3.Цитогенетический метод

Микроскопическое исследование числа и структур хромосом, изучение кариотипа. Для этого изготавливают микроскопические препараты из лейкоцитов крови, на которых видно число и строение хромосом. Клетки помещ в опред среду, вводятся в-ва, стимулир деление кл. Затем вводится колхицин. Он останавл деление на стадии метафазы.

Современный этап в применении этого метода связан с разработанным Касперсоном методом дифференциального окрашивания хромосом (позволил точно идентифицировать хромосомы по характеру распределения в них окрашиваемых сегментов). В кариотипе одинак хромосом м.б только две (гомологичные хромосомы). Позволяет выяснить наличие у плода хромосомных и биохимических нарушений на ранних стадиях развития, позволяет диагностировать различные хромосомные болезни, связанные с нарушением числа хромосом или их структуры.

4.Комбинативная и эпигеномная изменчивость

Комбинативная изменчивость широко распространена в природе. Она является 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. 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.

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: 1.В данном случае имеет место комплементарное действие генов. 2. Иногда гетерозисный организм имеет более выраженные признаки, чем доминантный гомозиготный.

Билет

1. Репарация

Два типа нарушений структуры ДНК приводят к мутациям.

Это, во-первых, включение нормальных нуклеотидов в аномальное окружение из последовательностей нуклеотидов, приводящих к образованию неправильно спаренных оснований и петель разных размеров.

Во-вторых, появление повреждений ДНК в виде аномальных нуклеотидов в правильных последовательностях ДНК. В этом случае речь идет о различных химических модификациях нуклеотидов, включая их разрушение и образование поперечных сшивок. Повреждения ДНК могут приводить к задержке и блокированию репликации и транскрипции.

При исследовании механизмов репарации ДНК важные результаты были получены на клетках, облученных УФ-светом с длинами волн 240-280 нм. УФ-облучение клеток часто сопровождается их гибелью, образованием мутаций и злокачественной трансформацией. Среди первичных повреждений наиболее часто встречаются биспиримидиновыефотопродукты: пиримидиновые димерыциклобутанового типа, соединенные связью 6-4 ( рис. I.56 ). Как про-, так и эукариоты имеют несколько ферментных систем, которые разделяют пиримидиновые димеры или восстанавливают исходную структуру азотистых оснований. К таким репаративным системам относится, прежде всего, система эксцизионной репарации ДНК (NER) , осуществляющая вырезание поврежденных нуклеотидов ( NER - nucleotideexcisionrepair ) или азотистых оснований ( BER - baseexcisionrepair ).

Система ферментативной фотореактивации ДНК ( PHR - photoreactivation ), основным компонентом которой является ДНК-фотолиаза, разделяет пиримидиновые димеры, превращая их в нормальные пиримидиновые основания. Кроме того, поврежденные УФ- светом молекулы ДНК могут репарироваться с участием систем рекомбинации и в процессе пострепликативного синтеза ДНК. Действие систем репарации поврежденной ДНК распространяется не только на фотопродукты, но и на другие модифицированные основания, образующиеся под действием химических мутагенов. Отдельно следует упомянуть систему, распознающую неправильно спаренные основания в двойной спирали ДНК, возникающие в результате ошибок репликации

