2). Генотип - сбалансированная система взаимодействующих генов. Наследование признаков у человека по типу полимерии.

Характеристика генотипа как сбалансированной по дозам системы взаимодействующих генов

У организмов, размножающихся половым путем, генотип формируется в результате слияния геномов двух родительских половых клеток. Он представляет собой двойной набор генов, заключенных в геноме данного вида. Так как при каждом акте оплодотворения взаимодействующие гаметы несут определенные и часто разные аллели генов, генотип каждого отдельного организма представляет собой оригинальный двойной набор аллелей генов. Таким образом, гены, представленные в геноме уникальными нуклеотидными последовательностями, в генотипе присутствуют в двойной дозе.

Однако многие гены, особенно у эукариот, в результате амплификации присутствуют в геноме в виде нескольких копий (гены гистонов, тРНК, рРНК). Они занимают разное место в геноме, но определяют возможность развития одного и того же признака. Такие нуклеотидные последовательности присутствуют в генотипе в виде многих двойных доз.

Наконец, так как геномы гамет разного пола отличаются друг от друга по набору генов, заключенных в половых хромосомах, в генотипе встречаются гены, представленные лишь одной дозой. Например, у некоторых видов два пола имеют разное число гетерохромосом — XX или ХО. Следовательно, генотипы особей гетерогаметного пола ХО содержат гены Х-хромосомы не в двойной, а в единственной дозе.. Чаще два пола различаются по набору гетерохромосом XX или XY. Ввиду того что морфология этих хромосом различна и одна из них часто крупнее, многие гены имеются лишь в одной гетерохромосоме и отсутствуют или неактивны в другой. В результате в генотипе особей гетерогаметного пола XY гены, расположенные в негомологичных участках Х- и Y-хромосом, встречаются в одной дозе.

У женщин половой хроматин (тельце Барра) имеет вид темного тельца (отмечено стрелкой), располагающегося у оболочки ядра

Таким образом, сформировавшийся в процессе эволюции геном каждого отдельного вида представляет собой совокупность генетических единиц, представленных в нем в строго определенных дозах. В результате и генотипы особей и их клеток — сбалансированные по дозам генов системы.

Значение поддержания определенного дозового соотношения генов в генотипе для формирования видовых характеристик подтверждается возникшим в процессе эволюции механизмом инактивации одной из Х-хромосом у гомогаметного пола XX. Это приводит дозу активно функционирующих Х-генов у данного пола в соответствие с их дозой у гетерогаметного пола ХО или XY.

У млекопитающих гомогаметным является женский пол XX, а гетерогаметным —мужской XY. У мышей такая инактивация происходит на 3—6-е сутки эмбрионального развития. У человека на 16-е сутки во всех клетках женского эмбриона одна из Х-хромосом образует тельце полового хроматина (тельце Барра), которое может быть обнаружено вблизи ядерной мембраны интерфазных клеток в виде хорошо окрашивающегося гетерохроматинового образования (рис. 3.77).

Ввиду того что гены, расположенные в инактивированной Х-хромосоме, не функционируют, в генотипе каждой клетки организма гомогаметного пола в диплоидном наборе остальных генов экспрессируется лишь одна доза Х-генов. Так как инактивация Х-хромосомы происходит, когда организм уже представляет собой многоклеточное образование и выключаться может любая из двух Х-хромосом, клетки такого организма образуют мозаику, в которой экспрессируются разные аллели Х-генов.

Феномен инактивации хромосомы Х в клетках женского организма на самом деде является более тонким фактором регуляции соотношения доз определенных генов, требуемого для воспроизведения нормального фенотипа. Так, процесс сперматогенеза блокируется, если на известной его стадии в клетках гаметогенной линии не инактивируется единственная (!) в мужском кариотипе хромосома X. Об этом свидетельствует бесплодие лиц мужского пола с синдромом Дауна (трисомия по хромосоме 21). В данном случае, как предполагают, требуемой инактивации препятствует конъюгация «лишней» хромосомы 21 с комплексом X-Y в пахитене профазы I мейоза. С другой стороны, при синдроме Шерешевского—Тернера (кариотип 46, Х0, фенотип женского типа) больные бесплодны вследствие дегенерации тканей яичников. Считают, что нормальное развитие яйцеклеток требует на определенной стадии овогенеза активности генов обеих хромосом X.

