- •Содержание лекционных тем
- •Лекция 1 цель изучения биологии в медицинском вузе
- •Лекция 2 диалека материалистического понимания жизни. Уровни организации живой природы.
- •Свойства живой материи
- •1878Г ф.Энгельс «Диалектика природы»
- •Модель ступенчатой горки.
- •Лекция 3 Клеточная теория. Биология клетки.
- •Клеточная теория
- •Современная клеточная теория
- •Состав гипотетической клетки эукариот.
- •Лекция 4 Существование клеток во времени и пространстве. Клеточный цикл и его регуляция.
- •Продолжительность митоза (клетки крови мышей)
- •Профаза метафаза анафаза телофаза
- •Лекция №5 Размножение организмов.
- •45,Х0 синдром Шеришевкого-Тернера
- •Лекция №7 Наследственность. Структурные уровни организации наследственного материала.
- •Современная теория/ концепция гена.
- •Лекция №8 Геном. Генотип. Фенотип.
- •Лекция №9 Изменчивость.
- •Лекция №10 Элементы антропогенеза.
- •Биохимические методы.
- •4. Молекулярно-генетические методы.
- •Лекция №15 Гомеостаз.
- •Клеточное звено адаптации.
- •Классификация терминов (Вена, 1967 год).
- •История трансплантологии в России.
- •Лекция №11 Биология индивидуального развития.
- •Лекция №12 Молекулярно-генетические механизмы онтогенеза.
- •Лекция №13 Постнатальный онтогенез.
- •Возрастная периодизация жизни человека (1965).
- •Изменение длины тела.
- •Признаки старения.
- •Гипотезы старения.
- •Лекция №14 Регенерация.
- •Лекция №16 Эволюция органического мира.
- •Принципы эволюции (по Ламарку)
- •Синтетическая теория эволюции.
- •Завацкий - «Общие признаки биологического вида».
- •Признаки популяции.
- •Лекция №17 Полиморфизм человеческих популяций. Генетический груз.
- •Лекция №18 Популяционная структура человечества.
- •Лекция №19 Эволюция систем органов.
- •Лекция № 20 Онтофилогенетическая обусловленность пороков развития.
- •Онтофилогенетическая обусловленность пороков развития.
- •Лекция №21 Человек как закономерный результат процесса развития органического мира.
- •Лекция №22 Закономерности антропогенеза
- •Лекция № 23
- •Лекция №24 Медицинская протозоология.
- •Лекция №25
- •Лекция №26 Тип Членистоногие (Arthopoda)
- •Прогрессивные черты паукообразных.
- •Трахейнодышащие.
- •Вирусные заболевания.
- •Лекция №27 Тип Членистоногие. Подтип Трахейнодышащие. Класс Насекомые.
- •Лекция № 28
- •Лекция № 29 Биологические ритмы и их закономерности. Хронобиология.
- •Классификация биоритмов.
- •Ритмы высокой частоты.
- •2. Ритмы средней частоты.
- •Мезоритмы.
- •Макроритмы
- •5. Мегаритмы.
- •Онтогенез ритмов.
- •Эволюционная теория биологических ритмов.
- •Лекция № 30
- •Международные организации по охране природы при оон.
- •Особо охраняемые природные территории.
- •Мониторинг
Лекция №17 Полиморфизм человеческих популяций. Генетический груз.
-
Классификация полиморфизма.
-
Генетический полиморфизм популяций человека.
-
Генетический груз.
-
Генетические аспекты предрасположенности к заболеваниям.
Естественный отбор может:
- стабилизировать вид;
- приводить к новообразованию видов;
- способствовать разнообразию.
Полиморфизм – существование в единой панмиксной популяции двух и более резко различающихся фенотипов. Они могут быть нормальными или аномальными. Полиморфизм – явление внутрипопуляционное.
Полиморфизм бывает:
- генный;
- хромосомный;
- переходный;
- сбалансированный.
Генетический полиморфизм наблюдается, когда ген представлен более чем одним аллелем. Пример – системы групп крови.
Хромосомный полиморфизм – между особями имеются различия по отдельным хромосомам. Это результат хромосомных аббераций. Есть различия в гетерохроматиновых участках. Если изменения не имеют патологических последствий – хромосомный полиморфизм, характер мутаций – нейтрален.
Переходный полиморфизм – замещение в популяции одного старого аллеля новым, который более полезен в данных условиях. У человека есть ген гаптоглобина - Нр1f, Hp 2fs. Старый аллель - Нр1f, новый - Нр2fs. Нр образует комплекс с гемоглобином и обусловливает слипание эритроцитов в острую фазу заболеваний.
Сбалансированный полиморфизм – возникает, когда ни один из генотипов преимущества не получает, а естественный отбор благоприятствует разнообразию.
