2.Сцепленное наследование признаков.
Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, то есть наследуются преимущественно сцепленно (совместно).
Следует различать полное и неполное сцепление. При полном сцепленииAaBb(в одной хромосоме лежат доминантные аллели, а в гомологичной ей – рецессивные) образуются два типа гамет( AB и ab). При не полном у этой же особи образуются 4 типа гамет AB,ab(некроссоверные),Ab,aB(кроссоверные).
Некроссоверных гамет всегда больше.
Кроссоверныегаметы возникают в результате конъюгации и кроссинговера между гомологичными хромосомами.
Частота с которой происходит обмен между на участке между двумя генами зависит от расстояния между ними(правило Т.Моргана). Процент кроссоверных гамет
отражает расстояние между генами. Это расстояние принято выражать в морганидах. 1 морганида=1% кроссоверного потомства.
3.Примеры сцепленного наследования признаков.
У человека сцеплено наследуются гены : Резус-фактора и эллиптоцитоза, дальтонизма и ночной слепоты,
26)Группы сцепления. Карты хромосом и методы их составления
Группа сцепления – это совокупность генов, которые наследуются совместно, так как находятся в одной хромосоме. Число групп сцепления равно числу пар гомологичных хромосом данного организма (иными словами, оно равно гаплоидному числу его хромосом). Например, у гороха число хромосом 14 (2n = 14, n = 7), следовательно, он имеет 7 групп сцепления. При оплодотворении образуется диплоидный набор, в котором каждая группа сцепления представлена двумя вариантами – отцовской и материнской хромосомами.
Хромосомные карты:
Хромосомные карты – это систематизированное представление хромосом с указанием в них:
Участков различного химического состава(химическиекарты)
локусов, занимаемых определенными генами в составе хромосом, расстояния
между ними(генетические карты).
порядкаследованияфизическихмаркеров(фрагментовмолекулыДНК), расстояние между которыми определяется в парах нуклеотидов(физическая карта)
порядок следования и расстояния между сайтами расщепления ДНК-рестриктазами (обычно участок узнавания рестриктазы размером 4—6 п. н.). Маркерами этой карты являются рестрикционные фрагменты (рестрикционная карта)
При составлении карт хромосом используют:
1)цитогенетический метод( получение кариотипа и дифференциальная окраска хромосом) 2)гибридологический и генеалогический методы(анализ типа наследования позволяет локализовать гены в хромосомах – негомологичных, если наследование независимое, в составе одно хромосомы, при сцепленном, а также определить расстояние между генами по проценту кроссоверных гамет).
3)методы генетики соматических клеток(гибридизация клеток разных видов позволяет судить о локализации гена, контролирующего определенный признак в конкретной хромосоме)
4)метод ДНК-зондов (дает возможность точно локализовать ген в хромосоме). 27)Соотносительное наследование признаков -независимое и сцепленное. Сцепленное наследование(см. выше)
Независимое наследование признаков: Закон независимого наследования признаков(Мендель):
Разные пары признаков,определяемые неаллельными генами, передаются потомству независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях.
Этому закону подчиняются гены, находящиеся в разных(негомологичных) хромосомах.
Независимый характер этого наследования объясняется тем, хромосомы образуют биваленты, которые во время метафазы I мейоза случайно выстраиваются в плоскости экватора веретна деления. Затем, во время анафазы I мейоза гомологи каждой пары расходятся к разным полюсам клетки независимо от других пар. В результате, гаметы содержат различные случайные комбинации неаллельных генов.
Разнообразие типов гамет выражается формулой: 2n, где n – число локусов в гетерозиготном состоянии.
Пример: Расщепление по фенотипу: 9:3:3:1
28)Хромосомные мутации. Классификация. Возможные механизмы возникновения и последствия хромосомных мутаций. Примеры у человека.
В основе изменения структуры хромосом лежит первоначальное нарушение их целостности
– разрывы, сопровождаемые различными перестройками, называемыми хромосомные мутациями(аберрациями).