Нарушение дозовой сбалансированности генотипа организма (клетки) сопровождается, как правило, различными отклонениями в развитии. Примером служат нарушения развития организма при хромосомных перестройках, когда доза генов изменяется в результате отрыва и утраты или перемещения фрагмента хромосомы, а также при изменении количества хромосом в кариотипе (анэуплоидия или полиплоидия) . Таким образом, неблагоприятные последствия хромосомных и геномных мутаций обусловлены в первую очередь нарушением дозовой сбалансированности генов в генотипе. Про полимерию: В некоторых случаях степень фенотипического проявления зависит от количества доминантных генов, детерминирующих количестывннывй признак. Принцип наследования некоторых признаков известен, как принцип Нильсона-Эле: чем больше доминантных генов генов в генотипе, тем признак выраженнее. Классический пример кумулятивной полимерии – наследование окраски семян пшеницы. При этом интенсивность окраски зависит от количества доминантных генов: в первом поколении окраска семян розовая, а во втором поколении расщепление составляет 1:4:6:4:1. У человека по типу количественной полимерии наследуется рост, вес, цвет кожи, артериальное давление, умственные способности. Так, если принять, что степень пигментации кожи определяется двумя парами несцепленных генов (на самом деле их гораздо больше), то, условно, людей по этому признаку можно разделить на пять фенотипов: ААВВ – негры ААВв или АаВВ - темные мулаты АаВв, ааВВ или ААвв - средние мулаты Аавв, ааВв – светлые мулаты аавв – белые Таким образом, накопление определённых аллелей в генотиме может вести к изменению выраженности признаков. Явление количественной полимерии широко распространено в природе и имеет важную роль в эволюции. иосф 3). Экологические категории организмов биосферы. Система цепей питания. Насыщенность растений и животных ксенобиотиками антропогенного происхождения. Сообщества живых организмов, обитающих на планете, образуют с окружающей средой единство, т.е. экологическую систему, в которой осуществляется трансформация энергии и круговорот веществ. Термин “экосистема” предложил А. Тенсли тождественный ему термин “биогеоценоз” предложил В.Н. Сукачев в 1940г. Современное определение экосистемы по Г.Г. Матитову и Л.Г. Павлову (1944) звучит следующим образом. “Экосистема” - это структурная и функциональная единица, состоящая из взаимодействующих биотических и абиотических компонентов, через которых проходит поток энергии. Биотической составляющей экосистемы является биоценоз. Термин “биоценоз” был предложен в 1877г. К. Мебиусом. Биоценоз – это совокупность популяций различных биологических видов (животных, растений и микроорганизмов), проживающих совместно в одних и тех же условиях. Определенное жизненное пространство заселенное биоценозом называется биотопом. Единство биоценоза и биотопа может быть представлена, как “Экосистема”. Экосистема, являющаяся основной функциональной единицей живой природы, является объектом изучения современной экологии. Выделяют естественные и искусственные экосистемы. Экосистемы отличаются динамичностью и стабильностью. Это обеспечивается непрерывным обменом энергии и вещества. ”Перетекание” энергии и химических веществ происходит вдоль пищевых цепей, на основе которых строится пирамида питания, состоящая из нескольких трофических уровней. Низший уровень занимают автотрофные организмы, для которых характерны фиксация световой энергии и использование простых неорганических соединений для построения сложных органических веществ. К этому уровню относятся растения. Организмы, которые используют в пищу биомассу растений составляют гетеротрофные организмы I порядка, затем идут гетеротрофы II порядка, они питаются гетеротрофами I порядка. Гетеротрофы располагаются на более высоком трофическом уровне. Экологическая пирамида изучается и хорошо запоминается со школы. В целом в составе экосистемы выделяют 3 неживых и 3 живых компонента. 3 неживых компонента – это абиотические вещества. 3 живых - это г) продуценты (автотрофные организмы) д) Макроконсументы (гетеротрофные организмы I и II порядка) е) Микроконсументы или редуценты – преимущественно бактерии и грибы, которые разрушают сложные органические вещества с высвобождением неорганических и органических веществ, которые могут использоваться продуцентами в качестве источников питания и энергии.

Между видами животных, растений и микроорганизмов исторически складывается определенный тип взаимоотношений, который обеспечивает развитие и удерживает размножение их на определенном уровне. Если количество особей одного вида существенно увеличивается, сложившиеся отношения между видами временно нарушаются. На современном этапе человек активно преобразует природные биогеоценозы. Формируются агроценозы, в которых незначительное количество видов, но высокая численность. АККУМУЛЯЦИЯ КСЕНОБИОТИКОВ B ПРОДУКТАХ РАСТИTЕЛЬНОГО И ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ: а — нитратов и органических аминов; б — тяжелых металлов и их соединений (ртуть, свинец, кадмий); в — радионуклидов естественного u антропогенного происхождения; Азот — составная часть жизненно важным для растений, а также для животных организмов соединений, например белков. В растениях азот поступает из почвы, a затем через продовольственные и кормовые культуры попадает в организмы животных и человека. Ныне сельскохозяйственные культуры чуть ли не полностью получают минеральный азот из химических удобрений, так как некоторых органических удобрений не хватает для обедненных азотом почв. Особенно резко проявляется отрицательное действие удобрений и ядохимикатов при выращивании овощей в закрытом грунте. Это происходит потому, что в теплицах вредные вещества не могут беспрепятственно испаряться и уноситься потоками воздуха. После испарения они оседают на растения. Растения способны накапливать в себе практически все вредные вещества. Вот почему особенно опасна сельскохозяйственная продукция, выращиваемая вблизи промышленных предприятий и крупных автодорог. Уже в процессе выращивания растений, некоторые их виды могут накапливать нитраты. К числу растений, особенно склонных к накапливанию нитратов, относятся сахарная свекла (особенно листья), шпинат, морковь (корнеплод), салат и капуста. Накопление азота может происходить и при нехватке серы в почве. Недостаток серосодержащих аминокислот препятствует синтезу белков, a тем самым и синтезу фермента нитратредуктазы. Таким образом, нитраты сохраняются в тканях растений и не метаболиpyются. Шпинат и морковь являются важнейшим компонентом детского питания, a детский организм особенно чувствительно реагирует на действие нитратов. Основная масса нитратов попадает в организм человека c консервантами и свежими овощами (40-80% суточного количества нитратов), водой. Загрязненная питьевая вода вызывает 70-80% всех имеющихся заболеваний, которые на 30 % сокращают продолжительность жизни человека. По данным ВОЗ по этой причине заболевает более 2 млрд. человек на Земле, из которых 3,5 млн. умирает (90 % из них составляют дети младше 5 лет). Нитраты содержатся и в животной пище. Рыбная и мясная продукция в натуральном виде содержит немного нитратов. Но нитраты и нитриты добавляют в готовую мясную продукцию c целью улучшения ее потребительских свойств и для более длительного ее хранения (особенно в колбасных изделиях). B сырокопченой колбасе содержится 150 мг/кг, a в вареной — 50-60 мг/кг. B то время как свинец попадает в организм человека по цепи питания от растительной пищи, ртуть в основном накапливается в организмах рыб и моллюсков, a также в печени и почках млекопитающих. B 1970-e годы, когда ртутьсодержащие препараты широко использовались при протравливании семян, были зарегистрированы несчастные случаи при работе с протравленным семенным материалом. Кадмий попадает в организм человека c растительной, мясной (потроха) пищей, а также съедобными грибами. Допустимая норма для человека составляет 0,5 мг и неделю.

