Причины изменчивости среди моно и ди зиготных близнецов

Министерство здравоохранения Российской Федерации Казанский государственный медицинский университет Кафедра медицинской биологии и генетики Реферат на тему: Причины изменчивости среди моно и ди зиготных близнецов. Выполнила студентка 1 курса заочного отделения факультета МВСО Номер группы 813 Чернышёва Альфия Васильевна Проверил_____________________ Зачтено (не зачтено); дата. Казань 2008 Содержание Введение…………………………………………………………………………...3 1. Роль генотипа и среды в проявлении признаков……………………………..5 2. Типы изменчивости…………………………………………………………….7 3. Ненаследственная изменчивость……………………………………………...9 4. Наследственная изменчивость……………………………………………….11 5. Изменчивость среди моно и дизиготных близнецов……………………….17 Заключение……………………………………………………………………….21 Список использованной литературы…………………………………………...23 Введение Генетика – наука о законах наследственности и изменчивости живых организмов. Под наследственностью понимают свойство организмов повторять в ряду поколений признаки, сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом. Другими словами, наследственность обеспечивает воспроизведение нового поколения в строгих формах исходного вида за счет передачи наследственной информации о признаках и свойствах. Изменчи­вость – прямо противоположное свойство. Благодаря ему у потом­ства появляются новые признаки. Измененная наследственная ин­формация передается в последующем от поколения к поколению. Генетические законы интересовали людей с древних времен. Но только в XIX в. это явление стали объективно изучать. Определяющий вклад в понимание механиз­мов наследования признаков внес чешский исследователь Грегор Иоганн Мендель. Его можно считать основателем научной генети­ки. В 1866 г. Г. Мендель опубликовал результаты экспериментов на горохе, в которых показал, что наследственность передается че­рез половые клетки в виде дискретных факторов от одного поко­ления к другому, не смешиваясь и не растворяясь. Эти законы были приняты (переоткрыты) только в 1900 г. Этот год и считается го­дом рождения генетики как науки. В последующие 100 лет к наиболее значимым открытиям в ге­нетике можно отнести: обоснование хромосомной теории наследственности (1910- 1920 гг.); доказательства информационной роли дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и расшифровка ее стереохимической струк­туры (1930-1953 гг.); расшифровка генетического кода и генетических механизмов синтеза белка (60-е годы XX в.); создание технологий рекомбинантных ДНК (генная инжене­рия, 70-е годы XX в.); расшифровка геномов организмов (1980-1990 гг.). В каждом десятилетии XX в. в генетике совершались важные открытия. Постепенно эта наука заняла ключевые позиции и ли­дирующее положение в фундаментальной биологии. Наследственность и изменчивость являются первичными неотъемлемыми свойствами живых организмов. Они лежат в ос­нове всех жизненных проявлений. Без наследственности и изменчивости невозможна была бы эволюция жизни на Земле. Че­ловек является «продуктом» длительной эволюции живой при­роды. В его формировании как биологического вида Человека разумного (Homo sapiens) отражены все общебиологические закономерности. Генетика человека наряду с морфологией, физиологией и био­химией является теоретическим фундаментом современной меди­цины. Она изучает явления наследственности и изменчивости у человека на всех уровнях его организации и существования: моле­кулярном, клеточном, организменном и популяционном. В своем развитии генетика человека постоянно «подпитывалась» из обще­биологических концепций (эволюционное учение, онтогенез), из генетических открытий (менделизм, хромосомная теория наслед­ственности, информационная роль ДНК), из достижений теоре­тической и клинической медицины. Медицинская генетика изучает роль наследственности в воз­никновении патологии человека, закономерности передачи от поколения к поколению наследственных болезней, разрабаты­вает методы диагностики, лечения и профилактики всех форм наследственной патологии. В этом направлении синтезируются до­стижения и в медицине, и в генетике. Такой синтез направлен на борьбу с болезнями и улучшение здоровья людей. Медицинская генетика отвечает на следующие конкретные воп­росы: какие наследственные механизмы поддерживают гомеостаз организма и определяют здоровье индивида; каково значение на­следственных факторов в этиологии болезней; каково соотноше­ние наследственных и средовых (ненаследственных) факторов в патогенезе болезней; какова роль наследственных факторов в определении клинической картины болезней (и наследственных, и ненаследственных); влияет ли (и если влияет, то как) наслед­ственная конституция на процесс выздоровления и на исход бо­лезни; какие наследственные факторы определяют специфику фар­макологического и других видов лечения. 