2 Способа окрашивания:

• Простое (рутинное) окрашивание - 2% ацетореином или ацетокормином. Окрашивает хромосому целиком равномерно и интенсивно по всей длине.

• Дифференциальное окрашивание – при этом выявляется в хромосомах чередование тёмных и светлых сегментов, которые оказываются постоянными.

Это сделало возможным создание в 1971 году в Париже идеограммы хромосом человека. До это в 60^х годах Денвере (США) была создана классификация, где хромосомы располагались и нумеровались согласно их длинны. В Париже добавилось их линейное описание.

Пары нумеруют с 1^ой по 23^ю. Патау предложил разбить их на 8 групп.

Группы:

1. A (с 1^ой по 3^ю пару) – 1^я и 3^я пары большие метацентрические, а 2^я большая субметацентическая.

2. B (с 4^ой по 5^ю пару) – большие субметацентрическте.

3. C (с 6^ой по 12^ю пару) – средние субметацентрические. При рутинной окраске половые хромосомы неотличимы от хромосом этой группы.

4. D (с 13^ой по 15^ю пару) – средние акроцентрики. Все эти хромосомы имеют спутники.

5. Е (с 16^ой по 18^ю пару) – небольшие субметоцентрические хромосомы.

6. F (с 19^ой по 20^ю пару) – малые метацентрики.

7. (23^я пара) – половые хромосомы. Мужская Y-хромосома является средней акроцентрической. У мужчин 11 акроцентрических хромосом.

№14

Размножение организмов: размножение как фундаментальное свойство живого

Размножение – способность живых организмов воспроизводить потомство. Обычно выделяют два основных типа размножения – бесполое и половое.

Бесполое размножение.

Осуществляется при участии лишь одной родительской особи. Особи дочернего поколения возникают из оной или группы клеток материнского организма. Наиболее широко бесполое размножение встречается среди прокариот, грибов и растений, но встречается и у различных видов животных. Основными формами бесполого размножения являются деление, спорообразование, фрагментация и вегетативное размножение.

У одноклеточных организмов в благоприятных условиях размножение осуществляется путём простого или множественного деления. При этом ядро один или несколько раз делится митозом с образованием двух или большего числа дочерних ядер, каждое из которых окружается цитоплазмой и формирует самостоятельных организм.

У многих растений (водоросли, мхи, папоротники), грибов и некоторых одноклеточных организмов на определённой стадии жизненного цикла образуются споры – мелкие гаплоидные клетки, покрытые плотной оболочкой и устойчивые к действию неблагоприятных факторов внешней среды. Большинство спор неподвижны и расселяются во внешней среде пассивно. Некоторые водоросли и грибы образуют подвижные зооспоры. При возникновении благоприятных условий среды споры прорастают , давая начало новому организму. Сам процесс называется спорообразованием.

В случаях, когда формирование нового организма осуществляется из группы клеток материнского организма, говорят о вегетативном размножении. Особенно широко встречается среди растений, у которых оно происходит за счёт частей вегетативных органов или специально предназначенных для этого структур – луковиц, корневищ, клубней и тд.

Различают так же почкование и фрагментацию. У некоторых грибов и животных от родительской особи отделяется небольшой участок тела – почка, из которой впоследствии развивается новый организм.

Фрагментацией называют разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых растёт и достраивает новый организм. Основу фрагментации составляет способность организмов к регенерации.

Поскольку основным клеточным механизмом бесполого размножения является митоз, особи дочернего поколения являются точными копиями родительского организма.

Половое размножение

Половое размножение характеризуется наличием полового процесса, при котором происходит слияние гаплоидных половых клеток (гамет), образовавшихся в результате мейоза. Следствием этого является неповторимость каждой особи в любой популяции, размножающейся половым путем. Некоторые одноклеточные и многоклеточные организмы могут размножаться бесполым путем. Другие организмы, чтобы не погибнуть, периодически осуществляют половой процесс.

Разнообразны формы полового процесса у одноклеточных. Он может осуществляться по типу конъюгации, при которой не образуются специальные половые клетки, и по типу копуляции, когда особи приобретают половые различия, т.е. превращаются в гаметы и полностью сливаются, образуя зиготу. Конъюгация происходит у инфузорий при неблагоприятных условиях. Инфузории имеют два ядра: макронуклеус и микронуклеус. Макронуклеус отвечает за обменные процессы, микронуклеус принимает участие в половом процессе. При конъюгации две инфузории сближаются, между ними образуется цитоплазматический мостик. Макронуклеус растворяется, микронуклеус делится мейозом. В результате образуются четыре гаплоидных ядра, три из которых растворяются. Оставшееся ядро делится митозом. Образуются гаплоидные стационарное и мигрирующее ядра. Происходит обмен мигрирующими ядрами. После обмена в каждой из инфузорий мигрирующее и стационарное ядра сливаются, образуя синкарион (греч. syn - вместе, karyon - ядро), содержащий диплоидный набор хромосом. После конъюгации инфузории расходятся. Из синкариона формируются макро- и микронуклеусы. В результате конъюгации произошел обмен наследственной информацией, вследствие чего возникли новые комбинации генов, повышающие жизнеспособность особей.

Копуляция - половой процесс у одноклеточных организмов, при котором полностью сливаются копулирующие особи, выполняющие функции половых клеток (гамет). Копуляция может быть изогамной (греч. isos - равный, gsmos - брак), если особи, участвующие в копуляции, имеют одинаковые малые размеры, обе подвижны. Так размножается представитель колониальных жгутиковых – политома.

В анизогамной копуляции (греч. anisos - неравный, gamos -брак) участвуют две особи, одна из которых крупная и подвижная, а вторая мелкая и подвижная. Например, анизогамная копуляция характерна для колониальных жгутиковых пандорины. У пандорины могут сливаться при анизогамной копуляции большая и малая гаметы, или малая с малой, как при изогамной копуляции.

У колонии вольвокс из класса Жгутиковых происходит оогамная копуляция, при которой большая гамета неподвижна, а малая подвижна. У многих животных при половом размножении имеет место оогамная копуляция.

Основные этапы эволюции полового размножения

Эволюция размножения шла, как правило, в направлении от бесполых форм к половым, от изогамии к анизогамии, (Гаметы) от участия всех клеток в размножении к разделению клеток на соматические и половые, от наружного оплодотворения к внутреннему с внутриутробным развитием (Половая система) и заботой о потомстве. Темп размножения, численность потомства, частота смены поколений наряду с другими факторами определяют скорость приспособления вида к условиям среды. Например, высокие темпы размножения и частая смена поколений позволяют насекомым в короткий срок вырабатывать устойчивость к ядохимикатам. В эволюции позвоночных - от рыб до теплокровных - наблюдается тенденция к уменьшению численности потомства и увеличению его выживаемости.

№15

Гаметогенез

Гаметогенез – это процесс образования половых клеток называется гаметогенезом. Сперматозоиды образуются в результате сперматогенеза, яйцеклетки - овогенеза. Клетки зачаткового эпителия половых желез делятся последовательно митозом и мейозом. В результате этих делений образуются мужские гаметы (сперматозоиды) и женские гаметы (яйцеклетки). Они имеют гаплоидный набор хромосом и содержат наследственную информацию, необходимую для развития организма.

Сперматогенез.

Сперматогенез - это процесс образования мужских половых клеток. Происходит в извитых семенных канальцах, стенка которых образованна сперматогенным эпителием. Там находятся клетки на разных стадиях сперматогенеза и сопровождающие их клетки Сертоли.

Функция клеток Сертоли:

1. Трофическая (питание)

2. Гематотестикулярного барьера – пропускают дифференцированные клетки ближе к просвету канальца, препятствуют проникновению токсических веществ из крови к сперматогенному эпителию.

3. Участвуют в сперматогенезе – они синтезируют андроген-связывающий белок, которых переносит мужские половые гормоны к сперматогенным клеткам.

У половозрелых мужчин сперматогоний около 1 млд.

Различают:

• А–сперматогонии - делятся митозом и остаются для поддержания популяции.

• Б–перматогонии - делятся митозом, затеем дифференцируются в сперматоциты 1^ого порядка (2n4c) и вступают в мейоз. После мейоза I образуется 2^а сперматозоида второго порядка (n2c).

После мейоза II – 4^ре сперматиды (nc). Они вступают в стадию формирования зрелого сперматозоида, при этом уменьшается количество цитоплазмы (она поглощается клетками Сертоли), образуется акросома с комплексом протеолитических ферментов. Появляется жгутик. Сохраняет жизнедеятельность в течении 1-2 суток. В 1 кубическом мм. семенной жидкости содержится около 100 млн. сперматозоидов.

Овогенез.

Овогенез - это процесс образования женских половых клеток. Происходит в корковом слое яичников. Стадия размножения женских половых клеток протекает во внутриутробном периоде с 3 по 7 месяц. При этом образуется примордикальная фолликула, каждая из которых покрыта одним слоем эпителия. Затем овогоний, прекративший размножение становится овоцитом (2n2c). После рождения большинство овоцитов дегенерируют, остальные вступают в мейоз I и после вступают в стадию пахитены (когда хромосомы принимают вид ламповых щёток). На ней мейоз останавливается на многие годы.

В период полового созревания под действие гормона гипофиза овоциты заканчивают мейоз I. При этом образуется овоцит II (n2c) и одно редукционное тельце. После этого созревающая яйцеклетка разрывает фолликул и выходит в брюшную полость, а от туда в маточную трубу.

Мейоз II завершается в маточной трубе при одном условии – если произойдёт оплодотворение.

В яичниках новорожденной девочки содержится около 2 млн. овоцитов, к периоду полового созревания их остаётся около 300 тыс., за весь репродуктивный период – примерно 400 яйцеклеток.

№16

Мейоз

Мейоз (от греч. meiosis - уменьшение) - процесс деления клеточного ядра с образованием четырех дочерних ядер, каждое из которых содержит вдвое меньше хромосом, чем исходное ядро. Мейоз состоит из двух слудующих друг за другом делений, сопровождающимися только одним удвоение ДНК. В мейозе I и II выделяют те же стадии, что и в митозу. Особый интерес представляет профаза I мейоза. В зависимости от перестройки её делят на 5 стадий:

1. Лептотена – стадия тонких нитей (хромосомы удвоены, но сестринские хроматиды трудноразличимы).

2. Зиготена – стадия сливающихся нитей. Это стадия прохождения конъюгации гомологичных хромосом (синапсис). При этом 2^е хромосомы сближаются, образуя комплекс бивалент, состоящий из 4^х хроматид. Число бивалент равно числу хромосом в гаплоидном наборе. На этой стадии образуется небольшое количество L-ДНК, состоящей из уникальных последовательностей нуклеотидов. Её специализированные участки имеют способность узнавать друг друга и закрепляют биваленты по типу застёжки молнии.

