Глава 2 . НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ПАТОЛОГИЯ.
2.1. Медицинская генетика в структуре медико-биологических наук о человеке
2.2. Мутации как этиологический фактор наследственных болезней
2.3. Классификация наследственных болезней
Глава 3 . СЕМИОТИКА НАСЛЕДСТВЕННЫХ БОЛЕЗНЕЙ И
ПРИНЦИПЫ ИХ ДИАГНОСТИКИ
3.1.Общая и частная семиотика наследственной патологии
3.2. Врожденные пороки развития
3.3. Морфогенетические варианты развития и их значение в диагностике наследственной патологии
3.4. Клинико-генеалогический метод в диагностике наследственных болезней
3.5. Клинические особенности проявления наследственных болезней
Глава 4. ХРОМОСОМНЫЕ БОЛЕЗНИ
4.1. Общие вопросы
4.2. Классификация хромосомных болезней
4.3. Патогенез и клинические особенности хромосомных болезней
4.4. Частота и распространенность хромосомных болезней
4.5. Клиническая характеристика хромосомных болезней
4.5.1.Аутосомные синдромы
4.5.2.Синдромы частичных анеуплоидий
4.5.3. Синдром «кошачьего крика
4.5.4. Аномалии половых хромосом.
4.5.5. Микроцитогенетические синдромы
4.6. Лечение хромосомных болезней
Глава 5. МОНОГЕННЫЕ БОЛЕЗНИ
5.1. Общая характеристика моногенной патологии
5.2. Классификация моногенных болезней
5.3.Характеристика наиболее частых моногенных форм наследственной патологии
5.3.1.Фенилкетонурия
5.3.2. Врождённый гипотиреоз
5.3.3. Адрено-генитальный синдром
5.3.4. Галактоземия
5.3.5. Муковисцидоз
5.3.6. Нейрофиброматоз
|
|
|
5.3.7. Миотоническая дистрофия
5.3.8. Прогрессирующая мышечная дистрофия
5.3.9. Синдром ломкой (фрагильной) Х-хромосомы (синдром умственной отсталости с ломкой Х-хромосомой, синдром Мартина-Белл, синдром fra-Х, FRAXA, FRAXE)
5.4. Биохимические методы диагностики моногенной патологии
5.5. Молекулярно-генетические методы диагностики моногенной патологии
Глава 6. МУЛЬТИФАКТЕРИАЛЬНЫЕ БОЛЕЗНИ
6.1. Общая характеристика мультифакториальных болезней
6.2. Факторы и принципы выявления лиц с повышенным риском развития болезней с наследственным предрасположением
6.3. Экогенетические болезни
Глава 7. ПРОФИЛАКТИКА НАСЛЕДСТВЕННОЙ ПАТОЛОГИИ
7.1. Виды, пути и формы профилактики наследственных болезней
7.2. Медико-генетическое консультирование
7.2.1. Клинико-генеалогическое обследование пациента и его родственников
7.2.2. Получение оценок генетического риска
7.3. Методы пренатальной диагностики наследственных болезней
7.3.1. Неинвазивные методы пренатальной диагностики
7.3.2. Инвазивные методы пренатальной диагностики
7.4. Методы выявления хромосомных нарушений и моногенных заболеваний
Предимплантационная генетическая диагностика
Массовый неонатальный скрининг на выявление наследственных заболеваний
|
|
|
7.7. Этические проблемы генетики.
ГЛАВА 8 . ОРГАНИЗАЦИЯ МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ В РОССИИ
8.1. Общие принципы организации8.2. Структура и задачи медико-генетической службы8.3. Задачи структурных подразделений региональной и межрегиональной медико-генетической консультации СЛОВАРЬ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ТЕРМИНОВ ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Глава 1
ЦИТОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
Клетка - основная единица биологической активности
Основной единицей живого является клетка. Клетка, как и все живое, способна размножаться, видоизменяться, реагировать на раздражения.