1. Роль генотипа и среды в проявлении признаков Явления изменчивости, как и наследственности, у человека являются предметом генетики человека на всех уровнях его орга­низации: молекулярном, хромосомном, клеточном, организменном и популяционном. Прогресс в понимании причин и источни­ков наблюдаемой изменчивости у человека, в том числе и патоло­гической, в значительной мере обязан медицинской и клинической генетике. Исходным фактором, определяющим развитие любого призна­ка, является генотип. Особенности генотипа организма формиру­ются в момент оплодотворения, однако степень последующего развития некоторых признаков в значительной мере зависит от внешних факторов, воздействующих на организм во время его развития. Так, например, использованный Г. Менделем сорт го­роха с длинным стеблем достигал высоты 180 см. Для этого ему были необходимы соответствующие условия: достаточное осве­щение солнцем, удобренная почва и обильное орошение водой. В отсутствие этих условий растения хотя и вырастали более высо­кими по сравнению с карликовым сортом, однако оказывались ниже растений, развивающихся в благоприятных условиях, так как ген «высокого» стебля не мог в полной мере проявить свое действие. Ярким примером свидетельства влияния условий внешней среды на проявление генотипа у человека являются результаты исследо­вания близнецов. Например, если развитие одного из близнецов монозиготной близнецовой пары (т. е. близнецов с иден­тичной генетической конституцией) проходило в неблагоприят­ных социально-экономических условиях по сравнению с другим близнецом, то его физическое и интеллектуальное развитие будут существенно ниже, чем у близнеца, воспитанного в благоприят­ных условиях. Отсюда следует закономерный вывод о том, что на проявление гена в большей или меньшей степени могут оказы­вать влияние и условия среды. У человека известны нормальные признаки и заболевания, наследование которых подчиняется законам Менделя. Вместе с тем, известно большое число нормальных и патологических признаков (в том числе заболеваний и врожденных пороков развития), на­следование которых не соответствует четким менделевским зако­номерностям. Давно известно, что для некоторых нормальных признаков от­мечена тенденция к семейному накоплению. Для примера можно привести родословные известных деятелей науки, культуры, об­щественных деятелей, в которых отмечается накопление талант­ливых или выдающихся личностей. С другой стороны, в медицине давно известен факт, что определенные заболевания, такие как сахарный диабет, гипертоническая болезнь, шизофрения, изоли­рованные врожденные аномалии (например, врожденный вывих бедра) и многие другие много чаще наблюдаются у родственни­ков больных, чем в популяции. Наиболее подходящее объяснение наблюдаемых закономерностей заключается в предположении, что для развития подобных признаков или заболеваний необходимы не только определенные условия внешней среды, но и наличие вполне определенной генетической конституции организма. Важ­но отметить, что для развития такого заболевания обязательны и средовой и наследственный компоненты При рассмотрении законов Менделя не учитывалось влияние среды, поскольку полагали, что в случаях моногенного наследо­вания быть или не быть признаку зависело только от того, насле­дует или не наследует организм соответствующую генетическую конституцию. Тем не менее, даже для некоторых заболеваний, развитие которых контролируется одним конкретным геном, уда­ется изменить характер патологического процесса, изменяя ус­ловия среды. Например, при наследственном моногенном забо­левании – галактоземии – организм ребенка не в состоянии нормально использовать галактозу. В обычных для ребенка усло­виях внешней среды, т. е. при кормлении материнским или ко­ровьим молоком ребенок получает галактозу в составе молочно­го сахара Именно поэтому обычное вскармливание ребенка с галактоземией приводит к развитию слабоумия, поражению пе­чени и глаз. Если же галактозу исключить из питания, то дети, несмотря на аномальную генетическую конституцию (гомозиготы по мутантному аллелю) могут нормально развиваться. В случае га­лактоземии, как и в случаях других моногенных заболеваний, на­пример, фенилкетонурии, аномальная генетическая кон­ституция в строгом смысле только предрасполагает организм к заболеванию. Другим показательным примером является дефицит ан­титрипсина – это гликопротеин, являющийся инги­битором ряда протеолитических ферментов, в том числе находя­щихся в лейкоцитах. Синтез данного фермента происходит в печени. Дефицит a1AT обнаруживается у гомозигот по редкому рецессивному аллелю (ZZ). При воспалительных процессах в случаях недо­статочности данного фермента протеолитическая активность лей­коцитов значительно повышена, что приводит к поражению тка­ней легкого (аутолиз). Постепенно стенки альвеол разрушаются и развивается эмфизема легких. Курение особенно опасно для этих индивидов, поскольку никотин резко снижает активность a1AT. У гомозиготных индивидов, которые воздерживаются от курения и избегают воздействия различных внешних средовых факторов, раздражающих бронхи, заболевание может и не развиться или про­явится значительно позднее. Приведенные примеры свидетельствует, что организм с гене­тической конституцией, способной реализоваться в болезнь, но не испытывающий влияния соответствующих (разрешающих) фак­торов среды, не заболевает. Какова же природа предрасположенности организма к разви­тию заболеваний? Очевидно, что помимо условий среды суще­ственную роль в предрасположении играет генетическое разно­образие людей. 