и приводит к формированию дефектов на клеточном, органном и организменном уровнях .
Патогенез болезни на молекулярном уровне развертывается в зависимости от характера продукта мутантного гена в виде следующих нарушений:
Синтез аномального белка;
Отсутствие выработки первичного продукта (встречается наиболее часто);
Выработка уменьшенного количества нормального первичного продукта (в данном случае патогенез отличается большой вариабельностью);
Выработка избыточного количества продукта (такой вариант лишь предполагается, но в конкретных формах наследственных болезней еще не обнаружен).
Варианты реализации действия аномального гена:
1) аномальный ген → прекращение синтеза иРНК → прекращение синтеза белка → наследственная болезнь;
2) аномальный ген → прекращение синтеза иРНК → наследственная болезнь;
3) аномальный ген с патологическим кодом → синтез патологической иРНК → синтез патологического белка → наследственная болезнь;
4) нарушение включения и выключения генов (репрессии и депрессии генов);
5) аномальный ген → отсутствует синтез гормонального рецептора → наследственная гормональная патология.
Примеры 1-ого варианта генной патологии: гипоальбуминемия, афибриногенемия, гемофилия A (VIII фактор), гемофилия В (IX – Кристмас-фактор), гемофилия С (XI фактор - Розенталя), агаммаглобулинемия.
Примеры 2-ого варианта: альбинизм (дефицит фермента - тирозиназы → депигментация); фенилкетонурия (дефицит фенилаланин-гидроксилазы → накапливается фенилаланин → продукт его метаболизма – фенилпируват – является токсичным для ЦНС → развивается олигофрения); алкаптонурия (дефицит оксидазы гомогентизиновой кислоты → в крови, моче, тканях накапливается гомогентизиновая кислота → окраска тканей, хрящей); энзимопатическая метгемоглобинемия (дефицит метгемоглобинредуктазы → накапливается метгемоглобин → развивается гипоксия); адреногенитальный синдром (одно из самых частых наследственных заболеваний человека: частота в Европе 1:5000, у эскимосов Аляски 1:400 – 1:150; дефект 21-гидроксилазы → дефицит кортизола, накопление андрогенов → у мужчин - ускоренное половое развитие, у женщин - вирилизация).
Пример 3-его варианта генной патологии: М - гемоглобиноз (синтезируется аномальный М-гемоглобин, который отличается от нормального А-гемоглобина тем, что в позиции 58 α-цепи (или в позиции 63 β-цепи) гистидин заменен тирозином → М-гемоглобин вступает в прочную связь с кислородом, не отдавая его тканям, образует метгемоглобин → развивается гипоксия).
Пример 4-ого варианта: талассемия. Известно, что в эритроцитах плода содержится особый фетальный гемоглобин, синтез которого контролируется двумя генами. После рождения действие одного из этих генов затормаживается и включается другой ген, обеспечивающий синтез Нb А (95-98% гемоглобина у здоровых). При патологии может наблюдаться персистенция синтеза фетального гемоглобина (его количество у здоровых 1-2%). Hb S менее стабилен, чем Нb А – поэтому развивается гемолитическая анемия.
Пример 5-ого варианта: тестикулярная феминизация. Выявлено, что у лиц с таким заболеванием отсутствуют рецепторы к тестостерону. Поэтому зародыш мужского пола приобретает черты, свойственные женскому организму.
Патогенез любой наследственной болезни у разных индивидов , хотя и сходен по первичным механизмам и этапам, формируется строго индивидуально – патологический процесс, запущенный первичным эффектом мутантного аллеля, приобретает целостность с закономерными индивидуальными вариациями в зависимости от генотипа организма и условий среды .
Характеристики клинической картины генных болезней обусловлены принципами экспрессии, репрессии и взаимодействия генов.
Выделяют следующие главные характеристики генных болезней: особенности клинической картины; клинический полиморфизм; генетическая гетерогенность. В то же время в одном заболевании наблюдать все общие черты в полном объеме невозможно. Знание общих черт генных болезней позволит врачу заподозрить наследственную болезнь даже в спорадическом случае.
Особенности клинической картины:
многообразие проявлений - патологическим процессом затрагивается несколько органов уже на первичных этапах формирования болезни;
различный возраст начала болезни ;
прогредиентность клинической картины и хроническое течение ;
Обуславливаются инвалидность с детства и сокращенная продолжительность жизни.
Многообразие проявлений, вовлечение в патологический процесс многих органов и тканей для данной группы болезней обусловлено тем, что первичный дефект локализован в клеточных и межклеточных структурах многих органов . Например, при наследственных болезнях соединительной ткани нарушен синтез специфического для каждой болезни белка той или иной волокнистой структуры. Поскольку соединительная ткань есть во всех органах и тканях, то и многообразие клинической симптоматики при этих болезнях - следствие аномалии соединительной ткани в различных органах.