Среди живых организмов встречаются два типа организации клеток: прокариотическая клетка (у прокариот — бактерий и сине-зеленых водорослей) и эукариотическая клетка (у эукариот, то есть всех остальных одно- и многоклеточных организмов — растений, грибов и животных).
Прокариотическая клетка отличается следующими свойствами: ядерное вещество не покрыто ядерной оболочкой; одна молекула ДНК замкнута в кольцо; нет белков-гистонов, которые упаковывают ДНК; ДНК деспирализована (раскручена); отсутствуют мембранные органоиды; нет клеточного центра.
|
|
|
Эукариотическая клетка состоит из оболочки, цитоплазмы и ядра. Оболочка (мембрана) покрывает клетку снаружи, отделяя ее содержимое от окружающей среды. Большинство органоидов клетки покрыты мембраной. Мембрана состоит из 2-х слоев липидов, между которыми расположен слой белка. На мембранах происходят многочисленные биохимические процессы.
Цитоплазма – это полужидкая слизистая бесцветная масса сложного строения. В цитоплазме расположены: 1) ядро; 2) органоиды; 3) включения.
Ядро состоит из: а) хроматина; б) ядрышка; в) ядерного сока; г) ядерной оболочки. Хроматин - интенсивно окрашенные глыбки, гранулы и сетевидные структуры ядра. Они состоят из деспирализованной ДНК и белка. Во время деления клетки ДНК уплотняется и упаковывается с помощью белков-гистонов (структурные белки), превращаясь в хромосомы. Спирализованные участки ДНК не активны - на них не происходит синтез иРНК.
Передача генетической информации осуществляется деспирализованными участками ДНК, когда ядро находится в интерфазе (между делениями). Различают два вида хроматина: эухроматин и гетерохроматин. Эухроматин слабо окрашен, активен, на нем происходит транскрипция иРНК. Гетерохроматин хорошо окрашивается красителями, сильно спирализован, не активен. Перед делением клетки нити хроматина превращаются в хромосомы, а гетерохроматин контролирует степень конденсации (уплотнения) и спирализации хромосом, делая нити ДНК во время деления клетки недоступными для транскрипции и-РНК. В хромосомах участки эухроматина и гетерохроматина чередуются в виде светлых и темных полос.
|
|
|
Гетерохроматин появляется в интерфазном ядре женских клеток. В женском организме имеется две половых Х-хромосомы, одна из которых сильно спирализована и плотно упакована уже на ранних этапах эмбрионального развития и видна в виде глыбки хроматина, прикрепленного к оболочке ядра. В мужском организме имеется только одна половая Х-хромосома, а вторая половая хромосома – У. Благодаря сильной спирализации одной хромосомы у женщин организмы мужчин и женщин уравновешиваются по количеству функционирующих генов. Глыбки хроматина, прикрепленные к оболочке ядра в женских клетках, называются половым хроматином или тельцем Барра.
Половой хроматин имеет диагностическое значение. Отсутствие его в ядрах клеток у женщин и присутствие у мужчин свидетельствует о наследственном заболевании. Определяют половой хроматин путем анализа эпителиальных клеток в соскобе слизистой оболочки щеки или в клетках крови - лейкоцитах.
Ядрышко формируется на определенных хромосомах с генами, кодирующими синтез и-РНК. В нем образуются субчастицы рибосом. Ядрышко обнаруживается только в неделящихся клетках.
Ядерный сок (кариоплазма) - это бесструктурная масса, состоящая из белков, различных РНК, свободных нуклеотидов, аминокислот, продуктов обмена.
Ядерная оболочка состоит из 2-х мембран, пронизанных порами, через которые вещества проникают из цитоплазмы в ядро и выводятся из ядра в цитоплазму.
К органоидам относятся: эндоплазматическая сеть, рибосомы, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии, клеточный центр.
Митохондрии - это энергетические станции клетки. Они образуют и накапливают энергию в виде АТФ. Митохондрии имеют 2 мембраны: наружную гладкую и внутреннюю, образующую складки (кристы), что увеличивает их внутреннюю поверхность. На внутренней мембране синтезируется АТФ (аденозинтрифосфорная кислота).