2. Типы изменчивости Под изменчивостью понимают свойство живой системы приоб­ретать в онтогенезе новые морфо-функциональные признаки и особенности индивидуального развития, отличающиеся от роди­тельских. Сформировавшиеся новые признаки могут служить ос­новой для эволюции вида при условии их наследования. С эволюционной точки зрения различают два вида биологиче­ской изменчивости: групповую изменчивость, под которой пони­мают различия между популяциями, этносами или расами, и ин­дивидуальную изменчивость, т. е. различия между особями одной популяции. Примерами групповой изменчивости могут служить различия в окраске кожных покровов у африканцев и европейцев, характер оволосения и структуры волос, разрез глаз и мно­гие другие признаки, различающиеся у представителей различ­ных рас. Индивидуальная изменчивость гораздо шире групповой. Она включает все различия между конкретными индивидами по характеру, темпераменту, цвету глаз, наличию определенной груп­пы крови, особенностям внешнего облика, росту, телосложению и т.д. Наличие общих «видовых» признаков позволяет объединять всех людей на земле в единый вид Homo sapiens. Тем не менее, мы без труда одним взглядом выделяем лицо знакомого нам человека в толпе незнакомых людей. Чрезвычайное разнообразие людей, как внутригрупповое (например, разнообразие в пределах этноса), так и межгрупповое, обусловлено их генетическим отличием. В настоящее время считается, что вся внутривидовая изменчивость обус­ловлена различными генотипами. Рис. 1. Классификация видов изменчивости Одна часть изменчивости организмов проявляется только в виде вариации признаков, другая затрагивает генетический аппарат. В этой связи различают фенотипическую, или ненаследственную, и генотипическую, или наследственную, изменчивость (рис. 1). 3. Ненаследственная изменчивость При фенотипической изменчивости наследственный материал в изменения не вовлекается. Они касаются только признаков ин­дивида и происходят под действием факторов внешней или внут­ренней среды организма. Подобные изменения не передаются по наследству следующим поколениям, даже если они обусловлены длительным и/или повторными воздействиями на протяжении исторически длительного времени. Например, у некоторых наро­дов обряд инициации (посвящения) связан с нанесением специ­фических повреждений: протыкание носовой перегородки и губ, удаление клыков, обрезание крайней плоти, уродование ступней или костей черепа и т. д. Такие изменения, как известно, не на­следуются. Они являются лишь реакцией на действие определен­ного фактора. Если по выраженности изменения в организме не выходят за пределы нормы реакции, подобные изменения фено­типа называют модификационными. Модификационная изменчи­вость имеет адаптивное (приспособительное) значение. Наиболее четко модификационная изменчивость выявляется при изучении реакций организма на изменения факторов среды: например, ус­ловий проживания в различных географических зонах, интенсив­ности солнечной радиации, характера питания и т. д. Ранее полагали, что изменения фенотипа, не связанные с генетическими изменениями, не имеют эволюционного значения. Однако такая точка зрения неверна, поскольку степень и направление допусти­мой изменчивости фенотипа строго контролируется генетической конституцией организма. Одним из проявлений модификационной изменчивости явля­ется феномен фенокопирования. Термин фенокопирование был предложен для обозначения признаков, болезней или пороков развития, развивающихся под воздействием определенных усло­вий среды, но фенотипически похожих на такие же состояния, обусловленные генетическими факторами (мутациями). Таким образом, фенокопия – это признак, развивающийся под действием средовых факторов, но лишь копирующий наслед­ственно обусловленный признак. Так, окраска кожных покровов африканцев характеризуется вы­раженной пигментацией, даже если человек не подвергается воз­действию солнечных лучей. Кожа европейцев, как правило, пиг­ментирована лишь в слабой степени, но становится смуглой под действием света. Таким образом, загорелые, но наследственно свет­локожие индивиды представляют собой как бы «копии» генети­чески темнокожих людей. Можно привести большое число клини­ческих примеров, иллюстрирующих ситуации, когда определенный фенотип может являться продуктом конкретного генотипа, а мо­жет быть фенокопией, т. е. развиваться под действием факторов среды. Например, слепота, обусловленная помутнением хруста­лика глаза (катаракта), может быть вызвана механическими по­вреждениями или действием ионизирующего излучения, или в результате внутриутробного поражения вирусом краснухи. Но раз­витие катаракты может вызвать специфический ген без какого-либо дополнительного внешнего воздействия на организм. Сла­боумие может быть обусловлено специфическим генотипом (например, генной или геномной