Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Департамента здравоохранения города Москвы

«Медицинский колледж №7»

(ГБПОУ ДЗМ «МК №7»)

Проект

По дисциплине «Биология»

«Тератогенное воздействие инфекций в эмбриогенезе»

Специальность 34.02.01 Сестринское дело

Работу выполнила

Аникина Ксения Сергеевна

1курс, группа З-12С

Руководитель

Пономарева Татьяна Вячеславовна

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………3

ГЛАВА 1 Эмбриогенез……………………………………………..4

1.1 Постэмбриональное развитие…………………………………..

1.2 Критические периоды развития эмбриогенеза человека……..

ГЛАВА 2 Тератогенез

2.1 Примеры инфекционных заболеваний

2.2 Влияние краснухи на эмбриогенез

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение

По статистике 15-20% от общего числа беременностей составляют самопроизвольные аборты, 3-5% новорожденных имеют пороки развития и у 15% детей пороки удается выявить лишь в возрасте 5-10 лет.

Заболевания, перенесенные матерью, сильно отражаются на дальнейшем развитии плода. Вследствие, чаще всего развиваются патологии, которые не всегда удается устранить хирургическим и операционным вмешательством. Ужасные последствия могут быть при инфекционных и не инфекционных факторах, которые в конечном итоге пагубно влияют на развитие.

Большое влияние на развитие зародыша так же оказывает среда, в которой формируется будущий организм. Разнообразные химические вещества (никотин, алкоголь, ядохимикаты и др.), а также физические факторы (ионизирующие излучения, температура, свет и др.) могут нарушать нормальный ход эмбриогенеза и приводить к формированию различных уродств или гибели зародыша.

Не редко беременные женщины сталкиваются в быту и повседневной жизни с инфекциями и факторами, которые влияют на плод. Огородиться от них или тем более избавиться от всех сразу в наше время практически не реально. Единственная возможность огородиться от возможных инфекций – это тщательно следить, как за своим здоровьем, так и здоровьем будущего ребенка.

Даже самые банальные лекарства при головной или любой другой боли, могут очень негативно отразиться на плоде, если заранее не ознакомиться с противопоказаниями, указанными на аннотации к данному препарату.

В данной проектной работе главной задачей стоит рассмотреть влияние инфекционных тератогенных заболеваний на развитие плода и их последствия.

Какие болезни опасны во время беременности? Какие последствия бывают после болезней?

Глава 1

Эмбриогенез

Эмбриогенез – это физический процесс, в ходе которого происходит образование и развитие эмбриона; начальная стадия онтогенеза живых существ.

Эмбриология (древнегреч. эмбриональное (внутриутробное)) развитие человека длится 266 – 288 дней. В течение этого времени из одной исходной клетки образуется более 200 миллионов клеток, а размеры эмбриона увеличиваются от микроскопического до полуметрового. По сравнению с эмбрионом плод имеет более узнаваемые внешние признаки и более полный набор развивающихся органов. Весь процесс эмбриогенеза включает скоординированные пространственные и временные изменения экспрессии генов, роста клеток и клеточной дифференцировки.

Эмбриональный период, или эмбриогенез, начинается с момента оплодотворения и включает процессы дробления, гаструляции, гисто – и органогенеза. Заканчивается эмбриональный период рождением или выходом образовавшегося организма из яйцевых или зародышевых оболочек.

Основные стадии эмбриогенеза:

1. Оплодотворение – процесс соединения двух гамет, в результате которого образуется оплодотворенное яйцо, или зигота, - начальная стадия развития нового организма.

2. Дробление – процесс частых последовательных митотических делений зиготы, в результате которых образуется первая стадия многоклеточного зародыша – бластула (греч. Blastos – росток, зародыш). В процессе деления объем зародыша не изменяется, а размеры составляющих его клеток с каждым делением становятся все мельче.

3. Гаструляция – процесс образования двух- или трехслойного зародыша, основу которого составляют перемещения эмбриональных клеток. Образующийся в процессе гаструляции слои клеток называют гаструлой (греч. Gaster – желудок)

4. Гистогенез, органогенез, системогенез – в ходе дифференцировки зародышевых листков образуются зачатки тканей, формирующие органы и системы организма человека.

В начальном периоде имеется зигота – 1 клетка зародыша, в ней определяются отдельные участки цитоплазмы, происходит синтез ДНК, белков. Постепенно происходит нарушение соотношения ядра и цитоплазмы, в результате происходит дробление.

Дробление выполняет функции:

1. Образуется достаточное количество клеток, необходимых для формирования тканей и органов

2. Определяется план зародыша – спинно – брюшная ось

3. Нормализуются ядерно – цитоплазматические отношения

Созревание яйцеклетки и ее оплодотворение происходит в маточных трубках. Яйцеклетка человека не может самостоятельно передвигаться. Она имеет диаметр до 130 мкм, окружена прозрачной блестящей оболочкой и слоем фолликулярных клеток. В яйцеклетке большое количество РНК, хорошо развита эндоплазматическая сеть.

Оплодотворение у человека внутреннее, моноспермное. Оно происходит в ампулярной части маточной трубы. Яйцеклетка окружается многочисленными спермиями, которые биением своих жгутиков заставляют вращаться яйцеклетку. Происходит капацитация – активация спермиев под влиянием слизистого секрета железистых клеток яйцевода и акросомальная реакция выделение гиалуронидазы и трипсина из акросомы спермия. Они расщепляют блестящую оболочку и контакты между фолликулярными клетками, и спермий проникает в яйцеклетку. Сближаются ядра – пронуклеусы яйцеклетки и спермия, образуется синкарион. Далее пронуклеусы сливаются, и формируется зигота – новый одноклеточный организм, в который объединены материнская и отцовская наследственность. Пол ребенка определяется комбинацией половых хромосом в зиготе и зависит от половых хромосом отца. Аномальный кариотип приводит к патологии развития.

В результате многочисленных теоретических и клинических исследований было установлено, что изменения состояния матери во время беременности сильно влияют на развития плода. По сравнению с эмбрионом плод имеет более узнаваемые внешние признаки и более полный набор развивающихся органов. Весь процесс эмбриогенеза включает скоординированные пространственные и временные изменения экспрессии генов, роста клеток и клеточной дифференцировки.

