Шпаргалка по "Биологии"

Мутационная изменчивость (хромосомные  мутации)

Хромосомные перестройки  возникают в результате разрыва  хромосомы. Перестройки могут быть внутрихромосомными и межхромосомными. Хромосомные мутации изменяют дозу генов, вызывают перераспределение  генов между группами сцепления, меняют локализацию их в группе сцепления. Внутрихромосомные перестройки, связанные  с утратой части хромосомы, называют делениями. Концевые делеции называют дефишенси или нехватки. Они связаны с утратой теломерного участка хромосомы.

Например: del  5p12 – читать справа на лево (утрата 2 сегмента 1 района короткого плеча 5 хромосомы).

Интерстициальные делеции образуются в результате выпетливания внутреннего участка хромосомы.

Перестройки, приводящие к удвоению генетического материала, называют дупликациями.

Дупликациям предшествуют делеции в идентичных участках хромосом. Дупликации могут возникнуть при  неравном кроссинговере, если разрывы  хромосом происходят не в идентичных участках хромосом, то тогда обмен  будет иметь место в неравных участках. В результате такого обмена локус гена в одной из гомологичных хромосом может удваиваться, а в  противоположной хромосоме образуется его нехватка.

Дупликации и делеции  приводят к изменению дозы генов. Перестройки, в основе которых также  лежит образование петли с  последующим поворотом выпетленного участка на 180° и соответствующим  изменением порядка расположения генов, называют инверсией.

К перестройкам могут  быть отнесены также транслокации - перемещения участков на другие места  хромосомы или обмен участками  между различными хромосомами.

В случае инверсии участок  хромосомы разворачивается на 180°, и разорванные концы соединяются  в новом порядке. Если в инвертированный  участок попадает центромера, то такую  инверсию называют перицентрической. Если инверсия затрагивает только одно плечо хромосомы, то она называется парацентрической. Гены в инвертированном участке хромосомы располагаются в обратном, по отношению к исходному в хромосоме, порядке. К межхромосомным перестройкам относят транслокации - обмен сегментами между хромосомами.

Различают несколько  типов транслокаций:

• реципрокная транслокация, когда две хромосомы взаимно обмениваются сегментами;
• нереципрокная транслокация, когда сегменты одной хромосомы переносятся в другую;
• транслокация типа центрического соединения, когда после разрывов в околоцентромерном районе соединяются два фрагмента с центромерами таким образом, что их центромеры соединяются, образуя одну.

Синдром Дауна может  быть примером такой транслокации. В кариотипе у больных насчитывается 46 хромосом. Транслокация с 21-й хромосомы  на 15-ю. Транслокационная форма характерна для синдрома Эдвардса, но встречается очень редко. Транслокационная форма характерна и для синдрома Патау, когда в кариотипе больного имеется 46 хромосом. Это происходит чаще всего в результате слияния двух хромосом (13-15). Средний возраст матерей, родивших детей с транслокацией хромосом, не превышает 25 лет. Внешний вид больных с синдромом Патау специфичен. Больные новорожденные имеют нормальные размеры и массу тела. Клинически отмечается резкая умственная отсталость, выраженная микроцефалия, неправильно сформированные и низко расположенные уши, аномалии глазного яблока, незаращение губы и неба, полидактилия, врожденные пороки сердечно-сосудистой и мочеполовой систем, желудочно-кишечного тракта. Пороки сильно выражены, и дети быстро умирают.

Геномные  мутации

Мутации, связанные с  изменением числа хромосом, называют геномными. Совокупность взаимодействующих  генов в гаплоидном наборе хромосом клеток организма называют геномом. Геномными мутациями обусловлено  появление полиплоидных организмов, когда происходит нарушение кратности  полного гаплоидного набора хромосом (триплоидии, тетраплоидии, когда каждая клетка организма содержит не два, а  три, четыре гаплоидных набора) или  изменение в одной из пар хромосом в сторону утраты гомолога (моносомия) или приобретения дополнительного ( трисомия, тетрасомия). В основе численных  хромосомных изменений лежат  нарушения в расхождении хромосом при клеточном делении. Нерасхождение  хромосом может возникнуть во время  гаметогенеза, или при первых делениях оплодотворенной яйцеклетки. К геномным мутациям относят гаплоидию, полиплоидию, анеуплоидию (гетероплоидию). Гаплоидные организмы имеют по одной хромосоме  каждой гомологичной пары, все рецессивные  гены проявляются в фенотипе.