мутацией), но может развить­ся при отсутствии йода в рационе ребенка или в результате по­вреждающего воздействия цитомегаловирусной инфекции на мозг плода во время внутриутробного развития. Явление изменчивости обеспечивает в эволюции естественный отбор видов. Если бы все члены вида были идентичны по какому-либо признаку, то отбор отсутствовал, поскольку не было бы точ­ки приложения его действия. Однако для эволюции требуется не просто изменчивость, а наследуемая изменчивость для того, чтобы имелась возможность распространить (или удалить) в популяции полезные (или вредные) для вида возникшие изменения. При этом для эволюционных преобразований генетической структуры вида самым важным является то, что различающиеся по генетической конституции особи оставляют различное число потомков. В этом и состоит суть эволюции. 4. Наследственная изменчивость Генотипическая (наследственная) изменчивость в зависимо­сти от природы клеток подразделяется на генеративную (измене­ния в наследственном аппарате гамет) и соматическую (измене­ния в наследственном аппарате клеток тела). В рамках генеративной и соматической изменчивости выделяют мутационную и комбинативную изменчивость. Мутационная изменчивость. Мутационная изменчивость обус­ловлена мутациями (лат. mutatio – изменение, перемена) – ус­тойчивое изменение генетического материала и, как следствие, наследуемого признака. Переходных форм по сравнению с ис­ходным состоянием не наблюдается. События, приводящие к воз­никновению мутаций, называют мутационным процессом. Различают спонтанный и индуцированный мутагенез. Разделение му­тационного процесса на спонтанный и индуцированный в определенной степени условно. Спонтанные мутации возникают при обычных физиологических состояниях организма без види­мого дополнительного воздействия на организм внешних факто­ров. Индуцированные мутации – это мутации, вызванные направленным воздействием факторов внешней или внутренней среды. Индуцированный мутационный процесс может быть контроли­руемым (например, в эксперименте с целью изучения механиз­мов и/или его последствий) и неконтролируемым (например, об­лучения в результате выброса радиоактивных элементов в среду обитания). Причинами, вызывающими мутации (нарушения структуры генов, хромосом и/или их числа), могут быть различные факторы. Их обозначают как мутагены (лат. mutatio + genos – происхожде­ние). По природе возникновения различают физические, хими­ческие и биологические мутагены. К физическим мутагенам относятся: ионизирующие излучения (например, а-, Р-, у-излучения, рентгеновское излучение, нейт­роны); радиоактивные элементы (например, радий, радон, изо­топы калия, углерода и т. д. как источники ионизирующего из­лучения); ультрафиолетовое излучение; чрезмерно высокая или низкая температура. Химические мутагены – самая многочисленная группа. К ним относятся: сильные окислители и восстановители (например, нит­раты, нитриты, активные формы кислорода и т. д.); пестициды (например, фунгициды и гербициды); продукты переработки не­фти; органические растворители; лекарственные препараты (на­пример, цитостатики, иммунодепрессанты, дезинфицирующие, психотропные и другие); некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды, цикломзты) и другие химические соединения. К биологическим мутагенам относят некоторые вирусы (напри­мер, кори, гриппа, краснухи), продукты обмена веществ и анти­гены некоторых микробов. По влиянию на организм можно выделить: летальные мута­ции (например, такая геномная мутация, как моносомия по аутосомам, у человека несовместима с нормальным развитием эмб­риона); полулетальные мутации – мутации, значительно сни­жающие жизнеспособность организма, приводя к ранней смерти (например, пигментная ксеродерма); нейтральные мутации – мутации, не влияющие существенным образом на процессы жиз­недеятельности; положительные мутации – мутации, обеспечи­вающие организму новые полезные свойства. Типы мутаций. Мутации являются начальным звеном патогенеза наследственных болезней. В соответствии с уровнем организации наследственных структур различают генные, хромосомные и геномные мутации (рис.2). Генные мутации представляют собой молекулярные невидимые световом микроскопе изменения структуры ДНК. Мутация может быть выражена в виде замены основания в Кодоне (миссенс – мутация), в виде такого изменения кодонов, Которое приведет к остановке считывания информации (нонсенс – мутации) в виде нарушения считывания информации (сдвиг рамки считывания). Есть и другие типы генных мутаций. Рис.2. Схема типов мутаций Принципиальным является тот факт, что генная мутация приво­дит к изменению генетической информации. В результате способ­ности ДНК к конвариантной редупликации мутации могут пере­даваться от поколения к поколению, если их эффект не будет летальным. Определенная часть генных мутаций может быть отнесена к нейтральным мутациям, поскольку они не приводят к каким-либо изменениям фенотипа, например, за счет вырожденности гене­тического кода одну и ту же аминокислоту могут кодировать два триплета, различающиеся только по одному основанию. С