Цитология и генетика

1.

ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России
Т.В.Викторова, Ф.Ф.Мусыргалина, Г.И.Лукманова
Лекции по биологии.
Часть I. Цитология и генетика
Электронные ресурсы, использованные для подготовки рисунков:
1.
2.
3.
Biology, sixth edition / Peter H. Raven, George B. Johnson, 2001
Introduction Genetic Analysis, Eighth Edition, /Anthony J.F.; Wessler, et al., 2005
Human Genetics: Concepts and Applications, Fifth Edition/ McGrow Hill Comp., 2003

2.

Микросистемы
клетка
органелла
Мезосистемы
Макросистемы
организм
экосистема
Система органов
биогеоценоз
организм
макромолекула
орган
вид
ткань
орган
молекула
ткань
популяция
система
органов
клетка
макромолекула
органелла
атом
Рис. 1.1. Уровни организации живого.
молекула

3.

А
В
Б
Г
Рис. 1.2. А - схема строения вирусов; Б – относительные размеры вирусов; В - схема строения бактериофага;
Г – бактериофаги, инфицирующие кишечную палочку.

4.

Кишечная палочка (E. Coli)
Рис. 1.3. Строение и разновидности прокариотических клеток.

5.

Рис. 2.1. Строение эукариотической клетки.

6.

Межклеточная
жидкость
гликопротеид
гликолипиды
Трансмембранный
белок
(интегральный)
углеводород
холестерол
цитоплазма
Периферический
белок
филаменты
цитоскелета
Рис. 2.2. Жидкостно-мозаичная модель цитоплазматической мембраны.

7.

Фосфацидилхолин
Полярная гидрофильная
головка
Гидрофильные
головки
Холин
Гидрофобные
хвосты
Положительный заряд
отрицательный заряд
Вода
Фосфат
Гидрофильные
головки
Глицерол
А
Цитоплазма
клетки
Липидные
хвосты
представлены
углеводородами
Углеводородные
цепи
Неполярные
гидрофобные хвосты
Общая схема строения фосфолипидов
Гидрофильная головка
Гидрофобные хвосты
Б
В
Рис. 2.3. А - бимолекулярный слой фосфолипидов; Б - схема строения молекулы фосфолипида;
В – порядок расположения фософолипидов в составе цитоплазматической мембраны.

8.

Сигнальные
молекулы
1.
Рецепторы
Разрушенный
продукт
2.
Ферменты
3.
Каналы
Белок другой
клетки
Раствор молекул
4.
Поры
5.
Межклеточные
рецепторы
Рис. 2.4. Основные виды трансмембранных (интегральных) белков.
6.
Межклеточные
контакты

9.

Облегченная
диффузия
А
Б
Рис. 2.5. Пассивный транспорт веществ через мембрану: А –свободная
диффузия, Б – облегченная диффузия.

10.

Изотонический
Гипертонический
(физиологический)
раствор
раствор
Вне
Внутри
клетки
Гипотонический
раствор
клетки
Животные
клетки
Эритроциты теряют
воду и
сморщиваются
Эритроциты
наполняются водой,
набухают и лопаются
Растительные
клетки
Клетки
сморщиваются и
отходят от клеточной
стенки
Клетки набухают
но не
разрушаются
благодаря
клеточной стенке
вакуоль
Рис. 2.6. Осмос. Эритроциты человека в гипертоническом, изотоническом и
гипотоническом растворах.

11.

Na+
Na+
цитоплазма
K+
K+
Рис. 2.7. Активный транспорт веществ через мембрану на примере
калий-натриевого насоса.

12.

Цитоплазматическая
мембрана
Впячивание
мембраны
Молекулы вещества
Белки-рецепторы
Эндоцитарный пузырек
цитоплазма
ядро
Фагоцитоз
Цитоплазматическая
мембрана
Цитоплазмати
ческая
мембрана
Продукт
секреции
цитоплазма
Секреторная
вакуоль
ядро
А
цитоплазма
Пиноцитоз
Б
Рис. 2.8. А – эндоцитоз (фагоцитоз и пиноцитоз); Б – экзоцитоз.

13.

Рибосомы
Гранулярная ЭПС
Гладкая
ЭПС
Рибосомы
гранулярной
ЭПС участвуют в
биосинтезе белка
Грануляр
ная ЭПС
Полость канала
ЭПС
На гладкой ЭПС
происходит
синтез липидов и
химическая
модификация
белков
Рис. 2.9. Типы эндоплазматической сети.
Гладкая
ЭПС

14.