Согласно мнению большинства ученых, система мать – плод является совокупностью двух самостоятельных организмов, объединенных общей целью обеспечения правильного физиологического развития плода. Основным звеном, связывающим плод с матерью, является плацента. Плацента – это орган, имеющий как материнское, так и плодовое происхождение, но не имеет значения самостоятельной системы. И мать, и плод на определенной стадии развития могут существовать независимо от плаценты, однако плацента не может существовать вне системы мать – плод.

Постэмбриональное развитие

Постэмбриональный период начинается с момента выхода организма из яйцевых оболочек, а при внутриутробном развитии зародыша – с момента рождения.

Постэмбриональный период, в зависимости от способности к размножению, подразделяют на дорепродуктивный (ювенильный), репродуктивный (состояние зрелости) и пострепродуктивный периоды.

Ювенильный период охватывает время существования человека от рождения до наступления половой зрелости. В этот период продолжаются рост и развитие организма в условиях прямого воздействия окружающей среды.

Репродуктивный период характеризуется функционированием организма как устойчивой системы, способной поддерживать постоянство своего внутреннего состава в изменяющихся условиях внешней среды. Полного развития достигают вторичные половые признаки: различия в размерах и пропорциях тела и т.п. В репродуктивном периоде осуществляется важнейшая функция организма – размножение.

Пострепродуктивный период наступает после окончания репродуктивного периода и завершается старением и смертью организма. Старение неизбежно приводит к прекращению жизнедеятельности организма – его смерти.

Развитие человеческого эмбриона делится на три периода:

1. Начальный - 1-я неделя развития;

2. Зародышевый – 2 – 11-я неделя развития;

3. Плодный (фетальный (от лат. Fetus – плод)) – с 12-й недели развития до рождения ребенка.

Плодный период развития человека начинается с 12-й недели и характеризуется значительными изменениями в органах и системах плода, а так же в его внезародышевых органах и в организме матери.

В эмбриональном периоде происходит гаструляция, бластуляция, нейруляция. В плодный период создается плод под защитой плодных оболочек.

Критические периоды развития эмбриогенеза

Изучение эмбрионального развития человека привело к формированию представления о критических периодах развития. Этим термином обозначаются периоды, когда зародыш наиболее чувствителен к повреждающему воздействию разнообразных факторов. Критические, потому что в эти периоды возникновение какой – либо патологии очень высока.

Бластогенез. Первый критический период.

На первых двух неделях, в периоде бластогенеза, патологические факторы влияют на плод или приводя к гибели, или дальнейшему развитию зародыша.

Морфологические нарушения, возникающие на этом сроке, называются бластопатиями. Поврежденный или сформированный плод подвергается элиминации путем спонтанного аборта.

Эмбриональный, второй критический период.

Во втором критическом периоде, который продолжается до 70 дня после момента зачатия, происходит формирование внутренних органов зародыша. В это время возникновение неблагоприятных факторов вызывает возникновение пороков.

Фетальный, третий критический период.

Третий критический период наступает с 12 недели после момента зачатия, вплоть до рождения ребенка. В данный период происходит образование внутренних органов, тканей, а так же быстрый рост плода. Пороки, образованные в данном периоде, возникают лишь в тех органах, формирование которых еще не завершено, например ткани головного мозга, зубов, языка, гениталий.

У новорожденных и детей раннего возраста полость рта имеет небольшие размеры. Она располагается относительно ближе к глазнице.

Нарушение эмбриогенеза ротовой полости приводит к возникновению следующих пороков развития:

1. Расщелины верхней губы. Расщелины могут быть срединные и боковые: односторонние, двусторонние.

2. Расщелины твердого нёба. Расщелины могут быть несквозные и сквозные, т.е. проникающие в преддверии рта.

3. Расщелины лица. Расщелины могут быть поперечные (макростомия) – дефект распространяется от угла рта на область щеки, срединные – дефект распространяется вертикально по срединной линии или нижней губы, косые (колобома) – дефект идет через верхнюю губу, щеку к глазу.

4. Атрезия рта

5. Дермоидные кисты рта

На первом месте среди специальных аппаратов в полости рта стоят зубы. Зубы расположены в ячейках альвеолярных отростков верхней и нижней челюсти.

Пороки развития зубов встречаются редко. К ним относится неправильное расположение зубов в челюсти:

1. Зубы находятся на твердом нёбе

2. Нахождение зубов на губной поверхности десны

Язык принимает участие в акте жевания, артикуляции речи и является органом вкуса. У новорожденных он относительно короткий и широкий.

Пороки развития языка крайне редки. К ним относятся:

1. Увеличение или недоразвитие части языка

2. Отсутствие языка

3. Частично или полностью незаращенный эмбриональный щитовидно – язычной проток. Проявляется в виде срединной кисты, или свища шеи.

Наиболее уязвимым плод считается в первом и втором периоде, когда он только начинает развиваться в утробе матери.

Отдельные ткани и органы формируются в различные периоды роста эмбриона и плода. При этом ткани организма в момент максимальной интенсивности процессов дифференцировки становятся высоко чувствительными к повреждающим воздействием внешней среды (ионизирующая радиация, инфекции, химические агенты).

Такие периоды, для которых характерна повышенная чувствительность к воздействию повреждающих факторов, называют «критическими периодами эмбриогенеза». Вероятность формирования отклонений в развитии в критические периоды наиболее высока.

Период бластогенеза

По данным ВОЗ первый критический период развития приходится на первые — период бластогенеза. Ответная реакция в этот период реализуется по принципу «всё или ничего», то есть зародыш либо погибает, либо, в силу своей повышенной устойчивости и способности к восстановлению, продолжает нормально развиваться. Морфологические нарушения, возникающие на этом сроке, называют «бластопатиями». К ним относят анэмбрионию, формирующуюся вследствие ранней гибели и резорбции эмбриобласта, аплазию желточного мешка и др. Некоторые исследователи к бластопатиям относят эктопическую беременность и нарушения глубины имплантации развивающегося зародыша. Большая часть зародышей, поврежденных в период бластогенеза, а также те, которые образовались из дефектных половых клеток, несущих мутации, в этот период элиминируется путем спонтанных абортов. По данным научной литературы частота прерывания беременности на этом сроке составляет около 40% от всех состоявшихся беременностей. Чаще всего, женщина даже не успевает узнать о ее наступлении и расценивает эпизод как задержку .