3. Пахитена – стадия толстых нитей. На это стадии происходит одно из главных событии мейоза – кроссинговер (обмен гомологичными участками между хромосомами). Результатом является рекомбинация скреплённых генов и образование отличных от исходных.

На этой стадии во время овогенеза активируется транскрипционная способность хромосом и они принимают вид ламповых щёток.

4. Диплотена – стадия двойных нитей. Происходит отталкивание гомологов друг от друга и они остаются связанными только в местах кроссинговера (хиазмах).

5. Диакинез – стадия обособления.

В метафазе I биваленты выстраиваются вдоль экватора клетки.

В анафазе I происходит расхождение гомологичных хромосом к противоположным полюсам клетки, причём расхождение гомологов каждой пары есть явление случайное.

Телофаза I. В телофазе первого мейотического деления число хромосом в каждой клетке становится гаплоидным. Хромосомы состоят из двух хроматид. Вследствие кроссинговера при образовании хиазм, хроматиды генетически не однородны. На короткое время образуется ядерная оболочка, хромосомы деспирализуются, ядро становится интерфазным. Затем у животной клетки начинается деление цитоплазмы, а у растительной клетки формирование клеточной стенки. У многих растений нет телофазы I, клеточная стенка не образуется, нет интерфазы II, клетки сразу переходят из анафазы I в профазу II.

Интерфаза II. Эта стадия есть только у животных клеток. Во время интерфазы между первым и вторым делением в S период не происходит редупликация молекул ДНК. Второе мейотическое деление называют эквационным. Оно похоже на митоз. Из хромосом, имеющих две хроматиды, образуются хромосомы, состоящие из одной хроматиды.

Профаза II. В профазе второго мейотического деления хромосомы утолщаются и укорачиваются. Ядрышко и ядерная оболочка разрушаются. Образуется веретено деления.

Метафаза II. В метафазе второго мейотического деления хромосомы выстраиваются вдоль экватора. Нити ахроматинового веретена отходят к полюсам. Образуется метафазная пластинка. Анафаза II. В анафазе второго мейотического деления центромеры делятся и тянут за собой к противоположным полюсам отделившиеся друг от друга хроматиды, называемые хромосомами. Телофаза II. В телофазе второго мейотического деления хромосомы деспирализуются, становятся невидимыми. Нити веретена исчезают. Вокруг ядер формируется ядерная оболочка. Ядра содержат гаплоидный набор хромосом. Происходит деление цитоплазмы и образование клеточной стенки у растений. Из одной исходной клетки образуются четыре гаплоидных клетки.

Значение мейоза

• Поддержание постоянства числа хромосом. Если бы не возникало редукции числа хромосом при гаметогенезе, и половые клетки имели гаплоидный набор хромосом, то из поколения в поколение возрастало бы их число.

• При мейозе образуется большое число новых комбинаций негомологичных хромосом.

• В процессе кроссинговера имеют место рекомбинации генетического материала.

Практически все хромосомы, попадающие в гаметы, содержат участки, происходящие как первоначально от отцовской, так и от материнской хромосомы. Этим достигается большая степень перекомбинации наследственного материала. В этом одна из причин изменчивости организмов, дающая материал для отбора.

№17

Биологический аспект репродукции человека (оплодотворение)

Половой диморфизм – это различия меж особей разного пола, который проявляется на молекулярном и генетическом уровнях, по кариотипу и главному половому гормону. На организменном уровне имеются различия в показателях длинны волос трубчатых волос, в степени и характере оволосенения, строении гортани, в развитии мускулатуры, молочных желёз, распределении жировой ткани, строении половых органов.

Для участия в половом размножении в родительских организмах вырабатываются гаметы – клетки, специализированные к обеспечению генеративной функции. Слияние материнской и отцовской гамет приводит к возникновению зиготы – клетки, представляющей собой дочернюю особь на первой, наиболее ранней стадии индивидуально развития.

У некоторых организмов зигота образуется в результате объединения гамет, не отличимых по строению. В таких случаях говорят о изогамии. У большинства видов по структурным и функциональным признакам половые клетки делятся на материнские (яйцеклетки) и отцовские (сперматозоиды). Как правило, яйцеклетки и сперматозоиды вырабатываются разными организмами.

Образование гамет обоих видов в одном организме называют гермафродитизмом (характерен для паразитов человека – плоских червей). Истинный гермафродитизм описан у человека. Чаще он развивается в результате нарушения эмбриогенеза при одинаковом наборе половых хромосом.

Оплодотворение

Оплодотворение происходит в несколько фаз.

Фаза I – сближение. Оно обеспечивается совокупностью, повышающая вероятность сближения гамет (скоординированность к наступлению оплодотворении. у обоих полов, поведение полов, избыточная продукция сперматозоидов, крупные яйцеклетки). Способствуют сближению и взаимодействию половых клеток: гиногамоны – выделяемые яйцеклеткой вещества, активизирующие движение сперматозоидов, вызывают их склеивание при встрече с андрогенами (реакция аглютинизации). Её биологический смысл – предохранение яйцеклетки от избытка сперматозоидов.

Фаза II – в ней происходит акросомная реакция. Наружная мембрана сперматозоида разрывается, высвобождаются протеолитические ферменты и растворяют оболочку яйцеклетки. Плазматические мембраны сливаются, цитоплазмы соединяются. В цитоплазму яйцеклетки переходят ядро и центриоль сперматозоида. Хвостовая часть рассасывается. Затем яйцеклетка активируется, меняется её потенциал и отслаивается её желточная оболочка и образуется оболочка оплодотворения (кортикальная реакция). Активация заканчивается началом синтеза белка.

Фаза III – сингамия. В ней выделяют:

• Стадия 2^х пронуклеусов – мужское ядро набухает, принимает вид профазного, за это время удваивается ДНК и мужской пронуклеус получает гаплоидный набор редуплецированных хромосом (n2c). Яйцеклетка в момент встречи со сперматозоидом находится в стадии мейоза, заблокированной с помощью специального фактора. После встречи со сперматозоидом, яйцеклетка активируется и блок снимается. Ядро яйцеклетки, закончившее мейоз, превращается в женский пронуклеус, так же приобретая набор хромосом n2c.

• Стадия синкариона – слияние ядерного материала и образование зиготы.

Первое митотическое деление зиготы приводит к образованию двух клеток зародыша (бластомеров) с набором хромосом 2n2c в каждом.

Мужское и женское бесплодие

Женское бесплодие - неспособность зрелого женского организма воспроизвести потомство. Различают первичное и вторичное женское бесплодие. Первичным страдают женщины, которые никогда ранее не были беременны и которые при регулярной половой жизни с мужчиной без использования контрацептивов не могут забеременеть в течение года. Вторичное - это неспособность женщин, которые ранее были беременны, забеременеть снова.

Причины бесплодия

Основными причинами бесплодия являются:

1. воспалительные заболевания (в том числе половые инфекции)

2. непроходимость маточных труб

3. гормональные изменения

4. иммунологические факторы

Основной причиной женского бесплодия являются воспалительные заболевания половых органов. Часто заболевания, передающиеся половым путем , протекают безсимптомно и могут перейти в хроническую фазу, если лечение не было проведено вовремя. К бесплодию могут привести такие заболевания как хламидиоз и гонорея. Частым осложнением у женщин, которые перенесли сальпингит, эндометрит, гонорею или хламидиоз, может быть непроходимость маточных труб. Спайки не дают яйцеклетке попасть в матку и оплодотвориться. Гормональные изменения тоже могут быть причиной бесплодия. В идеале гормональная система отвечает за нормальный процесс овуляции. Если происходят какие-либо изменения в гормональной системе, то процесс овуляции будет проходить с нарушениями или вообще прекратится. При другом гормональном нарушении - снижении количества "прогестерона" - яйцеклетка будет оплодотворена, но не сможет закрепиться в матке. Самым неизученным фактором является иммунологический. В данном случае можно говорить о несовместимости, когда в женском организме вырабатываются "антитела" на сперму партнера, и оплодотворение становится невозможным.

Мужское бесплодие - это неспособность мужчины к производству потомства. Различают первичное бесплодие и вторичное. При первичном - когда от данного мужчины женщина не может забеременеть в течении года регулярной половой жизни. Это чаще связано с врожденной патологией (гипоспадия, эписпадия, вирусные заболевания и т.д.). При вторичном бесплодии мужчина ранее имел детей, однако приобретенные инфекции, хронический простатит и др. причины приводят к инфертильности. Наиболее частыми причинами бесплодия у мужчин являются: - воспалительные заболевания (половые инфекции)

1. травмы мошонки, операции на мошонке

2. эпидемический паротит (свинка)

3. длительное воздействие тепла (в том числе на мошонку)

4. гормональные изменения

5. иммунологические факторы

6. варикоцеле

Заболевания, передающиеся половым путем являются основной причиной мужского бесплодия. Особенно грозным заболеванием является гонорея. При этом заболевании просвет мочеиспускательного канала, а также семявыбрасывающего протока значительно сужается. Это приводит к бесплодию. Недостаток мужских гормонов (например тестостерона) а также избыток женских половых гормонов приводит к снижению количества сперматозоидов и снижению их подвижности. Температура яичек должна быть на 4 градуса ниже температуры тела. Слишком высокая температура нарушает образование сперматозоидов. Например, одно-единственное погружение яичек в горячую воду может нарушить способность к оплодотворению на последующие 6 месяцев.

№18

Наследственность и изменчивость

Генетика – это наука о законах и механизмах наследственности и изменчивости.

Задачи генетики вытекают из установленных общих закономерностей наследственности и изменчивости. К этим задачам относятся исследования:

1. механизмов хранения и передачи генетической информации от родительских форм к дочерним;

2. механизма реализации этой информации в виде признаков и свойств организмов в процессе их индивидуального развития под контролем генов и влиянием условий внешней среды;

3. типов, причин и механизмов изменчивости всех живых существ;

4. взаимосвязи процессов наследственности, изменчивости и отбора как движущих факторов эволюции органического мира.

Генетика является также основой для решения ряда важнейших практических задач. К ним относятся:

1. выбор наиболее эффективных типов гибридизации и способов отбора;

2. управление развитием наследственных признаков с целью получения наиболее значимых для человека результатов;

3. искусственное получение наследственно измененных форм живых организмов;

4. разработка мероприятий по защите живой природы от вредных мутагенных воздействий различных факторов внешней среды и методов борьбы с наследственными болезнями человека, вредителями сельскохозяйственных растений и животных;

5. разработка методов генетической инженерии с целью получения высокоэффективных продуцентов биологически активных соединений, а также для создания принципиально новых технологий в селекции микроорганизмов, растений и животных.

Наследственность — это неотъемлемое свойство всех живых существ сохранять и передавать в ряду поколений характерные для вида или популяции особенности строения, функционирования и развития. Наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе передачи наследственных задатков, ответственных за формирование признаков и свойств организма. Благодаря наследственности некоторые виды (например, кистеперая рыба латимерия, жившая в девонском периоде) оставались почти неизменными на протяжении сотен миллионов лет, воспроизводя за это время огромное количество поколений.

