Лекции по "Биологии"

При мейозе идет распределение  хромосом. В результате 4 ядра. Происходит конъюгация хромосом (за счет высоко повторяющихся последовательностей ДНК в 1ген). Каждое из 4х ядер при гаметогенезе получает только 1 хроматиду из пары. В результате мейоза при сперматогенезе из каждого спермацита первого порядка получаются 4 хроматиды и формируются 4 сперматозоида. Из одного овоцита первого порядка образуются 2 ядра с гаплоидным набором хромосом. Одно из них, с большим количеством цитоплазмы (т.к. при цитокинезе разделение идет неравномерно) и другое – редукционное (направляющее) тельце. При последующем делении образуются яйцеклетка и направляющее тельце. При овогенезе из каждого овоцита формируется 1 яйцеклетка и 3 направляющих тельца, которые дегенерируют и исчезают. В яйцеклетке есть все необходимые запасы питательных веществ.

Мейоз – способ распределения хромосом, генов, обеспечивающий их независимую и случайную рекомбинацию. При овогенезе служит для перераспределения цитоплазмы между клетками. Кроссинговер – способ, осуществляющий сближение и перераспределение генов отдельных гомологичных хромосом.

 

Оплодотворение.

 

Зрелая яйцеклетка может быть оплодотворена  на протяжении небольшого отрезка времени(12-24 часа после овуляции у человека, у рыб и амфибий - через несколько  минут после откладки). После овуляции яйцеклетка претерпевает серьезные  клеточные изменения. Для оплодотворения очень важен срок жизни. Совокупность изменений яйцеклетки после овуляции – старение яйцеклетки, через 24 часа – перезрелая яйцеклетка – оплодотворение невозможно. Если происходит оплодотворение в данном случае, то невозможна имплантация. Возможны аборты. Ежемесячно созревает только 1 яйцеклетка.

Жизнеспособность сперматозоидов зависит от многих факторов. В щелочной среде они активны, но быстро погибают в кислой среде. Путь от влагалища  до 2/3 яйцевода составляет 2-3 часа. В  верхней трети влагалища происходит подщелачивание среды (т. к. кислотность высокая) из-за семенной жидкости. В матку проникают только сперматозоиды. Они сохраняют большую подвижность при пониженной температуре. Сперма собирается и замораживается в жидком азоте. Жидко кристаллическая цитоплазма не позволяет образовываться большим кристаллам льда (использование в племенном деле, банки спермы людей).

В процессе оплодотворения выделяют 3 этапа.

1) активация яйцеклетки

2) проникновение сперматозоида  в яйцеклетку

3) слияние ядер.

В ходе оплодотворения сперматозоид преодолевает все оболочки яйцеклетки. Как только происходит контакт сперматозоида  с яйцеклеткой – завершается  мейоз яйцеклетки, в т.ч. она выделяет фертилизин. Сперматозоид выделяет антифертилизин – происходит приклеивание. В это время акрозин разрушает оболочки, выделяются ферменты. У человека сперматозоид проникает по-разному: либо только головка, либо шейка и головка. После контакта сперматозоида и яйцеклетки у моноспермных в течение 1-3 минут происходит кортикальная реакция – образуется оболочка оплодотворения. Если несколько сперматозоидов – гибель клетки. Ядро сперматозоида набухает, разрыхляется, образуется мужской пронуклеус. Ядро яйцеклетки превращается в женский пронуклеус. Идет репликация ДНК. Пронуклеусы идут к центру, ядерные оболочки исчезают, происходит слияние пронуклеусов (кариогамия), образуется зигота(2n4c). Через сутки начинается дробление. Возможно развитие эмбриона без участия мужской гаметы (механическое, тепловое, химическое воздействие) – партеногенез. Гиногенез – развитие из яйцеклетки. При гиногенезе сперматозоид проникает и погибает (только женские организмы, т.к. только женский геном). Андрогенез – развитие из сперматозоида. При нм ядро яйцеклетки погибает (только мужской геном). Очень быстро такой геном перерождается в злокачественную опухоль  хорионэпителиому.

 

 

Типы определения пола.

- прогамный. Пол будущего организма  определяется в ходе гаметогенеза  у родительских особей.

- сингамный. Пол будущего организма  определяется в момент слияния половых клеток.

- эпигамный. Пол будущего организма  определяется в процессе онтогенеза. У человека имеет место переопределение  пола (при патологии) – хотя  истиного нет.

 

ЛЕКЦИЯ №6

Генетика человека.

 

1. Наследственно обусловленные различия людей.
2. Генетическая терминология.
3. Основные нарушения кариотипа и их фенотипические проявления.
4. Генетический мозаицизм.
5. Структурные аномалии хромосом.
6. Евгеника.

 

Генетика человека – основа медицинской  генетики. Человек – удобный генетический объект. У человека лучше, чем у других видов изучены биохимические, иммунологические, физиологические и другие реакции, а эти признаки детерминированы генами.

98-99% заболеваний возникают в  результате поражения генетического  материала.

1-2% - травмы и ожоги.

