Мейоз и его генетическая сущность

между исходными родительскими клетками. Эти клетки оказались гибридными.

Гибридизация соматических клеток проводится в широких пределах не только между разными видами, но и типами: человек х мышь, человек х комар, мышь х курица и т. п. В зависимости от целей анализа исследование проводят на гетерокарионах или синкарионах. Синкарионы обычно удается получить при гибридизации в пределах класса. Это истинные гибридные клетки, так как в них произошло объединение двух геномов. Происходит постепенная элиминация хромосом того организма, клетки которого имеют более медленный темп размножения.

Применение метода генетики соматических клеток дает возможность изучать механизмы первичного действия генов и взаимодействия генов.

 Наследование, сцепленное с полом. Признаки,   наследуемые    через половые хромосомы, получили название   сцепленных с полом. У человека признаки, наследуемые через X-хромосому, могут быть только у лиц мужского пола, а наследуемые через Х-хромосому — у лиц как одного, так и другого пола. Лицо женского пола может быть как гомо-, так и гетерозиготным по генам, локализованным в Х-хромосоме, а рецессивные аллели генов у него проявляются только в гомозиготном состоянии. Поскольку у лиц мужского пола только одна Х-хромосома, все локализованные в ней гены, даже рецессивные, сразу же проявляются в фенотипе. Такой организм называют гемизиготным.

У человека некоторые патологические состояния наследуются сцепленно с полом. К ним относится, например, гемофилия (медленная свертываемость крови, обусловливающая повышенную кровоточивость).

Аллель гена, контролирующий нормальную свертываемость крови (H), и его аллельная пара «ген гемофилии» (h) находятся в Х-хромосоме. Аллель Я доминантен, аллель Н рецессивен, поэтому, если женщина гетерозиготна по этому гену (ХНХh), гемофилия у нее не проявляется. У мужчины только одна Х-хромосома. Следовательно, если у него в Х-хромосоме находится аллель Н, то он и проявляется. Если же Х-хромосома мужчины имеет аллель h, то мужчина страдает гемофилией: К-хромосома не несет генов, определяющих механизмы нормального свертывания крови.

Если рецессивные признаки, наследуемые через Х-хромосому у женщин, проявляются только в гомозиготном состоянии, то доминантные в равной мере проявляются у обоих полов. К таким признакам у человека относятся: витаминоустойчивый рахит, темная эмаль зубов и другие. Признаки, которые наследуются через К-хромосому, получили название голандриуеских. Они передаются от отца всем его сыновьям. К числу таких у человека относится признак, проявляющийся в интенсивном развитии волос на крае ушной раковины. В патологии человека большую роль играют также фенокопии, сходные по проявлению с генетически обусловленными изменениями. Так, если мать во время беременности болела коревой краснухой, то у ребенка часто бывает врожденное уродство- расщелина губы и неба.

Это пример фенокопии, так как признак развивается при отсутствии мутантного гена, определяющего данную аномалию. Понятно, что в этом случае признак не будет наследоваться.

Организм матери представляет собой среду, в которой развивается плод, и неблагоприятное воздействие каких-либо факторов (физических, химических, биологических) может вызвать нарушения на этапе реализации генетической информации при нормальном генотипе. Причиной фенокопии — врожденных пороков развития (уродств)-могут быть и другие заболевания (токсоплазмоз, сифилис). Фенокопии  могут развиваться в разные периоды жизни под влиянием различных повреждающих факторов. Так, у человека бывают судорожные припадки, напоминающие наследственно обусловленную эпилепсию, однако причиной их может быть воспалительный процесс в мозге или опухоль. При недостатке йода в окружающей среде развиваются проявления кретинизма, напоминающие наследственные. Некоторые поражения печени копируют наследственное заболевание — болезнь Коновалова — Вильсона, обычный детский рахит, возникающий от недостатка витамина О, по своему проявлению сходен с наследственной витамииоустойчивой формой рахита.

Обычно у новорожденных в течение первых дней бывают проявления желтухи. Это нормальное физиологическое явление, связанное с распадом избытка эритроцитов — у плода их больше вследствие меньшей обеспеченности кислородом. В какой-то период эти проявления могут напоминать патологическое явление, связанное с наследственно-обусловленной несовместимостью крови   матери   и   ребенка   по резус-фактору.

Существование гено- и фенокопии усложняет постановку диагноза. Врач должен иметь в виду, что некоторые сходные заболевания могут иметь как наследственную (эндогенную), так и ненаследственную (экзогенную) природу. Анализ и установление природы заболевания составляют важнейшую задачу для прогноза в отношении возможности рождения в будущем здорового ребенка.

15. Типы детерминации пола. Роль половых хромосом, индифферентной половой железы и гормонов развития пола.

Детерминация обеспечивает образование равного количества самцов и самок, что необходимо для нормального самовоспроизведения вида. 

Типы: 1) эпигамный - пол особи определяется в процессе онтогенеза, зависит от внешней среды. 2) прогамный - пол определяется в ходе гаметогенеза у родителей особи. 3) сингамный - пол определяется в момент слияния гамет. 