В то же время в природе существуют различия между особями как разных видов, так и одного и того же вида, сорта, породы и т. д. Это свидетельствует о том, что наследственность неразрывно связана с изменчивостью.

Изменчивость — способность организмов в процессе онтогенеза приобретать новые признаки и терять старые. Изменчивость выражается в том, что в любом поколении отдельные

особи чем-то отличаются и друг от друга, и от своих родителей. Причиной этого является то, что признаки и свойства любого организма есть результат взаимодействия двух факторов: наследственной информации, полученной от родителей, и конкретных условий внешней среды, в которых шло индивидуальное развитие каждой особи. Поскольку условия среды никогда не бывают одинаковыми даже для особей одного вида или сорта (породы), становится понятным, почему организмы, имеющие одинаковые генотипы, часто заметно отличаются друг от друга по фенотипу, т. е. по внешним признакам.

Генотип – это совокупность всех генов организма.

Фенотип - совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся в процессе его индивидуального развития. Складывается в результате взаимодействия наследственных свойств организма - генотипа и условий среды обитания.

Гомозиготность – это состояние следственного аппарата организма, при котором гомологичные хромосомы имеют одну и ту же форму данного гена.

Гетерозиготность – это наличие у диплоидного организма (или клетки) двух разных аллелей по данному гену.

Гемизиготность – это  состояние, связанное с тем, что у организма один или несколько генов не парные, т. е. не имеют аллельных партнёров. Например гены половых хромосом XX и XY.

Закономерности наследования признаков установил Грегор Мендель (1865). Свои опыты по скрещиванию он проводил на горохе. Горох – самоопыляемое растение. В эксперименте были использованы чистые линии гороха, не дающие расщепления по изучаемым признакам, имеющие максимально однородную наследственность. Скрещивание двух организмов называют гибридизацией. Потомство от скрещивания двух особей с различной наследственностью называют гибридным, а отдельную особь - гибридом (от лат. hibrida - помесь).

Первый закон Менделя:

1. Закон единообразия гибридов первого поколения. Условия выполнения – гомозиготность родителей.

Мендель проводил моногибридное скрещивание чистых линий гороха, отличающихся по одной паре альтернативных признаков, например, по цвету горошин (желтые и зеленые). В качестве материнского растения использовали горох с желтыми семенами (доминантный признак), а отцовского - горох с зелеными семенами (рецессивный признак). В результате мейоза каждое растение давало один сорт гамет. При мейозе из каждой гомологичной пары хромосом в гаметы отходило по одной хромосоме с одним из аллельных генов (А или а). В результате оплодотворения парность гомологичных хромосом восстановилась и образовались гибриды. Все растения имели семена только желтого цвета (по фенотипу) и были гетерозиготными по генотипу.

желтый горох зелёный горох

P AA x aa

Гаметы А a

F₁ Aa

(Желтый горох)

Гибрид 1-го поколения Аа имел один ген - А от одного родителя, а второй ген а от другого родителя и проявлял доминантный признак, скрывая рецессивный. По генотипу весь горох гетерозиготен. Первое поколение единообразно и проявило признак одного из родителей.

№19

Закономерности наследования признаков (2 и 3 законы Менделя)

2. Закон расщепления признаков у гидридов второго поколения. По фенотипу – 3:1. По генотипу – 1:2:1. Условия выполнения:

• Полное доминирование (в случае, если доминирующий ген не полностью подавляет действие рецессивного, то в гетерозиготе наблюдается промежуточных характер проявления признака и у гибридов 2-ого поколения расщепление по фенотипу совпадает с расщеплением по генотипу – 1:2:1).

• равновероятное образование всех типов гамет

• равновероятная встреча гамет при оплодотворении

• равновероятная выживаемость всех типов зигот и взрослых организмов

При скрещивании гибридов 1-го поколения между собой во втором поколении появляются особи как с доминантными, так и с рецессивными признаками, и происходит расщепление по генотипу в соотношении 3:1 и 1:2:1 по генотипу. В результате скрещивания гибридов между собой получились особи, как с доминантными признаками, так и с рецессивными. Такое расщепление возможно при полном доминировании.

желтый горох зелёный горох

P Aа x Аa

Гаметы А а А a

F₁ АА Аа Aa аа

желтый желтый желтый зелёный

фенотип 3 : 1

генотип 1 : 2 : 1

В результате дигибридного скрещивания у потомков 2-ого поколения Мендель получил 4 фенотипических класса (9:3:3:1) и объективно установил существование 3-его закона наследования.

Гипотеза чистоты гамет

Закон расщепления можно объяснить гипотезой "чистоты" гамет. Явление несмешивания аллелей, альтернативных признаков в гаметах гетерозиготного организма (гибрида) Мендель назвал гипотезой "чистоты" гамет.

За каждый признак отвечает два аллельных гена. При образовании гибридов (гетерозиготных особей) аллельные гены не смешиваются, а остаются в неизменном виде. Гибриды - Аа - в результате мейоза образуют два типа гамет. В каждую гамету идет одна из пары гомологичных хромосом с доминантным аллельным геном А или с рецессивным аллельным геном а. Гаметы чисты от другого аллельного гена. При оплодотворении мужские и женские гаметы, несущие доминантные и рецессивные аллели, свободно комбинируются. При этом восстанавливается гомологичность хромосом и аллельность генов. В результате взаимодействия генов и оплодотворения проявился рецессивный признак (зеленый цвет горошин), ген которого в гибридном организме не выявлял своего действия.

Признаки, наследование которых происходит согласно закономерностям, установленым Менделем, называются менделирующими. Простые менделирующие признаки дискретны и контролируются моногенно - т.е. одним геном. У человека большое количество признаков наследуется по законам Менделя.

доминантным признакам можно отнести карий цвет глаз, брадидактилию (короткие пальцы), полидактилию (многопалость, 6-7 пальцев), близорукость, способность синтезировать меланин. По законам Менделя по доминантному типу наследуются группа крови и резус-фактор, способность свертывать язык в трубочку.

К рецессивным признакам относят голубой цвет глаз, нормальное строение кисти руки, наличие 5 пальцев на руке, нормальное зрение, альбинизм (неспособность синтезировать меланин).

Ди- и полигибридное скрещивание

Организмы отличаются друг от друга не по одному, а по нескольким признакам. Скрещивание, при котором прослеживают наследование по двум парам альтернативных признаков, называют дигибридным, а по нескольким признакам ~ полигибридным. Третий закон Менделя - закон независимого комбинирования признаков. При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по двум парам альтернативных признаков, во втором поколении происходит независимое комбинирование признаков и появляются гибриды с признаками, не характерными для родительских и прародительских особей. В результате дигибридного скрещивания все первое поколение единообразно. Во втором поколении происходит расщепление по генотипу 9:3:3:1. Мендель скрещивал гомозиготные растения гороха, отличающиеся по двум парам альтернативных признаков: цвету (желтью и зеленые горошины) и форме горошин (гладкая и морщинистая). Доминантными признаками были желтый цвет горошин и гладкая их форма, рецессивными - семена зеленого цвета с морщинистой поверхностью. Каждое растение давало один тип гамет. При слиянии гамет все первое поколение было единообразным (желтые и гладкие семена). Для удобства подсчета особей, получающихся во втором поколении после скрещивания гибридов между собой, пользуются решеткой Пеннета. При скрещивании гибридов во втором поколении появились особи с признаками, которых не было у исходных форм (желтые морщинистые и зеленые гладкие семена). Это произошло потому, что каждая пара аллельных генов распределялась у гибридов независимо от другой пары, поэтому аллели из различных пар могли комбинироваться в любых сочетаниях. У дигетерозиготной особи АаВb в результате мейоза в каждую гамету попало по одному из аллельных генов из гомологичной пары хромосом. При формировании гамет аллель А мог оказаться в одной гамете с В или b. Аллель а мог попасть в одну гамету с В или b. Дигетерозиготная особь образовала четыре типа гамет: АВ, Аb, аВ, аb. При слиянии гамет возможно появление 16 комбинаций. Произошло расщепление в соотношении 9:3:3:1. 9 особей с двумя доминантными признаками (желтый, гладкий), 1 особь с двумя рецессивными признаками ( зеленый, морщинистый), 3 особи с одним доминантным, а другим рецессивным признаками (желтый, морщинистый), 3 особи с другими доминантным и рецессивным признаками (зеленый, гладкий). Появление особей с доминантным и рецессивным признаками возможно потому, что гены, отвечающие за цвет и форму горошин, находятся в различных негомологичных хромосомах. Каждая пара аллельных генов распределяется независимо от другой пары, и поэтому гены могут комбинироваться независимо. Гетерозиготная особь по "n" парам генов образует 2" типов гамет и различных генотипов - (3+1)", где n - число признаков (неаллельных генов). Независимое комбинирование признаков у человека может происходить при наследовании групп крови и резус-фактора.

Третий закон Менделя - гены и определяемые ими признаки наследуются независимо друг от друга, комбинируясь между собой. Условия выполнения:

• гены должны лежать в разных парах гомологичных хромосом

• относительная стабильность развития определённых признаков

• равновероятное образование всех типов гамет

• равновероятная встреча гамет при оплодотворении

• равновероятная выживаемость всех типов зигот и взрослых организмов

№20

Закономерности наследования признаков (взаимодействие аллелей AB0)

Присутствие в генофонде вида различных аллелей гена называют множественным аллелизмом. У человека, например, три аллели гена I определяют групповую принадлежность крови по системе AB0 (I^A, I^B, I⁰). Два аллеля имеет ген, обуславливающий резус-принадлежность. Более ста аллелей имеют гены α- и β-полипептидов гемоглобина. Причиной множественного аллелизма являются случайные изменения структуры гена (мутации), сохраняемые в процессе естественного отбора в генофонде популяции. Многообразие аллелей имеет большое эволюционное значение, повышая жизнеспособность популяции в изменяющихся условиях существования.

Характер взаимодействия аллелей в детерминации групп крови у человека

Первая группа крови – I⁰I⁰

Вторая группа крови – I^AI^A, I^AI⁰

Третья группа крови – I^BI^B, I^BI⁰

Четвёртая группа крови – I^AI^B

Резус-фактор — это антиген (белок), который находится на поверхности красных кровяных телец (эритроцитов). Он обнаружен в 1919 г в крови обезьян, а позже — и у людей. Около 85 % европейцев (99 % индейцев и азиатов) имеют резус-фактор и соответственно являются резус-положительными. Остальные же 15 % (7 % у африканцев), у которых его нет, — резус-отрицательный. Резус-фактор играет важную роль в формировании так называемой гемолитической желтухи новорожденных, вызываемой вследствие резус-конфликта кровяных телец иммунизованной матери и плода. Известно, что резус-фактор — это сложная система, включающая более 40 антигенов, обозначаемых цифрами, буквами и другими символами. Чаще всего встречаются резус-антигены типа D (85 %), С (70 %), Е (30 %), е (80 %) — они же и обладают наиболее выраженной антигенностью. Система резус не имеет в норме одноименных аг­глютининов, но они могут появиться, если резус-отрицательному человеку перелить резус-положительную кровь.

