Izmenchivost_organizmov

Задание 9 . Паразитические простейшие как тератогенный фактор

Бессимптомный токсоплазмоз у женщины может стать причиной врожденного токсоплазмоза у её ребенка, так как токсоплазмы могут проходить через плаценту. При этом плод или погибает, или рождается ребенок с пороками развития головного мозга (микроцефалия, гидроцефалия), глаз и др. Аналогичные пороки наблюдаются и при ряде генных и хромосомных болезней.

−К какой форме изменчивости относятся изменения фенотипа ребенка с врожденным токсоплазмозом?

−Как можно выяснить – являются ли врожденные пороки у детей действием токсоплазмы или результатом хромосомной мутации?

−Приведите примеры других тератогенных факторов.

Задание 1 0 . Роль средовых факторов в развитии стоматологических заболеваний

Кариес – поражение твёрдых тканей зуба – чаще имеет мультифакториальную природу: развивается у людей с полигенной предрасположенностью под воздействием ряда факторов.

Основные наследственные факторы риска кариеса: гипоплазия эмали, сниженный иммунитет, гипофункция ряда гормонов, отклонение от нормы состава слюны и др. Основные средовые факторы риска кариеса: несоблюдение гигиены ротовой полости, преобладание в пище углеводов и продуктов их обмена (молочная, пировиноградная, лимонная кислоты), недостаточность витаминов (А, С, D), полноценных белков, солей Ca, P, F, курение, наркомания, особенности микробиоценоза в ротовой полости (преобладание кислотообразующих бактерий и др.).

−Можно ли определить, кто более предрасположен к кариесу? Объясните.

−Как снизить риск развития кариеса мультифакториальной природы?

−К какой группе болезней относится кариес, развившийся у наркомана?

Задание 1 1 . Изменение цвета эмали зубов человека под воздействием средового фактора

Тетрациклин – антибиотик широкого спектра действия. Это желтый кристаллический порошок, растворимый в воде, легко

13

проходит через плаценту. При длительном приеме тетрациклина детьми в первые месяцы жизни и женщинами в последние три месяца беременности препарат нередко откладывается в эмали зубов и дентине, поэтому зубы будут темно-желтыми. Надо отметить, что окрашенные зубы как симптом встречаются и при наследственных синдромах (глазо-зубо-пальцевом синдроме Гюнтера и др.).

В семье молодых здоровых родителей (зубы белые, как и у всех их родственников) двое здоровых детей (девочка – 8 мес., мальчик – 3 года). У мальчика и молочные, и постоянные зубы белые. У девочки молочные зубы желто-коричневые. Мать в последние месяцы беременности дочерью вынуждена была принимать тетрациклин (другие антибактериальные препараты она не переносит).

−К какой форме изменчивости может быть отнесено изменение цвета зубов у девочки?

−Будут ли желто-коричневыми зубы у детей следующих поколений в этой семье?

УИРС Задание 12. Длительные модификации

У ряда простейших и одноклеточных водорослей при бесполом размножении в ряду поколений встречаются длительные модификации. Однако, при половом процессе у простейших и половом размножении у водорослей они исчезают. Так, в опытах с культурой инфузорий-туфелек оказалось, что эти простейшие выдерживали первоначальную концентрацию мышьяковистой кислоты не более 1.1%. Переводя инфузорий постепенно во все более крепкие растворы, удалось добиться выдерживания ими даже 5% концентрацию этого яда. Такая устойчивость сохранялась (постепенно снижаясь) в течение примерно 600 вегетационных поколений. Но после полового процесса эта способность была утрачена.

Предложите свои гипотезы для объяснения происхождения длительных модификаций.

14

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ, ЕЁ ФОРМЫ. КОМБИНАТИВНАЯ И МУТАЦИОННАЯ ИЗМЕНИВОСТЬ

Цель занятия Знать:

∙формы генотипической изменчивости организмов и их биологическое значение.

∙роль комбинативной изменчивости в обеспечении генетического разнообразия живого.

∙генные мутации, механизмы их возникновения.

∙понятие о генных (моногенных) болезнях человека. Уметь использовать знания по теории изменчивости при

определении вероятности появления генных болезней у человека. Ознакомиться с фенотипическими проявлениями генных

мутаций на примере генных болезней человека.

ВНЕАУДИТОРНАЯ РАБОТА

Задание 1 . Формы генотипической изменчивости

Используя схему 1 из предыдущего занятия, изучите классификацию форм генотипической изменчивости. Ответьте на вопросы:

−При генотипической изменчивости обязательно изменение самого генотипа или же только фенотипа?

−Какая форма генотипической изменчивости вносит больший вклад в фенотипическое разнообразие организмов?

−Генотипическая изменчивость в фенотипе потомков проявится сразу же или через несколько поколений?

Задание 2. Комбинативная изменчивость, её механизмы

Напишите определение комбинативной изменчивости.

Изучите основные механизмы комбинативной изменчивости

(табл. 1).