Эмбриональный период

Второй критический период внутриутробного развития продолжается от 20-го до 70-го для после оплодотворения — это время максимальной ранимости зародыша. Весь эмбриональный период — с момента имплантации до 12 недели, — является очень ответственным периодом в развитии человека. Это время, когда происходит закладка и формирование всех жизненно важных органов, формируется плацентарный круг кровообращения, зародыш приобретает «человеческий облик».

Фетальный (плодный) период

Значение генетической составляющей формирующегося организма можно продемонстрировать на примере талидомидного синдрома и алкогольной фетопатии. Талидомидный синдром сформировался лишь у 20% детей, матери которых во время беременности на одних и тех же ее сроках принимали одинаковые дозы талидомида.

Влияние тератогенных факторов чаще всего реализуется в виде развития множественных пороков и аномалий развития, формирование которых зависит от дозы повреждающего агента, продолжительности его воздействия и срока беременности, на котором произошло неблагоприятное влияние.

Развитие зародыша происходит под влиянием факторов внешней среды. Один и тот же фактор в различные периоды действует по-разному. Периоды повышенной чувствительности зародыша к повреждающим факторам внешней среды называются критическими периодами.

В основе критического периода может быть:

активная дифференцировка клеток;

переход от одной стадии к другой;

изменение условий существования.

В развитии любого органа существует свой критический период. В эмбриогенезе человека русский ученый П.Г. Светлов выделил три критических периода:

имплантации (6 – 7 сутки после оплодотворения);

плацентации (конец второй недели);

перинатальный (период родов).

Нарушение нормального хода эмбриогенеза ведет к развитию аномалий и уродств. Они встречаются у 1-2% людей.

Виды пороков: аплазия (отсутствие органа), гипоплазия (недоразвитие органа), гипертрофия (увеличение размеров органа), гипотрофия (уменьшение размеров органа), атрезия (отсутствие отверстия), стеноз (сужение протока). Одним из пороков являются сиамские близнецы (сросшиеся в различной степени). Впервые сиамские близнецы (два брата) были описаны в Юго-Восточной Азии. Они прожили 61 год, были женаты, имели 22 детей. В России жили две сросшиеся сестры Маша и Даша.

Причины уродств:

генетические;

экзогенные;

смешанные.

Экзогенные факторы называются тератогенными (от слова teratos - уродство). Тератогенные факторы по своей природе делятся на:

химические – различные химические вещества, хинин, алкоголь, антибиотик актиномицин Д, хлоридин, талидомид;

физические – рентгеновские лучи и другие виды ионизирующих излучений;

биологические – вирусы, простейшие (токсоплазма), токсины гельминтов.

Фенокопия – фенотипическая копия наследственного признака или заболевания. Фенокопии по наследству не передаются. Например, возможна фенокопия глухонемоты. Она может возникнуть в том случае, когда женщина в период беременности переболеет коревой краснухой. При этом вирус проникает через плаценту в организм плода и нарушает у него процесс формирования слуховых косточек, что в последующем ведет к глухонемоте. В то же время существует глухонемота, которая определяется патологическим геном и передается по наследству. Другой пример – фенокопия кретинизма. Кретинизм – это наследственное заболевание, в основе которого лежит гипофункция щитовидной железы. Фенокопия кретинизма возникает в условиях недостаточного поступления йода с пищей. Вследствие образования после травмы рубца в головном мозге может возникнуть фенокопия наследственного заболевания эпилепсии.

Закономерности наследования признаков при моно- и дигибридном скрещивании. Примеры.

Формы взаимодействия аллельных генов. Примеры.

Аллельными называются гены, которые определяют контрастирующие (альтернативные) свойства одного признака и расположены в гомологичных хромосомах в одном и том же локусе.

Например, цвет глаз – признак; голубой и карий – контрастирующие свойства. Или: умение владеть рукой – признак; праворукость и леворукость – контрастирующие свойства.

Взаимодействие аллельных генов

Различают 6 видов такого взаимодействия:

полное доминирование

неполное доминирование

сверхдоминирование

кодоминирование

межаллельная комплементация

аллельное исключение

Краткая характеристика видов взаимодействия аллельных генов

При полном доминировании действие одного гена из аллельной пары (т.е. одного аллеля) полностью скрывает присутствие другого аллеля. Фенотипически проявляемый ген называется доминантным и обозначается А;

подавляемый ген называется рецессивным и обозначается а .

Неполное доминирование имеет место в случае, когда доминантный ген не полностью подавляет действие рецессивного гена, и у гетерозигот наблюдается промежуточный характер наследования признака.

Пример – окраска цветков у ночной красавицы: доминантные гомозиготы – красные, рецессивные гомозиготы – белые, гетерозиготы – промежуточная, розовая окраска.

О сверхдоминировании говорят, когда фенотипическое проявление доминантного гена в гетерозиготном варианте сильнее, чем в гомозиготном:

Кодоминирование – проявление в гетерозиготном состоянии признаков, кодируемых обоими аллельными генами.

Пример – наследование у человека IY группы крови (AB). Это же – пример множественного аллелизма.

Множественный аллелизм –

Межаллельная комплементация – взаимодействие аллельных генов, при котором возможно формирование нормального признака у организма, гетерозиготного по двум мутантным аллелям этого гена.

Пример: D – ген, кодирующий синтез белка с четвертичной структурой (например, глобин в гемоглобине). Четвертичная структура состоит из нескольких полипептидных цепей. Мутантные гены – D и D - определяют синтез измененных белков (каждый своего). Но при объединении эти цепи дают белок с нормальными свойствами:

D + D = D .

