Генетика пола. Сцепленное с полом наследование

Кариотип - совокупность признаков (число, размеры, форма и т.д.) полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида (видовой кариотип), данного организма (индивидуальный кариотип).
Идиограмма - графическое изображение кариотипа, то есть, набора хромосом при расположении их по группам в зависимости от формы и величины

При температуре выше 34 градусов - ♂;
ниже 30 градусов -♀ самки;
при промежуточных температурах - ♀ и ♂те.
Температура влияет на пол между седьмым и двадцать первым днями инкубации.

XXXXXXXXXX — самка
XYXYXYXYXY – самец.

Х и У хромосомы
Х и Z-хромосомы крупные и богатые генами, они подвержены рекомбинации (перераспределение генетического материала).
Хромосомы Y или W мелкие и содержат малое количество генов.
У Y (W)-хромосом, появились участки, которые стали неподверженными кроссинговеру, т. е. в этих частичках не происходит обмен (рекомбинация) генов. Со временем эти участки расширялись, накапливали мутации, что привело к дегенерации и инертности хромосомы в целом.

Х и У хромосомы

У - хромосома
У мужчин в Y-хромосоме не только заложена программа развития пола по мужскому типу у зародыша, но и заданы функции работы яичек. У взрослых мужчин, она руководит синтезом спермы и созданием сперматозоидов заданной формы – с головками и хвостиками, руководит работой эндокринных желез, выделяющих половые гормоны, управляет либидо.

Особенности передачи доминантных болезней, сцепленных с Х - хромосомой:
1.Передача патологического гена происходит от отца дочери, все дочери больного отца будут больными.
2.Больные женщины могут передавать патологический ген как дочерям, так и сыновьям.
3.Если мать гомозиготна по данному признаку, то все потомство будет больным, если гетерозиготна – больными будут 50% сыновей и дочерей.
Особенности передачи рецессивных болезней, сцепленных с полом:
1.Передача патологического гена происходит от отца дочери, все дочери больного отца - фенотипически здоровые носители.
2.Женщина-носитель передаст патологический ген 50% своих детей.
3.Больной мужчина может получить патологический ген только от матери.
4.Женщина-носитель может получить патологический ген как от матери, так и от отца.
5.Женщины болеют редко.

Особенности передачи болезней, сцепленных с Y — хромосомой:
Отцовский или голандрический тип наследования, обусловленный присутствием мутаций в генах Y-хромосомы наблюдается редко, так как Y-хромосома несет сравнительно мало генов.
Болеют и передают через Y-хромосому свое заболевание сыновьям только мужчины.

Витамин D-резистентный рахит (фосфат-диабет; семейный гипофосфатемический рахит; синдром Олбрайта — Баттлера — Блюмберга). Проявляется у детей в 1-2 года, но может начаться в более старшем возрасте. Основными проявлениями болезни служат задержка роста и выраженные прогрессирующие деформации скелета, особенно нижних конечностей, что сопровождается нарушением походки ребенка ("утиная походка"); значительная болезненность костей и мышц, нередко мышечная гипотония; сохранность интеллекта у больных детей.

Синдром Ретта: частота 1 на 10-15 тыс. новорожденных девочек. Плоды мужского пола элиминируют во II триместре беременности матери. Примерно до 1 года-1,5 лет ребенок ничем не отличается от своих сверстников. В дальнейшем отмечается прогрессирующая задержка умственного развития вплоть до степени идиотии, нарушение походки, эпилептиформные пароксизмы. На фоне потери способности к целенаправленным движениям рук появляются стереотипные автоматизмы типа «умывания рук», которые наблюдаются во время бодрствования. Лечение не разработано.

Гемофилии А и В. В основе развития гемофилии А лежат мутации гена, ответственного за синтез VIII фактора свертываемости крови, а при гемофилии В дефектным оказывается IX фактор свертываемости крови. Оба гена локализованы в длинном плече Х- хромосомы. Известно, что при гемофилии наблюдается нарушение свертываемости крови, и самые незначительные порезы могут привести больного без специальной гематологической помощи к летальному исходу. У женщин-носительниц гена гемофилии в отдельных случаях наблюдается склонность к кровотечениям, что выражается в обильных месячных и длительных кровотечениях во время родов.

