Инверсии

Различают парацентрические (инвертированный фрагмент лежит по одну сторону от центромеры) и перицентрические (инвертированный фрагмент лежит по разные стороны от центромеры) инверсии. При инверсиях не происходит потери генетического материала, потому как таковые инверсии как правило не влияют на фенотип, но если в инверсионной гетерозиготе (то есть организме, несущем как нормальную хромосому, так и хромосому с инверсией) происходиткроссинговер, то существует вероятность формирования аномальных хроматид. В случае парацентрической инверсии образуется одна нормальная и одна инвертированная (фенотипически нормальная) хроматиды, дицентрическая хроматида с дупликацией и делецией (при расхождении хроматид она обычно разрывается на две) и ацентрическая хроматида с дупликацией и делецией (обычно утрачивается). В случае перицентрической инверсии образуется одна нормальная и одна инвертированная хроматиды, а также две хроматиды с дупликацией и делецией. Гаметы, несущие дефектные хромосомы, обычно не развиваются или погибают на ранних этапах эмбриогенеза. Но гаметы с инвертированной хромосомой развиваются в организмы, 50 % гамет которых нежизнеспособны. Т.о. мутация сохраняется в популяции.

У человека наиболее распространенной является инверсия в 9 хромосоме, не вредящая носителю, хотя существуют данные, что у женщин с этой мутацией существует 30 % вероятность выкидыша.

Транслокации

Помимо переносов участков с одной негомологичной хромосомы на другую, классифицируют также реципрокные транслокации (когда две негомологичные хромосомы обмениваются участками), Робертсоновские транслокации (при этом две негомологичные хромосомы объединяются в одну), а также транспозиции (перенос участка хромосомы на другое место на той же хромосоме).

Транслокация, реципрокная транслокация и транспозиция, которые не сопровождаются утратой генетического материала (сбалансированные транслокации), часто не проявляются фенотипически. Однако, как и в случае с инверсиями, в процессе гаметогенеза часть сформированных гамет несет летальные перестройки. Например, в случае реципрокной транслокации обычно выживает не более 50 % зигот.

Примером транслокации может служить "семейный" синдром Дауна. При этом заболевании у одного из родителей обнаруживается фенотипически не проявляющаяся транслокация 21-ой хромосомы на 14-ую. У такого человека с вероятностью в 1/4 образуются гаметы с двумя 21 хромосомами (одна свободная и одна траслоцированная). При слиянии такой гаметы с нормальной образуется трисомик по 21 хромосоме.

Другой пример — транслокация типа "Филадельфийская транслокация" между девятой и двадцать второй хромосомами. В 95 % случаев именно эта мутация является причиной одной из форм хронической лейкемии (chronic myelogenous leukemia).

Робертсоновские транслокации, возможно, являются причиной различий между числом хромосом у близкородственных видов. Показано, что два плеча 2-й хромосомы человека соответствуют 12 и 13 хромосомамшимпанзе. Возможно, 2-я хромосома образовалась в результате робертсоновской транслокации двух хромосомобезьяноподобного предка человека. Таким же образом объясняют тот факт, что различные виды дрозофилы имеют от 3 до 6 хромосом.

Робертсоновские транслокации привели к появлению в Европе нескольких видов-двойников (хромосомные расы) у мышей группы видов Mus musculus, которые, как правило, географически изолированы друг от друга. Набор и, как правило. экспрессия генов при робертсоновских транслокациях не изменяются, поэтому виды практически неотличимы внешне. Однако они имеют разные кариотипы, а плодовитость при межвидовых скрещиваниях резко понижена.