Разрывы хромосом происходят в ходе кроссинговера.
Нарушение кроссинговера, при котором хромосомы обмениваются неравноценным генетическим материалом, приводит к образованию новых групп сцепления, где отдельные участки выпадают(делеция) или удваиваются(дупликация).
Нарушение целостности хромосомы может сопровождаться поворотом ее участка на 180 градусов – инверсия. Различают перицентрические инверсии (включает в инверсионный участок центромеру) и парацентрические инверсии(не включает в инверсионный участок центромеру).
Фрагмент хромосомы, оторвавшийся от нее при разрыве, можетприкрепляться к другой хромосоме – транслокация. Нередко 2 поврежденные негомологичные хромосомы взаимно обмениваются оторванными участками – реципрокная транслокация.
Возможно присоединение фрагмента к своей же хромосоме, но в другом месте –
транспозиция.
Таким образом, различные виды инверсий и транслокаций характеризуются изменением локализации генов.
В световой микроскоп можно наблюдать изменения морфологии хромосом –
кольцевые и полицентрические хромосомы.
Особая категория мутаций – слияние(когда две негомологичные хромосомы объединяются в одну – бертсоновская транслокация) или разделение ( одна хромосома образует две самостоятельные хромосомы).
Изохромосомы состоят из двух копий одного плеча хромосомы, соединенных центромерой таким образом, что плечи образовавшейся хромосомы представляют собой зеркальные «отражения» друг друга. В определенном смысле изохромосома представляет собой гигантскую инвертированную дупликацию размером с целое плечо и делецию другого плеча. Пациенты с 46 хромосомами, из которых одна представляет собой изохромосому, являются моносомиками по генам утраченного хромосомного плеча и трисомиками по генам, присутствующим в изохромосоме. Если изохромосома является добавочной, то данный пациент является тетрасомиком по генам, представленным в изохромосоме. В целом, чем меньше изохромосома, тем меньше генетический дисбаланс, и тем более вероятно выживание плода или ребенка с такой перестройкой.
Причины возникновения
Основной предпосылкой для возникновения хромосомных перестроек является появление в клетке двунитевых разрывов ДНК, то есть разрывов обеих нитей спирали ДНК в пределах нескольких пар оснований. Двунитевые разрывы ДНК возникают в клетке спонтанно или под действием различных мутагенных факторов: физической (ионизирующее излучение), химической или биологической (вирусы) природы. Двунитевые разрывы ДНК возникают запрограммированно во время профазы I.
Последствия:
Серьезные последствия имеют хромосомные перестройки, происходящиев предшественниках гамет.
Изменения структуры хромосом в предшественниках гамет сопровождаются нарушением процесса конъюгации гомологов в мейозе и их последующего расхождения. Так, делении или дупликации участка одной из хромосом сопровождаются при конъюгации образованием петли гомологом, имеющим избыточный материал (рис. 3.61). Реципрокная транслокация между двумя негомологичными хромосомами приводит к образованию при конъюгации не бивалента, аквадривалента, в котором хромосомы образуют фигуру креста благодаря притягиванию гомологичных участков, расположенных в разных хромосомах. Участие в реципрокных транслокациях большего числа хромосом с образованием поливалента сопровождается формированием еще более сложных структур при конъюгации.
Хромосомные аномалии, возникающие в соматических клетках в постнатальном периоде, могут вызывать различные последствия: остаться нейтральными для клетки, обусловить гибель клетки, изменить функцию. Такие мутации возникают в соматических клетках постоянно с невысокой частотой (около 2 %). В норме такие клетки элиминируются иммунной системой, если они проявляют себя чужеродно.
Однако в некоторых случаях (активация онкогенов при транслокациях, делениях) хромосомные аномалии являются причиной злокачественного роста.
