Жизнеспособность сперматозоидов зависит от многих факторов. В щелочной среде они активны, но быстро погибают в кислой среде. Путь от влагалища до 2/3 яйцевода составляет 2-3 часа. В верхней трети влагалища происходит подщелачивание среды (т. к. кислотность высокая) из-за семенной жидкости. В матку проникают только сперматозоиды. Они сохраняют большую подвижность при пониженной температуре. Сперма собирается и замораживается в жидком азоте. Жидко кристаллическая цитоплазма не позволяет образовываться большим кристаллам льда (использование в племенном деле, банки спермы людей).
В процессе оплодотворения выделяют 3 этапа.
1) активация яйцеклетки
2) проникновение сперматозоида в яйцеклетку
3) слияние ядер.
В ходе оплодотворения сперматозоид преодолевает все оболочки яйцеклетки. Как только происходит контакт сперматозоида с яйцеклеткой - завершается мейоз яйцеклетки, в т.ч. она выделяет фертилизин. Сперматозоид выделяет антифертилизин - происходит приклеивание. В это время акрозин разрушает оболочки, выделяются ферменты. У человека сперматозоид проникает по-разному: либо только головка, либо шейка и головка. После контакта сперматозоида и яйцеклетки у моноспермных в течение 1-3 минут происходит кортикальная реакция - образуется оболочка оплодотворения. Если несколько сперматозоидов - гибель клетки. Ядро сперматозоида набухает, разрыхляется, образуется мужской пронуклеус. Ядро яйцеклетки превращается в женский пронуклеус. Идет репликация ДНК. Пронуклеусы идут к центру, ядерные оболочки исчезают, происходит слияние пронуклеусов (кариогамия), образуется зигота(2n4c). Через сутки начинается дробление. Возможно развитие эмбриона без участия мужской гаметы (механическое, тепловое, химическое воздействие) - партеногенез. Гиногенез - развитие из яйцеклетки. При гиногенезе сперматозоид проникает и погибает (только женские организмы, т.к. только женский геном). Андрогенез - развитие из сперматозоида. При нм ядро яйцеклетки погибает (только мужской геном). Очень быстро такой геном перерождается в злокачественную опухоль хорионэпителиому.
Типы определения пола.
- прогамный. Пол будущего организма определяется в ходе гаметогенеза у родительских особей.
- сингамный. Пол будущего организма определяется в момент слияния половых клеток.
- эпигамный. Пол будущего организма определяется в процессе онтогенеза. У человека имеет место переопределение пола (при патологии) - хотя истиного нет.
ЛЕКЦИЯ №6
ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА
1. Наследственно обусловленные различия людей.
2. Генетическая терминология.
3. Основные нарушения кариотипа и их фенотипические проявления.
4. Генетический мозаицизм.
5. Структурные аномалии хромосом.
6. Евгеника.
Генетика человека - основа медицинской генетики. Человек - удобный генетический объект. У человека лучше, чем у других видов изучены биохимические, иммунологические, физиологические и другие реакции, а эти признаки детерминированы генами.
98-99% заболеваний возникают в результате поражения генетического материала.
1-2% - травмы и ожоги.
Генетика человека - наука о наследственно обусловленных различиях людей и о нарушениях генетического материала.
40-50 из 1000 детей с наследственной или врожденной патологией в РФ.
40%смертности, инвалидности из-за наследственных заболеваний.
30-40 коек в больницах - дети с врожденной или наследственной патологией.
Более половины таких детей погибают после рождения или получают хронические заболевания, остальные постоянно нуждаются в наблюдении врачей.
11-16% больных в педиатрических отделениях имеют генетические заболевания. Наследственные заболевания лечатся.
8,5% детей умирают от заболеваний, связанных с генными мутациями.
2,5% умирают от хромосомных (т.к. их мало рождается).
31% умирают от «отягощенности наследственных признаков».
42% умирают от наследственных заболеваний.
17% - от неизвестной патологии.
Большой процент больных наследственными патологиями в гематологических клиниках (до 40%)
16% - в детской нефрологии.
50% - детская слепота и инвалидность.
50% - нарушения слуха и инвалидность
наследование гипертонии у 60%(мультифакториальные, моногенные).
В РФ созданы генетические центры(90). В США их - 6, и они очень специализированы. Там проводят биохимические исследования.
Тяжелые формы наследственной патологии - 1-2%
1966 год - американский ученый Майкьюсик выявил 1487 наследственных признаков.