Первичное и вторичное соотношение полов: соотношение полов, кот определяется в момент слияния гамет, называется первичным, всегда 1:1. Любое изменение в соотношении полов, как до, так и после рождения, называется вторичным. Обычно после рождения оно смещается в пользу женского пола, поэтому у многих видов животных и у человека мужских особей рождается больше, чем женских: кролики - 57%, человек - 51%, птицы - 59%. 

Проблема регулирования пола: имеет важное хозяйственное значение. Н-р: в молочном скотоводстве, в яичном птицеводстве желательны самки, а там, где основной продукт - мясо, лучше самцы. Проблема в том, чтобы разделить сперму на х- и у- фракции. Способы: 1) электрофорез - х - спермии имеют отрицательный заряд - движутся к катоду, а у - спермии - к аноду. Гарантия 80%. 2) Метод осаждения - х - сперма более плотная и осядает вниз, а у - остаётся сверху. 3) Использование набора кислот для изменения рН женских половых путей для создания условий только для х - или только для у-. 4) Партеногенез: геногенез - получение самок - рентгеновскими лучами облучают овоцит. первого порядка, тем самым задерживают расхождение хром-м, образвашаяся яйцеклетка с диплоидным набором хром-м, в кот без оплодотворения развивается самка. Андрогенез - получение самцов - ядро яйцеклетки убивают лучами рентгена, затем в неё проникают два спермия, ядра сливаются, давая диплоидный набор, будет самец. 5) Метод разделения спермы на фракции по кол-ву ДНК в спермиях. 6) Чем моложе родители, тем вероятность рождения у них мужского пола больше. 7) Чем больше спермы в половых путях самки, тем вероятнее рождение мужского пола. 8) Чем больше хранится сперма - самка. 9) У птицы кормление: если петуху в корм добавлять Са, то самка, а если К - самцы. 10) В любой популяции действует закон равновесия, т.е. соотношение полов стремится 1:1.

Вопрос о том, почему получаются мальчики и девочки, интересовал человечество давно. Этому давались различные объяснения. Например, Аристотель считал, что главное — как ласкают друг друга мужчина и женщина, кто более страстен во время полового акта. Если более страстен мужчина, то получится мальчик, если женщина — то девочка.

Несмотря на бурное развитие биологии в XIX — первой половине XX в., тайна появления ребенка определенного пола была раскрыта лишь во второй половине XX в. с помощью генетиков.

Как известно, носителем наследственных свойств является хромосомный аппарат. В каждой клетке человека находится 23 пары хромосом — 22 пары так называемых аутосом, одинаковых у мужчин и женщин, и одна пара половых хромосом, которая у них различается. У женщин это две X-хромосомы (паттерн XX), у мужчин одна X — и одна Y — хромосомы (паттерн XY), т. е. мужской генетический полявляется гетерогаметным, а женский — гомогаметным.

В процессе созревания каждая половая клетка утрачивает половину своего хромосомного набора (остается лишь по одной хромосоме из каждой пары). Зрелая мужская половая клетка — сперматозоид — содержит 22 аутосомы и одну половую хромосому — X или Y (поэтому есть сперматозоиды двух видов — более крупные, с круглой головкой, содержащие Y-хромосому, и менее крупные, с овальной головкой, содержащие X-хромосому). Женская половая клетка — яйцеклетка — содержит 22 аутосомы и одну половую хромосому, всегда X. При слиянии яйцеклетки со сперматозоидом восстанавливается полный набор хромосом — по 22 пары аутосом и пара половых хромосом. Однако пары половых хромосом могут быть разными. Если яйцеклетка оплодотворяется X-сперматозоидом, то в зародышевой клетке (зиготе)образуется пара из двух X-хромосом, т. е. женская, и тогда в дальнейшем развитие плода идет по женскому типу. Если же яйцеклетка оплодотворяется Y-сперматозоидом, то в зиготе образуется мужская пара половых хромосом и развитие плода идет по мужскому типу.

Вообще-то зародыш изначально запрограммирован на то, чтобы развиваться в особь женского пола, о чем говорил французский биолог Альфред Жост еще до открытия генетикой Х- и Y-хромосом. Однако присутствие Y-хромосомы останавливает развитие еще не дифференцированных половых органов плода (которые иначе превратились бы в яичники) и направляет их развитие по мужскому типу, превращая в яички.

Хромосомный пол, первая фаза половой дифференцировки, устанавливается уже при оплодотворении. Это единственный неизменный параметр приведенной выше цепочки. У человека набор половых хромосом XY детерминирует мужской пол, а сочетание двух Х-хромосом (генотип XX) предопределяет женский пол. При отсутствии четких половых особенностей наружных гениталий или при подозрении на расхождение фенотипического и генотипического пола производят анализ клеток слизистой рта, фибробластов или лейкоцитов на присутствие телец Барра. Тельца Барра представляют собой участки конденсированного хроматина, соответствующего инактивированной Х-хромосоме. Число телец Барра в клетке на единицу меньше числа Х-хромосом в ней: при генотипе XY оно равно 0, при XX—1,  при XXX — 2. Каких-либо данных о способности гормонов влиять на хромосомное определение пола не имеется.