K антропогенным ксенобиотикам относятся пестициды, удобрения, лекарственные препараты (антибиотики, сульфаниламиды, регуляторы роста), кормовые добавки, пищевые добавки (антиоксиданты, консерванты, красители, стабилизаторы, эмульгаторы, затвердители, ароматизаторы). Большую группу опасных загрязнений продуктов питания составляют радионуклиды. B растительной пище особенно часто можно встретить Sr-80, 8r-90,I-131, Са-137, Ва-140, К-40, C-14 и H-3 (тритий). Перечисленные выше радионуклиды вступают в прочное взаимодействие c органическими соединениями в клетках. Среди естественных радионуклидов первенствующая роль (около 90 % от суммарной активности) принадлежит К-40, поступающий в организм c растительной пищей или c молоком. Наиболее опасными радионуклидами антропогенного происхождения являются 1-131, Са-137 и Sr-90. После аварии атомного реактора в Чернобыле (апрель 1986 года) прежде всего было обнаружено сильное загрязнение окружающей среды радионуклидом 1-131. Радиоактивный йод попадает в организм человека вместе со свежим молоком, свежими овощами и яйцами. Попавший в организм йод накапливается в щитовидной железе, что приводит к росту злокачественных новообразований.

4).Задача. . У больного отмечается нарушение пищеварения, имеются симптомы интоксикации, анемия. Живет на берегу Волги. Увлекается рыбной ловлей. Лабораторные исследования показали наличие в фекалиях больного яиц овальной формы, размером 70x45 мкм с крышечкой на одном из полюсов. Каков диагноз? Назовите пути заражения и основные профилактические мероприятия.

Отряд Pseudophyllidea. Семейство Diphyllobothridae. Цестоды этого семейства в половозрелой форме паразитируют у животных. Медицинское значение имеет один из этих цестод.

Лентец широкий (Diphyllobothrium latum) - возбудитель дифиллоботриоза. Распространен почти повсеместно. Чаще встречается в Прибалтике, на северо-западе и востоке России. Является природно- очаговой болезнью, причем очаги приурочены обычно к местностям с водоемами.

Паразит локализуется в тонком кишечнике человека и плотоядных. Длина половозрелых форм достигает 7-10 м и более.

Сколекс без крючков, но имеет две глубокие ботрии, с помощью которых присасывается к стенке кишечника. Членики короткие, содержат по три половых отверстия. Внутри члеников матка образует петли, формирующие розетку. Желточники располагаются в боковых частях. На брюшной стороне расположена половая клоака.

Жизненный цикл проходит со сменой хозяев (рис. 99). Окончательный хозяин - человек и плотоядные животные (собаки, кошки, лисицы, песцы и др.). Человек является главным распространителем дифиллоботриоза. Что касается промежуточного хозяина, то их два. Первый промежуточный хозяин - циклоп, второй - рыба.

Цикл начинается с того, что яйца паразита вместе с фекалиями постоянного хозяина поступают в воду, где из них примерно через месяц выходят подвижные личинки, снабженные тремя парами крючьев и называемые корацидиями. Они являются инвазионными для первого промежуточного хозяина, поэтому дальнейшее развитие корацидии продолжается, когда они проглатываются первым промежуточным хозяином - пресноводным рачком (циклопом или диаптомусом). В организме (кишечнике) циклопа корацидии превращаются в онкосферы

и проникают в полость тела, где они развиваются в личинку (процеркоид), обладающую на заднем конце тела 6 крючьями.

Следующая часть жизненного цикла связана с развитием процеркоидов в организме второго промежуточного хозяина, которым являются рыбы, куда они попадают вместе с поедаемыми циклопами. Будучи инвазионной формой для второго хозяина, процеркоиды внедряются в мускулатуру рыб (окунь, ерш, налим, щука, судак, лосось и др.), где превращаются в плероцеркоиды, являющиеся личинками следующего поколения.

Человек заражается в результате поедания им сырой и полусырой рыбы или икры. Попав в организм человека, инвазионные для него плероцеркоиды развиваются в половозрелые формы, которые прикрепляются к стенкам тонкого кишечника.

Болезнь проявляется в общей слабости и анемии больных.

Лабораторный диагноз устанавливают овогельминтоскопией, используя фекалии больных. Яйца имеют размер 70x45 мкк, овальную форму, желтовато-коричневый цвет, крышечку на одном из полюсов.