Аллельное исключение – такое взаимодействие, при котором в разных клетках одного и того же организма фенотипически проявляются разные аллельные гены. В результате возникает мозаицизм .

Классический пример – аллельные гены в Х-хромосоме женского организма. В норме из двух этих хромосом функционирует только одна. Другая находится в плотном спирализованном состоянии (инактивированном) и называется «тельце Барра ». При образовании зиготы 1 хромосома наследуется от отца, другая – от матери, инактивированной может быть любая из них.

Множественный аллелизм. Примеры. Механизм возникновения.

Множественный аллелизм – наличие в генофонде популяций более двух аллельных генов.

Пример в природе – окраска шерсти у кроликов.

Обозначим A – ген, определяющий черную окраску (дикий тип);

a ch – ген шиншилловой окраски;

a h – ген гималайской окраски (белая, но кончики хвоста, ушей и пр.

Черные);

a – ген белой окраски.

Все эти 4 гена – аллельные. Характер их взаимодействия:

A > a ch > a h > a.

Т.е., А доминантен по отношению ко всем остальным; а ch рецессивен по отношению к А , но доминантен по отношению к а h и а; и т.д.

(Конечно, у каждой особи может быть только 2 аллеля!)

Вернемся к наследованию групп крови. Существует 3 аллельных гена: I A , I B , I O .

Группа 0 (I ) – генотип: I 0 I 0 , нет антигенов;

А (II ) : I A I 0 (гетерозиготы), I A I A (гомозиготы), антиген А ;

B (III) : I B I 0 , I B I B , антиген B ;

AB (IY ) : I A I B , и антиген А , и антиген B – фенотипически проявляется действие обоих аллельных генов.

Наследование групп крови и резус-фактора у человека. Резус-конфликт,

Кодоминирование – проявление в гетерозиготном состоянии признаков, кодируемых обоими аллельными генами. Примеры: наследование у человека IV группы крови (AB). В то же время группы крови являются примером множественного аллелизма.

Множественный аллелизм – наличие в генофонде популяции более двух аллельных генов.

Группы крови человека по системе АВО кодируются тремя аллельными генами: I A , I B , I 0 .

Группа крови Генотип

0 (I ) I 0 I 0

А (II) I A I 0 , I A I A ;

B (III) I B I 0 , I B I B ;

AB (IV ) I A I B (фенотипически проявляется действие обоих аллельных генов – явление кодоминирования ).

Группа крови

На эритроцитах имеются специальные белки - антигены групп крови. В плазме к этим антигенам имеются антитела. При встрече одноименных антигена и антитела происходит их взаимодействие и склеивание эритроцитов в монетные столбики. В таком виде они не могут переносить кислород. Поэтому в крови одного человека не встречаются одноименные антиген и антитело. Их комбинация - группа крови. Ее надо учитывать при переливании крови, т.е. переливать только одногруппную кровь, чтобы избежать склеивания. Антигены и антитела групп крови, как все белки организма, наследуются - именно белки, а не сами группы крови, поэтому комбинация этих белков у детей может отличаться от комбинации у родителей и получаться другая группа крови. Существует множество антигенов на эритроцитах и множество систем групп крови. В рутинной диагностике пользуются определением группы крови по системе АВ0.

Антигены: А, В; антитела: альфа, бета.

Наследование: ген IA кодирует синтез белка А, IB - белка В, i не кодирует синтез белков.

Группа крови I (0). Генотип ii. Отсутствие антигенов на эритроцитах, присутствие обоих антител в плазме

Группа крови II (А). Генотип IA\IA или IА\i. Антиген А на эритроцитах, антитело бета в плазме

Группа крови III (В). Генотип IB\IB или IВ\i. Антиген В на эритроцитах, антитело альфа в плазме

Группа крови IV (АВ). Генотип IA\IB. Оба антигена на эритроцитах, отсутствие антител в плазме.

Наследование:

У родителей с первой группой крови может родиться ребенок только с первой группой.

У родителей со второй - ребенок с первой или второй.

У родителей с третьей - ребенок с первой или третьей.

У родителей с первой и второй - ребенок с первой или второй.

У родителей с первой и третьей - ребенок с первой или третьей.

У родителей с второй и третьей - ребенок с любой группой крови.

У родителей с первой и четвертой - ребенок с второй и третьей.

У родителей с второй и четвертой - ребенок с второй, третьей и четвертой

У родителей с третьей и четвертой - ребенок с второй, третьей и четвертой.

У родителей с четвертой - ребенок с второй, третьей и четвертой.

Если у одного из родителей первая группа крови, у ребенка не может быть четвертой. И наоборот -если у одного из родителей четвертая, у ребенка не может быть первой.

Групповая несовместимость:

При беременности может возникнуть не только резус-конфликт, но и конфликт по группам крови. Если плод имеет антиген, которого нет у матери, она может вырабатывать против него антитела: антиА, антиВ. Конфликт может возникнуть если плод имеет II группу крови, а мать I или III; плод III, а мать I или II; плод IV, а мать любую другую. Нужно проверять наличие групповых антител во всех парах, где у мужчины и женщины разные группы крови, за исключением случаев, когда у мужчины первая группа.

Резус-фактор

Белок на мембране эритроцитов. Присутствует у 85% людей - резус-положительных. Остальные15% - резус-отрицательны.

Наследование: R- ген резус-фактора. r - отсутствие резус фактора.

Родители резус-положительны (RR, Rr) - ребенок может быть резус-положительным (RR, Rr) илирезус-отрицательным (rr).

Один родитель резус-положительный (RR, Rr), другой резус-отрицательный (rr) - ребенок может быть резус-положительным (Rr) или резус-отрицательным (rr).

Родители резус-отрицательны, ребенок может быть только резус-отрицательным.