Жизнеспособность организмов снижена. У человека описаны триплоидные  и тетраплоидные организмы. Частота  их возникновения низка. Они обнаруживаются среди спонтанно абортированных эмбрионов или плодов и у мертворожденных. Продолжительность жизни новорожденных  с такими нарушениями - несколько  дней. Геномные мутации по отдельным  хромосомам многочисленны. Моносомии  могут быть по Х - хромосоме, что приводит к развитию синдрома Шерешевского-Тернера (45 хромосом = 44 аутосомы + ХО).

В период созревания гамет  наблюдаются случаи нерасхождения  половых хромосом (в I, II или в обоих  делениях созревания). Гаметы несут  не 22 аутосомы + 1 половую хромосому (X или У), а возникает нарушение  парности хромосом. Моносомия Х зависит  исключительно от отца. Для женщин с синдромом Шерешевского-Тернера характерны маленький рост, короткая шея, воронкообразная грудина, бесплодие вследствие недоразвития яичников, слабое развитие половых признаков. 50% больных умственно отсталы или нормальны. Могут быть пороки развития внутренних органов. Дети с синдромом Шерешевского-Тернера рождаются с частотой 0,7 на 1000 новорожденных девочек. Диагноз ставят при исследовании полового хроматина и на основании результатов цитогенетического анализа. Аутосомные моносомии среди живорожденных очень редки. Это мозаичные организмы с нормальными клетками. Моносомия касается аутосом 21 и 22. Полные трисомии описаны по большому числу хромосом: 8, 9, 13, 14, 18, 21, 22 и Х. Число Х-хромосом у человека может доходить до 5 с сохранением жизнеспособности.

Изменение числа хромосом вызвано нарушением распределения  их по дочерним клеткам во время 1-го или 2-го мейотического деления в  гаметогенезе или при первых дроблениях оплодотворенной яйцеклетки. Нарушения  возникают:

• при расхождении во время анафазы редуплицированной хромосомы, в результате чего удвоенная хромосома попадает только в одну дочернюю клетку;
• при нарушении конъюгации гомологичных хромосом, что может нарушить правильность расхождения гомологов по дочерним клеткам;
• при отставании хромосом в анафазе при их расхождении в дочерние клетки, что может привести к утрате хромосомы

При нарушении в двух и более последовательных делениях возникают тетрасомии и другие полисемии. Полисемии по половым хромосомам весьма разнообразны. Женщины с кариотипом XXX встречаются с частотой 1-1,4 на 1000 родившихся девочек. Для больных с кариотипом XXX характерно наличие недоразвитых яичников, матки, бесплодие. Умственное развитие нормальное или в пределах нижней границы нормы. Около 30% женщин сохраняют способность иметь детей.

С увеличением числа  Х-хромосом в кариотипе до 4, 5 и  более клинические проявления синдрома увеличиваются. Больные не могут  иметь детей, умственно более  отсталы. При исследовании полового хроматина в ядрах клеток эпителия слизистой оболочки щеки обнаруживают 2 и более телец Барра. Впервые синдром трисомии по Х-хромосоме описали П.Джекобе и др. в 1959 г.

1. Синдромы с мужским фенотипом.

1. Синдром Клайнфельтера – полисомия по X-хромосоме у мужчин (1:500-700). Классическая форма: 47,XXY ;  48,XXXY.

Встречаются мозаичные варианты.

Общие признаки:

• гипоплазия половых желёз
• гинекомастия
• отложение жира по женскому типу
• высокий рост
• задержка умственного развития

2. Полисомия по Y-хромосоме.

Признаки:

• высокий рост с неправильными пропорциями тела
• агрессивное поведение
• прогрессирующая умственная отсталость.