Резус-фактор генетически детерминирован и наследуется по доминантному типу. Резус-положительный организм может иметь генотип DD или Dd, а резус-отрицательный – dd.

Если резус-отрицательная женщина выходит замуж за гомозиготного резус-положительного мужчину, то их ребенок будет иметь положительный резус-фактор.

P (женщина)dd x (мужчина)DD

Гаметы d D

F₁ Dd

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, как правило, 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 Rhфактором плода. В результате может возникнуть иммунологический конфликт, произойдет гемолиз эритроцитов и разовьется гемолитическая анемия. Состояние плода при резусконфликте тем тяжелее, чем более высок титр антител у матери. Вторая беременность может закончиться выкидышем, или мертворождением, или родится ребенок с гемолитической болезнью. Для гемолитической болезни характерны гемолитическая желтуха, тяжелая анемия. Чтобы спасти ребенка, ему срочно переливают резус-отрицательную кровь, или вводят антирезус - антитела для предотвращения иммунизации матери. Резус-отрицательным женщинам противопоказано переливание резусположительной крови, чтобы не возникло бесплодия.

№21

Взаимодействия генов в генотипе (взаимодействие аллельных генов)

Аллельные гены - гены, определяющие альтернативное развитие одного и того же признака и расположенные в идентичных участках гомологичных хромосом. Согласно закономерностям, установленным Менделем, гены способны к стабильному воспроизведению и фенотипическому проявлению. Гены проявляют свое действие независимо от других генов. Могут происходить мутации генов и возникать различные рекомбинации. Между геном и признаком - сложная связь. Действие генов специфично. Один ген может отвечать за один признак.

Виды аллельного взаимодействия генов:

Доминирование – взаимодействие генов, при котором проявление одного из аллелей не зависит от присутствия в генотипе другого аллеля (пример: определение группы крови у человека).

Неполное доминирование – когда фенотип гетерозигот (А) отличается от фенотипа гомозигот по обоим аллелям (АА). Это объясняется тем, что у гомозигот (АА) признак проявляется сильнее в следствии двойной дозы, а у гетерозит (Аа) проявляется слабее в следствии одной дозы (пример: развитие у человека серповидноклеточности эритроцитов. Гомозиготы по заболеванию обычно не переживают детский возраст, а гомозиготы – жизнеспособны, но всё равно испытывают кислородное голодание).

Кодоминирование – вид взаимодействия, при котором каждый из аллелей проявляет своё действие. В результате формируется промежуточный вариант признака (пример: формирование IV группы крови - гетерозигота I^AI^B, которые по отдельности формируют II (I^AI^A) и III (I^BI^B) группы крови).

Межаллельная комплиментация – редкое взаимодействие аллельных генов, когда возможно формирование нормального признака у организма, гетерозиготного по двум мутантным аллелям этого гена. Мутантные гены взаимно компенсируют изменения, обеспечивая развитие нормального признака (пример развитие белка).

Аллельное исключение – вид взаимодействия генов в организме, который рассматривают на примере инактивации одной X-хромосомы.

№22

Взаимодействие генов в генотипе (взаимодействие неаллельных генов)

Очень часто на один признак организма могут оказывать влияние несколько пар неаллельных генов. Это полигенное наследование. Примером полигенного наследования могут служить различные формы взаимодействия неаллельных генов. Взаимодействие неаллельных генов происходит по типу комплементарности, эпистаза, полимерии.

Полимерное взаимодействие генов – это вид взаимодействия, когда признак определяется системой неаллельных генов, одинаково влияющих на формирование данного признака. Оно сводится чаще всего к суммированию действия сходных аллелей этих генов, определяющих формирование одинакового варианта признака (пример: гены, отвечающие за окраску кожи у человека – P₁P₁P₂P₂P₃P₃P₄P₄ (максимальная пигментация – негр), p₁p₁p₂p₂p₃p₃p₄p₄ (минимальная – европиоид)).

Комплиментарное взаимодействие генов – это такое взаимодействие, при котором гены взаимно дополняют друг друга (пример: принадлежности к полу у человека. Установлено, что для развития мужского полу не достаточно лишь присутствия Y-сцепленного гена, для этого ещё необходимо наличие продукта другого гена - белка рецептора, обеспечивающего проникновение гормона в клетки тканей-мишеней. За синтез этого белка отвечает особый ген, расположенный в X-хромосоме. Мутация этого гена нарушает образование нормального белка-рецептора и делает ткани-мишени невосприимчивыми к гормону, который направляет развитие по мужскому типу. В результате получается особь с кариотипом XY, но внешне более схожая с женщиной (синдром Морриса)).

Эпистатическое взаимодействие генов – при котором наличие в генотипе доминантного аллеля гена A(a) каким-то образом препятствует проявлению гена B(b). Примером может служить бомбейский феномен. Формирование у человека групповой принадлежности крови по системе AB0. Однако для синтеза антигенов A и B необходимо образование неспецифического вещества-предшественника, которое детерминируется геном H, находящимся в доминантном состоянии. У гомозигот по рецессивному аллелю hh даже при наличии в генотипе доминантных аллелей гена I^A или I^B антигены A и B не синтезируются и фенотипически эти люди имеют I группу крови.

Неполная пенентрантность доминантных аллелей – при котором становится невозможным фенотипическое проявление доминантных аллелей (бомбейский феномен; у альбиносов не проявляются доминантные аллели полигенов пигментации кожных покровов и т.д.).

Эффект положения – это вид взаимодействия, обусловленного местом положения гена в системе генотипа. Непосредственное положение гена может сказываться на характере его экспрессии. Изменение активности гена может быть связанно с его перемещением в другую группу сцепления при транслокациях или изменением его положения в своей хромосоме при инверсиях.

Регуляторные взаимодействия – объединение генов в единую систему генотипа, обеспечивающее регуляцию генной активности. Продукты генов-регуляторов – белки-регуляторы – обладают способностью узнавать определённые последовательности ДНК, соединяться с ними, обеспечивают таким образом транскрибирование информации со структурных генов или препятствуя транскрипции.

№23

Хромосомная теория наследственности

Каждая хромосома в кариотипе человека имеет множество генов, которые наследуются совместно (сцеплено). Явление сцепленного гаследования изучал Т.Морган и сформулировал основные положения Хромосомной Теории Наследственности.

Гены, располагающиеся в одной хромосоме и наследующиеся вместе называются группой сцепления. Число групп сцепления равно числу хромосом в гаплоидном наборе (у женщин 23 группы, у мужчин – 24).

В лаборатории Моргана изучали наследование признаков мушки дрозофилы:

В – серое тело

в – чёрное тело

V – длинные крылья

v – короткие крылья.

Скрестив гомозиготную серотелую длиннокрылую самку (ВV) с чёрнотелым короткокрылым самцом (вv) в F₁ было полечено единообразие: все особи имели серое тело и длинные крылья (BV).

P BV x bv

BV bv

Гаметы BV bv

F₁

BV

bv

Затем Морган проводил анализирующее скрещивание и оказалось, что его результаты завилят от пола гибрида:

• если был самец, то образовывалось 2^а фенотипических класса потомков, полоностью повиторяющих фенотип родителей:

P BV x bv

BV bv

Гаметы BV bv

F₁

BV

bv

• если гибридной была сака, то в потомстве от анализирующего скрещивания получалось 4^ре фенотипических класса, 2^а из которых повторяли признаки родителей, а 2^а других были с новыми комбинациями признаков (17%).

P BV x bv

bv bv

Гаметы BV , bv bv

F₁

BV , BV , Bv , bV

bv bv bv bv

83% 17%

Морган сделал вывод, что сцепление генов может быть полным (при котором группа сцепления не нарушается (случай самца)) и неполным (группа сцепления нарушается являнием кроссинговера (случай самки)). Особи, развившиеся из некроссоверных гамет называются некроссоверами.

Кроссинговер бывает:

• одинарным

• множественным

Из опытов следовало, что при неполном сцеплении генов процент кросоверов к общему числу потомков отражает расстояние между геномами и соответствует 1 морганиде. Чем дальше гены распологаются друг от друга, тем силы сцепления между ними слабее и тем чаще происходит кроссинговер.

Основные положения Хромосомной Теории Наследственности:

1. Гены располагаются в хромосомах. Наблюдается пропорциональность между числом генов и длинной хромосомы.

2. Гены в хромосоме занимают определённое место – локус (в настоящее время известны мобильные генетические элементы (МГЭ), которые могут перемещаться по геному).

3. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, обеспечивающую совместное наследование ряда признаков.

4. Сцепление нарушается кроссинговером. Частота кроссинговера пропорциональна расстоянию между геномами. 1% кроссинговера = 1 морганиде (расстояние между генами).

№24

Хромосомная детерминация пола

Пол человека определяют половые хромосомы – X и Y. Генотип мужчины будет XY, женщины – XX.

Гомогаметный пол - характеризующийся наличием двух идентичных половых хромосом и формированием однотипных гамет (у человека – женский).

Гетерогаметный пол - характеризующийся наличием двух разных половых хромосом (мужчина – XY).

Пол у большинства животных определяется во время оплодотворения. Формирование зачатков половой железы, внутренних и наружных половых органов происходит до 4^ой недели эмбриогенеза. На начальном этапе оно обеспечивается только X-хромосомой, поэтому идёт неодинаково у мужских и женских эмбрионов (эмбрионы анатомически нейтральны). Первичная половая железа обладает способностью развиваться как в мужскую так и в женскую, и состоит из одинаковых зачатков независимо от пола будущего организма. Дифференцировка закладок половой железы у эмбриона происходит с 4^ой по 15^ю неделю внутриутробного развития и на этом этапе полностью зависит от 2^ой хромосомы (Y или X).

Вариации определения пола.

Пол организма развивается под влиянием организма, а так же под влиянием факторов среды. На его формирование оказывают влияние:

• морфофизиологические

• социальнопсихологические факторы.

Пол ребёнка определяют в момент оплодотворения, на базе генетической информации и на 2-12 неделях развивается гонадотропный пол (яичники или семенники). Они выделяют эстрогены и андрогены, формируя гормональный пол и гаметный пол. В это же время определяется морфологический пол (приобретаются мужской или женский фенотип). На его основании производится запись в документах.

Признаки, сцепленные с полом – их развитие обуславливается генами, расположенными в одной из половых хромосом.