Резус-фактор, как и группу крови, необходимо учитывать при переливании крови. При попадании резус фактора в кровь резус-отрицательного человека, к нему образуются антирезусные антитела, которые склеивают резус-положительные эритроциты в монетные столбики

Резус-конфликт

Может возникнуть при беременности резус-отрицательной женщины резус-положительным плодом (резус-фактор от отца). При попадании эритроцитов плода в кровоток матери, против резус-фактора у нее образуются антирезусные антитела. В норме кровоток матери и плода смешивается только во время родов, поэтому теоретически возможным резус-конфликт считается во вторую и последующие беременности резус-положительным плодом. Практически в современных условиях часто происходит повышение проницаемости сосудов плаценты, различные патологии беременности, приводящие к попаданию эритроцитов плода в кровь матери и во время первой беременности. Поэтому антирезусные антитела необходимо определять при любой беременности у резус-отрицательной женщины начиная с 8 недель (время образования резус-фактора у плода). Для предотвращения их образования во время родов, в течение 72 часов после любого окончания беременности срока более 8 недель вводят антирезусный иммуноглобулин.

Комплементарное взаимодействие неаллельных генов. Примеры.

Комплементарным называется взаимодействие, при котором действие одного гена дополняется действием другого, неаллельного ему, в результате чего формируется качественно новый признак.

Классический пример такого взаимодействия – наследование формы гребня у кур. Встречаются следующие формы гребня: листовидный – результат взаимодействия двух рецессивных неаллельных генов ab ; ореховидный – результат взаимодействия двух доминантных неаллельных генов AB ; розовидный и гороховидный – c генотипами A и B , соответственно.

Другой пример – наследование окраски шерсти у мышей. Окраска бывает серая, белая и черная, а пигмент только один – черный. Просто черный пигмент у серых мышей имеет разное распределение по длине волоса (кольцами), причем наложение волосков происходит с определенным сдвигом, что в совокупности и дает впечатление серого цвета.

В основе образования той или иной окраски – взаимодействие двух пар неаллельных генов:

A – ген, определяющий синтез пигмента;

a – ген, не определяющий синтез пигмента;

B – ген, определяющий неравномерное распределение пигмента;

b – ген, определяющий равномерное распределение пигмента.

P AA BB  aa bb

гомозиготы

G AB ab

серые белые

F 1 AaBb

AaBb  AaBb

У родительской пары – 4 сорта гамет. Чтобы не запутаться при анализе, чертим решетку Пеннета.

Расщепление получается в соотношении 9:3:4 (серые:черные:белые),или 9/16, 3/16, 4/16 потомства. Случаев комплементарного взаимодействия неаллельных генов – 12 (черный и серый цвет).

Примеры комплементарного взаимодействия у человека: нормальный слух – результат взаимодействия двух доминантных неаллельных генов, определяющих нормальное развитие слухового нерва и улитки; белок интерферон также определяется двумя неаллельными генами; можно привести в пример также гемоглобин.

Возможные варианты расщепления в F 2 : 9:3:4; 9:3:3:1; 9:7.

Доминантный эпистаз. Определение. Примеры.

доминантный и рецессивный.

С

с

I – ген, подавляющий окраску,

i

Варианты расщепления в F 2: 12:3:1, 13:3.

ферментопатии

dd .

При доминантном эпистазе, когда доминантный аллель одного гена" (А) препятствует проявлению аллелей другого гена (В или Ь), расщепление в потомстве зависит от их фенотипического значения и может выражаться соотношениями 12:3:1 или 13:3.

Рецессивный эпистаз. Определение, примеры.

Эпистаз

Эпистаз - такой вид взаимодействия неаллельных генов, при котором действие гена из одной аллельной пары подавляется действием гена из другой аллельной пары.

Различают две формы эпистаза – доминантный и рецессивный. При доминантном эпистазе в качестве гена-подавителя (супрессора) выступает доминантный ген, при рецессивном эпистазе – рецессивный ген.

Пример доминантного эпистаза – наследование окраски оперения у кур. Взаимодействуют две пары неаллельных генов:

С – ген, определяющий окраску оперения (обычно пеструю),

с – ген, не определяющий окраску оперения,

I – ген, подавляющий окраску,

i – ген, не подавляющий окраску.

Варианты расщепления в F 2: 12:3:1, 13:3.

У человека примером доминантного эпистаза являются ферментопатии (энзимопатии) – заболевания, в основе которых лежит недостаточная выработка того или иного фермента.

Пример рецессивного эпистаза – так называемый «бомбейский феномен»: в семье у родителей, где мать имела группу крови О, а отец – группу крови А, родились две дочери, из которых одна имела группу крови АВ. Ученые предположили, что у матери в генотипе был ген I B , однако его действие было подавлено двумя рецессивными эпистатическими генами dd .

При рецессивном эпистазе ген, определяющий какой-то признак (В), не проявляется у гомозигот по рецессивному аллелю другого гена (аа). Расщепление в потомстве двух дигетерозигот по таким генам будет соответствовать соотношению 9:3:4 (рис. 6.20). Невозможность фор­мирования признака при рецессивном эпистазе расценивают также как проявление несостоявшегося комплементарного взаимодейст­вия, которое возникает между доминантным аллелем эпистатиче-ского гена и аллелями гена, определяющего тот признак.

С этой точки зрения может быть рассмотрен «Бомбейский феномен» у человека, при котором у организмов-носителёй "доминантного аллеля гена, определяющего группу крови по системе АВО (1 А или 1 в), фенотипически эти аллели не проявляются и формируется 1-я группа крови. Отсутствие фенотипического проявления доминантных аллелей гена I связывают с гомозиготностью некоторых организмов по рецессивному аллелю гена"Н,что препятствует формированию антигенов на поверхности эритроцитов, В браке дигетерозигот по генам Н и I (НhI А I В) "/4 потомства будет иметь фенотипически I группу крови в связи с их гомозиготностью по рецессивному аллелю гена Н -hh.

Рассмотренные выше расщепления по фенотипу в потомстве от скрещивания гетерозиготных родителей или анализирующего скре­щивания как при моногенном типе наследования признаков, так и в случае взаимодействия неаллельных генов носят вероятностный характер. Такие расщепления наблюдаются лишь в том случае, если реализуются все возможные встречи разнообразных гамет при оп­лодотворении и все потомки оказываются жизнеспособными. Вы­явление близких расщеплений вероятно при анализе большого количества потомков, когда случайные события не способны изме­нить характер* расщепления. Г. Мендель, разработавший приемы гибридологического анализа, впервые применил статистический подход к оценке получаемых результатов. Он анализировал большое число потомков, поэтому расщепления по фенотипу, наблюдаемые им в опытах, оказались близкими к расчетным, которые получаются при учете всех типов гамет, образуемых в мейозе, и их встреч при оплодотворении.