2005 год - 6678
Из них - аутосомно-доминантных - 4458
Аутосомно-рецессивных - 1730
Х-сцепленных - 421
У-сцепленных - 19
Митохондриальных - 66.
Составлен каталог наследственных признаков человека, который постоянно пополняется.
Среди Х-сцепленных - ломкость Х хромосомы (снижение умственных способностей). Синтез митохондриальных белков под двойным контролем. Нарушается Днк в митохондрии, нарушается синтез АТФ - сердечно-сосудистые заболевания. Митохондриальные = материнские болезни. Большое значение имеют болезни пероксисом (образованы округлым телами с простой мембраной, в которых есть кристаллический белок Д=0,3-0,1 мкм, возникают из ЭПР). Они ферментативно катализируют расщепление перекиси кислорода на воду и кислород под действием фермента - каталазы.
Наследственные нарушения пероксисомного окисления лежат в основе заболеваний ЦНС, поражения органов зрения, печени, аномалии скелета. Известно 11 таких заболеваний.
Особая группа болезней - лизосомальные болезни накопления - 15 заболеваний. Накопление токсичных продуктов в клетке.
Число наследственных заболеваний возрастает, т.к. окружающая среда ухудшается, улучшается диагностика, происходит выхаживание больных детей, появляются чужеродные токсические химические соединения, происходит рост знаний.
В медицинском ВУЗе существуют обязательные программы медицинской генетики.
Кариотип - диплоидный набор хромосом, характеризующийся совокупностью признаков: число, форма, размер, особенности строения хромосом. Постоянство кариотипа поддерживается механизмам и митоза и мейоза. Хромосома состоит из 2 хроматид, соединенных центромерой (кинетохором).
Хромосомы бывают:
-метацентрические
-субметацентрические
-акроцентрические.
Аутосомы нумеруются в порядке от 1 до 22 в порядке убывания (Денвер - 1961г), составляются идеограммы. Исключение из общего правила - 22 хромосома больше 21.
Кариотип человека имеет сложное строение. Определение идет по метафазным пластинкам.
Концевые спутники - вторичные перетяжки у 13,14,15,2,22 хромосом. Производят дифференциальное окрашивание хромосом, ультрафиолетовое окрашивание, рентгеновские исследования. Кариотип может быть определен по окрашиванию.
Точное распределение и редукция генетического материала происходит при мейозе. Для медицинской практики в 1971 году был проведен симпозиум по медицинской генетике в Париже. Была принята международная Парижская классификация для обозначения кариотипа человека. 46,хх; 46,ху - кариотип нормального человека.
Во время мейоза возможно появление аномальных половых клеток.
47,хху - синдром Клайнфельтера.
Мужчина, частота встречаемости 1 из 1000 новорожденных мальчиков.
Высокий рост, более длинные ноги, евнуховидное телосложение, недоразвитие половых органов, гинекомастия, у половины умственная отсталость (трудности в обучении чтению и письму), могут заканчивать нормальные школы, хотя им может быть очень трудно. Вспыльчивы, импульсивны, легко попадают од влияние более сильных личностей, преступления и проступки. Жизнеспособность снижена. Среди «туповатых» преступников приблизительно 2%.
47,хуу - синдром двойного игрек (трисомия)
1 на 700 новорожденных. Впервые в 1977году были исследованы.
Высокие мужчины, агрессивное поведение, интеллект снижен или находится на нижней границе нормы. Характерные преступления - поджоги, воровство, детоубийство без мотивации. В больницах закрытого типа, в колонии - 5% таких людей. Поведение детерминировано лишней хромосомой.
47,ххх - синдром Сверхженщины.
1на 1000 новорожденных девочек.
Внешне не проявляется, легкое слабоумие. Считают, что около 1% девушек и женщин с легким слабоумием. Могут беременеть и рождают нормальных детей (во время мейоза происходит самокоррекция).
45,у0 - нежизнеспособны - аборт.
45,х0 синдром Шеришевкого-Тернера
частота встречаемости 1:2000 девочек. Летальность при моносомии очень высокая, каждый 13 выкидыш имеет такую природу. Фенотипические проявления - маленький рост, для многих характерна шейная складка. Локтевой изгиб под углом, укорочены 4 и 5 пальцы, антимонголоидные глаза, абстрактное мышление отсутствует, упорные, трудолюбивые, способны заканчивать школы, ВУЗы. Любовь к опеканию маленьких детей. Отсутствует критическое восприятие своих дефектов. Низкий рост девочки - непременное условие для проведения кариотипирования. Окружность головы больше нормы, груди широко расставлены.
