Кариотип и идиограмма хромосом человека. Денверская и Парижская классификации хромосом. Характеристика кариотипа человека в норме и при патологии.

Кариотип-совокупность диплоидного набора хромосом, свойственным соматическим клеткам данного вида, являющийся вилоспецифическим признаком и характеризующийся определенным числом и строением хромосом. Хар-ки кариотипа: число, размер и форма. Нормальный кариотип 46 хромосом или 23 пары, 22 из них аутосомы, и одна пара гетеросом.Идиограмма -графическое изображение кариотипа, в котором хромосомы расположены в порядке убывания размеров. Нормальная идиограмма человека включает 7 групп хромосом.

Денверская классификация(1960)

Основана на сплошной окраске хромосомы. Т.е все хромосомы окрашиваются одинаково.

Учитывает размеры, форму хромосом, расположение центромеры, наличие вторичных перетяжек и спутников. Хромосомы располагаются по росто и делятся от A до G: группа А:1-3 пары.хромосомы крупные. 1 и 3 метацентрики, а 2-субметацентрик.

Группа В: 4,5 крупные, субметацентрики Группа С:с 6 по 12 и Х-хромосомы.средние субметацентрики.

Группа D:13-15,средние,акроцентрики Группа Е:19,20, мелкие метацентрики Группа G 21,22, Y-хромосома

Достоинтсва и недостатки

1. Впервые появляется возможность диагностировать наследственные патологии.

2. Установлено количество хромосом у человека

3. Было невозможно различить хромосомы, похожие по размерам и строению

4. Поэтому все хромосомы были разделены на 7 групп

5. Диагноз ставился не для хромосомы, а для групп хромосом

6. Классификация позволяла определить только отдельные виды мутаций: изменение количества хромосом, крупные делеции и транслокации

Парижская классификация (1971)

Основана на дифференцироаванной окраске которая приводит к поперечной исчерченноости хромосом. Это зависит от чередования гетеро и эухроматиновых участках, а т.к. это чередование одинаково у гомологич. Хромосом=>их можно точно идентифицировать.

Р-короткое плечо

Q-длинное плечо

Порядок записи: №хромосомы

Плечо

№ района

№ полосы

Правила описания кариотипа

1)общее число хромосом 2)набор половых хромосом 3)отмечается, какая хромосома подверглась изменение 4) при структкрном изменении указывает еще и плечо хромосомы. (46ХХ – норма, 47ХХ21+ - ненормальное кол-во, патология 21 хр).

Нарушения нормального кариотипа у человека возникают на ранних стадиях развития организма. Если это происходит в половых клеток будущих родителей (в процессе гаметогенеза), то кариотип зиготы, образовавшейся при слиянии родительских клеток, также оказывается нарушенным. При дальнейшем делении такой зиготы все клетки эмбриона и развившегося из него организма окажутся с одинаково 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 разными кариотипами. Такое многообразие кариотипов во всём организме или только в некоторых его органах называют мозаицизмом. Как правило, нарушения кариотипа у человека сопровождаются различными, в том числе комплексными, пороками развития, и большинство таких аномалий несовместимо с жизнью. Это приводит к самопроизвольным абортам на ранних стадиях беременности. Однако достаточно большое число плодов (~2,5%) с аномальными кариотипами донашивают до окончания беременности.

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.

Генотип – генетическая конституция организма, представляющая собой совокупность всех наследственных задатков его клеток, заключенных в их хромосомном наборе – кариотипе. Фенотип – видовые и индивидуальные морфологические, физиологические и биохимические свойства на всем протяжении индивидуального развития.

Ведущая роль в формировании фенотипа – наследственная информация, заключенная в генотипе. Наряду с этим результат наследственной программы (в генотипе) зависит от условий, в которых осуществляется этот процесс. В случае гетерозиготности развитие данного признака будет зависеть от взаимодействия аллельных генов.

Среда 1 порядка – совокупность внутриорганизменных факторов, влияющих на организацию наследственной программы: клеточное содержимое (кроме ДНК), характер прямых межклеточных взаимодействий, биологически активные вещества (гормоны). Особенно активно влияют в эмбриогенезе.

Среда 2 порядка – совокупность внешних по отношению к организму факторов (окр. среда)

Фенотипическое проявление информации, заключенной в генотипе, характеризуется показателями пенетрантности и экспрессивности.

Пенетрантность отражает частоту фенотипического проявления имеющейся в генотипе информации. Она соответствует проценту особей, у которых доминантный аллель гена проявился в признак, по отношению ко всем носителям этого аллеля. (из-за наличия гена в рецессивном состоянии, который не дает проявляться гену другого аллеля в доминантном состоянии – бомбейский феномен, альбинизм. Факторы окр. Среды – у гималайских кроликов темная окраска развивается на лапах и ушах (холодно), но при их выращивании при пониженной температуры черная окраска появляется на всем теле)

Виды пенентрантности:

1. Полная - 100% - признак проявляектся у всех организмов имеющих соответсвующий ген (доминантные гены ахондроплазии, синдрома Морфана, гены групп крови системы АВ0)

2. Неполная – менее 100% - признак проявляется только у некоторых организмов из тез, которые имеют соотвествующий генотип. Она зависит от:

А) взаимодействия генов (по типу полного доминирования, эпистаза, эффекта положиения)

Б) особенносте генотипа – гены признаков, зависимых от пола

В) пенетрантность разных признаков при плейтропии различна.

Пример: синдром кожно-глазного альбинизма: у 100% частичная депигментация кожи, глаз, волос, у 80% анемия, у 50% тромбоцитопения, у 40% лейкопения. Синдром Ван де Хеве у 100% имеется голбая склера глаз, у 60% глухота, у 63%хрупкость костей.

