 |
Пара хромосом пара хромосом
|
|
|
|
Следствием хромосомных перестроек могут быть тяжелые заболевания, например, повторные спонтанные аборты или транслокационная форма синдрома Дауна.
Третий вид мутационной генеративной изменчивости – геномные мутации. Различают изменения числа геномов и изменения числа отдельных хромосом (анэуплоидия).
При изменении числа геномов, вместо нормального двойного или диплоидного набора хромосом, наблюдается гаплоидия – одинарный набор хромосом в соматических клетках. Гаплоидия у людей не известна, что связано с ранней гибелью эмбриона с таким генотипом, но в эксперименте получены гаплоидные тритоны с пониженной жизнеспособностью. При полиплоидии отмечается количество хромосомных наборов больше двух (триплоидия-3, тетраплоидия-4 и т. д.). Полиплоидные зародыши человека обнаружены при исследовании материала, полученного при абортах (выкидышах). Описаны единичные случаи рождения три- и тетраплоидных детей, которые имели многочисленные уродства, а продолжительность их жизни варьировала от 15 минут до 7 суток.
Изменение количества отдельных хромосом или анэуплоидии проявляются в форме моносомий и полисомий (трисомии, тетрасомии, пентасомии и т. д.).
Моносомии характеризуются утратой зиготой одной хромосомы. У человека, по-видимому, только одна моносомия – синдром Шерешевского-Тернера (одна половая Х-хромосома) совместима с жизнью. Фенотипически больные с синдромом Шерешевского–Тернера – женщины, невысокого роста, с недоразвитием половых признаков. Имеются специфические складки кожи на шее. Интеллект страдает в 50% случаев. При микроскопии в ядрах клеток не обнаруживаются тельца Барра. Кариограмма показывает 45 хромосом.
|
|
|
Трисомии встречаются чаще. Их делят на аутосомные и половые.
Наиболее известна аутосомная трисомия - трисомическая форма синдрома Дауна (третья - лишняя хромосома 21 пары). Больные обоего пола и любой расовой принадлежности похожи друг на друга имеют специфические особенности лица, но основной дефект их развития- олигофрения (слабоумие), которая выраженна с различной экспрессивностью.
Примером половых трисомий являются люди с синдромами Кляйнфельтера (ХХY), сверхженщины (ХХХ), супермена (XYY).
При синдроме Кляйнфельтера фенотип мужской, наблюдается высокий рост при астеническом телосложении, а с возрастом склонность к ожирению. У больных нарушен сперматогенез, наблюдается снижение интеллекта. При микроскопии в ядрах клеток обнаруживаются тельца Барра. Кариограмма показывает 47 и более, хромосом.
Супермены отличаются ростом выше среднего, слабоумием и агрессивностью, бесплодием. Чем больше лишних Y хромосом те больше выраженность патологии.
Сверхженщины имеют 2 и более тельца Барра в ядрах, чем больше у них лишних X хромосом тем более варажено нарушение в половой сфере и интеллект. При микроскопии в ядрах клеток обнаруживаются лишние тельца Барра. Кариограмма показывает 47 и более, хромосом.
Механизм возникновения анэуплоидий связан с нарушением мейоза, в частности, расхождения хромосом к полюсам клетки. Если к одному из полюсов будущей гаметы человека отойдет не 23, а 22 хромосомы, то другой половине достанется 24. При слиянии таких гамет с нормальной гаметой (23 хромосомы) в первом случае возникнет моносомия (22+23=45), во-втором трисомия (24+23=47) (рис. 4.).
Рисунок 4. Нарушения мейотического деления с формированием моно- и трисомии
│ │
исходная │ │ │ │ исходная
клетка в ┌─> * * ──┐ ┌── * * │<─┐ клетка в
|
|
|
процессе │ │ │ │ │ │ │ * │ процессе
гамето- │ │ │ │ ││ │ │ │ │ │ гамето-
генеза │дефектная│ ││ ││ │ нормаль- │ генеза
││ │ гамета: │ ** ** │ │ ная гаме-│ ││
││ ││ │нет хро- └> ││ ││ * <┘ та │ ││ ││
** ** ││ ──┤мосомы №3 ││ ││ │ ├── ** ** ││
││ ││ ** │ зигота │ ││ ││ **
││ ││ ││ │ │ моносомия │ │ ││ ││ ││
1 2 3 │ │ │ │ │ │ 1 2 3
└─> * * ││ ─┐ ┌─ * * │<─┘
│ │ ** │ │ │ │ *
│ │ ││ │ ││ │ │ │ │
дефектная │ ││ ││ │ нормаль-
гамета: └> ** ** │││ <┘ ная гаме-
лишняя хро- ││ ││ *** та
мосома №3 ││ ││ │││
зигота
трисомия
Часть 2
Популяционная генетика.