ядро
Внеклеточная
жидкость и
экскретируемые
вещества
Мембрана
клетки
Ядерные поры
Гранулярная
ЭПС
Транскрипция генов
лактозы с образованием
мРНК
Транспорт мРНК через
ядерные поры
Секреторная
вакуоль
Рибосомы
мРНК связывается с
рибосомами на
поверхности
гранулярной ЭПС для
биосинтеза белка
Цистерны
Синтез липидов на
гладкой ЭПС
Цисповерхность
Белки
Молочные белки и жиры
упаковаваются в
пузырьки и
транспортируются в ЭПС
пузырьки
Трансповерхность
Гладкая
ЭПС
Цитоплазма
Окончательный
процессинг белков в
комплексе Гольджи
Комплекс
Гольджи
Белки и липиды
экскретируются из
клетки путем слияния
пузырьков с клеточной
мембраной
В протоки
молочных
желез
Рис. 2.10. Функциональная взаимосвязь между ЭПС, комплексом Гольджи и
лизосомами в процессе синтеза и экскреции веществ из клетки.

15.

Первичные лизосомы образуются в
комплексе Гольджи
Цитоплазма
Комплекс
Гольджи
Первичные лизосомы
сливаются с
фагосомами с
образованием
пищеварительных
вакуолей
Первичные
лизосомы
Вторичные
лизосомы
Фагосомы
Продукты
расщепления
Молекулы,
образующиеся в
процессе
расщепления,
поступают в
цитоплазму
Клеточная
мембрана
Межклеточная
Межклеточная
жидкость
жидкость
Поступление
вещества в
клетку путем
фагоцитоза
Нерасщепленные вещества
выделяются путем слияния
остаточного тельца с клеточной
мембраной
Рис. 2.11. Первичные и вторичные лизосомы: 1 – первичные
лизосомы, 2 – пищеварительные вакуоли, 3 – остаточные тельца.

16.

Митохондрии –
энергетические станции
клетки
клетка
митохондрии
Митохондриальные ДНК
(мтДНК)
мтДНК –
16569 пн, 37
генов
Рис. 2.12. Строение митохондрий и энергетический обмен в клетке.

17.

На мембранах телокоидов
световая энергия поглощается
зеленым пигментом хлорофиллом
и преобразуется в АТФ
строма
телакоид
В строме
хлоропластов
энергия АТФ
используется для
синтеза глюкозы
из СО2
Грана
(стопка
телокоидов)
Двойная
мембрана
Внутренняя
мембрана
Наружная
мембрана
лейкопласт
граны
А
Б
В
Рис. 2.13. Пластиды. А – строение хлоропластов; Б – хромопласты; В - лейкопласты.

18.

Актиновые филаменты
Большая
субъединица
Промежуточные филаменты
Малая
субъединица
РИБОСОМА
мРНК
Триплеты
микротрубочек
микротрубочки
рибосома
Полипептидные
цепи
В
Б
А
Рис. 2.14. Немембранные органоиды цитоплазмы. А – рибосомы; Б – клеточный центр, В –
микротрубочки и актиновые филаменты, промежуточные филаменты и микротрубочки.

19.

ЭПС
Рибосомы
Клеточная
мембрана
Рибосомы
Клеточная
мембрана
Рибосомы
Гранулярная
ЭПС
Микрофиламенты
Клеточная
мембрана
цитоскелет
микротрубочки
митохондрия
Промежуточные
филаменты
Клеточная
мембрана
митохондрия
Микротрубочки
Актиновые
мономеры
фибриллы
Рис. 2.15. Компоненты цитоскелета.
Тубулиновые мономеры

20.

Периферические
микротрубочки
микротрубочки
мембрана
Микротрубочки
Радиальные
перемычки
жгутик
Базальное
тело
микротрубочки
А
Б
В
Г
Рис. 2.16. Органоиды специального назначения. А – схема строения; Б - реснички; В
– жгутики; Г – микроворсинки слизистой кишечника.

21.

хроматин
цитоплазма
поры
поры
ядро
цитоплазма
Ядерные
поры
Оболочка
ядра
Рис. 3.1.Строение ядра.
Кариоплазма

22.