Возраст начала болезни для этой группы заболеваний практически не лимитирован : от ранних стадий эмбрионального развития (врожденные пороки) – до пожилого возраста (болезнь Альцгеймера ). Биологическая основа различного возраста начала генных болезней заключается в строго временных закономерностях онтогенетической регуляции экспрессии генов. Причинами разного возраста начала одной и той же болезни могут быть индивидуальные характеристики генома больного. Действие других генов на проявление эффекта мутантного гена может менять время развития болезни. Небезразличны для времени начала действия патологических генов и условия среды, особенно во внутриутробном периоде. Обобщенные данные о сроках клинической манифестации генных болезней свидетельствуют, что 25% всех генных болезней развивается внутриутробно, за первые три года жизни проявляется еще почти 50% генных болезней.
Для большинства генных болезней характерны прогредиентность клинической картины и хроническое затяжное течение с рецидивами . Тяжесть болезни "усиливается" по мере развития патологического процесса. Первичная биологическая основа этой характеристики - непрерывность функционирования патологического гена (либо отсутствие его продукта). К этому присоединяются усиливающие патологический процесс вторичные процессы : воспаление; дистрофии; нарушения обмена веществ; гиперплазии.
Большинство генных болезней протекает тяжело, приводит к инвалидизации в детском возрасте и сокращает продолжительность жизни . Чем более важное место занимает моногенно детерминируемый процесс в обеспечении жизнедеятельности, тем тяжелее в клиническом плане проявление мутации.
Понятием "клинический полиморфизм" объединяются:
Вариабельность: сроков начала заболевания; выраженности симптоматики; продолжительности одной и той же болезни;
Толерантность к терапии.
Генетические причины клинического полиморфизма могут быть обусловлены не только патологическим геном, но и генотипом в целом, то есть генотипической средой в виде генов-модификаторов. Геном в целом функционирует как хорошо скоординированная система. Вместе с патологическим геном индивид наследует от родителей комбинации других генов, которые могут усиливать или ослаблять действие патологического гена. Кроме того, в развитии генной болезни, как и любого наследственного признака, имеет значение не только генотип, но и внешняя среда. Этому положению есть много доказательств из клинической практики. Например, симптоматика фенилкетонурии у ребенка более тяжелая, если во время его внутриутробного развития в рационе матери было много продуктов, богатых фенилаланином.
Существует понятие генетической гетерогенности , маскирующееся под клинический полиморфизм.
Генетическая гетерогенность означает, что клиническая форма генной болезни может быть обусловлена:
мутациями в разных генах, кодирующих ферменты одного метаболического пути;
разными мутациями в одном гене , приводящими к возникновению разных его аллелей (множественные аллели).
Фактически в этих случаях речь идет о разных нозологических формах , с этиологической точки зрения объединенных в одну форму в связи с клиническим сходством фенотипа. Явление генетической гетерогенности носит общий характер, его можно назвать правилом, поскольку оно распространяется на все белки организма, включая не только патологические, но и нормальные варианты.
Расшифровка гетерогенности генных болезней интенсивно продолжается в двух направлениях:
клиническом - чем точнее изучен фенотип (анализ клинической картины болезни), тем больше возможностей в открытии новых форм болезней, в подразделении изучаемой формы на несколько нозологических единиц;
генетическом - наиболее полную информацию о гетерогенности клинической формы болезни дает метод ДНК-зондов (современный метод анализа генов человека). Отнесение гена к одной или разным группам сцепления, локализация гена, его структура, сущность мутации - все это позволяет идентифицировать нозологические формы.
Концепция генетической гетерогенности генных болезней открывает много возможностей в понимании сущности отдельных форм и причин клинического полиморфизма, что крайне важно для практической медицины и дает следующие возможности: правильной диагностики; выбора метода лечения; медико-генетического консультирования.
Понимание эпидемиологии генных болезней необходимо врачу любой специальности, поскольку в своей практике он может столкнуться с проявлениями редкой наследственной болезни в пределах обслуживаемого им района или контингента. Знание закономерностей и механизма распространения генных болезней поможет врачу своевременно разработать меры профилактики: обследование на гетерогенность; генетическое консультирование.
Эпидемиология генных болезней включает в себя следующие сведения:
О распространенности этих болезней;
О частотах гетерозиготного носительства и факторах, их обуславливающих.
Распространенность болезни (или числа больных) в популяции определяется популяционными закономерностями:интенсивностью мутационного процесса; давлением отбора, который определяет плодовитость мутантов и гетерозигот в конкретных условиях среды; миграцией населения; изоляцией; дрейфом генов. Данные по распространенности наследственных болезней носят еще отрывочный характер в силу следующих причин: большое число нозологических форм генных болезней; их редкость; неполная клиническая и патологоанатомическая диагностика наследственной патологии. Наиболее объективная оценка распространенности этих заболеваний в разных популяциях - определение их числа среди новорожденных, включая мертворожденных. Общая частота новорожденных с генными болезнями в популяциях в целом составляет примерно 1%, из них:
С аутосомно-доминантным типом наследования - 0,5%;
С аутосомно-рецессивным - 0,25%;
Х-сцепленным - 0,25%;
Y-сцепленные и митохондриальные болезни встречаются крайне редко.
Распространенность отдельных форм болезней колеблется от 1:500 (первичный гемохроматоз) до 1:100000 и ниже (гепатолентикулярная дегенерация, фенилкетонурия).
Распространенность генной болезни считается:
Высокой – если 1 больной встречается на 10 000 новорожденных и чаще;
Средней – от 10 000 до 40 000;
Низкой – очень редкие случаи.