другой стороны, один и тот же ген может изменяться (мутировать) в несколько различающихся состояний. Например, ген, контроли­рующий группу крови системы АВО, имеет три аллеля: О, А и В, сочетания которых определяют четыре группы крови. Группа кро­ви системы АВО является классическим примером генетической изменчивости нормальных признаков человека. Причины поддер­жания нормальной генетической изменчивости будут рассмотре­ны в разделе «Генетический полиморфизм популяций». Другая часть генных мутаций приводит к синтезу дефектного белка, не способного выполнять свойственную ему функцию. Именно генные мутации обусловливают развитие большин­ства наследственных форм патологии. Болезни, обусловленные подобными мутациями, называют генными или моногенными болезнями, т. е. заболеваниями, развитие которых детерминиру­ется мутацией одного гена. К моногенным заболеваниям отно­сятся: муковисцидоз, фенилкетонурия, гемофилия, нейрофиб-роматоз, миопатия Дюшенна-Беккера и многие другие заболе­вания. Геномные и хромосомные мутации являются причинами возник­новения хромосомных болезней. Геномные мутации – это изменение числа отдельных хромосом (анеуплоидии) или плоидности (кратное гаплоидному числу) струк­турно неизмененных хромосом. Например, при синдроме Дауна или трисомии 21 в клетках больного обнаруживается 47 хромосом за счет появления «лишней» хромосомы 21. Основными механизма­ми, лежащими в основе анеуплоидии, являются нерасхождение хромосом во время клеточного деления при образовании половых клеток и утрата хромосом в результате «анафазного отставания», когда во время движения к полюсу одна из гомологичных хромо­сом может отстать от всех других негомологичных хромосом. Тер­мин «нерасхождение» означает отсутствие разделения хромосом или хроматид в мейозе или митозе. Утрата хромосом может при­водить к мозаицизму, при котором имеется одна эуплоидная (нор­мальная) клеточная линия, а другая — моносомная. Нерасхождение хромосом наиболее часто наблюдается во вре­мя мейоза (рис. 3). У человека по неизвестным пока причинам наиболее часто нерахождение обнаруживается по акроцентрическим хромосомам. Хромосомы, которые в норме должны де­литься во время мейоза, остаются соединенными вместе и в ана­фазе отходят к одному полюсу клетки. Рис. 3. Схема нерасхождения хромосом в гаметогенезе и результаты оплодотворения Таким образом, возникают две гаметы, одна из которых имеет добавочную хромосому, а дру­гая не имеет этой хромосомы. При оплодотворении гаметы с нор­мальным набором хромосом гаметой с «лишней» хромосомой воз­никает трисомия (т. е. в клетке присутствуют три гомологичные хромосомы), при оплодотворении гаметой без одной хромосомы возникает зигота с моносомией. Если моносомная зигота образу­ется по какой-либо аутосомной (не половой) хромосоме, то раз­витие организма прекращается на самых ранних стадиях развития. Хромосомные мутации – это структурные изменения отдель­ных хромосом, как правило, видимые в световом микроскопе. В хромосомную мутацию вовлекается большое число (от десят­ков до нескольких сотен) генов, что приводит к изменению нор­мального диплоидного набора. Несмотря на то, что хромосом­ные аберрации, как правило, не изменяют последовательность ДНК в специфических генах, изменение числа копий генов в геноме приводит к генетическому дисбалансу вследствие недо­статка или избытка генетического материала. Различают несколько вариантов хромосомных мутаций, среди которых наиболее час­тыми являются (рис.4): делеции – утрата части одной хромосо­мы; транслокации – перенос части хромосомы, как правило, на негомологичную хромосому; инверсии – переворот на 180° како­го-либо участка хромосомы; дупликации – удвоение (или умно­жение) части хромосомы. Как внутрихромосомные (делеции, ин­версии и дупликации), так и межхромосомные (транслокации) аберрации связаны с физическими изменениями структуры хро­мосом, в том числе с механическими «разломами» (рис. 4). Если хромосомная, геномная или генная мутация возникает в половых клетках здоровых родителей, то она может быть унаследо­вана (т. е. передаться) потомкам, что приведет к возникновению наследственной болезни. Иная ситуация возникает, когда мута­ция происходит в соматических клетках, т. е. клетках тела. В этом случае заболевание развивается у индивида, в клетках которого произошла мутация, но не передается потомкам больного. Рис. 4. Схема наиболее частых типов хромосомных аберраций: 1 – концевая; 2 – интерстициальная; 3 – перицентрическая (с захватом центромеры); 4 – парацентрическая (в пределах одного плеча хромосомы) Комбинативная изменчивость. Комбинативная изменчивость воз­никает вследствие случайной перекомбинации аллелей в геноти­пах потомков в сравнении с родительскими генотипами. Сами гены при этом не изменяются, но генотипы родителей и потомков раз­личны. Комбинативная изменчивость может возникать как след­ствие: независимого расхождения хромосом в процессе мейоза; рекомбинации генов при кроссинговере; случайной встречи га­мет при оплодотворении. Комбинативная изменчивость является главным источником на­блюдаемого