Генетика человека – наука  о наследственно обусловленных различиях людей и о нарушениях генетического материала.

40-50 из 1000 детей с наследственной  или врожденной патологией в  РФ.

40%смертности, инвалидности из-за  наследственных заболеваний.

30-40 коек в больницах – дети  с врожденной или наследственной патологией.

Более половины таких детей погибают после рождения или получают хронические  заболевания, остальные постоянно  нуждаются в наблюдении врачей.

11-16% больных в педиатрических  отделениях имеют генетические  заболевания. Наследственные заболевания лечатся.

8,5% детей умирают от заболеваний, связанных с генными мутациями.

2,5% умирают от хромосомных (т.к.  их мало рождается).

31% умирают от «отягощенности  наследственных признаков».

42% умирают от наследственных  заболеваний.

17% - от неизвестной патологии.

Большой процент больных наследственными  патологиями в гематологических клиниках (до 40%)

16% - в детской нефрологии.

50% - детская слепота и инвалидность.

50% - нарушения слуха и инвалидность

наследование гипертонии у 60%(мультифакториальные, моногенные).

В РФ созданы генетические центры(90). В США их – 6, и они очень  специализированы. Там проводят биохимические  исследования.

Тяжелые формы наследственной патологии  – 1-2%

1966 год – американский ученый  Майкьюсик выявил 1487 наследственных признаков.

2005 год – 6678

Из них – аутосомно-доминантных  – 4458

Аутосомно-рецессивных – 1730

Х-сцепленных – 421

У-сцепленных – 19

Митохондриальных – 66.

Составлен каталог наследственных признаков человека, который постоянно  пополняется.

Среди Х-сцепленных – ломкость Х хромосомы (снижение умственных способностей). Синтез митохондриальных белков под двойным контролем. Нарушается Днк в митохондрии, нарушается синтез АТФ – сердечно-сосудистые заболевания. Митохондриальные = материнские болезни. Большое значение имеют болезни пероксисом (образованы округлым телами с простой мембраной, в которых есть кристаллический белок Д=0,3-0,1 мкм, возникают из ЭПР). Они ферментативно катализируют расщепление перекиси кислорода на воду и кислород под действием фермента – каталазы.

Наследственные нарушения пероксисомного окисления лежат в основе заболеваний  ЦНС, поражения органов зрения, печени, аномалии скелета. Известно 11 таких  заболеваний.

Особая группа болезней – лизосомальные болезни накопления – 15 заболеваний. Накопление токсичных продуктов  в клетке.

Число наследственных заболеваний  возрастает, т.к. окружающая среда ухудшается, улучшается диагностика, происходит выхаживание  больных детей, появляются чужеродные токсические химические соединения, происходит рост знаний.

В медицинском ВУЗе существуют обязательные программы медицинской генетики.

Кариотип – диплоидный набор хромосом, характеризующийся совокупностью признаков: число, форма, размер, особенности строения хромосом. Постоянство кариотипа поддерживается механизмам и митоза и мейоза. Хромосома состоит из 2 хроматид, соединенных центромерой (кинетохором).

Хромосомы бывают:

-метацентрические

-субметацентрические

-акроцентрические.

Аутосомы нумеруются в порядке  от 1 до 22 в порядке убывания (Денвер – 1961г), составляются идеограммы. Исключение из общего правила – 22 хромосома больше 21.

Кариотип человека имеет сложное  строение. Определение идет по метафазным пластинкам.

Концевые спутники – вторичные перетяжки у 13,14,15,2,22 хромосом. Производят дифференциальное окрашивание хромосом, ультрафиолетовое окрашивание, рентгеновские исследования. Кариотип может быть определен по окрашиванию.

Точное распределение и редукция генетического материала происходит при мейозе. Для медицинской практики в 1971 году был проведен симпозиум по медицинской генетике в Париже. Была принята международная Парижская классификация для обозначения кариотипа человека. 46,хх; 46,ху – кариотип нормального человека.

Во время мейоза возможно появление  аномальных половых клеток.

 

47,хху – синдром Клайнфельтера.

Мужчина, частота встречаемости 1 из 1000 новорожденных мальчиков.

Высокий рост, более длинные ноги, евнуховидное телосложение, недоразвитие половых органов, гинекомастия, у  половины умственная отсталость (трудности  в обучении чтению и письму), могут заканчивать нормальные школы, хотя им может быть очень трудно. Вспыльчивы, импульсивны, легко попадают од влияние более сильных личностей, преступления и проступки. Жизнеспособность снижена. Среди «туповатых» преступников приблизительно 2%.

 

47,хуу – синдром  двойного игрек (трисомия)

1 на 700 новорожденных. Впервые в  1977году были исследованы.

Высокие мужчины, агрессивное поведение, интеллект снижен или находится  на нижней границе нормы. Характерные  преступления – поджоги, воровство, детоубийство без мотивации. В больницах закрытого типа, в колонии – 5% таких людей. Поведение детерминировано лишней хромосомой.

 

47,ххх – синдром  Сверхженщины.