ФЦ
ФЦ
ГК
Рис. 3.2. Ультраструктура ядрышка: ФЦ – фибриллярный центр (рДНК, ЯОР); ПФК –
периферический фибриллярный компонент (рРНК); ГК – гранулярный компонент (РНП).

23.

Негистоновый
белок
Нуклеосомная нить
Хроматиновая
фибрилла
хроматин
Гистоновый
октамер
ДНК
Метафазная
хромосома
Рис. 3.3. Схема многостадийной упаковки молекулы ДНК в хромосому.

24.

Флуоресцентные метки на концевых
участках хромосом – теломерах
центромера
Сестринские
хроматиды
хромосома
Хроматин
Метафазные хромосомы
Рис. 3.4. Хромосома – это удвоенный и конденсированный хроматин.

25.

p=0
p<<q
p<q
p=q
Рис. 3.5. Морфология хромосом. А – метацентрическая; Б –
субметацентрическая; В – акроцентрическая; Г – телоцентрическая.

26.

Центромера
Хроматида
Сестринские
хроматиды
Гомологичные
хромосомы
Рис. 3.6. Гомологичные хромосомы

27.

Рис. 3.7. Идиограмма нормального хромосомного набора человека.

28.

интерфаза
Деление ядра происходит
путем митоза
митоз
митоз
цитокинез
Деление клетки – цитокинез –
следует вслед за делением ядра
и наступает после метафазы
G1- рост, начало
дифференцировки
G2 - подготовка
к делению
G0
S – synthesis
интерфаза
(репликация
ДНК)
Gо – окончательная
диференцировка и
специализация,
выполнение
специфических функций
Клетки, которые не
делятся, обычно
останавливаются в
периоде G1 (G0)
Репликация ДНК происходит
в S-период между периодами
G1 и G2
Рис. 3.8. Клеточный цикл.
гибель

29.

центросомы
G1 = 2n2c
Полюса веретена деления
2n4c
кинетохоры
2n4c
Сестринские
хроматиды
S, G2 = 2n4c
Интерфаза
2n2c
2n2c
4n4c
2n2c
Деление
цитоплазмы
- цитокинез
Рис. 3.9. Митоз.
2n2c

30.

Контроль
клеточного цикла
Контрольная точка M:
* Все хромосомы соединены с микротрубочками
веретена деления
Контрольная точка G2:
* Репликация ДНК полностью завершена
* Клетки достаточно большие
Клеточный цикл
Контрольная точка G1:
* Клетки достаточно большие
* Имеются факторы роста
* Накоплено достаточное количество
необходимых для репликации ДНК
веществ и энергии
Рис. 3.10. Контрольные точки клеточного цикла.

31.

митоз
А
эндомитоз
эндоредупликация
Б
В
Рис. 3.11. Нормальная клетка человека с хромосомным набором 2n2c (А); полиплоидная
клетка с набором хромосом 4n (Б); клетка с политенными хромосомами – 2n4c (В).

32.

Рис. 3.12. Периодизация и основные закономерности мейоза.

33.

ДНК и гистоны
Синаптонемальный
комплекс
Ядрышко
Синаптонемальный
комплекс
Рис. 3.13. Формирование синаптонемального комплекса между гомологичными хромосомами

34.

митоз
мейоз
Гомологичные
хромосомы
Удвоение
хромосом
Удвоение
хромосом
Мейоз I
Коньюгация
гомологичных
хромосом
Образование
синапсиса и
кроссинговер
Мейоз II
Деление клетки
Рис. 3.14. Отличия мейоза от митоза
Деление
клетки
Деление
клетки

35.

Центриоль
Акросома
Тело
Митохондрия
Ядро (n)
Головка
жгутик
Хвост
А
Б
Рис. 3.15. Сперматогенез (А) и морфология сперматозоида (Б).

36.

А
Б
Рис. 3.16. Овогенез (А) и овуляция (Б).

37.

0
Макронуклеус
Микронуклеус – 2n
Гаплоидный микронуклеус – n
0
Диплоидный
микронуклеус – 2n
0
Рис. 3.17. Конъюгация у инфузорий.

38.

Рис. 3.18. Оплодотворение. Проникновение сперматозоида в яйцеклетку.

39.

Стадии эмбрионального развития позвоночных:
1 - Оплодотворение
2 – Дробление (Бластула)
3 – Гаструляция
(гаструла)
4 - Нейруляция
(формирование нервной
трубки и осевых органов)
5 – Гисто- и органогенез
Рис. 4.1. Этапы дробления.