генетического разнообразия. Около 1/3 всех генов име­ют более чем один аллель, т. е. являются полиморфными. Однако даже при наличии лишь небольшого числа локусов, содержащих по несколько аллелей, только при рекомбинации (вследствие пе­ремешивания генных комплексов) возникает колоссальное мно­жество уникальных генотипов. Так только при 10 генах, содержа­щих по четыре аллеля каждый, теоретическое число уникальных диплоидных генотипов составляет 10 млрд. Поскольку около 10000-12000 генов в геноме человека являются полиморфными, то только за счет рекомбинации создается неисчерпаемое генети­ческое разнообразие человека. В свою очередь неповторимость ге­нетической конституции во многом определяет особенности воз­никновения, развития, течения и исходов заболевания у каждого конкретного человека. 5. Изменчивость среди моно и дизиготных близнецов В 1875 году Ф. Галтон предложил использовать метод анализа близнецов для разграничения роли наследственности и среды в развитии различных признаков у человека. Существуют два типа близнецов. Близнецы одного типа ничем не отличаются от обычных детей, родившихся при разных беременностях. Такие дети называются неидентичными близнецами. Они появляются из двух разных яйцеклеток, оплодотворенных независимо двумя разными спермиями. Близнецы второго типа исключительно похожи друг на друга. Эти близнецы всегда одного пола. Такие дети получили название идентичных близнецов Причина их поразительного сходства заключена в том, что идентичные близнецы имеют совершенно одинаковый генотип. Идентичные близнецы исходно развиваются из одной яйцеклетки, которая после ее оплодотворения одним спермием делится на два бластомера, эти два бластомера разъединяются, и каждый из них дает начало отдельному эмбриону. Генетическая информация, внесенная в оплодотворенное яйцо ядрами яйцеклетки и спермия, благодаря митозу переходит в оба бластомера, которые развиваются затем как два зеркально подобных изображения. В результате можно выяснить роль генотипа и среды, а также, какова норма реакции у одинаковых генотипов. Иногда идентичные близнецы не разделяются полностью, а рождаются соединенными друг с другом; это так называемые сиамские близнецы. Встречаются всевозможные степени соединения, от почти полного разделения до почти полного слияния, когда разделенными остаются только головы или ноги. Иногда два близнеца различаются по величине тела и по степени развития: один может быть вполне нормальным, а другой - лишь частично сформировавшимся паразитом, прикрепленным к первому. Внешнее сходство или различие близнецов не всегда является абсолютно надежным для решения вопроса о том являются они монозиготными или дизиготными. В качестве дополнительных методов используют исследования плаценты и метод трансплантации тканей. Установлено, что каждый из дизиготных близнецов имеет свои собственные оболочки - амнион и хорион, хотя при очень близкой имплантации зигот две плаценты могут срастись. Значительная часть монозиготных близнецов также имеет два хориона, два амниона, а некоторые имеют и по две плаценты. Все монохорионные близнецы являются однояйцевыми, а около 70% однояйцевых близнецов имеют один хорион. При определении типа зиготно сти используют также признаки, контролируемые одним геном, такие как группы крови и группы белков сыворотки. Последней "инстанцией", куда можно апеллировать при решении вопроса о типе зиготности, является трансплантация кожи. У монозиготных близнецов реципрокные трансплантанты приживаются, а у дизиготных - отторгаются. Статистическое изучение большого материала показывает, что однояйцевые близнецы встречаются примерно в 25% от общего числа двоен. На 1000 родов в среднем приходится 2-4 однояйцевых пар близнецов. В основе использования близнецов обоих типов для выяснения соотносительной роли генотипа и среды в реализации генетической информации лежат следующие соображения: 1. Поскольку однояйцевые близнецы имеют одинаковые генотипы, очевидно, что всякое несходство членов пары вызывается либо влиянием внутриутробной жизни, либо условиями, при которых протекало развитие близнецов после рождения. 2. Разнояйцевые близнецы обладают тем достоинством для генетических исследований, что на обоих членов пары одинаково действуют такие факторы, как возраст матери и число предыдущих родов. Монозиготные близнецы происходят из еди­ной оплодотворенной яйцеклетки (зиготы), разделившейся на ран­них стадиях развития на два изолированных эмбриона. Поскольку монозиготные близнецы происходят из одной оплодотворенной яйцеклетки, их иногда называют однояйцовыми близнецами. Ди­зиготные близнецы возникают в случаях двойной овуляции (од­новременного созревания двух яйцеклеток), когда каждая яйцеклетка оплодотворяется отдельным сперматозоидом. Именно поэтому дизиготных близнецов иногда называют двуяйцовыми близнецами. Дизиготные близнецы генетически сходны как два брата, или как две сестры, или как брат и сестра, т. е. они сходны между собой не более, чем братья и сестры, рожденные порознь. Монозиготные близнецы, поскольку они происходят