Профилактика является личной (исключение из пищи сырой и полусырой рыбы, свежепосоленной икры) и общественной (санитарно- просветительская работа, а также выявление носителей инвазии).

Билет №6

1). Современный экологический кризис. Пути и способы преодоления кризисной экологической ситуации. Связь человека и природы исконна и нерасторжима. Человечество остается неотделимой частью биосферы, включенным в общий экологический оборот. Живое вещество участвует в потоке энергии, круговороте веществ, концентрации химических элементов, минерализации орг. Веществ. Переносу веществ и преобразованию физико-географической среды. К сожалению, антропотехнологическая деятельность привела к тому, что более 15% территории страны с населением свыше 16 млн человек находятся в неблагоприятный экологической ситуации. В настоящее время на современного человека обрушилась лавина вредных и высоко токсичных факторов внешней среды, поэтому экология – наука, которая изучает ее проблемы на разных уровнях: от локального до глобального.

В Самарской области насчитывается около 69 предприятий с химической и нефтехимической промышленностью: в Новокуйбышевске: «ОАО Новокуйбышевская нефтехимическая компания», «Самараоргсинтез», в Самаре: «ОАО Весна», в Чапаевске: «Химсинтез», «Прогресс», «Полимер», «Промсинтез».

В нашем регионе темпы производства таковы, что все более широкие масштабы приобретают рекреационные исправительные территории, приводящие к деструкции в природной системе.

Основные показатели окружающей среды, влияющие на здоровье: выбросы загрязняющий веществ в окружающий воздух (формальдегид, бензопирен, аммиак, пары серной кислоты, хлор, хлористый водород, сероводороды и др.)

По данным лабораторных исследований удельный вес атмосферного воздуха с повышенный ПДК по отдельным компонентам составляет:

• взвеси вещества (пыль) 18%;

• хлористый водород 13%

• оксид азота (NО) 8,8%

• и др.

Вода. Промышленное производство в результате деятельности сбрасывает сточные воды в Волгу. По данным Приволжской территории управления по гидрометеорологии мониторингу окружающей среды (2001 г) общее количество сбрасываемых сточных вод – 467 млн тонн. Основные загрязнители: «ОАО Фосфор» (Тольятти) – 2млн 927 тыс, «ЗАО Куйбышев-Азот» - 6 млн 638 тыс.

Основные загрязняющие вещества Волги: фенол, нитриты и соединения меди.

Среда, окружающая человека, приобретает характеристики, которые выходят за рамки его возможностей. Начинаются заболевания: онкология (+детская), сердечнососудистые заболевания, низкая продолжительность жизни.

Многообразие деятельности человека в биосфере приводит к изменению ее состава, круговорота и состава веществ – это причина разрыва естественных связей в природе, их направленность и степень таковы, что носят название – экологический вред. Он может быть нанесен:

1. окружающей природной среде (трагедия на АЭС Факусима)

2. здоровью человеческого индивида (физиологический вред)

3. генетический вред.

В целом, всевозрастающее антропогенное воздействие приводит к нарушению стабильности функционирования основных систем жизнеобеспечения земли. Развивается экологический кризис. Экологический кризис – это напряженное состояние взаимоотношений между человеческим обществом и природой, характеризуется несоответствием развития производственных сил и производственных отношений возможностям биосферы в глобальном масштабе.

Экологический кризис вызывает ухудшение условий жизнедеятельности – это социальное напряжение. В результате деформации среды обитания идет снижение общей резистентности организма, изменение иммунологической активности (иммунодефициты), генетическое изменение, деформация среды обитания приводит к усложнению восприятия организма к неблагоприятным факторам среды (химическим, бактериологическим) и это создает благоприятные условия для формирования экологически зависимых заболеваний.

Экологический кризис имеет глобальный характер, потому есть глобальные загрязнители (полютантные, загрязнители атмосферного воздуха) – SО2, СО, твердые частицы. На их долю приходится 98% в общем объеме выбросов вредных веществ.

Последствия глобального загрязнения атмосферы:

1. выпадение кислотных дождей (приводит к деградации почвы, к гибели растений, животных, гибнут пчелы)

2. возможность потепления климата (парниковый эффект)

3. разрушение озонового слоя.

Кислотные дожди – атмосферные осадки, рН которых ниже, чем 5,5. Закисление осадков происходит вследствие попадания в атмосферу оксидов серы и азота. Кислые осадки вызывают деградацию леса, почв. При понижении рН резко усиливается эрозия почвы и увеличивается подвижность токсических металлов.

Парниковый эффект. В настоящее время на планете наблюдается изменение климата, выражающееся в повышении среднегодовой температуры. Основная причина изменения климата – парниковый эффект, который создается повышением концентраций парниковых газов (СО2, СН4, О3, окислов азота, фреона). За 10 лет в атмосфере земли уменьшилась конц. Со2, но увеличилась конц. О3.