Билет 19

Аллельные и неаллельные гены

Гены, расположенные в идентичных локусах гомологичных хромосом, называются аллельными генами. Основными типами их взаимодействия являются:

— доминирование: если функциональное состояние одного аллельного гена не зависит от состояния другого аллельного гена, то этодоминантный ген. При этом наблюдается полное проявление контролируемого доминантным геном признака, и сам признак называетсядоминантным. Примерами доминантных признаков служат: белый локон, брахидактилия, «куриная слепота», габсбургская губа, хондродистрофия; многочисленные формы доминантно наследуемых заболеваний. Если функциональное состояние одного аллельного гена зависит от состояния другого аллельного гена, то эторецессивный ген.Контролируемый этим геном

признак называетсярецессивным. Примерами рецессивных признаков служат: альбинизм, неспособность ощущать вкус фенилтиокарбамида (РТС):

многочисленные формы рецессивно наследуемых заболеваний.

В некоторых случаях доминантность и рецессивность относительны. Например, эпикант у монголоидов контролируется доминантным геном, а у бушменов и готтентотов — рецессивным геном.

Другой пример — ген плешивости, проявляющийся у мужчин как доминантный, а у женщин как рецессивный ген, что обусловлено действием гормонов. Это пример зависимого от пола наследования

—- кодоминирование: если аллельные гены в одинаковой мере активны, то это кодоминантные гены.

Например, известно, что серповидноклеточная анемия проявляется как аутосомно-рецессивное заболевание в гомозиготном организме. В таком организме присутствуют 2 патологических аллеля одно и того же гена, контролирующие синтез дефектного гемоглобина. В гетерозиготном организме присутствуют нормальный и дефектный гены. Причем ни один из этих генов не доминирует над другим. и в организме одновременно синтезируются оба вида гемоглобина (нормальный и дефектный). У таких индивидов симптоматики заболевания почти нет или она проявляется в очень легкой форме и лишь в условиях кислородной недостаточности. Этим лицам противопоказано проживание в высокогорных районах, служба в авиации, горноспасательная служба. Вместе с тем у них наблюдается высокая устойчивость к малярии (в 13 раз реже, чем в норме). Невосприимчивость к малярии у гетерозиготных носителей гена серповидноклеточной анемии объясняется неспособностью малярийного плазмодия осуществить свой жизненный цикл на дефектном гемоглобине.

Другой пример кодоминантности — наличие антигенов А и В, обусловливающих IV группу крови системы АВО. Другие группы крови обусловлены либо отсутствием этих антигенов (нулевая или группа I), либо наличием антигена А (группа II) или антигена В (группа Ш):

— неполное доминирование: о неполном доминировании или промежуточном проявлении признака говорят при ослаблении действия доминантного гена в присутствии рецессивного, т. е. у гетерозигот.

Однако четкую границу между промежуточным действием и доминантностью или рецессивностью определить нельзя. Например, пигментация кожи у человека варьирует от совершенно белой (у альбиносов) до черной. От браков между неграми и белыми рождаются дети с промежуточным цветом кожи — мулаты.

Другой пример промежуточного проявления признака у человека— это различия по 6 типам певческого голоса, которые контролируются одной парой аллелей. В частности - баритон и меццо-сопрано — наблюдаются только у гетерозигот; тенор и бас, альт и сопрано — характерны только для гомозигот.

В дальнейших исследованиях, правда, оказалось, что и тип голоса, и пигментация кожи человека определяются многими взаимно независимыми свойствами: влияние половых гормонов; наследование, сцепленное с полом или зависимое or пола: эффект полимерии. Убедительный пример промежуточного проявления признака отмечен для растения «Ночная красавица», у которого, помимо красного или белого цвета лепестков (соответственно действие доминантного или рецессивного генов), встречаются лепестки розового (промежуточного) цвета. Гены, расположенные в разных локусах, как на одной, так и разных хромосомах, называютсянеаллельными. Основными типами их взаимодействия являются:

— эпистаз или подавление одного гена другим: гены, оказывающие доминантный эффект, называютсяэпистатическими генами или генами-супрессорами. По отношению к ним этодоминантный эпистаз.

Гены, усиливающие доминантное действие, называютсягенами-интенсификаторами.

