Болезни с наследственной предрасположенностью: ассоциация с генетическими маркерами, понятие наследственности.
Пол, признаки пола. Признаки, сцепленные с полом. Строение половых хромосом.
Генетика пола – это область генетической науки, которая отслеживает порядок и систему наследования признаков, связанных с половыми хромосомами.
Пол – это совокупность морфологических, физиологических, биохимических и других признаков организма, которые реализуют репродукцию или воспроизведение потомства и передачу им наследственной информации. Существуют и другие трактовки феномена «пол», которые, по сути, сводятся к единому сущностному смыслу.
Подавляющее большинство видов животных представлено особями двух полов — мужского и женского. Расщепление по половой принадлежности происходит в соотношении 1:1. Иными словами, у всех видов численность самцов и самок приблизительно одинакова. У цветковых растений также встречается двудомность, когда женские и мужские цветки находятся на разных растениях.
Подавляющее большинство организмов наделяется полом в момент оплодотворения, хотя из этого правила существуют исключения. Половые признаки организма могут быть классифицированы на:
Первичные половые признаки или свойства организма, которые обеспечивают образование гамет и процесс оплодотворения (разделение яичников и семенников у самцов);
Вторичные половые признаки являются морфологическими и физиологическими признаками, которые определяют фенотипические различия между особями разных полов. Примерами являются тип волосяного покрова или тембр голоса. Изучение кариотипов мужских и женских особей показывает, что у большинства женских организмов комплекс хромосом распределяется по гомологичным парам и дополняется двумя непарными хромосомами. Именно эти непарные хромосомы определяют половую принадлежность организма.
|
|
|
Таким образом, все хромосомы организма делятся на аутосомы или идентичные и одинаковые хромосомы. Гетеросомы или половые хромосомы различаются в клетках самцов и самок. Они обозначаются буквами X и Y. В организме человека присутствует 44 аутосомы и 2 половых хромосомы, что соответствует диплоидному набору хромосом. В организме других животных или растений соотношение половых хромосом может быть совершенно различным, в зависимости от конкретной систематической принадлежности..
Х – хромосому определяют как наибольшую из двух половых хромосом, которая содержится внутри мужского кариотипа. Внутри женского кариотипа обе половые хромосомы одинаковы по размеру и являются Х-хромосомами.
Закономерности наследования признаков, сцепленных с полом
Все соматические клетки организма обладают диплоидным набором хромосом, в который входят две половые хромосомы и 44 аутосомы (2А + XX у самок и 2А + XY у самцов).
|
|
|
Что касается половых клеток, то они имеют гаплоидный набор хромосом и одну половую хромосому (А + X у самок и у 50% самцов и А + Y у других 50% самцов).
В зависимости от набора половых хромосом пол может быть гомогаметным и гетерогаметным. Гомогаметным называют пол, имеющий две одинаковые половые хромосомы. Гетерогаметный пол обладает разными половыми хромосомами.
Определение пола у организмов происходит по конкретным закономерностям:
XY — у самцов, XX — у самок. Такой тип организмов характерен для человека, млекопитающих, насекомых, червей, рыб и пр. При этом очевидно, что гетерогаметным является мужской пол;
XX — у самцов, XY у самок – это определение пола характерно для птиц и бабочек, а также земноводных и некоторых пресмыкающихся. В данном случае гетерогаметным является женский пол;
ХО — у самцов, XX — у самок. Наличие О хромосомы означает отсутствие половой хромосомы у организмов. Такой тип определения пола встречается среди некоторых насекомых. Например, к ним относят кузнечиков. При определении пола такого типа не применяются понятия гетеро и гомогаметности;
|
|
|
XX — у самцов, ХО — у самок. Такой тип определения пола характерен для тли. Применяется трактовка гомо и гетерогаметности, аналогичная вышеописанному случаю.
Как уже отмечалось ранее, принадлежность особи к тому или иному полу определяется в момент оплодотворения. Но в природе возможны и другие ситуации, когда на определение пола может повлиять окружающая среда. Например, для морского червя боннелии пол личинки будет зависеть от того, куда личинка попадет после завершения процесса свободного плавания. Если при оседании на дно она попадет на тело взрослой самки, то химические вещества, выделяемые из тела самки превратят ее в самца. Если же рядом в этот момент не окажется половозрелой самки, то из личинки образуется самка. Подобные ситуации могут возникать также и у других организмов.