В развитии органов мужского и женского пола имеется общность зачатков. На ранней стадии развития эмбриона различить пол по строению половых желез и наружных половых органов невозможно (индифферентная, или бесполая, стадия). У каждого пола имеются зачатки другого пола. Первые зачатки наружных половых органов появляются в начале 2-го месяца зародышевой жизни.

В женском организме специфическую половую эндокринную функцию осуществляют яичники, регулируемые фолликулостимулирующпм (ФСГ), лютеинизирующим и лютеотропным гормонами гипофиза.

В яичниках новорожденных девочек насчитывается примерно 300–400 тыс. фолликулов. В некоторых фолликулах образуется полость, заполненная фолликулярной жидкостью, содержащей гормон эстрон. С этого момента фолликулы начинают выполнять эндокринную функцию. Полного развития фолликулы яичника достигают начиная с периода половой зрелости (13–15 лет). После первой овуляции в яичнике образуется еще один гормон – прогестерон, продуцируемый клетками желтого тела, развивающегося после разрыва граафова пузырька в связи с овуляцией. Размеры и масса яичников у новорожденных крайне малы. К году масса их увеличивается в 2,5 раза. В 5–6 лет масса каждого яичника достигает 1,0 г, а к 12-ти годам он вновь увеличивается вдвое и несколько превышает 2,0 г. Только к 20-ти годам яичник достигает предельной массы – 6,63 г.

Женские половые гормоны – эстрогены – обладают выраженным биологическим действием. Помимо влияния на рост и развитие женских половых органов и развитие вторичных половых признаков, они стимулируют многие процессы обмена. Быстрое развитие гонад и соответствующее повышение экскреции половых гормонов в период второго детства (8–12 лет – у мальчиков и 8–11 – у девочек), подростков (13–16 лет – мальчиков и 12–15 – у девочек) и юношеском возрасте (17–21 год – у юношей и 16–20 – у девушек), несомненно, имеют весьма большое значение для темпов роста, формообразования и интенсивности обмена веществ в эти периоды. В эти периоды экскреция полов гормонов вместе со всей эндокринной ситуацией может иметь значение одного из ведущих факторов развития.

16. Аномалии полового  развития: причины, диагностика.

В каждой клетке имеется пара половых хромосом, которые обозначаются буквами X и Y. Генетическая комбинация XX хромосом характерна для женщин, a XY - для мужчин.

Однако бывают случаи нарушения нормального сочетания хромосом, что ведет к возникновению различных отклонений. Одни отклонения могут быть выявлены сразу после рождения ребенка, другие проявляются позже.

Причины аномалий половых хромосом

Основная причина отклонений - нарушения расхождения хромосом при делении половых клеток. Например, X хромосомы должны разойтись по двум разным яйцеклеткам, но по неясным причинам обе попадают в одну. На сегодняшний день причины этого патологического процесса до конца не выяснены, однако было замечено, что чем старше родители, тем больше риск развития таких аномалий.

Виды аномалий половых хромосом

Известно очень много нарушений, обусловленных аномалией половых хромосом. Чаще всего встречаются:

Синдром Тернера (моносомия по хромосоме X)

Такое сочетание хромосом называется синдромом Тернера. В каждой клетке находится только одна Х-хромосома (моносомия по хромосоме X), т.е. этот синдром характерен только для девочек. Симптомы синдрома Тернера - невысокий рост (130-150 см), бесплодие, лицо «сфинкса» из-за уменьшенного подбородка, деформированные ушные раковины. Другие часто встречающиеся врожденные отклонения - короткая шея, крыловидные складки на шее, недоразвитие скелета, пороки сердца и аномалии почек. Отсутствие или недоразвитие вторичных половых признаков.

Синдром Клайнфельтера (синдром XXY)

Это сочетание называется синдромом Клайнфельтера, или синдромом XXY - хромосомная болезнь, дисомия по X-хромосоме у мужчин. Сначала больные мальчики по внешнему виду ничем не отличаются от здоровых. Со временем у них отмечаются некоторые отклонения: небольшие размеры яичек, бесплодие, непропорционально длинные ноги. Кроме того, у многих наблюдается слабо выраженная умственная отсталость. В связи с тем, что при данном синдроме Х-хромосом больше, у больных происходит увеличение грудной железы.

Синдром XXX

Клинические проявления синдрома XXX весьма полиморфны, а у части пациентов с трисомией-Х вообще не обнаруживается каких-либо отклонений в физическом и психическом развитии. Вместе с тем одним из частых проявлений трисомии-Х является неглубокая умственная отсталость, которая отмечается у 75% больных. У многих больных с трисомией-Х наблюдаются задержка физического развития, негрубые диспластические признаки: эпикант, высокое твердое небо. Реже встречаются больные высокого роста. У некоторых пациентов отмечается бесплодие, обусловленное недоразвитием фолликулов.