Нарушение озонового слоя. О3 накапливается в атмосфере вследствии нарушения озонового слоя. Озоновый слой располагается на высоте 25+-5 км. Имеет толщину несколько мм. Озоновый слой поглощает опасное для всех живых существ ультрафиолетовое излучение Солнца. В конце 20 начале 21 века ученые фиксировали существенное локальное понижение концентрации О3 в этом слое – озоновые дыры (самые большие над Антарктидой). В местах с понижением озонового слоя возрастает заболеваемость раком кожи, развивается катаракта, снижается иммунитет. Одна из гипотез, объясняющая нарушение целостности озонового экрана, заключается в пагубном действии фреона. Фреоны – фтор- и хлорпроизводные углеводороды. Фреоны используются в холодильниках, вспенивателях, пластмассах, газовых носителях, средствах пожаротушения. Фреон попадает в верхнюю часть атмосферы, где под действием света разрушается с образованием хлора, который взаимодействует с озоном.

Структура экологического кризиса:

Кислотные дожди, парниковый эффект, загрязнение планеты суперэкотоксикантами, нарушает целостность озонового слоя.

Причины: экономические, научно-технические, низкий уровень знаний и нравственности.

Пути выхода: экологизация технологий, экологическое просвещение, экономизация производства, международно-правовая охрана, административно-правовое воздействие.

Выход из экологического кризиса – важнейшая научная и правовая проблема современности.

Задача: разработка комплекса антикризисных мер, позволяющих противодействовать деградации природной среды и выход на устойчивое развитие общества.

Анализ как экологической, так и социально-экономической обстановки России позволяет выделить следующие основные направления выхода из экологического кризиса:

1. создание экологически чистых технологий, внедрение безотходного и малоотходного производства, обновление фондов

2. применение мер административного наказания и мер, которые отвечают за экологические правонарушения.

3. гармонизация экологии

Научная основа выхода из экологического кризиса – теоретическая экология.

Человек отличается сложностью строения и видимой целесообразностью и , несмотря на негативное воздействие окружающей среды он адаптируется и улучает качество собственной жизни. Это надежда на выживание каждого человека.

2). Современный экологический кризис. Пути и способы преодоления кризисной экологической ситуации. Термин «генотип» предложен в 1909 г. датским генетиком Вильгельмом Иогансеном. Генотип – это совокупность всех наследственных факторов организма (генов) в диплоидном наборе хромосом ядра; это система взаимодействующих генов (Точнее, взаимодействие не самих генов, а образуемых на основе генетической, информации генных продуктов: РНК, а затем белков). Синтезируемые в клетках организма белки, образуя струк­туры или управляя процессами метаболизма, играют важную роль в про­цессах формирования фенотипа. Таким образом, любой организм пред­ставляет собой сложную систему взаимодействующих генов. Эта целост­ность возникла исторически в процессе эволюции вида и выражается в тесном взаимодействии друг с другом отдельных ее компонентов - генов. Эти взаимодействия могут быть связаны как с аллельными так и с неаллельными генами.

Между аллельными генами существуют взаимодействия следующих типов:

- полное доминирование

- неполное доминирование

- кодоминирование

- сверхдоминирование

- межаллельная комплементация

При взаимодействии аллельных генов по типу полного доминирова­ния гомо - и гетерозиготы по фенотипу не отличаются, так как доминант­ный ген полиостью подавляет действие рецессивного гена. Именно такой тип взаимодействия имеет место во всех законах Г. Менделя. У человека по типу полного доминирования передаются такие заболе­вания как астигматизм (нерезкое, размытое изображение предмета); ката­ракта (помутнение хрусталика); некоторые формы шизофрении и др.

Механизм полного доминирования: рецессивный ген может появиться в результате мутации и измененный участок ДНК либо не кодирует белок, либо кодирует белок, лишенный ак­тивности, что приводит к нарушению экспрессии рецессивного гена. У особи, гомозиготной по рецессивному аллелю, соответствующий белок не образуется, поэтому обычная экспрессия данного признака невозможна. В ряде случаев рецессивный ген не влияет на жизнеспособность и плодови­тость (альбинизм, глухота и т. д.), но если белок необходим для жизни данного организма, то мутантный ген является в том случае летальным.

Доминантные летальные аллели в большинстве случаев они элиминируются, так как вы­зывают гибель имеющего его организма. Рецессивные летальные гены не проявляются у гетерозиготного организма, могут пе­редаваться следующим поколениям и широко распространяться в популяции. Человек, в среднем гетерозиготен по 30 летальным рецессив­ным генам. Это обьясняет тот факт, что среди потомков от близкородст­венных браков наблюдают высокую частоту летальных наследственных признаков.

При взаимодействии генов по типу неполного доминирования гомо- и гетерозиготные формы различаются по фенотипу, так как в этом случае доминантный ген не полностью подавляет рецессивный ген. Неполное до­минирование объясняется тем, что один ген из пары аллелей не обеспечи­вает образование белкового продукта в достаточном количестве для нор­мального проявления признака. Явление неполного доминирования откры­то Г. Менделем при наследовании окраски лепестков венчика ночной кра­савицы. При скрещивании растений с красными цветками (АА) и растений с белыми (аа) гибриды F₁ имеют розовые цветы (Аа), а в F₂, расщепление по генотипу и фенотипу одинаковое - 1:2:1.

У человека по типу неполного доминирования наследуется серповидноклеточная анемия. При этом у гомозигот развивается тяжелая форма анемии, и они погибают в ранним детском возрасте. Это объясняется при­сутствием в эритроцитах аномального гемоглобина, обусловленного тем, что под контролем мутантного гена синтезируется полипептидная цепь, в которой аминокислота глутамин и цепи заменена валином. Такой аномальный гемоглобин плохо связывает кислород. Следует отметить, что, ген серповндноклеточности обладает плейотропным действием. Особенно широко носительство в Африке (в не­которых районах тропического пояса до 40%), что обьясняется контротбором этого сублетального гена «защищающего» людей от малярии. Часто ген HbS встречается в Греции, Турции, Индии, Азербайджане. На характер доминирования гена большое влияние оказывает среда, так в условиях вы­сокогорья, подводных работ может развиться острая анемия.