Рибосомы - состоят из 2-х субчастиц: большой и малой, которые состоят из белка и рибосомальной РНК. Между большой и малой частями находится функциональная зона, в которой проходит иРНК. В большой субъединице иРНК образуются полипептидные связи между аминокислотами в процессе синтеза белка.
Клеточный центр - состоит из 2-х центриолей, расположенных под прямым углом друг к другу. Каждая центриоль-цилдиндр, состоящий из 2 триплетов микротрубочек. Клеточный центр растягивает хроматиды (хромосомы) во время деления клетки, обеспечивая равноценное распределение генетического материала между дочерними клетками.
Включения – это непостоянные компоненты клетки. Их можно разделить на несколько групп: трофические (питательные): жиры, углеводы; секреторные (нужные организму): гормоны, ферменты; экскреторные (ненужные и подлежащие выделению из организма): мочевая, кислота и др.; пигментные: меланин (коричневый пигмент).
Строение хромосом
Хромосомы - это интенсивно окрашенное тельце, состоящее из молекулы ДНК, связанной с белками-гистонами. Хромосомы формируются из хроматина в начале деления клеток (в профазе митоза), но лучше их изучать в метафазе митоза. Когда хромосомы располагаются в плоскости экватора и хорошо видны в световой микроскоп, ДНК в них достигают максимальной спирализации.
Хромосомы состоят из 2 сестринских хроматид (удвоенных молекул ДНК), соединенных друг с другом в области первичной перетяжки - центромеры. Центромера делит хромосому на 2 плеча. В зависимости от расположения центромеры хромосомы подразделяются на:
· метацентрические центромера расположена в середине хромосомы и плечи ее равны;
· субметацентрические центромера смещена от середины хромосом и одно плече короче другого;
· акроцентрические - центромера расположена близко к концу хромосомы и одно плечо значительно короче другого.
В некоторых хромосомах есть вторичные перетяжки, отделяющие от плеча хромосомы участок, называемый спутником, из которого в интерфазном ядре образуется ядрышко.
Правила хромосом
1. Постоянство числа. Соматические клетки организма каждого вида имеют строго определенное число хромосом (у человека -46, у кошки- 38, у мушки-дрозофилы - 8, у собаки -78. у курицы -78).
2. Парность. Каждая хромосома в соматических клетках с диплоидным набором имеет такую же гомологичную (одинаковую) хромосому, идентичную по размерам, форме, но неодинаковую по происхождению: одну - от отца, другую - от матери.
3. Индивидуальность. Каждая пара хромосом отличается от другой пары размерами, формой, чередованием светлых и темных полос.
4. Непрерывность. Перед делением клетки ДНК удваивается и в результате получается 2 сестринские хроматиды. После деления в дочерние клетки попадает по одной хроматиде и, таким о6разом, хромосомы непрерывны - от хромосомы образуется хромосома.
Все хромосомы подразделяются на аутосомы и половые хромосомы. Аутосомы - все хромосомы в клетках, за исключением половых хромосом, их 22 пары. Половые - это 23-я пара хромосом, определяющая формирование мужского и женского организма.
В соматических клетках имеется двойной (диплоидный) набор хромосом, в половых - гаплоидный (одинарный).
Определенный набор хромосом клетки, характеризующийся постоянством их числа, размером и формой, называется кариотипом.
Для того чтобы разобраться в сложном наборе хромосом, их располагают попарно по мере убывания их величины, с учетом положения центромеры и наличия вторичных перетяжек. Такой систематизированный кариотип называется идиограммой.
Впервые такая систематизация хромосом была предложена на конгрессе генетиков в Денвере (США, 1960 г.)
В 1971 г. в Париже классифицировали хромосомы по окраске и чередованию темных и светлых полос гетеро-и эухроматина.
Для изучения кариотипа генетики используют метод цитогенетического анализа, при котором можно диагностировать ряд наследственных заболеваний, связанных с нарушением числа и формы хромосом.
Жизненный цикл клетки.