40.

Бластула
Морула
Рис. 4.2. Этапы дробления.

41.

Эктодерма
Эктодерма
Эктодерма
Архентерон
Энтодерма
Энтодерма
Энтодерма
Мезодерма
Бластопор
Архентерон
Бластопор
Целом
Мезодермальный
(целомические) мешки
Анус
Первичный рот
формируется из
бластопора
Целом
Первичный
рот
Рис. 4.3. Гаструляция. А - образование 2-х слойного зародыша путем инвагинации; Б
– образование мезодермы и 3-х слойного зародыша.

42.

Нервная
пластинка
Нервные
отростки
Нервные
отростки
Нервный
желобок
Нервная
трубка
Целом
Хорда
Нервная
трубка
Рис. 4.4. Нейруляция.
Архентрон
(кишечная
трубка)

43.

Пищеварительная трубка
Амнион
кожа
хорда
Амниотическая жидкость
сердце
Хорион
Хвостовой отдел
Кровеносные сосуды
трофобласт
Головной
мозг
Желточный
мешок
Плацента
Рис. 4.5. Гисто- и органогенез.

44.

Трофобласт
Морула
Внутренняя
клеточная
масса
(эмбриобласт)
Полость
бластоциста
Бластула
Бластоцист
Эмбриобласт
Трофобласт
Рис. 4.6. Особенности дробления и формирования бластоциста у человека.

45.

Аллантоис (сосудистая
оболочка)
Хорион
Амнион
Желточный
мешок
Плацента
Ворсины
хориона
Сосуды
эндометрия
Рис. 4.7. Провизорные органы зародыша человека.

46.

Хорион
Амнион
Пуповина
Сосуды
плода
Децидуальная
оболочка
Сосуды
матери
Рис. 4.8. Строение плаценты.
Плацента

47.

Рис. 4.9. Эмбриональная индукция: опыты Шпемана-Мангольда.

48.

Азотистое
2 основание
Остаток фосфорной
кислоты
purines
purines
пурины
3
пиримидины
1
Сахар
(пентозный
углевод)
Рис. 5.1. Строение нуклеотида.

49.

А
Б
Рис. 5.2. Вторичная (А) и третичная (Б) структуры молекулы ДНК.

50.

Рис. 5.3. Основные отличия ДНК (DNA) от РНК (RNA).

51.

Рис. 5.4. Схема строения тРНК.

52.

Второй нуклеотид
Первый
нуклеотид
Третий
нуклеотид
(Т)
(Т)
Рис. 5.5. Генетический код.

53.

ДНК-полимераза II
Лидирующая цепь
Дестабилизирующие белки
Материнская ДНК
Фрагмент Оказаки
РНК-праймер
Геликаза
отстающая цепь
Праймаза
ДНК-полимераза II
ДНК-полимераза I
ДНК-лигаза
Рис. 5.6. Репликативная вилка.

54.

ДНК
ДНК
(матричная
цепь)
транскрипция
иРНК
иРНК
кодон
кодон
кодон
трансляция
Полипептид
(последовательность
аминокислот)
полипептид
Рис. 5.7. Центральная догма молекулярной биологии - реализация генетической
информации от ДНК через иРНК к полипептиду.

55.

А
Б
Рис. 5.8. Элементарная схема строения генов прокариот (А) и эукариот (Б).

56.

А
Б
Рис. 5.9. А - процессинг первичного РНК-транскрипта у эукариот. Б - роль малых
ядерных РНК (мяРНК) в сплайсинге в составе сплайсеосом.

57.

Рис. 5.10. Модификация 5’ и 3’ концов иРНК.

58.

Рис. 5.11. Альтернативный сплайсинг.

59.

Рис. 4.45 Лактозный (LAC) оперон.
РНКполимераза
Белок репрессор
промотор
репрессия
оператор
РНКполимераза
промотор
Индуктор (лактоза)
оператор
транскрипция
Рис. 5.12 Схема строения и регуляция экспрессии лактозного оперона (LAC-оперона).

60.

А – инициация
Б – элонгация
В – терминация
Рис. 5.13. Этапы трансляции: А – инициация, Б – элонгация , В - терминация.

61.

Рис. 5.14. Биосинтез белка и полирибосомы.

62.