Полимерия. Определение. Примеры.

При полимерии несколько неаллельных генов определяют один и тот же признак, усиливая его проявления. (Это явление, противоположное явлению плейотропии .) По такому типу обычно наследуются количественные признаки, чем и обусловлено большое разнообразие их проявления.

Например, окраска зерен у пшеницы наследуется следующим образом.

A 1 a 1 – ген, не определяющий красную окраску. A 2 – ген, определяющий красную окраску. a 2 – ген, не определяющий красную окраску.

P A 1 A 1 A 2 A 2  а 1 а 1 а 2 а 2

красные белые

G A 1 A 2 a 1 a 2

F 1 A 1 a 1 A 2 a 2

розовые, так как доминантных генов только 2 (в два раза меньше, чем 4).

F 2 – расщепление «окрашенные к неокрашенным» 15:1, по тонам окраски – 1 (ярко-красные) : 4 (красные) : 6 (розовые) : 4 (бледно-розовые) : 1 (белые).

У человека аналогично наследуются рост, цвет волос, цвет кожи, артериальное давление, умственные способности(?).

Закономерности наследования сцепленных признаков. Опыты Т.Моргана. Хромосомная теория наследственности. Понятие о генетических картах хромосом.

Согласно III закону Менделя, наследование по каждой паре признаков идет независимо друг от друга. Но этот закон справедлив лишь для случая, когда неаллельные гены расположены в негомологичных хромосомах (одна пара генов – в одной паре гомологичных хромосом, другая – в другой). Однако генов гораздо больше, чем хромосом, следовательно, в одной паре гомологичных хромосом всегда находится более одной пары генов (их может быть несколько тысяч). Как же наследуются признаки, гены которых находятся в одной хромосоме или в одной паре гомологичных хромосом? Такие признаки принято называть "сцепленными".

Термин «сцепленные признаки» был введен американским ученым Томасом Морганом. Он вместе со своими учениками изучил закономерности наследования сцепленных признаков. За эти исследования Т. Моргану была присуждена Нобелевская премия.

В качестве объекта своих исследований Т. Морган выбрал плодовую мушку дрозофилу. Выбор оказался очень удачным ввиду следующих положительных качеств дрозофилы:

легко культивируется в лаборатории;

имеет высокую плодовитость (откладывает до 100 яиц);

короткий период развития – продолжительность цикла развития от яйца до половозрелой особи составляет две недели (в году 24 поколения!);

небольшое число хромосом (четыре пары), четко отличающихся по строению.

В настоящее время дрозофила является незаменимым объектом генетических исследований.

Т. Морган анализировал скрещиваемых мух по двум парам генов, определяющих цвет тела и длину крыльев:

A – ген серого цвета тела,

a – ген черного цвета тела;

B – ген, определяющий нормальную длину крыльев,

b – ген, определяющий укороченные крылья.

I опыт. Скрещивались мухи, гомозиготные по доминантным генам, с особями, гомозиготными по рецессивным генам:

P. AABB  aabb

Все потомство оказалось единообразным по генотипу и фенотипу, что соответствует I закону Менделя – закону единообразия.

II опыт – анализирующее скрещивание. Гетерозиготные самцы скрещивались с гомозиготными по рецессивным признакам самками:

P. ♂ AaBb  ♀ aabb

В потомстве получились мухи с двумя фенотипами (серые длиннокрылые и черные короткокрылые) в соотношении 1:1. Это означает, что у самца было только два сорта гамет. Образование двух сортов гамет объяснялось тем, что в данном случае неаллельные гены располагались в одной паре гомологичных хромосом. Признаки, контролируемые этими генами, были названы сцепленными.

Ш опыт – реципрокное (возвратное) скрещивание. Гетерозиготная самка скрещивалась с гомозиготным по рецессивным признакам самцом:

P. ♀ AaBb  ♂ aabb

В потомстве оказались мухи с четырьмя фенотипами в следующем соотношении:

41,5% - серые длиннокрылые,

41,5% - черные короткокрылые,

8,5% - серые короткокрылые,

8,5% - черные длиннокрылые.

Появление в потомстве четырех фенотипов означает, что у самки, в отличие от самца, образовалось четыре сорта гамет. Появление двух дополнительных сортов гамет Морган объяснил явлением кроссинговера – обменом идентичными участками гомологичных хромосом во время профазы первого мейотического деления. Причем кроссинговер наблюдался в 17% случаев. Вероятно, у самцов кроссинговер отсутствует.

На основании проведенных опытов Морган сформулировал основные положения хромосомной теории наследственности:

Гены расположены в хромосомах в линейном порядке (как бусинки нанитке).

Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются вместе и образуют одну группу сцепления. Признаки, определяемые этими генами, называются сцепленными.

Число групп сцепления у каждого вида равно гаплоидному набору хромосом.

Гомологичные хромосомы способны обмениваться гомологичными участками. Такое явление получило название "кроссинговер".

Частота явления кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами.

В последующем за единицу расстояния между генами была принята морганида, или сантиморган. 1 сантиморган соответствует 1% явления кроссинговера. Таким образом, у дрозофилы расстояние между генами, определяющими длину крыльев и цвет тела, равно 17 сантиморган.

Используя явление кроссинговера, ученые составили генетические карты, в первую очередь для объектов генетических исследований (дрозофила, кишечная палочка, кукуруза, томаты, мышь). Составляются такие карты и для человека, правда, с помощью других методов. Установлено, например, что ген, определяющий резус-фактор, находится на расстоянии трех сантиморган от гена, определяющего форму эритроцитов; ген группы крови (по системе АВ0 ) – на расстоянии 10 сантиморган от гена, определяющего дефект ногтей и коленной чашечки.