Миодистрофия Дюшенна — Беккера. Больные миодистрофией с формой Дюшенна до фертильного возраста или не доживают, или из-за тяжести состояния неспособны к воспроизводству потомства. При форме Дюшенна заболевание манифестирует в среднем в возрасте 2-5 лет. Одним из характерных признаков заболевания является формирование псевдогипертрофий икроножных мышц голеней. Прогноз для жизни неблагоприятный (погибают в возрасте до 20-25 лет). При форме Беккера болезнь манифестирует в возрасте больных от 5 до 40 лет и прогноз для жизни благоприятный. Интеллект у этих больных достаточный для семейной жизни, могут иметь детей.

Дальтонизм, частичная цветовая слепота - один из видов нарушения цветового зрения. Это заболевание впервые описано в 1794г. Дальтонизм встречается у 8% мужчин и у 0,5% женщин.

Ихтиозы - группа наследственных заболеваний, характеризующаяся генерализованным нарушением процессов ороговения. Общие клинические особенности данной группы - раннее начало (не позднее первого года жизни), сухость кожи, чрезмерное шелушение, напоминающее чешую рыбы, сезонность обострений в зимние месяцы. Его наследование может быть связано как с Х, так и с У хромосомами

Совершенно безобидный признык, появление которого может быть связано с У — хромосомой.

1961 – 1967 – Маршал Ниренберг, Хейт Корана, Роберт Холли, Сидни Бреннер, Френсис Крик – расшифровка генетического кода. Она объяснила, каким образом язык ДНК переводится на язык молекул белка.
1970 г. - Гамильтон Смит – выделена первая рестриктаза (расщипление определенной последовательности ДНК).
1972 – 73 – Стенли Коэн и Роберт Бойер – рекомбинантные ДНК (это молекулы, образованные лабораторными методами генетической рекомбинации для объединения генетического материала из множества источников).
1973 – Анни Чанг и Стенли Коэн - рекомбинантная ДНК может сохранятся и реплицироваться в E. coli.
1977 г. - Фред Сэнгер , ДНК – секвенирование (определение нуклеотидной последовательности).
1978 г. - Синтез соматостатина человека (гормон)с использованием технологий рекомбинантной ДНК.
Значение генетики для селекции и медицины

Значение генетики для селекции и медицины
Расшифровке генетического кода ДНК человека, получившего название HUGO (Human Genome Organization).
1990 – 2003 г.
- 220 ученых из разных стран, в том числе и пять советских биологов (под руководством Джеймса Уотсона под эгидой Национальной организации здравоохранения США);
- В России собственная программа «Геном человека» (руководитель А. А. Баев);
- В 2000 г. выпущен рабочий черновик структуры генома;
- В 2003 г. - полный геном.

1.Генная инженерия – создание гибридных, рекомбинантных молекул ДНК, путем выделения гена из ДНК одного организма и перенесения его в ДНК другого организма.

Инструментами генной инженерии являются ферменты- рестриктазы (разрезающие молекулу ДНК) и лигазы (сшивающие молекулу ДНК). В качестве векторов-переносчиков используются вирусы.

С помощью генной инженерии созданы:
Штаммы кишечных палочек, в геном которых встроены гены человеческого инсулина (для лечения сахарного диабета), интерферона (противовирусный препарат), соматотропина (гормон роста);
Вакцины против гепатита В; лихорадки Эбола и коронавируса.
Активатор профибринолизина (противосвертывающий препарат);
Интерлейкин – 2 (иммуномодулятор).

Вакцины на основе вектора и мРНК вакцины.

Ядовитая капуста Чтобы уменьшить использование пестицидов и при этом не давать гусеницам портить урожай, ученые выделили ген из хвоста скорпиона, кодирующий выработку яда и ввели его в ДНК капусты.
Для людей этот яд безвреден.