В группу распространенных входит не более 15 генных болезней, но они составляют почти 50% общей частоты больных с наследственной патологией.
Распространенность многих доминантных болезней определяется в основном новыми мутациями. Репродуктивная функция у таких больных снижена по биологическим и социальным причинам. Практически все доминантные болезни ведут к снижению фертильности. Исключения составляют поздно начинающиеся болезни (болезнь Альцгеймера, хорея Гентингтона); к моменту их клинического проявления (35-40 лет) деторождение уже заканчивается.
Распространенность рецессивных болезней определяется частотой гетерозигот в популяции, которая во много раз выше частоты гомозигот по мутантному аллелю. Накопление гетерозигот в популяциях обусловлено их репродуктивным преимуществом по сравнению с гомозиготами по нормальному и патологическому аллелям. Популяции всех живых существ, не только человека, отягощены рецессивными мутациями. Эта общебиологическая закономерность была открыта русским генетиком С.С. Четвериковым.
Отбор в любых популяциях обусловлен дифференциальной смертностью и плодовитостью особей с разными генотипами, что и приводит через какое-то число поколений к различной концентрации аллелей в популяциях. Поскольку отбор тесно связан с условиями окружающей среды, на этой основе возникают разные концентрации аллелей в различных популяциях. Элиминация или преимущественное размножение может наблюдаться в зависимости от приспособленности гетерозигот, нормальных или мутантных гомозигот к условиям окружающей среды. В то же время необходимо обращать внимание на снижение давления отбора в популяциях человека , которое идет двумя путями:
· улучшение медицинской и социальной помощи больным (особенно лечение наследственных заболеваний) - приводит к тому, что гомозиготы (например, больные фенилкетонурией), ранее не доживавшие до репродуктивного периода, теперь не только живут до 30-50 лет и более, но и вступают в браки, имеют детей. Следовательно, популяции пополняются гетерозиготами по патологическим генам;
· планирование семьи (сокращение рождаемости до произвольных величин, чаще всего 1-2 ребенка) - изменяет действие отбора в связи с репродуктивной компенсацией. Суть этого явления в том, что наследственно отягощенные пары, у которых смертность детей из-за наследственных болезней повышена, за счет большего количества беременностей по сравнению с наследственно неотягощенными парами имеют то же количество детей. Патологические аллели в этих случаях будут иметь большую вероятность для сохранения и увеличения частоты, чем при естественной реализации репродуктивных способностей индивидов с разными генотипами.
На эпидемиологии генных болезней отражается и миграция населения - неизбежный спутник многих социальных процессов. Она уменьшает или увеличивает частоту носителей патологических генов в "донорских" и "реципиентных" популяциях.
Кровнородственные браки имеют особенно большое значение в распространенности рецессивных генных болезней. Такие браки в различных этнических группах могут составлять от 1 до 20 и даже 30% (на уровне двоюродных и троюродных родственников). Биологическое значение последствий кровнородственных браков заключается в том, что в них существенно повышается вероятность рождения потомства, гомозиготного по рецессивным патологическим генам. Редкие рецессивные генные болезни встречаются в основном у детей от таких браков.
ПРИМЕРЫ ГЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Первое правило Менделя
в общем виде можно сформулировать так: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все потомство в первом поколении единообразно как по генотипу, так и по фенотипу.
При скрещивании однородных гибридов первого поколения между собой во втором поколении появляются особи как с доминантными, так и с рецессивными признаками, т.е. возникает расщепление, которое происходит в определенных частотных соотношениях. Во втором поколении происходит расщепление признаков в определенных частотных соотношениях, а именно: 75% особей имеют доминантные признаки, а 25% - рецессивные. Эта закономерность получила название второго правила Менделя
или правила расщепления.
Второе правило Менделя
следует сформулировать следующим образом: при скрещивании двух гетерозиготных особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков, в потомстве ожидается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1 и по генотипу 1:2:1
Гипотеза чистоты гамет.
при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один ген из аллельной пары Менделтирующими
признаками называются те, наследование которых про исходит по закономерностям, установленным Г. Менделем.
При аутосомно-доминантном типе наследования абсолютное большинство больных в популяции рождаются в браках между пораженным (гетерозиготным по аутосомно-доминантному гену Аа) и здоровым супругом (гомозиготному по нормальному аллелю аа)
Аутосомно-рецессивные заболевания проявляются только у гомозигот, которые получили по одному рецессивному гену от каждого из родителей.
Типы наследования менделирующих признаков:
. По аутосомно-доминантному типу наследуются
некоторые признаки:
1) белый локон над лбом;
4) кожа толстая;
II. Аутосомно-рецессивный тип наследования.
Если рецессивные гены локализованы в аутосомах, то проявиться они могут при браке двух гетерозиготили гомозигот по рецессивному аллелю.
1)волосы мягкие, прямые;
2)кожа тонкая;
3)группа крови Rh-;
79. Третий закон Менделя. Цитологические основы универсальности законов Менделя. Менделирующие признаки человека.
Эта закономерность получила название третьего закона Менделя
, или правила независимого комбинирования признаков. Оно формулируется следующим образом: при скрещивании гомозиготных особей, отличающимися двумя или более парами альтернативных признаков, во втором поколении при инбридинге отмечается независимое комбинирование признаков, в результате чего проявляются формы, несущие признаки в сочетаниях, не свойственных родительским и прародительским особям.