2. Синдромы с женским фенотипом:

1. Моносомия по X-хромосоме (Синдром Шерешевского-Тернера)

Генотип: 45,XO

Признаки:

• первичная аминария (месячные отсутствуют из-за гипоплазии яичников)
• низкий рост (145-140 см.)
• невсегда агрессивное поведение.

2. Полисомия по X-хромосоме. Генотип 47,XXX

Аутасомные  синдромы:

1. Синдром Дауна. Частота: 1:550-700 новорожденных. Различают 3 формы:
1. Простая трисомия по 21 хромосоме. Обусловлена не расхождением 21 пары хромосом в гаметогенезе (95% всех случаев).

Обозначают: 47,XX,21+ ;  47,XY,21+

2. Транслокация 21 хромосомы на 14 или 15 (4% от всех случаев). Обозначают: 47,XX,21+/br 14
3. Мозаичный синдром Дауна – возможно только при мутации во время дробления зиготы. Образуется при митозе в ходе дробления зиготы. В результате часть клеток имеет аномально число хромосом (1% от всех случаев)

Обозначают: 46,XY/47,XY,21+/20%

Фенотипические  проявления:

• невысокий рост
• плоский профиль лица
• расширенные роднички
• наличие эпиканта
• толстые губы, полуоткрытый рот
• язык изо рта
• укороченные конечности
• искривлённые мизинцы
• задержка психомоторного развития

2. Синдром Патау. Частота 1:6000 новорожденных. Обусловлен трисомией по 13 хромосоме.

Генотип: 47,XX,13+

Фенотип:

• микрофтальмия
• расщелина губы и нёба
• низкорасположенные уши
• низкая линия роста волос на затылке
• множественные аномалии внутренних органов
• во всех случаях сильное поражение ЦНС.

3. Синдром Эдвардса. Частота 1:7000 новорожденных. Обуславливается трисомией по 18 хромосоме.

Генотип: 47,XY,18+

Фенотип:

• грубая задержка роста
• множественные аномалии развития
• гипоплазия мышц и подкожной клетчатки

4. Синдром кошачьего крика. Обусловлен утратой сегмента в коротком плече 5 хромосомы. Могут быть мозаичные формы.

В неотропном периоде у больных:

• удлиненный прерывистый выдох
• «кошачий плач»
• снижение активности
• снижение рефлексов (сосательного например)

№30

Генетика человека

Генетика человека –  изучает наследование человеком  нормальных и патологических признаков  в зависимости от генотипа и условий  среды.

Цель – разработка методов диагностики, лечения и  профилактики наследственных болезней.

Особенности человека для генетического  анализа:

1. Малое число потомков.
2. Позднее половое созревание
3. Большая продолжительность жизни
4. Сложный кариотип (много хромосом и групп сцепления)
5. Невозможность проводить эксперименты
6. Невозможность создания одинаковых условий.

Методы исследований:

1. Клинико–генеалогический. Основан на построении и анализе родословных и прослеживании в ряду поколений норм и патологий. Этапы анализа:
1. Сбор данных о всех родственниках. Для этого используют все формы анкетирования. После чего данные систематически обрабатывают.
2. Построение родословной.
3. Анализ родословной. Выводы.

Этот  метод позволяет установить:

• Является ли признак наследственным.
• Определить тип и характер наследования.
• Определить зиготность членов родословной.
• Установить пенетрантность гена.
• Определить вероятность проявления признака в ряду поколения.

Особенности основных типов наследования патологических признаков:

1. Аутосомно-доминантный тип:

1. Прослеживается в каждом поколении.
2. У больных родителей – больной ребёнок.
3. Болеют в равной степени и мужчины и женщины.
4. Вероятность наследования 50-100%

2. Аутосомно-рецессивный тип:

1. Встречается не в каждом поколении.
2. Проявляется в потомстве у здоровых родителей.
3. Встречается с одинаковой частотой у обоих полов.
4. Вероятность наследования 25-50-100%

3. X-сцепленный рецессивный тип:

1. Встречается не в каждом поколении
2. Болеют преимущественно мужчины.
3. У здоровых родителей с вероятностью 25% могут рождаться больные дети.
4. Женщины с патологией рождаются в семье, где отец болен, а мать носительница гена.