из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом, всегда ге­нетически идентичны. Эта характеристика монозиготных близне­цов является важным условием не только для доказательства зна­чения наследственных факторов в возникновении заболеваний, но и для оценки влияния наследственности и среды на формирование признака или возникновения заболевания. Различия между дизиготными близнецами по любому признаку могут возникать, как в результате внешнесредовых воздействий, так и как след­ствие их генетических различий или комбинаций. Различия между монозиготными близнецами возникают только в результате воз­действия внешних факторов, поскольку они генетически иден­тичны. Если возникновение признака (или его отсутствие) в значительной степени зависит от генетической конституции, тогда у монозиготных (идентичных) близнецов совпадение (наличие или отсутствие признака) наблюдается гораздо чаще, чем у дизиготных близнецов. И, наоборот, если участие генетических факторов в возникновении (отсутствии) признака мало или несущественно, тогда частота похожести монозиготных близнецов не будет отличаться от частоты похожести дизиготных близнецов. Внутрипарное сходство близнецов (т. е. похожесть друг на друга) в отно­шении какого-либо признака носит название конкордантности. Конкордантность определяется как процент случаев, когда оба близнеца одной пары имеют (или не имеют) признак. Если один близнец из пары имеет признак (болен), а другой не имеет рас­сматриваемого признака (здоров), такие пары близнецов называ­ются дискордантными. Например, при обследовании 100 пар иден­тичных близнецов в 75 парах оба близнеца страдали конкретным заболеванием, в то время как в остальных 25 парах был болен только один близнец из пары. Таким образом, конкордантность в этом случае составила 75 %. Значение показателя конкордантности в значительной мере зависит от степени генетической детерминации признака (болез­ни) и типа наследования. Если признак (заболевание) полностью определяется наследственными факторами, то конкордантность монозиготных близнецов будет 100 %. Конкордантность дизиготных близнецов в данном случае зависит от типа наследования. Например, конкордантность дизиготных близнецов в случае ауто-сомно-доминантного типа наследования признака или болезни (при полной пенетрантности) составит 50%; когда признак (бо­лезнь) определяется рецессивным геном, пенетрантность соста­вит 25 % и т. д. Для всех перечисленных заболеваний конкордантность моно­зиготных близнецов выше конкордантности дизиготных близне­цов, что свидетельствует о мультифакториальной природе, т. е. об участии генетических факторов в их возникновении. Вместе с тем следует подчеркнуть, что сама по себе высокая конкор­дантность еще не свидетельствует об участии генетических фак­торов в подверженности: для подобного вывода необходимы значимые различия между показателями конкордантности мо­нозиготных и дизиготных близнецовых пар. Например, конкор­дантность моно- и дизиготных близнецов по заболеванию ко­рью весьма высоки, однако отношение конкордантностей почти равно единице, что указывает на отсутствие генетической ком­поненты в предрасположенности к данному заболеванию в от­личие от подверженности к другому инфекционному заболева­нию – туберкулезу. Понимание мультифакториальной природы конкретных забо­леваний и знание факторов риска для них позволяет разрабаты­вать и применять эффективные мероприятия по их предупрежде­нию. Для некоторых заболеваний именно профилактика, осно­ванная на устранении внешних влияний, является решающей в снижении риска их развития. Например, в семьях с повторными случаями рака легкого отказ от курения многократно снижает риск возникновения заболевания. Другим примером эффективности профилактических мероприятий может служить ишемическая бо­лезнь сердца или гипертоническая болезнь. Благодаря соблюде­нию соответствующей диеты с низким содержанием жиров и уг­леводов, правильной организации режима труда и отдыха мож­но надолго задержать развитие болезни или предотвратить тяжелые ее проявления. Понимание природы болезней с наследственной предрасполо­женностью позволило уже сегодня идентифицировать (выявлять) главные гены предрасположенности к конкретным заболеваниям и оценить патогенетическую значимость продуктов подобных ге­нов, таких как, например, холестерин, иммуноглобулин Е, фак­тор VIII свертывания крови и др. Это может оказаться решающим в разработке и внедрении принципиально новых методов профи­лактики и лечения таких распространенных заболеваний как онко­логическая патология, бронхиальная астма, сахарный диабет, гипертоническая болезнь и многие другие широко распространен­ные болезни. Заключение Различают два вида изменчивости: наследственную и ненаследственную. Первая имеет отношение к изменениям в наследственном материале, вторая является результатом реагирования организма на условия окружающей среды. Явления изменчивости, как и наследственности, у человека являются предметом генетики человека на всех уровнях его орга­низации: молекулярном, хромосомном, клеточном, организменном и популяционном. Прогресс в