В X-хромосоме есть большой участок (которого нет в Y-хромосоме) в котором располагается многие рецессивные гены (гемофилия, дальтонизм и др.) и доминантные гены (наследственный рахит и т.д.). Эти гены передаются только через X-хромосому.

Доминантные признаки проявляются одинаково у обоих полов. Рецессивные – у женщин в гомозиготном состоянии, у мужчин – в гемизиготном.

В Y-хромосоме кроме генов, определяющих пол, есть небольшое число генов, передающихся от отца к сыну (голандрические. Например: плешивость, ихтиоз, перепонки между пальцев ног и т.д.).

В сегменте, гомологичном для X- и Y-хромосом локализованы гены, определяющие пигментную ксилодерму, общую цветовую слепоту (их называют неполносцепленными с полов, так как передаются они через обе хромосомы).

№25

Генный уровень организации генетического материала

Ген - единица наследственности, определяющая развитие какого-либо признака организма. Гены находятся в определенных хромосомах и занимают определенное место.

Впервые наследственные факторы назвал генами Иогансен в 1909 году. Важную роль в развитии теории гена сыграла гипотеза «1 ген – 1 фермент», выдвинутая в 1945 году Бидлом и Мамумом Суть гипотезы – «Всякая реакция метаболического процесса, оканчивающаяся в клетке образованием какого-либо продукта, катализируется белком-ферментом, синтез которого контролирует 1 ген».

Однако многие белки имеют четвертичную структуру, которая образованна несколькими полипептидами.

В настоящее время ген – это функционально неделимая единица генетического материала, которая представляет собой участок молекулы ДНК, кодирующей структуру хотя бы 1^го полипептида.

Как единица функционирования, ген имеет ряд свойств:

1. Дискретность действия – развитие признаков контролируется генами, локализация которых различна.

2. Постоянство – ген передаётся в ряду поколения в неизменённом виде.

3. Специфичность действия – обуславливает развитие признака или группы признаков. Ген, отвечающий за развитие нескольких признаков обусловливает явление плейотропии.

4. Дозированность – гены обуславливают развитие признаков до определённого количественного предела. С усилением дозы гена усиливается проявление признака.

5. Лабильность (неустойчивость) – способность генов к мутациям.

Оперонный принцип организации генов прокариот

Клеткам бактерий необходимо уметь быстро отвечать на изменения в окружающей среде, так как поступление питательных веществ может постоянно меняться и приходиться быстро переключать метаболизм с одного вещества на другое. Для этого гены бактерий объединяются в кластеры таким образом, что ферменты, необходимые для биосинтеза кодируются генами, находящимися под общим контролем.

Быстрое увеличение активности ферментов за счёт синтеза под действием субстрата называется индукцией.

Уменьшение активности фермента называется репрессией.

Все гены делят на 2^е группы по принципу действия их продукта:

Гены, которые кодируют белки, необходимые для ферментативных или структурных функций называются структурными (большинство бактерий).

Гены, кодирующие белки, которые контролируют работу других генов называют регуляторными.

Вся система, включающая структурные и регуляторные гены называется оперон. Его модель была предложена Жакобо и Моно в 1961 году.

В начале оперона находится ген-оператор, ответственный за его функционирование. В другом участке генома находится ген-регулятор с которого считывается мРНК, которая транслируется в белок репрессор. На одном из участков оперона есть область, узнаваемая репрессором.

Ещё один участок регуляторной система – индуктор. Он либо поступает из внешней среды, либо является продуктом активности клетки. Индуктор имеет сходство с репрессором и связываясь с ним воздействует на активность оперона.

Если в клетке нет или мало индуктора, репрессор незаброкирован и может свободно связаться с оператором, в результате чего РНК-полимераза не может связаться со своим участком и оперон становится неактивным.

Если в клетке много индуктора, репрессор заблокирован и транскрипция с оперона идёт свободно.

Оперонный принцип организации генов эукариот

У эукариот ген имеет 2^е части: регуляторную и структурную.

Регуляторная: представлена промотором - это место для присоединения фермента РНК-полимеразы, в которой содержатся несколько нуклеотидных последовательностей. С ними связаны факторы транскрипции.

Структурная часть гена обязательно включает в себя кодирующие последовательности (экзоны) и некодирующие (интроны).

№26

Изменчивость

Изменчивость - способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Изменчивость отражает взаимосвязь организмов с внешней средой. Различают ненаследственную и наследственную изменчивость.

Ненаследственная изменчивость

Ненаследственная изменчивость связана с изменением фенотипа и не затрагивает генотип. Любое изменение фенотипа организма - результат взаимодействия генотипа с условиями внешней среды.

Фенотипические изменения, вызываемые известными факторами внешней среды, называют модификациями. Модификационная изменчивость отличается следующими особенностями:

• массовым характером изменений, затрагивающих большинство особей в популяции;

• адекватностью изменений воздействиям среды;

• кратковременностью большинства модификаций;

• модификации не наследуются.

Предел модификационной изменчивости, обусловленный генотипом, называют нормой реакции. Изменений самого генотипа не возникает. Модификации не передаются следующему поколению и исчезают после того, как прекратилось действие фактора, вызывающего их. Факторы внешней среды (свет, температура, влажность) оказывают влияние на функцию генов и развитие организма.

Например, цветок примулы имеет в комнатных условиях (18-20°С) красную окраску цветов. Если увеличить влажность и повысить температуру до 30-35°С, то действие генов, отвечающих за окраску, подавляется и цветы будут белыми. Если растение вернуть в прежние нормальные условия (18-20°С), то примула будет иметь красные цветы. Семена, собранные от белых и красных растений, дадут потомство в зависимости от условий среды. Количество эритроцитов в 1 мм3 увеличивается почти вдвое у альпинистов, поднимающихся на высоту 4 тыс. метров, но когда они возвращаются в долину, число эритроцитов становится нормальным. Это связано с влиянием концентрации кислорода в воздухе, его дефицита в высокогорной местности. Наследуется не признак, а тип биохимической реакции на условия внешней среды. Возникновение модификации связано с воздействием условий среды на ферментативные реакции, протекающие в организме.

Признаки формируются под действием условий среды. Признаки бывают пластичными и непластичными. Степень выраженности пластичных признаков зависит от внешней среды. Для них характерна широкая норма реакции. Это количественные признаки (масса тела, окраска цветов). Количественные признаки можно измерить и построить вариационный ряд. Методы вариационной статистики позволяют изучить особенности изменчивости частей тела, органов и т.д.

Непластические признаки остаются практически неизменными при любых условиях среды. Они характеризуются узкой нормой реакции (например, группы крови, окраска глаз). Большинство модификаций имеет приспособительное значение для адаптации организма к изменяющимся условиям среды. Многие модификации, особенно те, которые вызваны физическими или химическими факторами, например, мутагенами, резко изменяют фенотип особи, вызывая уродства. Такие модификации называют морфозами. Возможны модификации, приводящие к появлению фенотипа, напоминающего то или иное аллельное состояние гена, т.е. возникают фенокопии. Возникающее под влиянием среды изменение генотипа как бы копирует тот фенотип, который определен генотипом. Например, катаракта в одних случаях вызвана специфическим геном, а в других - проявляется в результате действия на хрусталик каких-то факторов среды (действие ионизирующего излучения) - фенокопия. Фенокопии по наследству не передаются.

Наследственная изменчивость

При наследственной изменчивости возникают изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений. Генотипическая изменчивость может быть комбинативной и мутационной.

Комбинативная изменчивость широко распространена в природе. Она-181является важнейшим источником большого наследственного разнообразия, наблюдаемого у животных организмов. Новые комбинации наследственной информации появляются в результате полового размножения. Комбинативная изменчивость связана с получением новых сочетаний генов в генотипе, что приводит к появлению организмов с новым фенотипом. Это происходит в результате:

• независимого расхождения хромосом при мейозе;

• случайного сочетания при оплодотворении;

• рекомбинации генов в результате кроссинговера;

• взаимодействия генов. Сами гены при этом не изменяются.

Отличие детей от родителей связано с комбинированием в генотипе детей генов их родителей. Комбинативной изменчивостью у человека можно объяснить появление у детей II и III групп крови, в отличие от I и IV групп, характерных для их родителей.

Селекционеры часто используют скрещивание отличающихся друг от друга пород и сортов для получения новых. У гибридов, возникших в результате скрещивания, проявились не только новые сочетания признаков, но и новые признаки. Например, при скрещивании кур с розовидным гребнем с породой, обладающей гороховидным гребнем закономерно появились особи с ореховидным гребнем. С комбинативной изменчивостью связано явление гетерозиса - повышенной гибридной силы - которая наблюдается в 1-м поколении при гибридизации между разными сортами растений. У гибридов увеличивается рост, жизнеспособность, урожайность. Ярко выражен гетерозис у кукурузы. Гетерозис можно объяснить тем, что: 1. У гибридов увеличивается число доминантных генов, влияющих на развитие признака. Например, если предположить, что на рост влияют гены А и В, то в результате брака представителей с генотипами ААвв и ааВВ ребенок с генотипом АаВв будет иметь более высокий рост. В данном случае имеет место комплементарное действие генов. 2. Иногда гетерозисный организм имеет более выраженные признаки, чем доминантный гомозиготный.

№27

Мутационная изменчивость (теория)

Х. де Фриз в 1901 году заложил основы учения о мутационной изменчивости, связанной с внезапно возникающими изменениями в наследственных задатках или хромосомах, что приводит к изменению тех или иных признаков организма.

Мутацией (лат. mutatio - перемена) называют внезапные наследственные изменения генетического материала, возникающие без видимых причин (спонтанно), или могут быть индуцированы внешним воздействием на организм. Процесс возникновения мутаций называют мутагенезом. Факторы, способные вызвать мутации - мутагенами. Организм, приобретший новый признак в результате мутации и изменивший свой фенотип, называют мутантом.

Мутации имеют следующие свойства:

1. Мутация возникает скачкообразно

2. Образованные новые формы константны (передаются в ряду из поколения в поколение)

3. Мутации могут быть полезными и вредными, доминантными и рецессивными.

4. Выявление мутаций зависит от размеров выборки изучаемого организма

5. Одни и те же мутации могут возникать повторно.

Мутационные изменения могут затрагивать морфологические и биохимические признаки организма. Могут оказывать резкие и едва заметные отклонения от нормы. В связи с этим Инге-Вечтомов предлагает следующую классификацию мутаций:

1. По характеру изменения генотипа.

1. Генная (точковая) – затрагивает структуру ДНК.

2. Хромосомные аберрации – связанны с изменением структуры хромосом

3. Геномные – связанные с изменением числа хромосом.

2. По характеру изменения фенотипа.

1. Летальные

2. Морфологические

3. Физиологические

4. Биохимические

5. Поведенческие

3. По проявлению в гетерозиготном состоянии.

1. Доминантные

2. Рецессивные

4. По условиям возникновения.