Подавляемые гены называютсягипостатичсскими генами. По отношению к ним — это рецессивный эпистаз.

Эпистаз широко распространен в природе, однако его биохимические механизмы изучены мало.

Наиболее убедительные примеры эпистаза показаны для окраски оперения у домашних кур;

— комплемеитарность: это такое состояние, когда при взаимодействии двух неаллельных доминантных генов возникает новый признак (нередко патологический).

Примерами комплементарности для человека являются патологические фенотипы при ретинобластоме или нефробластоме.

Следует отметить, что эпистаз и комплементарность — это примеры взаимодействия двух одинаково влияющих на признак неаллельных генов одной пары.

В настоящее время принято считать, что в детерминации количественных признаков принимают участие различные группы генов. Существуют главные гены (олигогены), значительно влияющие на развитие признака. Существуют гены с более слабым эффектом. И наконец, существуют гены-модификаторы, которые определяют одни признаки, но одновременно модифицируют действие главных генов на другие признаки.

Генетика в медецине

Интерес медицины

С развитием генетики стало возможным применение её методов в исследовании неизлечимых ранее болезней, патологий и т.д. Что начало привлекать немалый интерес со стороны ученых, работающих в области медицины. Известно несколько тысяч генетических заболеваний, которые почти на 100% зависят от генотипа особи. К наиболее страшным из них относятся: кислотный фиброз поджелудочной железы, фенилкетонурия, галактоземия, различные формы кретинизма, гемоглобинопатии, а также синдромы Дауна, Тернера, Кляйнфельтера. Кроме того, существуют заболевания, которые зависят и от генотипа, и от среды: ишемическая болезнь, сахарный диабет, ревматоидные заболевания, язвенные болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, многие онкологические заболевания, шизофрения и другие заболевания психики.

Исторически интерес медицины к генетике формировался первоначально в связи с наблюдениями за наследуемыми патологическими (болезненными) признаками. Во второй половине 19-го века английский биолог Ф.Гальтон выделил как самостоятельный предмет исследования «наследственность человека». Он же предложил ряд специальных методов генетического анализа: генеалогический, близнецовый, статистический. Изучение закономерностей наследования нормальных и патологических признаков и сейчас занимает ведущее место в генетике человека.

Медицинская генетика

Медицинская генетика изучает явления наследственности и изменчивости в различных популяциях людей, особенности проявления и развития нормальных (физических, творческих, интеллектуальных способностей) и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предопределенности и условий окружающей среды, в том числе от социальных условий жизни. А также разрабатывает системы диагностики, лечения, профилактики и реабилитации, больных наследственными болезнями и диспансеризации их семей, изучает роль и механизмы наследственной предрасположенности при заболеваниях человека.

Билет 20

Аллель. Полное и неполное доминирование.

Алле́ли (от греч. ἀλλήλων — друг друга, взаимно) — различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом и определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака. В диплоидном организме может быть два одинаковых аллеля одного гена, в этом случае организм называется гомозиготным, или два разных, что приводит к гетерозиготному организму. Термин «аллель» предложен В. Иогансеном(1909 г.)^[1].

Нормальные диплоидные соматические клетки содержат два аллеля одного гена (по числу гомологичных хромосом), а гаплоидные гаметы — лишь по одному аллелю каждого гена. Для признаков, подчиняющихся законам Менделя, можно рассматривать доминантные и рецессивныеаллели. Если генотип особи содержит два разных аллеля (особь — гетерозигота), проявление признака зависит только от одного из них — доминантного. Рецессивный же аллель влияет нафенотип, только если находится в обеих хромосомах (особь — гомозигота). Таким образом, доминантный аллель подавляет рецессивный. В более сложных случаях наблюдаются другие типы аллельных взаимодействий (см. ниже)^[2].

Следует, однако, отметить, что, несмотря на разнообразие взаимодействия аллелей, порой весьма сложных, все они подчиняются первому закону Менделя — закону единообразия гибридов первого поколения^[3].