Анкилостома, некатор, угрица

в кишечнике Анкилостомы - гельминты. Самки длиной 10-18 мм. Передний конец загнут на спинную сторону. Продолжительность жизни - 4 - 5 лет. Паразитирует только у человека. Яйца с фекалиями попадают во внешнюю среду. В почве, при наличии кислорода, при температуре 28 - 30°С и влажности через сутки из яиц выходят неинвазионныерабдитовидные личинки. Они имеют два бульбуса в пищеводе После линьки эти личинки в филяриевидные инвазионные личинки. В организм человека личинки могут попасть через рот с грязными овощами, фруктами, водой или внедриться через кожу. При попадании личинок в организм человека через кожу они начинают миграцию через сердце в легкие, дых пути, заглатываются со слюной и проникают в кишечник, где превращаются в половозрелых гельминтов.При заражении личинками через рот миграции не происходит, и в кишечнике развиваются взрослые особи . вызывает анемию, расстройства пищеварения, истощение организма. При отсутствии лечения возможен смертельный исход. Диагноз ставят по нахождению яиц в фекалиях. Профилактика связана с обязательным ношением обуви, запретом лежать на земле в тех районах, где распространен анкилостомоз. Некатор - возбудитель некатороза - заболевания, похожего на анкилостомоз Длина самки 8 - 13 мм, самца - 5 - 10 мм . В ротовой полости имеются 2 острые режущие пластинки.Угрица кишечная- заболевание, стронгилоидозом. В цикле развития происходит смена свободноживущих и паразитирующих поколений. Этим гельминт отличается от себе подобных..Из яиц, отложенных самкой, развиваются личинки, которые затем выносятся из организма вместе с фекалиями. При соприкосновении кожных покровов человека с почвой филяриевидная личинка привлекается теплом тела и активно внедряется в кожу. Чаще всего заражение происходит, когда человек ходит без обуви или лежит на земле. Проникая в организм, личинки попадают в кровеносные сосуды и начинают миграцию по организму. Сначала они попадают в правое сердце, затем в легочную артерию, капилляры легочных альвеол.Через разрыв стенки капилляров входят в альвеолы, а затем по дыхательным путям проникают в глотку. Вместе со слюной личинки заглатываются и попадают в кишечник, где превращаются в половозрелые формы. путь заражения — активное внедрение через кожу.Дальнейшее развитие гельминта может идти по двум направлениям:если личинка попадает в почву при неблагоприятных условиях, она линяет, превращаясь в филяриевидную личинку. При контакте человека с почвой личинка очень быстро внедряется в его кожные покровы и начинает миграцию по организму хозяина; при этом она последовательно проникает в вены, сердце, легочные артерии, альвеолы, бронхи, трахею, глотку, откуда попадает в кишечник и завершает свое развитие;если личинки находятся в благоприятных условиях, они превращаются в самцов и самок свободноживущего поколения, которые поселяются в почве и питаются органическими остатками; если в дальнейшем благоприятные условия сохраняются, гельминты откладывают яйца в почву, и существование свободноживущего поколения продолжается.При резком изменении условий личинки свободноживущих стронгилоидид вновь становятся паразитирующее й формой.Когда происходит массовое заражение, личинки не выходят наружу, а прямо в кишечнике принимают филяриевидную форму и начинают миграцию по организму, внедрившись в кровеносные сосуды, и заканчивают ее в кишечнике.Нередкостронгилоидиды паразитируют в организме человека одновременно с анкилостомами. Профилактика этого гельминтоза такая же, как и анкилостомидозов.

Генотип, фенотип.эпистаз

Генотип – совокупность наследственных признаков и свойств, полученных особью от родителей. А также новых свойств, появившихся в результате мутаций генов, которых не было у родителей. Генотип складывается при взаимодействии двух геномов (яйцеклетки и сперматозоида) и представляет собой наследственную программу развития, являясь целостной системой, а не простой суммой отдельных генов.

Фенотип – совокупность всех признаков и свойств организма, сложившихся в процессе индивидуального развития генотипа. Сюда относятся не только внешние признаки (цвет кожи, волос, форма уха или нома, окраска цветков), но и внутренние: анатомические (строение тела и взаимное расположение органов), физиологические (форма и размеры клеток, строение тканей и органов), биохимические (структура белка, активность фермента, концентрация гормонов в крови). Каждая особь имеет свои особенности внешнего вида, внутреннего строения, характера обмена веществ, функционирования органов, т.е. свой фенотип, который сформировался в определенных условиях среды.

Понятия генотип и фенотип – очень важные в генетике. Фенотип формируется под влиянием генотипа и условий внешней среды. Известно, что генотип отражается в фенотипе, а фенотип наиболее полно проявляется в определенных условиях среды. Таким образом, проявление генофонда породы (сорта) зависит от окружающей среды, т.е. условий содержания (климатические факторы, уход). Часто сорта, созданные в одних районах, мало пригодны к разведению в других.