1. Спонтанные

2. Индуцированные

5. По степени отклонения от нормального фенотипа.

1. Гипоморфные – изменение аллелей, действует в том же направлении, что и исходный аллель, но дают ослабленный эффект.

2. Аморфные – полная потеря гена.

3. Антиморфные – изменяют исходный фенотип на противоположный.

4. Неоморфные – фенотип мутантов совершенно отличен от исходного фенотипа.

5. Гиперморфные – увеличение биохимического продукта.

6. По локализации в клетке.

1. Ядерные

2. Цитоплазматические.

7. По возможности наследования.

1. Генеративные – индуцируются в половых клетках.

2. Соматические.

№28

Мутационная изменчивость (генные мутации)

Генные мутации образуются наиболее часто и затрагивают структуру гена. Ген - участок молекулы ДНК. Генные мутации возникают при изменении химической структуры гена. Это происходит в результате замены одной или нескольких пар азотистых оснований, или мутаций со сдвигом рамки считывания информации, связанных с выпадением или вставкой одного или нескольких азотистых оснований.

Мутации, затрагивающие одну пару оснований и приводящие к замене на другую, удвоению, делеции, называют точковыми. Происходит нарушение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Это приводит к изменению строения белка. Генные мутации возникают при замене, выпадении, вставке пар нуклеотидов. Большинство мутаций - генные. С ними связаны изменения морфологических, биохимических, физиологических признаков. При замене одного пуринового основания на другое или одного пиримидинового на другое возникают транзиции: А<=>Г, Т<=>Ц. Возможны четыре типа транзиции. Транзиции возникают при репликации ДНК. Могут также меняться пиримидиновые основания на пуриновые и наоборот. Такие замены называют трансверсиями. Их восемь типов: А<=>Т, А<=>Ц, Г<=>Ц, Г<=>Т. Замены оснований приводят к появлению двух типов мутантных кодонов в и-РНК с измененным смыслом (миссенс - кодон) и бессмысленного (нонсенс - кодон). В результате миссенс - мутации может быть заменена одна аминокислота на другую. Это приводит, например, к появлению аномального гемоглобина при серповидно-клеточной анемии, когда в молекуле гемоглобина глутаминовая кислота заменена валином. В результате такого изменения гемоглобин 5 кристаллизуется при более низкой контцентрации кислорода. В венозной крови эритроциты с таким гемоглобином деформируются, становятся серповидными и быстро разрушаются. У человека развивается анемия. Снижается количество кислорода, переносимого кровью. Люди, гомозиготные по мутантному рецессивному аллелю, быстро погибают. У гетерозигот развивается анемия в слабой форме. Аномальный гемоглобин составляет 40%. Носители аллеля серповидно-клеточной анемии невосприимчивы к малярии.

В результате генных мутаций возникают новые аллели или целые серии мутаций и появляются множественные аллели. Миссенс - мутации могут влиять на активность ферментов и приводить к синтезу менее активных ферментов или снижать их количество. Генные мутации способны привести к появлению заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ. Например, заболевание фенилкетонурия возникает при рецессивной генной мутации, приводящей к отсутствию активности фермента фенилаланингидроксилазы. Фенилкетонурия наследуется аутосомно - рецессивно. Ген мутантного фермента находится в одной из аутосом, т.е. болеют и мальчики, и девочки. Заболевание проявляется только у гомозигот, имеющих ген фенилкетонурии в обеих гомологичных хромосомах. Если родители гетерозиготны по гену фенилкетонурии, то может родиться больной ребенок. Заболевание встречается с частотой 1:7000 родившихся детей. При фенилкетонурии в результате генетического дефекта фермента происходит накопление в организме большого количества фенилаланина и фенилпировиноградной кислоты. С помощью специальных химикатов у новорожденных детей можно обнаружить в моче фенилпировиноградную кислоту или повышенное содержание фенилаланина в крови. При фенилкетонурии наблюдаются умственная отсталость и замедленное психическое развитие ребенка, поэтому необходима ранняя диагностика заболевания. Раннее выявление заболевания и исключение из питания продуктов, содержащих фенилаланин, спасают ребенка от тяжелых осложнений. У человека известно не менее 120 заболеваний, связанных с генными мутациями. Обычно это врожденные дефекты различных ферментов, при участии которых протекают биохимические реакции в организме. Фенилкетонурия - пример ферментопатии. К заболеваниям, связанным с нарушением обмена аминокислот, относят гистидинемию. При этом заболевании имеется врожденный дефект фермента гистидазы, расщепляющей гистидин. В организме накапливается большое количество гистидина и продуктов его распада. Это заболевание сопровождается умственной отсталостью, неразборчивой речью, снижением пигментации кожи и волос. Есть мутации генов ферментов углеводного обмена, приводящие к появлению заболеваний, именуемых гликогенозами. Эти заболевания развиваются в результате генетических дефектов различных ферментов, участвующих в распаде гликогена. При гликогенозах наблюдается избыточное отложение гликогена в скелетной мускулатуре, сердечной мышце или печени. При некоторых формах гликогенозов может развиваться умственная отсталость, мышечная слабость и печеночная недостаточность. Генные мутации бывают причиной ненормального обмена жиров и жироподобных веществ. Заболевания, именуемые липидозами, сопровождаются тяжелой умственной отсталостью, нарушением функций нервной системы. Иногда встречаются наследственные дефекты обмена нуклеиновых кислот. При заболевании оротовой ацидурией происходит блокада в системе пиримидиновых нуклеотидов. Мутанты, гомозиготные по данному гену, гибнут внутриутробно, Дети с этим заболеванием умственно отсталы. В их органах и тканях есть отложения оротовой кислоты. Генетический дефект синтеза пуриновых оснований - причина синдрома Леш Найхана, который передается сцепленно с полом. Болеют только мальчики. При этом в почках и других тканях накапливается мочевая кислота и возникает подагра. Нонсенс - мутации приводят к тому, что может появиться нонсенс - кодон не в конце структурного гена, а раньше, что приводит к обрыву полипептидной цепи. Мутации со сдвигом рамки (фреймшифт), обусловленные вставками или выпадениями одного или нескольких нуклеотидов, напоминают нонсенс - мутации, т.к. приводят к образованию нонсенс - кодонов. В результате генных мутаций может измениться смысл биологической информации, закодированной в генах. Если условия обитания меняются мало, то возникшие мутации обычно снижают выживаемость вида. Если условия обитания меняются, то наличие мутантных особей может быть полезным. Появление мутаций связано с нарушением структуры молекулы ДНК.

Процесс реконструкции поврежденной ДНК называют восстановлением или репарацией ДНК. Репарация наследственного материала заключается в ферментативном разрушении измененного участка молекулы ДНК с восстановлением на этом участке последовательности нуклеотидов, комплементарной фрагменту неповрежденной молекулы ДНК. В некоторых случаях фермент может разрушить фрагмент нормальной молекулы ДНК, комплементарной измененному, в результате чего образуется мутантная двойная спираль. Так как молекула ДНК - двойная спираль, то образование генной мутации происходит в два этапа. Сначала изменение затрагивает одну молекулу биоспирали. Это называется молекулярной гетерозиготностью или потенциальной мутацией. Если эти изменения затрагивают гомологичный локус комплементарной молекулы, то возникает истинная мутация и достигается состояние молекулярной гомозиготности. Мутация наследуется всеми потомками мутировавшей клетки. Переход в состояние молекулярной гомозиготности является результатом ошибок репарации. Репарация или коррекция молекулярных нарушений структуры ДНК приводит к устранению из наследственного материала клетки измененного участка. Различают три основных механизма репарации ДНК:

1. Фотореактивация. Действие видимого света на клетки, предварительно обработанные УФ - излучением, приводит к снижению летального эффекта в несколько раз, т.е. к реактивации функций облученных клеток. Реактивирующее действие видимого света связано с расщеплением пиримидиновых димеров. Этот процесс обеспечивается светозависимым фотореактивирущим ферментом.

2. Темновая репарация. В отличие от фотореактивации в данном случае репарация поврежденной ДНК не нуждается в энергии видимого света. Этот процесс также происходит при участии ферментов. Тиминовые димеры вырезаются из цепи ДНК, в которой остаются бреши. На их места при участии фермента ДНК-полимеразы восстанавливается участок молекулы ДНК, в соответствии с информацией, имеющейся на комплементарной цепи. Фермент ДНК - лигаза принимает участие в восстановлении репарируемой молекулы ДНК.

3. Пострепликационная репарация функционирует в синтетическом периоде митотического цикла. В премитотическом периоде участки молекулы ДНК, имеющие тимидиновые димеры -Т-Т-, не редуплицируются, на их месте образуются бреши. Недостающие фрагменты достраиваются в соответствии с комплементарностью цепи ДНК, что позволяет синтезировать нормальную молекулу ДНК и избежать наследования первичного мутационного изменения дочерними клетками.

№29

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.

4. X-сцепленный доминантный тип:

Сходен с аутосомно-рецессивным, но мужчины предают признак только дочерям.

5. Голандрический тип:

1. Встречается в каждом поколении.

2. Болеют только мужчины.

3. У больного отца все сыновья больны.

4. Вероятность наследования у мальчиков 100%.

2. Цитогенетический метод. Применяют в целях:

1. Изучение кариотипа человека.

2. Диагностики хромосомных заболеваний.

3. Изучение мутагенного действия различных веществ при геномных и аутосомных мутациях.

4. Составление генетической карты хромосом. Он основан на микрокопировании кариотипа.

Этапы:

1. Культивирование клеток крови на питательных средах.

2. Стимуляция митотических делений.

3. Добавление колхицина для разрушения веретена деленная и остановки митоза на стадии метафазы.

4. Обработка клеток гипотоническим раствором для свободного расположения хромосом.

5. Окрашивание.

6. Микрокопирование и фотографирование.

7. Построение диаграммы.

3. Близнецовый метод. Предложен Гальтеом в 1876 году. Позволяет определить роль наследственности и среды формирования признака.

Суть метода – сравнение различных групп близнецов, исходя из сходства и различия генотипов и среды, где они росли.

4. Биохимический метод. Применяется на подозрение на наследственные болезни гена.

На 1^ом этапе – метод массового анализа, в котором использую самый доступный биологический материал.

На 2^ом этапе – уточняющая диагностика, в которой применяют сложные методы молекулярно-биологической и аналитической биохимии (исследуется структуры мутантных генов, исследуются концентрации, активности, кинетические параметры мутантных белков, исследуется их метаболические пути).

5. Иммунологический метод. Применяется при подозрении на наследственные иммунодефицитные состояния. Так же с помощью их устанавливают:

• антигенную несовместимость матери и плода.

• генетические маркеры при анализе сцепления гена

№31

Основы медицинской генетики (предмет и задачи)

Медицинская генетика изучает роль наследственности в возникновении заболеваний. Задачи медицинской генетики:

• Изучение роли наследственности и среды в возникновении заболеваний

• Разработка методов диагностики и лечения наследственных заболеваний.