1на 1000 новорожденных девочек.

Внешне не проявляется, легкое слабоумие. Считают, что около 1% девушек и женщин с легким слабоумием. Могут беременеть и рождают нормальных детей (во время мейоза происходит самокоррекция).

 

45,у0 – нежизнеспособны  – аборт.

 

45,х0 синдром Шеришевкого-Тернера

частота встречаемости 1:2000 девочек. Летальность  при моносомии очень высокая, каждый 13 выкидыш имеет такую природу. Фенотипические проявления – маленький рост, для многих характерна шейная складка. Локтевой изгиб под углом, укорочены 4 и 5 пальцы, антимонголоидные глаза, абстрактное мышление отсутствует, упорные, трудолюбивые, способны заканчивать школы, ВУЗы. Любовь к опеканию маленьких детей. Отсутствует критическое восприятие своих дефектов. Низкий рост девочки – непременное условие для проведения кариотипирования. Окружность головы больше нормы, груди широко расставлены.

 

49,ххххх – нарушения те же, Но встречаемость ниже

49,хххху – то же.

 

Аутосом меньше 44 не бывает, но больше – возможно.

 

47,хх+21, 47,ху+21 Синдром  Дауна.

Частота встречаемости 1на 650 новорожденных.

Фенотипических признаков очень  много. Большой язык. Не помещающийся в полости рта, специфический разрез глаз, умственная отсталость и т.д. 12% умственно отсталых детей -  Дауны. Частота встречаемости у девочек и мальчиков разных рас примерно одинакова. Чем старше мать, тем выше вероятность рождения ребенка с этой патологией. Каждый 40 ребенок после 40 лет. Не способны к трудовой деятельности, требуют ухода и дорогостоящего лечения.

 

47,хх+13,47,ху+13 Синдром Патау.

1 больной на 7-8 тысяч новорожденных.  Новорожденные имеют нормальные  вес и рост. Характерны микроцефалия (недоразвитие головного мозга), резкая умственная отсталость, незарощение неба и губы. Полидактилия, повышенная гибкость суставов, недоразвитие глазного яблока, неправильно сформированные, низко посаженные ушные раковины, пороки внутренних органов. Такие дети не живут долго.

 

47,хх+18, 47,ху+18 Синдром  Эдвардса.

Частота встречаемости у девочек  в 3 раза выше, чем у мальчиков.

1 больной на 6-7 тысяч новорожденных.

Характерны множественные аномалии, грубые пороки, характерна грубая задержка роста (гипоплазия в эмбриональном периоде), своеобразный свод черепа, пяткообразно нависающий затылок, короткая шея, расстояние между висками маленькое, ушная раковина деформирована, у половины на затылке избыточная кожа. Продолжительность жизни таких детей снижена. 10% погибают до 1 месяца, 19=0% - до 3  и 30% погибают до года.

 

Трисомии могут быть по любой  хромосоме. Большей частью по 1 паре аутосом. Чем больше генетического  материала, тем хуже. В первую очередь  страдает интеллект.

Клеточный мозаицизм (генетический) – в соматических клетках одного и того же организма имеется разный набор хромосом. Возникает в результате нерасхождения хромосом во время митоза. По наследству не передается. Проявление зависит от соотношения клеток.

Структурные аномалии хромосом.

Изохромосомы – разделение хромосомы неправильным путем. Чем больше возраст отца, тем, чаще встречается подобное нарушение.

46,isoX

Дилеция (частичная моносомия)

Р – длинное плечо, Q – короткое.

 

46,хх,5р – дилеция плеча5 хромосомы. Синдром Кошачий крик.

Широко расставленные глаза, физическое недоразвитие. Множественные пороки развития, недоразвита гортань – специфический крик.

 

Транслокация – обмен участками хромосом (3 вида).

Реципроксные (обмен участками между негомологичными хромосомами).

 

46,ху,t(9,22) – миелолейкоз (рак крови).

Нереципроксные (между 2мя гомологичными хромосомами). Может не проявляться.

Робертсоновские: возникают при нарушениях деления акроцентрических хромосом. Разрыв по центромере, короткие части дегенерируют, длинные срастаются часто по 15 хромосоме.

 

46,хх,15t – рак крови. Приводит к ожирению, гипотонии мышц, умственной отсталости. Возможно рождение ребенка – Дауна(5-10% перенос с 21 на 14).

 

Инверсия – поворот. Кольцевые хромосомы могут возникать по 16и 18 хромосомам, терминальные концы разрываются. Обозначается – Г. По 18 хромосоме – слабоумие, аномалии лица.

В результате хромосомных мутаций  и аббераций возникает дисбаланс  генетического материала, что приводит к психическим и физическим нарушениям развития. Аномалии по крупным хромосомам происходят значительно реже, чем по мелким. Самая маленькая хромосома – 21, нарушения ее строения встречаются чаще всего. Нехватка генетического материала переносится хуже, чем избыток. Если много эухроматина – нежизнеспособность ребенка, если преобладает гетерохроматин – тяжелые патологии (8,13,18,21,х хромосомы).