Эпистаз - взаимодействие генов, при котором активность одного гена находится под влиянием вариаций других генов.Ген, подавляющий фенотипические проявления другого, называется эпистатичным; ген, чья активность изменена или подавлена, называется гипостатичным.Примеры эпистатического влияния тесно связанных генов на приспособленность можно обнаружить в супергенах и главном комплексе гистосовместимости. Эффект может проявляться как напрямую на уровне генов, при этом продукт эпистатичного гена предотвращает транскрипцию гипостатичного, так и на уровне фенотипов.

Билет

Митохондрии и энергетический обмен в клетке

Митохондрии являются универсальным мембранными органоидами клеток. Митохондрии имеют 2 мембраны – наружную и внутреннюю. Между этими мембранами находится межмембранное пространство. В некоторых участках мембраны образуют контактные сайты. В митохондрии находится митохондриальный матрикс. В нем локализуются молекулы митохондриальной ДНК, собственные рибосомы, РНК, белки, низкомолекулярные метаболиты. В наружной мембране содержится более 80% липидов и менее 20% белков, а во внутренней – наоборот. Среди белков наружной мембраны имеются порины, формирующие поры. Через них из гиалоплазмы поступают молекулы определенного размера. В результате этого наружная мембрана имеет неспецифическую проницаемость.

В зоне контактных сайтов локализуются специальные рецепторы и канальные белки. Внутренняя мембрана образует кристы. На них со стороны митохондриального матрикса локализуются грибовидные тельца – белковые компоненты, которые осуществляют синтез АТФ.

Симптомы большинства митохондриальных болезней проявляются с возрастом, что вероятно, обусловлено накоплением мутаций, осуществляемыми Н2О2 и О2. Т.к. эти вещества генерируются в максимальных количествах при окислительном фосфолирировании, чаще поражаются органы, наиболее нуждающиеся в митохондриальной энергии (ЦНС, сердце, скелетные мышцы, почки, печень, островки Лангерганса). Жизненный цикл митохондрий около 10 суток, их разрушение происходит путем аутофагии, а гибнущие органеллы замещаются новыми, которые формируются путем пеершнуровки предшествующих. Репликация митохондриальной ДНК происходит в любые фазы клеточного цикла независимо от ядерной ДНК.

Функции митохондрий: 1.Дыхательный и энергетический центр клетки – в них усваивается кислород необходимый для третьего (аэробного) этапа диссимиляции. 1.Синтез своих ДНК, РНК, части белков

Энерг обмен – совокупность реакций расщепления орган в-в в клетке, в рез-те кот происх синтез соед-й с макроэргич связями (АТФ) Подготовит: АТФ не синтез-ся. Крахм до глюк, белки до аминок, жиры дожир кислот. Анаэроб (подготовит) (гликолиз) : глюкоза+ 4НАД + 2АДФ + 2неоргфосфат > 2ПВК + 4НАДН* + 2 АТФ Аэробный: Промежуточ: ПВК >ац-КоА + НАД*Н + СО2 Кребса: ац-КоА + 2Н2О + 3 НАД + ФАД >КоА + 2СО2 + 3НАДН*Н + ФАДН2 + АТФВсего образуется 36 АТФ на кислор этапе.