Жизнь клетки от момента возникновения в результате деления до ее собственного деления или смерти называется жизненным циклом клетки. В течение всей жизни клетки растут, дифференцируются и выполняют специфические функции.
Жизнь клетки между делениями называется интерфазой. Интерфаза состоит из 3-х периодов: пресинтетического, синтетического и постсинтетического.
Пресuнтетический период следует сразу за делением. В это время клетка интенсивно растет, увеличивая количество митохондрий и рибосом.
В синтетический период происходит репликация (удвоение) количества ДНК, а также синтез РНК и белков.
В постсинmетический период клетка запасается энергией, синтезируются белки ахроматинов ого веретена, идет подготовка к митозу.
Существуют различные типы деления клеток: амитоз, митоз, мейоз.
Амитоз - прямое деление прокариотических клеток и некоторых клеток у человека.
Митоз - непрямое деление клеток, во время которого из хроматина образуются хромосомы. Путем митоза делятся соматические клетки эукариотических организмов, в результате чего дочерние клетки получают точно такой же набор хромосом, какой имела дочерняя клетка.
Митоз
Митоз состоит из 4-х фаз:
1. Профаза - начальная фаза митоза. В это время начинается спирализация ДНК и укорочение хромосом, которые из тонких невидимых нитей хроматина становятся короткими толстыми, видимыми в световой микроскоп, и располагаются в виде клубка. Ядрышко и ядерная оболочка исчезает, и ядро распадается, центриоли клеточного центра расходятся по полюсам клетки, между ними растягиваются нити веретена деления.
2. Метафаза - хромосомы движутся к центру, к ним прикрепляются нити веретена. Хромосомы располагаются в плоскости экватора. Они хорошо видны в микроскоп и каждая хромосома состоит из 2-х хроматид. В этой фазе можно сосчитать число хромосом в клетке.
3. Анафаза - сестринские хроматиды (появившиеся в синтетическом периоде при удвоении ДНК) расходятся к полюсам.
4. Телофаза (telos греч. - конец) противоположна профазе: хромосомы из коротких толстых видимых становятся тонкими длинными невидимыми в световой микроскоп, формируются ядерная оболочка и ядрышко. Заканчивается телофаза разделением цитоплазмы с образованием двух дочерних клеток.
Биологическое значение митоза заключается в следующем:
· дочерние клетки получают точно такой же набор хромосом, который был у материнской клетки, поэтому во всех клетках тела (соматических) поддерживается постоянное число хромосом.
· делятся все клетки, кроме половых:
· происходит рост организма в эмбриональном и постэмбриональном периодах;
· все функционально устаревшие клетки организма (эпителиальные клетки кожи, клетки крови, клетки слизистых оболочек и др.) заменяются новыми;
· происходят процессы регенерации (восстановления) утраченных тканей.
Схема митоза
При воздействии неблагоприятных условий на делящуюся клетку веретено деления может неравномерно растянуть хромосомы к полюсам, и тогда образуются новые клетки с разным набором хромосом, возникает патология соматических клеток (гетероплоидия аутосом), что приводит к болезни тканей, органов, организма.
Мейоз (гаметогенез)
Мейоз (от греческого meiosis - уменьшение) - деление, приводящее к уменьшению в ядре клетки числа хромосом. С помощью мейоза происходит образование и созревание половых клеток (яйцеклеток и сперматозоидов) из особых соматических клеток яичников и семеников. В результате мейоза число хромосом уменьшается вдвое (из диплоидных клеток образуются гаплоидные).
Мейоз состоит из 2-х последовательных делений: первого и второго, причем удвоение ДНК происходит только перед первым делением. Перед делением так же как в митозе удваивается ДНК, количество хроматид удваивается. При первом делении делится набор хромосом.
После первого деления быстро наступает второе без подготовки и без синтеза ДНК. Деление протекает по типу митоза - ровно пополам делятся хроматиды, по набор хромосом остается половинным.
В мейозе и митозе фазы называются одинаково: профаза, метафаза, анафаза, телофаза, но в профазе 1 деления мейоза происходит кроссинговер.
