Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Особенности гибридологического метода Г. Менделя.




Государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное учреждение высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ БИОЛОГИИ, ГЕНЕТИКИ И ЭКОЛОГИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Самостоятельной подготовки для студентов факультета

Экономики и управления здравоохранением.

ТЕМА: генетика пола. сцпленное с полом наследование.

Составители: Л.Н. Самыкина

Р.А. Богданова

О.Я. Сказкина

 

 

САМАРА, 2011


 

 

Методические разработки предназначены для самостоятельной внеаудиторной и аудиторной работы студентов 1-го курса лечебного, педиатрического, медико-профилактического факультетов.

Указания составлены с учетом требований единой методической системы университета и в соответствии с действующей программой по биологии.

Рецензенты:

Заместитель директора по науке института

экологии Волжского бассейна РАН, д.б.н.,

профессор, академик МАНЕБ В.И.Попченко

 

Заведующий кафедрой педагогики и психологии

ФПКП СамГМУ, доцент А.Н.Краснов

 

 


Тема: Основные закономерности наследования

Признаков.

Множественный аллелизм.

Актуальность.

Законы наследования моно -, ди – и полигенных признаков, сформулированные выдающимся словацким ученым Г. Менделем в 1865 году, легли в основу классической генетики, определили ее развитие на весь последующий период. Экспериментальным путем было доказано наличие единиц наследственности, описаны их важнейшие свойства – дискретность, стабильность, специфичность, аллельные состояния. Опыты
Г. Менделя и выводы, сделанные из них, заложили основу концепции гена. Благодаря этому был открыт путь для исследования механизмов репликации, рекомбинации и реализации генетической информации.

Г. Мендель разработал и модифицировал метод гибридологического анализа, который позволил установить впоследствии всеобщий характер открытых им законов. Этод метод и в настоящее время является одним из основных методов генетики и применяется при проведении научных исследований.

Общие закономерности наследования характерны для всех эукариот. У человека также имеются менделирующие признаки, для которых характерны все типы наследования. В настоящее время известно более 2300 менделирующих признаков человека. Кроме нейтральных, не влияющих на состояние здоровья человека, среди них имеется большое количество патологических признаков. С наследственно обусловленными патологическими признаками встречаются в своей практической деятельности врачи всех специальностей.

По данным генетиков разных стран от 5 до 20 % детей рождается с патологией, которая наследственно обусловлена. В первые часы жизни новорожденных врачами неонатологами регистрируется целый ряд наследственных болезней, характер наследования которых подчиняется законам Г. Менделя. Это, например, энзимопатии – заболевания, для которых характерна наследственно обусловленная недостаточность ферментных систем. Наиболее часто встречающиеся у человека энзимопатии наследуются обычно по аутосомно-рецессивному типу. Это фенилкетонурия, алкаптонурия, галактоземия. Часто выявляются гемоглобинопатии, а также заболевания, обусловленные нарушением синтеза белка коллагена (коллагенозы). Не менее обширную группу составляют больные с наследственно обусловленными аномалиями строения скелета и черепа: ахондроплазия, брахидактилия, синдактилия и др. Все эти заболевания наследуются по аутосомно–доминантному типу.

Актуальным является не только установление типа наследования признака или аномалии, но и определение наследования предрасположенности к целому ряду таких широко распространенных заболеваний как атеросклероз, гипертоническая болезнь, бронхиальная астма, псориаз и д.р.

Классическая генетика составляет теоретическую основу генетики человека и медицинской генетики. Установление наследственной детерминированности для целого ряда заболеваний человека позволяет прогнозировать вероятность появления их у потомков, разрабатывать методы коррекции и профилактики наследственных заболеваний.

Профилактика наследственных болезней лежит в основе оздоровления генофонда человеческой популяции, уменьшения ее генетического груза. В настоящее время это является одним из актуальных вопросов национальной безопасности.

 

2. Цель: Знать основные понятия и термины современной генетики. На основании знаний основных законов Менделя и характера их проявления уметь прогнозировать вероятность формирования нормальных и патологических признаков человека в потомстве.