понимании причин и источни­ков наблюдаемой изменчивости у человека, в том числе и патоло­гической, в значительной мере обязан медицинской и клинической генетике. Исходным фактором, определяющим развитие любого призна­ка, является генотип. Особенности генотипа организма формиру­ются в момент оплодотворения, однако степень последующего развития некоторых признаков в значительной мере зависит от внешних факторов, воздействующих на организм во время его развития. Известны два типа близнецов: первый тип – монозиготные близ­нецы; второй - дизиготные близнецы. Монозиготные близнецы происходят из еди­ной оплодотворенной яйцеклетки (зиготы), разделившейся на ран­них стадиях развития на два изолированных эмбриона. Характеристика монозиготных близне­цов является важным условием не только для доказательства зна­чения наследственных факторов в возникновении заболеваний, но и для оценки влияния наследственности и среды на формирование признака или возникновения заболевания. Различия между дизиготными близнецами по любому признаку могут возникать, как в результате внешнесредовых воздействий, так и как след­ствие их генетических различий или комбинаций. Различия между монозиготными близнецами возникают только в результате воз­действия внешних факторов, поскольку они генетически иден­тичны. Если возникновение признака в значительной степени зависит от генетической конституции, тогда у монозиготных близнецов совпадение наблюдается гораздо чаще, чем у дизиготных близнецов. Список использованной литературы Бочков Н. П. Клиническая генети­ка. – М.: Медицина, 1997 Бочков Н.П. Медицинская генетика. – М.: Мастерство, 2004 Горбунова В. Н. Молекулярные основы медицинской генетики. – СПб.: Интермедика, 1999; Гофман-Кадочников П. Б., Петров Д. Ф. Биология с общей генетикой. – М.: Медицина, 1966; Грин Н., Стаут У., Тей­лор Д. Биология: В 3-х т. – М.: Мир, 1990; Гуляев Г. В. Генетика. — М.: Медицина, 1997; Дубинин Н. П. Общая генетика. — М.: Наука, 1986; Захаров А. Ф., Бенюш В. А., Кулешов Н. П., Барановский Л. И. Хромосомы человека. — М.: Медицина, 1982; Наследственные синдромы и медико-генетическое консультирование /Под. ред. С. И. Коз­лова, Н. С. Демикова, Е. Семанова, О.Е.Блинникова. – М.: Практика, 1996; Пузырев В. П., Степанов В. А. Патологическая анатомия генома человека. – Ново­сибирск: Наука, 1997; Рис Э., Стернберг М. От клеток к атомам. – М.: Мир, 1988; Фогель Ф., Мотульский А. Генетика человека: в 3 томах. – М.: Мир, 1989 Харпер П. Практическое медико-генетическое консультирование. – М.: Медицина, 1994

Похожие:

	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Типы наследственной изменчивости. Мутационная изменчивость. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости
	Рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Экологическая практика... Изучить механизмы изменчивости. Закрепить понятия: генофонд, частоты аллелей, закон Харди-Вайнберга, отбор, видообразование, виды...		Харви Маккей "Как уцелеть среди акул" Тампа. Другая группа, состоявшая из жителей городов-близнецов, членом которой являлся я, стремилась оставить клуб здесь, во владении...
	Генетика-наука о наследственности и изменчивости организмов. Генетика-... Ректор Академик го дпо рамн л. К. Мошетова), кафедра анестезиологии и реаниматологии (зав каф проф. И. В. Молчанов)		№8. Олигофрения. Реактивные состояния В данной лекции рассматривают причины и стадии олигофрении, виды и причины реактивных состояний, их судебно-психиатрическая оценка;...
	Причины экономического роста кнр Лидирующую позицию среди городов Китая по количеству организаций, приглашающих иностранных сотрудников, занимает Гонконг		Биоэкологические особенности древесных растений и обоснование их... Охватывает 15% изменчивости и высоко значимо отрицательно коррелирует с длиной годичного побега. Главные компоненты 3 и 4 можно характеризовать...
	Особенности электрической активности мозга близнецов в условиях актуализации...		1. Восстанавливающие свойства моно- и дисахаридов (видео №1). 1 Реактивы: 1-%ый раствор глюкозы, 2 ый раствор сахарозы, 10 ый раствор NaOH, 5 ый раствор CuSO4
	Физическая сущность парадокса близнецов  Даныльченко П., 19941 гнпп «Геосистема» Охватывает многотысячную толпу. Люди кричат, поют, передают Благодатный огонь, через минуту весь храм в огне		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Выявить причины способствующие развитию сша, и причины, тормозящий этот процесс
	Тип урока Понятия о стихийном бедствии и экстремальной ситуация. Основные виды экстремальных ситуаций в природе и их причины. Понятие о вынужденном...		Клинико-эпидемиологическая характеристика микст-гепатитов в сравнении... Работа выполнена в Алтайском государственном медицинском университете Росздрава на кафедре инфекционных болезней и эпидемиологии...
	Химический состав клетки «Генетика – наука о наследственности и изменчивости организмов» или Презентация на тему		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Раскрыть причины эволюции Франции от республики к империи, уяснить причины завоевательных войн консульства и империи