Малярийные плазмодии

Plasmodimfalciparum– тропическая малярияVivax – трехдневная малярия

ovale – овале-малярияmalariae – четырехдневная малярия

Локализация: эритроциты Жизненный цикл:1. преэритроцитарная шизогония. Укус комара—со слюной спорозоиты—кровь чел—кл печени—стадия шизонта (кл, приступивш к делению), шизонты делятся шизогонией (множеств дел)—мерозоиты. При разрушпечен клетки мерозоиты—ток крови—эритроциты 2. эритроцитарная (тканевая) шизогония. Мерозоиты (внутри эритроц)—шизонты—деление шизогонией—мерозоиты. При этом эритроцразруш—выход в плазму мерозоитов и прод их обмена—приступ малярии. Мерозоиты—снова в эритроциты, а некотмерозоиты–гаметоциты3. половое размножение и спорогония. Гаметоциты—желуд комара (при укусе больн ч-ка)—превращ в гаметы—они сливаются—образ подвижноокинета—движ ч/з стенку желудка, здесь оокинта—ооциста—внутри ее спорогогия—до 1000 спорозоитов—выход наружу (ооциста лопается)—слюнн железы комара.Переносчик:комары рода аедес

Механизм и путь заражения: трансмиссивныйинокулятивный, трасфузионный. Резервуар: человек (промеж хоз)Патологич действие: периодич приступы лихорадки, связ с выходом в кровь прод обмена мерозоитов в конце циклов шизогонии. Лабораторная диагностика: анализ крови во время или сразу же после приступа. Профилактика: защита от укусов комаров, уничтож комаров, выявл и лечение больных, применение противомалярийных лекарств препаратов. Дифференциальная диагностика:1. трехдневная (вивакс) малярия – длит доброкач течение, повторн приступы наступ после латентного периода в нескмес, трофозоитамебоидн, 12-18 мерозоитов, поражэритр – увелич, бледн,времяэритроц цикла – 40-48 ч. 2. тропическая малярия (фальципарум)- нередко приобрзлокач течение. Если не дать противомалятпрепар-летальн исход. Трофозоитокругл, 12-24 мерозоитов, поражэритр норм, врэритр цикла 48ч 3. четырехдневная малярия (маляре) – спос в теч длит времени сохран в ор-ме ч-ка после перенес болезни. Трофозоит ленточный, 6-12 мерозоитов, поражэритр норм, врэритр цикла 72 ч. 4. овале – малярия – характдоброкач течением и частым спонтанным выздоровлением после серии приступов первичной малярии. Отлич особ – начало приступов в вечерн и ночные часы. Трофозоит округл, 6-12 мерозоитов, поражэритр – фестончатый, врэритроц цикла 48 ч

Взаимодействие аллельных генов и плейотропия

Взаимодействие аллельных генов. Гены, которые занимают идентичные (гомологические) локусы в гомологичных хромосомах, называются аллельными. У каждого организма есть по два аллельных гена.

Известны такие формы взаимодействия между аллельными генами: полное доминирование, неполное доминирование, кодоминированием и сверхдоминирование.

Основная форма взаимодействия - полное доминирование. Суть его заключается в том, что в гетерозиготном организме проявление одной из аллелей доминирует над проявлением другой. При полном доминировании расщепления по генотипу 1:2:1 не совпадает с расщеплением по фенотипу - 3:1. В медицинской практике с двух тысяч моногенных наследственных болезней почти в половины имеет место доминированное проявление патологических генов над нормальными. В гетерозигот патологический аллель проявляется в большинстве случаев признаками заболевания (доминантный фенотип).

Неполное доминирование - форма взаимодействия, при которой у гетерозиготного организма (Аа) доминантный ген (А) не полностью подавляет рецессивный ген (а), вследствие чего проявляется промежуточный между родительскими признак. Здесь расщепление по генотипу и фенотипу совпадает и составляет 1:2:1

При кодоминировании в гетерозиготных организмах каждый из аллельных генов вызывает формирование зависимого от него продукта, то есть оказываются продукты обеих аллелей. Классическим примером такого проявления является система групп крови, в частности система АBО, когда эритроциты человека несут на поверхности антигены, контролируемые обеими аллелями. Такая форма проявления носит название кодоминированием.

Сверхдоминирование - когда доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляется сильнее, чем в гомозиготном. Так, у дрозофилы при генотипе АА-нормальная продолжительность жизни; Аа - удлиненная триватисть жизни; аа - летальный исход.