По типу неполного доминирования наследуется акаталазия (стоматит рецидивирующий). При этом типе наследования у гомозигот (аа) в тканях и крови отсутствует фермент каталаза, а у гетерозигот активность ее сни­жена. Каталаза разрушает перекись водорода, образующуюся в процессе обмена микробной флоры слизистой ротовой полости. В тяжелых случаях акаталазии развивается гангрена альвеол, выпадение зубов. У детей описа­ны язвенные тонзиллиты. В постпубертатиый период клинические прояв­ления значительно уменьшаются.

Кодоминироваиие как вид межаллельного взаимодействия генов име­ет место при наследовании IV группы крови. Гены, отвечающие за группы крови - i, J^а, J^в занимают идентичные локусы в пределах гомологичных хромосом, атак как в зиготе могут присутствовать два аллеля из трех, воз­можно несколько комбинаций, детерминирующих четыре фенотипа - I, II, Ш и IV группы крови. При этом лица с 4-ой группой крови имеют только один генотип, есть гетерозиготы с двумя доминантными генами Эритроциты таких индивидуумов имеют оба поверхностных антигена - А и В и взаимодействие этих белков дает новый фенотип. Среди населения Европы IV группа крови встречается в 3% случаев. Принцип исследования групп крови используется в судебной политике с целью определения возможности или исключения отцовства.

Сверхдоминирование заключается в том, что доминантный аллель в гетерозиготном состоянии иногда имеет более сильное проявление, нежели в гомозиготном.

Так у дрозофилы известна рецессивная летальная мутация, гетерозиготы по которой обладают большей жизнеспособностью, чем гомозиготы дикого типа. Явление гибридной силы - гетерозиса, так широко исполь­зуемое в селекции, многие ученые объясняют взаимодействием аллельных генов по типу сверхдоминирования.

Принято различать следующие основные типы взаимодействия неаллельных генов:

- Комплементарность,

- Эпистаз

- Полимерия.

В настоящее время имеется достаточно указаний на то, что основой для приспособленности является способность генного комплекса подавлять нежелательные проявления мутантных генов в виде снижения жизнедея­тельности и фертильности. Гены, обеспечивающие такое подавление, на­зываются генами - модификаторами. Они «встроены» в генотип благо­даря естественному отбору. Примером подавления гена остальным геноти­пом является пенетрантность, при которой фенотипическое проявление может отсутствовать. Так, подагры у женщин нет, у мужчин же она прояв­ляется в 20 %; шизофрения (при доминантном типе наследования) у гомо­зигот (АА) имеет пенетрантиость 100 %, у гетерозигот 20 %; отосклероз -30 % и т.д.

К взаимодействию неаллельных генов относится и «эффект положе­ния» когда на выражение гена влияют его положение и хромосоме или природа соседних генов. Эффект положения служит частным случаем различных межгенных взаимодействий, заключающихся в модулировании функции генов другими генам.

К этому типу межгенного взаимодействия относится эпистаз. При эпистазе модулирующее действие заключается в подавлении одними генами функции других генов. Если ингибнторным эффектом обладает доминант­ный ген - эпистаз доминантный, а если рецессивный, то называется гипостазом криптомерией. Примером доминантного эпистаза является наследование окраски оперения у кур породы плимутрок Расщепление составляет 13:3. К рецессивному эпистазу относится так называемый бомбейский фе-_Н0Меи - необычное наследование антигенов системы групп крови АВО. Расщепление 9:7.

Другим типом взаимодействия неаллельных генов является комплементарность. Она заключается в том, что развитие признака требует на­личия в генотипе доминантных аллелей двух определенных генов. Класси­ческим примером комплементарного взаимодействия генов является на­следование окраски лепестков венчика цветов душистого горошка. При скрещивании цветов белой окраски у потомства появляется новый признак - лепестки венчика красной окраски, а во втором поколении расщепление составляет 9 краевых к 7 белым. При комплементарном взаимодействии генов иаблюдается отклонение от закона независимого наследования.

У человека комплементарным действием обладают гены пигментации волос и значительное количество меланина. Другим примером комплементарного взаимодействия является про­дукция клетками человека противовирусного вещества - интерферона. Его синтез зависит от присутствия в генотипе двух доминантных генов из раз­ных аллельных пар В некоторых случаях степень фенотипического проявления зависит от количества доминантных генов, детерминирующих количественный при­знак. Принцип наследования некоторых признаков известен как принцип Нильсона-Эле: чем больше доминантных генов в генотипе, тем признак выраженнее. Классический пример кумулятивной полимерии - наследо­вание окраски семян пшеницы. При этом интенсивность окраски зависит от количества доминантных генов: в первом поколении окраска семян ро­зовая, а во втором поколении расщепление составляет 1:4:6:4:1.

У человека по типу количественной полимерии наследуется рост, вес, цвет кожи, артериальное давление, умственные способности. Так, если принять, что степень пигментации кожи определяется двумя парами не сцепленных генов (на самом деле их гораздо больше), то, условно, людей по этому признаку можно разделить на пять фенотипов: негры, темные мулаты, средние мулаты, светлые мулаты, белые.