Схема мейоза
Биологическое значение мейоза состоит в следующем:
· Мейоз приводит к уменьшению числа хромосом вдвое, что обусловливает постоянство видов на Земле. Если бы число хромосом - не уменьшалось, то в каждом последующем поколении происходило бы увеличение числа хромосом вдвое (у родителей - 46, у детей - 92, у внуков - 184 и. т.д.).
· Мейоз обеспечивает разнородность гамет по генному составу - в профазе за счет кроссинговера, в метафазе - за счет свободное перекомбинирования хромосом.
· Случайная встреча гамет (сперматозоидов и яйцеклетки) с качественно различным набором генов обусловливает комбинативную изменчивость - гены родителей комбинируются, вследствие чего у детей появляются признаки, которых не было у родителей. Комбинативная изменчивость обеспечивает большое разнообразие человечества, но дает возможность приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды, способствуя выживаемости вида.
Итак, в результате мейоза образуются клетки с гаплоидным набором хромосом.
При нарушении деления возникают половые клетки с неправильным набором хромосом (22 и 24) или с видоизмененными хромосомами, нарушением их строения. При оплодотворении появляется организм с врожденной наследственной патологией.
Половые клетки (гаметы) обеспечивают передачу наследственной информации потомкам. Мужские гаметы - это сперматозоиды, а женские - яйцеклетки. Созревают мужские гаметы в семенниках, а женские - в яичниках.
Процесс образования гамет называется гаметогенезом. Процесс развития сперматозоидов называется сперматогенезом, а яйцеклеток - овогенезом.
Сперматогенез
Семенник состоит из многочисленных канальцев, в стенках которых происходит развитие сперматозоидов. За это время клетка проходит несколько этапов развития:
а) зона размножения - расположена в наружном слое семенного канальца, здесь клетки делятся путем митоза - это диплоидные клетки. Они размножаются на протяжении всего периода половой зрелости мужской особи и называются сперматогониями. Некоторые из них перемещаются к просвету канальца в зону роста;
б) зона роста - сперматогонии растут, и образуется сперматоцит 1-го порядка;
в) зона созревания - сначала происходит 1-е мейотическое деление и образуется сперматоцит 2-го порядка; затем происходит 2-е мейотическое деление и образуются сперматиды;
г) зона формирования - сперматиды превращаются в сперматозоиды, у них формируется головка, шейка и хвостик. Одновременно при половом акте выделяется около 200 млн. сперматозоидов. За всю жизнь в мужском организме продуцируются не менее 500 млрд. сперматозоидов. Сперматозоиды подвижны, их скорость движения составляет 7мм/сек.
Овогенез
Овогенез происходит в яичниках. Начинается деление в эмбриональный период, когда клетки яичников делятся митозом и образуются овогонии, которые к моменту рождения превращаются в ооцит 1-го порядка и задерживают свое дальнейшее развитие до полового созревания.
С наступлением половой зрелости каждый овоцит переходит к росту: удваивается ДНК, увеличивается размер, накапливаются белки, жиры, углеводы, пигменты. Каждый овоцит окружается мелкими фолликулярными клетками, обеспечивающими его питание. Сначала образуется первичный, а затем - вторичный и зрелый фолликулы. Зрелый фолликул (граафов пузырек) заполнен жидкостью, а внутри него находится яйцеклетка.
Далее происходит овуляция (стенка зрелого фолликула лопается, яйцеклетка попадает в воронку маточной трубы) и наступает созревание яйцеклетки:
· 1-е мейотическое деление. Из овоцита 1-го порядка образуется овоцит 2-го порядка и направительное тельце, в которое уходит только избыток хромосомного материала, а запас питательных веществ остается в овоците 2-го порядка.
· 2-е мейотическое деление заканчивается образованием овоцита или зрелой половой яйцеклетки и трех направительных тельц с половиной генетического материала. Направительные тельца вскоре погибают.
К началу полового созревания в яичниках находится примерно 100000 овоцитов, однако за весь репродуктивный период в яичниках женщины образуется примерно 300-400 овоцитов.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 536; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!