Плейотропное действие генов - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена. В дрозофилы ген белого цвета глаз одновременно влияет на цвет тела, длины, крыльев, строение полового аппарата, снижает плодовитость, уменьшает продолжительность жизни. У человека известна наследственная болезнь - арахнодактилия ("паучьи пальцы"-очень тонкие и длинные пальцы), или болезнь Марфана. Ген, отвечающий за эту болезнь, вызывает нарушение развития соединительной ткани и одновременно влияет на развитие нескольких признаков: нарушение строения хрусталика глаза, аномалии в сердечно-сосудистой системе.

Плейотропное действие гена может быть первичным и вторичным. При первичной плейотропии ген проявляет свой множественный эффект. Например, при болезни Хартнупа мутация гена приводит к нарушению всасывания аминокислоты триптофана в кишечнике и его реабсорбции в почечных канальцах. При этом поражаются одновременно мембраны эпителиальных клеток кишечника и почечных канальцев с расстройствами пищеварительной и выделительной систем. При вторичной плейотропии есть один первичный фенотипний проявление гена, вслед за которым развивается ступенчатый процесс вторичных изменений, приводящих к множественным эффектам. Так, при серповидно клеточной анемии у гомозигот наблюдается несколько патологических признаков: анемия, увеличенная селезенка, поражение кожи, сердца, почек и мозга. Поэтому гомозиготы с геном серповидно клеточной анемии гибнут, как правило, в детском возрасте. Все эти фенотипные проявления гена составляют иерархию вторичных проявлений. Первопричиной, непосредственным фенотипним проявлением дефектного гена является аномальный гемоглобин и эритроциты серповидной формы. Вследствие этого происходят последовательно другие патологические процессы: слипание и разрушение эритроцитов, анемия, дефекты в почках, сердце, мозге - эти патологические признаки вторичны

Генные болезни

К указанным заболеваниям относятся моногенно обусловленные патологические состояния, наследуемые в соответствии с законами Менделя.

Генные болезни подразделяют на наследственные нарушения ферментных систем (энзимопатии), дефекты белков крови (гемоглобинопатии), дефекты структурных белков и генные болезни с невыясненным первичным биохимическим дефектом.

Энзимопатии. В основе эзимопатии лежат либо изменения активности фермента, либо снижение интенсивности его синтеза. У гетерозигот-носителей мутантного гена присутствие нормального аллеля обеспечивает сохранение около 50% активности фермента по сравнению с нормальным состоянием.

Поэтому наследственные дефекты ферментов клинически проявляются у гомозигот, а у гетерозигот недостаточная активность фермента выявляется специальными исследованиями:

1.Наследственные дефекты обмена углеводов (галактоземия — нарушение метаболизма молочного сахара —лактозы).

2.Наследственные дефекты обмена липидов и липопротеинов (нарушения обмена липидов плазмы крови, сопровождающиеся увеличением или снижением в крови холестерина, лецитина).

3.Наследственные дефекты обмена аминокислот (фенилкетонурия — нарушение обмена фенилаланина).

4.Наследственные дефекты обмена витаминов (гомоцистинурия — развивается как результат генетического).

5. Наследственные дефекты обмена пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований (синдром Леша — Найяна, связанный с недостаточностью фермента, который катализирует превращение свободных пуриновых оснований в нуклеотиды, наследуется по Х-сцепленному рецессивному типу).

6. Наследственные дефекты биосинтеза гормонов (тестикулярная феминизация, при которой не образуются рецепторы андрогенов).

7.Наследственные дефекты ферментов эритроцитов. Наследуются как по аутосомно-рецессивному, так и по Х-сцепленному рецессивному типу).

Коллагеновые болезни. В основе возникновения этих заболеваний лежат генетические дефекты биосинтеза и распада коллагена — важнейшего структурного компонента соединительной ткани. К этой группе относят болезнь Эллерса — Данлоса, характеризующуюся большим генетическим полиморфизмом и наследующуюся как по аутосомно-доминантному, так и по аутосомно-рецессивному типу, болезнь Морфана, наследующуюся по аутосомно-доминантному типу, и ряд других заболеваний.

Билет