Популяция – это группа организмов одного вида, которая обычно обитает на четко ограниченной территории. Общая генетическая реакция всей популяции определяет ее выживание и является предметом изучения популяционной генетики.
Знание основных законов популяционной генетики позволяет понять механизмы адаптивной изменчивости видов, помочь разобраться в практических вопросах медико-генетического консультирования людей и даже осмыслить ряд мировоззренческих проблем.
Любознательных студентов иногда смущает вопрос: если аллельные гены карих глаз доминируют над генами голубых глаз, почему не исчезают голубоглазые люди? Математическое доказательство этого факта впервые сформулировали независимо друг о друга Харди и Вайнберг в 1908 году.
Каждый ген может существовать в нескольких различных формах, которые называют аллелями. Число организмов популяции, несущих определенный аллель, определяет частоту данного аллеля (частоту гена). Например, ген, определяющий возможность пигментации кожи, глаз и волос у человека в 99% случаев представлен "нормальным" аллелем. Второй возможный вариант этого гена - аллель альбинизма, который делает отложение пигмента невозможным. Его частота 1%. В математике частоту аллелей выражают не в процентах, а в частях (чаще десятичных) от единицы. В данном примере частота доминантного - нормального аллеля будет равна 0,99, а частота рецессивного аллеля альбинизма 0,01. При этом сумма частот аллелей всегда равна единице (0,99 + 0,01 =1). Генетика заимствовала у математической теории вероятностей символы "p"-для обозначения частоты доминантного аллеля и "q"-для частоты рецессивного аллеля. В приведенном примере с пигментацией у человека p+q = 1 (уравнение вероятностей)
|
|
|
0,99+0,01 = 1
Значение этого уравнения в том, что, зная частоту одного аллеля, можно найти частоту другого:
p=1-q – частота доминантного аллеля;
q=1-p – частота рецессивного аллеля.
Например, если рецессивный аллель имеет частоту 5% или q=0,05, тогда доминантный аллель будет иметь частоту p=1-0,05=0,95 или 95%. Следует обратить внимание, что частота аллелей – это не частота проявления признака в фенотипе, которая зависит от сочетания в генотипе 2 аллелей.
Для двух аллелей с полным доминированием (цвет семян гороха) возможны 3 генотипа: АА, Аа, аа и 2 фенотипа: 1-доминантный желтый (АА, Аа); 2-рецессивный зеленый (аа). Таким образом, одинаковые по фенотипу особи могут не совпадать по генотипу. Закон Харди-Вайнберга утверждает: частоты доминантного и рецессивного аллелей разных поколений идеальной популяции постоянны (идеальной можно назвать изолированную популяцию больших размеров, без новых мутаций, где спаривание происходит случайно, все генотипы одинаково плодовиты, а поколения не перекрываются). Этот закон можно выразить в уравнении Харди-Вайнберга
p2 + 2pq+q2=1, где
p2 -частота доминантных гомозигот (АА)
2pq -частота гетерозигот (Аа)
q2 -частота рецессивных гомозигот (аа)
Такое распределение возможных генотипов связано со случайным характером распределения гамет в процессе мейоза и основано на теории вероятностей, математически представляет собой квадрат уравнения вероятностей p+q=1 (уравнение вероятностей), (p+q)2=12; (p+q)(p+q)=1;
p2 + 2pq+q2=1 (уравнение Харди-Вайнберга)
Имея два уравнения для вероятностей частоты аллельных генов и наблюдая частоту рецессивных гомозигот (q2), можно вычислить число гетерозигот (2pq) – носителей скрытых генов и частоты аллельных генов (p-доминантного и q-рецессивного).
|
|
|