Экспрессивность также является показателем, характеризующем фенотипическое проявление наследственной информации. Она характеризует степень выраженности признака и, с одной стороны, зависит от дозы соответствующего аллеля гена при моногенном наследовании или от суммарной дозы доминантных аллелей генов при полигенном наследовании, а с другой стороны – от факторов среды. Внутренние факторы – убывающая интенсивность окраски ночной красавицы при АА, Аа, аа. Или интенсивность пигментации кожи у человека, увеличивающая при возрастании доминантных аллелей. Внешняя среда – усиление пигментации под воздействием УФ или увеличение густоты шерсти при похолодании у животных.

Закономерности независимого моногенного наследования (законы Г. Менделя). Типы моногенного наследования: аутосомно-рецессивное и аутосомно-доминантное. Условия менделирования признаков. Менделирующие признаки человека.

Закономерности наследования признаков

Гены, расположенные в ядерных структурах — хромосомах, закономерно распределяются между дочерними клетками благодаря механизму митоза, который обеспечивает постоянную структуру кариотипа в ряду клеточных поколений. Мейоз и оплодотворение обеспечивают сохранение постоянного кариотипа в ряду поколений организмов, размножающихся половым путем. Закономерное поведение хромосом в митозе, мейозе и при оплодотворении обусловливает закономерности наследования признаков, контролируемых ядерными генами.

Аутосомное наследование. Характерные черты аутосомного наследования признаков обусловлены тем, что соответствующие гены, расположенные в аутосомах, представлены у всех особей вида в двойном наборе. Это означает, что любой организм получает такие гены от обоих родителей. В соответствии с законом чистоты гамет в ходе гаметогенеза все половые клетки получают по одному гену из каждой аллельной пары. Обоснованием этого закона является расхождение гомологичных хромосом, в которых располагаются аллельные гены, к разным полюсам клетки в анафазе I мейоза

При доминировании признака, описанном Г. Менделем в его опытах на горохе, потомки от скрещивания двух гомозиготных родителей, различающихся по доминантному и рецессивному вариантам данного признака, одинаковы и похожи на одного из них (закон единообразия F1 «При скрещивании двух гомозиготных организмов, отличающихся по альтернативным вариантам одного и того же признака, все потомство от такого скрещивания окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей»). Описанное Менделем расщепление по фенотипу в F2 в отношении 3:1 в действительности имеет место лишь при полном доминировании одного аллеля над другим, когда гетерозиготы фенотипически сходны с доминантными гомозиготами (закон расщепления в F2 «При скрещивании двух потомков первого поколения между собой (двух гетерозиготных особей) во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1»).

Но эти соотношения выявляется только при следующих условиях:

1. В мейозе должно происходить равновероятное образование гамет обоих полов, то есть количество гамет с аллелем А равно количеству гамет с аллелем а.

2. Встреча гамет и сочетание их при оплодотворении происходит равновероятно.

3. Доминантный ген полностью доминирует над рецессивным.

4. Один ген определяет развитие одного признака.

5. Особи, развивающиеся из всех типов зигот, обладают равной выживаемостью, поэтому соотношение близкое к 3:1, получается только при большом числе наблюдений.

Менделирующие признаки человека.

Менделирующими признаками называются те, наследование которых про исходит по закономерностям, установленным Г. Менделем. Менделирующие признаки определяются одним геном моногенно (от греч.monos-один) то есть когда проявление признака определяется взаимодействием аллельных генов, один из которых доминирует (подавляет) другой. Менделевские законы справедливы для аутосомных генов с полной пенетрантностью (от лат.penetrans-проникающий, достигающий) и постоянной экспрессивностью (степенью выраженности признака).

I. Аутосомно-доминантный тип наследования. По аутосомно-доминантному типу наследуются некоторые нормальные и патологические признаки: 1) волосы жесткие, прямые (ежик); 2) шерстистые волосы - короткие, легко секущиеся, курчавые, пышные; 3) полидактилия (от греч.polus – многочисленный, daktylos- палец) – многопалость, когда имеется от шести и более пальцев; 4) синдактилия (от греч. syn - вместе)-сращение мягких или костных тканей фаланг двух или более пальцев; 5) брахидактилия (короткопалость) – недоразвитие дистальных фаланг пальцев; 6) арахнодактилия (от греч. агаhna – паук) – сильно удлиненные «паучьи» пальцы II. Аутосомно-рецессивный тип наследования. Если рецессивные гены локализованы в аутосомах, то проявиться они могут при браке двух гетерозигот или гомозигот по рецессивному аллелю.

По аутосомно-рецессивному типу наследуются следующие признаки: 1) волосы мягкие, прямые; 2)кожа тонкая; 3)группа крови Rh-; 4)фенилкетонурия – блокируется превращение фенилаланина в тирозин, который превращается в фенилпировиноградную кислоту, являющуюся нейротропным ядом (признаки – судорожные синдромы, отставание в психическом развитии, импульсивность, возбудимость, агрессия); 5)альбинизм.

III. Менделирующие признаки, сцепленные с полом Х и У-хромосомы имеют общие гомологичные участки. В них локализованы гены, детерминирующие признаки, наследующиеся одинаково как у мужчин, так и у женщин (подобно признакам, сцепленным с аутосомами).

1)пигментная ксеродерма - заболевание, при котором под влиянием ультрафиолетовых лучей на открытых частях тела появляются пигментированные пятна. Вначале они в виде веснушек, затем в виде более крупных папиллом различной величины и, наконец, опухолей. Для большинства больных пигментная ксеродерма заканчивается летально 2)полная (общая) цветовая слепота – полное отсутствие цветового зрения. ложенных на Наследование групп крови. Большое значение для медицинской практики имеет изучение групп крови, которые зависят от антигенов, распоповерхности эритроцитов.