Ответьте на вопросы:

−Сколько типов гамет (максимально) может образоваться у человека за счет механизма перекомбинации хромосом в анафазе I мейоза?

−Какие из нижеперечисленных фенотипов потомков являются результатом комбинативной изменчивости – рождение ребенка:

15

а) резус-отрицательного у резус-положительных родителей; б) шестипалого (доминантный признак) у пятипалых родителей; в) с I(0) группой крови от родителей со II(А) и III(В) группами крови; г) больного фенилкетонурией (рецессивный признак) у здоровых родителей?

				Таблица 1
Основные механизмы комбинативной изменчивости
Постоянные			Непостоянные
– Случайное	и независимое рас-		– Возможность	кроссинговера в
хождение родительских		гомоло-	профазе I мейоза.
гичных хромосом в анафазе I			– Перемещение мигрирующих ге-
мейоза.			нетических элементов (МГЭ).
– Случайный	характер	подбора	– Исключение	из репликации
супружеских пар.			участка гена одной из цепей
– Случайный	характер	слияния	ДНК.
гамет при оплодотворении.

Задание 3. Мутационная изменчивость

Напишите определение мутационной изменчивости. Изучите классификацию мутаций (табл. 2). Ответьте на вопросы:

−Какие мутации называются спонтанными? Индуцированными?

−В каких органеллах клетки могут возникнуть цитоплазматические мутации?

−Как называются мутации, возникающие в наследственном материале соматических клеток? Генеративных?

−Какие мутации могут передаваться потомкам по наследству?

−На чем основано деление мутаций на полезные, нейтральные и вредные?

−Как классифицируют мутации в зависимости от уровня организации наследственного материала, на котором они произошли?

−Какие мутации (генные, хромосомные или геномные) встречаются в человеческих популяциях наиболее часто и почему?

16

Таблица 2

Классификация мутаций

Спонтанные			Индуцированные

	Ядерные		Цитоплазматические

Соматические			Генеративные

Полезные			Нейтральные			Вредные

Генные		Хромосомные		Геномные

АУДИТОРНАЯ РАБОТА

Задание 4 . Комбинативная изменчивость

Решите задачи:

Задача 1 . Здоровая женщина, у матери которой был глазной альбинизм, а у отца отсутствовали потовые железы (оба признака рецессивные, сцепленные с Х-хромосомой) вышла замуж за здорового мужчину. Их первый ребенок – девочка – здорова, у второго ребенка – мальчика – глазной альбинизм и отсутствие потовых желез.

−Напишите генотипы детей.

−Объясните рождение ребенка с двумя болезнями.

17

−За счет каких механизмов возникла новая комбинация признаков у потомков?

−Как называется данный вид изменчивости?

Задача 2 . Гены резус-фактора (RH), эллиптоцитоза (А) и катаракты (В) локализованы в аутосоме I. Напишите возможные типы гамет у резус-положительной женщины, страдающей эллиптоцитозом и катарактой, отец которой был здоровым и резус-положительным, а мать была гомозиготна по всем трем рецессивным признакам, если в процессе оогенеза у этой женщины произошел кроссинговер: а) одиночный – между генами А и В; б) двойной – между генами АВ и

RНА.

Задание 5 . Генные мутации

Изучите следующую информацию.

Способность изменяться – одно из свойств гена. Генные мутации возникают в результате ошибок репликации, рекомбинации, репарации генетического материала. Они появляются внезапно; они наследственны, ненаправленны; мутировать может любой генный локус, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков; одни и те же мутации могут возникать повторно.

Ответьте на вопросы:

−За счет каких мутаций возникают множественные аллели?

−Приведите примеры множественных аллелей у человека.

−Мутации каких генов (уникальных или повторов), в каких зонах гена (кодирующих, некодирующих) вызывают более значительные изменения фенотипа?

−Мутации каких генов абсолютно летальны?

−К каким фенотипическим проявлениям могут привести вредные мутации, происходящие в соматических клетках: а) в эмбриональном периоде; б) в постэмбриональном?

−Генные наследственные болезни могут быть следствием мутаций: а) вредных; б) полезных; в) нейтральных?

−Как классифицируют вредные генные мутации по их фенотипическому проявлению?

18

		Таблица 3
		Типы генных мутаций
	Типы генных	Характеристика
	мутаций
	Точковые	Потеря, вставка, замена нуклеотида (ов)
	Динамическая	Нарастание числа триплетных повторов в
	мутация	гене
	Дупликация	Удвоение фрагментов ДНК
	Инверсия	Поворот сегмента ДНК размером от 2-х
		нуклеотидов
	Инсерция	Перемещение фрагментов ДНК
	Молчащая мутация	Не приводит к изменениям в фенотипе
	(нейтральная)
	Летальная мутация	Приводит к гибели (абсолютно летальны
		мутации генов гистонов, актина, ферментов
		репликации, транскрипции, трансляции)
	Миссенс-мутация	Возникает кодон, соответствующий другой
		аминокислоте
	Нонсенс-мутация	Замена нуклеотида в кодирующей части гена
		приводит к образованию стоп-кодона
	Регуляторная	Изменения в 5' или 3' нетранслируемых
	мутация	областях гена нарушают его экспрессию
	Сплайсинговая	Точечные замены нуклеотидов на границе
	мутация	экзон-интрон, блокирование сплайсинга

Задание 6 . Понятие о генных болезнях человека

Ознакомьтесь с общей схемой патогенеза генных болезней человека (табл. 4) и примерами генных болезней человека с разными типами наследования (табл. 5).