По типу первичной плейотропии у человека наследуются синдромы Маофана и Ван дер Хеве (см. Н.В. Хелевин). Рыжий цвет волос, очень светлая кожа и наличие веснушек определяются одним плейотропным ге­ном. Примером вторичной плейотропии - является наследование серповидноклеточной анемии.

Изложенные факты указывают, что практически любой ген оказывает влияние на многие гены и что в формировании любого признака, как пра­вило, принимают участие более одного гена. Следовательно, путь от гена до признака сложен даже в простых случаях.

Цитоплазматическая наследственность - преемственность материальных структур и функциональных свойств организма, которые определяются и передаются факторами, расположенными в цитоплазме. Совокупность этих факторов — плазмагенов, или внеядерных генов, составляет Плазмон (подобно тому, как совокупность хромосомных генов — Геном). Плазмагены находятся в самовоспроизводящихся органеллах клетки — митохондриях и пластидах (в том числе хлоропластах и др.). Указанием на существование Н. ц. служат, прежде всего, наблюдаемые при скрещиваниях отклонения от расщеплений признаков, ожидаемых на основе Менделя законов. Цитоплазматические элементы, несущие плазмагены, расщепляются по дочерним клеткам беспорядочно, а не закономерно, как Гены, локализованные в хромосомах. Плазмагены передаются главным образом через женскую половую клетку (яйцеклетку), так как мужская половая клетка (спермий) почти не содержит цитоплазмы (что, однако, не исключает передачи плазмагенов через мужские гаметы). Поэтому изучение Н. ц. ведётся с использованием специальных схем скрещивания, при которых данный организм (или группа) используется и как материнская, и как отцовская форма (реципрокное скрещивание). У растений и животных различия, обусловленные Н. ц., сводятся в основном к преобладанию материнских признаков и проявлению определённого Фенотипа при одном направлении скрещивания и его утрате при другом. Цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС), передающаяся по женской линии, широко используется для получения гетерозисных гибридных форм, главным образом кукурузы, а также некоторых др. с.-х. растений. Др. метод исследования Н. ц. — «пересадка» ядра из одной клетки в другую. От Н. ц. следует отличать так называемую инфекционную наследственность, т. е. передачу через цитоплазму симбиотических или слабо болезнетворных саморазмножающихся частиц (вирусов типа сигма, обнаруженных у дрозофилы или поражающих пластиды, риккетсиеподобных частиц типа каппа, найденных у парамеций, и др.), которые не являются нормальными компонентами клетки, необходимыми для её жизнедеятельности. Во всех изученных случаях плазмагены в химическом отношении представляют собой ДНК, обнаруженную во многих самовоспроизводящихся органоидах (количество её может достигать нескольких десятков процентов от всей клеточной ДНК). Определённая степень генетической автономии, свойственная носителям плазмагенов, сочетается с контролем над ними со стороны хромосомных генов. Установлено, что некоторые мутации пластид вызываются ядерными генами, контролирующими отчасти и функционирование пластид. Показано также, что количество ДНК в митохондриях недостаточно для того, чтобы нести всю информацию об их функциях и строении; т. о., и структура митохондрий, по крайней мере частично, определяется геномом. Ядерные и внеядерные гены могут взаимодействовать и при реализации фенотипа. 

3). Реакции различных структур клеток, органов и тканей человека на радиационное поражение. Радиоактивные вещества могут воздействовать на организм человека внешне и внутренне. Внешнее облучение характеризуется воздействием ионизирующего излучения извне и обусловлено различной проникающей способностью частиц. Внутреннее облучение связано с попаданием радиоактивного вещества внутрь человеческого организма с пищей (пероральный путь поступления), с вдыхаемым воздухом (ингаляционный путь) или через открытую рану (непосредственно в кровь).

Реакция различных органов человека на радиационное излучение. Большинство тканей взрослого человека относительно мало чувствительны к действию радиации. Почки выдерживают суммарную дозу около 23 Гр., полученную в течение пяти недель, без особого для себя вреда, печень по меньшей мере 40 Гр. за месяц, мочевой пузырь, по меньшей мере 55 Гр. за 4 недели, а зрелая хрящевая ткань до 70 Гр. Под влиянием ионизирующего излучения возникают злокачественные новообразования. При чем прослеживается четкая зависимость возникновения злокачественных новообразований от дозы, чем она больше, тем выше риск. Хотя и при малых дозах может возникнуть рак. Это подтверждают обширные обследования, охватившие около 100 000 человек, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, рабочих урановых рудников и пациентов, прошедших курс лучевой терапии. По полученным данным онкологические заболевания возникали при воздействии дозы облучения от 0.01 до 2 Гр. Согласно имеющимся данным первыми в группе раковых поражающих население в результате облучения, стоят лейкозы. Они вызывают гибель людей в среднем через 10 лет с момента облучения. Острый и хронический лейкоз возникает при воздействии доз от 1 Гр. при облучении всего тела, при котором страдают клетки красного костного мозга. Достаточно часто у населения возникают злокачественные опухоли щитовидной и молочной желез, легких и органов дыхания. Рак молочных желез у женщин чаше возникает при диагностических или терапевтических облучениях. Рак щитовидной железы возникает достаточно редко и регистрируется при поступлении радиоактивного йода, при введении его в терапевтических цепях при пероральном или ингаляционном поступлении. Рак легких и верхних дыхательных путей чаще возникает у рабочих урановых рудников, в шахтах которых высокая концентрация радона, обладающего близкой чувствительностью к легочной ткани. Рак других органов и тканей, например, желудке, печени, толстой кишки, встречается среди облученных групп населения реже. А риск возникновения рака костных тканей, пищевода, тонкой кишки, мочевого пузыря, поджелудочной железы, прямой кишки и лимфатических тканей еще меньше. Дети более чувствительны к облучению, чем взрослые, а при облучении плода риск заболевания раком, по-видимому, еще больше. После облучения впервые несколько дней или недель развиваются острые последствия облучения, например острая лучевая болезнь.