Объяснение этой закономерности заключается в том, что каждая пара признаков распределяются независимо от другой пары, поэтому аллели из различных пар могут комбинировать в любых сочетаниях. Так, в нашем примере у дигетерозиготной особи образуются 4 возможные комбинации генов в гаметах: АВ, Ав, аВ. Ав. Всех типов будет поровну...
При подсчете фенотипов, записанных на решетке Пеннета, оказывается, что из 16 возможных комбинаций во втором поколении в 9 реализуется ААВВ, в 3 – Аавв, еще в 3 – ааВВ, и в одной – аавв. Произошло расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1.
Если при дигибридном скрещивании во втором поколении последовательно провести подсчет полученных особей по каждому признаку в отдельности, то результат получится такой же, как при моногибридном скрещивании, т.е в отношении 3:1.
Менделирующими признаками называются те, наследование которых про исходит по закономерностям, установленным Г. Менделем.
Общие законы наследственности одинаковы для всех эукариот. У человека также имеются менделирующие признаки, и для него характерны все типы их наследования: аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный и неполно сцепленный с полом.
I. Аутосомно-доминантный тип наследования
. По аутосомно-доминантному типу наследуются некоторые нормальные и патологические признаки: 1) белый локон над лбом;
2) волосы жесткие, прямые (ежик);
3) шерстистые волосы - короткие, легко секущиеся, курчавые, пышные;
4) кожа толстая;
5) способность свертывать язык в трубочку;
6) полидактилия – многопалость, когда имеется от шести и более пальцев;
II. Аутосомно-рецессивный тип наследования
.
Если рецессивные гены локализованы в аутосомах, то проявиться они могут при браке двух гетерозигот или гомозигот по рецессивному аллелю.
По аутосомно-рецессивному типу наследуются следующие признаки:
1)волосы мягкие, прямые;
2)кожа тонкая;
3)группа крови Rh-;
4)альбинизм.
Цитологические основы законов Менделя базируются на:
1)
парности хромосом (парности генов, обусловливающих возможность развития какого-либо признака).
2)
особенностях мейоза (процессах, происходящих в мейозе, которые обеспечивают независимое расхождение хромосом с находящимися на них генами к разным полюсам клетки, а затем и в разные гаметы).
3)
особенностях процесса оплодотворения (случайного комбинирования хромосом, несущих по одному гену из каждой аллельной пары).
80. Аллельные гены. Определение. Формы взаимодействия. Множественный аллелизм. Примеры. Механизм возникновения.
Аллельные гены
- различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологических хромосом. Аллели определяют варианты развития одного и того же признака.
Взаимодействие между аллельными генами рассматривается как различные типы доминирования. Исследования проводятся при моногибридном скрещивании.
Типы доминирования:
1.Полное
2.Неполное
3.Кодоминирование
4.Сверхдоминирование
Полное доминирование
- форма взаимоотношений между аллелями одного гена, при которой один из них (доминантный) подавляет проявление другого (рецессивного) и таким образом определяет проявление признака как у доминантных гомозигот, так и у гетерозигот.
При неполном доминировании
гетерозиготы имеют фенотип, промежуточный между фенотипами доминантной и рецессивной гомозиготы. Например, у душистого горошка известны 2 расы – с красными и белыми цветами. Гибриды, полученные при скрещивании этих рас, имеют промежуточную розовую окраску. При неполном доминировании наблюдается расщепление по генотипу и фенотипу 1:2:1
Кодоминирование
- тип взаимодействия аллелей, при котором оба аллеля в полной мере проявляют своё действие. В результате, так как проявляются оба родительских признака, фенотипически гибрид получает не усреднённый вариант двух родительских признаков, а новый вариант, отличающийся от признаков обеих гомозигот. Типичный пример кодоминирования - наследование групп крови системы АВО у человека.
Сверхдоминирование
заключается в том, что у доминантного аллеля в гетерозиготном состоянии иногда отмечается более сильное проявление, чем в гомозиготном состоянии. Во втором поколении вновь появляется расщепление в соотношении 1:2:1. В фенотипе у 1 части особей проявляется признак одного из родителей, в фенотипе 2 частей проявляется признак как у гибридов первого поколения, в фенотипе ещё 1 части проявляется признак как у второго из родителей.Так, у дрозофилы известна рецессивная летальная мутация, гетерозиготы по которой обладают большей жизнеспособностью, чем гомозиготные мухи дикого типа.
Множественный аллелизм
- наличие у гена множественных аллелей.
Создается так называемая серия аллелей, “рассеянных” в популяции данного вида. Итак, разнообразные стойкие состояния одного и того же гена, занимающего определенный локус в хромосоме, представленные то в виде нормального аллеля, то в виде мутации, получили название множественных аллелей. Примером множественного аллелизма может служит система групп крови АВО
81. Наследование группы крови. Наследование резус-фактора. Резус-конфликт.
