Хромосомная теория наследственности. Хромосомный набор человека.
Законы Менделя.
Основные законы наследуемости были описаны более века назад чешским монахом Грегором Менделем (1822-1884). Он занимался селекционированием гороха, и именно гороху мы обязаны открытием основных законов наследуемости: закона единообразия гибридов первого поколения, закона расщепления и закона независимого комбинирования.
Первый закон Менделя - Закон единообразия гибридов первого поколения.
Данный закон утверждает, что скрещивание особей, различающихся по данному признаку (гомозиготных по разным аллелям), дает генетически однородное потомство (поколение F1), все особи которого гетерозиготны. Все гибриды F1 могут иметь при этом либо фенотип одного из родителей (полное доминирование), как в опытах Менделя, либо, как было обнаружено позднее, промежуточный фенотип (неполное доминирование). В дальнейшем выяснилось, что гибриды первого поколения F1 могут проявить признаки обоих родителей (кодоминирование). Этот закон основан на том, что при скрещивании двух гомозиготных по разным аллелям форм (АА и аа) все их потомки одинаковы по генотипу (гетерозиготны – Аа), а значит, и по фенотипу.
Второй закон Менделя - Закон расщепления.
Этот закон называют законом (независимого) расщепления. Когда у организма, гетерозиготного по исследуемому признаку, формируются половые клетки – гаметы, то одна их половина несет один аллель данного гена, а вторая – другой. Поэтому при скрещивании таких гибридов F1 между собой среди гибридов второго поколения F2 в определенных соотношениях появляются особи с фенотипами как исходных родительских форм, так и F1.
|
|
|
В основе этого закона лежит закономерное поведение пары гомологичных хромосом (с аллелями А и а), которое обеспечивает образование у гибридов F1 гамет двух типов, в результате чего среди гибридов F2 выявляются особи трех возможных генотипов в соотношении 1АА: 2Аа: 1аа. Т.е. «внуки» исходных форм – двух гомозигот, фенотипически отличных друг от друга, дают расщепление по фенотипу в соответствии со вторым законом Менделя.
Проявляющиеся признаки (в F1) – доминантные, те, что присутствуют, но спят – рецессивные. На проявление признака влияют 2 наследственные единицы, но в гаметы уходит только 1-на, которая встречается с другой единицей от родителя и образует пару.
Закон: при образовании гамет происходит разделение пары наследственных родительских единиц, так, что в каждую из гамет попадает только 1 из них.
Соотношение 1АА: 2Аа: 1аа может меняться в зависимости от типа наследования. Так, в случае полного доминирования выделяются 75% особей с доминантным и 25% с рецессивным признаком, т.е. два фенотипа в отношении 3:1. При неполном доминировании и кодоминировании 50% гибридов второго поколения имеют фенотип гибридов первого поколения и по 25% - фенотипы исходных родительских форм, т.е. наблюдается расщепление 1:2:1. Примерами такого наследования может быть Хорея Гентингтона, рецессивное наследование фенилкетонурии.
|
|
|
Третий закон Менделя - Закон независимого комбинирования наследования признаков
(дигибридное скрещивание).
Мендель скрещивал гладкий желтый (2 признака) и морщинистый зеленый горох , оба признака доминантны.
Принцип независимого распределения (рекомбинирования) - объединяясь среди 1-го поколения родительские задатки в последних поколениях разделяются и ведут себя независимо. При образовании гамет могут быть новые сочетания, которых не было у родителей.
Этот закон говорит о том, что каждая пара альтернативных признаков ведет себя в ряду поколений независимо друг от друга, в результате чего среди потомков первого поколения (F2) выявляются особи с четырьмя фенотипами в соотношении 9:3:3:1. при этом два фенотипа имеют родительские сочетания признаков, а оставшиеся два – новые. Данный закон основан на независимом поведении (расщеплении) нескольких пар гомологичных хромосом. Так, при дигибридном скрещивании это приводит к образованию у гибридов первого поколения (F1) 4 типов гамет (АВ,Ав,аВ,ав), а после образования зигот – к закономерному расщеплению по генотипу и, соответственно, по фенотипу в следующем поколении (F2).
|
|
|
Закон независимого комбинирования не соблюдается в том случае, если гены, контролирующие изучаемые признаки, сцеплены, т.е. располагаются по соседству друг с другом на одной и той же хромосоме и передаются по наследству как связанная пара элементов, а не как отдельные элементы. (Мендель выбрал несцепленные признаки).