Все формы полиморфизма очень широко распространены в природе в популяциях всех организмов. В популяциях организмов, размножающихся половым путем, всегда есть полиморфизм.
Корень «морфизм» предполагает рассмотрение строения.
Сейчас под термином «полиморфизм» понимают любой признак, который детерминирован генетически и не являющийся следствием фенокопии. Очень часто имеются 2 альтернативных признака, тогда говорят о диморфизме. Например, половой диморфизм.
До середины 60-х годов ХХ века (точнее 1966) для изучения полиморфизма использовали мутации с морфологическим признаком. Они случаются с небольшой частотой, приводят к серьезным изменениям, а потому, очень заметны.
Тимофеев – Рисовский « о цветочных морфах берлинской популяции божьей коровки…». 8 типов окраски. 3 более часто встречаются (черные пятна на красном фоне) – красные морфы, если наоборот – черные морфы. Определил, что красные – доминантные, а черные – рецессивные. Красных больше зимой, черных – летом. Наличие полиморфизма в популяции носит приспособительный характер.
Изучают окраску садовой улитки в Европе.
В 1960г Хабби и Левонтин предложили использовать метод электрофореза для определения морф белков человека и животных. Происходит распределение белков по слоям благодаря заряду. Метод очень точен. Пример – изоферменты. У организмов одного и того же вида есть несколько форм ферментов, катализирующих одну химическую реакцию, но различающихся по строению. Активность их также варьирует. Отличны и их физико-химические свойства.16% локусов структурных генов – полиморфны. У глюкозы-6-фосфатазы 30 форм. Часто есть сцепление с полом. В клинике давно различают лактатдегидрогеназы (ЛДГ), которых существует 5 форм. Этот фермент осуществляет превращение глюкозы в пируват, концентрация того или иного изофермента в разных органах различает, на чем основана лабораторная диагностика заболеваний.
Беспозвоночные животные полиморфнее, чем позвоночные. Чем полиморфнее популяция, тем более она эволюционно пластична. В популяции большие запасы аллелей не обладают максимальной приспособленностью в данном месте в данное время. Эти запасы встречаются в небольшом количестве и гетерозиготном состоянии. После изменений условий существования они могут стать полезными и начать накапливаться – переходный полиморфизм. Большие генетические запасы помогают популяции реагировать на окружающую среду. Одним из механизмов, поддерживающих разнообразие – превосходство гетерозигот. При полном доминировании – нет проявления, при неполном доминировании наблюдается гетерозис. В популяции отбор поддерживает генетически неустойчивую гетерозиготную структуру, и такая популяция содержит 3 типа особей (АА, Аа, аа). В результате действия естественного отбора происходит генетическая гибель, снижающая репродуктивный потенциал популяции. Численность популяции падает. Поэтому генетическая гибель – бремя для популяции. Ее также называют генетическим грузом.
Генетический груз – часть наследственной изменчивости популяции, определяющая появление менее приспособленных особей, подвергающихся избирательной гибели в результате естественного отбора.
Существует 3 типа генетического груза.
-
Мутационный.
-
Сегрегационный.
-
Субституционный.
Каждый тип генетического груза коррелирует с определенным типом естественного отбора.
Мутационный генетический груз - побочное действие мутационного процесса. Стабилизирующий естественный отбор удаляет вредные мутации из популяции.
Сегрегационный генетический груз – характерен для популяций, использующих преимущество гетерозигот. Удаляются хуже приспособленные гомозиготные особи. Если обе гомозиготы летальны – половина потомков погибает.
Субституционный генетический груз – происходит замена старого аллеля новым. Соответствует движущей форме естественного отбора и переходному полиморфизму.
Генетический полиморфизм создает все условия для протекающей эволюции. При появлении нового фактора в среде популяция способна адаптироваться к новым условиям. Например, устойчивость насекомых к различным видам инсектицидов.
Впервые генетический груз в популяции человека был определен в 1956г в Северном полушарии и составил 4%. Т.е. 4% детей рождались с наследственной патологией. За последующие годы было введено более миллиона соединений в биосферу (более 6000 ежегодно). Ежедневно – 63000 химических соединений. Растет влияние источников радиоактивного излучения. Структура ДНК нарушается.
3% детей в США страдают от врожденной умственной отсталости (даже не обучаются в средней школе).
В настоящее время число врожденных отклонений увеличилось в 1,5 – 2 раза (10%), а медицинские генетики говорят о цифре – 12-15%.
Вывод: беречь окружающую среду.
Полиморфизм по группам крови.
Антигены групп крови приобретают все большее значение в медицине. В некоторых случаях при переливании крови возникает агглютинация – результат взаимодействия антигена донора и антител реципиента.