Острая лучевая болезнь (ОЛБ) возникает после тотального однократного внешнего равномерного облучения. Между величиной поглощенной дозы в организме и средней продолжительностью жизни существует строгая зависимость.

При облучении дозой от 200 до 800 рад, средняя продолжительность жизни не превышает 40 суток. На первый план при этих дозах выступает нарушение кроветворения. При дозах до 3000 рад (продолжительность жизни около 8 суток) ведущим становится поражение кишечника, а при еще больших дозах (продолжительность жизни до 2 суток и менее) смерть наступает от повреждения центральной нервной системы.

Категории:

1. если доза облучения основной массы тела составляет 500-1000 рад и более, то выживание невозможно, несмотря на медицинский уход и терапию (в Чернобыле – 19 погибших/1 жив)

2. при дозах 200-500 рад выживание возможно, но необходимо своевременное и квалифицированное лечение (в Чернобыле 7 погибших/ 14 выживших)

3. При дозах 100-200 рад выживание вполне вероятно без специального лечения, так как поражение не столь сильное, чтобы вызвать существенное угнетение костного мозга (в Чернобыле- 1 погиб/31 жив).

4. При дозах менее 100 рад выживание несомненно, а клиническая симптоматика не требует медицинского вмешательства (40 чел. в Чернобыле).

Дробление дозы снижает эффект облучения.

Отдаленные эффекты облучения.

Спустя длительное время после лучевого воздействия могут развиваться отдаленные последствия облучения. У человека они могут проявится через 10-30 лет. К отдаленным последствиям облучения относятся: повышение частоты злокачественных опухолей, лейкозов, помутнений хрусталика, нефросклероз, нарушение гуморального и клеточного иммунитета, снижение плодовитости, полная или временная стерильность, нарушения эмбрионального развития и сокращение обшей продолжительности жизни.

Злокачественные новообразования являются наиболее типичными отдаленными последствиями. У японцев, переживших атомный взрыв в Хиросиме и Нагасаки, отмечено повышение частоты лейкозов, рака щитовидной и молочной желез, кожи, легких, желудка, толстой кишки, матки, яичников и семенников.

После испытания в 1954 году на Тоцком полигоне в Оренбургской области ядерного оружия отмечен рост онкологических заболеваний у жителей Оренбургской области и прилегающего к ней Борского района Самарской области.

Лейкоз. Одно из наиболее распространенных системных заболеваний крови. В настоящее время принято деление лейкозов на острые и хронические Это деление основано главным образом на гематологических, морфологических признаках. К острым лейкозам относятся те формы, при которых появляются недифференцированные клетки. Лимфолейкоз хроническое генерализованное заболевание,

характеризующееся гиперпластически-опухолевыми разрастаниями лимфатической ткани, преимущественно в кроветворной системе лимфатических узлах, селезенке, печени, костном мозгу, а также в коже в виде характерных инфильтратов - лимфом.

Генетические последствия радиационного облучения

Изучение генетических последствий облучения связано с большими трудностями, так как эти дефекты невозможно отличить от тех, которые возникли совсем по другим причинам. Генетические нарушения можно отнести к 3 основным типам: 1) хромосомные аберрации, 2) изменение числа хромосом, и мутации в самих генах. Генные мутации подразделяются далее на доминантные (которые проявляются сразу в первом поколении) и рецессивные (которые могут проявляются лишь в том случае, если у обоих родителей мутантным является один и тот же ген; такие мутации могут не проявиться на протяжении многих поколений или не обнаружиться вообще).

4). Задача. В инфекционную больницу поступил больной из сельской местности с кишечным расстройством, жидким кровяным стулом, рвотой и резкими головными болями. При копроскопии нативного препарата выявлены крупные, быстро двигающиеся простейшие. В цитоплазме периодически просматривается бобовидной формы ядро, две пульсирующих вакуоли и большое количество пищеварительных. На переднем конце паразита виден клеточный рот. Какой вид простейшего вызвал заболевание? Возможный путь заражения больного? На что следует обратить внимание врача при сборе анамнеза?

1. Объект исследования: больной человек

2. Диагностический материал: нативный препарат фекалий

3. Способ диагностики: микроскопия нативного препарата

4. Анализ микропрепарата свидетельствует: Совокупность морфофизиологических признаков позволяет отнести простейшее к виду Balantidium Coli.

5. Возможный путь заражения: алиментарный

6. Врачу при сборе анамнеза следует обратить внимание на: работу больного (если работает на мясокомбинате то риск балантидиаза высок), присутствуют ли в его домашнем хозяйстве свиньи, и если да, то хорошо ли он за ними ухаживает.

Билет №7