Аномальные кариотипы и хромосомные болезни

Нарушения нормального кариотипа у человека возникают на ранних стадиях развития организма: в случае, если такое нарушение возникает при гаметогенезе, в котором продуцируются половые клетки родителей, кариотип зиготы, образовавшейся при их слиянии, также оказывается нарушенным. При дальнейшем делении такой зиготы все клетки эмбриона и развившегося из него организма обладают одинаковым аномальным кариотипом.

Однако нарушения кариотипа могут возникнуть и на ранних стадиях дробления зиготы, развившийся из такой зиготы организм содержит несколько линий клеток (клеточных клонов) с различными кариотипами, такая множественность кариотипов всего организма или отдельных его органов именуется мозаицизмом.

Как правило, нарушения кариотипа у человека сопровождаются множественными пороками развития; большинство таких аномалий несовместимо с жизнью и приводят к самопроизвольным абортам на ранних стадиях беременности. Однако достаточно большое число плодов (~2.5%) с аномальными кариотипами донашивается до окончания беременности.

22 Понятие о генотипе и фенотипе. Фенотип как результат реализации наследственной ин­формации в определенных условиях среды. Количественная и качественная специфика проявления гена в признак: пенетрантность и экспрессивность.

Геноти́ п — совокупность генов данного организма, которая, в отличие от понятий генома и генофонда, характеризует особь, а не вид (ещё отличием генотипа от генома является включение в понятие " геном" некодирующих последовательностей, не входящих в понятие " генотип"). Вместе с факторами внешней среды определяет фенотип организма.

Обычно о генотипе говорят в контексте определенного гена, у полиплоидных особей он обозначает комбинацию аллелей данного гена (см. гомозигота, гетерозигота). Большинство генов проявляются в фенотипе организма, но фенотип и генотип различны по следующим показателям:

1. По источнику информации (генотип определяется при изучении ДНК особи, фенотип регистрируется при наблюдении внешнего вида организма).

2. Генотип не всегда соответствует одному и тому же фенотипу. Некоторые гены проявляются в фенотипе только в определённых условиях. С другой стороны, некоторые фенотипы, например, окраска шерсти животных, являются результатом взаимодействия нескольких генов.

Примером различия генотипа и фенотипа служит наследование гемофилии. Иногда в семье, в которой оба родителя здоровы, рождается больной ребёнок. То есть хотя болезнь не проявилась в фенотипе родителей, в их генотипе присутствовал один нормальный аллель и один мутированный аллель гена, то есть они являлись носителями заболевания. В данном случае фенотип здоровых людей и носителей заболевания одинаков.

Феноти́ п — (от греческого слова phainotip — являю, обнаруживаю) совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, опосредованного рядом внешнесредовых факторов. У диплоидных организмов в фенотипе проявляются доминантные гены.

Фенотип — совокупность внешних и внутренних признаков организма, приобретённых в результате онтогенеза (индивидуальное развитие)

Несмотря на кажущееся строгое определение, концепция фенотипа имеет некоторые неопределенности. Во-первых, большинство молекул и структур кодируемых генетическим материалом, не заметны во внешнем виде организма, хотя являются частью фенотипа. Например, именно так обстоит дело с группами крови человека. Поэтому расширенное определение фенотипа должно включать характеристики, которые могут быть обнаружены техническими, медицинскими или диагностическими процедурами. Дальнейшее, более радикальное расширение может включать приобретенное поведение или даже влияние организма на окружающую среду и другие организмы. Например, согласно Ричарду Докинзу, плотину бобров также как и их резцы можно считать фенотипом генов бобра.

Фенотип можно определить как «вынос» генетической информации навстречу факторам среды. В первом приближении можно говорить о двух характеристиках фенотипа: а) число направлений выноса характеризует число факторов среды, к которым чувствителен фенотип, — мерность фенотипа; б) «дальность» выноса характеризует степень чувствительности фенотипа к данному фактору среды. В совокупности эти характеристики определяют богатство и развитость фенотипа. Чем многомернее фенотип и чем он чувствительнее, чем дальше фенотип от генотипа, тем он богаче. Если сравнить вирус, бактерию, аскариду, лягушку и человека, то богатство фенотипа в этом ряду растет.

Пенетрантность — понятие из области генетики популяций. Показатель фенотипического проявления аллеля в популяции. Определяется как отношение (обычно — в процентах) числа особей, у которых наблюдаются фенотипические проявления наличия аллеля, к общему числу особей, у которых данный аллель присутствует в необходимом для фенотипического проявления количестве копий (в зависимости от характера доминирования, для фенотипического проявления может быть достаточно только одной копии аллеля или двух, если для фенотипического проявления необходимо, чтобы особь была гомозиготна по данному гену).