Примером множественных аллелей у человека могут быть гены, отвечающие за развитие AB0 групп крови: Ia
, Ib
, I0
. Гены Ia и Ib Доминируют по отношению к гену Jo. Проявление действия обоих аллельных при одновременном их присутствии называют кодоминантностью
. Например, IV группа крови IaIb проявляется при взаимодействии генов Ia и Ib. IoIo определяют I группу крови, IaIa, IaIo – II группу, IbIb, IbIo – III группу.
Система АВ0 у человека включает 4 основные группы.
I группа не содержит антигенов в эритроцитах, но есть а- и б-антитела в плазме крови. II группа в эритроцитах имеет антиген А, а в плазме крови содержит антитела б. III группа – антиген В, а антитела – а.IV группа имеет антигены А и В, а антител в плазме нет
При взаимодействии антигенов и антител происходит агглютинация эритроцитов. Этим обусловлена несовместимость по группам крови. Идеально совместима для реципиента кровь той же самой группы. Кровь людей I группы универсальна для всех групп, т.к. в ней нет антигенов. Эти люди – универсальные доноры. Люди с IV группой крови могут быть универсальными реципиентами, т.к. им возможно переливание крови любой группы.
Наследование групп крови происходит по законам Менделя.Наследование резус-фактора.
Наследование резус-фактора кодируется тремя парами генов и происходит независимо от наследования группы крови. Наиболее значимый ген обозначается латинской буквой D. Он может быть доминантным - D, либо рецессивным - d. Генотип резус-положительного человека может быть гомозиготным - DD, либо гетерозиготным - Dd. Генотип резус-отрицательного человека может быть - dd. Если
резус-отрицательная женщина выходит за гомозиготного резус-положительного мужчину, то их ребенок будет иметь положительный резус-фактор. Резус-фактор развивающегося плода будет являться антигеном для организма матери и поэтому может возникнуть резус-конфликт. Но кровоток матери отделен от кровотока плода плацентарным барьером, через который эритроциты плода не могут проникнуть в кровеносное русло матери. Первая беременность обычно заканчивается благополучно. При родах эритроциты ребенка могут проникнуть в кровеносное русло матери. В результате этого в организме матери вырабатываются антитела против антигена положительного резус-фактора. Эти антитела называют антирезус-антитела. Антирезус-антитела способны проникать через плацентарный барьер и при повторной беременности взаимодействовать с резус-фактором плода. В результате может возникнуть иммунологический конфликт.
82. Множественные аллели и полигенное наследование на примере человека. Взаимодействие неаллельных генов: комплементарность, эпистаз, полимерия.
Присутствие в генофонде вида одновременно различных аллелей гена называют множественным аллелизмом. У человека множественный аллелизм свойственен многими генам. Так, 3 аллели гена I определяют групповую принадлежность крови по системе АВО (I A , I B , I O), 2-ая аллели имеют ген, обуславливающий резус-принадлежность. Более 100 аллелей насчитывают гены α и β - полипептидов гемоглобина. Причиной множественного аллелизма является случайное изменения структуры гена (мутации), сохраняемые в процессе естественного отбора в генофонде популяции.
Большинство количественных признаков организмов определяются полигенами, т.е. системой неаллельных генов, одинаково влияющих на формирование данного признака. Взаимодействие таких генов в процессе формирования признака называют полигенным. Чем больше в генотипе доминантных генов каждой пары, тем ярче выражен признак. По полигенному типу взаимодействия у человека определяется интенсивность окраски кожных покровов, зависящая от уровня отложения в клетках пигмента меланина.
Взаимодействия неаллельных генов
:
Эпистаз
Комплементарность
Полимерия
. Различные гены могут оказывать действие на один и тот же признак, усиливая его проявление. Такие гены получили название однозначных, или полимерных
Выраженность признака пропорциональна количеству генов в генотипе и зависит от количества доминантных генов. Поскольку неаллельные гены оказывают одинаковое действие на один и тот же признак, их принято обозначать одной буквой латинского алфавита с указанием пары с помощью индекса (A1A1A2A2). У человека подобная закономерность прослеживается в наследовании пигментации кожи, роста, комплекции. Различают аддитивную
и неаддитивную
Плейотропия
83. Неаллельные гены. Формы их взаимодействия. Примеры.
Неалле́льные ге́ны
- это гены, расположенные в различных участках хромосом и кодирующие неодинаковые белки. Неаллельные гены также могут взаимодействовать между собой.
При этом либо один ген обусловливает развитие нескольких признаков, либо, наоборот, один признак проявляется под действием совокупности нескольких генов. Выделяют три формы и взаимодействия неаллельных генов:
Комплементарность, Эпистаз, Полимерия.
Эпистаз
. Под эпистазом понимают подавлением одним неаллельным геном действие другого неаллельного гена. Например, у кур доминантный аллель гена С обуславливает развитие пигмента, но доминантный аллель другого гена I является его подавителем. В результате этого куры, даже имеющие в генотипе доминантный аллель гена окраска, в присутствии супрессора оказываются белыми. Следовательно особи IC – белые, а с генотипом iiCc и iiCC – окрашенные.
Комплементарность
. Комплентарными называются взаимодополняющие гены. Их примером может служит скрещивание двух рас душистого горошка, имеющих белые цветы: окраска венчиков цветка обусловлена наличием двух доминантных генов (А и В). В отсутствии одного из них – цветки белые
Полимерия.