Плетущие паутину козы Исследователи вложили ген каркасной нити паутины в ДНК козы таким образом, чтобы животное стало производить паутинный белок только в своем молоке. Это «шелковое молоко» затем можно использовать для производства паутинного материала под названием «Биосталь».

2. В области клеточной инженерии
Клеточная инженерия – это метод конструирования клеток нового типа на основе их
1.Культивирования-
выращивание клеток
и тканей на
питательной
среде (создание культур
клеток, клеточная терапия)
2. Гибридизации — слияние двух различных клеток с образованием гибридной клетки (гибридомы) - гибриды между опухолевыми клетками человека и красными кровяными тельцами курицы
3. Реконструкции — создание жизнеспособной клетки из отдельных фрагментов различных клеток

3. В области биотехнологии.
Биотехнология
это производство продуктов и материалов , необходимых для человека с помощью биологических объектов (вирусов, бактерий, простейших, дрожжевых грибков).
В середине 20 века с использованием индуцированного мутагенеза были получены:
антибиотики (с помощью микробов, плесневых грибов);
фермент амилаза – с помощью сенной палочки;
аминокислоты – с помощью кишечной палочки;
молочная кислота – с помощью молочно-кислых бактерий;
лимонная кислота – с помощью аспергилловой плесени;
витамины группы В – с помощью дрожжей.

4. Достижения генетики в диагностике и профилактике наследственных заболеваний.
Благодаря массовому скринингу новорожденных в роддомах возможно раннее выявление и своевременное лечение фенилкетонурии и врожденного гипотиреоза.
Благодаря появлению таких методов как: УЗИ, амниоцентез, биопсия хориона, кордоцентез, ДНК-диагностики, определение альфа-фетопротеина и хориогонина возможна ранняя пренатальная диагностика наследственных заболеваний и врожденных пороков развития.

Россия
- С 2006 г. в целях раннего выявления, своевременного лечения, профилактики инвалидности и развития тяжелых клинических последствий реализуется программа массового обследования новорожденныхдетей (далее – неонатальныйскрининг) на пять наследственныхзаболеваний: за весь период выявлено более 14 тысяч случаев вышеперечисленных заболеваний из 20 миллионов обследованных.
- В 2019 г. охват новорожденных неонатальным скринингом составилболее 95%:
- За 10 лет количество детей-инвалидов с врожденными аномалиями и наследственными заболеваниями снизилось на 30%.
- В 2019 г. Более 88% в РФ и 97% в Свердловской области беременных охвачены комплексным исследованием.
- Младенческая смертность в 2019 г. от врожденных аномалий снизилась за 2019 г. На 9,6% по сравнению с 2018 и в 2 раза по сравнению с 2007 (начало внедрения нового алгоритма комплексного пренатального исследования).

Достижения медицинской генетики.
Медицина будущего – это генотерапия: Неоваскулген (2011г.)- первый российский геннотерапевтический препарат.

Самый дорогой преперат в мире
Спинально мышечная атрофия (СМА) -смертельно опасное нейродегенеративное заболевание, в процессе развития которого у пациента происходит постепенная атрофия скелетной мускулатуры. В результате человек теряет или так и не приобретает способности ходить, самостоятельно стоять, сидеть без поддержки.
СМА возникает из-за потери участка хромосомы или точечной мутации гена SMN1, расположенного в пятой хромосоме. В результате этого нарушается синтез SMN-белка, недостаток которого приводит к гибели моторных нейронов и атрофии скелетной мускулатуры.

Спинраза
- Применяется с 2016 г. в США, а затем в Европе.
- С 2019 г. Одобрен в РФ
- Позволяет существенно увеличить продукцию полноценного SMN-белка, что ведет к сглаживанию симптомов заболевания.
- Стоимость лечения превышает
4 млн. долларов.

«Золгенсма» (компания Новартис).
Действие направлено на ген SMN1, который замещается функционально полноценным геном: препарат содержит функционально полноценный ген SMN1, который находится внутри вектора.
Условная схема механизма создания вектора
Требуется всего одна инфузия препарата «Золгенсма» в течение жизни.
Отсюда и стоимость «Золгенсмы»:
2 125 000 долл. США.