В системе АВО 4 группы крови. Каждый человек относится только к одной группе.
3 аллеля -А, В, О.
JªJª, JªJ° - А
JªJв, Jв J° - В
JªJв - АВ
J° J° - О
Все популяции людей полиморфны по группам крови, но у каждой популяции частоты встречаемости будут разными. В Швеции часта О группа. Среди индейцев полностью отсутствует В группа. Параллельный полиморфизм по группам крови по системе АВО обнаружен и человекообразных обезьян. Вывод: полиморфизм возник раньше возникновения человеческого вида, а значит, уже предок человека имел разные группы крови.
Есть связь между группами крови заболеваниями.
О группа. Ревматизм редок, но язва желудка и 12-перстной кишки, встречается в популяциях чаще, если они находились долгое время в изоляции. Например – аборигены, индейцы, коренное население Австралии. У них имел место естественный отбор, причина его – инфекционные заболевания – холера, туберкулез, сифилис.
Алкоголизм – важный фенотипический признак. Бывает острый и хронический. Чаще проявляется у мужчин. Долгое время считалось, что алкоголизм развивается в условиях среды, вклад наследственности не учитывался. Однако оказалось, генотип важен.
Например, в случае взятия ребенка из детского дома в семью, получены следующие результаты:
Истинный и приемный родители алкоголики – 46% детей алкоголики, а не алкоголики – 8%.
Истинный родитель алкоголик, приемный нет – 50% алкоголики.
Истинный – не алкоголик, приемный алкоголик – 14%.
У человека существуют 2 изофермента, расщепляющие этиловый спирт – алкогольдегидрогеназы. Есть АДН1 и АДН2. Чем быстрее идет расщепление спирта, тем хуже человек переносит алкоголь, т.к. в результате реакции образуется альдегид, обладающий токсическими свойствами. АДГ1 менее активна по сравнению с АДГ2, поэтому люди с АДГ2 не переносят алкоголь.
страна |
АДН1 |
АДГ2 |
Англия |
0,97 |
0,03 |
Швеция |
0,89 |
0,11 |
Германия |
0,97 |
0,03 |
Япония |
0,35 |
0,65 |
Однако есть другой фермент, который осуществляет расщепление альдегида и от его активности также зависит переносимость человеком алкоголя.
Генетический полиморфизм широко распространен и лежит в основе наследственной предрасположенности к заболеваниям. Однако болезни наследственных предрасположений проявляются лишь при взаимодействии генов и среды. Условия среды – недостаток или избыток питательных веществ, наличие психогенных факторов, токсических веществ и др. Клиническое течение болезней может быть разнообразно. Чем больше воздействие факторов среды, тем больше лиц больных с предрасположенностью к данному заболеванию. Болезни протекают тяжелее (гипертония, ревматизм, сахарный диабет и другие),
Есть моногенные и полигенные болезни.
Моногенные болезни наследственного предрасположения – наследственные заболевания, проявляющиеся из-за мутации одного гена или проявляющиеся при действии определенного фактора среды (аутосомно-рецессивные или сцепленные с Х-хромосомой).
Проявляются при воздействии факторов:
- физических;
- химических;
- пищевых;
- загрязнения среды.
Парамиотомия – в сырую погоду происходят тонические спазмы мышц при холоде, под влиянием тепла – проходят. Болезнь связана с термочувствительным белком. Реакция проявляется в младенчестве и не изменяется на протяжении жизни человека.
Пигментная ксеродерма - веснушчатая кожа особого типа. Проявляется в 4-6 лет. Дети не переносят УФ-свет возникают злокачественные опухоли, такие дети умирают от метастаз еще до 15 лет. Не переносят также и гамма-лучей.
Синдром Блюма. Пигментная «бабочка» на лице, маленький рост, удлиненная голова. Евреи, поляки, беларусы, австрийцы. Погибают до 18 лет. Не переносят УФ-облучения, гамма-лучей.
Альфа-1 антитрипсин при загрязнении воздуха, табачном дыме проявляется острой закупоркой бронхов или циррозом печени.
У европеоидов люди, не переносящие молоко, составляют 10-20%, в Африке – 70-80%.
Влияние лекарственных средств: сульфаниламидные препараты провоцируют заболевания крови.
Есть полигенные болезни наследственной предрасположенности– такие болезни, которые возникают при действии многих факторов (мультифакториальные) и в результате взаимодействия многих генов. Установить диагноз в таком случае очень сложно, т.к. действует много факторов, и появляется новое качество при взаимодействии факторов.
Широкий полиморфизм помогает популяции приспосабливаться к условиям среды. У здоровых людей нет противоречия между средой и генотипом, если возникает это противоречие - проявляются болезни наследственного предрасположения. Любые классификации болезней включают группу подобных заболеваний.