Типы определения пола у потомства. Хромосомный механизм наследования пола. Наследование признаков, сцепленных с полом.

прогамный,

эпигамный,

сингамный.

Прогамный

Эпигамный означает определение пола после оплодотворения: пол зависит от действия факторов среды.

Сингамный

Кариотип любого организма содержит 2 группы хромосом: одинаковые пары – аутосомы; разные в паре (обычно одной) – половые хромосомы, X-хромосома (так как у некоторых организмов похожа на «X») и Y-хромосома (меньшая). У бабочек:ж-ХУ м-ХХ, тараканов ж-ХХ м-Х0, моль ж-Х0 м-ХХ

Хромосомный. Этот уровень еще не гарантирует, что точно получится данный пол.

У человека и других млекопитающих зигота потенциально бисексуальна, т.е. нейтральна, недифференцирована в половом отношении, потому что зачаточные гонады (половые железы) у эмбриона имеют 2 слоя – корковый, cortex и мозговой, medulla , из которых развиваются в дальнейшем соответственно яичник и семенник.

Признаки, сцепленные с полом - признаки, гены которых находятся в негомологичных участках половых хромосом.

Участок I: гены расположены в гомологичных участках (частично сцепленные с полом)

геморрагический диатез,

пигментная ксеродерма,

общая цветовая слепота.

Участок II: гены, расположенные в Х хромосоме негом.уч.

рецессивные признаки – рахит, не поддающийся лечению витамином Д, коричневая эмаль зубов (заболевание кожи, при котором она напоминает рыбью чешую)(в каждом поколении родословной, проявляется чаще у ж, ж передает признак и ж, и м,а м только ж)

доминантные признаки – гемофилия, дальтонизм, катаракта, атрофия зрительного нерва, ихтиоз (не в каждом покол,чаще у м,ж передает и м, и ж, но чаще проявляется у м, м передает ген только ж)

Участок III: гены, расположенные в У хромосоме негом.участке(у нормального мужчины 1 Y-хромосома, поэтому признак всегда проявится,передается от м к м): гипертрихоз (избыточное оволосение ушной раковины), перепончатость пальцев на ногах, а также ген, контролирующий другой, аутосомный ген, ответственный за выработку X-Y – антигена.

Генетические механизмы определения пола. Уровни формирования признаков пола в онтогенезе. Переопределение пола.

Существует несколько типов определения пола; основных типов – 3:

прогамный,

эпигамный,

сингамный.

Прогамный характеризуется тем, что пол можно определить еще до оплодотворения по размерам яйцеклетки: если она крупная, содержит много питательных веществ – будет женский пол; если хилая, невзрачная – мужской пол.

Такой тип определения пола имеет место у коловраток, примитивных кольчатых червей, тлей.

Эпигамный означает определение пола после оплодотворения: пол определяется условиями среды.

Этот тип исключительно редок, сейчас известно только 2 случая; один из них – морской червь Bonellia viridis. У самок этого вида длинный хоботок; если личинка развивается на нем, получается самец, если самостоятельно, вне материнского организма – самка, если же сначала на хоботке, а затем вне его – интерсекс. Определяющим здесь является гормональное влияние материнского организма.

Сингамный характеризуется определением пола в момент оплодотворения и зависит от набора хромосом. Это самый распространенный тип.

Кариотип любого организма содержит 2 группы хромосом: одинаковые пары – аутосомы; разные в паре (обычно одной) – половые хромосомы, X-хромосома (так как у некоторых организмов похожа на «X») и Y-хромосома (меньшая).

Формирование пола в онтогенезе

Процесс длительный, включает несколько этапов. У человека – 4:

Хромосомный. Этот уровень еще не гарантирует, что точно получится данный пол.

Гонадный. Зачаточные половые железы. 2 слоя – корковый, cortex и мозговой, medulla . Выбор направления определяется Н-У-антигеном. Он кодируется аутосомным геном, который в свою очередь находится под контролем гена, находящийся в У-хромосоме. Этот белок должен подействовать на зачаточную гонаду на 6-10 неделе эмбриогенеза. Если он подействует в этот период, то из мозгового вещества начинает развиваться семенник. Если белок не подействует, то начинается развиваться корковое вещество – яичник.

Фенотипический. – Формирование определенного фенотипа.(тембр голоса, развитие молочных желез, конституция тела)

Психологический. – Психологическая самооценка принадлежности к тому или иному полу.

Переопределение пола

Зигота изначально бисексуальна.

У крупного рогатого скота может родиться телочка Фримартин(у него недоразвита матка, наблюдается химеризм по эритроцитарным антигенам и половым хромосомам)

У аквариумных рыбок Медаки при вскармливании им корма с добавлением женских половых гормонов самцы спреобразуются в самок.

У человека такого не происходит. Существует синдром Мориса, когда кариотип человека мужской, а фенотип женский

Методы изучения наследственности человека: генеалогический, близнецовый, биохимический, цитогенетический, генетики соматических клеток, популяционно-статистический, моделирования (их сущность и возможности )

Эмбриогенез по характеру процессов, происходящих в зародыше, подразделяется на три периода:

1) период дробления;
2) период гаструляции;
3) период гистогенеза (образования тканей), органогенеза (образования органов), системогенеза (образования функциональных систем организма).

Дробление. Продолжительность жизни нового организма в виде одной клетки (зиготы) продолжается у разных животных от нескольких минут до нескольких часов и даже дней, а затем начинается дробление. Дробление – процесс митотического деления зиготы на дочерние клетки (бластомеры).
Дробление отличается от обычного митотического деления следующими особенностями:

1) бластомеры не достигают исходных размеров зиготы;
2) бластомеры не расходятся, хотя и представляют собой самостоятельные клетки.

Различают следующие типы дробления:

1) полное, неполное;
2) равномерное, неравномерное;
3) синхронное, асинхронное.

Яйцеклетки и образующиеся после их оплодотворения зиготы, содержащие небольшое количество лецитина (олиголецитальные), равномерно распространенного в цитоплазме (изолецитальные), делятся полностью на две дочерние клетки (бластомеры) равной величины, которые затем одновременно (синхронно) делятся снова на бластомеры. Такой тип дробления является полным, равномерным и синхронным.