Наследование пола определяется законами Менделя. Поскольку соотношение числа самцов и самок в популяциях равно 1: 1. Пол будущего организма определяется в момент оплодотворения и зависит от состава гамет. Многие признаки передаются сцеплено с половой хромосомой. Примером таких генов могут являться многие болезни, а именно дальтонизм и гемофилия.
Женщины, гетерозиготные по любому из сцепленных с полом признаков, являются носителями соответствующего рецессивного гена; фенотипически такие женщины здоровы. Носительство достаточно часто встречающееся явление в ходе наследования генетически рецессивных признаков.
|
|
|
Если наблюдается наследование, сцепленное с полом, то распределение генов в потомстве будет соответствовать распределению половых хромосом при мейозе. Х и Y хромосомы не обладают гомологичными участками. В связи с этим признаки, которые определяются генами, расположенными в Y хромосоме, проявляются у мужчин только в том случае, когда они рецессивны.
Примером подобной закономерности может служить ситуация, когда у человека проявляется дальтонизм или раннее облысение, а также гемофилия. Все эти отклонения фенотипически проявляются только у мужчин.
Подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод о том, что генетика пола представляет собой весьма перспективную отрасль науки о наследственности и изменчивости. Применяя данные, полученные в рамках подобных генетических исследований, можно существенно снизить процент возникновения генетических отклонений у различных особей или, по крайней мере, спрогнозировать действия при их появлении.
Строение половых хромосом.
Хромосомы — структуры клетки, хранящие и передающие наследственную информацию. Хромосома состоит из ДНК и белка. Комплекс белков, связанных с ДНК, образует хроматин. Белки играют важную роль в упаковке молекул ДНК в ядре.
ДНК в хромосомах упакована таким образом, что умещается в ядре, диаметр которого обычно не превышает 5 мкм (5-10-4 см).
Упаковка ДНК приобретает вид петельной структуры, похожей на хромосомы типаламповых щеток амфибий или политенных хромосом насекомых.
Петли поддерживаются с помощью белков, которые узнают определенные последовательности нуклеотидов и сближают их. Строение хромосомы лучше всего видно в метафазе митоза.
Хромосома представляет собой палочковидную структуру и состоит из двух сестринских хроматид, которые удерживаются центромерой в области первичной перетяжки. Каждая хроматида построена из хроматиновых петель. Хроматин не реплицируется. Реплицируется только ДНК.
Болезни с наследственной предрасположенностью: ассоциация с генетическими маркерами, понятие наследственности.
Наследственность — способность организмов передавать из поколения в поколение свои признаки (особенности строения, функций, развития).
Основные понятия
Ген и аллели. Единицей наследственной информации является ген.
Ген (с точки зрения генетики) — участок хромосомы, определяющий развитие у организма одного или нескольких признаков.
Аллели — различные состояния одного и того же гена, располагающиеся в определённом локусе (участке) гомологичных хромосом и определяющие развитие одного какого-то признака. Гомологичные хромосомы имеются только в клетках, содержащих диплоидный набор хромосом. Их нет в половых клетках (гаметах) эукариот и у прокариот.
Болезни с наследственной предрасположенностью относят к полигенным, так как чаще всего они вызываются изменением нескольких генов и для их проявления требуется воздействие определённых факторов внешней среды. Эти заболевания составляют 92 % от общего числа наследственных заболеваний человека. К ним принадлежат такие заболевания, как ревматизм, ишемическая болезнь сердца, сахарный диабет, бронхиальная астма, мигрень, эпилепсия и др. В этом случае по наследству передаётся лишь предрасположенность к заболеванию, а само оно может и не проявиться у потомков. Такие заболевания наследуются не по законам Менделя, имеют возрастные и половые отличия, могут клинически по-разному проявляться у разных индивидов. Кроме того, для них характерна высокая частота встречаемости. Например, сахарным диабетом больны 5 % населения промышленно развитых стран, аллергическими заболеваниями — более 10 %, а гипертонией — около 30 %.
Наследование и степень проявления таких заболеваний у потомков зависит от степени выраженности болезни у родителей, так как их тяжесть обусловлена дефектом нескольких генов. Например, если гипертонией страдают оба родителя, то возрастает риск проявления заболевания в более тяжёлой степени у детей, а также вероятность передачи по наследству патологических генов. Большое значение имеет и степень родства данного индивида с поражённым болезнью членом семьи. Чем дальше в родстве они состоят, тем меньше вероятность проявления заболевания. При прогнозировании наследственной предрасположенности к заболеванию учитывается число больных родственников.
