Хромосомные мутации, их значение в определении наследственной патологии. Значение цитогенетического метода. Пренатальная диагностика.

Цитогенетический метод основан на микроскопическом изучении хромосом в клетках человека. Материалом изучения служат клетки человека, получаемые из разных тканей ( кровь, костный мозг, клетки опухолей и т.д.). непременным требованием для изучения является наличие делящихся клеток. Чаще всего используют лимфоциты переферической крови, которые с помощью специальной обработки возвращаются в митотический цикл. Для накопления делящихся клетов в стадии метафазы с максимально спирализованными хромосомами использую колхицин. Он разрушает веретено деления и препятствует расхождению хроматид.

Применение цитогенетического метода позволяет не только изучать нормальную мрфологию хромосам, но и диагностировать различные хромосомные болезни, связанные с нарушением числа хромосом или их струтуры. Этот метод позволяет изучать процессы мутагенеза на уровне хромосом и кариотипа. Применение этого метода в медико-генетическом консультировании дает возможность предупредить появление потомства с грубыми нарушениями развития.

26. Хромосомная теория наследственности. Построение генетических карт хромосом.

Хромосомные карты получают, окрашивая хромосому в метафазе. Получают окрашенные темные и светлые участки, которые соответствуют определенным генам. Генетические карты человека используются в медицине при диагностике ряда тяжелых наследственных заболеваний человека.

27. геномный уровень организации наследственного материала. Кариотип, его характеристика. Методы изучения кариотипа.

Геном- вся совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом. Геном видоспецифичен, так как представляет собой тот необходимый набор генов, который обеспечивает формирование видовых характеристик организмов в ходе их нормального онтогенеза.

При половом размножении в процессе оплодотворения объединяются геномы двух родительских клеток, образуя генотип нового организма. Все соматические клетки такого организма обладают двойным набором генов, полученных от обоих родителей в виде определенных аллелей. То есть генотип – это генетическая система, представляющая собой совокупность всех наследственных задатков его клеток, заключенных в их хромосомном наборе – кариотипе.

Кариотип – диплоидный набор хромосом, свойственный соматическим клеткам организмов данного вида, являющийся видоспецифичеким признаком и характеризующийся определенным числом, строением и генетическим составом хромосом.

Если число хромосом в гаплоидном наборе половых клеток обозначить n, то общая формула кариотипа будет выглядеть как 2n, где значение n различно у разных видов.

Каждый вид хромосом в кариотипе, содержащий определенный комплекс генов, представлен двумя гомологами, унаследованными от родителей с их половыми клетками. Двойной набор генов, заключенный в кариотипе, - генотип – это уникальное сочетание парных аллелей генома. В генотипе содержится программа развития конкретной особи.

Для изучения кариотипа используют цитогенетический метод. Цитогенетический метод основан на микроскопическом изучении хромосом в клетках человека. Материалом изучения служат клетки человека, получаемые из разных тканей ( кровь, костный мозг, клетки опухолей и т.д.). непременным требованием для изучения является наличие делящихся клеток. Чаще всего используют лимфоциты периферической крови, которые с помощью специальной обработки возвращаются в митотический цикл. Для накопления делящихся клеток в стадии метафазы с максимально спирализованными хромосомами использую колхицин. Он разрушает веретено деления и препятствует расхождению хроматид.

Применение цитогенетического метода позволяет не только изучать нормальную морфологию хромосом, но и диагностировать различные хромосомные болезни, связанные с нарушением числа хромосом или их структуры. Этот метод позволяет изучать процессы мутагенеза на уровне хромосом и кариотипа. Применение этого метода в медико-генетическом консультировании дает возможность предупредить появление потомства с грубыми нарушениями развития.

28. митотический цикл как механизм поддержания постоянства кариотипа в ряду поколений клеток. Полиплоидия. Патология митоза. Соматические мутации.

Биологическое значение митотического цикла состоит в том, что он обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, образование клеток, равноценных по объему и содержанию наследственной информации. Таким образом, митотический цикл является всеобщим механизмом воспроизведения клеточной организации эукариотического типа в индивидуальном развитии.

На основе митотического цикла возник ряд механизмов, с помощью которых в том или ином органе количество генетического материала и интенсивность обмена веществ могут быть увеличены при сохранении постоянства числа клеток. Удвоение ДНК клетки не всегда сопровождается ее разделением надвое. Поскольку механизм такого удвоения совпадает с предмитотической редупликацией ДНК, и оно сопровождается кратным увеличением числа хромосом, это явление получило название эндомитоза.

Другое явление заключается в кратном увеличении содержания ДНК в хромосомах при сохранении их диплоидного количества - политения. Эндомитоз и политения приводят к образованию полиплоидных клеток, отличающихся кратным увеличением объема наследственной информации. В таких клетках в отличие от диплоидных гены повторены более, чем 2 раза. Пропорционально увеличению числа генов растет масса клетки

Э что повышает ее функциональные возможности. В организме человека с возрастом полиплоидизация свойственна печеночным клеткам.

29. мейоз и оплодотворение как механизмы поддержания постоянства кариотипа. Патологии мейоза. Генеративные хромосомные и геномные мутации. Цитоплазматиечская наследственность.

При мейозе из клеток с диплоидным набором 2n хромосом образуются клетки с гаплоидным набором n. Такой результат достигается потому, что после однократного удвоения ДНК клетка делится дважды. В первом мейотическом делении в результате конъюгации гомологичные хромосомы объединятся в биваленты. Последующее расхождение гомологов к разным полюсам веретена деления приводит к образованию клеток с гаплоидным набором хромосом: 2n4с=>n2с. В ходе второго мейотического деления сестринские хроматиды каждой хромосомы распределяются между дочерними клетками с наследственным материалом nс.

Благодаря таким особенностям мейоза образуются клетки с гаплоидным набором хромосом.

При оплодотворении сперматозоиды проникают в яйцеклетку, вводят в нее свой ядерный наследственный материал, заключенный в гаплоидном наборе хромосом. Ядра гамет сливаются и формируют диплоидное ядро зиготы.

Таким образом, мейоз и последующее оплодотворение обеспечивают сохранение у нового поколения организмов диплоидного кариотипа, присущего всем особям данного вида.

Патологии мейоза:

геномные мутации – это изменения соотношения различных генов и изменение соотношений групп сцепления внутри генома.

Нарушение структуры генома, выражающееся в изменении количества отдельных хромосом, называют анеуплоидией. Увеличение в кариотипе зиготы числа наборов хромосом называют полиплоидией.

Любые мутационные изменения в наследственном материале гамет – генеративные мутации – передаются следующим поколениям, если такие гаметы участвуют в оплодотворении.

Причинами генеративных и геномных мутаций являются различные отклонения во время мейоза:

-нарушение кроссинговера: приводит к обмену неравноценными участками ДНК между хроматидами

-нарушение расхождения бивалентов в анафазе1: приводит к изменению количества хромосом в гаплоидном наборе гамет

-нарушение механизма расхождения гомологичных хромосом между полюсами: клетка остается не разделившейся, это приводит к образованию триплоидных организмов.

Цитоплазматическая наследственность: наличие некоторого количества наследственного материала в цитоплазме убеждает нас в их участии в формировании фенотипа в процессе индивидуального развития. Цитоплазматические гены не подчиняются менделевским законам наследования. В связи с тем, что организм, образуемый вследствие оплодотворения, получает цитоплазматические структуры главным образом с яйцеклеткой, цитоплазматическое наследование осуществляется по материнской линии. Примером цитоплазматического наследования могут служить некоторые патологические состояния человека, причиной которых является первичный дефект митохондриальной ДНК.