Исключения из 3-го закона Менделя позволяют определять хромосомные координаты генов (локус). В случаях, когда наследуемость определенной пары генов не подчиняется этому закону, вероятнее всего эти гены наследуются вместе и, следовательно, располагаются на хромосе в непосредственной близости друг от друга. Зависимое наследование генов называется сцеплением, а статистический метод, используемый для анализа такого наследования, называется методом сцепления.
Хромосомная теория наследственности. Хромосомный набор человека.
Открытия: (В 1831г – открыто клеточное ядро. В 1848 – описаны хромосомы (Хромо – окрашивание, сомо – тело).
|
|
|
Конец XIX века – описание оплодотворения, образование общей мембраны. Конец 90-х – выяснилось, что разные клетки делятся по-разному: соматические – митозом, половые – мейозом.
Генетическая индивидуальность – уникальна.
Главный материнский субстрат – хромосомы. В ядре клетки гены не свалены в кучу, а организованы в линейные структуры – хромосомы, которые представляют собой продолговатые вытянутые тельца. По своей структуре все хромосомы человека трехчленны, т.е. содержат короткое плечо, длинное плечо и центромеру. Гены человека распределены в строго универсальном порядке по 23 парам хромосом. Хромосомы, составляющие пару, называются гомологичными хромосомами. Каждая хромосома из пары получена от одного из родителей, т.е. одна хромосома в организм человека приходит от отца, вторая – от матери. Двадцать две пары хромосом называются аутосомами, их набор одинаков для особей мужского и женского полов. Двадцать третья пара – это пара, которая определяет пол и соответственно различается по своей структуре у мужчин и женщин: женщины носителя двух Х - хромосом, а мужчины - одной Х и одной Y хромосомы.
Число хромосом в клетках тела человека в два раза больше, чем в его половых клетках – гаметах. Следовательно, в гамете каждый ген представлен только одной копией, т.е. каждая гамета содержит лишь один аллель данного гена. В процессе формирования гамет хромосомных набор делится случайным образом надвое, хромосомы каждой пары расходятся по разным половым клеткам, и каждая гамета получает, таким образом, случайный набор хромосом, а, следовательно, случайный набор генов.
При слиянии гамет образуется зигота – оплодотворенная яйцеклетка, в которой оказывается по две хромосомы каждого типа, образующие пары гомологичных хромосом – по одной от мужской и женской гаметы. Оплодотворенное яйцо диплоидно, как и подавляющее большинство клеток организма, которому (путем клеточного деления, или митоза) оно дает начало; диплоидны, в частности, и те клетки, из которых затем образуются гаметы. Каждая из таких гаметообразующих клеток претерпевает особое деление – мейоз.
Митоз (греч.mitos- нить) - в процессе деления клетки делятся на две дочерние клетки, каждая из которых, в свою очередь, еще раз делится на две клетки, и т.д. биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении редуплицированных (точно скопированных) хромосом между дочерними клетками, что обеспечивает образование генетически равноценных клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений. Большинство клеток нашего организма проходят типичный клеточный цикл, длящийся в среднем 24 часа. Другие клетки делятся только в ограниченный период времени, или только вследствие повреждения.
Мейоз (греч.meiosis-уменьшение) – особый способ деления клеток, приводящий к редукции числа хромосом и к переходу клетки из диплоидного состояния в гаплоидное. В результате мейоза формируются половые клетки – гаметы. Как и в митозе, этот процесс начинается с удвоения количества хромосом, но каждая клетка при мейозе делится дважды, поэтому исходная диплоидная (т.е. создающая парные хромосомы) клетка производит 4 гаметы, каждая из которых содержит гаплоидное число хромосом (по одной хромосоме из каждой пары). Один из членов каждой гомологической хромосомной пары попадает в одну из производимых гаметных клеток.