19

Таблица 4

Общая схема патогенеза генных болезней человека

мутация в:

– кодирующей части	дефектный	циркулирующие
гена	продукт гена	(гемоглобинозы)
		строительные
		(коллагенозы)

		измененные	иммуно-
		белки	глобулины
		(иммунодефициты)
		ферменты
		(энзимопатии)
– регуляторной части	изменение
гена	количества	транспортные
	продукта	(муковисцидоз)
	гена

рецепторные (гиперхолестеринемия; тестикулярная феминизация; витамин-D-устойчивый рахит)

Решите задачи:

Задача 1 . Четвертый пептид в нормальном гемоглобине (гемоглобин А) состоит из аминокислот: валин – гистидин – лейцин – треонин – пролин – глутаминовая кислота – глутаминовая кислота – лизин.

а) У больного с симптомом спленомегалии при умеренной анемии обнаружили следующий состав четвертого пептида: валин – гистидин – лейцин – треонин – пролин – лизин – глутаминовая кислота – лизин. Определите изменения, произошедшие в ДНК, кодирующей четвертый пептид гемоглобина, после мутации.

20

б) У больного серповидноклеточной анемией состав аминокислот четвертого пептида гемоглобина следующий: валин – гистидин – лейцин – треонин – пролин – валин – глутаминовая кислота – лизин. Определите изменения в участке ДНК, кодирующем четвертый пептид гемоглобина, приведшие к заболеванию.

Таблица 5

Типы наследования генных болезней человека

Аутосомно-	Аутосомно-
доминантный	рецессивный	Сцепленный с полом
(А – Д)	(А – Р)
– Ахондроплазия	– Серповидно-кле-	– Гемофилия (Х – Р)
	точная анемия
– Синдром Марфана		– Недостаточность
	– Фенилкетонурия	Г-6-ФД (Х – Р)
– Ретинобластома
	– Альбинизм	– Зеленая слепота (Х –	Р)
– Хорея Гентингтона
	– Муковисцидоз	– Красная слепота (Х –	Р)
– Несовершенный
остеогенез	– Адрено-гениталь-	– Коричневая эмаль зубов
	ный синдром	(Х – Д)
– Множественные
экзостозы		– Витамин-D-устойчивый
		рахит (Х – Д)
– Миотоническая
дистрофия		– Гипертрихоз (У-тип)
		– Перепончатость пальцев
		ног (У-тип)

Задача 2 . В четвертом пептиде нормального гемоглобина А шестая и седьмая позиции представлены двумя одинаковыми аминокислотами: глутаминовая кислота – глутаминовая кислота. У других форм гемоглобина произошли следующие замещения:

21

	Форма	Аминокислота в позиции
	гемоглобина
		шесть	семь
	S	валин	глутаминовая кислота
	C	лизин	глутаминовая кислота
	G	глутаминовая кислота	глицин
	Джорджтаун	глутаминовая кислота	лизин

Определите структуру участков ДНК, кодирующих шестую и седьмую позиции четвертого пептида, для всех пяти форм гемоглобина.

Задача 3 . В настоящее время известно много редких форм гемоглобина, у которых в результате мутаций произошло замещение той или иной аминокислоты в α-цепи.

В α-цепи нормального гемоглобина А пятая и шестая аминокислоты представлены аланином. У гемоглобина Торонто пятая аминокислота аланин заменена аспарагином, у гемоглобина Париж шестая аминокислота заменена аспарагином. Определите участок ДНК, кодирующий пятую и шестую аминокислоты α-цепи, для нормального гемоглобина А и для гемоглобинов Торонто и Париж.

Задача 4 . В гене атаксии Фридрейха (АФ) (А – Р наследование) обнаружены тринуклеотидные повторы ГАА. Если повторяемость ГАА около или выше 500, то развивается классическая форма АФ, если от 100 до 400 – болезнь имеет доброкачественное течение.

У молодых родителей, состоящих в родстве, первый ребенок здоров, у второго – АФ легкой степени. В ДНК родителей обнаружены тринуклеотидные повторы ГАА (у матери – 200 копий, у отца – 300). У отца АФ в легкой степени. Мать практически здорова. У больного сына – около 500 ГАА копий.

−Объясните рождение больного ребенка в этой семье.

−Какова вероятность, что следующий ребенок будет болен?

−К какому типу мутаций относится атаксия Фридрейха?

Задача 5 . Метгемоглобин (HbMt) в отличие от нормального гемоглобина HbA необратимо связывает кислород и не может доставлять кислород к тканям. В норме в крови около 0.5% HbMt.

22