• Прогноз в семьях, где имеются наследственные заболевания.

• Проведение медико-генетического консультирования.

Классификация наследственных болезней:

1. Моногенные – подчиняются законам Менделя. В их основе лежат единичные генные мутации, приводящие к изменения состава или порядка нуклеотидов в ДНК, и как следствие, нарушение последовательности аминокислот в полипептиде.

1. По типу наследования.

2. По органному типу и системному типу:

1. Болезни нервной системы.

2. Сердечнососудистой системы.

3. Органов дыхания.

4. Желудочно-кишечного тракта.

5. Соединение тканей и скелета.

6. Кожи и её придатков.

7. Почек и мочевыводящих путей.

8. Эндокринных желёз.

9. Органов зрения и слуха.

3. По этиологии:

1. Болезни, с установленным первичным дефектом.

2. С не установленным.

4. По нарушению вида обмена веществ:

1. Аминокислот.

2. Углеводов.

3. Липидов.

4. Пуринов и перемединов.

5. Билирубинового обмена.

6. Металлов.

7. Лимфоцитов и т.д.

2. Мультифакториальные заболевания – или болезнь с наследственным предрасположением (около 90% случаев). Вызывается многими генетическими и средовыми факторами взаимосвязанными друг с другом суммарным способом. К ним относят все болезни кроме:

• моногенных

• хромосомных

• инфекционных

• травм

Они выражаются:

1. Высокой частотой в популяции.

2. Большой диапазон клинических выявления.

3. Неподчинение законам Менделя.

4. Усиление клинических выявлений в следующих поколениях.

3. Хромосомные болезни – это группа врождённых патологических состояний, проявляющихся различными аномалиями развития и обусловленными нарушениями числа или структуры хромосом. Если нарушения затрагивают соматические клетки, то синдромы называются аутосомными; если половые – то гонасомными.

Общая частота в популяции – 1%, из которого:

• 25% обуславливается аутосомными трисомиями.

• 35% нарушениями числа половых хромосом

• 40% хромосомными оберациями.

К наиболее распространённым аутосомным синдромам относят:

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)

К наиболее распространённым гонасомным синдромам относят:

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

№32

Основы медицинской генетики (болезни с нетрадиционным наследованием)

В последние годы стало очевидным, что далеко не все случаи наследственной патологии у человека можно рассматривать как результат менделирующих генных мутаций, хромосомных аномалий или как мультифакториальные заболевания (МФЗ).

В настоящее время описано достаточно много заболеваний, которые в современной классификации наследственной патологии человека объединяют в отдельную группу: болезни с нетрадиционным типом наследования. Среди них различают: болезни импринтинга, митохондриальные болезни, болезни экспансии тринуклеотидных повторов с явлением антиципации и др.

Болезни импринтинга. Особенности наследования и фенотипического проявления при болезнях импринтинга обусловлены явлением геномного импринтинга (ГИ) (импринтинг от англ. imprinting — запечатление).

Явление геномного импринтинга связывают со специфическими изменениями хромосом или их участков во время образования мужских и женских гамет. Этим объясняется дифференциальная маркировка отцовских и материнских хромосом у потомков.

Точные механизмы дифференциальной маркировки хромосом или их участков в сперматогенезе или овогенезе пока окончательно не выяснены. Однако, немаловажная роль, вероятно, принадлежит процессам специфического метилирования цитозиновых оснований ДНК, выключающим транскрипцию гена.

Импринтированные участки в хромосомах определенного родительского происхождения (отцовских иди материнских) избирательно репрессируются у потомка. В связи с этим фенотипически проявляется только информация, полученная от другого родителя, т.е. имеет место моноаллельная экспрессия. Следовательно, фенотипическое проявление мутантного аллеля зависит от того с какой половой клеткой (яйцеклеткой или сперматозоидом) он был передан потомку.

Явлением ГИ объясняется, например, избирательная инактивация у млекопитающих отцовской Х-хромосомы в клетках провизорных органов. В клетках самого зародыша имеет место равновероятная инактивация отцовской и материнской Х-хромосом (см. рис. 3.78).

Таким образом, следствием ГИ (дифференциальной маркировки в гаметогенезе родителей и последующей избирательной инактивации у потомков участков хромосом) является функциональная неравноценность в генотипе потомка аллелей разного родительского происхождения.

Связь этиологии ряда наследственных заболеваний с феноменом ГИ может быть прослежена на разных уровнях организации генетического материала.

На геномном уровне организации наследственного материала доказательством роли ГИ в патологии служит различное фенотипическое проявление триплоидных состояний при разном соотношений гаплоидных наборов отцовского и материнского происхождения.

У диандрических триплоидов (соотношение числа гаплоидных наборов отца и матери 2:1) и у дигенических триплоидов (соотношение 1:2) патологические отклонения в развитии плаценты и собственно зародышевых тканей проявляются по-разному. Это свидетельствует о неравноценности функционирования гаплоидных наборов отца и матери в тканях зародыша и плаценты.

Связь феномена ГИ с патологией на уровне отдельных хромосом можно проследить в случае однородительской дисомии (ОРД), при которой происходит удвоение хромосомы одного из родителей при утрате гомологичной хромосомы другого родителя.

В основе возникновения ОРД лежит нарушение процессов гаметогенеза. При нерасхождении сестринских хроматид в анафазе II мейоза появляются гаметы, в галлоидном наборе которых присутствуют две генетически идентичные хромосомы (изодисомия).

В случае нерасхождения гомологичных хромосом в анафазе I мейоза образуются гаметы, в гаплоидном наборе которых имеется пара гомологичных, генетически неидентичных хромосом (гетеродисомия). В обоих случаях гаметы данного индивида дисомны по одной из хромосом.

При оплодотворении дисомных гамет нулисомными по той же хромосоме подовыми клетками происходит комплемеитация гамет, приводящая к возникновению нормального диплоидного кариотипа зиготы. Однако в генотипе такой зиготы присутствует двойной набор генов данной хромосомы, происходящих от одного, а не от обоих родителей.

Иногда оплодотворение дисомных гамет нормальными половыми клетками сопровождается «коррекцией трисомии» в результате потери сверхчисленной хромосомы. Если при этом сохраняются две хромосомы, пришедшие от одного родителя, то наблюдается явление ОРД.

Наконец, состояние ОРД по отдельным локусам хромосом может возникать в результате соматической рекомбинации — кроссинговера между хроматидами гомологичных хромосом, происходящего в соматических клетках.

Когда хромосома не содержит импринтированных участков, при ОРД по данной хромосоме может не наблюдаться аномалий фенотипа. Исключением может быть проявление аутосомно-рецессивного заболевания как результат гомозиготизации по рецессивному аллелю при изодисомии.

Если хромосома содержит импринтированные участки, то при возникновении однородительской дисомии локализованные в них аллели могут быть либо экспрессированы, либо инактивированы в зависимости от родительского происхождения ОРД. Это может стать причиной возникновения патологических отклонений в развитии организма. Фенотипическое проявление при ОРДмат и ОРДотц может быть сходным или прямо противоположным. Возможен летальный эффект уже на ранних сроках развития.

В настоящее время эффект импринтинга установлен достаточно определенно для четырех хромосом человека 15, 11, 7, 14. Так в проксимальном отделе длинного плеча 15-й хромосомы имеется район, подверженный импринтингу. Мутации, связанные с микроделециями в этом районе, приводят к развитию у человека синдрома Прадера — Вилли, при котором у пациентов наблюдается умственная отсталость, мышечная гипотония, сильное ожирение, гипогонадизм, низкий рост, акромикрия (непропорционально малые размеры дистальных отделов конечностей). В настоящее время описано более 30 случаев синдрома Прадера —Вилли, когда у пациентов определяется ОРДмат 15. Считается, что ОРДмат 15 является причиной 20—25% всех случаев этого синдрома. Большая же часть остальных случаев заболевания связана с делецией сегмента 15qll — ql3 отцовской хромосомы. Указанный пример свидетельствует об активной экспрессии соответствующего участка 15-й хромосомы исключительно отцовского происхождения. В материнской же хромосоме он метилирован и репрессирован.

Делеция другого участка, также расположенного в сегменте 15qll — ql3, но в 15-й хромосоме материнского происхождения, в 70% случаев приводит к развитию синдрома Энгельмана (синдрома «счастливой куклы»), характеризующегося глубокой умственной отсталостью с резкими судорожными движениями и неадекватной счастливой улыбкой. В 2% случаев этот синдром обусловлен ОРДотц15.

Из сказанного выше следует, что в проксимальном районе длинного плеча 15-й хромосомы имеются близкорасположенные и противоположно импринтированные локусы, отвечающие за возникновение фенотипически различных синдромов Прадера — Вилли и Энгельмана.

Таким образом импринтироваться могут участки хромосом разного родительского происхождения, что и определяет нетрадиционное наследование многих патологических состояний, обусловленных мутациями локусов, подверженных импринтингу.

Митохондриальные болезни. Начиная с конца 80-х годов XX века получены убедительные доказательства связи некоторых видов наследственной патологии у человека с мутациями митохондриальной ДНКВ зависимости от типа мутаций митохондриальные болезни разделяют на 4 группы:

а) болезни, вызванные точковыми мутациями, приводящими к замене консервативных аминокислот в собственных белках митохондрий. К ним относятся пигментный ретинит и нейроофтальмопатия Лебера, при которой наступает двусторонняя потеря зрения. Выраженность клинических признаков у больных этими заболеваниями коррелирует с количеством мутантной мтДНК, которое у разных больных может варьировать от 5 до 100% всей мтДНК;

б) болезни, вызванные мутациями в генах т-РНК, приводящими к многочисленным дегенеративным заболеваниям с различной степенью тяжести клинических проявлений, коррелирующей с количеством мутантной мтДНК;

в) болезни вызванные делениями и дупликациями участков митохондриалъных генов. У человека описано тяжелое заболевание молодого и среднего возраста — отсроченная кардиопатия, при которой обнаружены делеции мтДНК кардиоцитов. Заболевание носит семейный характер. В ряде случаев предполагается Х-сцепленное наследование, что позволяет думать о существовании ядерного гена, мутация которого вызывает делению до 50% мтДНК кардиоцитов;

г) болезни, вызванные снижением числа копий мтДНК, что является следствием определенных мутаций. К данной группе относятся летальная инфантильная дыхательная недостаточность и синдром молочнокислого ацидоза, при которых число копий мтДНК снижается до 1—2% от нормы. Снижение содержания мтДНК в клетках различных органов приводит к развитию миопатий, нефропатий, печеночной недостаточности и т.д. вследствие ослабления синтеза белков, кодируемых мтДНК.