Первичная
структура –
последовательность
аминокислот
Вторичная
структура – спираль
Третичная структура –
пространственная
конфигурация
Четвертичная
структура – разные
полипептиды,
соединенные в
один белок
Рис. 5.15. Посттрансляционная модификация белка на примере гемоглобина.

63.

Рис.6.1. Признаки, которые анализировал Г.Мендель при моногибридном скрещивании гороха.

64.

I закон
Единообразие
гибридов F1
AA
aa
Aa
Aa
гаметы
II закон
Расщепление
гибридов F2
AA
Aa
Aa
Рис.6.2. Закономерности моногибридного скрещивания – I и II законы Менделя.
aa

65.

Рис. 6.3. Цитологические основы законов Г.Менделя. Гипотеза
«чистоты» гамет (Бэтсон, 1902 г.).

66.

Рис. 6.4. Дигибридное скрещивание и III закон Менделя.

67.

Рис. 6.5. Примеры менделирующих признаков у человека.

68.

Рис.6.6. Неполное (промежуточное) доминирование.

69.

Рис.6.7.Сверхдоминирование – доминантный ген в двойной дозе
(АА - гомозиготное состояние) приводит к гибели животных.

70.

А
Б
Рис.6.8. Кодоминирование. А - генетические основы наследования групп крови по системе
АВО у человека; Б – множественный аллелизм и наследование окраски шерсти у кроликов.

71.

Рис.6.9. Аллельное исключение на примере наследования мутации потовых желез (зеленый
цвет), сцепленной с Х-хромосомой.

72.

Рис.6.10. Комплементарное взаимодействие генов и расщепление 9:7 при наследовании
окраски плодов кукурузы.

73.

Количество доминантных аллелей
Рис. 6.11. Полимерное взаимодействие генов (кумуляционная полимерия). Интенсивность
пигментации кожи у человека зависит от количества доминантных аллелей трех разных
генов А, B и C.

74.

А
Б
Рис. 7.1. Закономерности сцепленного наследования на примере опытов Моргана (пояснения
см. в тексте). А – расщепление 50х50; Б – расщепление 41,5х41,5х8,5х8,5.

75.

Рис. 7.2. Первая генетическая карта Х-хромосомы дрозофилы, составленная методом трех
точек по частоте кроссинговера (A.H.Sturtevant, 1913).
.

76.

А
Б
Рис. 7.3. Генетические карты половых хромосом человека: А – гены, сцепленные с
Х-хромосомой; Б – гены, сцепленные с Y-хромосомой.

77.

Рис. 7.4. Закладка и дифференцировка гонад у человека.

78.

А
Б
В
Рис. 7.5. Синдром Морриса (синдром тестикулярной феминизации), кариотип
46, XY. А удаление семенников в детском возрасте и заместительная
гормональная терапия; Б, В евнухоидная форма, отсутствие молочных желез,
вторичного оволосения, естественного влагалища.

79.

Рис. 7.6. Изменение соотношения полов у человека.

80.

Число
лиц
см
150
160
170
180
190
Рис.8.1. Вариационная кривая, отражающая распределение юношей в возрасте 18-21
год, по росту.
см

81.

Рис.8.2. Фенокопии – рождение детей с врожденными пороками развития (ВПР) под
влиянием тератогенных факторов при нормальном генотипе.

82.

Рис. 8.3. Схема образования тиминовых димеров под
влиянием ультрафиолетовых лучей.

83.

Тип мутации
Примеры
Транзиции
Замены пурина на пурин или пиримидина на пиримидин:
Замены пиримидина на пурин или пурина на пиримидин:
Трансверсии
Вставки (инсерции) или утраты (делеции) одного или нескольких нуклеотидов:
Инсерции и
делеции
инсерция
делеция
Синомические
мутации
Благодаря вырожденности генетического кода замена нуклеотида не приводит к
замене аминокислоты:
Миссенс- мутации
Замены нуклеотида приводят к замене аминокислоты:
Нонсенс- мутации
Замены нуклеотида приводят к образованию стоп-кодона:
STOP
Мутации со сдвигом
рамки считывания
Рис. 8.4. Генные мутации – нарушения структуры ДНК.

84.

Рис. 8.5. Структура гена фенилаланингидроксилазы и известные мутации.

85.