Хромосомный набор (число, размер, форма хромосом) человека называется его кариотипом.
Несмотря на то, что мейоз и митоз – процессы чрезвычайно точные, в ходе деления клетки возможны ошибки. Хромосомные ошибки называются хромосомными аберрациями (или хромосомными перестройками), они ведут к искажению нормального кариотипа человека.
В узком смысле генотип – совокупность аллелей гена или группа генов, контролирующих развитие и проявление анализируемого признака у данного организма.
Ген (греч – род, происхождение) представляет собой единицу генетического материала. Гены выполняют несколько функций, одна из которых - кодирование первичной структуры полипептида (белка).
Аллели – это альтернативные формы гена, определяющие альтернативные формы одного и того же признака. Они возникают в результате изменений структуры гена из-за таких генных процессов, как мутация и рекомбинация. В норме у каждого имеется два аллеля каждого гена – по одному аллелю на каждой из хромосом.
Генные болезни — это разнородная по клиническим проявлениям, этиологии и патогенезу группа заболеваний, наследующихся в соответствии с законами Менделя. В основе генных заболеваний лежат мутации одного гена. В связи с этим такие болезни называют также моногенными, менделирующими в монофакторными.
В настоящее время известно более 4500 генных: болезней. Они выявляются у 4,2—6,5% новорожденных. На их долю приходится 8—10% в структуре общей смертности детей до пятилетнего возраста.
Генные (точковые) мутации разнообразны. К ним относятся - инсерции (вставки), экспансия (увеличение числа) тринуклеотидных повторов, нарушения сплайсинга {процесса созревания мРНК), миссенс и нонсенс мутации, приводящие к замене одной аминокислоты в белке или остановке синтеза белка. Каждая из подобных мутаций может быть причиной наследственной болезни. В некоторых случаях в одном и том же гене можно обнаружить все вышеперечисленные мутации, любая из которых приводит к одной и той же генной болезни.
Таким примером может служить фенилкетонурия клинические проявления, которой могут быть обусловлены по крайней мере мутациями 30 различных локусов. В гене муковисцидоза таких мутаций более 300, что обусловливает высокую частоту данного заболевания. С другой стороны, мутации в пределах одного гена могут вызывать различные болезни. Генные мутации могут нарушать функции структурных, транспортных, эмбриональных белков и белков-ферментов. Такие мутации, приводящие к наследственным болезням, называют патологическими.
Клиническое изучение хромосомных болезней, или синдромов, началось задолго до установления их этиологии.
В 1866 г. английский врач Джон Лангдон Даун описал специфическую форму патологии, получившую впоследствии название болезни Дауна. Синдром Шерешевского—Тернера описан Н.А. Шерешевским в 1925 г. и Г.Тернером в 1938 г. Синдром Клайнфелтера впервые описан Г.Клайнфелтером в 1942 г.
Качественно новый этап в развитии медицинской генетики начался в 1959 г., когда была установлена причина вышеперечисленных болезней. Благодаря интенсивным цитогенетическим исследованиям в 60-х годах была доказана хромосомная этиология многих синдромов врожденных пороков развития. Число описанных типов хромосомных перестроек в настоящее время приближается к 1000, но только немногим более 100 из них имеют клинически очерченную картину и называются хромосомными болезнями (синдромами). Хромосомные болезни, или синдромы, — это группа врожденных патологических состояний, проявляющихся множестве пороками развития, различающихся по своей клинической картине, часто сопровождающихся тяжелыми нарушениями психического и соматического развития. Основной дефект — различные степени интеллектуальной недостаточности, что может осложняться нарушениями зрения, слуха, опорно-двигательного аппарата, более выраженными, чем интеллектуальный дефект, расстройствами речи, эмоциональной сферы и поведения.
Диагностические признаки хромосомных синдромов можно разделить на три группы:
1) неспецифические, т.е. такие, как выраженная умственная отсталость, сочетающаяся с дисплазиями, врожденными пороками развития и черепно-лицевыми аномалиями;
2) признаки, характерные для отдельных синдромов;
Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 107; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!