Немаловажным фактором для проявления заболеваний с наследственной предрасположенностью являются и условия среды. Так, при наличии у ближайших родственников ишемической болезни сердца необходимо следить за режимом питания, двигательной активностью, уровнем холестерина в крови, чтобы предотвратить развитие этого заболевания у потомства.
Главное отличие этих заболеваний от генных и хромосомных заключается в значительном влиянии условий окружающей среды и образа жизни человека на развитие болезни. Определенное сочетание внешних факторов может спровоцировать раннее развитие болезни. Например, курение может стимулировать развитие бронхиальной астмы, гипертонической болезни и т. д.
Наиболее важным и перспективным направлением в разработке проблем болезней с наследственным предрасположением является выявление и анализ патогенетических маркеров, формирующих механизмы, предрасполагающие к развитию заболевания. В случаях собственно наследственных болезней с одним главным геном патогенетические механизмы его действия принципиально ясны. Они могут быть проиллюстрированы, например, действием гена при серповидноклеточной анемии, которое реализуется однонаправленно через последовательную цепь процессов до уровня клетки, что в конечном итоге и определяет клиническое проявление болезни.
Совершенно иная и гораздо более сложная картина возникает в случае полигенного наследования, когда предрасположение к болезни развивается на основе аддитивного взаимодействия ряда генетических детерминант.
Генетическая ассоциация - это когда один или несколько генотипов в популяции сочетаются с фенотипическим признаком чаще, чем можно было бы ожидать при случайном возникновении . Исследования генетической ассоциации направлены на то, чтобы проверить, различаются ли частоты однолокусных аллелей или генотипов (или, в более общем плане, частоты многолокусных гаплотипов ) между двумя группами людей (обычно больными субъектами и здоровыми людьми из контрольной группы ). Сегодня исследования генетических ассоциаций основаны на том принципе, что генотипы можно сравнивать «напрямую», то есть с последовательностями реальных геномов или экзомов посредством секвенирования всего генома или секвенирования всего экзома .
Исследования ассоциаций позволяют констатировать частоту варианта какого-то гена у носителей признака или заболевших по сравнению с контрольными лицами. Частота аллелей бывает разной за счет двух различных механизмов.
- Аллель кодирует генный продукт (протеин), который ответствен за возникновение болезни.
- Локус аллеля соседствует с каким-то локусом в той же самой хромосоме, и этот последний кодирует генный продукт, ответственный за возникновение болезни. Между аллелями на маркере и на месте болезни существует неравновесие по сцеплению, а это означает, что в обследованных популяциях они проявляются сверх случайного часто или редко.
При изучении генетических ассоциаций могут получиться неправомерно завышенные результаты, особенно если носители признака и контрольные лица не были достаточно сопоставлены друг с другом. Это условие не всегда можно обеспечить ввиду высокой вариабельности аллельных частот в различных популяциях.
При методе «Haplotype Relative Risk» используется внутренний контроль, благодаря чему можно создать совершенное в популяционно-генетическом отношении сопоставление между случаями и контрольными случаями. Единица обследования здесь — не независимый идентифицированный пациент, а независимое ядро семьи (ребенок, отец, мать), включающее идентифицированного пациента. По причине удвоенного набора хромосом маркерный локус каждого из родителей замещен в парной форме, а всего, следовательно, оба родителя несут четыре вместе взятые выраженности, из которых две передаются дальше на заболевшего идентифицированного пациента. Другие два аллеля, не переданные на идентифицированный случай, образуют контрольные случаи. Этот алгоритм, естественно, применим только тогда, когда оба родителя гетерозиготны по маркерному локусу. Эта убедительная, все больше признаваемая методика имеет свои ограничения: идентифицированные пациенты должны быть относительно молоды, так как требуется знание генотипа их родителей; а значит, этим методом невозможно исследовать психические расстройства в пожилом возрасте (например, синдромы деменции).
Генетический маркер - ген или последовательность ДНК с известным местоположением на хромосоме, которая может использоваться, чтобы идентифицировать клетки, людей или разновидности. Это изменение может возникнуть из-за мутации или изменения в геномных местах. Генетический маркер может быть короткой последовательностью ДНК или длинный, как мини спутники. генетический маркер молекулярный
Генетические маркеры могут использоваться, чтобы изучить отношения между унаследованной болезнью и ее генетической причиной (например, особая мутация гена, который приводит к дефектному белку). Известно, что части ДНК, которые лежат друг около друга на хромосоме, имеют способность быть унаследованными вместе. Это позволяет использовать маркер чтобы определить точный образец наследования гена, который еще не был точно ограничен.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 97; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!