Примеры у человека:
Делеция – синдром кошачьего крика, синдром Вольфа — Хиршхорна, Синдром ЛангераГидиона, Синдром Вильямса (лицо "эльфа") Дупликация -Синдром Видемана-Беквита,
Транслокации -в настоящее время описано около 500 рекуррентных сбалансированных хромосомных транслокаций, специфически связанных с
различными онкологическими заболеваниями[6]. Большую часть этих перестроек представляют реципрокные транслокации, Синдром Вернера (синдром преждевременного старения)
37. Формирование пола у человека и его нарушения. Формирование пола, или детерминация пола — биологический процесс, в ходе которого развиваются половые характеристики организма. Обычно выделяют несколько уровней половой дифференциации. Первый связан с наличиемY хромосомы, необходимый для дифференциации гонад по мужскому типу. Умужчин формируется 2 типа спермиев с Х хромосомой (23, X) исY хромосомой (23, Y). В яйцеклетках набор хромосом в норме всегда 23,Х. Оплодотворение яйцеклетки спермием 23,Х приводит к развитию зародыша женского пола (с набором хромосом 46,XX),оплодотворение же спермием 23,Y ведёт к возникновению зародыша мужского пола (46,XY). Формирование пола плода первоначально зависит от типа спермия, оплодотворившего яйцеклетку (т.е. за определение пола ребёнка "отвечает" мужчина, а не женщина). НаличиеY-xpoмосомы является первым фактором, необходимым для формирования мужского пола плода. ЕслиY-хромосома отсутствует, то формируется женский пол (в норме - 46,XX). В то же время при наличииY-хромосомы, и не одной (как в норме), а двух, трёх или даже четырёх Х-хромосом, пол пациента будет мужским. Дальнейшее развитие пола находится под контролем HY-антигена, контролируемогоYхромосомой. Как только начинает образовываться этот антиген, начинается дифференциация первичных гонад (до тех пор одинаковых) у зародышей мужского и женского пола. Поэтому если по каким-то причинам H-Y-антиген не формируется, идёт развитие по женскому типу. Крайне редкие случаи обнаружения хромосомного набора 46,XX у лиц фенотипически мужского пола (но, конечно, с аспермией) обычно объясняют нераспознанным переносом части геновY-хромосомы на одну из аутосом. Вместе с тем иY-хромосома, и H-Y-антиген определяют лишь генетическую детерминацию пола, но не формирование наружных половых органов. Половые органы у мужчин образуются из вольфовых, а у женщин из мюллеровых протоков. У зародышей мужского пола из вольфовых протоков формируются семенные пузырьки и семенные протоки. Гормоны, вырабатываемые клетками яичек у плодов мужского пола, определяют образование наружных половых органов. Если по тем или иным причинам эмбриональные яички не продуцируют соответствующие гормоны, то наружные половые органы будут формироваться по женскому типу. Иногда у пациенток с аменореей, но с нормальным внешним женским телосложением отмечается мужской хромосомный набор 46,XY. Причина здесь кроется именно в нарушении синтеза гормонов, необходимых для окончательного становления мужского фенотипа. Сбой на любом этапе (хромосомном, антигенном или гормональном) ведёт к развитию по женскому типу. Существует множество заболеваний, когда под влиянием нарушений хромосом, генов или внешних факторов развитие пола индивида отклоняется от обычного.
Классификация нарушений полового развития у человека:
Нарушения хромосомного пола: Синдром Клайнфелтера; Мужчины с кариотипом ХХ; Дисгенезия гонад; Смешанная дисгенезия гонад; Истинный гермафродитизм. Нарушения гонадного пола: Чистая дисгенезия гонад; Синдром отсутствия тестикул. Нарушения фенотипического пола. Женский псевдогермафродитизм: Врожденная гиперплазия надпочечников; Женский псевдогермафродитизм вненадпочечникового генеза; Нарушения развития мюллеровых протоков. Мужской псевдогермафродитизм: Нарушения синтеза андрогенов; Нарушения действия андрогенов; Синдром персистенции мюллеровых протоков; Нарушение развития мужских гениталий. С помощью комбинации методов генетического, фенотипического и хромосомного анализа удается установить конкретный диагноз, определить пол и в нужных случаях произвести изменения фенотипа.