49,ххххх - нарушения те же, Но встречаемость ниже
49,хххху - то же.
Аутосом меньше 44 не бывает, но больше - возможно.
47,хх+21, 47,ху+21 Синдром Дауна.
Частота встречаемости 1на 650 новорожденных.
Фенотипических признаков очень много. Большой язык. Не помещающийся в полости рта, специфический разрез глаз, умственная отсталость и т.д. 12% умственно отсталых детей - Дауны. Частота встречаемости у девочек и мальчиков разных рас примерно одинакова. Чем старше мать, тем выше вероятность рождения ребенка с этой патологией. Каждый 40 ребенок после 40 лет. Не способны к трудовой деятельности, требуют ухода и дорогостоящего лечения.
47,хх+13,47,ху+13 Синдром Патау.
1 больной на 7-8 тысяч новорожденных. Новорожденные имеют нормальные вес и рост. Характерны микроцефалия (недоразвитие головного мозга), резкая умственная отсталость, незарощение неба и губы. Полидактилия, повышенная гибкость суставов, недоразвитие глазного яблока, неправильно сформированные, низко посаженные ушные раковины, пороки внутренних органов. Такие дети не живут долго.
47,хх+18, 47,ху+18 Синдром Эдвардса.
Частота встречаемости у девочек в 3 раза выше, чем у мальчиков.
1 больной на 6-7 тысяч новорожденных.
Характерны множественные аномалии, грубые пороки, характерна грубая задержка роста (гипоплазия в эмбриональном периоде), своеобразный свод черепа, пяткообразно нависающий затылок, короткая шея, расстояние между висками маленькое, ушная раковина деформирована, у половины на затылке избыточная кожа. Продолжительность жизни таких детей снижена. 10% погибают до 1 месяца, 19=0% - до 3 и 30% погибают до года.
Трисомии могут быть по любой хромосоме. Большей частью по 1 паре аутосом. Чем больше генетического материала, тем хуже. В первую очередь страдает интеллект.
Клеточный мозаицизм (генетический) - в соматических клетках одного и того же организма имеется разный набор хромосом. Возникает в результате нерасхождения хромосом во время митоза. По наследству не передается. Проявление зависит от соотношения клеток.
Структурные аномалии хромосом.
Изохромосомы - разделение хромосомы неправильным путем. Чем больше возраст отца, тем, чаще встречается подобное нарушение.
46,isoX
Дилеция (частичная моносомия)
Р - длинное плечо, Q - короткое.
46,хх,5р - дилеция плеча5 хромосомы. Синдром Кошачий крик.
Широко расставленные глаза, физическое недоразвитие. Множественные пороки развития, недоразвита гортань - специфический крик.
Транслокация - обмен участками хромосом (3 вида).
Реципроксные (обмен участками между негомологичными хромосомами).
46,ху,t(9,22) - миелолейкоз (рак крови).
Нереципроксные (между 2мя гомологичными хромосомами). Может не проявляться.
Робертсоновские: возникают при нарушениях деления акроцентрических хромосом. Разрыв по центромере, короткие части дегенерируют, длинные срастаются часто по 15 хромосоме.
46,хх,15t - рак крови. Приводит к ожирению, гипотонии мышц, умственной отсталости. Возможно рождение ребенка - Дауна(5-10% перенос с 21 на 14).
Инверсия - поворот. Кольцевые хромосомы могут возникать по 16и 18 хромосомам, терминальные концы разрываются. Обозначается - Г. По 18 хромосоме - слабоумие, аномалии лица.
В результате хромосомных мутаций и аббераций возникает дисбаланс генетического материала, что приводит к психическим и физическим нарушениям развития. Аномалии по крупным хромосомам происходят значительно реже, чем по мелким. Самая маленькая хромосома - 21, нарушения ее строения встречаются чаще всего. Нехватка генетического материала переносится хуже, чем избыток. Если много эухроматина - нежизнеспособность ребенка, если преобладает гетерохроматин - тяжелые патологии (8,13,18,21,х хромосомы).
«Евгенус» - хороший род, знатный.
Гайтон (двоюродный брат Дарвина) - основатель этого направления. Евгеника - составляющая часть медицинской генетики.
ЛЕКЦИЯ №7
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ. СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА
1. Наследственность
2. Структурные уровни организации наследственного материала
3. Регуляция экспрессии генов
4. Ген - единица наследственности