 

Студент должен знать:

§ понятия и термины генетики;

§ сущность законов Менделя (I, II, III), их формулировки;

§ сущность гипотезы «чистоты» гамет;

§ менделирующие признаки у человека;

§ условия для выполнения законов Менделя;

§ особенности неполного доминирования;

§ множественный аллелизм;

§ наследование групп крови системы АВО у человека.

Студент должен уметь:

§ составить генетическую схему наследования менделирующих признаков при моно -, ди – и полигибридном скрещивании (моногенное наследование доминантных и рецессивных генов);

§ определять генотип и фенотип потомков по генотипу родителей и генотип родителей по фенотипу детей;

§ моделировать генетические схемы наследования признаков при различных типах скрещивания.

Место проведения.

Кафедра медицинской биологии, генетики и экологии.

 

Время.

90 минут.

Оснащение.

а) таблицы:

§ «моногибридное скрещивание на примере гороха»

§ «дигибридное скрещивание на примере гороха»

§ «анализирующее скрещивание»

§ «неполное доминирование»

§ «множественное действие аллелей»

Блок информации.

Основные закономерности наследования впервые были разра-ботаны Грегором Менделем (1865г.) Он ввел в науку основополагающий метод изучения наследования - гибридологический анализ. Гениальность Менделя в том, что он избрал совершенно новый подход к изучению наследственности. Он считал, что наследственные задатки в виде дискретных единиц не смешиваются и передаются последующим поколениям.В 1909г. Иогансен назвал эти единицы генами, а в 1912г. Морган показал, что гены находятся в хромосомах. С тех пор генетика достигла больших успехов в объяснении природы наследственности и на уровне организма, и на уровне гена.А законы Менделя стали основой классической генетики.

Для понимания закономерностей наследования признаков необходимо изучить основные понятия и термины современной генетики.

Наследственность - способность организмов в процессе размножения передавать потомкам специфический характер индивидуального развития, и, следовательно, обеспечивать материальную преемственность между поколениями.

Изменчивость - способность организмов изменять наследственные признаки и характер их проявления в процессе индивидуального развития организма.

Наследование - конкретный способ передачи наследственной информации, который может быть различен в зависимости от формы размножения (половое, бесполое). Различают полигенное и моногенное наследования.


Классификация типов наследования

признаков при моногенном наследовании.

Типы наследования

 
 

 


аутосомное сцепленное с полом

Х-сцепленное У-сцепленное

доминант- рецессив- промежу-

ное ное точное доминант- рецес- промежу-

ное сивное точное

           
     


Наследование


независимое частично сцепленное полностью сцепленное

 

 

Ген - это участок двухцепочечной молекулы ДНК, несущий информацию о структуре одного видоспецифичного белка. Каждый ген определяет последовательность аминокислот в одном из белков, что, в конечном счете, приводит к реализации тех или иных признаков в онтогенезе особи.

Аллельные гены - гены, определяющие развитие одного и того же признака и расположенные в идентичных локусах гомологичных хромосом.

Альтернативные признаки – взаимоисключающие, контрастные. (Острота зрения: нормальная-близорукость; наследственная глухота: отсутствует-имеется).

Аллель, функциональная активность которого не зависит от наличия в организме другого аллеля данной серии, называется доминантным.

Аллель, обеспечивающий развитие признака лишь в отсутствии других аллелей данного гена, обозначают как рецессивный.

На уровне своих первичных эффектов гены не являются ни доминантными, ни рецессивными. Однако на фенотипическом уровне дифференцировка их важна для определения типа наследования.

Гомозигота (термин предложен Бэтсоном в 1902 г.). Когда в обеих гомологичных хромосомах находятся аллельные гены, определяющие одинаковое состояние признака, организм называется гомозиготным (АА или аа). Гомозигота образует лишь один сорт гамет.

Гетерозигота. Когда аллельные гены определяют различное состояние признака (Аа), организм является гетерозиготным. Гетерозигота дает различные сорта гамет.

Генотип - совокупность всех наследственных факторов организма (генов) в диплоидном наборе хромосом ядра.

Фенотип - совокупность всех признаков и свойств организма, формирующихся в процессе взаимодействия генотипа особи с окружающей средой. В фенотипе реализуются не все генотипические возможности, а лишь часть их. Фенотип - это частный случай реализации генотипа в конкретных условиях.