Различные гены могут оказывать действие на один и тот же признак, усиливая его проявление. Такие гены получили название однозначных, или полимерных
Выраженность признака пропорциональна количеству генов в генотипе и зависит от количества доминантных генов. Поскольку неаллельные гены оказывают одинаковое действие на один и тот же признак, их принято обозначать одной буквой латинского алфавита с указанием пары с помощью индекса (A1A1A2A2). У человека подобная закономерность прослеживается в наследовании пигментации кожи, роста, комплекции.
Различают аддитивную
и неаддитивную
полимерию. При аддитивной полимерии проявление признака зависит от суммы доминантных генов в генотипе: чем их больше, тем ярче выражен признак. При неаддитивной полимерии проявление признака от общей суммы доминантных генов не зависит: достаточно всего лишь одного доминантного гена из любой пары и признак будет иметь такое же фенотипическое проявление как и в полной гомозиготе.
Плейотропия
– зависимость нескольких признаков от одного гена. Примером может служить плейотропное действие гена черной окраски колоса у персидской пшеницы, который вызвал одновременно развитие другого признака – опушение колосковых чешуй
84. Закон Моргана. Хромосомная теория наследственности. Наследование, сцепленное с полом. Полное и неполное сцепление генов. Понятие о генетических картах хромосом.
Закон сцепления, или закон Моргана, гласит
: сцепленные гены, расположеные в одной хромосоме, наследуются совместно (сцепленно).
Гены, входящие в группу сцепления, не подчиняются третьему закону Менделя о независимом наследовании. Однако полное сцепление генов встречается редко. Если гены располагаются близко друг к другу, то вероятность перекреста хромосом мала и они могут долго оставаться в одной хромосоме, а потому будут передаваться по наследству вместе. Если же расстояние между двумя генами на хромосоме велико, то существует большая доля вероятности, что они могут разойтись по разным гомологичным хромосомам. В этом случае гены подчиняются закону независимого наследования.
Основные положения хромосомной теории наследственности, открытые школой Моргана:
1) Единицей наследственной информации является ген, локализованный в хромосоме.
2) Каждая хромосома содержит десятки тысяч генов, расположенных в ней линейно с образованием групп сцепления. Гены расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно, сцеплено.
3) Сцепление генов может нарушаться в процессе мейоза в результате кроссинговера
4) В процессе мейоза гомологичные хромосомы и аллельные гены попадают в разные гаметы
5) Сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами.
6) Негомологичные хромосомы и неаллельные гены расходятся произвольно, независимо друг от друга и образуют различные комбинации в гаметах, число которых определяется по формуле 2 n , где n – количество пар гомологичных хромосом.
7) Каждый биологический тип характеризуется определенным набором хромосом – кариотипом
Наследование, сцепленное с полом
- это наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах. При наследственности, связанной с Y-хромосомой, признак или болезнь проявляется исключительно у мужчины, поскольку эта половая хромосома отсутствует в хромосомном наборе женщины. Наследственность, связанная с Х-хромосомой, может быть доминантной или рецессивной в женском организме, но она всегда присутствует в мужском, поскольку в нем насчитывается только одна Х-хромосома.
Наследование болезни сцепленное с полом, связанно, главным образом, с половой Х-хромосомой. Большинство наследственных болезней (тех или иных патологических признаков), связанных с полом, передаются рецессивно. Таких болезней насчитывается около 100. Женщина носительница патологического признака сама не страдает, так как здоровая Х-хромосома доминирует и подавляет Х-хромосому с патологическим признаком, т.е. компенсирует неполноценность данной хромосомы. При этом болезнь проявляется только у лиц мужского пола. По рецессивному сцепленному с Х-хромосомой типу, передаются: дальтонизм (красно-зелёная слепота), атрофия зрительных нервов, куриная слепота, миопия Дюшена. По доминантному сцепленному с Х-хромосомой типу передаются гипофосфатемический рахит (не поддающийся лечению витаминами D2 и D3), коричневая эмаль зубов и др. Данные заболевания развиваются у лиц и мужского, и женского пола
Различают полное и неполное сцепление генов. Полное сцепление
генов, т. е. совместное наследование, возможно при отсутствии процесса кроссинговера. Это характерно для генов половых хромосом, гетерогаметных по половым хромосомам организмов (ХУ, ХО) , а также для генов, расположенных рядом с центромерой хромосомы, где кроссинговер практически никогда не происходит.
В большинстве случаев гены, локализованные в одной хромосоме, сцеплены не полностью, и в профазе I мейоза происходит обмен идентичными участками между гомологичными хромосомами. В результате кроссинговера аллельные гены, бывшие в составе групп сцепления у родительских особей, разделяются и формируют новые сочетания, попадающие в гаметы. Происходит рекомбинация генов.
Генетической картой
хромосом называют схему взаимного расположения генов, находящихся в одной группе сцепления. Такие карты составляются для каждой пары гомологичных хромосом. Строятся генетические карты на основе гибридологического анализа.
85. Хромосомный механизм наследования пола. Цитогенетические методы определения пола.