Изменения в ДНК митохондрий сопровождаются нарушением их функций, связанных с клеточным дыханием. Это определяет характер и степень тяжести клинических проявлений митохондриалъных болезней.

Выдвинута также гипотеза о том, что накопление спонтанно возникающих мутаций мтДНК является звеном механизмов старения и развития дегенеративных процессов у человека.

Болезни экспансии тринуклеотвдных повторов с явлением антиципации. Под генетической антиципацией (или упреждением) понимается более раннее проявление и возрастание тяжести симптомов наследственного заболевания в последующих поколениях родословной. Антиципация реально проявляется при определенных видах моногенной неврологической патологии, а также при некоторых мультифакториальных заболеваниях.

В начале 90-х годов XX века при исследовании ряда тяжелых неврологических заболеваний были обнаружены «динамические» мутации с экспансией (резким увеличением числа копий) тринуклеотидных повторов у индивидов в последующих поколениях родословной. Развивающиеся в результате таких мутаций наследственные заболевания характеризуются четко выраженным проявлением антиципации.

Феномен экспансии числа тринуклеотидных повторов был впервые обнаружен при исследовании синдрома Мартина—Белла или синдрома фрагильной (ломкой) Х-хромосомы, основным фенотипическим проявлением которого является умственная отсталость. Синдром ломкой Х-хромосомы характеризуется довольно широкой распространенностью в популяции (1:1000) и необычным характером наследования. Лишь у 80% мужчин-носителей мутантного локуса имеются клинические и цитогенетические признаки заболевания. 20% носителей как клинически, так и цитогенетически нормальны, но после передачи мутации всем своим дочерям они могут иметь пораженных внуков. Неэкспрессируемый мутантный ген в таком случае становится экс-прессируемым в последующих поколениях.

Таким образом мутантный ген при синдроме ломкой Х-хромосомы может существовать в двух формах, отличающихся по своей пенетрантности. Одна — фенотипически не проявляющаяся — премутация, которая при прохождении через женский мейоз превращается в другую форму — полную мутацию. При таком необычном способе наследования и фенотипического проявления мутантного гена, отличном от классического Х-сцепленного наследования, обнаруживается феномен антиципации — более тяжелое проявление заболевания в последующих поколениях.

В основе клинических проявлений и цитологической нестабильности в локусе, ответственном за синдром ломкой Х-хромосомы, лежит многократное увеличение повторов тринуклеотида ЦГГ. В норме число повторов колеблется от 5 до 50. Премутация — неэкспрессируемая форма — характеризуется увеличением числа повторов до 50—200. Возрастание числа повторов тринуклеотида ЦГГ свыше 200 приводит к клинической манифестации заболевания и цитогенетическому проявлению ломкой Х-хромосомы. Как правило, у пораженных лиц наблюдается также аномальное метилирование ДНК, приводящее к репрессированию гена.

Интересно, что переход от состояния премутации к полной мутации возникает при передаче от матери, причем экспансия ЦГГ-повторов значительно выше при передаче от матери к сыну, чем от матери к дочери.

Антиципация, характерная для синдрома ломкой Х-хромосомы, объясняется четкой связью между числом тринуклеотидных повторов и тяжестью клинических проявлений заболевания с цитологической экспрессией ломкости Х-хромосомы.

Методы пренатальной диагностики наследственных заболеваний

Разработка методов генетики соматических клеток, молекулярной биологии, цитогенетических и биохимических методов сделала возможным получение, размножение и всестороннее изучение клеточного материала развивающегося плода с целью более ранней диагностики наследственной патологии у человека. В связи с отсутствием в настоящее время действенных методов лечения, тяжелым поражением здоровья при многих наследственных заболеваниях их ранняя диагностика дает возможность предупредить появление потомства с наследственным нарушением путем прерывания беременности, а иногда начать лечение сразу после рождения или даже в пренатальном периоде.

Получение материала развивающегося внутриутробно организма осуществляют разными способами. Одним из них является амниоцентез, с помощью которого на 15—16-й неделе беременности получают амниотическую жидкость, содержащую продукты жизнедеятельности плода и клетки его кожи и слизистых (рис. 6.34, А).

Забираемый при амниоцентезе материал используют для биохимических, цитогенетических и молекулярно-биологических исследований. Цитогенетическими методами определяют пол плода и выявляют хромосомные и геномные мутации. Изучение амниотической жидкости и клеток плода с помощью биохимических методов позволяет обнаружить дефект белковых продуктов генов, однако не дает возможности определять локализацию мутаций в структурной или регуляторной части генома. Важную роль в выявлении наследственных заболеваний и точной локализации повреждения наследственного материала плода играет использование ДНК-зондов.

В настоящее время с помощью амниоцентеза диагностируются все хромосомные аномалии, свыше 60 наследственных болезней обмена веществ, несовместимость матери и плода по эритроцитарным антигенам.

С начала 80-х гг. XX в. стало возможным использование для целей медикогенетического диагностирования материала биопсии ворсин хориона. В отличие от амниоцентеза это исследование проводят в первой трети беременности, что позволяет при наличии показаний прерывать ее в более ранние сроки.

Кроме амниоцентеза и исследования клеток ворсин хориона применяют и другие способы пренатальной диагностики. Для диагностики таких заболеваний, какгемоглобинопатия, используют пункцию сосудов плода с получением клеток его крови.

Методы фетоскопии и ультразвуковых исследований позволяют определять пол плода и некоторые пороки его развития путем непосредственного наблюдения.

Пренатальная диагностика должна проводиться до 20—22-й недели беременности, когда плод еще нежизнеспособен после ее прерывания. Прерывание беременности в более поздние сроки может привести к рождению живого ребенка и быть опасным для организма матери. Прерывание беременности всегда проводится только с согласия родителей.

Так как многие методы пренатального обследования плода не являются абсолютно безвредными, а кроме того, они трудоемки и дорогостоящи, показания к такому обследованию должны быть обоснованы.

Пренатальное обследование плода проводят в случаях:

1. обнаружения структурных перестроек хромосом (транслокаций) у одного из родителей;

2. при наличии у родителей доминантного наследственного заболевания;

3. при наличии в семье детей с рецессивным наследственным заболеванием, что свидетельствует о гетерозиготности родителей;

4. при возрасте матери старше 35 лет, что прогрессивно повышает вероятность рождения у нее потомства с наследственной патологией;

5. при привычных выкидышах, вызывающих подозрение на несовместимость матери и плода по эритроцитарным антигенам;

6. при наличии в семье детей с врожденными пороками развития.

Благодаря разработке способов пренатальной диагностики удается сократить число рождающихся с наследственными заболеваниями.

Медико-генетическое консультирование:

Для подавляющего большинства наследственных болезней эффективных способов лечения не существует. Из этого следует, что в борьбе с наследственной патологией основная роль отводится профилактике рождения аномального потомства. Общий профилактический характер носят мероприятия, направленные на оздоровление окружающей среды, способствующие снижению ее мутагенного воздействия на наследственный материал человеческого организма. В последние десятилетия распространенным и эффективным способом профилактики наследственных болезней является медико-генетическое консультирование.

Медико-генетическое консультирование — это один из видов специализированной помощи населению, направленной в первую очередь на предупреждение появления в семье детей с наследственной патологией. С этой целью составляют прогноз рождения в данной семье ребенка с наследственной болезнью, родителям объясняют вероятность этого события и оказывают помощь в принятии решения. В случае большой вероятности рождения больного ребенка родителям рекомендуют либо воздержаться от деторождения, либо провести пренатальную диагностику, если она возможна при данном виде патологии.

Консультирование семей, обращающихся к врачу-генетику, включает три основных этапа. Как правило, за консультацией обращаются семьи, где уже имеется ребенок с наследственной патологией, или семьи, в которых имеются больные родственники. На первом этапе консультирования производится уточнение диагноза, что является необходимой предпосылкой любого консультирования. Уточнение диагноза в медико-генетической консультации проводят с помощью генетического анализа. Для этой цели используют генеалогический, цитогенетический, биохимический и другие требуемые методы исследований, которым подвергаются пробанд и его родственники. Точный клинический и генетический диагноз заболевания позволяет установить степень генетического риска и выбор эффективных методов пренатальной диагностики и профилактического лечения.

На втором этапе консультирования делают прогноз потомства. Генетический риск может быть определен либо путем теоретических расчетов, основанных на генетических закономерностях, либо с помощью эмпирических данных. Сущность генетического прогноза заключается в определении вероятности появления наследственной патологии в семье. Наиболее эффективным является проспективное консультирование, когда риск рождения больного ребенка определяют до наступления беременности или в ранние ее сроки. Такие консультации чаще проводят в случае кровного родства супругов, при отягощенной наследственности по линии мужа или жены, при воздействии вредных средовых факторов на супругов незадолго до наступления беременности. Ретроспективное консультирование проводят после рождения больного ребенка относительно здоровья будущих детей.

Определение прогноза потомства при разных формах наследственной патологии различно. При моногенных, менделирующих болезнях прогноз основывается на расчете вероятности появления потомства в соответствии с генетическими закономерностями. При этом, если известен тип наследования данного заболевания и по родословной удается установить генотип родителей, оценка риска сводится к анализу мевделевского расщепления. Если у пробанда установлена вновь возникшая мутация, то повторный риск рождения ребенка с такой же патологией незначителен.

Расчет риска при моногенном заболевании может осложниться при пониженной экспрессивности или неполной пенетрантности гена, позднем проявлении генетической аномалии, генетической гетерогенности заболевания и вообще в случае неточного диагноза.

При хромосомных болезнях определение риска повторного рождения потомства с хромосомными аномалиями зависит от того, нормальны ли кариотипы родителей, не обнаружено ли у них мозаицизма, не наблюдается ли семейной формы структурных аномалий хромосом. В случае отсутствия нарушений в кариотипе родителей вероятность повторного рождения второго ребенка с хромосомной аномалией оценивается по эмпирическим данным для каждого вида аномалии с учетом возраста родителей.

При мультифакториальных заболеваниях, т.е. заболеваниях с наследственным предрасположением, основой оценки риска являются эмпирические данные о популяционной и семейной частоте каждого из них.

Специфический генетический риск до 5% принято считать низким, до 10% —повышенным в легкой степени, до 20% —средним, выше 20% — высоким. Генетический риск средней степени расценивают как противопоказание к зачатию или показание к прерыванию уже имеющейся беременности. Возможность проведения пренатальной диагностики является определяющей для принятия положительного решения в отношении завершения беременности.

На третьем этапе консультирования врач-генетик в доступной форме объясняет семье степень генетического риска рождения наследственно аномального потомства, сущность пренатальной диагностики и помогает принять правильное решение в отношении деторождения. Однако окончательное решение этого вопроса остается за родителями.

Широкое использование медико-генетического консультирования, разработка способов пренатальной диагностики наследственных заболеваний позволяют существенно уменьшить вероятность появления потомства с наследственной патологией в отдельных семьях.