Пенетрантность - количественный показатель фенотипического проявления гена (пробиваемость гена в признак). Пенетрантность выражается в процентах числа особей, несущих признак, к общему числу носителей гена, потенциально способного реализоваться в этот признак. При полной пенетрантности (100%)ген проявляет свое действие у каждой особи, обладающей им; при неполной пенетрантности (меньше 100%) ген проявляет свой фенотипический эффект не у всех особей. В основе неполной пенетрантности лежит взаимодействие генетических и средовых причин.

Экспрессивность- степень выраженности признака при реализации генотипа в различных условиях среды. Выраженность фенотипического проявления гена связана с изменчивостью признака в пределах нормы реакции. Выражается в изменении морфологических признаков, биохимических, иммунологических, патологических и других показателей. Экспрессивность может быть высокая, средняя, низкая и нулевая.

Пенетрантность и экспрессивность зависят:

- от генотипа. Так пенетрантность по шизофрении у гомозигот – 100%, а у гетерозигот – 20 %. Пенетрантность по полидактилии всегда 100%, а экспрессивность может быть различной, количество пальцев на руках и ногах соответственно: 5 и 5 – 6 и 6; 5 и 6 – 5 и 7; 6 и 6 – 6 и 6. При синдроме Марфана (наследственная патология соединительной ткани) эспрессивность гена имеет различные формы: тяжелое течение заболевания (с классическим поражением костной системы, нарушением зрения и сердечно –сосудистой системы), так и стертые формы, протекающие легко (астеническое телосложение, арахнодактилия, сколиоз I степени, близорукость). Таких людей без дополнительного обследования можно отнести к здоровым.

- от пола. Так, пенетрантность гена подагры у мужчин составляет 20 %, а у женщин равна 0. Гипертрихоз у мужчин имеет 100% -ю пенетрантность. Ген врожденного вывиха бедра у девочек проявляется в 6 раз чаще, чем у мальчиков.

- от возраста. Так, пенетрантность гена хореи Гентингтона в 20 – 24 года составляет 8,3%, а в 30 – 34 года – 18%.

- от факторов внешней среды (пища, свет, температура, социальные факторы, в том числе и уровень медицинской помощи).

Известно, что фенилкетонурия может иметь различную степень экспрессивности (от степени легкой дебильности до глубокой имбециль-ности). Ранняя диагностика фенилкетонурии и лечение (искусственная диета) предупреждает развитие клинической картины болезни. В отсутствии диетотерапии и поздней диагностики развивается умственная отсталость, дефект пигментации, судорожный синдром. При своевременной профилактической терапии и социальной помощи больные, ранее не доживавшие до репродуктивного периода, теперь не только живут до 30 – 50 лет и более, но и вступают в брак, имеют детей.

Экспрессивность и пенетрантность изучена Н.В.Тимофеевым –Ресовским в 1927 году.

Пенетрантность и экспрессивность являются важнейшими свойствами гена, которые необходимо учитывать при медико –генетическом консультировании при определении типа наследования болезней и прогнозирования нормальных и патологических признаков в потомстве.

Плейотропия гена - зависимость нескольких признаков от одного гена. Множественность проявлений одного гена характерна для всех моногенно детерминируемых наследственных заболеваний, т.к. проявляется не отдельным симптомом, а специфическим комплексом поражений разных органов и систем и служит для врача ориентиром в диагностике наследственной патологии.

Явление плейотропии впервые обнаружено Менделем, в дальнейшем описано Н.И. Вавиловым. Плейотропия широко распространена, большинство генов у всех организмов действует плейотропно.

Величина плейотропного эффекта зависит от времени вступления гена в действие в ходе онтогенеза. Чем раньше вступает ген в действие, тем вероятнее, что он вызовет более глубокие биохимические изменения в последующем развитии и повлияет на многие признаки и свойства.

Целый ряд заболеваний у человека,сопровождающихся нарушением обмена веществ, генетически детерминирован. Симптомы, характерные для этих заболеваний, являются результатом плейотропного действия генов.