Делеция
Инверсия
Межхромосомные
(перестройки
происходят между
негомологичными
хромосомами)
Реципрокные (две хромосомы
обмениваются сегментами)
Нереципрокные (сегменты одной
хромосомы переносятся на другую))
Инсерция
Робертсоновские (две акроцентрические
хромосомы соединяются центромерными
концами)
Транслокация
Б
А
Рис. 8.6. Хромосомные мутации: А – внутрихромосомные, Б – межхромосомные перестройки.

86.

Описан в 1963 г.
Клинические признаки: необычный
плач, напоминающий кошачье
мяуканье, микроцефалия,
антимонголоидный разрез глаз,
умственная отсталость,
лунопообразное лицо, эпикант,
гипертелоризм, аномалии внутренних
органов. Умирают чаще до 10 летнего
возраста.
Тип наследования: моносомия 5 р
Популяционная частота – 1 : 45 000
Рис. 8.7. Синдром Кошачьего крика: 46, 5р- (делеция короткого плеча 5 хромосомы)

87.

Рис. 8.8. Механизм образования Робертсоновской транслокации 14; 21 - хромосомы 21 на
хромосому 14 при болезни Дауна.

88.

Геномные болезни человека
Полисомия
аутосом
Полисомия
половых
хромосом
Моносомия
Х- половой
хромосомы
трисомия АВС
синдром Патау (47, Д, 13)
синдром Эдвардса (47, Е, 18)
болезнь Дауна (47, Д, 21)
трисомия (47, Д, 22)
синдром Клайнфельтера (47, XXY 48,
XXXY 49, XXXXY; 47, XYY 48, XYYY )
синдром 47ХХХ 48, ХХХХ 49, ХХХХХ
синдром Шершевского-Тернера (45, ХО)
Рис. 8.9. Наследственные
болезни человека,
обусловленные
геномными
мутациями.
Рис. 8.4.Классификация
геномных
болезней
человека.

89.

Описан в 1866 г.
Клинические признаки: умственная
отсталость, плоское лицо, монголоид ный разрез глаз, открытый рот,
брахицефалия, корот- кие конечности,
попереч -ная ладонная складка, пороки
сердца и катаракта. Частота рождения
таких детей зависит от возраста матери.
Тип наследования: трисомия 21
Популяционная частота – 1 : 500 - 1000
Рис. 8.10. Синдром Дауна. Кариотип 47 (+21) – трисомия по 21 паре хромосом.

90.

А
Описан в 1961 г.
Клинические признаки: микроцефалия,
расщепле ние губы и неба, полидактилия,
узкая глазная щель, эпикант, пороки
внутренних органов, гипоплазия наружных
половых органов; 95% умирают до 1 года.
Тип наследования: тирисомия 13
Популяционная частота- 1 : 7500
Б
Рис. 8.11. Трисомии по 13 и 18 парам хромосом: А - Синдром Патау – 47(+13); Б – Синдром Эдвардса –
47(+18).

91.

Рис. 8.12. Трисомия по Х-хромосоме – синдром трисомии Х.

92.

Описан в 1942 г.
Клинические признаки: высокий рост, хрупкое
телосложение, гипоплазия яичек, импотенция и
бесплодие, набухание молочных желез, широкий таз,
поперечная ладонная складка, у взрослых наблюдается
ожирение и склонность к алкоголизму, незначительное
снижение умственного развития.
Тип наследования: ХХУ синдром
Популяционная частота – 1 : 1000 мальчиков
Рис. 8.13. Синдром Клайнфельтера: кариотип 47, XXY

93.

Клинические признаки: низкий рост,
первичная аменорея, бесплодие, стертые
вторичные половые признаки, крыловидные
кожные складки на шее, врожденные пороки
сердца, гипоплазия ногтей, снижение
остроты зрения и слуха, поперечная ладонная
склад -ка, незначительное снижение
умственного развития.
Тип наследования: моносомия Х-хромосомы.
Популяционная частота – 2 : 10000
Рис. 8.14. Синдром Шерешевского-Тернера: кариотип 45, XО

94.

Мозаицизм
46/47(+18)
Мозаицизм
46/47(+21)
Мозаицизм
46/47(+20)
Рис. 8.15. Мозаичные формы при гетероплоидиях у человека.

95.

96.

НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ
ЧЕЛОВЕКА
НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ
ГЕННЫЕ
МОНОГЕННЫЕ
ПОЛИГЕННЫЕ
ХРОМОСОМНЫЕ
МУЛЬТИ
ФАКТОРИАЛЬ НЫЕ
ИЗМЕНЕНИЕ
ЧИСЛА
ХРОМОСОМ
А -ДОМИНАНТНЫЕ
МОНОСОМИЯ
А - РЕЦЕССИВНЫЕ
ТРИСОМИЯ
Х - СЦЕПЛЕННЫЕ
ХРОМОСОМНЫЕ
ПЕРЕСТРОЙКИ
У - СЦЕПЛЕННЫЕ
Рис. 7.___ Наследственные болезни человека.

97.

Рис. 9.1. Условные обозначения, используемые при составлении родословных.

98.

Полидактилия
Рис. 9.2. Пример родословных с аутосомно-доминантным типом наследования.

99.

Альбинизм
Рис. 9.3. Пример родословных с аутосомно-рецессивным типом наследования.

100.

Рис. 9.4. Родословные сцепленного с
Х-хромосомой рецессивного типа
наследования.

101.

Рис. 9.5. Родословные сцепленного с Х-хромосомой доминантного типа наследования.

102.

Y-сцепленное наследование гипертрихоза оволосение ушных раковин
Рис. 9.6. Родословная голандрического (сцепленного с Y-хромосомой) типа наследования.

103.

Монозиготные близнецы (МБ)
Конкордантность
(%)
Признаки
Дизиготные близнецы (ДБ)
МБ
ДБ
Группа крови АВО
100
46
Цвет глаз
99,5
28
Цвет волос
97
23
Папиллярные узоры
92
40
Косолапость
32
3
«Заячья губа»
33
5
Полиомиелит
36
6
Бронхиальная астма
19
4,8
Корь
98
94
Туберкулез
37
15
Эпилепсия
67
3
Шизофрения
70
13
26,2
10
Нормальные:
Алкоголизм
(у женщин)
Алкоголизм
(у мужчин)
Шизофрения
Патологические
Болезнь
Альцгеймера
Аутизм
Депрессия
Низкая
обучаемость
Значения конкордантности
Гипертония
Б
Рис. 9.7. Близнецовый метод. Сравнение показателей конкордантности в группах МБ и ДБ.

104.

Признаки
Доля
наследственности
Признаки
Доля
наследственности
Рис. 9.8. Показатели наследственности для некоторых признаков и заболеваний

105.

Рис. 9.9. Гибридизация соматических клеток с образованием синкарионов.

106.

Короткие пальцы
Искривленный
мизинец
Поперечная 4-х
пальцевая
ладонная
борозда
Петля
Дуга
Короткие руки, широкая
ладонь, ладонный угол
более 60
Завиток
А
Б
Рис. 9.10. Дерматоглифический метод. А - особенности ладонного рисунка при
синдроме Дауна; Б – три вида типичных кожных рисунков на подушечках пальцев .

107.

Закон Харди-Вайнберга:
в идеальной популяции частоты генов и генотипов находятся в равновесии и не
изменяются в ряду поколений.
p(А)+q(а)=1– для частот* аллелей
P2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)=1 – для частот* генотипов
* Частота выражается в долях от 1.
Рис. 9.11. Иллюстрация закона Харди-Вайнберга.

108.

1. Мутации
4. Дрейф генов
2. Популяционные
волны
3. Изоляция
5. Отбор
Рис. 9.12. Основные эволюционные факторы.

109.

Предковая
популяция
«Горлышко бутылки»
– резкое уменьшение
численности
популяции в
результате эпидемий,
катастроф , войн и
др.
Оставшиеся
индивиды
Рис. 9.13. Эффект «Горлышка бутылки».
Последующая
популяция

110.

А
Б
Рис. 9.14. Хромосомы человека при рутинной (А) и дифференциальной (Б) окраске.

111.

G-окраска
R-окраска
С-окраска околоцентромерного
гетерохроматина
Ag-окраска ЯОР
акроцентрических
хромосом (II
перетяжка)
СХО-окраска
(сестринские
хроматидные обмены)
Рис. 9.15. Способы дифференциальной (А) и
избирательной (Б) окраски хромосом человека.

112.

Рис. 9.16. Хромосомы человека - FISH-окраска (Fluorescent In Situ Hybridisation).

113.