Яйцеклетки и зиготы, содержащие умеренное количество желтка, также дробятся полностью, но образующиеся бластомеры имеют разную величину и дробятся неодновременно – дробление полное, неравномерное, асинхронное.

В результате дробления образуется вначале скопление бластомеров, и зародыш в таком виде носит название морулы. Затем между бластомерами накапливается жидкость, которая отодвигает бластомеры на периферию, а в центре образуется полость, заполненная жидкостью. В этой стадии развития зародыш носит название бластулы.

Бластула состоит из:

1) бластодермы – оболочки из бластомеров;
2) бластоцели – полости, заполненной жидкостью.

Бластула человека – бластоциста. После образования бластулы начинается второй этап эмбриогенеза – гаструляция.

Гаструляция – процесс образования зародышевых листков, образующихся посредством размножения и перемещения клеток. Процесс гаструляции у разных животных протекает неодинаково. Различают следующие способы гаструляции:

1) деламинацию (расщепление скопления бластомеров на пластинки);
2) иммиграцию (перемещение клеток внутрь развивающегося зародыша);
3) инвагинацию (впячивание пласта клеток внутрь зародыша);
4) эпиболию (обрастание медленно делящихся бластомеров быстро делящимися с образованием наружного пласта клеток).

В результате гаструляции в зародыше любого вида животного образуются три зародышевых листка:

1) эктодерма (наружный зародышевый листок);
2) энтодерма (внутренний зародышевый листок);
3) мезодерма (средний зародышевый листок).

Каждый зародышевый листок представляет собой обособленный пласт клеток. Между листками вначале имеются щелевидные пространства, в которые вскоре мигрируют отростчатые клетки, образующие в совокупности зародышевую мезенхиму (некоторые авторы рассматривают ее как четвертый зародышевый листок).

Зародышевая мезенхима образуется путем выселения клеток из всех трех зародышевых листков, главным образом из мезодермы. Зародыш, состоящий из трех зародышевых листков и мезенхимы, носит название гаструлы. Процесс гаструляции у зародышей разных животных существенно отличается как по способам, так и по времени. В образующихся после гаструляции зародышевых листках и мезенхиме содержатся презумптивные (предположительные) зачатки тканей. После этого начинается третий этап эмбриогенеза – гисто– и органогенез.

Гисто– и органогенез (или дифференцировка зародышевых листков) представляет собой процесс превращения зачатков тканей в ткани и органы, а затем и формирование функциональных систем организма.

В основе гисто– и органогенеза лежат следующие процессы: митотическое деление (пролиферация), индукция, детерминация, рост, миграция и дифференцировка клеток. В результате этих процессов вначале образуются осевые зачатки комплексов органов (хорда, нервная трубка, кишечная трубка, мезодермальные комплексы). Одновременно постепенно формируются различные ткани, а из сочетания тканей закладываются и развиваются анатомические органы, объединяющиеся в функциональные системы – пищеварительную, дыхательную, половую и др. На начальном этапе гисто– и органогенеза зародыш носит название эмбриона, который в дальнейшем превращается в плод.

В настоящее время окончательно не установлено, каким образом из одной клетки (зиготы), а в дальнейшем из одинаковых зародышевых листков образуются совершенно различные по морфологии и функции клетки, а из них – ткани (из эктодермы образуются эпителиальные ткани, роговые чешуйки, нервные клетки и клетки глии). Предположительно в данных превращениях играют ведущую роль генетические механизмы.

Понятие о генетических основах гисто– и органогенеза

После оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом образуются зигота. Она содержит генетический материал, состоящий из материнских и отцовских генов, которые затем передаются при делении дочерним клеткам. Сумма всех генов зиготы и образующихся из нее клеток составляет геном, характерный только для данного вида организма, а особенности сочетания материнских и отцовских генов у данной особи составляют ее генотип. Следовательно, любая клетка, образующаяся из зиготы, содержит одинаковый по количеству и качеству генетический материал, т. е. одинаковые геном и генотип (исключением являются только половые клетки, они содержат половинный набор генома).

В процессе гаструляции и после образования зародышевых листков клетки, расположенные в разных листках или в различных участках одного зародышевого листка, оказывают влияние друг на друга. Такое влияние называют индукцией. Индукция осуществляется путем выделения химических веществ (белков), но существуют и физические методы индукции. Индукция оказывает влияние прежде всего на геном клетки. В результате индукции некоторые гены клеточного генома блокируются, т. е. становятся нерабочими, с них не производится транскрипция различных молекул РНК, следовательно, не осуществляется и синтез белка. В результате индукции одни гены оказываются блокированными, другие свободными – рабочими. Сумма свободных генов данной клетки называется ее эпигеном. Сам процесс формирования эпигенома, т. е. взаимодействия индукции и генома, носит название детерминации. После сформирования эпигенома клетка становится детерминированной, т. е. запрограммированной к развитию в определенном направлении.

Сумма клеток, расположенных в определенном участке зародышевого листка и имеющих одинаковый эпигеном, представляет собой презумптивные зачатки определенной ткани, так как все эти клетки будут дифференцироваться в одном направлении и войдут в состав этой ткани.

Процесс детерминации клеток в разных участках зародышевых листков осуществляется в разное время и может протекать в несколько стадий. Сформированный эпигеном является устойчивым и после митотического деления передается дочерним клеткам.
После детерминации клеток, т. е. после окончательного формирования эпигенома, начинается дифференцировка – процесс морфологической, биохимической и функциональной специализации клеток.

Этот процесс обеспечивается транскрипцией с активных генов, определенных РНК, а затем осуществляется синтез определенных белков и небелковых веществ, которые и определяют морфологическую, биохимическую и функциональную специализацию клеток. Некоторые клетки (например, фибробласты) формируют межклеточное вещество.
Таким образом, формирование из клеток, содержащих одинаковый геном и генотип, разнообразных по строению и функциям клеток можно объяснить процессом индукции и формированием клеток с различным эпигеномом, которые затем дифференцируются в клетки различных популяций.