У человека плейотропное проявление генов обнаруживается при многих генных мутациях. Плейотропия может быть первичной и вторичной. Первичная плейотропия обусловлена биохимическими механизмами действия измененного белка или фермента – первичных продуктов мутантных аллелей.

Мутантные аллели различных генов, контролирующих синтез коллагена и фибриллина, приводят к нарушению свойств волокнистой соединительной ткани. Поскольку соединительная ткань является основой всех органов и тканей, то понятны множественные влияния этих мутаций на клиническую картину (фенотип) при таких наследственных болезнях соединительной ткани, как, например, синдромы Марфана, Элерса – Данло: нарушения строения сосудистой стенки (особенно аорты), подвывих хрусталика, недостаточность митрального клапана, повышенная растяжимость кожи и суставов и т.д.

При альбинизме происходит мутация аутосомно–рецессивного гена, контролирующего синтез меланина. Меланин не откладывается в клетках кожи, волос, радужной оболочке глаз, у больного повышена чувствительность к УФ – облучению. У человека развивается альбинизм, основными проявлениями которого являются депигментированная ярко –розовая кожа, красные глаза (сквозь неокрашенную радужку которых просвечивает сосудистая оболочка), белые волосы.

При рецессивной генной мутации нарушается синтез одного из ферментов, необходимых для усвоения клетками лактозы. Вследствие этого повышается содержание лактозы в крови, что приводит к формированию слабоумия, циррозу печени и слепоте при галактоземии. Предупредить развитие патологических признаков можно, если больного галактоземией новорожденного младенца сразу же перевести на искусственную диету, не содержащую лактозы, накопление которой в крови вызывает интоксикацию.

Таким образом, при первичной плейотропии ген одновременно проявляет свое множественное действие:

Первичная плейотропия

 
 


Ген

Белок-фермент

Последовательность

химических реакций

Признак В

Признак А Признак С

       
   


При вторичной плейотропии имеется одно первичное фенотипическое проявление гена, вслед за которым развивается ступенчатый процесс вторичных проявлений, приводящих к множественным эффектам. Например, муковисцидоз обусловлен ошибкой в синтезе трансмембранного белка, обеспечивающего ионный транспорт в клетках. Нарушение ионного транспорта Na и Cl ведет к формированию густой слизи в бронхах или в экзокринной части поджелудочной железы. За этим следуют вторичные процессы легочных инфекций, и нарушения переваривания пищи. И то, и другое относится к вторичным плейотропным эффектам.

Вторичная плейотропия

 
 


Ген

Белок-фермент

Последовательность

химических реакций

Признак А

Признак В

Признак С

       
   


Полигения признака - это явление, при котором в определении одного признака участвуют несколько генов. Предполагают, что полигенные системы локализуются главным образом в гетерохроматиновых участках хромосом, подвержены изменчивости в процессе кроссинговера. Измененные полигенные системы определяют качественно новые фенотипы. Полигенно у человека наследуются количественные признаки. Так, рост у человека кодируется тремя парами генов, за умственные способности отвечают четыре пары генов и за пигментацию кожи - четыре пары генов. Примерами полигенно наследуемых заболеваний являются гипертоническая болезнь, атеросклероз, подагра, псориаз, язвенная болезнь, мочекаменная болезнь.

Особенности гибридологического метода Г. Менделя.

Гибридологический метод –это анализ характера наследования призна­ков с помощью системы скрещиваний, суть которых состоит в получении гибридов и анализе их потомков в ряду поколений (анализ расщепления).

Особенности гибридологического метода:

1. Мендель учитывал не весь многообразный комплекс признаков у родителей и их потомков, а выделил и анализировал наследование по отдельным признакам (одному или нескольким).

2. Был проведен точный количественный учет наследования каждого признака в ряду последующих поколений.

3. Менделем исследовался характер потомства каждого гибрида в отдельности.

В настоящее время гибридологический анализ является частью генетического анализа, позволяющего определить характер наследования изучаемого признака, выяснить локализацию генов, является основой классической и современной генетики.

Медицинская генетика опирается на общие принципы полученные первоначально в исследованиях на растениях и животных. Разобраться в простых случаях наследования у человека было бы невозможно без учета опытов Г. Менделя по гибридизации у растений.

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...