А
Б
Рис. 9.17. Денверская классификация (А) и Парижская номенклатура дифференциально окрашенных
хромосом человека (Б) .
Группа А (1-3) – три пары самых крупных хромосом: две метацентрические и 1 субметацентрическая.
Группа В – (4-5) – две пары длинных субметацентрических хромосом.
Группа С (6-12) – 7 пар субметацентрических аутосом среднего размера и Х-хромосома.
Группа D (13-15) – три пары средних акроцентрических хромосом.
Группа E (16-18) – три пары метацентрическая и субметацентрические хромосомы.
Группа F (19-20) – две пары маленьких метацентрических хромосом.
Группа G (21-22 и Y) – две пары мелких акроцентрических хромосом и Y-хромосома.
*При рутинной окраске достоверно можно определить принадлежность хромосом к определенной группе, тогда как при
дифференциальной можно точно идентифицировать каждую хромосому

114.

1. Выделение ДНК
1. Выделение
ДНК
2.
Амплификация
интересующего
фрагмента
2. Амплификация
3. Детекция
результатов в геле
3. Детекция результатов
Рис. 9.18. Молекулярно-генетический метод. Стадии метода полимеразной цепной
реакции синтеза ДНК (ПЦР).

115.

* Размер праймеров – 20-25 пн. Праймеры строго комплементарны правой и левой границам
специфического участка ДНК и достраивание цепи протекает только между ними.
Рис. 9.19. Исходные компоненты ПЦР.

116.

Рис. 9.20. ПЦР – 3-х этапный процесс, включающий 40 циклов.

117.

Рис. 9.21. Визуализация и регистрация результатов ПЦР.

118.

Рестрикция амплификата с помощью
рестриктазы HindIII по сайту AAGCTT
TTCGAA
5 фрагментов
рестрикции
SNP-полиморфизм – трансверсия А на С
и утрата сайта рестрикции
4
Рис. 9.22. Принципиальная схема ПДРФ-анализа.
4 фрагмента
рестрикции (в
результате
SNP-замены и
утраты 1
сайта
рестрикции)

119.

На сегодняшний
день это самый
простой и
эффективный
метод диагностики
нарушений
развития плода,
позволяющий
выявлять до 80%
отклонений от
нормального
развития.
Рис. 10.1. Ультразвуковое исследование плода.

120.

Аппарат УЗИ
Биопсия
ворсин
хориона
Клетки,
полученные
путем пункции
ворсинчатой
оболочки
плода
(хориона)
Биохимический,
цитогенетический и
молекулярногенетический анализ
Биопсия ворсин хориона – это получение клеток из будущей плаценты, проводится
в 8-12 недель беременности.
Риск осложнений (самопроизвольное прерывание беременности) после биопсии
хориона составляет 2-3 %.
Преимуществами этого метода является срок проведения - до 12 недель и скорость
получения ответа - 2-3 дня.
Рис. 10.2. Пренатальная диагностика. Биопсия ворсин хориона.

121.

Кордоцентез
Амниоцентез
Амниотическая
жидкость
(околоплодные
воды) и клетки
плода
Осаждение
клеток путем
центрифугирования
Амниотическая
жидкость
Клетки плода
Биохимический,
цитогенетический и
молекулярногенетический анализ
Культивирование
клеток
плода
Рис. 10.3. Пренатальная диагностика. Амниоцентез и кордоцентез.
Клетки
плода
Культуральная
среда

122.

Лапароскопия
Аспирация
яйцеклетк
и
Мочевой
пузырь
Матка
Кишечник
яичник
яйцеклетк
и
Биохимический,
цитогенетический и
молекулярногенетический анализ
Рис. 10.4. Доимплантационная диагностика при искусственном оплодотворении.

123.

Преподаватели кафедры биологии (2014 г.)
Викторова
Татьяна Викторовна
д.м.н., профессор,
зав. кафедрой
Лукманова
Гульнур Ишмурзовна
д.м.н., профессор
Мусыргалина
Фарзана Фаритовна
к.б.н., доцент
Белалова
Гульсасак Валиахметовна
к.м.н., доцент
Исхакова
Гульназ Минуловна
к.м.н., доцент
Куватова
Дильбар Нурвилевна
к.б.н., доцент
Измайлова Светлана
Михайловна
к.б.н., доцент
Целоусова
Ольга Сергеевна
к.б.н., доцент
Данилко
Ксения Владимировна
к.б.н., доцент
Сулейманова
Эльвира Нуритдиновна
к.б.н., ассистент
Волкова
Альфия Талхеевна
ст. преподаватель
Казанцева
Светлана Римовна
ассистент
Каримов
Денис Олегович
ассистент