Пол характеризуется комплексом признаков, определяемых генами, расположенными в хромосомах. У видов с раздельнополыми особями хромосомный комплекс самцов и самок неодинаков, цитологически они отличаются по одной паре хромосом, ее назвали половыми хромосомами. Одинаковые хромосомы этой пары назвали X-хромосомами. Непарную, отсутствующую у другого пола- Y-хромосомой; остальные, по которым нет различий аутосомами (А). У человека 23 пары хромосом. Из них 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом. Пол с одинаковыми хромосомами XX, образующий один тип гамет (с X- хромосомой), называют гомогаметным, другой пол, с разными хромосомами XY, образующий два типа гамет (с X-хромосомой и с Y-хромосомой), - гетерогаметным. У человека, млекопитающих и других организмов гетерогаметный пол мужской; у птиц, бабочек - женский.
При созревании
половых клеток в результате мейоза гаметы получают гаплоидный набор хромосом. В каждой яйцеклетке есть 22 аутосомы+Х-хромосома. Пол, образующий гаметы, одинаковые по половой хромосоме, называют гомогаметным полом. Половина сперматозоидов содержит - 22 аутосомы+Х-хромосома, а половина 22 аутосомы+Y. Пол, образующий гаметы, различные по половой хромосоме, называют гетерогаметным. Пол будущего ребенка определяется в момент оплодотворения. Если яйцеклетка оплодотворена сперматозоидом, имеющим Х-хромосому, развивается женский организм, если Y-хромосому – мужской. X- хромосомы, помимо генов, определяющих женский пол, содержат гены, не имеющие отношения к полу. Признаки, определяемые хромосомами, называются признаками, сцепленными с полом. У человека такими признаками являются дальтонизм (цветная слепота) и гемофилия (несвертываемость крови). Эти аномалии рецессивны, у женщин такие признаки не проявляются, если даже эти гены несет одна из X- хромосом; такая женщина является носительницей и передает их с Х - хромосомой своим сыновьям.
Цитогенетический метод определения пола
. Он основан на микроскопическом изучении хромосом в клетках человека. Применение цито генетического метода позволяет не только изучать нормальную морфологию хромосом и кариотипа в целом, определять генетический пол организма, но, главное, диагностировать различные хромосомные болезни, связанные с изменением числа хромосом или с нарушением их структуры. В качестве экспресс- метода, выявляющего изменение числа половых хромосом, используют метод определения полового
неделящихся клетках слизистой оболочки щеки. Половой хроматин, или тельце Барра, образуется в клетках женского организма одной из двух Х- хромосом. При увеличении количества Х – хромосом в кариотипе организма в его клетках образуются тельца Барра в количестве на единицу меньше числа хромосом. При уменьшении числа хромосом тельце отсутствует. В мужском кариотипе Y- хромосома может быть обнаружена по более интенсивной люмисценции по сравнению с другими хромосомами при обработке их акрихинипритом и изучении в ультрафиолетовом свете.
86.Особенности строения хромосом. Уровни организации наследственного материала. Гетеро- и эухроматин.
Хромосомы неделящейся клетки имеют вид длинных тонких нитей. Каждая хромосома перед делением клетки состоит из двух одинаковых нитей - хроматид, которые соединяются между в области перетяжки – центромеры.
Хромосомы состоят из ДНК и белков. Поскольку нуклеотидный состав ДНК различается у разных видов, состав хромосом уникален для каждого вида.
Молекулы ДНК обеспечивают хранение и передачу наследственной информации от клетки к клетке и от организма к организму.
В зависимости от места расположения центромеры различают 3 типа хромосом: акроцентрические, метацентрические и субметацентрические.
Акроцентрические хромосомы имеют палочкообразную форму; центромера находится у края. У метацентрических хромосом центромера расположена посередине; они похожи на равноплечие шпильки. У субметацентрических хромосом центромера сдвинута от центра; такие хромосомы напоминают шпильку с плечами различной величины. Некоторые хромосомы имеют глубокие вторичные перетяжки, отделяющие участки хромосом, называемые спутниками. Такие хромосомы в ядрах клеток человека могут сближаться друг с другом, вступать в ассоциации, а тонкие нити, соединяющие спутники с плечами хромосом, при этом способствуют формированию ядрышек. Именно эти участки в хромосомах человека являются ядрышковыми организаторами.
Уровни организации наследственного материала
I. Геномный уровень
Каждый биологический вид характеризуется определенным числом и строением хромосом, совокупность которых составляют хромосомный набор, или кариотип (полный парный набор хромосом, диплоидный набор). Данный набор хромосом содержится в соматических клетках, и поэтому для изучения кариотипа используются только соматические клетки. Все соматические клетки, независимо от их происхождения и строения (за исключением дифференцированных безъядерных клеток или полиплоидных клеток), имеют не только одинаковое число хромосом, но и идентичный набор генов. Характерной особенностью кариотипа является наличие в нем пар гомологичных хромосом, в каждой паре одна хромосома имеют отцовское, другая - материнское происхождение. Гомологичные хромосомы характеризуются одинаковыми размерами и формой, а также специфичностью строения при дифференциальном окрашивании.