Например, фраза «аллель A обладает пенетрантностью 95 %» означает, что из всех особей, у которых данный аллель имеется в необходимом числе копий, лишь у 95 % наличие этого аллеля можно установить по показателям фенотипа. Полная пенетрантность — это 100 % фенотипическое проявление наличия данного аллеля в пределах популяции.

Экспрессивность — степень проявления в фенотипе различных особей одного и того же аллеля определённого гена. Количественные показатели экспрессивности измеряются на основе статистических данных.

23. Закономерности моногенного наследования. Типы моногенного наследования: аутосомно-рецессивное и аутосомно-доминантное. Условия моделирования признаков. Менделирующие признаки человека.

Термины «наследственность» и «наследование» не являются синонимами. Под наследственностью понимается сово­купность генетических механизмов, которые обеспечивают структурно-функциональную преемственность организмов в ряду поколений. Эти механизмы вытекают из принципов организации наследственного материала на генном, хромосомном и геномном уровнях, а также закономерностей поведения генов в процессе гаметогенеза и размноже­ния. Под наследованием понимают процесс вос­произведения в последовательных поколениях общего плана структурно-функциональной организации н отдельных признаков у особей конкретного биологического вида. Наследование — это внешнее выражение наследственности в том смысле, что механизмы наследственности обусловливают правила (законо­мерности) наследования. Это хорошо иллюстрируют результаты исследований Г. Менделя, который в своих опытах на­блюдал внешние проявления генетической связи между растениями разных поколений и сформулировал три правила независимого наследования признаков. От правил он пришел к формулировке законов наследственности, в которых отразил закономерности организации и динамики генетического материала — дискретность и аллельное состояние генов, генетическая «чистота» гамет и т. д, Правильное отношение к понятиям «наследственность» и «наследование» особенно важно для врача, так как в повседневной практике он первоначально встречается с проявлениями наследования. Обратив внимание на определенный признак пациента, врач сравнивает его состояние с таковым у родителей и детей ' больного. На этапе диагноза наследственного заболевания и прогноза развития нежелательного признака в потомстве врач обращается к механизмам наследственности.

Выделяют несколько основных типов наследования признаков, каждый из которых имеет варианты.

Учитывая особенности генетического контроля качественных и количественных признаков, в отношении отдельных признаков различа­ют моногенное и полигенное наследование, о которых шла речь ранее. Моногенное насле­дование бывает аутосомным или тепленным с полом. Аутосомное и сцепленное с Х-хромосомой наследование может быть доминантным и рецессивным. Названные ти­пы и варианты соответствуют правилам наследования от­дельно взятых менделирующих признаков. Закономерно­сти соотносительного насле­дования нескольких признаков описываются такими типами, как независимое, частично сцепленное и полностью сцеп­ленное наследование.

Тины и варианты наследо­вания, свойственные другим организмам, обнаружены и у человека и могут быть проил­люстрированы родословными людей. Аутосомно-доминантный вариант наследования обусловливает­ся передачей в ряду поколений доминантного аллеля гена, локализующегося в аутосоме, для которого характерны оп­ределенные черты, проявляю­щиеся в родословных:

1) при достаточном числе потомков признак обнаружи­вается в каждом поколении;

2) редкий признак наследу­ется примерно половиной детей;

3) потомки мужского и женского пола наследуют при­знак одинаково часто;

4) оба родителя в равной мере передают признак детям. Отмеченные черты характери­зуют, например, наследование признака «шерстистых волос» появившихся несколько поко­лений тому назад в одной т норвежских семей.

Аутосомно-рецессивный вариант наследования обус­ловливается передачей в ряду поколений рецессивного аллеля гена, локализующегося в аутосоме. Типичные черты этого варианта, выявляемые путем анализа родословных, сводятся к следующему:

1) даже при достаточном числе потомков признак может отсутствовать в поколении детей, но появляется в поколении внуков;

2) признак может развиться у детей при отсутствии его у обоих ро­дителей; среди детей, рождаемых в таких семьях, признак обнаружива­ется в 25% случаев;

3) признак наследуется всеми детьми, если оба родителя имеют его;

4) признак развивается у 50% детей, если он обнаруживается у одно­го супруга;

5) признак наследуется потомками мужского и женского пола одинаково часто.

Перечисленные особенности проявляются в исследовании альби­низма (рис. 42).

Особенностью аутосомно-доминанта о го наследования при не­полном доминировании и кодоминировании служит менее выраженное развитие признака у потомков — гетерозигот по сравнению с доми­нантными гомозиготами. Так, изменения скелета у лиц с доминантным аллелем брахидактилии (короткопалость) более выражены у гомозигот, чем у гетерозигот. У людей, гетерозиготных по локусу синтеза р-полипептида гемоглобина HbА/HbS), содержание нормального гемоглобина составляет 55—75%.