В диплоидном наборе различают аутосомы и половые хромосомы. В клетках мужских и женских организмов аутосомы имеют одинаковое морфологическое строение, но при этом следует помнить, что генотипы разных особей различны. Половые хромосомы имеют различное морфологическое строение и содержат негомологичные участки, характерные только для определенной хромосомы. Комбинации половых хромосом определяют генетический пол организма.
II. Хромосомный уровень
Рассматривает морфологическое строение и структурную организацию отдельных хромосом либо хроматиновых нитей. Такое разделение связано с тем, в какую стадию жизненного цикла клетки изучается хромосомный уровень: хромосомы определяются в клетке во время митоза, а хроматин - во время интерфазы.
III. Генный уровень.
Наследственный материал любой клетки (организма) дискретен, т. е. представлен отдельными функциональными единицами - генами – участок молекулы ДНК, который отвечает за развитие отдельного признака. Число генов, заключенных в наследственном материале, велико. Ген кодирует синтез какой-либо макромолекулы (и-РНК, р-РНК, т-РНК, белок, гликоген, гликопептид и т.д.).
Гетеро и эухроматин
. Гетерохроматин
– транскрипционно неактивный и конденсированный хроматин интерфазного ядра. Гетерохроматин располагается преимущественно на периферии ядра и вокруг ядрышек, составляет 10% от общего хроматина.
Эухроматин
, локализующийся ближе к центру ядра, более светлый, более деспирализованный, менее компактный, более активен в функциональном отношении. Предполагается, что в нем сосредоточена та ДНК, которая в интерфазе генетически активна. Эухроматин соответствует сегментам хромосом, которые деспирализованы и открыты для транскрипции. Эти сегменты не окрашиваются и не видны в световой микроскоп.Хроматин интерфазных ядер представляет собой хромосомы, которые, однако, теряют в это время свою компактную форму, разрыхляются, деконденсируются. Степень такой деконденсации хромосом может быть различной. Зоны полной деконденсации и их участков морфологи называют эухроматином
. При неполном разрыхлении хромосом в интерфазном ядре видны участки конденсированного хроматина,иногда называемого гетерохроматином
. Максимально конденсирован хроматин во время митотического деления клеток, когда он обнаруживается в виде плотных хромосом. В этот период хромосомы не выполняют никаких синтетических функций, в них не происходит включения предшественников ДНК и РНК
В древности знахари и колдуны использовали магические обряды для того, чтобы выяснить причину заболевания и устранить ее. В некоторых случаях такой подход себя оправдывал. Однако время от времени попадались необъяснимые, казалось бы, случаи появления неожиданных уродств или отклонений в развитии. Вплоть до 20 века они оставались непонятными и пугающими. Но прогресс не стоит на месте. Постепенно медики накапливали опыт, а биология и химия соединялись воедино для лучшего понимания функционирования организма. В результате опытов было установлено, что существуют определенные механизмы передачи наследственной информации от родителей потомкам. Дальнейшие исследования привели к открытию структуры ДНК, которая формируется из отдельных нуклеотидов, ее базовых элементов. Они располагаются в определенной последовательности и кодируют всю информацию, необходимую для правильного развития и функционирования организма. Подобно тому, как поставленные рядом буквы соединяются в слова, расположенные по соседству нуклеотиды могут кодировать отдельное вещество, например, структурный белок. А поскольку человек устроен очень сложно, число генов просто огромно. Однако молекулы ДНК не просто так плавают в клетке. Наследственный материал объединяется в более крупные единицы, которые были названы хромосомами. В норме каждая клетка тела содержит в точности 23 хромосомных пары, при этом наследственный материал внутри пары продублирован. Отличие есть только в последней паре, которая отвечает за определение пола и потому носит название половых хромосом. Более крупный вариант считается женским и носит название X-хромосомы, в то время как меньший по размеру именуется Y-хромосомой. Если в организме имеется Y-хромосома, то он развивается по мужскому пути. В противном случае «по умолчанию» запускается процесс формирования женского тела. Впрочем, далеко не всегда процесс передачи генетического материала происходит в точности так, как это должно осуществляться. Дело в том, что время от времени могут возникать различные мутации в генах. При этом функция гена нарушается, что может вызывать развитие болезни. Ведь баланс производства белков, которым кодируются последовательности нуклеотидов, складывался в течение длительного процесса эволюции, и зависит от всех своих компонентов. Изменение может оказаться незначительным и лишь слегка изменить фенотип организма, а может привести к развитию патологических повреждений органов. Если изменение генетического материала приводит к возникновению нарушения, то его называют генетическим заболеванием. Кроме того, имеется класс хромосомных болезней. В этом случае повреждение наследственной информации происходит на уровне хромосом. Причиной может стать нарушение нормального хода клеточного деления. Обычно каждая из дочерних клеток получает свою копию хромосом. Однако в некоторых случаях они не могут полноценно разойтись, поэтому возникают различные аномалии. В частности, участок хромосомы может переместиться на новое место – подобное изменение называется транслокацией. Если при этом не был утрачен генетический материал (к примеру, хромосомы обменялись своими частями), то говорят о сбалансированной транслокации. Нарушения генетического материала могут передаваться от родителей детям. Поскольку каждый ребенок получает часть генов от отца, а часть от матери, иногда при этом получается сочетание, вызывающее болезни. Изучение способа наследования по этой причине является одним из важных этапом исследования болезни.